Universidad Nacional de Cajamarca Facultad de Ingeniería
Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil ASIGNATURA :
MECANICA DE SUELOS II
DOCENTE
:
ING. RAÙL VALERA GUERRA
ALUMNOS
:
MENDOZA ROJAS, Ana Paula
CICLO
:
VI Cajamarca octubre del 2013
PRÁCTICA N°02:
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
I.
INTRODUCCIÓN: El ensayo de compresión Inconfinada, es muy importante en Mecánica de Suelos, ya que permite obtener un valor de carga última del suelo, el cual, como se verá más adelante se relaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en proyectos que no requieran de un valor más preciso, ya que entrega un resultado conservador. 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. Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo último de un suelo cohesivo a la compresión no confinada, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación y utilizando una muestra de suelo inalterada tallada en forma de cilindro extraída en la misma universidad por la facultad de geológica.
II.
OBJETIVOS: pág. 2
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
III.
Determinar la resistencia a la compresión no confinada de una probeta cilíndrica de suelo inalterado, de manera de poder obtener de forma indirecta la resistencia al corte de la muestra.
Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el ensayo de compresión no confinada, aprendiendo las características de cada uno, y los cuidados que se deben tomar para realizar la experiencia.
MARCO TEÒRICO: a) El ensayo de compresión simple Tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión no confinada (qu), de un cilindro de suelo cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la resistencia al corte (qc), por la expresión.
Este cálculo se basa en el hecho de que el esfuerzo principal menor es 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 corte de un suelo cohesivo, debido a la pérdida de la restricción lateral provista por la masa de suelo, las condiciones internas del suelo como el grado de saturación o la presión de poros que no puede controlarse y la fricción en los 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 pág. 3
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
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, este ensayo se ha convertido en un ensayo sencillo de campo. 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, 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. b) Tipos de rotura En un ensayo de compresión simple se pueden producir distintos tipos de rotura, los cuales son la rotura frágil y la rotura dúctil. En la primera predominan las grietas paralelas a la dirección de la carga, y la rotura ocurre de un modo brusco y bajo deformaciones muy pequeñas, presentándose después de ella un desmoronamiento de la resistencia. En la segunda la muestra se limita a deformarse, sin que aparezcan zonas de discontinuidad en ella. De forma intermedia, la rotura se produce a través de un plano inclinado, apareciendo un pico en la resistencia y un valor residual. En arcillas blandas aparece la rotura dúctil en el ensayo de compresión simple, mientras que en suelos cementados se suele registrar rotura frágil en este tipo de ensayos. Las teorías de rotura frágil fueron iniciadas por Allan Griffith en 1920, al atribuir la reducida resistencia a la tracción de muchos materiales a la presencia de diminutas fisuras en su interior, en cuyos extremos se produce concentración de tensiones. La rotura se produce debido a la propagación de las microfisuras existentes bajo dicha concentración de tensiones. pág. 4
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
En una probeta sometida a compresión simple también se pueden producir tracciones locales en el contorno de las fisuras, especialmente
sobre
planos
paralelos
a
la
dirección
de
la
compresión. Esto explica la aparición de grietas verticales. En suelos blandos sometidos a presiones no muy altas, la rotura dúctil se presenta bajo la forma de un ensanchamiento sólo por el centro, ya que por los extremos lo impide la fricción entre el suelo y las placas de carga.
IV.
REFERENCIAS :
V.
MATERIAL:
VI.
AASHTO T208-70 ASTM 2166-66
Muestra inalterada
EQUIPO:
Máquina de compresión encofinada (cualquier tipo de máquina de compresión que tenga un sistema de lectura de carga de rango suficientemente bajo para obtener lecturas de carga aproximada).
pág. 5
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE Figura 1. Máqu ina d e com presión sim ple
Deformímetro de carátula (lectura con precisión de 0.01 mm/división). Cronómetro Balanza Equipo misceláneo (incluye las herramientas para recortar y labrar la muestra, instrumentos para remoldar la muestra)
VII.
PROCEDIMIENTO:
Mediante el muestreador de 4 cm de diámetro y 6 cm. De longitud extraer una muestra inalterada. Sacar la muestra del muestreador con el extractor de muestra.
Determinar la densidad natural y el contenido de humedad de la muestra. Colocar la muestra inalterada en la máquina de compresión.
Colocando la muestra en la máquina de compresión simple
Colocar la placa de distribución de carga encima de la muestra.
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ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
Girar el tornillo de carga hasta que haga contacto con la placa de distribución de carga. Establecer en ceros los diales que indicará la deformación de la muestra y las deformaciones del resorte del anillo.
Realización de las lecturas correspondientes
Aplicar las cargas verticales (esta carga se registra mediante la deformación del resorte del anillo vertical) y en cada una de ellas realizar las lecturas de deformación de la muestra .
Podemos apreciar la rotura dúctil que se ha producido en la muestra
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ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
Calcular la deformación axial unitaria .
= Deformación de la muestra. = Longitud inicial de la muestra.
Calcular el área corregida promedio de la sección transversal de la muestra.
= Área inicial = Área corregida = Deformación axial unitaria.
Calcular el esfuerzo aplicado.
= Esfuerzo aplicado = Carga aplicada determinada de acuerdo a la deformación del
anillo. = Área corregida
Dibujar los resultados en escala natural, en el eje de las abscisas va las deformaciones unitarias y en el eje de las ordenadas de esfuerzos. Determinar la resistencia a la compresión simple del suelo como el máximo valor del esfuerzo en el ensayo o el correspondiente al 20% de deformación de la muestra, el que ocurra primero. Realizar dos ensayos y tomar como resistencia a la compresión simple el promedio de dos esfuerzos obtenidos. Determinar la resistencia al corte o cohesión mediante la siguiente expresión:
= Resistencia al corte = resistencia a la compresión simple.
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ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
VIII.
RESULTADOS: Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Departamento: Ciencias de la Ingeniería Asignatura: Mecánica de Suelos II
PROYECTO: UBICACIÓN: CALICATA: POZO N°
CIMENTACIONES UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
Compresión Inconfinada ENSAYO: OPERADOR: RAUL VALERA FECHA: SUELO: ARCILLOSO MARRON
MUESTRA DE ENSAYO (INICIO):
CONTENIDO DE HUMEDAD (INICIO)
DIAM.(pulg): ALT. (pulg) AREA (cm²): Vm (cm³): Wmh (gr):
Tara N° Wtara (gr) Wt+Mh (gr): Wt+Ms (gr): w(%):
2.5 5.5 31.67 442.4299 791
m (gr/cm³):
1.79
s (gr/cm³):
2.63
w(%) PROMEDIO: Cte. Anillo Carga (kg)
0.1469 x división
20% Def.U.(
Lect. Inicial (Deformación)
(x 0.001")
Velocidad de Carga 1.5% ( x min:
0.06" x min
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ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
ENSAYO DE CARGA: LECT. DEF. MUESTRA (0.001")
LECTURA DEF. CARGA (0.001")
DEFORM. MUESTRA L(pulg)
0min 00seg
0
0
-
0min 15seg
15
12
0.015
0.003
0min 30seg
30
20
0.030
0min 45seg
45
32
1min 00seg
60
1min 15seg
CARGA TOTAL (Kg)
ESFUERZO (Kg/cm²)
31.76
1.8
0.06
0.005
31.84
2.9
0.09
0.045
0.008
31.93
4.7
0.15
45
0.060
0.011
32.02
6.6
0.21
75
59
0.075
0.014
32.11
8.7
0.27
1min 30seg
90
76
0.090
0.016
32.20
11.2
0.35
1min 45seg
105
89
0.105
0.019
32.29
13.1
0.41
2min 00seg
120
105
0.120
0.022
32.38
15.4
0.48
2min 15seg
135
110
0.135
0.025
32.47
16.2
0.50
2min 30seg
150
70
0.150
0.027
32.56
10.3
0.32
2min 45seg
165
40
0.165
0.030
32.65
5.9
0.18
3min 00seg
180
29
0.180
0.033
32.74
4.3
0.13
TIEMPO
DEFORM UNITARIA
AREA CORREGIDA (cm)
L/Lo
-
31.67
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ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Departamento: Ciencias de la Ingeniería Asignatura: Mecánica de Suelos II
PROYECTO: UBICACIÓN: CALICATA: POZO N°
CIMENTACIONES UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
Compresión Inconfinada ENSAYO: OPERADOR: RAUL VALERA FECHA: SUELO: ARCILLOSO MARRON
MUESTRA DE ENSAYO (INICIO):
CONTENIDO DE HUMEDAD (INICIO)
DIAM.(pulg): ALT. (pulg) AREA (cm²): Vm (cm³): Wmh (gr):
Tara N° Wtara (gr) Wt+Mh (gr): Wt+Ms (gr): w(%):
2.5 6 31.67 482.6508 815
m (gr/cm³):
1.69
s (gr/cm³):
2.63
w(%) PROMEDIO: Cte. Anillo Carga (kg)
0.1469 x división
20%
Lect. Inicial (Deformación) Velocidad de Carga 1.5% ( x min:
Def.U.(
(x 0.001") 0.06" x min
ENSAYO DE CARGA: LECT. DEF. MUESTRA (0.001")
LECTURA DEF. CARGA (0.001")
DEFORM. MUESTRA L(pulg)
0min 00seg
0
0
-
0min 15seg
15
17
0.015
0.003
0min 30seg
30
36
0.030
0min 45seg
45
52
1min 00seg
60
1min 15seg 1min 30seg
TIEMPO
DEFORM UNITARIA
AREA CORREGIDA (cm)
CARGA TOTAL (Kg)
ESFUERZO (Kg/cm²)
31.75
2.5
0.08
0.005
31.83
5.3
0.17
0.045
0.008
31.91
7.6
0.24
68
0.060
0.010
31.99
10.0
0.31
75
37
0.075
0.013
32.07
5.4
0.17
90
15
0.090
0.015
32.15
2.2
0.07
L/Lo
-
31.67
pág. 11
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
IX.
X.
CONCLUSIONES.
Se logró determinar la resistencia a la compresión no confinada de una muestra de suelo inalterado
Se logró reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el ensayo de compresión no confinada.
BIBLIOGRAFÍA.
Manual de laboratorio de Ing. Marco Hoyos Saucedo.
Salvador Ricardo – Montero Juan Carlos, Manual de Ensayos de Mecánica de Suelos, 200. Das Braja M., Soil Mechanics Laboratory Manual, 1997.
Lambe T. William – Whitman Robert V., Mecánica de Suelos, Instituto Tecnológico de Massachusetts, 1994.
pág. 12
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
XI.
ANEXOS.
pág. 13
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
pág. 14
ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE
pág. 15