Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá 1 Ensayo Compresión Compresión Inconfinada – Abril Abril - 2015
ENSAYO CO!"ESI#N INCON$INA%A Fabio Aníbal Bernal López !a"ricio #"evara Acosta $lvaro %avier !elo &ega &ega Ana !ilena 'spina Castellanos Ali( Fais"l) *"eda #arcia Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá +irigido a, -ng. Carol Andrea !"rillo Feo
!esumen: !esumen: El ensayo ensayo de compresión inconfinada inconfinada se reali"a reali"a con el fin de determinar determinar la resistenci resistencia a o esfuer"o esfuer"o #ltimo de un suelo co$esivo a la compresión inconfinada, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación y utili"ando una muestra de suelo inalterada tallada en forma de cilindro, generalmente con una relación alto%dimetro igual a &. El método provee un valor aproximado de la resistencia de suelos co$esivos en términos de los esfuer"os totales. Este ensayo solamente es aplicable a materiales co$esivos tales 'ue no $abr pérdidas de agua durante la carga. La prueba se reali"a aplicando un esfuer"o axial a una muestra de suelo, obviando la etapa de presión $idrosttica y solo aplicando la etapa de carga 'ue conduce el suelo o muestra a la falla. Considerando 'ue el estado de la muestra en un primer momento es de el esfuer"os nulos ysversal 'uesal el agua b. Se calcula ca lcula área área de totales la secció sección n transver tran A, A, soporta toda la presión de pre consolidación, la tensión 'ue producir el agua ser la necesaria para 'ue la para una carga aplicada dada. muestra conserve su volumen. Luego de esta etapa se lleva la muestra a la falla aplicndole esfuer"o axial, de forma 'ue podamos medir la resistencia a causa del aumento de esfuer"o axial aumenta A0 la presión neutral A = (ara este ensayo, se debe tener cierta rapide" de las operaciones, pues al estar la muestra expuesta al ε (! [ − ] 1 ambiente podr)an cambiar lasSUL condiciones -ambién -ambién se debe en 1. RESU RE LTADO DOS S de su saturación, 'ue deben ser del *++.100 cuenta 'ue la muestra est inicialmente in icialmente con esfuer"os efectivos mayores a cero y presión intersticial negativa, pues es as) como se mantiene mantiene la forma de la muestra Dónde: Formulación matemática A 0 : Área
transversal de la muestra. ε : Es la deformación axial para una carga dada.
a. Para el ensayo ensayo de compre compresión sión inconfin inconfinada ada,, se calcula la deformación axial ,
ε
=
∆L L0
∗100 (1)
media inicial de la sección
c.
Para cada carga carga se calcula calcula el esfue esfuer"o r"o utili"ando la ecuación siguiente:
σ c =
Dónde: ∆ L:
Es el cambio de longitud del espécimen, obtenido a partir de las lecturas de los deformimetros. L0 : Longitud inicial del espécimen de ensayo.
P A
(#!
Dónde: P :
es la medida de carga aplicada. Corresponde al rea media correspondiente de la sección transversal . A:
d. Para cada cada muestra muestra se determi determina na la resisten resistencia cia al corte la cual se obtiene con la siguiente formula: Su =0.5∗qu ($!
Dónde: qu% &esistencia a compresión inconfinada.
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2. ANÁLISIS a. Dato o!teni"o 'uestra inalterada Muestra, grupo 4
'uestra alterada
Muestra, grupo 3 Esfuerzo Deformació Pa n
Esfuerzo Pa
Deformación
187,26
0,0047
0
0
334,37
0,0094
70
441,3
0,0132
481,46
0,0173
Muestra, grupo 2 Esfuerzo Pa
Deformación
Muestra, grupo 4 Esfuerzo Deformació Pa n 0
0
1,24
),)
139
1,363
209
Muestra, grupa 1 Esfuerzo Deformació Pa n 0
0
*,*)
0,141
0,004
)+,+
*,*)
0,318
0,007
1,08
),)$
*,*
0,389
0,011
274
2,848
,
*,*
0,66
0,014
342
3,004
#-,)-
*,*#
0,707
0,018
410
3,116
$),*
*,*#
0,778
0,021
478
3,228
$)
*,*#
0,919
0,02
$#,)
*,*$
0,99
0,028 0,032 0,03
0,000
0,000
46
3,31
802,761
0,382
613
3,48
$-,
*,*$
1,06
1867,724
0,668
681
3,608
#$2%2&
'%'$
1,06
269,629
0,986
748
3,73
1,17
0,039
3446,406
1,30
747
3,864
1,27
0,042
399,94
1,718
814
3,96
1,34
0,046
4341,846
2,037
813
4,066
1,41
0,049
494,17
2,29
879
4,211
0,000
0,000
1,
0,03
4702,711
2,737
946
4,334
33,893
0,10
1,9
0,07
4684,248
3,119
1012
4,468
844,986
1,021
1,63
0,06
1078
4,79
1330,996
1,31
1,7
0,064
1144
4,713
1671,962
2,076
1,73
0,067
1142
4,89
2009,06
2,620
1,77
0,07
Muestra, grupo 1
Muestra, grupo 3 Esfuerzo Deformació Pa n
Esfuerzo Pa
Deformación
1208
4,99
2212,242
2,824
1,8
0,074
0,11
0
1274
,071
2397,612
3,709
1,8
0,078
0,11
0,004
1272
,194
288,404
4,23
1,8
0,081
0,11
0,007
1404
,316
2709,144
4,798
1,87
0,08
0,13
0,01
1469
,4
2829,31
,308
1,94
0,088
0,13
0,014
132
,696
2881,104
,818
2,01
0,092
0,14
0,017
130
,808
2931,06
6,363
2,0
0,09
0,16
0,02
128
,931
2980,21
6,907
2,08
0,099
0,16
0,024
126
6,04
3027,0
7,486
2,12
0,102
0,16
0,027
190
6,16
3141,74
7,996
2,1
0,106
0,17
0,031
188
6,299
3188,229
8,40
2,19
0,11
0,18
0,034
186
6,422
3233,930
9,08
2,19
0,113
0,19
0,038
184
6,4
3278,87
9,629
2,22
0,117
0,19
0,041
1648
6,668
3324,267
10,140
2,26
0,12
0,19
0,044
164
6,791
3302,869
10,718
2,26
0,124
0,16
0,048
1641
7,036
3347,141
11,228
2,3
0,127
0,16
0,01
170
7,19
3326,614
11,773
2,33
0,131
0,161
0,0
1702
7,271
3368,467
12,317
2,33
0,134
0,161
0,08
1700
7,394
3344,938
12,930
2,37
0,138
0,161 0,161
0,061 0,06
1698 1761
7,17 7,64
3326,638 3307,03
13,406 13,916
2,4 2,4
0,141 0,144
Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá 0 Ensayo Compresión Inconfinada – Abril - 2015
1 0,162
0,068
178
7,774
2,4
0,148
0,162
0,071
176
7,908
2,4
0,12
0,162
0,07
1819
8,019
2,44
0,155
0,162
0,078
1816
8,131
1874
8,
1871
Muestra, grupo 2 Esfuerzo Deformació Pa n 0
0
8,622
212
0,299
1869
8,74
349
1,622
1866
8,879
22
1,96
181
9,60
761
2,67
1861
9,12
827
2,886
189
9,237
993
3,33
186
9,371
1024
3,881
1855
9,404
1021
4,16
Los datos obtenidos corresponden a la carga aplicada ) a la deormación de la probeta prod"cida por esta 2asta llegar a la má(ima carga antes de 3"e alle la probeta. #raicando los res"ltados obtenidos se obt"vieron las c"rvas de es"erzo deormación para ambos ensa)os, 000 400 4000 300 3000 Esfer!o " (#a)
200
!rupo 4
2000
!rupo 3
100
!rupo 2
1000
!rupo 1
00 0 0
2
4
6
8
Deformacion Axial ε (%)
&rafica 1' (es)ras inal)eradas
10
12
Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá 4 Ensayo Compresión Inconfinada – Abril - 2015
3 2" 2
Esfer!o " (#a)
!rupo 4
1"
!rupo 2 !rupo 3
1
!rupo 1 0" 0 0
0"02
0"04
0"06
0"08
0"1
0"12
0"14
0"16
0"18
Deformacion Axial ε (%) &rafica 2' (es)ra al)erada Analizando los datos se obt"vieron los sig"ientes res"ltados respecto al cálc"lo de la resistencia a la compresión se seleccionó el valor má(imo del es"erzo de compresión o el es"erzo de compresión correspondiente al 156 de deormación a(ial o lo 3"e se alcanzó primero. 7ara la resistencia al corte se "tilizó la orm"la 849 donde se determina la resistencia al corte a partir de la resistencia de compresión má(ima. $esra ro 1 ro 2 ro 3 ro 4
(na%tera$a &%tera$a (na%tera$a &%tera$a (na%tera$a &%tera$a (na%tera$a &%tera$a
Dimensiones &me'a' Di+mero Alra ,026 cm 11,4 cm 107 ,13 cm 9,91 cm 8,93 cm 3,6 cm 11,07 10,049 cm ,01 cm 3,647 cm 7,982 cm 60,19 ,011 cm 7,466 cm 3,62 cm 8,648 cm 111 ,024 cm 10,73 cm
esisencia a la comresi*n (#a)
0,163 3 1876 1024 4700 3300 481,46 42,27
esisencia al core (#a)
0,08 1, 938 12 230 1660 240,73 226,14
:abla 1. *es"ltados de resistencia a la compresión ) resistencia al corte
#onsistencia $e %a &rci%%a Mu/ %an$a %an$a Me$io #ompacta #ompacta
'esistencia a %a #ompresion (ncon)na$a *+gcm-. 0,2 0,2 0, 0, 1 12
'esistencia a %a #ompresion (ncon)na$a *Pa. 24"1 24"1 49"03 49"03 98"06 98"06 196"13
Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá 5 Ensayo Compresión Inconfinada – Abril - 2015
Mu/ #ompacta Dura
24 54 :abla /. &alores teóricos de clasiicación
196"13 392"27 5 392"27
A partir de la tabla / la c"al es obtenida de la teoría )a e(istente se ded"ce 3"e la consistencia de las arcillas para cada m"estra es la sig"iente ded"cida a partir de los valores de resistencia a la compresión inconinada ) la resistencia al corte,
$esra ro 1
ro 2
ro 3
ro 4
esisencia (#a)
esisencia al core (#a)
(na%tera$ 0,163 a 0,08 1, &%tera$a 3 (na%tera$ a 1876 938 &%tera$a 1024 12 (na%tera$ a 4700 230 &%tera$a 3300 1660 (na%tera$ a 481,46 240,73 &%tera$a 42,27 226,14 :abla 0 Consistencia de la arcilla para cada m"estra
-onsisencia 'e la arcilla
Mu/ %an$a Mu/ %an$a Mu/ %an$a Mu/ %an$a %an$a %an$a Mu/ %an$a Mu/ %an$a
*+ CONC,SIONES •
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Analizando la resistencia a la compresión obtenida ) la tabla / se p"ede tener "na clasiicación en c"anto a te(t"ra de cada m"estra de s"elo. 7ara la m"estra del s"elo de gr"po 1 se trata de "na arcilla m") blanda. 7ara el gr"po / se trata de "na arcilla m") d"ra. 7ara los gr"pos 0 ) 4 se trató de "na arcilla m") d"ra tambi;n.
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.+ /I/,IO&"A$A
•
-N&-AS /??@. *elaciones de 2"medad – masa "nitaria seca en los s"elos 8ensa)o modiicado de compactación9 -.N.&.< 15/.
•
B<** 7. 10. !ecánica de s"elos.
•
D-LL-A! LA!B< *'B<*: DE-:!AN. 1> !ecánica de S"elos. !;(ico +.F.