Ensayos Geotécnicos Clave: Corte Directo, Equivalente de Arena y Desgaste de Los Ángeles

Ensayo de Corte Directo: Cohesión y Ángulo de Fricción Interna

El ensayo de corte directo es un procedimiento utilizado para determinar las componentes de la resistencia al corte de un suelo, es decir, la cohesión (c) y el ángulo de fricción interna (φ).

Procedimiento del Ensayo

Para llevarlo a cabo, se emplea un aparato diseñado por Casagrande que consta de una caja de corte dividida en dos mitades: una inferior fija y otra superior móvil. La muestra de suelo se coloca dentro de ambas mitades, con placas porosas en su superficie superior e inferior, y se somete a una carga normal (P) distribuida uniformemente en toda la superficie de la muestra a través de una placa.

A continuación, se somete también a un esfuerzo tangencial, aumentándolo progresivamente hasta que llega un punto en que se vence la resistencia al corte del suelo, desplazándose la parte superior sobre la inferior. La fuerza tangencial aplicada en este momento la denominamos F.

Cálculo de Resultados

Si dividimos el valor de P por el área de la base de la muestra, obtenemos el valor del esfuerzo normal aplicado por unidad de superficie. Dividiendo el esfuerzo tangencial F por la misma área, se obtiene el valor de la resistencia al corte.

Si se repite el ensayo dos veces, tenemos un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, a partir de las cuales podemos obtener el valor de c y del ángulo de fricción, que es la finalidad de este ensayo.

Ensayo de Equivalente de Arena

Sirve para calcular aproximadamente, de forma sencilla y rápida, la proporción de elementos finos que contiene un material granular.

Procedimiento del Ensayo

La forma de proceder es introducir una muestra del material en una probeta de dimensiones conocidas que previamente se ha llenado con una solución. Se agita para facilitar la mezcla del suelo y la solución, y se deja reposar durante veinte minutos. Al cabo de este tiempo, se habrán separado tres fases que estarán claramente diferenciadas:

• En la parte de abajo se habrá depositado la arena.
• En la zona intermedia aparecerá la arcilla.
• En la parte superior quedará el líquido sobrante.

Ensayo de Desgaste de Los Ángeles

Este ensayo sirve para determinar la friabilidad de los áridos, es decir, la facilidad de disgregación bajo la acción de una presión.

Procedimiento del Ensayo

Consiste en mezclar la muestra de material grueso que se desea analizar con unas bolas de acero, que actúan como material abrasivo, y hacerla girar dentro de una máquina que consiste en un cilindro hueco de 71 cm de diámetro y 58,8 cm de generatriz. El cilindro se cierra herméticamente una vez introducida la muestra por una puerta ajustable con tornillos.

Detalles de la Muestra y Carga Abrasiva

• Muestra de árido: La cantidad de muestra a emplear varía de 2,5 a 5 kg. Solo ha de introducirse material grueso, por lo que los áridos tienen que estar limpios.
• Carga abrasiva: Las bolas de acero introducidas pueden variar entre 6 y 12, con 5 cm de diámetro y 400 g.

Obtención e Interpretación de Resultados

Una vez finalizado el proceso de giro, se extrae la muestra del cilindro y se tamiza. El material que queda retenido en este tamiz se lava, se seca y se pesa.

El resultado del ensayo representa el porcentaje de pérdida de peso con respecto al peso inicial de la muestra. El valor de este coeficiente indica la resistencia de las piedras al desgaste, pudiendo considerar el material de la siguiente manera:

• Bueno: para valores próximos a 20.
• Mediocre: cuando se acerca a 50.