ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO ENSAYO TRIAXIAL Y PARAFINA

INFORME DE LABORATORIO

TEMA: Ensayo de Triaxial y Parafina

OBJETIVO: Determinar en el laboratorio el valor de porosidad de cinco muestras como también hallar la densidad por el método de parafina.

MARCO TEÓRICO TRIAXIAL:

El ensayo de compresión triaxial es el más usado para determinar las características de esfuerzo-deformación y de resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. El ensayo consiste en aplicar esfuerzos laterales y verticales diferentes, a probetas cilíndricas de suelo y estudiar su comportamiento.

Su principal finalidad es obtener parámetros del suelo y las relaciones fuerzo – deformación a través de la de terminación del esfuerzo cortante. Es un ensayo complejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada.Consiste en colocar una muestra cilíndrica desuelo dentro de una membrana de caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presión normal ó axial, sin modificar la presión lateral aplicada, hasta que se produzca la falla.

El ensayo se realiza en una cámara de pared transparente (cámara triaxial) llena de líquido, en la que se coloca la probeta cilíndrica de suelo que, salvo que se adopten precauciones especiales, tiene una altura igual a dos veces su diámetro, forrada con una membrana de caucho. Esta membrana va sujeta a un pedestal y a un cabezal sobre los que se apoyan los extremos de la probeta.

El ensayo se divide en dos etapas:

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CARRERA: INGENIERÍA CIVIL NIVEL: TERCER NIVEL

MATERIA: MECÁNICA DE SUELOS I PROFESOR: ING. HUGO BONIFAZ

NOMBRE: HERNÁN VALDIVIESO M. FECHA: 02 / JULIO / 2012

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La primera, en la que la probeta de suelo es sometida a una presión hidrostática de fluido, con esfuerzos verticales iguales a los horizontales. Durante esta etapa, se dice que la probeta es "consolidada" si se permite el drenaje del fluido de los poros. Alternativamente, si el drenaje no puede ocurrir se dice que la probeta es "no consolidada“.

En la segunda etapa, llamada de aplicación del Esfuerzo Desviador, se incrementan los esfuerzos verticales (desviadores) a través del pistón vertical de carga, hasta la falla. En esta etapa el operador tiene también la opción de permitir el drenaje y por lo tanto eliminar la presión neutra o mantener la válvula correspondiente cerrada sin drenaje. Si la presión neutra es disipada se dice que el ensayo es "drenado", en caso contrario se dice que el ensayo es "no drenado“.

Así los ensayos puedes ser clasificados en:

No consolidados-no drenados (UU) o rápidos (Q). Se impide el drenaje durante las dos etapas del ensayo.

Consolidados-no drenados (CU) o consolidados-rápidos (RC). Se permite el drenaje durante la primera etapa solamente.

Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un gráfico se dibujan los círculos de Mohrque representan los esfuerzos de falla de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan los parámetros del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en q ue este trabajará, las alternativas para realizar el ensayo serán consolidado no drenado, no consolidado no drenado o consolidado drenado.

La Resistencia al Esfuerzo Cortante de un suelo (τf), en función de los esfuerzos totales, se determina usando la Ley de Coulomb:

τf = c + σ tan φ

Generalmente cada prueba se realiza con tres o cinco probetas de la misma muestra de suelo, bajo esfuerzos confinantes distintos. La representación de los

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resultados en el diagrama de Mohr está constituida por una serie de círculos, cuya envolvente permite obtener los parámetros del suelo estudiado en el intervalo de esfuerzos considerado.

Materiales y Equipos:

Cámara Triaxial

Máquina de compresión triaxial

Membrana de caucho

Molde metálico

Compresor de aire

Bomba de vacío

Balanza de precisión, aproximación 0,1 gr

Calibrador

Aro-sello de caucho

Tallador de muestras, cuchillas y sierras

Equipo para determinar el contenido de humedad

Procedimiento Método de Carga Constante:

Para realizar este procedimiento se deben ejecutar los siguientes pasos:

1. El suelo a utilizarse se prefiere que sea inalterado, en cuyo caso se debe

tallar por lo menos tres especímenes cilíndricos, en nuestro caso

utilizaremos cinco muestras talladas en forma cilíndrica de suelo, teniendo

en cuenta que su estratificación y estructura no hayan sido afectadas.

2. Pesamos el primer espécimen y lo colocamos en la base de la cámara

triaxial.

3. Colocamos la membrana de caucho en el espécimen.

4. Aseguramos la membrana con ligas tanto en la parte superior como en la

inferior, tratando que la carga de agua que se va a introducir y que

producirá una presión de 1kg/cm2 no se escape y se mantenga

sumergiendo la muestra.

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5. Colocamos la cámara con su tapa, asegurándonos que estén bien

colocados los empaques y seguidamente apretamos los tornillos que

sujetan la cámara uniformemente.

6. Introducimos el pistón en el hueco de la cabeza de plástico.

7. Centramos el brazo de carga con el pistón y colocamos el dial de las

deformaciones en cero.

8. Si 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 través de la

muestra.

9. Aplicamos presión al tanque de almacenamiento de agua y luego abrimos

las válvulas que permiten el paso del agua a la cámara; la presión lateral

introducida serán las indicadas anteriormente (1kg/cm2).

10. En estas condiciones aplicamos el tipo de triaxial solicitado; llegando en

cualquier caso a aplicar la carga hasta romper la muestra; anotándose las

lecturas de las deformaciones axiales y de la carga aplicada.

11. Una vez terminado el ensayo se reduce la presión y se devuelve el agua al

tanque de almacenamiento, se seca la cámara.

12. Pesamos las muestras para saber su peso en sumergido.

13. Elaboramos cálculos deseados.

RESULTADOS:

ENSAYO TRIAXIALIDENTIFICAR MUESTRA

PESO INICIAL EN EL AIRE (g.)

PESO SUMERGIDO (g.)

VOLUMEN MUESTRA (cm3)

PESO SATURADO (g.)

VOLUMEN AGUA ABSORBIDA (cm3)

POROSIDAD

RELACIÓN DE VACÍOS

PESO ESPECÍFICO SECO (cm3/s)

PESO ESPECÍFICO SATURADO (cm3/s)

M1 134.15

57.42 76.73 154.98 20.83 0.272 0.213 1.748 2.019

M2 152.15

66.58 85.57 175.48 23.33 0.272 0.214 1.778 2.05

M3 195.29

94.68100.6

1220.90 25.61 0.262 0.208 1.941 2.196

M4 321.63

138.42183.2

1369.32 47.69 0.260 0.206 1.755 2.016

M5 280.20

124.28155.9

2321.26 41.06 0.263 0.208 1.797 2.060

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CÁLCULOS:

Los valores que obtuvimos en el laboratorio son los correspondientes a: peso inicial en el aire (g.), peso sumergido (g.), volumen muestra (cm3), peso saturado (g.).

VOLUMEN DE MUESTRAV=W i−W sumV=134.15−57.42V=76.73 cm3

VOLUMEN AGUA ABSORBIDAVab=W sat−W i

Vab=154.98−134.15Vab=20.83cm3

POROSIDAD

η=VabV

η=20.8376.73

η=0.272

RELACION DE VACIOS

e= η1−η

e= 0.2721−0.272e=0.213

PESO ESPECÍFICO SECO

γd=W iV

γd=134.1576.73

γd=1.748 cm3

s

PESO ESPECÍFICO SATURADO

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γsat=WsatV

γsat=154.9876.73

γsat=2.019

EL MISMO PROCESO SE ELABORA EN LAS MUESTRAS 2,3,4,5

Conclusiones:

1. Este ensayo es aplicable para suelos relativamente permeables tales como: gravas, arenas y mezclas de grava y arena.

2. Se determinó la porosidad del suelo a través del ensayo triaxial que proporciona datos cercanos y rápidos de conseguir.

3. La porosidad deseada de las muestras son las siguientes: 0.272, 0.272, 0.208, 0.206, 0.263 que corresponden a las muestra del 1 al 5 respectivamente.

4. Los resultados indican que los espacios, es decir la porosidad de estas muestras de suelos son similares, por ende indican que el método usado es válido y por ende es un método efectivo.

5. Al sumergir las muestras los pesos varían debido a que el peso de agua que se agrega a la muestra produce que este se sature.

6. Se necesita los suelos compactados en forma cilíndrica para poder elaborar la práctica de triaxial.

Recomendaciones:

1. La práctica debe seguirse de acuerdo a las especificaciones establecidas.2. Tener cuidado con la manipulación de los equipos en razón de ser un

material frágil a fin de evitar accidente.3. Nivelar las presiones que van a ser introducidas en cada muestra para que

se pueda realizar gráficas como los círculos de Mohr.4. Verificar que los resultados sean coherentes con respecto al suelo que se

tenga a comprobar.5. Sumergir las muestras y pesarlas al instante, esto producirá que tengamos

un valor sumergido y no sea este saturado.6. Dejar las muestras en proceso de saturación este proceso se demorará

alrededor de una hora promedio.

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Bibliografía:

1. Euclides Sánchez Vargas, Manual de laboratorio de suelos.2. Mecánica de Suelos, Crespo Villalaz.3. Mecánica de Suelos I. Ing. Milton Torres.4. www.ingenieriacivil.com

Anexo Fotográfico: Ajustes de la Máquina de Triaxial Muestras sumergidas

Bomba extractor de vacíosBalanza para

muestras sumergidas

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FIRMA

HERNÁN FABRICIO VALDIVIESO MENÉNDEZESTUDIANTE

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