Ensayo de Compresin Incofinada

Ensayo de Compresin Incofinada

I. INTRODUCCIN

Conocido tambin con el nombre de ensayo de compresin simple o ensayo de compresin uniaxial, su importancia radica en que permite obtener un valor de carga ltima del suelo y puede utilizarse en proyectos que no requieran de un valor ms preciso, ya que entrega un resultado conservador, en tanto este ensayo puede definirse en teora como un caso particular del ensayo triaxial, por tal motivo es trascendental comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que ellos son los que vas a soportar las solicitaciones de las estructuras que requieren de una base firme, o ms an si se puede aprovechar la resistencia del suelo; como tambin poder predecir, con una cierta aproximacin, el comportamiento ante las cargas de estas estructuras, consecuentemente el ensayo de compresin simple cumple el objetivo buscado, sin tener que hacer un mtodo tan complejo ni usar un equipo que a veces puede ser inaccesible, lo que significa menor costo, cabe sealar que este mtodo de ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos; en tanto este ensayo se realiza con el fin de establecer la resistencia o esfuerzo ltimo de un suelo cohesivo a la compresin no confinada, mediante la aplicacin de una carga axial con deformacin controlada, utilizando una muestra de suelo inalterada en forma de cilindro, generalmente con una esbeltez igual a 2.

II. OBJETIVOS

Objetivo Principal:

Determinar la resistencia al corte directo de suelos cohesivos no drenados.

Objetivos Secundarios:

Identificar los materiales e instrumentos necesarios para en ensayo. Comprender el procedimiento realizado para el ensayo. Realizar el grafico de esfuerzo-deformacin.Referencias en ASTM D 2166Materiales Muestra de suelo lo ms inalterada posible Molde Cilndrico Cronmetro Aparato de Comprensin Inconfinada Deformmetro

Mtodo

1. Obtencin y preparacin de la muestra

a) Se extrae una muestra del suelo, lo ms inalterada posibleNOTA: Segn la ASTM D 3550, la muestra obtenida, deben ser bloques inalterados grandes, sellados con parafina.b) Se preparan tres especmenes cilndricos, procurando que la relacin entre altura y dimetro sea de 2,0 a 2,5c) Manejar la preparacin de las muestras cuidadosamente procurando prevenir cualquier cambio o alteracin de las secciones de la muestra as como de su peso y su contenido de humedad.

2. Procedimiento:

a) Calcular el contenido de humedad y peso especfico de slidos, antes de ser ensayadob) Se colocan el espcimen en el aparato de carga de tal manera que quede centrado en la platina inferior, al igual se sita de tal manera que apenas toque la platina superior.c) Se coloca en cero el indicador de deformacin del deformmetro.d) Hacer girar la manizuela del aparato, hasta tener la deformacin requerida, tomar datos en los intervalos sugeridos.e) Parar en el caso que suceda:

La carga sobre la muestra decrece constantemente. La carga se mantiene constante en por lo menos cuatro lecturas. La deformacin sobrepasa el 20% de la deformacin unitaria

f) Determinar el contenido de humedad de las muestras despus de ser ensayadag) Procesar los datos en gabinete.

III. MARCO TERICO

Tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresin no confinada (qu), de un cilindro de suelo cohesivo o semicohesivo, e indirectamente la resistencia al corte (c), por la expresin: c = qu/ 2 (kg/cm2)

Este clculo se basa en el hecho de que el esfuerzo principal menor es cero (ya que al suelo lo rodea slo la presin atmosfrica) y que el ngulo de friccin interna () del suelo se supone cero. Este ensayo es ampliamente utilizado, ya que constituye un mtodo rpido y econmico. Consiste en un ensayo uniaxial, en donde la probeta no tiene soporte lateral (3=0), realizndolo en condiciones no drenadas. Se podr realizar de dos maneras, mediante un control de deformacin 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 prcticamente nula utilizacin.

Como el ensayo de compresin simple en arcillas relativamente impermeables se efecta cargando la probeta con bastante rapidez, resulta que, en definitiva, constituye tambin un ensayo sin drenaje si dicha arcilla est saturada. Como el ensayo de compresin simple es extraordinariamente fcil y barato de realizar, resulta que muy pocas veces se hacen los ensayos triaxiales en suelos saturados. Segn el valor de la resistencia mxima a compresin simple, una arcilla se puede clasificar del modo que se indica a continuacin (Terzaghi y Peck, 1955).

Tipos de roturaEn un ensayo de compresin simple se pueden producir distintos tipos de rotura, los cuales son la rotura frgil y la rotura dctil. En la primera predominan las grietas paralelas a la direccin de la carga, y la rotura ocurre de un modo brusco y bajo deformaciones muy pequeas, presentndose despus 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 travs de un plano inclinado, apareciendo un pico en la resistencia y un valor residual.En arcillas blandas aparece la rotura dctil en el ensayo de compresin simple, mientras que en suelos cementados se suele registrar rotura frgil en este tipo de ensayos. Las teoras de rotura frgil fueron iniciadas por Allan Griffith en 1920, al atribuir la reducida resistencia a la traccin de muchos materiales a la presencia de diminutas fisuras en su interior, en cuyos extremos se produce concentracin de tensiones. La rotura se produce debido a la propagacin de las microfisuras existentes bajo dicha concentracin de tensiones.En una probeta sometida a compresin simple tambin se pueden producir tracciones locales en el contorno de las fisuras, especialmente sobre planos paralelos a la direccin de la compresin. Esto explica la aparicin de grietas verticales. En suelos blandos sometidos a presiones no muy altas, la rotura dctil se presenta bajo la forma de un ensanchamiento slo por el centro, ya que por los extremos lo impide la friccin entre el suelo y las placas de carga

Tipos de suelosEste mtodo de ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos que no expulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y que mantienen su resistencia intrnseca despus de remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos cementados. Los Suelos secos friables, los materiales fisurados o que tienen estructuras de falla, algunos tipos de loess o de cenizas volcnicas, las turbas, las arcillas muy blandas, materiales laminados o varvados, O muestras que tienen cantidades significantes de limos o arenas, (todos Los cuales tienen normalmente propiedades cohesivas) no pueden ser analizados por este mtodo para obtener valores significativos de la resistencia a la compresin no confinadaLas probetas deben cumplir con las siguientes condiciones:

Dimetro mnimo 33 mm, Tamao mximo de las partculas menor que 1/10 de su dimetro. Relacin altura-dimetro (L/D) debe ser lo suficientemente grande para evitar interferencias en los planos potenciales de falla a 45 y lo suficientemente corta para evitar que acte como columna; para satisfacer ambos criterios, se recomienda una relacin L/D comprendida entre 2 y 3.

Para realizar el ensayo la probeta fue consolidada artificialmente en un molde, luego se sac la muestra con ayuda en una gata, como se muestra en la figura anterior

Observaciones.

-La probeta inalterada, debe ser ensayada en la misma direccin en la que se encontraba en el estrato natural. La velocidad de aplicacin de carga debe ser tal, que se produzca una deformacin de 0,5 a 2% por minuto. 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 prdida de la restriccin lateral provista por la masa de suelo, las condiciones internas del suelo como el grado de saturacin o la presin de poros que no puede controlarse y la friccin en los extremos producidas por las placas de apoyo. Sin embargo, si los resultados se interpretan adecuadamente, reconociendo las deficiencias del ensayo, estos sern razonablemente confiables.

IV. DESARROLLO Y PROCESAMIENTO DE DATOS

Cuadro N 01. Muestra de ensayo inicial, extrada del Campus Universitario, Cajamarca 2014N muestra123

Diam (pulg)6.156.156.15

Alt (pulg)151515

rea (cm2)29.6929.6929.69

Vm (cm3)445.36445.36445.36

Wmh (gr)945943969

Ym (gr/cm3)2.122.122.18

Ys (gr/cm3)2.622.622.62

Cuadro N 02. Contenido de Humedad de la muestra extrada del Campus Universitario, Cajamarca 2014Tara N123

Wt (gr)252626

Wt + Mh (gr)796863

Wt + Ms (gr)7363.559

Ww64.54

Ws4837.533

W%12.51212.1212121

W% prom12.20707071

Cuadro N 04. Determinacin del esfuerzo y deformacin unitaria de la muestra 1, Cajamarca 2014tiempoLec def muestra(0.001)Lec def carga(0.001)Defor muestraL (cm)Def unitariaL/rea corregida(cm)Carga total(Kg)Esfuerzo(Kg/)

0 seg000029.6900

15 seg1540.0150.00129.719719720.58760.01977138

30 seg306.10.030.00229.7494990.896090.03012118

45 seg457.50.0450.00329.779338011.101750.03699713

1 min609.050.060.00429.809236951.3294450.04459842

1 min 15 seg7511.20.0750.00529.839195981.645280.05513821

1 min 30 seg9012.080.090.00629.869215291.7745520.05941073

1 min 45 seg10513.90.1050.00729.899295072.041910.06829291

2 min 00 seg12015.20.120.00829.929435482.232880.07460482

2 min 15 seg13516.10.1350.00929.959636732.365090.07894255

2 min 30 seg15016.90.150.0129.989898992.482610.08278154

2 min 45 seg16517.20.1650.01130.020222452.526680.08416593

3 min 00 seg180180.180.01230.050607292.64420.08799157

3 min 15 seg19518.60.1950.01330.08105372.732340.09083259

3 min 30 seg21018.40.210.01430.111561872.702960.08976486

3 min 45 seg22518.020.2250.01530.142131982.6471380.08782186

4 min 00 seg24017.50.240.01630.172764232.570750.08520101

4 min 15 seg25517.30.2550.01730.20345882.541370.08414169

4 min 30 seg27016.90.270.01830.234215892.482610.0821126

4 min 45 seg28516.80.2850.01930.265035682.467920.0815436

5 min 00 seg30016.50.30.0230.295918372.423850.08000583

5 min 15 seg31516.40.3150.02130.326864152.409160.0794398

5 min 30 seg33016.30.330.02230.357873212.394470.07887476

De este cuadro, podemos obtener qu = mxqu=0.09083259

Grfico N 01. Representacin grfica del esfuerzo para la primera muestra, Cajamarca 2014

C =R = qu/2 = 0.045416295

Grfico N 02. Representacin grfica del Crculo de Mohor para la primera muestra, Cajamarca 2014

Cuadro N 05. Determinacin del esfuerzo y deformacin unitaria de la muestra 2, UNC, Cajamarca 2014Tiempo

Lec def muestra(0.001)Lec def carga(0.001)Defor muestraL (cm)Def unitariaL/rea corregida(cm)Carga total(Kg)Esfuerzo(Kg/)

0 seg000029.6900

15 seg1530.0150.00129.719719720.44070.01482854

30 seg305.90.030.00229.7494990.866710.0291336

45 seg458.90.0450.00329.779338011.307410.04390326

1 min6011.70.060.00429.809236951.718730.05765763

1 min 15 seg7513.550.0750.00529.839195981.9904950.06670739

1 min 30 seg9014.80.090.00629.869215292.174120.07278799

1 min 45 seg10515.550.1050.00729.899295072.2842950.07639963

2 min 00 seg12015.950.120.00829.929435482.3430550.07828597

2 min 15 seg135160.1350.00929.959636732.35040.07845222

2 min 30 seg15016.50.150.0129.989898992.423850.08082221

2 min 45 seg16515.80.1650.01130.020222452.321020.07731522

3 min 00 seg18015.50.180.01230.050607292.276950.07577052

3 min 15 seg19514.80.1950.01330.08105372.174120.07227539

3 min 30 seg21014.60.210.01430.111561872.144740.07122646

3 min 45 seg22514.050.2250.01530.142131982.0639450.06847376

4 min 00 seg24013.60.240.01630.172764231.997840.06621336

4 min 15 seg25513.30.2550.01730.20345881.953770.06468696

4 min 30 seg27013.10.270.01830.234215891.924390.06364941

4 min 45 seg28512.90.2850.01930.265035681.895010.06261384

5 min 00 seg30012.70.30.0230.295918371.865630.06158024

5 min 15 seg31512.60.3150.02130.326864151.850940.06103302

5 min 30 seg33012.40.330.02230.357873211.821560.06000289

De este cuadro, podemos obtener qu = mxqu=0.07227539

Grfico N 03. Representacin grfica del esfuerzo para la SUGUNDA muestra, Cajamarca 2014

Grfico N 04. Representacin grfica del Crculo de Mohor para la SEGUNDA muestra, Cajamarca 2014R = qu/2 =0.04041111

Cuadro N 06. Determinacin del esfuerzo y deformacin unitaria de la muestra 3, UNC, Cajamarca 2014tiempoLec def muestra(0.001)Lec def carga(0.001)Defor muestraL (cm)Def unitariaL/rea corregida(cm)Carga total(Kg)Esfuerzo(Kg/)

0 seg000029.6900

15 seg151.60.0150.00129.719719720.235040.00790855

30 seg303.10.030.00229.7494990.455390.01530748

45 seg454.90.0450.00329.779338010.719810.02417146

1 min607.50.060.00429.809236951.101750.03696002

1 min 15 seg7510.70.0750.00529.839195981.571830.05267669

1 min 30 seg9014.20.090.00629.869215292.085980.06983712

1 min 45 seg10517.50.1050.00729.899295072.570750.08598029

2 min 00 seg12019.90.120.00829.929435482.923310.09767341

2 min 15 seg135210.1350.00929.959636733.08490.10296854

2 min 30 seg15022.70.150.0129.989898993.334630.11119177

2 min 45 seg16523.50.1650.01130.020222453.452150.11499415

3 min 00 seg18024.50.180.01230.050607293.599050.1197663

3 min 15 seg19524.70.1950.01330.08105373.628430.12062177

3 min 30 seg21025.150.210.01430.111561873.6945350.1226949

3 min 45 seg225250.2250.01530.142131983.67250.12183942

4 min 00 seg24024.60.240.01630.172764233.613740.11976828

4 min 15 seg25523.80.2550.01730.20345883.496220.11575562

4 min 30 seg27023.50.270.01830.234215893.452150.11418024

4 min 45 seg28523.20.2850.01930.265035683.408080.11260783

5 min 00 seg30022.80.30.0230.295918373.349320.11055351

5 min 15 seg31521.90.3150.02130.326864153.217110.1060812

5 min 30 seg33021.20.330.02230.357873213.114280.10258558

De este cuadro, podemos obtener qu=0.12183942

qu = mx

Grfico N 05. Representacin grfica del esfuerzo para la TERCERA muestra, Cajamarca 2014

Grfico N 06. Representacin grfica del Crculo de Mohor para la TERCERA muestra, Cajamarca 2014R = qu/2 =0.06134745

muestra123

qu0.09080.08080.1226

radio0.04540.04040.0613

Cuadro N 07. Relacin de qu de las muestras, Cajamarca 2014

Grfico N 06. Representacin grfica del Crculo de Mohor para las tres muestras, Cajamarca 2014

V. CONCLUSIONES

muestra123

c0.09080.08080.1226

Cuadro N 08. Resistencia al corte de las tres muestras

VI. ANEXOSEn los anexos mostramos cada uno de los pasos realizados en el ensayo de comprensin encofinada.Realizando compactacin por capas conforme a las instrucciones

Enrazando la muestra para tener una superficie plana.

Enrazando la muestra para tener una superficie plana.

Instalando el testigo en el equipo de comprensin

Mecnica de Suelos IIPgina 14