INFORME-TUNELES

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION____ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

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INDICE

1. INTRODUCCIN...........................................................................................................................3

2. OBJETIVOS....................................................................................................................................3

3. ENSAYO COMPRESIN SIMPLE ................................................................................................4

3.1. PROCEDIMIENTO ................................................................................................................4

4. ENSAYO DE CARGA PUNTUAL ...............................................................................................6

4.1. DESCRIPCION DE LA MUESTRA......................................................................................6

4.2. DESCRIPCION DE EQUIPOS ..............................................................................................7

5. ENSAYO DE COMPRESIN TRIAXIAL....................................................................................7

5.1. DESCRIPCIN DE LA MUESTRA...........................................................................................9

5.2. EQUIPO ......................................................................................................................................9

5.2.1. EQUIPO PARA APLICAR Y MEDIR LA CARGA AXIAL.............................................9

5.2.2. EQUIPO PARA GENERAR Y MEDIR LA PRESIN DE CONFINAMIENTO .............9

5.4. CLCULOS .............................................................................................................................10

6. ENSAYO DE INCLINACIN .....................................................................................................11

7. ENSAYO DE CORTE DIRECTO............................................................................................13

7.1 PROCEDIMIENTO ..............................................................................................................14

7.2 ENSAYO DE INCLINACION DE LABORATORIO PARA OBTENER EL ANGULO DEFRICCION BASICO ........................................................................................................................15

8. ENSAYO DE TRACCIN INDIRECTA ....................................................................................16

8.1. EQUIPOS PARA EL ENSAYO ...........................................................................................17

8.2. PREPARACIN DE TESTIGOS.........................................................................................18

8.3. PROCEDIMIENTO ..............................................................................................................19

8.4 CALCULO DE TRACCIN INDIRECTA ...............................................................................20

9. ENSAYO DE CONSTANTES ELASTICAS (MODULO DE YOUNG Y RELACION DE

POISSON ..............................................................................................................................................20

9.1. DEFINICION Y USO ................................................................................................................20

9.2. EQUIPOS...................................................................................................................................22


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9.3. PREPARACION DE TESTIGOS..............................................................................................22

9.4. PROCEDIMIENTO ...................................................................................................................23

|10. CONCLUSIONES .........................................................................................................................27

11. REFERENCIA:...............................................................................................................................27


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1. INTRODUCCIN

En este informe se presenta los diferentes ensayos que se le realiza a las rocas para la

determinacin de sus propiedades mecnicas tales, como resistencia, mdulo de Young, entre

otros. As como tambin los procedimientos y los equipos necesarios para determinar sus

clculos como el ensayo uniaxial, triaxial, carga puntual, entre otros.

La mecnica de las rocas es una ciencia terica y aplicada que estudia el comportamiento fsico

de las rocas sometidas a condiciones de esfuerzo de diversos orgenes. En trminos generales, la

mecnica de las rocas abarca el estudio de las obras subterrneas, como los tneles, y la

construccin en superficie, como las canteras a cielo abierto o las cimentaciones de presas, es por

esta razn que es importante la determinacin es sus propiedades mecnicas .

Tener conocimiento sobre estas propiedades nos es indispensable en la Ingeniera Civil, sobre

todo cuando nos enfocamos en tneles, cimentaciones y estabilizacin de taludes.

2. OBJETIVOS

Proporcionar informacin sobre los procedimientos de clculo y obtencin de resultados de cada

tipo de ensayo con el fin de determinar las propiedades mecnicas del concreto.


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3. ENSAYO COMPRESIN SIMPLE

Este ensayo permite determinar en el laboratorio la resistencia uniaxial no confinada

de la roca, o resistencia a la compresin simple, c.

La resistencia a compresin simple de las piedras que se utilizan como revestimientos o como

pavimentos, se determinan sobre formas paralelepipdicas, en lugar de formas cilndricas, que

es lo habitual para determinar la resistencia a compresin simple de cualquier material, como

por ejemplo el hormign. En concreto, se utilizan muestras formadas por 5 probetas cbicas,

que se ensayan despus de secarlas en estufa, mantenindolas durante 48 horas a 60 2C.

(MECANICA DE ROCAS, 2006, p. 126)

La mquina de ensayos ser una prensa hidrulica o mecnica, que disponga de varias

escalas de manera que se pueda escoger la apropiada, segn el valor medio del ensayo

a efectuar, de forma que ningn resultado individual quede por debajo de la dcima

parte del valor mximo de la gama de medida empleada. Debe permitir la aplicacin de

la carga de una manera continua y progresiva.

3.1.PROCEDIMIENTO

1. Concebir una idea general de las rocas en cuanto a su litologa y estructuras.

2. Identificar las muestras.

3. Medir las dimensiones de la muestra para validar si satisface las condiciones del

ensayo.

4. Se recubre la muestra con una membrana cuyo fin ser el de evitar que al momento

de fallar la roca no salten fragmentos y daen a personas u objetos de alrededor.

5. Se sita el testigo de tal forma que el pistn de la mquina quede paralelo a las caras

transversales de la muestra.


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6. Una persona se encarga de medir la presin a la cual est siendo sometida la

muestra mediante un manmetro conectado directamente a la prensa hidrulica, la

presin debe ser medida a cada instante ya que al momento de fallar, la aguja que

indica el valor de la carga vuelve al punto de partida.

7. Una segunda persona ser la encargada de ir aumentando paulatinamente la

presin en la prensa hidrulica.

8. Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo de ruptura


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4. ENSAYO DE CARGA PUNTUAL

El ensayo de resistencia a carga puntual es entendido como un ensayo ndice para la

clasificacin de los materiales rocosos. Tambin puede ser usado para predecir otros

parmetros de resistencia mediante correlaciones.

Este ensayo consiste en aplicar una carga concentrada sobre la muestra hasta que esta

se rompa. Dependiendo de la forma de la muestra y la direccin de aplicacin de la

carga, se tienen diferentes modalidades de ensayo:

Ensayo diametral: los ncleos a ensayar tienen una relacin longitud/ dimetro

> 1.0

Ensayo axial: los ncleos a ensayar tienen una relacin longitud/ dimetro que

vara entre 0.3 1.0

Ensayo de bloques: se ensayan bloques de 50 35mm. La relacin alto/ancho

debe estar entre 0.3 1.0

4.1. DESCRIPCION DE LA MUESTRA

1. ENSAYO DIAMETRAL

Se dimension la muestra a ensayar verificando que la relacin L/D sea mayor que 1

para poder realizar este ensayo de acuerdo con la norma.


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2. ENSAYO AXIAL

Se dimension la muestra a ensayar verificando que la relacin L/D vare entre 0.3 y

1.0 para poder realizar este ensayo de acuerdo con la norma.

4.2. DESCRIPCION DE EQUIPOS

Un sistema de carga que permite ser ajustado para el tamao de muestra que ser

ensayado. Este aparato posee dos puntas en forma de cono truncado de 60 y de 5mm

de radio en su extremo, mediante las cuales se transmitir la carga puntual a la muestra.

Un sistema de medicin de carga cuyas lecturas estn dadas en kN. Debido que la falla

generalmente es repentina, el sistema fija la mxima carga aplicada de tal forma que

puede ser registrada posterior a la falla. Un sistema de medicin de distancia, que

consiste en una regla adherida al equipo.

5. ENSAYO DE COMPRESIN TRIAXIAL

Este ensayo determina la resistencia a la compresin de un testigo cilndrico de roca en estado

no drenado bajo una presin de confinamiento. Nos provee de los valores necesarios para


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graficar la envolvente de esfuerzos (Mohr) y a partir de sta calcular el valor del ngulo de

friccin interna y la cohesin aparente de la roca.

Otro importante parmetro investigado en los ensayos triaxiales son las caractersticas de

permeabilidad de las rocas y el comportamiento de la roca cuando se ve sometida a una presin

de agua elevada, especialmente para el estudio de cimentaciones de presas, y normalmente para

tneles y cavidades subterrneas. (Equipos de ensayo para la industria de la construccin, pag.

167)

En un ensayo de compresin triaxial la carga axial y su esfuerzo principal correspondiente

simulan el esfuerzo principal mayor que acta en la corteza (1), mientras que la tensin radial

producida por la presin hidrulica representa el esfuerzo principal menor 3.

Para encontrar una relacin entre 1 =f(3), donde 3 es la presin de confinamiento y 1 la

resistencia a la compresin triaxial, habr que realizar varios ensayos, en cada uno de los cuales

se aplicarn diferentes presiones de confinamiento. Cada par de valores 1 y 3 sirven para

construir dos tipos de grficos. El primer tipo representa el lugar geomtrico de la relacin

existente entre 1 y 3 (figura 1).El segundo tipo de grfico nos permite construir los crculos

de Mohr en los ejes -t para luego trazar la envolvente de Mohr (figura 2).

Figura 1 Figura 2


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5.1. DESCRIPCIN DE LA MUESTRA

i. Los testigos deben ser cilndricos circulares con una relacin longitud-dimetro (L/D)

entre 2 y 2.5.

ii. La superficie del testigo debe ser lisa y libre de irregularidades abruptas.

iii. Las bases deben ser paralelas entre s, sin desviarse ms de 0.025 mm.

iv. No se permiten testigos que estn cubiertos con otro material o que tengan algn

tratamiento superficial diferente al de la mquina refrendadora

v. El dimetro debe ser medido con aproximacin a 0.1 mm.

vi. La altura debe ser tomada con aproximacin al mm.

vii. La condicin de humedad del testigo puede tener un efecto significativo en la

resistencia que pueda alcanzar la roca.

viii. El nmero de testigos a ensayar depende del nmero de las diferentes presiones de

confinamiento con las que se desea ensayar.

5.2. EQUIPO

El equipo consiste de tres partes: Una celda triaxial, un equipo de carga y un equipo para

generar presin de confinamiento. Celda triaxial (figura 3).

5.2.1. EQUIPO PARA APLICAR Y MEDIR LA CARGA AXIAL

i. Una prensa que puede aplicar y medir la carga axial sobre el testigo, con una capacidad

de carga de 100 toneladas y que cumpla con los requerimientos de la Norma ASTM E4

y British Standard 1610.

ii. Las caras de carga de la mquina deben estar paralelas entre s.

5.2.2. EQUIPO PARA GENERAR Y MEDIR LA PRESIN DE CONFINAMIENTO

Una bomba hidrulica capaz de mantener constante la presin de confinamiento (3)

con no ms del 2% de desviacin del valor deseado.


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Figura 3. Celda triaxial

Un manmetro que permite observar y registrar que la presin de confinamiento se

mantenga constante.

5.3. PROCEDIMIENTO

i. La celda es ensamblada con el testigo instalado en la chaqueta y entre las platinas. El

testigo, las platinas y los asientos esfricos deben estar alineados entre s. Los asientos

esfricos estarn ligeramente lubricados con grasa o aceite.- La celda triaxial se llena

con aceite permitiendo que el aire salga por la conexin de escape. Nos aseguramos que

la chaqueta no tenga fisuras ni huecos en de cada ensayo, de manera que el aceite no

penetre en el testigo.- La celda se instala en el equipo de aplicacin de carga normal.

ii. Se establece la presin de confinamiento en el nivel predeterminado y se mantiene

constante, entonces se aplica la carga normal. El mximo valor de carga axial y su

correspondiente presin de confinamiento se registran.

iii. Se repite el procedimiento para otro valor de presin de confinamiento.

5.4. CLCULOS

i. La resistencia a la compresin (1) se calcula dividiendo el mximo valor de la carga

aplicada al testigo y el rea de la seccin transversal del testigo.


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ii. Las presiones de confinamiento con sus correspondientes valores mximos de

resistencia a la compresin se grafican; el valor de presin de confinamiento en las

abscisas y el valor de resistencia a la compresin en las ordenadas (figura1).

iii. Se juntan los puntos con una lnea que para consideraciones prcticas ser una recta

caracterizada por su pendiente m y su ordenada en el origen b

iv. Con m y b obtenemos el ngulo de friccin y el valor de cohesin aparente C usando:

Una forma ms directa de hallar y C es graficar la envolvente de los crculos de Mohr: 1 y

3 en las abscisas y la resistencia al corte en las ordenadas (figura 2).Tambin ser necesario

el valor de traccin indirecta y compresin simple. Luego se traza una recta tangente a los

crculos. El ngulo que forma esta recta con el eje de las abscisas ser el valor de y la

interseccin de la recta con el eje de las ordenadas ser el valor de C.

6. ENSAYO DE INCLINACIN

Los primeros criterios de rotura de mecnica de rocas, como los de Patton (1966), Ladanyi y

Archambault (1969) o Jaeger (1971), trataban la rugosidad de la junta como un incremento del

ngulo de rozamiento pero, poco a poco, la rugosidad fue ganando importancia hasta

convertirse en el parmetro JRC (Joint Roughness Coefficient) del criterio de Barton (1973

1990), o el Jr de la clasificacin geomecnica Q de Barton, Lien y Lunde (1974 2002).

Dependiendo de la escala se habla de aspereza o de rugosidad propiamente dicha. A pequea

escala (milimtrica o centimtrica), la aspereza de una junta puede ser rugosa, suave o pulida.

A mayor escala (decimtrica o mtrica), la rugosidad puede ser plana, ondulada o escalonada.

As, dependiendo del problema, la rugosidad debera calcularse teniendo en cuenta el factor de


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escala existente entre la muestra y el macizo (sin olvidar el sentido comn) pero, cmo

cuantificamos la rugosidad de la muestra?

Se utiliza para calcular la JCR de una roca o una junta.El equipo consta de un plano inclinado

ajustable, sobre el que se coloca la muestra de roca (de 100 mm de dimetro mximo), separada

a lo largo de la superficie en la que se medir la rugosidad.A continuacin se inclina lentamente

el plano hasta que se produce el deslizamiento de la parte superior de la muestra sobre la

inferior.El ndice de rugosidad se calcula a partir del ngulo de inclinacin medido.


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ngulo de inclinacin: 0-50

B Dimensiones totales:

265x170x260 mm

A Peso aproximado: 4 kg

7. ENSAYO DE CORTE DIRECTO

Este ensayo consiste en ensayar a cortante una discontinuidad.

Segn Gonzales, Ferrer, Ortuo & Oteo (2002) Las discontinuidades imprimen un carcter

discontinuo y anistropo a los macizos, hacindolos ms deformables y dbiles, lo que supone

una gran dificultad para evaluar el comportamiento mecnico de los mismos frente a las obras

de ingeniera.

En general existen diversas mquinas y disposiciones para realizar este tipo de ensayos,

resultando ms problemtica la toma de muestras de discontinuidades poco alteradas, traslado

a laboratorio y su manipulacin hasta encajarlas correctamente en el molde o caja de ensayo,

que el ensayo propiamente dicho. Este proceso puede variar las propiedades naturales de la

junta.


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Se utiliza una caja de corte formada por dos mitades o moldes, siendo comnmente uno fijo y

otro mvil, donde se insertaran (comnmente mediante mortero) de la mejor manera posible

los dos bloques correspondientes a ambos lados de la junta. Especial atencin se prestara a que

la discontinuidad quede asentada en direccin paralela al movimiento de corte que se la vaya a

aplicar. Las maquinas bsicamente constan de dos sistemas de aplicacin de tensin (uno para

la tensin normal y otro para la tensin de corte) accionados por mecanismos hidrulicos o

mecanismos hidrulicos o mecanismos con sus correspondientes sistemas de medida de la

carga aplicada. Se suelen colocar dos dispositivos de medida de desplazamiento (tpicamente

comparadores o medidores de la deformacin longitudinal mecnicos con traductores

electrnicos LVDT) para poder estimar todo momento el desplazamiento cortante y normal.

Un ejemplo de una mquina de corte como se muestra de la figura 2, tomada de Hoek (1999).

7.1 PROCEDIMIENTO

El procedimiento a seguir en el ensayo es: (Ramirez Oyanguren, 1984):

a) la muestra que contiene la junta a analizar se talla al tamao conveniente para que

encaje en el molde. El plano de discontinuidad deber coincidir necesariamente con el

plano de corte.

b) Se moldea la probeta en hormign o mortero; cuando este ha fraguado, se retira la

muestra del molde y se introduce en la caja de corte. Se coloca la mitad superior de la

caja y se aplica a conitnuacion una ligera carga normal, para evitar movimientos al

poner a cero los indicadores de desplazamiento.

c) Se aumenta la carga normal hasta el valor prefijado para el ensayo, que deber

permanecer constante durante el mismo.


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d) Se va aplicando gradualmente la carga tangencial hasta alcanzar la resistencia de pico,

continundose el ensayo hasta que se observe que basta con una carga inferior para

mantener el movimiento de corte; esta ser la carga residual.

e) Si al llegar al desplazamiento mximo compatible con la longitud de la discontinuidad

no se ha alcanzado el valor de la resistencia residual, se suprime la tensin normal, se

coloca de nuevo la probeta en su posicin primitiva y se realiza otra vez el ensayo hasta

obtener el valor de la resistencia residual.

Figura 2. Diagrama de la seccin de una maquina muy sencilla de corte directa utilizada para la medida

de resistencia al corte en juntas de granito (segn Hoek 1999).

7.2 ENSAYO DE INCLINACION DE LABORATORIO PARA OBTENER EL ANGULODE FRICCION BASICO

El ngulo de friccin bsico de un material rocoso se puede obtener en laboratorio simplemente

aplicando la definicin propuesta por Barton (1976) que dice que este ngulo ser el valor de

obtenido cuando se realiza un ensayo de inclinacin sobre discontinuidades totalmente sanas,

planas, secas y serradas en laboratorio. Por lo que el ngulo de inclinacin de una placa sobre

otra en el momento del deslizamiento ser el ngulo de friccin bsico.

Stimpson (1981) observo que en muchas ocasiones resulta mucho ms sencillo contar con

testigos de sondeo (muestras cilndricas de roca) que con bloques o placas tales como las que


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indicaba Barton. As propuso realizar el ensayo de inclinacin con tres testigos o probetas

dejando que una de ellas deslizara sobre las otras dos en la forma que se observa en la Figura

3 y se muestra en la fotografa de la Figura 4 y midiendo el ngulo inclinacin en el

momento de comienzo del deslizamiento.

Figura 4. Imagen de la realizacion en laboratorio en un

ensayo de inclinacion o tilt test con testigos para

obtener el angulo de friccion basico segn la propuesta

de Stimpson (1981).

Este ensayo resulta sencillo, barato y fcil de repetir y de gran utilidad para aplicar el modelo

Barton Bandis de estimacin de las propiedades resistentes de las discontinuidades rugosas

sin relleno, que son las que ms comnmente se encuentran en gran parte de los macizos

rocosos a partir de cierta profundidad, por lo que se suele utilizar muy a menudo.

8. ENSAYO DE TRACCIN INDIRECTA

Este Ensayo fue desarrollado por el Ing. Fernando Luiz Lobo Barboza Carneiro (1913-2001)

de nacionalidad brasilea. Es por esta razn que fue denominada Ensayo brasileo. En la

actualidad es la Norma ASTM D3967.

El ensayo de traccin indirecta, destaca por ser un mtodo simple y representativo (Elisabet

Villar, Introduccin, parr. 1), adems de tener muchas aplicaciones. No solo para ensayo en

Figura 3. Diagramas de la seccion y transversal de un

ensayo de inclinacion o tilt test con testigos para obtener

el angulo de friccion basico segn la propuesta de

Stimpson (1981)


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probetas de roca, sino tambin de concreto y mezclas bituminosas. El valor de esfuerzo a la

traccin se utiliza para graficar el circulo de Mohr c, t.

Este ensayo consiste en someter a compresin diametral una muestra o probeta cilndrica

de roca, aplicando una carga de manera uniforme a lo largo de dos lneas o generatrices

opuestas hasta alcanzar la rotura (figura 1). Esta configuracin de carga provoca un esfuerzo

de traccin relativamente uniforme en todo el dimetro del plano de carga vertical, y esta

traccin es la que agota la probeta y desencadena la rotura en el plano diametral, (Elisabet

Villar, Descripcin del Ensayo, parr. 2)

(a) (b)

Figura 1- (a) Configuracin de la carga y (b) rotura del ensayo de traccin indirecta

8.1. EQUIPOS PARA EL ENSAYO

Equipo de Ensayo N1.- Es una prensa que puede aplicar y medir la carga diametral sobre el

testigo, con una capacidad de carga de 100 toneladas y que cumplan con los requerimientos de

la Norma ASTM E4 y British Standard 1610, adems de apoyos suplementarios.

Entre el testigo y los bloques de apoyo se coloca nudos de apoyos adicionales que permiten

reducir la alta concentracin de esfuerzos. Estos apoyos pueden ser pedazos de cartn grueso

(0.01D de espesor), (figura 2 y 3).

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Figura 2 Figura 3

Equipo de Ensayo N2.-Es Una mquina de ensayos apropiada () el comprobador universal

70-T0108/E, de 50 kN de capacidad, que puede funcionar con control de carga o de

desplazamiento (CONTROLS, Ensayo de Traccin Indirecta, parr. 3), (figura 4).

Este aparato puede utilizarse para medir la resistencia a la traccin indirecta en discos de

roca de 54 mm de dimetro. (CONTROLS, 50-C9032, parr. 2). Su peso aproximado es de

8 kg

Figura 4

8.2.PREPARACIN DE TESTIGOS

Testigo para el Equipo de Ensayo N1.-

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Los testigos pueden ser cilndricas, cubicas o prismticas, en el caso de testigos cilndricos

las fuerza de compresin deben ser aplicada en una banda estrecha y en toda su longitud. Las

bandas de apoyo son de fibras prensadas de densidad > 900 3 Kg/m3 y dimensiones, ancho a

= 10 mm., espesor t = 4 mm y una longitud superior a la lnea de contacto de la probeta. Las

bandas de apoyo solo debern usarse una vez.

Se mide la probeta en todas sus direcciones con precisin de 1 mm.

Testigo para el Equipo de Ensayo N2.-

Las muestras de ensayo debern ser discos con una relacin espesor-dimetro (E/D)

comprendida entre 0,2 y 0,75.El dimetro de la muestra deber ser al menos 10 veces mayor

que el grano ms grande del mineral constituyente. Generalmente, un dimetro de 54 mm

cumplir el anterior criterio. (CONTROLS, Ensayo de Traccin Indirecta, parr. 2),

Se determinar el dimetro del testigo con una aproximacin de 1 mm. Se tomar tres

medidas y obtendr el promedio. Una de las medidas debe ser tomada en el eje del disco.

8.3.PROCEDIMIENTO

El ensayo consiste en someter a un testigo a una carga lineal compresiva actuando a lo

largo de su dimetro. El resultado de este esfuerzo compresivo es una tensin horizontal y un

esfuerzo compresivo variable. La probeta rocosa se suele romper en la mayora de los casos

separndose en dos mitades segn el eje de carga diametral. (Jorge Coello, Procedimiento,

parr. 1),


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8.4 CALCULO DE TRACCIN INDIRECTA

Donde: = Resistencia a la traccin indirecta de la roca o mineral en "Kg/cm o Mpa N/mmP = Carga ltima de rotura de la probeta Kg o N

D = Dimetro de la probeta cm o mm

L = Longitud de la probeta cm o mm

= Constante.

9. ENSAYO DE CONSTANTES ELASTICAS (MODULO DE YOUNG Y RELACION DE

POISSON

9.1. DEFINICION Y USO

El Mdulo de Young (E) y la relacin de Poisson () estiman el comportamiento de los

esfuerzos y las deformaciones en el macizo rocoso. Estos valores se emplean generalmente en

el diseo de excavaciones en roca utilizando mtodos de clculo numrico.

La elasticidad es una propiedad que se asume posee todo material ideal y que algunas rocas

presentan en mayor o menor grado y para lo cual deben tenerse en cuenta tres factores

principales: homogeneidad, isotropa y continuidad

- Homogeneidad es una medida de la continuidad fsica de un cuerpo que depende de la escala,

pudiendo una roca masiva de grano fino ser considerada como homognea

- Isotropa es una medida del comportamiento del material en diferentes direcciones. El grado

de isotropa de una roca definir las diferentes reacciones de sta a la accin de fuerzas externas

o internas.


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- Continuidad se refiere a la cantidad de diaclasas, fallas y espacios porosos que poseen las

rocas. Como ya sabemos un material se comporta elsticamente cuando luego de retirarla la

carga aplicada recupera su estado inicial, es decir la deformacin es directamente proporcional

al esfuerzo aplicado. Esta constante de proporcionalidad es el mdulo de elasticidad o de

Young (E).

E= / a

E = mdulo de elasticidad (kg/cm2)

= esfuerzo aplicado (kg/cm2)

a = deformacin unitaria axial (mm/mm)

El valor de E permite clasificar a las rocas de la siguiente manera:

-Roca cuasi-elstica: Para valores de E entre 6 y 10 x 104 MPa, son por lo general de grano

fino, masivo y compacto.

-Roca semi-elstica: Para valores de E entre 2 y 7 x 104 MPa, se caracterizan por ser de grano

grueso en las rocas gneas y de grano fino, porosidad baja y cohesin media en las rocas

sedimentarias

-Roca no elstica o plstica: Para valores de E menores que 2 x 104 MPa, presentan gran

cantidad de espacios vacos o porosos, por lo que tienden a mostrar caractersticas variables de

esfuerzo-deformacin.

El uso del mdulo de elasticidad para definir la relacin esfuerzo-deformacin es slo una

aproximacin, ya que las rocas muestran frecuentemente caractersticas mecnicas no lineales.

El otro parmetro importante en la teora de la elasticidad es la relacin de Poisson. (), la cual

representa la relacin inversa entre la deformacin en la direccin del esfuerzo aplicado y la

deformacin que ocurre en una direccin perpendicular a sta. Se expresa por:


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= d/ a

=relacin de Poisson

d= deformacin unitaria en la direccin perpendicular a la carga aplicada

a= deformacin unitaria en la direccin a la carga aplicada

9.2. EQUIPOS

1. Para medir las deformaciones se utilizan medidores de deformacin de resistencia elctrica

(strain gage). La longitud de los strain gage es por lo menos 10 veces el dimetro del grano

ms grande de la roca

2. Un software registra las cargas y deformaciones adems de que grfica directamente las

curvas Esfuerzo vs. Deformacin.

Figura 1. Equipo para determinar las constantes elsticas

9.3. PREPARACION DE TESTIGOS

1. Los testigos deben ser cilndricos circulares con una relacin longitud-dimetro (L/D) entre

2 y 2.5. Se pueden utilizar testigos con dimetros entre 22 y 61 mm. La relacin entre el


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dimetro del testigo y el dimetro del grano ms grande dela roca debe ser como mnimo de 10

a 1.

2. La superficie del testigo debe ser lisa y libre de irregularidades abruptas, con todos sus

elementos alineados sin desviarse ms de 0.5 mm a lo largo del testigo.

3. Las bases deben ser paralelas entre s, sin desviarse ms de 0.025 mm y perpendiculares con

respecto al eje longitudinal del cilindro sin apartarse ms de 0.05 mm en 50 mm.- No se

permiten testigos que estn cubiertos con otro material o que tengan algn tratamiento

superficial diferente al de la mquina refrendadora.- El dimetro debe ser medido con

aproximacin a 0.1 mm y ser el promedio delas medidas de dos dimetros perpendiculares

entre s y tomadas en tres partes del testigo: superior, medio, inferior

4. Se instalan dos strain gage: uno axial o longitudinal y otro diametral o transversal sobre la

superficie del testigo.

5. El strain gage longitudinal se coloca perpendicular a las bases del testigo y el strain gage

transversal se coloca a lo largo de un dimetro paralelo a las bases. Se trata de que los strain

gages queden ubicados en la parte central del testigo y en puntos opuestos de un mismo

dimetro.- Se limpia y pule la superficie del testigo en los puntos donde se colocan los strain

gages, para pulir se utiliza una lija de grano medio y luego una de grano fina con lo que la

superficie queda libre de irregularidades y para limpiar se utiliza un algodn con alcohol con

lo que se remueve la grasa. El pegamento utilizado es el que especifica el fabricante de los

strain gages

6. Se recomienda realizar no menos de 3 ensayos por muestra de roca.

9.4. PROCEDIMIENTO

1. El testigo se coloca en la mquina de ensayos y se hacen las conexiones elctricas necesarias

con la computadora.


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2. La humedad puede tener un efecto significante en la deformacin del testigo, cuando sea

posible, se debe conservar las condiciones de humedad, hasta el momento del ensayo. Un

exceso de humedad puede crear problemas de adhesin de los strain gages entonces se requerir

un cambio en las condiciones de humedad del testigo (seco)

3. La carga sobre el testigo debe ser aplicada de forma continua y con una razn constante de

manera que la falla ocurra entre 5 y 10 minutos despus de haberse iniciado la aplicacin de la

carga.

4. Las cargas y las deformaciones axiales y diametrales son Directamente registradas por el

software a partir de las lecturas continuas de los strain gages instalados sobre el testigo.

La deformacin unitaria axial (a) y la deformacin unitaria diametral (d) son registradas directamente

por el software a partir de las lecturas de los strain gages.

a) Los valores de esfuerzos y deformaciones axiales y diametrales se debern dibujar en un

solo grfico. Estas curvas muestran el comportamiento tpico de las rocas desde una tensin

inicial cero hasta la resistencia ltima de la roca.


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b) El mdulo axial de Young (E) de un espcimen, puede ser calculado empleando cualquiera

de los siguientes mtodos:

Mdulo tangente (Et): Es medido a un nivel determinado de carga, expresado como un

porcentaje de la resistencia ltima trazndose una recta tangente a la curva en ese punto.

Por lo general se toma el 50% de la resistencia de la roca a la compresin uniaxial

Mdulo promedio (Ep): Es definido mediante la inclinacin promedio de las partes

relativamente rectas de la curva esfuerzo-deformacin axiales.

Mdulo secante (Es): Es generalmente medido desde el esfuerzo inicial cero hasta un valor

de esfuerzo prefijado, el que representa un porcentaje de la resistencia de la roca a la

compresin. Se acostumbra tomar el 50% de R


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|10. CONCLUSIONES

Conocer la roca sobre todo su litologa y estructuras.

El recubrimiento de la muestra con una membrana, solo tiene el fin de evitar que al

momento de fallar la roca no salten fragmentos y daen a personas u objetos de

alrededor.

La presin debe ser medida a cada instante ya que al momento de fallar, la aguja que

indica el valor de la carga vuelve al punto de partida.

Ir aumentando paulatinamente la presin en la prensa hidrulica.

Para que el ensayo brasileo sea aceptado, el plano de rotura tendr que ser casi paralelo

al eje axial de la muestra.

Los apoyos longitudinales tendrn que ser diametralmente opuestos.

11. REFERENCIA:

Marcel Hrlimann. (2009). Mecnica de Rocas. Recuperado de

http://www2.etcg.upc.es/asg/engeol/pdf_files/4.4ensayo_txt.pdf.

Luis I Gonzlez Vallejo. (2002). Ingeniera Geolgica. Recuperado dehttps://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CB4QFjAB&url=https%3A%2F%2Fwww.u-cursos.cl%2Fingenieria%2F2011%2F2%2FGL5201%2F1%2Fmaterial_docente%2Fbajar%3Fid_material%3D384079&ei=JNtBVerXCsiggwSo0YDoBQ&usg=AFQjCNGr1iechWI8e4EC1nPsQAhGKMvpEw&bvm=bv.92189499,d.eXY

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