Ensayo de Compresion Simple

MECANICA DE SUELOS II TEMA

:

ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE M. en Ing. RAÚL VALERA GUERRA ALUMNOS

: ALTAMIRANO SEGURA, Roiser RODRIGUEZ BERNAL, Jamerli VASQUEZ TIRADO, Yony VASQUEZ TAICO, Aysa Yire

CICLO

FECHA

: VI

: Cajamarca diciembre de 2015

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICO ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERI INGENIERIA A CIVIL

ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE

I.

INTRODUCCÓN. En el presente informe mostraremos como determinar la resistencia a la compresión inconfinada o simple, que es la carga por unidad de área a la cual una probeta de suelo, cilíndrica, falla en el ensayo de compresión simple. Este ensayo se emplea únicamente para suelos cohesivos, ya que en un suelo carente de cohesión no puede formarse una probeta sin confinamiento lateral. Para tal se trabajara con una muestra arcillosa por ello es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que es en ellos o sobre ellos que se van a fundar las estructuras, ya sean puentes, edificios o carreteras, que requieren de una base firme, o más aún que pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y estabilidad, siendo el estudio y la experimentación las herramientas para conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta aproximación, el comportamiento ante las cargas de estas estructuras.

II.

III.

OBJETIVOS. 

Obtener la curva de esfuerzo deformación.



Obtener el esfuerzo máximo de rotura.



Obtener el módulo de elasticidad

MÉTODO De carga controlada

IV.

FUNDAMENTO TEÓRICO. El ensayo de compresión simple Mínimo esfuerzo compresivo necesario para romper una muestra no confinada de suelo, de forma cilíndrica, en condiciones normalizadas.










 )  = 2 (  Donde: q u = máximo esfuerzo de compresión no confinada

 

c = la resistencia al corte cor te o cohesión del suelo

Este cálculo se basa en el hecho de que el esfuerzo principal menores cero (ya que al suelo lo rodea sólo la presión atmosférica) y que el ángulo de fricción interna (Φ) del suelo se supone cero.

Debido a numerosos estudios, se ha hecho evidente que este ensayo generalmente no proporciona un valor bastante confiable de la resistencia al










extremos producidas por las placas de apoyo. Sin embargo, si los resultados se interpretan adecuadamente, reconociendo las deficiencias del ensayo, estos serán razonablemente confiables. El ensayo de la compresión simple es un caso especial del ensayo triaxial, en el cual solamente se le aplica a la probeta la tensión longitudinal. Puesto que no es necesario el dispositivo para aplicar la presión lateral, y como, además, la muestra no necesita estar envuelta en una membrana de caucho. El

aparato

es

tan

solo útil

para

ensayos

rápidos

sobre suelos

predominantemente arcillosos que están saturados o casi saturados. Se podrá realizar de dos maneras, mediante un control de deformación o bien, b ien, 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 prácticamente nula utilización.

Cálculos. Se efectúan los cálculos de esfuerzo y deformación unitaria axial de forma que se pueda dibujar una curva esfuerzo-deformación unitaria para obtener el máximo esfuerzo (a menos que ocurra primero el 20% de la deformación unitaria) que se toma como la resistencia a la compresión inconfinada qu del suelo. La curva esfuerzo-deformación unitaria se dibuja para obtener un valor "promedio" de qu mayor para tomar simplemente el valor máximo de esfuerzo de la hoja del formato de cálculo. La deformación unitaria

ɛ

se calcula de la

mecánica de materiales como:

Deformación unitaria



Se refiere a los cambios en las dimensiones de un elemento cuando este se encuentra sometido a cargas externas.

 ∆










 = longitud original de la muestra, en mm. El esfuerzo instantáneo  del ensayo sobre la muestra se calcula como:  =  

Donde.

Dónde: P = carga sobre la muestra en cualquier instante para el correspondiente valor de

ΔL,

en kN.

A'= área de la sección transversal de la muestra para la carga correspondiente P, en



En mecánica de suelos es práctica convencional corregir el área sobre la cual actúa la carga P. Esto no se hace cuando se ensayan en sayan metales en 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. Aplicar esta corrección al área original de la muestra es algo conservativo también pues la resistencia última calculada de esta forma será menor que la que se podría calcular utilizando el área original. El área original A0 se corrige considerando que el volumen total del suelo permanece pe rmanece constante. El volumen total inicial de la muestra es:

 =  ∗  Pero después de algún cambio ΔL en la longitud de la muestra,

 = ′ ′ − ∆ Igualando las ecuaciones anteriores, cancelando términos y despejando el área corregida A', se obtiene:

 = 1− 










Curva esfuerzo-deformación esfuerzo-deformación para compresión, con ilustración il ustración de los tramos elástico y plástico

Circulo de mohr












Ventajas y desventajas del ensayo 

Sencillo



Rápido

 

Económico Se puede medir el módulo de elasticidad del suelo

 La resistencia calculada es menor que la del terreno debido al no

confinamiento de la probeta de suelo.

Posibles errores en la determinación de la compresión inconfinada

 Alteración de la muestra.  Profundidad de toma de muestra.  Tamaño de la muestra  Suelos con gravas Representativa Parámetros de consistencia de los suelos.

V.

PROCEDIMIENTO.










Calcular la densidad de las muestras y pesar dos latas de contenido de humedad de forma que se pueda determinar el contenido de humedad de la muestra después de terminar el ensayo.

3.

Alinear cuidadosamente la muestra en la máquina de d e compresión. Si los extremos no son perfectamente perpendiculares al eje del espécimen, la parte inicial de la curva de esfuerzo-deformación unitaria será plana (hasta que el área total de la muestra contribuya a la resistencia al esfuerzo, las deformaciones unitarias serán demasiado grandes para el esfuerzo calculado). Establecer el cero en el equipo de carga (deformímetro de carátula para registrar la deformación de un anillo de carga) y establecer el cero en el deformímetro. En este momento es necesario aplicar una carga muy pequeña sobre la muestra (del orden de una unidad del deformímetro de carga, o quizá 0.5 kg para una celda de carga). Prender la máquina y tomar lecturas en los deformímetros de carga y deformación como sigue (para un deformímetro de 0.01 mm/división): 10, 25, 50, 75, 100, y de aquí en adelante cada 50 a 100 divisiones del deformímetro, hasta que suceda uno de l os siguientes:

a. La carga sobre la muestra decrece significativamente b.

La carga se mantiene constante por cuatro lecturas

c. La deformación sobrepasa significativamente el 20% de la Deformación unitaria.










5.

Dibujar el círculo de Mohr utilizando el qu promedio y mostrar la cohesión del suelo. Si no se utiliza un computador, y no se dibuja con un compás el informe es inaceptable. b. Calcular la cohesión del suelo utilizando el círculo de Mohr trazado.

VI.

EQUIPOS Y MATERIALES

Aparato de compresión El aparato de compresión puede ser una báscula de plataforma equipada con un marco de carga activado con un gato de tornillo, o con un mecanismo de carga hidráulica, o cualquier otro instrumento de compresión con suficiente capacidad de control para proporcionar la velocidad de carga

Balanza La

balanza

usada

para

pesar

los

especímenes, debe determinar su masa con una precisión de 0.1% de su masa total.










Extractor de muestra

Tubo para extraer muestras

VII.

DESARROLLO DEL ENSAYO.

PROYECTO:

ENSAYO:

UBICACIÓN: CALICATA: POZO N°

OPERADOR:

Compresión Inconfinada

FECHA: SUELO:

ARCILLA OSCURA SIN OLOR










Cte. Anillo Carga (kg) Lect. Inicial (Deformación) Velocidad de Carga 1.5% (

0.1469 x división (x 0.001")

x min:

0.06" x min

ENSAYO DE CARGA: TIEMPO

LECT. DEF. MUESTRA (0.001")

LECTURA DEF. CARGA (0.001")

DEFORM. MUESTRA DL(pulg)

DEFORM AREA CARGA UNITARIA CORREGIDA TOTAL DL/Lo (cm) (Kg)

ESFUERZO (Kg/cm²)

0min 00seg

0

0

-

-

31.67

0min 15seg

15

15

0.015

0.003

31.75

2.2

0.07

0min 30seg

30

34

0.030

0.005

31.83

5.0

0.16

0min 45seg

45

52

0.045

0.008

31.91

7.6

0.24

1min 00seg

60

73

0.060

0.010

31.99

10.7

0.33

1min 15seg

75

86

0.075

0.013

32.07

12.6

0.39

1min 30seg

90

100

0.090

0.015

32.15

14.7

0.46

1min 45seg

105

110

0.105

0.018

32.23

16.2

0.50

2min 00seg

120

116

0.120

0.020

32.32

17.0

0.53

2min 15seg

135

127

0.135

0.023

32.40

18.7

0.58

2min 30seg

150

134

0.150

0.025

32.48

19.7

0.61

2min 45seg

165

136

0.165

0.028

32.57

20.0

0.61

3min 00seg

180

140

0.180

0.030

32.65

20.6

0.63

3min 15seg

195

143

0.195

0.033

32.73

21.0

0.64

3min 30seg

210

143

0.210

0.035

32.82

21.0

0.64

3min 45seg

225

146

0.225

0.038

32.90

21.4

0.65

4min 00seg

240

147

0.240

0.040

32.99

21.6

0.65

4min 15seg

255

146

0.255

0.043

33.08

21.0

0.63












CURVA ESFUERZO DEFORMACION

) ² 0.70 m c / g K 0.60 ( o i r a t i 0.50 n U o z r e 0.40 u f s E

qu = 0.485

kg/cm²

0.30

0.20

0.10

-

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

Deformación Unitaria ( )

qu :

0.485 Kg/cm²

0.035










-0.0625 -0.0425 -0.0225 -0.0025 0.0175 0.0375 0.0575 0.0775 0.0975 0.1175 0.1375 0.1575 0.1775 0.1975 0.2175 0.2375

0.180

0.23430749

0.200

0.23874673

0.220

0.24145393

0.240

0.24248711

0.260

0.24186773

0.280

0.23958297

0.300

0.23558438

0.320

0.22978251

0.340

0.22203603

0.360

0.21213203

0.380

0.19974984

0.400

0.18439089

0.420

0.16522712

0.440

0.14071247

0.460

0.10723805

0.480

0.04898979

CIRCULO DE MOHR ) ²

0.3

m c / g0.25 K ( ) τ (

= LINEA DE FALLA










PROYECTO:

ENSAYO:

UBICACIÓN: CALICATA: POZO N°

OPERADOR:

Compresión Inconfinada

FECHA: SUELO:

ARCILLA OSCULA SIN OLOR

MUESTRA DE ENSAYO (INICIO): DIAM.(pulg): 2.5 ALT. (pulg) 6 AREA (cm²): 31.67 Vm (cm³): 482.6508 Wmh (gr): 918 1.9 m (gr/cm³): s (gr/cm³):

2.66

Cte. Anillo Carga (kg) Lect. Inicial (Deformación) Velocidad de Carga 1.5% (

0.1469 x división (x 0.001")

x min:

0.06" x min

ENSAYO DE CARGA: TIEMPO

LECT. DEF. MUESTRA

LECTURA DEF.

DEFORM. MUESTRA

DEFORM AREA UNITARIA CORREGIDA

CARGA TOTAL

ESFUERZO (Kg/cm²)










3min 45seg

225

110

0.225

0.038

32.90

16.2

CURVA ESFUERZO DEFORMACION

) ² 0.60 m c / g K ( 0.50 o i r a t i n 0.40 U o z r e u f s 0.30 E

qu = 0.428 kg/cm²

0.20

0.10

-

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

Deformación Unitaria ( )

0.49










-0.114 -0.094 -0.074 -0.054 -0.034 -0.014 0.006 0.026 0.046 0.066 0.086 0.106 0.126 0.146 0.166 0.186 0.206

0.100

0.1811077

0.120

0.19224984

0.140

0.20079841

0.160

0.20707487

0.180

0.2112818

0.200

0.21354157

0.220

0.21391587

0.240

0.21241469

0.260

0.20899761

0.280

0.20356817

0.300

0.19595918

0.320

0.1859032

0.340

0.17297399

0.360

0.15646086

0.380

0.13505554

0.400

0.10583005

0.420

0.05796551

CIRCULO DE MOHR 0.23

) ² 0.21 m c / g 0.19 K (

C=



LINEA DE FALLA












VIII.

CONCLUSIONES De los ensayos se obtuvieron

Esfuerzo máximo qu C 20% Def.U. (e) Esfuerzo máximo qu C

ENSAYOS N° 1 0.485 (Kg/cm²) 0.243 (Kg/cm²) 0.097

ENSAYOS N° 2 0.428 (Kg/cm²) 0.214(Kg/cm²)

0.485 (Kg/cm²) (Kg/cm²)

0.430(Kg/cm²) (Kg/cm²)

PROMEDIO 0.456 (Kg/cm²) 0.2285 (Kg/cm²

0.0856 Circulo de mohr

0.243

0.215

0.4575 (Kg/cm²) 0.229 (Kg/cm²)










IX.

BIBLIOGRAFÍA. 

Salvador Ricardo – Montero Juan Carlos, Manual de Ensayos de Mecánica de Suelos, 200.



Das Braja M., Soil So il Mechanics Laboratory Manual, 1997.

 Lambe T. William – Whitman Robert V., Mecánica de Suelos, S uelos, Instituto

Tecnológico de Massachusetts, Massachusetts, 1994

X.

ANEXOS










Ensayo de Compresion Simple

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