Métodos de Ensayo de Corte Directo para Suelos: Procedimientos y Consideraciones

Método para Suelos No Cohesivos

Se pesa una muestra de arena (seca o de humedad conocida) suficiente para hacer tres ensayos a la misma densidad. Se ensambla la caja de corte, se obtiene la sección (A) de la muestra y se coloca la arena en la caja junto al pistón de carga y la piedra porosa. Se aplica la carga vertical (P_v) y se coloca el dial para determinar el desplazamiento vertical (se debe incluir el peso del pistón de carga y la mitad superior de la caja de corte en el peso P_v). En ensayos consolidados se comienza cuando el asentamiento se ha detenido; en suelos no cohesivos esto puede hacerse a partir de la aplicación de P_v. Se separa la caja de corte, se fija el bloque de carga y se ajusta el deformímetro para medir el desplazamiento cortante (en ensayos saturados se debe saturar la muestra el tiempo necesario). Luego se comienza a aplicar la carga horizontal midiendo desde los deformímetros de carga, de cambio de volumen y de desplazamiento cortante. Si el ensayo es del tipo deformación controlada se toman esas lecturas a desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 o 20 unidades. La tasa de deformación unitaria debe ser del orden de 0,5 a no más de 2 mm/min y deberá ser tal que la muestra falle entre 3 y 5 minutos. Se repite el procedimiento por lo menos en dos muestras utilizando un valor distinto de carga vertical (se sugiere doblar la carga).

Método para Suelos Cohesivos

Se moldean 3 o 4 probetas de una muestra de suelo inalterada, utilizando un anillo cortante para controlar el tamaño. Se ensambla la caja de corte, se saturan las piedras porosas y se mide la caja para calcular el área (A) de la muestra. Se colocan la muestra en la caja de corte, las piedras porosas y el pistón de carga sobre el suelo, la carga normal P_v y se ajusta el deformímetro vertical. Para un ensayo consolidado es necesario controlar el deformímetro vertical igual que en el ensayo de consolidación para determinar cuándo la consolidación haya terminado. Luego, se separan las mitades de las cajas de corte dejando una pequeña separación y se empalma la cabeza de carga, asegurando que la carga normal refleje la fuerza normal más el peso del bloque de carga y la mitad superior de la caja de corte. Se acopla el deformímetro de deformación cortante y se fija en cero tanto el deformímetro horizontal como vertical (en ensayos saturados se llena la caja con agua y se espera la saturación de la muestra). Aplicar la carga de corte tomando lecturas del deformímetro de carga, de desplazamientos de corte y verticales (cambios de volumen). En ensayos de deformación controlada, las lecturas se toman a desplazamientos horizontales de 5, 10 y cada 10 o 20 unidades.

Observaciones

• La velocidad del ensayo debe ser la estipulada, ya que si es muy rápida en ensayos drenados, la presión de poros no es capaz de disiparse.
• Es fundamental que en ensayos consolidados, esta se realice completamente.
• Deben hacerse con especial cuidado las lecturas de los comparadores (diales) y de las fuerzas tangenciales aplicadas, al igual que el trazado de las curvas.
• La ventaja de este tipo de ensayos es la simplicidad y velocidad de avance para suelos no cohesivos.

Consideraciones Adicionales

1. Es conveniente recordar que el propósito de efectuar ensayos de corte en el laboratorio es reproducir las situaciones del terreno, pero como las condiciones in situ están en etapa de investigación, el mejor ensayo de laboratorio será aquel en que mejor se entiendan y controlen las condiciones de fatiga y deformación tal como ocurre en un ensayo triaxial.
2. Las muestras de suelos cohesivos se deben moldear (en lo posible) dentro de una cámara húmeda.
3. En arcillas muy blandas, el separar las mitades de la caja de corte se realizará cuidadosamente porque el material podría ser extruido fuera de la caja por la zona de separación. En estos casos se deben utilizar cargas verticales pequeñas.

Limitaciones del Ensayo de Corte Directo

1. El área de la muestra cambia a medida que el ensayo progresa. Esto no es demasiado significativo cuando las muestras fallan a deformaciones muy bajas.
2. Cuando se diseñó la caja de corte, se supuso que la superficie de falla real sería plana y que el esfuerzo cortante tendría una distribución uniforme a lo largo de esta, sin embargo, con el tiempo se estableció que estas suposiciones no siempre son válidas.
3. Al emplear en el ensayo una muestra muy pequeña, los errores de preparación son relativamente importantes.