Trabajo de Investigacion Mecanica de Suelos II

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

“AÑO DE LA DIVERSIFICACION PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACION”

TEMA:

ENSAYO DE CORTE DIRECTO, TRIAIAL Y COMPRESION SIMPLE

CÁTEDRA

: MECANICA DE SUELOS II

CAT CA TED EDRÁ RÁTI TICO CO

: IN ING. G. DI DION ONIC ICIO IO MI MILL LLA A

ALUMNOS AL

: •

HINOSTROZA RODRIGUEZ, Willi! V.

•

OLIVERA RAMIREZ, E"#i$ Y.

•

YAVARINO FLORES, R%!&$" S!'(l

SEMESTRE

: VI

SECCI)N

: A*+



DEDICATORIA

El presente trabajo esta dedicado a todas las personas que luchan diariamente venciendo los obstáculos que se les presenta, y



INTRODUCCION

Toda estructura está apoyada en el suelo, de esta manera transmite los esfuerzos al suelo de fundación. Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo, en el cual para realizar la construcción necesitamos saber si el suelo será favorable para ejecutar esta construcción, mediante los grandes avances que se ha tenido en el campo de la mecánica de suelos en la actualidad se cuenta con equipos que nos ayudan a determinar cuáles son las características geotcnicas y químicas de un material sobre el cual se piensa construir una estructura!   

Ensayo de "orte #irecto. Ensayo Tria$ial. Ensayo de "ompresión %imple.

Estos ensayos nos permitirán y facilitaran conocer cuáles son las propiedades físicas y mecánicas de un suelo, de esta manera se podrá conocer la capacidad portante del suelo. Estos ensayos son de gran importancia para las construcciones ya q nos ayuda a realizar con mayor precisión y seguridad el trabajo así mismo brindando una mejor comodidad y satisfacción de necesidades a la población. En el presente trabajo se verá el procedimiento, ventajas y desventajas, de cada ensayo para así poder comprender y conocer de estos ensayos.

CONTENIDO



Ensayo de CORTE DIRECTO 1.- Generalidades "uando una estructura se apoya en la tierra, transmite los esfuerzos al suelo de fundación. Estos esfuerzos producen deformaciones en el suelo que pueden ocurrir de tres maneras! a& 'or deformación elástica de las partículas. b& 'or cambio de volumen en el suelo como consecuencia de la evacuación del líquido e$istente en los huecos entre las partículas. c& 'or deslizamiento de las partículas, que pueden conducir al deslizamiento de una gran masa de suelo. El primer caso es despreciable para la mayoría de los suelos, en los niveles de esfuerzo que ocurren en la práctica. El segundo caso corresponde al fenómeno de la consolidación. El tercer caso, corresponde a fallas del tipo catastróficos y para evitarla se debe hacer un análisis de estabilidad, que requiere del conocimiento de la resistencia al corte de suelo. El análisis debe asegurar, que los esfuerzos de corte solicitantes son menores que la resistencia al corte, con un margen adecuado de modo que la obra siendo segura, sea económicamente factible de llevar a cabo. (emos que es absolutamente imposible independizar el comportamiento de la estructura y el del suelo. 'or tanto el problema de la determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos puede decirse que constituye uno de los puntos fundamentales de toda la )ecánica de %uelos. En efecto, una valoración correcta de este concepto constituye un paso previo imprescindible para intentar, con esperanza de $ito cualquier aplicación de la )ecánica de %uelos al análisis de la estabilidad de las obras civiles. El procedimiento para efectuar la prueba directa de resistencia al esfuerzo cortante tal como se presenta en este informe, se aplica solamente al más sencillo de los casos que pueden presentarse en la práctica! aquel en que se prueba el material en estado seco.

2.- Ensayo El ensayo está normalizado en *%T) +-. a caja de corte es del tipo cuadrada de / 0 / mm. El 1set2 de presiones normales aplicadas a la muestra queda a criterio del constructor. %e recomienda usar valores de 345 /45 /34 y 64 del valor de terreno. Es decir si la estructura descarga en su fundación una tensión de compresión de 6 78g9cm:&, se recomienda usar valores de /, 6, + y ; 7


2.1 Aparatos =

)áquina de corte #irecto.

=

"aja de corte directo.

>ig. / 'lacas de la caja de corte

2.1 Preparación de la muestra El procedimiento depende del tipo de suelo y de las condiciones en que será ensayado. El tama?o má$imo de las partículas para la caja de / cm de lado es de +,+3 mm.

- Arena Seca %e ensaya generalmente a una densidad predeterminada, la muestra se prepara colocando el material en la caja de corte y compactándola en ella, el peso de la muestra se calcula por diferencia entre el peso de la caja con muestra y el peso de la caja vacía. El nivel a que se coloca es del orden de 3 mm por debajo del nivel superior. "oloque la placa ranurada, en la superficie de la muestra con las ranuras en dirección perpendicular al movimiento. )ida la distancia entre el borde superior de la caja y la superficie de la placa, en las cuatro esquinas o en el centro de los cuatro lados, el promedio de estos valores lo llamaremos X.



#etermine la altura de la muestra a partir de la e$presión siguiente!

H = B - (t1  2t2  X! @cmA #onde B t6

! *ltura total de la caja ! p C nqr9

= Arena seca densa %e recomienda vibrar la muestra al interior de la caja. = Arena seca suelta #ejar caer la muestra desde una peque?a altura en el interior de la caja. Evite golpear la caja al instalarla, puesto que la arena suelta es muy sensible a los golpes. = Arena saturada En estas condiciones agregue agua a la muestra y colóquela en la caja. Do se debe obtener densidades bajas, sólo densidades medias o altas.

2." Procedimiento de ensayo -

Suelo no co#esi$o

= 'esar un plato grande de arena seca 7o mojada con el contenido de humedad conocido con e$actitud& con suficiente material para hacer por lo menos tres ensayos a la misma densidad. = Ensamblar cuidadosamente la caja de corte 7retroceder cualquier separación e$istente entre las partes de la caja y los tornillos de empalme& y fijar la caja en posición. btener la sección transversal A de la muestra. = "olocar cuidadosamente la arena en la caja de corte hasta cerca de 3 mm del borde de la superficie del anillo y colocar el pistón de carga 7incluyendo la piedra porosa& sobre la superficie del suelo. Tomar un nivel peque?o y verificar la nivelación del pistón o bloque de carga. 'esar el recipiente de la arena para determinar el peso e$acto del material utilizado en la muestra. btener a continuación una referencia del espesor de la muestra de suelo marcando en varios puntos el borde del pistón o bloque de carga alrededor del perímetro con respecto a la altura de la caja de corte. Ejemplo

FtG /.H6 g9cm+ (olumen de la caja G +I3.-; cm+



Entonces la masa de ensayo será de J6.; g = *plicar la carga normal P$ deseada y colocar el dial para determinar el desplazamiento vertical 7con precisión de ,/ mm por división&. Kecordar incluir el peso del pistón de carga y la mitad superior de la caja de corte como parte del peso P$. = %eparar dos partes de la caja de corte desplazando los tornillos espaciadores que se encuentran en la parte superior de la caja de corte. El espacio desplazado debería ser ligeramente superior 7al ojo& que el tama?o más grande de partículas presente en la muestra. * continuación se debe fijar el bloque de carga apretando los tornillos de fijación provistos para tal propósito a los lados de la parte superior de la caja de corte. Lnmediatamente despus de separar los tornillos espaciadores de manera que se libere la parte inferior de la caja de corte5 en este momento la carga normal, la mitad de la carga de la caja de corte, y el bloque o pistón de carga se encuentran actuando sobre la muestra de suelo. = *justar el dial de deformación de carátula 7,/ mm9división& para medir el desplazamiento en cortante. = 'ara ensayos saturados, saturar la muestra llenando la caja de muestra y permitiendo transcurrir suficiente tiempo para que tenga lugar la saturación. *segurarse de que las piedra porosas que se encuentran en la caja de corte estn saturadas si el suelo al ensayarse contiene alguna humedad. = "omenzar la carga horizontal 7cortante& y tomar lecturas del deformímetro de carga, del deformímetro de desplazamiento cortante, y del deformímetro vertical 7cambio de volumen&. %i el ensayo es de tipo deformación unitaria controlada, se deben tomar esas lecturas a desplazamientos horizontales de! 3, /, y cada / ó 6 unidades de desplazamiento horizontal. Mtilizar una tasa de deformación unitaria del orden de ,3 a no más de 6 mm9min. Do utilizar tasas de deformación unitaria más rápidas, pues e$iste el peligro de que se presente el pico de carga cortante entre dos lecturas. a tasa de deformación unitaria debería ser tal que la muestra 1falle2 entre + y 3 min. = Ketirar la arena de la caja de corte y repetir los pasos / a - sobre por lo menos dos muestras adicionales y a una densidad ojalá dentro de los 3 g y no más de / g respecto a la cantidad de suelo usada en el primer ensayo. *segurarse de que la arena ocupe el mismo volumen utilizando las marcas de referencia del paso DN +. En el paso anterior usar un valor diferente de P$ para cada ensayo 7se sugiere doblar la carga e$terior, por ejemplo, ;, -, /I


#etalles del ensayo y la caja de corte directo En la figura se aprecian los siguientes componentes! 7a&#eformímetro para medir desplazamientos verticales 7b&barra de carga 7c&pasadores de alineación 7d&tornillos para separar las partes de la caja de corte 7e&bordes estriados para retener la muestra 7f&espacio mayor que el tama?o de la má$ima partícula en la muestra 7g& #eformímetro 7h& juego de tornillos para fijar en posición la cabeza de carga.

- Suelo co#esi$o = )oldear cuidadosamente tres o cuatro muestras al mismo tama?o 7y, ojalá, a la misma densidad& tomadas de una muestra de bloque grande, o de una muestra de tubo, o de cualquier otro tipo de fuente. Mtilizar un anillo cortante de manera que el tama?o pueda ser controlado bastante apro$imadamente. "ualquier muestra con un peso apreciablemente diferente de las otras debe descartarse y en su lugar moldear otra muestra. Ou constituye 1apreciable2 comparado con el tama?o de la muestra 7del orden de 3 cm: $ 6 a 63 mm de espesor& es un asunto de criterio personal. = Ketroceder la separación y el agarre de los tornillos guía en la parte superior de la caja de corte y ensamblar las dos partes. *segurarse de que las piedras porosas están saturadas a menos que se vaya a ensayar un suelo seco. )edir las dimensiones de la caja de corte para calcular el área de la muestra. = "olocar cuidadosamente la muestra dentro de la caja de corte. a muestra debe ajustar perfectamente en la caja y llenarla hasta cerca de 3 mm de la parte superior de la caja de corte. "olocar el bloque o pistón de carga en su sitio sobre el suelo, la carga normal P$ y ajustar el deformímetro de carátula vertical. 'ara un ensayo consolidado es necesario controlar el deformímetro vertical igual que para el ensayo de consolidación para determinar cuando la consolidación haya terminado. = %eparar cuidadosamente las mitades de la caja de corte dejando una peque?a separación apenas mayor que el tama?o de la partícula más grande presente en el suelo, retroceder los tornillos de separación y empalmar la cabeza de carga en su sitio utilizando los tornillos fijos para tal propósito. *segurarse de que la carga normal refleje la fuerza normal más el peso del bloque de carga y la mitad superior de la caja de corte. %er e$tremadamente cuidadoso al separar la caja de corte cuando se ensaya una arcilla blanda porque parte del material



puede ser e$truido fuera de la caja por la zona de separación = utilizar en esos casos cargas verticales peque?as y9o hacer si puede requerir el hacer la consolidación antes de la separación de cajas. = *coplar el deformímetro de deformación constante, fijar en cero tanto el deformímetro horizontal como el vertical. 'ara ensayos saturados, es necesario llenar la caja de corte con agua y esperar un tiempo razonable para que se produzca la saturación de la muestra. = "omenzar la carga horizontal 7cortante& y tomar lecturas del deformímetro de carga, desplazamiento de corte y desplazamientos verticales 7de cambio de volumen&. %i el ensayo se hace a deformación unitaria controlada tomar estas lecturas a desplazamientos horizontales de 3, / y cada / ó 6 unidades del deformímetro de desplazamiento horizontal. Mtilizar una tasa de deformación unitaria del orden de .3 a no más de 6 mm9min. Do utilizar tasas de deformación unitaria demasiado altas, ya que es posible que la carga pico de corte est entre dos lecturas. a tasa de deformación unitaria debería ser tal que la muestra 1falle2 en 3 a / min a menos que el ensayo sea de tipo con drenaje. 'uede hacerse una gráfica de la lectura de deformación vertical contra el log del tiempo similar a la del ensayo de consolidación del suelo. = Kemover el suelo y tomar una muestra para contenido de humedad. Kepetir los pasos 6 a I para dos o más muestras adicionales. %i el suelo está preconsolidado y se utilizan seis muestras para el ensayo, es preciso asegurarse de utilizar un rango de tres cargas normales a cada lado del esfuerzo de preconsolidación.

".- %&'%')S os siguientes cálculos son aplicables tanto a suelos cohesivos como a suelos no cohesivos.

a. *ensidad de la muestra+ %i durante el ensayo ocurren asentamientos importantes la densidad varía de la siguiente forma! FP G

Q

$



F

QRS FP ! #ensidad en función del asentamiento. Q! *ltura inicial de la muestra S! *sentamiento 7#eformación vertical& 

F! #ensidad inicial

,. %alculo de Esueros normales



 G 'v A

#ónde! 'v G "arga aplicada normal * G Urea de la muestra 7/ cm6& os esfuerzos normales con los que se trabajará son!  D/ G , 63 78g9cm6&

 D6 G /, 78g9cm6&

 D+ G;. 78g9cm6&

c. %alculo del Esuero %ortante ltimo

TG >uerza rasante dada por el anillo de carga

d. %onstruir la En$ol$ente de /alla = #ibujar el valor del esfuerzo cortante contra el esfuerzo Dormal. = Trazar una línea recta a travs de los puntos dibujados. = btener el intercepto de cohesión 7si e$iste& con el eje ordenado y medir la pendiente de la línea para obtener el ángulo de fricción interno.

e. *eormación nitaria = #ibujar una curva de esfuerzo de deformación Mnitaria contra esfuerzo cortante. = Entregar el dato de deformación má$ima en milímetros

. Esueros de corte y cam,ios de $olumen "onfeccione un gráfico que lleve en las abscisas el desplazamiento y en las ordenadas los esfuerzos de corte. Msando la misma escala para los desplazamientos horizontales, confeccione otro gráfico, llevando en las ordenadas los cambios de volumen. as curvas para un set de ensayos, deben ir en un solo gráfico.

0. En$ol$ente de %oulom, "onfeccione un gráfico llevando en las ordenadas el esfuerzo de corte de falla, y en abscisas los esfuerzos normales. as escalas vertical y horizontal deben ser las mismas. #ibuje una línea que represente a los puntos del gráfico. %i el suelo es granular y no



cohesivo, esta recta debería pasar por el origen 7cG& que puede considerarse como otro punto del ensayo. Esta recta es la llamada envolvente de falla o de "oulomb. #etermine la inclinación de esta recta 7tg V&, que indica el ángulo de fricción interna. #etermine la intersección con el eje vertical que nos indica la cohesión del suelo.

Ensayo triaxial )BE34)+ #eterminar el Ungulo de Kozamiento Lnterno y la "ohesión del suelo, que permitan establecer su Kesistencia al "orte, aplicando a las probetas esfuerzos verticales y laterales que tratan de reproducir los esfuerzos a los que está sometido el suelo en condiciones naturales.

Prue,a ria5ial a prueba de ensayo tria$ial es uno de los mtodos más confiables para determinar los parámetros de la resistencia al cortante. En un ensayo tria$ial, un espcimen cilíndrico de suelo es revestido con una membrana de láte$ dentro de una cámara a presión. a parte superior e inferior de la muestra tiene discos porosos, los cuales se conectan al sistema de drenaje para saturar o drenar el espcimen. En estas pruebas se pueden variar las presiones actuantes en tres direcciones ortogonales sobre el espcimen de suelo, efectuando mediciones sobre sus características mecánicas en forma completa. os especímenes usualmente están sujetos a presiones laterales de un líquido, generalmente agua. El agua de la cámara puede adquirir cualquier presión deseada por la acción de un compresor comunicado con ella. a carga a$ial se transmite al espcimen por medio de un vástago que atraviesa la parte superior de la cámara. a presión que se ejerce con el agua que llena la cámara es hidrostática y produce por lo tanto, esfuerzos principales sobre el espcimen, iguales en todas las direcciones, tanto lateral como a$ialmente. En las bases del espcimen actuará además de la presión del agua, el efecto transmitido por el vástago de la cámara desde el e$terior. Es usual llamar /, 6 y + a los esfuerzos principales mayor, intermedio y mínimo, respectivamente. En una prueba de compresión, la presión a$ial siempre es el esfuerzo principal mayor, /5 los esfuerzos intermedios y menor son iguales 76 G +& y son iguales a la presión lateral.

2. ipos de prue,as tria5iales 2.1 Prue,a lenta - Prue,a con consolidación y con drena6e (%*!



a característica fundamental de la prueba es que los esfuerzos aplicados al espcimen son efectivos. 'rimeramente se aplica al suelo una presión hidrostática, manteniendo abierta la válvula de comunicación con la bureta y dejando transcurrir el tiempo necesario para que haya consolidación completa bajo la presión actuante. "uando el equilibrio estático interno se haya restablecido, todas las fuerzas e$teriores estarán actuando sobre la fase sólida del suelo, es decir, producen esfuerzos efectivos, en tanto que los esfuerzos neutrales en el agua corresponden a la condición hidrostática. a muestra se lleva a la falla a continuación aplicando la carga a$ial en peque?os incrementos, cada uno de los cuales se mantiene el tiempo necesario para que la presión en el agua, en e$ceso de la hidrostática, se reduzca a cero. os ensayos consolidados drenados se utilizan esencialmente en suelos granulares 7arenas&, sin embargo, se puede aplicar en suelos finos, pero los ensayos requieren tiempos prolongados del orden de semanas.

2.2 Prue,a r7pida 8 Prue,a con consolidación y sin drena6e (%! En este tipo de prueba, el espcimen se consolida primeramente bajo la presión hidrostática5 así el esfuerzo llega a ser efectivo, actuando sobre la fase sólida del suelo. En seguida, la muestra se lleva a la falla por un rápido incremento de la carga a$ial, de manera que no se permita cambio de volumen. El hecho esencial de este tipo de prueba es el no permitir ninguna consolidación adicional durante el periodo de falla, de aplicación de la carga a$ial. Esto se logra fácilmente en una cámara de compresión tria$ial cerrando la válvula de salida de las piedras porosas a la bureta.

En la segunda etapa de una prueba rápida consolidada podría pensarse que todo el esfuerzo desviador fuera tomado por el agua de los vacíos del suelo en forma de presión neutral, ello no ocurre así y se sabe que parte de esa presión a$ial es tomada por la fase sólida del suelo, sin que hasta la fecha, se hayan dilucidado por completo ni la distribución



de esfuerzos, ni las razones que lo gobiernan. #e hecho no hay ninguna razón en principio para que el esfuerzo desviador sea íntegramente tomado por el agua en forma de presión neutral, si la muestra estuviese lateralmente confinada, como el caso de una prueba de consolidación. El ensayo "M 7consolidado=no drenado& se realiza generalmente con medición de la presión de poros o neutra con el fin de determinar los parámetros de 1"2 y 1W2 en trminos de esfuerzos totales y esfuerzos efectivos.

2." Prue,a r7pida - Prue,a sin consolidación y sin drena6e (! En este tipo de prueba no se permite en ninguna etapa la consolidación de la muestra. a válvula de comunicación entre el espcimen y la bureta permanece siempre cerrada impidiendo el drenaje. En primer lugar, se aplica al espcimen una presión hidrostática y de inmediato, se falla el suelo con la aplicación rápida de la carga a$ial. os esfuerzos efectivos en esta prueba no se conocen bien. El ensayo MM es usualmente llevado a cabo sobre especímenes de arcilla, enmarcando la realización del ensayo dentro del concepto de resistencia para suelos cohesivos saturados, en donde se e$presan los resultados en trminos de esfuerzos totales. a envolvente de falla para los criterios de )ohr del esfuerzo total se convierte en una línea horizontal, con una condición de W G N 7ángulo de fricción& y Xf G "u, siendo "u la resistencia al cortante no drenada, la cual es igual al radio de los círculos de )ohr.

". %omponentes de la m79uina tria5ial "on el fin de realizar los diversos ensayos tria$iales, un equipo tria$ial completo requiere diferentes elementos que lleven a cabo la adquisición de datos, aplicación de carga, medición de cambios de volumen, saturación de especímenes, entre otras funciones. * continuación se caracterizan de forma breve cada uno de ellos y la función que cumplen. EOML' ϒ "ámara tria$ial

)áquina de )embrana de caucho "ompresor de aire ϒ Balanza de precisión,

ϒ

compresión tria$ial ϒ )olde metálico Bomba de vacío apro$imación ,/ gr

ϒ ϒ ϒ ϒ



"alibrador ϒ *ro=sello de caucho ϒ Tallador de muestras, cuchillas y sierras ϒ Equipo para determinar el contenido de humedad 'K"E#L)LEDT /. El suelo a utilizarse se prefiere que sea inalterado, en cuyo caso se debe tallar por lo menos tres especímenes cilíndricos, teniendo muy en cuenta su estratificación y evitando destruir la estructura original del suelo. %i la muestra es alterada, se procede a preparar los especímenes compactándose la muestra con una determinada energía, de acuerdo con las condiciones tcnicas impartidas. as dimensiones de los especímenes dependen del tama?o de la máquina tria$ial a emplearse5 debiendo tomar en cuenta que la altura de la muestra debe ser el doble del diámetro, 7%e toman las medidas de los especímenes preparados&. /. 6. El momento de preparar los especímenes se debe tomar muestra para determinar el contenido de humedad. 6. 'esamos el primer espcimen y lo colocamos en la base de la cámara tria$ial, utilizando una piedra porosa entre la muestra y dicha base. +. "olocamos la membrana de caucho en el espcimen, utilizando un aparato especial para ello. ;. "olocamos la cabeza de plástico usando una piedra porosa entre la cabeza y el espcimen. 3. *seguramos la membrana con ligas tanto en la parte superior como en la inferior. I. En el caso de realizar en ensayo tria$ial en un tria$ial %oiltest, conectamos la cabeza de plástico en el tubo espiral que sale de la base y que se utiliza para el drenaje de la muestra. J. "olocamos la cámara con su tapa, asegurándonos que estn bien colocados los empaques y seguidamente apretamos los tornillos que sujetan la cámara uniformemente. -. Lntroducimos el pistón en el hueco de la cabeza de plástico. H. "entramos el brazo de carga con el pistón y colocamos el dial de las deformaciones en cero. /.%i la muestra no se encuentra saturada, será necesario saturarla, salvo introducciones contrarias al respecto, para lo cual abrimos las válvulas de saturación permitiendo que el agua fluya desde la base a travs de la muestra. //.*plicamos presión al tanque de almacenamiento de la glicerina o agua y luego abrimos las válvulas que permiten el paso de la glicerina o agua a la cámara5 la presión lateral introducida serán las indicadas anteriormente.



/6.En estas condiciones aplicamos el tipo de tria$ial solicitado5 llegando en cualquier caso a aplicar la carga hasta romper la muestra5 anotándose las lecturas de las deformaciones a$iales y de la carga aplicada. /+.Mna vez terminado el ensayo se reduce la presión y se devuelve la glicerina o agua al tanque de almacenamiento, se seca la cámara y luego a la muestra con mucho cuidado con el objeto de graficar la fractura y además determinar la humedad. /;.Todo este proceso lo repetimos con los demás especímenes, utilizando presiones laterales diferentes.

COMPRESION SIMPLE A'%A:%E El ensayo de compresión no confinada, tambin conocido con el nombre de ensayo de compresión simple o ensayo de compresión unia$ial, es muy importante en )ecánica de %uelos, ya que permite obtener un valor de carga Yltima del suelo, el cual, como se verá más adelante se relaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en proyectos que no requieran de un valor más preciso, ya que entrega un resultado conservador. Este ensayo puede definirse en teoría como un caso particular del ensayo tria$ial. 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 aYn que pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y estabilidad, siendo el estudio y la e$perimentación las herramientas para conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta apro$imación, el comportamiento ante las cargas de estas estructuras. #ebido a la compleja y variable naturaleza de los suelos, en especial en lo referido a la resistencia al esfuerzo cortante, e$isten muchos mtodos de ensayo para evaluar sus características. *un cuando se utilizan otros mtodos más representativos, como el tria$ial, el ensayo de compresión simple cumple el objetivo buscado, sin tener que hacer un mtodo tan complejo ni usar un equipo que a veces puede ser inaccesible, lo que significa menor costo. Este mtodo de ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos que no e$pulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y que mantienen su resistencia intrínseca despus de remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos cementados. os suelos secos friables, los materiales fisurados, laminados o varvados, los limos, las turbas y las arenas no pueden ser analizados por este mtodo para obtener valores significativos de la resistencia a la compresión no confinada.



)BE34)S+ -#eterminar la resistencia a la compresión simple. =#efinir adecuadamente el parámetro de resistencia 1c2 =Lnterpretar debidamente el tipo de falla que sufrió el material conforme a sus características. =Keconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el ensayo de compresión no confinada, aprendiendo las características de cada uno, y los cuidados que se deben tomar para realizar la e$periencia. =btener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado de acuerdo a un mtodo establecido. ="omprender con e$actitud la metodología y procedimientos usados en el ensayo, incluido el tiempo e intervalos con los que será ensayada la muestra. Determinar la Cohesión no Drenada en suelos cohesivos.

EQUIPO

Z 'rensa con buena apro$imación o una prensa tria$ial. Z "alibrador con vernier. Z Balanza con apro$imación a ./ gr. Z "ronómetro. Z )olde cilíndrico. Z 'isón. Z )uestra de suelo

P;)%E*3<3E:) )ME%TK* LD*TEK*#*


/.


%i se trata de muestra inalterada, se labran los cilindros5 tambin se pueden remoldear tratando de reproducir el peso volumtrico que se requiera, buscando que el diámetro de estos, sea de +.+ cm y la altura sea de 6 a 6.3 veces el diámetro.

6.

a muestra es medida y pesada y se anota en el registro correspondiente.

+.

%i las muestras son labradas se medirán los diámetros! superior 7#s&, central 7#c& e inferior 7#i&.

;.

#e los diámetros anteriores se saca el promedio, el cual es multiplicado por 6.3, esto para obtener la altura que tendrá el espcimen.

3.

%e corta el espcimen a la altura media calculada, despus de haberlo cortado, se toma la altura real del espcimen y es la que se anota como altura media 7Qm&.

I.

%e coloca la muestra en la prensa, se le coloca la placa de aplicación de carga.

J.

%e procede a aplicar la carga a la muestra, tomando lecturas de carga y deformación correspondiente a cada /3 segundos, hasta que el espcimen falle, esto es, que se registren 6 cargas iguales o que de una carga menor que la inmediata anterior.

-.

%e realizan los cálculos del registro y se obtiene el valor de la "ohesión del suelo con la siguiente fórmula! "ohesión 7c& G q96 q G Esfuerzo má$imo 7


P;)%E*3<3E:) *E P;EBA %): AP'3%A%3: *3;E%A *E 'A %A;GA. (ES/E;>) %):;)'A*)! /.

)ontar muestra en la base con base y cabezal ya instalado bien centrado bajo el marco de carga. %e verifica que el peso de marco de carga este completamente balanceado por el contrapeso y se coloca una pesa en la mnsula. se coloca el e$tensómetro o un micrómetro en el soporte pegado al marco de carga ajustado en cero.

6.

*l mismo tiempo que aplicamos la primera carga, activamos el cronómetro y antes de incrementar de nuevo la carga se registra la lectura del micrómetro 3 segundos antes de aplicar el siguiente incremento.

+.

)ientras más se acerque la muestra a la falla, debemos observarla para detectar los posibles planos de falla, grietas y otros puntos de inters.

;.

%i la muestra falla bruscamente registrase el tiempo transcurrido tras la aplicación del Yltimo incremento de carga5 despus quítense las pesas de la mnsula. %i no hay falla brusca , la prueba se dará por terminada al sufrir la muestra una deformación unitaria #E K#ED #E 64.

3.

"órtese la muestra del aparato y hágase un esquema de su falla y agrietamientos a una escala correcta.

I.

"órtese una laja delgada, de unos + mm de espesor, paralela al plano de falla, para determinación del contenido de agua. El resto de la muestra se pondrá a secar para el mismo fin.

7.

"alculase las deformaciones correspondientes a los diferentes esfuerzos, segYn los datos observados, calculado con áreas corregidas y dibYjese un diagrama esfuerzo= deformación.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACION



a caracterización del comportamiento esfuerzo=deformación de un suelo es su modulo y relación de 'oisson 7Ensayo tria$ial& El modulo esfuerzo=deformación depende de la consolidación inicial, historia de esfuerzos, del tipo de suelo, de la perturbación de la muestra y del tipo de carga. * partir de envolventes de falla de ensayos tria$iales se determina el ángulo de fricción y cohesión de suelos. El ensayo de corte directo tiene gran desventaja con ensayo tria$ial porque impone la superficie de falla de la muestra y no toma en cuenta la rotación de tensiones principales. El ensayo de compresión simple o no confinada es un ensayo relativamente sencillo que nos permite medir la carga Yltima a la que un suelo sometido a una carga compresión falla. %in embargo es muy importante tener en cuenta las simplificaciones que este ensayo supone, y por las cuales no es un mtodo e$acto, sino más bien apro$imado, a pesar de esto es un ensayo muy solicitado, ya que la sencillez de su mtodo y el equipo que utiliza lo convierten en un ensayo de bajo costo en relación a otros relacionados, como el ensayo tria$ial, que requiere de equipo más especializado. %e podría decir que este ensayo es un caso particular del ensayo tria$ial, en el que la presión lateral es igual a cero, y aunque esto pueda significar una imprecisión, pues no reproduce claramente las condiciones en el terreno, en realidad se obtiene un resultado más conservador, ya que la presión lateral de confinamiento ayuda al suelo a resistir la carga, y al no e$istir sta 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. a investigación de suelos es la base para un buen dise?o de una obra civil. "uando se envían muestras de un suelo a un laboratorio para ser ensayadas, dichos resultados son a su vez la base para el análisis y toma de decisiones. %in embargo, dichos resultados de laboratorio son Ytiles y contribuyen a decisiones acertadas sólo si reflejan las condiciones que representan adecuadamente la superficie de suelo que se requiere intervenir. *hora, por su parte los resultados emitidos por un laboratorio tienen que arrojar resultados confiables, producto de la ejecución de ensayos debidamente normados y con los equipos adecuados. *ntes de la realización de los ensayos tria$iales, es importante tener en consideración algunos aspectos importantes como paso fundamental, tener las tuberías que conducen el agua a cada uno de los diferentes componentes.

Trabajo de Investigacion Mecanica de Suelos II

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