PRACTICA DE LABORATORIO N° 08 INFORME
CURSO: MECANICA DE SUELOS I TEMA: ENSAYO ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA
DOCENTE: ING° VICTOR VASQUEZ NIÑO INTEGRANTES: FECHA: 98/07/!
REGION CHAVIN CHAVIN 998
PRACTICA DE LABORATORIO N° 07
INFORME
ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA I"# INTRODUCCION: Una de las funciones más importantes del estudio de la mecánica de suelos es la predicción de los esfuerzos bajo cargas que producen deformaciones excesivas, llamados esfuerzos de falla. Cualquier carga producirá esfuerzos y deformaciones que puedan integrase en la zona de interés de los esfuerzos para obtener la deformación. eneralmente la deformación recibe el nombre de !"#$%!&'#$%( y con frecuencia se realizan esfuerzos considerables para obtener una predicción del asentamiento. )os esfuerzos resistentes se desarrollan cuando cualquier material es sometido a una carga. #l estudio de la resistencia de los materiales está relacionado con la predicción de* +. )a magnitud de los esfuerzos resultantes. . "i los esfuerzos producen una falla en el material. -. )a magnitud de las deformaciones. #l problema es considerablemente menos difcil cuando se trabaja con un cuerpo isotrópico, /omogéneo, linealmente elástico 0que obedece la ley de 1oo2e3 aislado con fronteras claramente definidas. $os ocupamos aqu de los esfuerzos y las deformaciones generadas por cargas aplicadas a una masa de suelo, tal como rellenos, cimentaciones de edificios o cargas negativas como el caso de las excavaciones.
II"# OB$ETIVOS: .+. Conocer los métodos de extracción y transporte de las muestras /a tomarse de un determinado suelo. .+. !preciar y experimentar con el aparato para la compresión y su uso en la determinación de la resistencia uniaxial de una muestra de suelo.
III"#EQUIPO Y MATERIALES: !"" EQUIPOS: ◊ 4rensa universal. ◊ 5egla metálica y espátula para el moldeado de la muestra
◊ ◊ ◊ ◊
5egla graduada 6alanza #scuadra (tros
IV"# FUNDAMENTO TEORICO: Cuando se introdujo por primera vez el método de ensayar muestras de suelos co/esivo recuperadas con tubos de campo en compresión simple, fue aceptado ampliamente como un medio para determinar rápidamente la resistencia al corte de un suelo. Utilizando la construcción del crculo de &o/r, es evidente que la resistencia al corte de co/esión 0smbolo C3 de una muestra de suelo puede ser calculada aproximadamente como*
7onde qu se utiliza siempre como el smbolo para representar la resistencia a la compresión no confinada del suelo. #ste cálculo se basa en el /ec/o que el esfuerzo principal menor - es cero 0atmosférico3 y que el ángulo de fricción interna φ del suelo se supone cero. #sta condición φ 8 9 es la misma obtenida en el ensayo no consolidado no drenado del suelo saturado: as para darle al experimento de compresión inconfinada más dignidad se le llama ;no drenado< o ensayo U. Cuándo se tuvo más conocimiento sobre el comportamiento del suelo, se /izo evidente que el ensayo de compresión inconfinada generalmente no proporciona un valor bastante confiable de la resistencia al corte del suelo por al menos las siguientes tres razones* +. #l efecto de la restricción lateral provista por la masa de suelo sobre la muestra se pierde cuando la muestra es removida del terreno. #xiste sin embargo la opinión de que la /umedad del suelo le provee un efecto de tensión superficial 0o confinamiento3 de forma que la muestra está algo ;confinada<. #ste efecto debera ser más pronunciado si la muestra esta saturada o cercana a ella. #ste efecto dependerá también de la /umedad relativa del área del experimento, lo cual /ace su evaluación cuantitativa más difcil. . )a condición interna del suelo 0grado de saturación presión del agua de los poros bajo esfuerzos de deformación y efectos de alteración del grado de saturación3 $o pueden controlarse. -. )a fricción entre los extremos de la muestra producida por las placas de carga origina una restricción lateral sobre los extremos que altera los esfuerzos internos en una cantidad desconocida. )os errores producidos por los dos primeros factores citados arriba pueden eliminarse o por lo menos reducir utilizando los experimentos de compresión confinados 0o triaxiales3. 7el experimento siguiente. #l tercer aspecto /a sido objeto de considerable investigación y actualmente se piensa que ese factor no es tan importante como podra /a primera vista suponerse. #s posible fabricar platinas especiales de apoyo para reducir los efectos de fricción si se desean resultados experimentales muy refinados.
#l ensayo de compresión inconfinada se utiliza ampliamente porque constituye un método rápido y económico de obtener aproximadamente la resistencia al corte de un suelo co/esivo. 7e paso debera destacarse que mientras los resultados del experimento de compresión inconfinada pueden tener poca confiabilidad, existen muy pocos métodos de ensayos que permiten resultados muc/os mejores, a menos de que refinen considerablemente los procedimientos y esfuerzos de experimento. )os resultados de laboratorio de resistencia al corte a partir de ensayos de compresión confinada son razonablemente confiable si se interpretan adecuadamente y se reconocen que e:m experimento tiene ciertas deficiencias. 4or ejemplo, el uso de una curva de esfuerzo = deformación unitaria basada en el experimento de compresión inconfinada para obtener un módulo de elasticidad 0más correctamente un módulo de deformación unitaria, ya que el suelo no es un material elástico para las deformaciones unitarias asociadas usualmente con este tipo de experimentos3 para dar, en general un valor poco confiable. #l experimento de compresión inconfinada puede /acerse con control de deformación unitaria o con control de esfuerzo. #l experimento de deformación unitaria controlada es casi universalmente utilizado pues es una simple cuestión de acoplar una relación de engranaje adecuada a un motor y controlar la velocidad de avance de la plataforma de carga. "e /a encontrado que el ensayo es bastante sensible a la tasa de deformación unitaria, pero una tasa de deformación unitaria entre 9.> y ? min. 0 es decir, un espécimen de >9mm a una tasa de deformación unitaria de +? debera comprimirse a una velocidad de 9.>mm@min3, parece brindar resultados satisfactorios. Como las muestras del experimento de compresión inconfinada se exponen usualmente al aire seco del laboratorio 0bajo /umedad3, deberan llevarse a falla antes de +9 min.: de otra forma, el cambio de contenido de /umedad podra afectar la resistencia a la compresión inconfinada 0aumentar, usualmente3. Un experimento de esfuerzo controlado requiere cambios en los incrementos de carga y puede causar una respuesta errática en deformaciones unitarias y@o la resistencia Altima cayendo entre dos incrementos de esfuerzo. )as cargas se aplican a través de un aparato yunque de carga muerta y la carga real se puede obtener por adición de agua a un recipiente o por almacenamiento de pesas en un soporte colgante. !mbos métodos producen ;una carga de impacto< a la muestra son difciles de aplicar, y por estas varias razones los experimentos de esfuerzos controlado se utilizan muy raramente en cualquier tipo de experimento de suelos. )as muestras de suelo 0obviamente solo suelos φ 8 c o co/esivos de φ89 aparente pueden ensayarse de esta forma3 . "e prueban /asta que la carga en la muestra comiencen a decrecer o /asta que por lo menos se /aya desarrollado una deformación unitaria del 9? 0para una muestra de Bmm de longitud, un 9? de deformación unitaria implica un acortamiento axial total de 9.9 0B 8 +>.mm3. "e efectAan los cálculos de esfuerzos y deformación unitaria axial de forma que se pueda dibujar una curva esfuerzo = deformación unitaria para obtener el máximo esfuerzo 0al menos que ocurra primero el 9? de la deformación unitaria3 que se toma como la resistencia a la compresión inconfinada que del suelo. )a curva esfuerzo = deformación unitaria se dibuja para obtener un valor ;promedio< de que mayor para tomar simplemente el
valor máximo de esfuerzo de la /oja del formato de cálculo. )a deformación unitaria ;se calcula de la mecánica de materiales como*
7onde* ) 8 7eformación total de la muestra 0axial3 mm. )o 8 )ongitud original de la muestra en mm. #l esfuerzo instantáneo ;ε< del ensayo sobre la muestra se calcula como* 0D4a3
7onde*
4 8 Carga sobre la muestra en cualquier instante para el correspondiente valor de ), en D$ !E 8 !rea de la sección transversal de la muestra para la carga correspondiente 4, en mF. #n mecánica de suelos es práctica convencional corregir el área sobre la cual actAa la carga 4. #sto no se /ace cuando se ensaya materiales de tensión. Una de las razones para esta corrección de área es la de permitir cierta tolerancia sobre la forma como el suelo es realmente cargado en el terreno. !plicar esta corrección al área original de la muestra es algo conservatorio también pues la resistencia Altimo calculada de esta forma será menos que la que se poda calcular utilizando el área original. #l área original !o se corrige considerando que el volumen total del suelo permanece constante. #l volumen total inicial de la muestra es* Gt 8 !o )o 4ero después de algAn ) en la longitud de la muestra, Gt 8 !E 0)o = )3 'gualando las dos ecuaciones anteriores y operando* .
V"#
PROCEDIMIENTO: %"" PREPARACION DE LA MUESTRA a3 "e corta a manera de prismas de unos >cm de lado y unos + a +-cm de altura de la muestra a ensayar con ayuda de la espátula y cuc/ara se da la forma cilndrica, este material debe ensayarse inmediatamente. "e debe tener en cuenta al labrar el material la relación entre la altura y el diámetro debe estar comprendido en* H )@7H-. b3 4ara cada espécimen se tomo los valores del diámetro y altura, y también el peso para obtener el especfico /Amedo 0γ /3. c3 "e tomó muestras en recipientes del suelo /Amedo y suelo seco esto para /allar porcentaje de /umedad respectivo.
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ENSAYO PROPIAMENTE DICHO: '( "e coloca la probeta preparada en el aparato con su eje vertical tan próximo al centro de la placa interior como sea posible. )( )a distancia entre las placas superior e inferior se puede ajustar elevando o bajando la cabeza del bastidor del aparato. *( "e ajusta el cuadrante de los anillos dinamométricos con la lectura ;9< sin aplicar carga alguna. +( "e monta el medidor de deformaciones de modo que el brazo /orizontal accesorio apoyo en la parte inferior de la placa superior cuando el vástago del cuadrante esté en su posición más extendida. ,( "e elige una velocidad de deformación por compresión lenta. -( "e continuará comprimiendo /asta que ocurra la rotura o pase el máximo de la curva de deformaciones. .( Una vez producido la primera falla se retira la probeta. ( "e toma las muestras suficientes como para determinar el contenido de /umedad. ( "e deja las muestras en el /orno y se vuelven a pesar al da siguiente.
VI"#
TABULACION CALCULOS Y ANALISIS DE DATOS: • 5esistencia a la compresión no confinada #l promedio de los valores más idóneos será qu 8 +.9I 2g@cmF
• Galor de co/esión "erá igual al radio del crculo de &o/r 8 9.>> 8 9.JJJ 8 9.>B Cu 8 9.>+J 2g@cmF
• Calculo del contenido de /umedad &uestra $K 4esos 0gr3 "#C( 1U(
9+
9
VII"# CONCLUSIONES: 7"" Cuando no se /ace una calculo de asentamientos, el uso de un coeficiente de seguridad igual o mayor de -, viene impuesto no solo por las contingencias propias relativas a la incertidumbre respecto a la magnitud de la solicitación y el valor de la resistencia del suelo, sino que interviene además, como un factor determinante el peso de la experiencia puntualizando que, en tal circunstancia, la probabilidad de que el asentamiento resultante, se coloque dentro de los lmites tolerables es muy grande, disminuir el coeficiente de seguridad por debajo de dic/o valor significa salirse de los lmites de la experiencia citada y entraLa el peligro que significa penetrar en zona desconocida. 7e /acerlo se toma indispensable un cálculo de asentamiento. 7"&" )a resistencia a la compresión y al corte de los suelos es un factor de muc/a importancia en la ingeniera civil pues permite determinar la capacidad portante del suelos obre el cual se realiza una edificación, en tal virtud es muy importante tener en cuenta todos aquellos parámetros en el cual depende su valor. 7"!" "e determinó la resistencia a la compresión no confinada de cada una de las muestras* qu+ 8 +.9>+Dg@cmF qu 8 9.IIIDg@cmF qu- 8 +.+JJDg@cmF qu prom. 8 +.9IDg@cmF B.J. #l labrado del espécimen se debe realizar con muc/o cuidado, ya que no solo afectara en la determinación del 0γ /3 sino también en la prueba de resistencia. B.>. %ipos de falla que se presentaron en forma de ;y<
&uestra 9+
&uestra 9
&uestra 9-
VIII"# RECOMENDACIONES: I.+. #l labrado del espécimen y la prueba deben realizarse en lugar /Amedo para evitar la evaporación. I.. "e debe tener cuidado de colocar las muestras tan vertical como se pueda. I.-. "e debe tomar la velocidad apropiada para la toma de datos del extensómetro, esto lógicamente se consigue con la práctica. "era aconsejable, tener todas las guas de laboratorio de mecánica de suelos al inicio del semestre, para que al momento de salir a realizar las pruebas de campo se tenga conocimiento cabal de lo que se /a de /acer.
I1"#
OBSERVACIONES: M.+. 4ara la mayora de los suelos es satisfactoria una separación de un milmetro entre los marcos fijo y móvil del aparato en realidad esa separación es función de tamaLo máximo de las partculas del suelo y la capacidad de este. )a separación debe ser mayor que el tamaLo máximo, para evitar que los marcos entren en contacto por medio de una partcula que se escurra al espacio entre ambos. #n suelos sueltos se requiere mayor separación que en los compactos a causa de la deformabilidad de los primeros, que también puede /acer que los marcos se toquen.
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Nuarez 6adillo=5ico 5odrguez #dit.)'&U"!. -era #dic.
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+9.J.
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