Ensayo de compresión no confinada

Ensayo de compresión no confinada

INDICE

Introducción………………………………………………………... 2

Objetivos…………………………………………………………….. 3

Métodos……………………………………………………………… 3

Fundamento teórico………………………………………………. 3

Equipos y materiales………………………………………………. 6

Procedimento………………………………………………………. 7

Datos tomados……………………………………………………... 8

Calculos……………………………………………………………… 10

Conclusiones……………………………………………………….. 12

Anexos fotograficos……………………………………………….. 13

Mecanica de suelos II

Página 1


INTRODUCCION

En el presente informe mostraremos como determinar la resistencia a l a compresión inconfinada, que es la carga por unidad de área a la cual una probeta de suelo, cilíndrica, falla en el ensayo de compresión simple. Este ensayo se emplea únicamente para suelos cohesivos, ya que en un suelo carente de cohesión no puede formarse una probeta sin confinamiento lateral. Para tal se trabajara con una muestra arcillosa por ello es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que es en ellos o sobre ellos que se van a fundar las estructuras, ya sean puentes, edificios o carreteras, que requieren de una base firme, o más aún que pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y estabilidad, siendo el estudio y la experimentación las herramientas para conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta aproximación, el comportamiento ante las cargas de estas estructuras.


Página 2


ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA I.

II.

III.

OBJETIVOS  Obtener la curva de esfuerzo deformación.  Obtener el esfuerzo máximo de rotura.  Obtener el módulo de elasticidad. METODO  De la carga controlada FUNDAMENTO TEORICO

El ensayo de compresión simple Tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión no confinada (qu), de un cilindro de suelo cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la resistencia al corte (qc), por la expresión.

qc 

qu  kg  2  cm 2 

Este cálculo se basa en el hecho de que el esfuerzo principal menor es cero (ya que al suelo lo rodea sólo la presión atmosférica) y que el ángulo de fricción interna (Φ) del suelo se supone cero. Debido a numerosos estudios, se ha hecho evidente que este ensayo generalmente no proporciona un valor bastante confiable de la resistencia al corte de un suelo cohesivo, debido a la pérdida de la restricción lateral provista por la masa de suelo, las condiciones internas del suelo como el grado de saturación o la presión de poros que no puede controlarse y la fricción en los extremos producidas por las placas de apoyo. Sin embargo, si los resultados se interpretan adecuadamente, reconociendo las deficiencias del ensayo, estos serán razonablemente confiables. Mecanica de suelos II

Página 3

Ensayo de compresión no confinada El ensayo de la compresión simple es un caso especial del ensayo triaxial, en el cual solamente se le aplica a la probeta la tensión longitudinal. Puesto que no es necesario el dispositivo para aplicar la presión lateral, y como, además, la muestra no necesita estar envuelta en una membrana de caucho. El aparato es tan solo útil para ensayos rápidos sobre suelos predominantemente arcillosos que

están saturados o casi

saturados. Se podrá realizar de dos maneras, mediante un control de deformación o bien, mediante un control de esfuerzos. El primero, es ampliamente utilizado, controlando la velocidad de avance de la plataforma del equipo. El segundo, requiere ir realizando incrementos de carga, lo que puede causar errores en las deformaciones unitarias al producirse una carga adicional de impacto al aumentar la carga, por lo que resulta de prácticamente nula utilización. Tipos de rotura En un ensayo de compresión simple se pueden producir distintos tipos de rotura, los cuales son la rotura frágil y la rotura dúctil. En la primera predominan las grietas paralelas a la dirección de la carga, y la rotura ocurre de un modo brusco y bajo deformaciones muy pequeñas, presentándose después de ella un desmoronamiento de la resistencia. En la segunda la muestra se limita a deformarse, sin que aparezcan zonas de discontinuidad en ella. De forma intermedia, la rotura se produce a través de un plano inclinado, apareciendo un pico en la resistencia y un valor residual. En arcillas blandas aparece la rotura dúctil en el ensayo de compresión simple, mientras que en suelos cementados se suele registrar rotura frágil en este tipo de ensayos. Las teorías de rotura frágil fueron


Página 4

Ensayo de compresión no confinada iniciadas por Allan Griffith en 1920, al atribuir la reducida resistencia a la tracción de muchos materiales a la presencia de diminutas fisuras en su interior, en cuyos extremos se produce concentración de tensiones. La rotura se produce debido a la propagación de las microfisuras existentes bajo dicha concentración de tensiones. En una probeta sometida a compresión simple también se pueden producir tracciones locales en el contorno de las fisuras, especialmente sobre planos paralelos a la dirección de la compresión. Esto explica la aparición de grietas verticales. En suelos blandos sometidos a presiones no muy altas, la rotura dúctil se presenta bajo la forma de un ensanchamiento sólo por el centro, ya que por los extremos lo impide la fricción entre el suelo y las placas de carga. Según el valor de la resistencia máxima a compresión simple, una arcilla se puede clasificar del modo que se indica a continuación (Terzaghi y Peck, 1955).


Consistencia del suelo

Carga última (kg/cm2)

Muy blanda

<0,25

Blanda

0,25-0,50

Media

0,50-1,00

Firme

1,00-2,00

Muy firme

2,00-4,00

Dura

>4,00

Página 5


IV.

EQUIPOS Y MATERIALES

1. Aparato de compresión: El aparato de compresión puede ser una báscula de plataforma equipada con un marco de carga activado con un gato de tornillo, o con un mecanismo de carga hidráulica, o cualquier otro instrumento de compresión con suficiente capacidad de control para proporcionar la velocidad de carga. En lugar de la báscula de plataforma es común que la carga sea medida con un anillo o una celda de carga fijada al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada sea menor de 100 kPa (1kg/cm2) el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 1 kPa (0,01 kg/cm 2); para suelos con una resistencia a la compresión no confinada de 100 kPa (1 kg/cm2) o mayor el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 5 kPa (0,05 Kg/cm2). 2. Deformímetro: El indicador de deformaciones debe ser un comparador de carátula graduado a 0,02 mm, y con un rango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del espécimen para el ensayo, o algún otro instrumento de medición, como un transductor que cumpla estos requerimientos. 3. Instrumentos de medición:


Página 6

Ensayo de compresión no confinada Micrómetro,

u

otro

instrumento

adecuado

para

medir

las

dimensiones físicas del espécimen dentro del 0,1% de la dimensión medida. Los pie de metro o calibradores Vernier no son recomendados para especimenes blandos que se deformarán a medida que los calibradores se colocan sobre el espécimen.

4. Cronómetro: Un instrumento de medición de tiempo, que indique el tiempo transcurrido con una precisión de 1 seg para controlar la velocidad de aplicación de deformación prescrita anteriormente. 5. Balanza: La balanza usada para pesar los especimenes, debe determinar su masa con una precisión de 0,1% de su masa total. 6. Equipo misceláneo: Incluye

las

herramientas

para

recortar

y

labrar la muestra,

instrumentos para remoldear la muestra, y las hojas de datos. V.

PROCEDIMIENTO 



Se tomaran todos los datos del pequeño cilindro que se está utilizando para la práctica: longitud, diámetro y peso; los cuales son los mismos que el pequeño cilindro de suelo. Se comenzó a llenar el recipiente de suelos, para así poder realizar el ensayo, se llenó en tres partes, antes de agregar la siguiente capa se le daba 25 golpes para que la muestra de suelo pierda aire; en la última capa además de los golpes se procedió a dar forma con un cuchillo para que quede a la par con el cilindro.


Página 7

Ensayo de compresión no confinada  



VI.

Se extrajo el cilindro formado de suelo del depósito con ayuda de la maquina extractora del laboratorio de suelos. Una vez obtenido el cilindro de suelo, se procedió a colocarlo en la máquina para el ensayo de compresión inconfinada, donde se tomaron las medidas del micrómetro mientras se tenía en cuenta el dial de deformación. Una vez tomada todas las medidas hasta que se percibió la falla en el cilindro de suelo se procedió a tomar la longitud y el diámetro del cilindro de suelo usado en la práctica.

DATOS TOMADOS

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, DE SISTEMAS Y ARQUITECTURA LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA

SOLICITADO: PROYECTO: UBICACIÓN:Moyobamba MUESTRA: FECHA: la semana pasada

COMPRESION:


Página 8

Ensayo de compresión no confinada Diametro inicial (cm): 4.04

Diametro final (cm): 4.22

Area inicial (cm): 12.81895466

Area final(cm): 13.98668465

Altura inicial (cm): 5.91

Altura final (cm): 5.9

Volumen inicial (cm3): 7576002206

Volumen final (cm3): 82.52143945

Micrometro de Carga

Dial de Deformac

0.000

0

0.003

0.005

0.005

0.005

0.010

0.005

1' 00''

0.011

0.005

1' 15''

0.012

0.005

1' 30''

0.014

0.010

0.020

0.010

2' 00''

0.023

0.010

2' 15''

0.030

0.010

0.032

0.010

Tiempo 0' 00'' 15'' 30'' 45''

1' 45''

2' 30'' Mecanica de suelos II

Página 9

Ensayo de compresión no confinada 2' 45'' 3' 00'' 3' 15'' 3' 30'' 3' 45'' 4' 00'' 4' 15'' 4' 30'' 4' 45''


0.040

0.020

0.044

0.020

0.050

0.020

0.050

0.020

0.046

0.020

0.044

0.020

0.042

0.020

0.041

0.020

0.040

0.020

Página 10


VII.

CALCULOS

Tiempo Micrometro Trasncurrido de Carga

Carga axial (kg)

Dial de Deformac Defromac Total (cm)

Deformac Unitaria

Area correg (cm)

Esfuerzo (kg/cm2)

0' 00''

0.000

0

0

0

0

12.8189547

0

15''

0.003

0.326088

0.005

0.005

0.000846024

12.8298090

0.0254164

30''

0.005

0.54348

0.005

0.010

0.001692047

12.8406817

0.0423249

45''

0.010

1.08696

0.005

0.015

0.002538071

12.8515729

0.084578

1' 00''

0.011

1.195656

0.005

0.020

0.003384095

12.8624825

0.0929569

1' 15''

0.012

1.304352

0.005

0.025

0.004230118

12.8734107

0.1013214

1' 30''

0.014

1.521744

0.010

0.035

0.005922166

12.8953229

0.1180074

1' 45''

0.020

2.17392

0.010

0.045

0.007614213

12.9173098

0.1682951

2' 00''

0.023

2.500008

0.010

0.055

0.009306261

12.9393718

0.1932094

2' 15''

0.030

3.26088

0.010

0.065

0.010998308

12.9615093

0.2515818

2' 30''

0.032

3.478272

0.010

0.075

0.012690355

12.9837227

0.2678948

2' 45''

0.040

4.34784

0.020

0.095

0.01607445

13.0283787

0.3337207

3' 00''

0.044

4.782624

0.020

0.115

0.019458545

13.0733429

0.3658302

3' 15''

0.050

5.4348

0.020

0.135

0.02284264

13.1186185

0.4142814

3' 30''

0.050

5.4348

0.020

0.155

0.026226734

13.1642089

0.4128467

3' 45''

0.046

5.000016

0.020

0.175

0.029610829

13.2101172

0.378499

4' 00''

0.044

4.782624

0.020

0.195

0.032994924

13.2563468

0.3607799

4' 15''

0.042

4.565232

0.020

0.215

0.036379019

13.3029011

0.3431757

4' 30''

0.041

4.456536

0.020

0.235

0.039763113

13.3497836

0.3338283

4' 45''

0.040

4.34784

0.020

0.255

0.043147208

13.3969977

0.3245384


Página 11


DIAGRAMA ESFUERZO DEFORMACION 0.45 0.4

Esfuerzo , kg/cm2

0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05

Deformacion Unitaria


Página 12


VIII.

CONCLUSIONES

El ensayo de compresión simple o no confinada es un ensayo relativamente sencillo que nos permite medir la carga última a la que un suelo sometido a una carga compresión falla. Sin embargo es muy importante tener en cuenta las simplificaciones que este ensayo supone, y por las cuales no es un método exacto, sino más bien aproximado, a pesar de esto es un ensayo muy solicitado, ya que la sencillez de su método y el equipo que utiliza lo convierten en un ensayo de bajo costo en relación a otros relacionados, como el ensayo triaxial, que requiere de equipo más especializado. Se podría decir que este ensayo es un caso particular del ensayo triaxial, en el que la presión lateral es igual a cero, y aunque esto pueda significar una imprecisión, pues no reproduce claramente las condiciones en el terreno, en realidad se obtiene un resultado más conservador, ya que la presión lateral de confinamiento ayuda al suelo a resistir la carga, y al no existir ésta el valor obtenido sería inferior al real, lo que deja al ingeniero con un margen de seguridad adicional. En este ensayo se trabaja manteniendo la deformación constante, lo que se controla por medio del dial o deformímetro solidario a la muestra de suelo y el cronómetro, siendo la carga aplicada, o resistida, lo que varía y produce la forma de la curva esfuerzo-deformación. La resistencia del suelo o esfuerzo de compresión último es 1.256 kg/cm2, valor que según la clasificación de Terzaghi corresponde a un suelo de consistencia firme. También podemos obtener una aproximación de la resistencia al corte, simplemente diviendo este valor por 2, con lo que obtenemos 0.628 kg/cm2 de resistencia al corte.


Página 13


IX.

ANEXOS FOTOGRAFICOS

Muestra tomada para nuestro ensayo

Balanza utilizada para pesar la muestra


Página 14


Medición del recipiente usado

Pesando la muestra utilizada


Página 15


Amoldando la muestra a utilizar en la tara

Peso de la tara mas la muestra


Página 16


Maquina extractora de la muestra

Muestra ensayada sin tara


Página 17


Micrómetros

Maquina para ensayo de compresión inconfinada


Página 18


Ensayando la muestra

Midiendo el diámetro final

Muestra finalmente ensayada


Página 19



Página 20

Ensayo de compresión no confinada

Recommend Documents