Consideraciones Ensayo Corte Directo CD - INV 154-13

Dentro de las discusiones referentes a los términos de los ensayos de caracterización de resistencia mecánica en suelos, es importante resaltar que se tiene diferentes metodologías y ensayos que permiten la parametrización de un suelo las cuales reflejan estados de tensiones y/o condiciones que permiten evaluar la respuesta de un suelo.

A continuación, se presentan algunos apartados relevantes referentes al ensayo de corte directo en suelos, condición consolidada drenada CD.

En Colombia este tipo de ensayos se encuentra estandarizados y establecidos mediante normatividad técnica INVIAS. El ensayo en partícula hace parte de la sección 100 (Suelos) y corresponde al apartado INV E-154-13.

IMPORTANTE: Esta norma rige el ensayo de corte directo, únicamente para muestras de SUELO que reflejen la condición consolidada (después de carga) y drenada (una vez se elimina la presión de poro) lo que se traduce en una condición del suelo que caracteriza su desempeño al largo plazo.

IMPORTANTE: Tomar en consideración el tamaño de la partícula de la muestra del suelo referente al tamaño de la caja de ensayos, que, si bien es estandarizada y cuenta con unas medidas estándar, existen modificaciones del equipo de ensayo que permiten la ejecución de cortes en suelos granulares con partículas de mayor porte. Caso diferente ocurre cuando las muestras a ensayar son núcleos de roca, en este caso la normatividad a aplicar es la ASTM D5607.

IMPORTANTE: La preparación de un corte directo en condiciones consolidadas drenadas deberá garantizar que se reflejen las condiciones de largo plazo donde el fenómeno de consolidación (reajuste de partículas en la estructura del suelo por sometimiento de carga) ha surtido efecto y bajo carga constante se ha eliminado la presencia de agua en los poros intersticiales a fin de evitar una presión de poro que afecte la resistencia del corte del suelo. Dicho lo anterior resulta relevante la correcta estimación de una velocidad de aplicación de carga y que dicho tiempo sea dependiente del tipo de material. De forma general en los suelos finos por la permeabilidad y la estructura del mismo requieren de un mayor tiempo para lograr la evacuación de presión de poro, razón por la cual, la velocidad del corte directo deberá ser mucho menor que la empleada en una muestra de arena en cuya estructura la disipación será mucho mas rápida.

IMPORTANTE: No se puede aceptar muestras inalteradas como aquellas obtenidas mediante tubos de pared gruesa Tipo SPLIN SPOOT (Cuchara partida), los muestreadores de pared delgada tipo SHELBY son ideales para la toma de este tipo de muestras, estos deberán de ser hincados a presión, deberá de existir un control de campo para evitar que el personal realice tomas mediante percusión con este tipo de muestreadores ya que afectara las condiciones in-situ del material.

IMPORTANTE: Cuando las muestras sean fabricadas en laboratorio, deberá tomarse en consideración, muestras próximas a las del punto de interés en profundidad para caracterizar propiedades como humedad natural y peso unitario del material, a fin de lograr establecer las condiciones a las cuales se deberá llevar el espécimen a fallar. A parte de garantizar los periodos mínimos de estabilización señalados por la normatividad, otro aspecto fundamental es el grado de confinamiento, el cual se obtiene mediante carga constante que simule el esfuerzo vertical gravitacional.

IMPORTANTE: Especímenes reconstituidos no siempre van a reflejar las condiciones del terreno, la manipulación absoluta de la muestra puede inducir errores por malos manejos en laboratorio, por lo cual será responsabilidad del Geotécnista encargado velar por el cumplimiento en las condiciones de compactación, humedad y densidad que sean requeridos tomando en consideración que se trata de un material completamente ajeno a las condiciones naturales, la proyección deberá ser aquella que refleje las condiciones en servicio del terreno, caso contrario, difícilmente se lograra aceptar este tipo de muestras reconstituidas.

IMPORTANTE: Tal como se discutió anteriormente, la etapa de consolidación de un ensayo de corte directo CD es indispensable para garantizar el calculo de la velocidad de corte en cada muestra de suelo, por lo anterior, resulta relevante que el reporte de la etapa de consolidación se configure y haga parte del acta de ensayos que se entregue como parte de los resultados que se reporten.

Con los datos obtenidos de esta primera etapa del ensayo es posible identificar la deformación unitaria y el tiempo a carga constante y/o variable (esto será en función del material a ensayar).

VELOCIDAD DE CORTE

A continuación, se presentan los apartados literales de la NORMA INV E-154-13 con los cuales se puede estimar la velocidad de corte del ensayo de corte directo, en el se determina el método de Casagrande para el T50 y el método de Taylor para el T90, ambos tiempos se refieren al tiempo donde se alcanza el 50% y el 90 % de la consolidación total del material (respectivamente).

En cualquier caso, de no disponer de la etapa de consolidación que debería de ser necesaria para todo tipo de material, la normatividad presenta en su apartado 8.10.3 una tabla que suministra por defecto algunos tiempos de referencia bibliográfica que pueden ser tomados en consideración para los diferentes suelos, es de notar como suelos granulares tienen un tiempo de falla menor (10 min) referente a los tiempos de suelos finos de alta plasticidad donde los tiempos llegan hasta (1440 min).

Como toda velocidad depende de un tiempo y una distancia, la normatividad INVIAS presenta en su apartado 8.10.4 dos valores de referencia:

• Suelo Fino Normalmente Consolidado (o ligeramente sobreconsolidado 1<OCR<3), df = 10mm (0.5”).

• Otros suelos df = 5 mm(0.2”)

Espero que los comentarios aquí planteados sirvan para ampliar la discusión técnica frente a la aceptación de ensayos tan relevantes como los de corte directo en condición consolidada drenada, que presenten irregularidades de tipo técnico en la ejecución del mismo.

ERRORES FRECUENTES EN ENSAYO DE CORTE DIRECTO:

• Muestras alteradas tomadas con SPLIN SPOOT u otros muestradores de pared gruesa.

• Golpeteo de tubos SHELBY

• Salto de la etapa de CONSOLIDACIÓN

• Velocidades de corte automatizadas, no en función del material.