Ensayo Triaxial

Mecánica de Suelos II

Fac. Fa c. Ingeniería Civil

ENSAYO TRIAXIAL 1 Generalidades

Debido a que el suelo es un material tan complejo, ninguna prueba bastará por si sola para estudiar todos los aspectos importantes del comportamiento esfuerzo-deformación. El ensayo Triaxial constituye el mtodo más !ersátil en el estudio de las propiedades propiedades esfuerzo-deform esfuerzo-deformación ación.. "on este ensayo es posible posible obtener obtener una gran !ariedad de estados reales de carga. Esta prueba es la más com#n para determinar las propiedades esfuerzodeformación. $na muestra cil%ndrica de un suelo es sometida a una pres presió ión n de conf confin inam amie ient nto o en toda todass sus sus cara caras. s. & cont contin inua uaci ción ón se incrementa el esfuerzo axial 'asta que la muestra se rompe. "omo no existen esfuerzos tangenciales sobre las caras de la muestra cil%ndrica, el esfu esfuer erzo zo ax axia iall y la pres presió ión n de conf confin inami amien ento to,, son son los los esfu esfuer erzo zoss principal principal mayor mayor y principal menor menor respecti! respecti!ament amente. e. &l incremento incremento de esfuerzo axial, se denomina esfuerzo des!iador. des!iador. 2 Aplicaciones 2.1 En Fundaciones

(ara fundaciones colocadas en terrenos arcillosos, la condición inme inmedi diat atam amen ente te desp despu uss de compl complet etar ar la cons constr truc ucci ción ón,, es casi casi siempre siempre la mas cr%tica. Esto Esto es porque la carga complet completaa es aplicada aplicada al terr terren eno o y ste ste no 'a teni tenido do tiem tiempo po para para ganar ganar la resi resist sten encia cia adicional por consolidación. (or estas condiciones la resistencia al corte es determinada por pruebas al corte Triaxial. (ara peque)os proyectos sobre los los cuales el gasto de un programa de ensayos no se

MAG. JOSE FLORES GOMEZ

1



justifica, la capacidad de carga en suelos de arcilla saturada se puede calcular con el ensayo ".*.".

2.2 Estabilidad en Taludes

En cual cualqu quie ierr caso caso de cons constr truc ucci ción ón de talu talude des, s, sean sean esto estoss 'ec'os por la mano del 'ombre o formados naturalmente en faldas de mont monta) a)aa o bord bordes es de r%o, r%o, se tien tienee por por resu result ltad ado o comp compon onen ente tess gra!itacionales del peso que tienden a mo!ilizar el suelo desde un ni!el mas alto 'asta uno mas bajo. +a filtración puede ser una causa muy importante para mo!ilizar el suelo cuando el agua esta presente, estas fuerzas !ariantes producen esfuerzos cortantes en la masa del suelo, suelo, y ocurrirá ocurrirá mo!imiento mo!imiento,, a menos que la resiste resistencia ncia al corte corte sobre cada posible superficie de falla a tra!s de la masa sea mayor que el esfuerzo actuante. 2.

E!pu"es

&l proye proyectar ctarse se estruc estructur turas as de sosten sostenimi imient ento, o, debe debe asegur asegurars arsee solamente que no solo se produzca el colapso o falla. Desplazamientos de !arios !arios cent%m cent%metr etros os no suelen suelen tener tener import importanc ancia, ia, siempr siempree que se asegur aseguree que no se produc producirá irán n repent repentina inamen mente te desplaz desplazami amient entos os mas grandes. (or ello el mtodo para el proyecto de estructuras de retención suele consistir en estudiar las condiciones que existirán en una condición de falla, introduciendo factores de seguridad con!enientes, para e!itar el colapso. $na $na solu soluci ción ón comp comple leta ta y ex exac acta ta para para un caso caso acti acti!o !o o pasi pasi!o !o de equilibrio limite, debe cumplir las siguientes condiciones •

"ada punto del terreno debe estar en equilibrio.






justifica, la capacidad de carga en suelos de arcilla saturada se puede calcular con el ensayo ".*.".

2.2 Estabilidad en Taludes

En cual cualqu quie ierr caso caso de cons constr truc ucci ción ón de talu talude des, s, sean sean esto estoss 'ec'os por la mano del 'ombre o formados naturalmente en faldas de mont monta) a)aa o bord bordes es de r%o, r%o, se tien tienee por por resu result ltad ado o comp compon onen ente tess gra!itacionales del peso que tienden a mo!ilizar el suelo desde un ni!el mas alto 'asta uno mas bajo. +a filtración puede ser una causa muy importante para mo!ilizar el suelo cuando el agua esta presente, estas fuerzas !ariantes producen esfuerzos cortantes en la masa del suelo, suelo, y ocurrirá ocurrirá mo!imiento mo!imiento,, a menos que la resiste resistencia ncia al corte corte sobre cada posible superficie de falla a tra!s de la masa sea mayor que el esfuerzo actuante. 2.

E!pu"es

&l proye proyectar ctarse se estruc estructur turas as de sosten sostenimi imient ento, o, debe debe asegur asegurars arsee solamente que no solo se produzca el colapso o falla. Desplazamientos de !arios !arios cent%m cent%metr etros os no suelen suelen tener tener import importanc ancia, ia, siempr siempree que se asegur aseguree que no se produc producirá irán n repent repentina inamen mente te desplaz desplazami amient entos os mas grandes. (or ello el mtodo para el proyecto de estructuras de retención suele consistir en estudiar las condiciones que existirán en una condición de falla, introduciendo factores de seguridad con!enientes, para e!itar el colapso. $na $na solu soluci ción ón comp comple leta ta y ex exac acta ta para para un caso caso acti acti!o !o o pasi pasi!o !o de equilibrio limite, debe cumplir las siguientes condiciones •

"ada punto del terreno debe estar en equilibrio.






•

+a condición de falla o'r - "oulomb debe cumplirse en todos los

•

puntos. +os esfuerzos al interior de la masa deben estar en equilibrio con los exteriores.

 Es#uer$os principales

En una prueba de compresión cil%ndrica, la falla ocurre debido al corte, por ello es necesario considerar la relación entre la resistencia al corte y la tensión normal que act#a sobre cualquier plano dentro del cuerpo a compresión. En una prueba de compresión, una muestra de suelo esta sujeta a fuerzas compresi!as que act#a en tres direcciones, en ángulos rectos entre si, respecti!amente uno en la dirección longitudinal, los otros dos lateralmente. +os tres planos perpendiculares sobre los cuales estas tensi tension ones es act# act#an an,, son son cono conocid cidos os como como los los plan planos os prin princi cipa pale les, s, y las las tensiones como las tensiones principales. uc'os de los problemas de mecánica de suelos son considerados en dos dimensiones, y solo son usadas las tensiones principales mayor y menor. & la influencia de la tensión principal intermedia se le resta importancia.


!


Fac. Ingeniería Civil

% &irculo de 'o(r

/epresentación grafica de los estados de esfuerzo de una muestra de suelo, sometida a una prueba de compresión Triaxial. +a construcción grafica, para definir el lugar geomtrico de un punto ), por medio de c%rculos, es de gran importancia en la mecánica de suelos. Estas resultantes son conocidas como tensiones de circulo de o'r, cuya ilustración es la figura 0.12 a y b.

OP = σ1 cos α OQ = σ

Plano inclinado α a la horizontal

QP =


"



3ig. 0.12b

Diagrama de o'r para compresión Triaxial En el circulo de 'o(r se deben notar los siguientes puntos •

El eje 'orizontal representa las tensiones normales, y el eje !ertical representa las tensiones de corte, todas dibujadas en la

•

misma escala. +os extremos del diámetro del circulo, están definidos por los !alores de * y *1, medidos desde el origen.


#



•

El punto ), tiene por coordenadas las tensiones normales y de corte sobre un plano inclinado en un ángulo con respecto a la 'orizontal. <ernati!amente ) puede ser encontrado trazando un radio desde el centro & a un ángulo 2+ con respecto a la 'orizontal. En un plano inclinado de +, la tensión normal es igual a

•

O, y la tensión de corte es igual a ),. El diámetro del circulo es igual a -*1  */, la diferencia de

tensiones principales es conocida como 4esfuerzo des!iador5, y esta dada por la formula 6d 7 869 : 6;<

•

+a máxima tensión de corte es representada por el punto ) 8 punto mas alto del circulo<, y es igual al radio. / 7 869 : 6;< 1

•

$n plano sobre el cual ocurre la máxima tensión de corte, esta inclinado en =0> con respecto a la 'orizontal.

•

El centro del circulo &, esta a una distancia ?" 7 869 @ 6;< A 1, desde el origen


$



0 Es#uer$o desiador

Fig. 5.29 Esfuerzo desiador. !a" es#$ci%en cil&ndrico' su(eto a co%#resi)n *ria+ial. !," -#licaci)n de carga se#aradas en dos co%#onentes

"uando una probeta cil%ndrica de longitud L y diámetro , se somete a una prueba de compresión Triaxial, será cargada en dos etapas a. Be aplica la presión completa 8alrededor de la muestra< denotada por * 83ig. 0.1C<,. Esta act#a igualmente en todas las direcciones, as% las

tensiones radial y axial serán igual a *, o ninguna tensión de corte es inducida en la muestra. MAG. JOSE FLORES GOMEZ

%



b. $na carga axial ) se aplicará desde afuera de la celda y es progresi!amente incrementada. +a tensión adicional causada por ), es solamente en la dirección axial y es igual a )3A. 3inalmente la tensión axial total, denotada por *1, es igual a -* 4 )3A/, es decir

69 7 6; @ (A& Esta ecuación puede ser ordenada de la siguiente manera 869 : 6;< 7 (A& +a diferencia de las tensiones principales 869 : 6;< se conoce con el nombre de esfuerzo des!iador. En una prueba la presión de la celda 6;, es mantenida constante a un !alor dado, mientras que la tensión des!iadora es gradualmente incrementada. eneralmente la tensión de falla estará representada por el máximo de la tensión de des!iación. 5 &riterio de #alla 'o(r 6 &oulo!b Criterio de falla Mohr – Coulomb

& partir de una serie de pruebas de compresión, lle!adas a cabo sobre muestras idnticas de suelo, con presiones de confinamiento diferentes 8seg#n figura 0.;<, representadas por un conjunto de c%rculos de o'r que representan la falla. Be 'a definido en la práctica que una en!ol!ente de falla es tangente a estos c%rculos, la que es representada aproximadamente como una l%nea recta sobre un amplio rango de tensiones. +a ecuación de la en!ol!ente se puede expresar de la misma forma como la ley de "oulomb.


&



 7

c @ 86 F TgG<

Donde 6 y



son tensiones totales.

σ1 – σ3 2

σ

σ1!/" σ1!/0"

σ1!//" σ !///" σ !/0" 1

σ

σ !/"

σ1

!///"



!//"



+a forma de la en!ol!ente es conocida como el diagrama de o'r. 3ig. 0.; "irculo de o'r para esfuerzos totales. Diámetro H mm.

En trminos f%sicos, si un circulo de o'r para estados particulares de esfuerzo, yace enteramente por debajo de la en!ol!ente, el suelo esta en condiciones estables. Bi el circulo de o'r toca la en!ol!ente 83ig 0.;9<, la resistencia máxima del suelo 'a sido alcanzada, es decir, la falla 'a ocurrido en un plano determinado.


'



Bi el ángulo de este plano con respecto a la 'orizontal es I , esta l%nea que se junta con el centro del circulo al punto tangente, esta inclinada en un ángulo 1I con relación al eje, de la geometr%a del triangulo rectángulo, se tiene

1 F I 7 C> @ G por lo tanto I 7 =0> @ G A 1,

a este plano se le denomina (lano de 3alla Teórico.


1(



Figura 5.31 Esfuerzo total versus esfuerzo de corte

$n circulo de o'r que intercepta a la en!ol!ente y sobrepasa a esta, no tiene significado f%sico, porque una !ez que la en!ol!ente es alcanzada, la falla ocurre y el suelo no puede ofrecer mas resistencia al corte. 7 8enta"as

&lgunas !entajas de los ensayos de compresión Triaxial son •

+a muestra no es forzada a inducir la falla sobre una superficie

•

determinada. "onsecuentemente, una prueba de compresión puede re!elar una superficie dbil relacionada a alguna caracter%stica natural de la

•

estructura del suelo. +as tensiones aplicadas en pruebas de compresión en laboratorio,

•

son una aproximación de aquellas que ocurren en situ. +as tensiones aplicadas son las tensiones principales y es posible realizar

•

un estrec'o control

sobre las tensiones y las

deformaciones. +as condiciones de drenaje pueden ser controladas y es posible una gran !ariedad de condiciones de prueba.


11



9 Li!itaciones

&lgunas limitaciones de los ensayos de compresión Triaxial son •

En algunos casos de arcilla el tama)o de la muestra puede tener

•

importantes efectos sobre la resistencia medida. Be deben confeccionar o tomar muestras de diámetros que representen adecuadamente grietas y discontinuidades en una muestra de suelo.

: I!ple!entaci;n del ensa
El aparato consta, en primer lugar, de un tablero de comando y de una cámara Triaxial constituida de cilindro de lucita de ;0 cm de diámetro y unos H mm de espesor de su pared. 8Beg#n figura 0.;;<. +as bases de la cámara están conformadas por dos placas circulares las que quedaran solidarias al cilindro, por medio de sellos de goma y piezas de ajuste. +a pieza base inferior es de acero inoxidable para poder resistir los ensayes. +a cámara con las anteriores dimensiones resiste presiones internas de HJgAcm1. Dentro de la cámara se ubican dos cilindros cortos, que sir!en de base y cabezal del cuerpo de prueba con piezas de aluminio perforada en contacto con este. +a transmisión de carga 'acia el cuerpo de prueba se logra mediante un mo!imiento ascendente de la cámara cuya sección superior del cuerpo, entra en contacto con el !ástago del anillo de carga. $n extensómetro MAG. JOSE FLORES GOMEZ

1



medirá las deformaciones que tengan lugar en el anillo, las que, a tra!s, de una tabla de calibración proporcionara las cargas actuantes correspondientes. (or otro lado, el candenciómetro conjuntamente con el cronometro controlaran que la !elocidad de carga sea de .10 cmAmin. En las pruebas de compresión Triaxial, se requiere que la muestra este enfundada en membranas flexibles, resistentes e

impermeables,

generalmente de látex. (ara aplicar la presión de cámara en torno a la muestra, el agua seria el fluido ideal, ya que este no ataca a la membrana de látex.

1> i#erencia entre los ensa
(rimeramente definiremos lo que se entiende por ensayos triaxiales consolidados, en estos tipos de ensayo el espcimen se consolida primeramente bajo una presión de confinamiento, as% el esfuerzo llega a ser efecti!o, es decir, la presión de cámara queda actuando sobre la fase sólida del suelo. En un ensayo ".$. 8consolidado no drenado<, la muestra es lle!ada a la falla por rápido incremento de la carga axial, de manera que no exista cambio de !olumen. El 'ec'o esencial de este tipo de ensayos es no permitir ninguna consolidación durante el periodo de falla con la aplicación de la carga axial, esto se logra fácilmente en una cámara de compresión Triaxial cerrando la !ál!ula de salida de las piedras porosas de la bureta 8!ál!ula que conecta el interior de la muestra de suelo con el exterior de la cámara de compresión<. MAG. JOSE FLORES GOMEZ

1!



Be podr%a pensar que todo esfuerzo des!iador fuera tomado por el agua de los !ac%os del suelo en forma de presión intersticial, ello no ocurre as% y se sabe que parte de esa presión axial es tomada por la parte sólida del suelo, pero en una prueba de compresión Triaxial la muestra puede deformarse lateralmente y, por lo tanto, su estructura toma esfuerzos cortantes desde el principio. En el ensayo ".D. 8consolidado drenado<, la diferencia esencial con respecto al ensayo anterior corresponde al 'ec'o de abrir la !ál!ula de la bureta, esto con el propósito de desalojar el agua contenida en los poros de la muestra de suelo que se esta ensayando, además se cuenta el 'ec'o de que las !elocidades de aplicación de la carga son muc'o mas lentas que en el ensayo ".$. ?tra de las diferencias notables entre los dos ensayos, es que durante el ensayo ".D. se pueden medir las !ariaciones de !olumen dentro de la muestra, es decir, las !ariaciones de !olumen que experimenta el %ndice de !ac%os, esto se debe a que el agua contenida en ellos comienza a salir lentamente, lo que permite un reacomodo de las part%culas sólidas del suelo.

Ensa
Desarmar y limpiar la cámara y todas las l%neas. "errar las !ál!ulas.

•

3ijar el cabezal inferior de la cámara en un soporte y colocar la pieza perforada que simula la piedra porosa. El cabezal se colocará in!ertido quedando la pieza de aluminio sobre l.


1"



b. )reparaci;n de la !uestra •

Tomar una muestra de suelo adecuada, para obtener un espcimen representati!o y cuyo !olumen compactado deberá ser

•

equi!alente al del molde a usar. &gregar el porcentaje de 'umedad necesaria para obtener la

•

'umedad de compactación. 3ormar la probeta de suelo llenando el molde en tres capas, donde cada una de ellas es compactada de igual forma, entregando la misma energ%a de compactación el material que sobra se utilizará para determinar el contenido de 'umedad de la muestra. En este caso, las muestra a ensayar serán de ;0 mm de diámetro. Esta probeta se preparará en la base de la celda Triaxial. +a muestra de suelo se di!idirá en tres partes iguales y cada parte representara una capa, su compactación se logrará mediante golpes producidos

•

por un martillo de peso igual a 1.2 gr. En la placa inferior de la celda colocar la base afianzado firmemente, enseguida colocar la piedra porosa y el papel filtro. Kec'o esto, colocar el collar%n que recibirá el molde para la confección de la probeta. Este molde tiene la particularidad de estar conformado por dos piezas, las que se unen solidariamente mediante abrazaderas. Esta dise)ado de tal forma que una !ez

•

confeccionada la probeta puede retirarse sin alterar la muestra. "olocar la primera membrana ad'erida al molde antes de comenzar el llenado, este procedimiento se realizará colocando la membrana por el interior del molde, dispuesto este en base de la celda Triaxial. &plicar !ac%o desde el exterior del molde, 'asta el

•

momento de finalizar el llenado de este. +lenar el molde por capas, produciendo la compactación en forma manual mediante una energ%a de compactación en la que se considera la altura de ca%da del martillo, el peso del martillo, el !olumen del molde, n#mero de golpes y numero de capas para


1#



que de esta manera se defina que las tres capas fueron compactadas de igual forma. $na !ez completadas las capas retirar el molde y desconectar el !ac%o, para mantener la !erticalidad de la probeta. "olocar el cabezal superior y desenrollar la membrana fijándola en este cabezal. +uego retirar el molde con muc'o cuidado sin que el cuerpo de prueba pierda !erticalidad. •

(ara asegurarse que no existen filtraciones desde afuera de la cámara 'acia el interior del cuerpo de prueba y !ice!ersa, cuando se realiza el ensayo, se procederá a colocar una segunda

•

membrana. Dentro de un cilindro metálico ad-'oc colocar la membrana doblando 'acia afuera sus extremos, crear un !ac%o entre la membrana y el cilindro. Enseguida este conjunto se colocará sobre la muestra cubrindola, se suspende el !ac%o, por lo que la membrana se ad'iere en torno a la muestra, base y cabezal. Be retira el cilindro, los extremos libres de la membrana doblarlos sobre la base y el cabezal, alisando las posible arrugas. &segurar la posición de la membrana con elásticos alrededor de sus extremos inferior y superior, cubriendo los cabezales.

c.

Ar!ado del con"unto

(ara obtener el conjunto del aparato Triaxial en condiciones de efectuar las pruebas deberá procederse como sigue - "olocar el cilindro de lucita que forma parte de la cámara Triaxial en su lugar. +a tapa superior de la cámara sobre el cilindro centrando el !ástago de carga axial cuidadosamente en el cabezal. - &segurar pro!isoriamente la tapa superior por medio de sus tuercas y luego en forma definiti!a, apretándolas sucesi!amente de modo que la MAG. JOSE FLORES GOMEZ

1$



placa quede 'orizontal, las placas deben apretarse con un torque solo lo suficiente para impedir la salida de agua a tra!s de los ajustes de goma. - "olocar la cámara en el banco de soporte, centrandola muy bien, ajustar el marco de carga sobre ella y tambin el extensómetro. •

Todas las lla!es del tablero de comandos del ensaye Triaxial se deben encontrar cerradas.


1%



•

Be procede a trabajar en el sistema 8 como se muestra en la figura 0.;1<. Be almacena en el estanque & agua desaereada, luego se llena con agua la bureta " al abrir las lla!es 9 y 9, posteriormente se cierra la lla!e 9. Enseguida se llena de agua la celda L mediante la abertura de las lla!es 1, ; y = asegurándose que en dirección a la bureta D se eliminen todas las burbujas de aire pro!enientes del interior de la celda, para ello se aplicara una peque)a presión la que además 'ará circular el agua 'acia el exterior de la celda, una !ez que el ni!el de agua de la bureta D

•

sea el mismo que en la bureta ", cerrar las lla!es ;, =, 9 y 1. Be procederá a saturar el cuerpo de prueba, por tal moti!o entrara en operación el compresor mediante la

!ál!ula principal de

alimentación de aire, luego se abren las !ál!ulas 2, H y C que conducirán presión 'asta la lla!e 9C, una !ez que se 'ayan igualado las presiones de los manómetros que conducen presión a las celdas y la probeta, entonces anotar el !olumen inicial de la bureta E, luego abrir al mismo tiempo las lla!es ; y 9C momento en el cual comienza la saturación del cuerpo de prueba, en este instante comienza a disminuir el !olumen de la bureta E el cual debe llegar •

a un ni!el de !olumen constante el cual queda

registrado. Be procederá a consolidar el cuerpo de prueba 'asta la presión deseada, por tal moti!o se incrementara la presión de la celda al abrir la !ál!ula del manómetro que comunica con la bureta ", de esta manera se !uel!e a registrar el !olumen de la bureta E una !ez que 'aya alcanzado un !alor constante, de esta forma el sistema se encuentra apto para la realización de la prueba lenta.


1&



d. )rocedi!iento para la prueba lenta.

Be procederá a la realización de la prueba lenta una !ez armado el conjunto y que este se encuentre estanco. $na muestra cil%ndrica de suelo se someterá en primer lugar a una presión confinante, !ale decir en todas sus caras, a continuación se


1'



incrementará el esfuerzo axial, 'asta que se rompa la probeta, todo esto permitiendo el drenaje en la muestra. &demás se medirán las !ariaciones de !olumen en la etapa de carga axial, para desarrollar la tcnica sugerida por "asagrande. e. esar!e del con"unto

$na !ez obtenido los datos se procederá a desarmar el conjunto, a tra!s de una lla!e ubicada en la base inferior de la cámara Triaxial, se procede a la e!acuación del agua. •

Muitar las barras de armado entre placas, la tapa metálica

•

superior, y luego el cilindro de +ucita. Desenrollar los elásticos de la base y el cabezal, doblar los

•

extremos de la membrana sobre el espcimen y retirar la muestra. Muitar al espcimen las membranas impermeables, sacándolas a

•

partir de un extremo. (reparar un esquema de la muestra fallada, si existe un plano de falla claramente definido medir su inclinación. Esta inclinación puede alterarse muy sensiblemente por deformaciones excesi!as despus de la falla.

•

?btener el peso '#medo de la muestra, secar a 'orno y obtener su peso seco. "alcular el contenido de 'umedad al principio y al final del ensayo.

•

Becar la membrana impermeable y proceder a rociar con talco,

•

para e!itar su deterioro si esta es recuperable. +impiar, secar y armar nue!amente el aparato. Esto 'abiendo cerrado las !ál!ulas del tablero.


(



Tria=ial &onsolidado no drenado )reparaci;n de la !uestra a. &o!pactaci;n

+as muestras de suelo recompactadas para pruebas de compresión, pueden ser preparadas, aplicando procedimientos de compactación standard. $sualmente se requieren preparar las muestras a una densidad seca especificada, aplicando un esfuerzo de compactación determinado. El procedimiento para probar muestras recompactadas, incluyendo cálculos, figuras y presentación de resultados, son los mismos para pruebas similares de muestras no perturbadas. +os procedimientos de compactación antes referidos se aplican principalmente a suelos co'esi!os y a suelos sin co'esión, parcialmente saturados. +a preparación de las muestras de suelos sin co'esión, secos y completamente saturados, requieren un tratamiento especial. 3ig. 0.;= odalidad Ensayo consolidado no Drenado σ3 σ3

Pc σ3

σ1 = σ3 + P c σ3

σ3

Pc

1ª ETAPA

2ª ETAPA

(CONSOLIDACIO N)

( DE FALLA)

σ3

σ1 = σ3 + P c

b. &antidad de 'uestra

Be determinara la cantidad de material para la preparación de las muestras mediante datos conocidos, los cuales se 'an obtenido pre!iamente y se indican en la tabla siguiente


1



ENO'INA&ION

8ALOR

Diámetro interior del H mm molde <ura del molde

9= mm

Orea del molde

;20 mm1

Nolumen del molde

0;C mm;

Kumedad natural

9.9P

Kumedad (roctor

H.0 P

optima

Tabla N.10 "antidad de material +uego las cantidades de material y agua que se deben agregar para confeccionar un cuerpo de prueba son Buelo 7 99 gr, &gua 7 H gr. c.

)reparaci;n de la probeta de suelo

(or medio del cuarteo seleccionar una cantidad de suelo representati!o que aproximadamente represente el peso de la muestra para ensayo. Be pesan los 99 gr en una balanza cuya precisión sea del orden de .9 gr. (or otro lado, se requiere de una probeta graduada para determinar en forma práctica la cantidad de agua que debe agregarse al suelo. Be procede a colocar un bol, limpio y seco, la muestra de suelo y se incorpora el agua. "on la ayuda de una espátula o cuc'ara, re!ol!er y 'omogeneizar 'asta que no queden a la !ista part%culas de suelo. Berá necesario el uso de un molde en el cual se compacta por capas de suelo a ensayar El conjunto esta compuesto por un cuerpo de 9= cm de altura, además de piezas complementarias tales como collarines y






bases, los que permiten definir el cuerpo de prueba, los que más adelante se detallan. +a probeta quedará definida por la altura del molde, el que será llenado por capas, con un total de tres, siendo cada una de ellas prensada entre s%, 'asta obtener la probeta. +uego de obtener la altura por capas será transformado su equi!alente del peso en porcentaje, quedando determinado en forma práctica la cantidad de material a emplear. +uego se procede a armar la probeta de suelo, primer molde debe estar perfectamente limpio y libre de part%culas, al igual que las piezas auxiliares. El molde debe estar perfectamente !ertical posado sobre una de sus bases, con el objeto de recibir la primera capa. Esto se realiza colocando peque)as porciones de manera de no perder material, se acomoda material por medio de una !arilla metálica, se alisa la superficie y se tapa con la base superior. +le!ar a la prensa y aplicar carga, debiendo mantener presionado durante algunos minutos. /etirar de la prensa el molde y sacar la base superior, escarificar la superficie, y dejar apto para recibir la segunda capa. &l escarificar la superficie se consigue formar un plano irregular para el mejor acomodo entre part%culas con la próxima capa y as% e!itar en la etapa de carga, una falla por efecto de la unión entre capas. "olocar el collar%n al molde y adicionar la segunda capa, con el mismo cuidado que para la primera, realizar este procedimiento con las tres capas. d. E=tracci;n de la !uestra

+a extracción de la muestra se realiza con un dispositi!o ideado para tal efecto, mediante gata mecánica, perfil, etc 8!er fig. 0.;0<. &l proceder a MAG. JOSE FLORES GOMEZ

!



la extracción de la muestra, la que deberá salir en perfecto estado, cualquier indicio de perdida o mascada en la probeta, implicará que esta debe ser desec'ada y deberá confeccionarse otra nue!a. Debe medirse la altura y el diámetro con un pie de metro para asegurar que las dimensiones estn de acuerdo con lo especificado para el ensayo.

Fig. 5.35 Extracción de la probeta

e. Saturaci;n de la probeta

"errar la lla!e que mantiene el !ac%o de la probeta, retirar el !ac%o y conectar en el mismo orificio la l%nea de presión de saturación que pasa por la bureta y esta conectada al tanque regulador, donde se conseguirá la presión de saturación deseada. Nerificar que las presiones estn correctamente marcados en los manómetros y conforme a esto aplicar la presión de saturación a la MAG. JOSE FLORES GOMEZ

"



probeta de suelo. "uando el agua de la bureta alcance un punto estable en el descenso, cerrar el sistema, cortando la presión de saturación y liberando la presión en la probeta. +lenar nue!amente la bureta de agua y conectar !ac%o, de manera que pueda absorber aire atrapado en el interior de la probeta. +uego de un rato, cerrar la l%nea de !ac%o y proceder nue!amente a saturar. Esta operación se realiza cuantas !eces sea necesario 'asta eliminar la totalidad de las burbujas de aire.

#. Etapa de consolidaci;n

$na !ez saturada la probeta de suelo se procederá a consolidar. Be recomienda aplicar la presión de confinamiento en peque)os inter!alos con el fin de no perturbar la muestra. Lncrementar la presión, 'asta alcanzar la presión de confinamiento deseada para cada caso. &lcanzada la presión de confinamiento total, se dejara consolidar la muestra el tiempo que sea necesario. &l termino de la consolidación deberá determinarse la !ariación de !olumen sufrida por la probeta por efecto de consolidación, debido a la presión confinante ejercida sobre la probeta. Este dato es acumulati!o y se le adiciona a las deformaciones.

. Etapa de ruptura < cara

3inalizada la etapa de consolidación se cierra la l%nea que conecta el interior de la probeta, por tratarse de un ensayo ".$.


#



Be adicionará carga mediante el giro constante de la mani!ela de la gata, la que produce un ascenso en el plato, materializando as% el incremento de carga axial. Be deberá aplicar la carga con una !elocidad controlada de 9.1H mmAmin, cuyas lecturas de deformación se deberán a inter!alos de tiempos controlados con cronometro. Beg#n la muestra se !aya acercando a la falla, deberá ser cuidadosamente obser!ada, tomándose notas del desarrollo de grietas, abultamientos, perdida de !erticalidad, etc. Es recomendable disminuir la magnitud del incremento de carga a la mitad, cerca de la falla, en este caso, los inter!alos en que actuaran los incrementos se reducirán tambin a medio minuto. Despus de que el espcimen 'aya fallado o que su deformación axial sobrepase el 1P, cesara el proceso de incrementar carga. & continuación se procederá a quitar la presión de cámara, liberar la carga axial y sacar el extensómetro que mide las deformaciones del largo de la probeta. NotaB no se detalla la preparación del equipo por ser semejante al

ensayo Triaxial ".D.

)rocedi!iento de ensa
Desarmar y limpiar la cámara y todas las l%neas. "errar las

•

!ál!ulas. 3ijar el cabezal interior a la cámara en un soporte y colocar la pieza perforada que simula la piedra porosa. El cabezal se colocará in!ertido quedando la pieza perforada de aluminio sobre l.


$



•

"olocar papel filtro sobre la pieza perforada, de diámetro igual al

•

de la probeta, seg#n corresponda a la muestra a ensayar. Be procederá entonces a colocar la muestra sobre la base inferior de la celda Triaxial, la que esta preparada con el cabezal inferior y papel filtro, !ale decir en condición optima de ser posada la muestra sobre esta. +uego se colocará el papel filtro seguido por

•

el cabezal superior, quedando en contacto con la probeta de suelo. "olocar el cilindro de lucita que forma parte de la cámara Triaxial en su lugar. +a tapa superior de la cámara sobre el cilindro, centrando

•

el !ástago de carga axial cuidadosamente en el

cabezal. &segurar pro!isoriamente la tapa superior por medio de sus tuercas y luego en forma definiti!a, enroscándolas sucesi!amente de modo que la placa quede 'orizontal, las tuercas deben apretarse solo con un torque suficiente para impedir la salida del

•

agua a tra!s de los ajustes de goma. Be procederá a llenar de agua la celda, abrir la !ál!ula de escape de agua 4)05 en tablero y !ál!ula 4b5 en celda, y llenar esta por medio de ca%da libre. $na !ez llena la celda dejar abierta la !ál!ula de salida superior 4&5, la que esta conectada al desagQe y aplicar un m%nimo de presión, solamente para producir una circulación del agua, que inducirá la salida de posibles burbujas de aire 'acia el

•

exterior. "onectar la l%nea de presión a un tanque de regulación con su

•

!ál!ula de salida cerrada. &justar la presión del tanque al !alor que se desea tener en la

•

cámara. "olocar la cámara en el banco de soporte centrándola muy bien,

•

ajustar el marco de carga sobre ella y tambin el extensómetro. &plicar la presión deseada al agua de la cámara.


%



12. 12.

Resultados de la e=periencia

a. For!ulas

& continuación se presentan las formulas para la construcción de la tabla de presentación de datos 1 &o 7 8R : D < =

Donde  &o

7 Orea de la sección trans!ersal mm1 .

Sx 7 tiempo F 9.1H mm min Donde  Sx

7 onto que se deforma en la compresión de cualquier estado

expresado en mm.

S' acumulado 7  8 x @ S'< Donde  S'

7 Delta de altura en la etapa de consolidación expresado en mm.

+o 7 9 F &o 89 : UP< Donde  &

7 Orea corregida


&



b. Koja de presentación de datos En estas tablas se tabulan los datos correspondientes a un ensayo Triaxial no drenado. Tabla N.1;. c. Diagrama de estados de esfuerzos En este diagrama se grafican en las abcisa los c%rculos de o'r para una presión de cámara constante y en las ordenadas el esfuerzo de corte 3ig. 0.;V.

3ig. 0.;V Estado de esfuerzo Diámetro H mm y 6; 7 ;. 8JgAcm1<


'



d. iara!a de es#uer$o6 de#or!aci;n

En este diagrama se grafican en las ordenadas la presión des!iadora y en las abscisas la deformación unitaria alcanzada 3ig. 0.;H.

3ig. 0.;H Diagrama esfuerzo - deformación. Diámetro H mm

e. iara!a de es#uer$os totales

En la Tabla

N.1;

se presenta un

cuadro resumen de los !alores

máximos de presiones des!iadoras alcanzados durante = ensayos MAG. JOSE FLORES GOMEZ

!(



sucesi!os, a una misma muestra de suelo y con diferentes presiones de confinamiento, mientras que en la 3ig. 0.;2 se presenta la en!ol!ente de falla para los mismos !alores anteriores.

9

1

;

=

69 8WgAcm1< ;.10

=.;9

V.92

C.=1

6; 8WgAcm1< .0

9.

1.

;.

/adio 69 F 6; 9.;H0 WgAcm1< 1

9.V00

1.=0

;.19

1.V10

=.=0

V.19

Ensayos

"entro 69 @ 6; 9.2H0 Kg/cm2

2

Tabla N.1;. /esumen de datos para confeccionar el circulo de o'r.

Tabla 8.2% CODA E )RESENTA&ION E ATOS


!1



Ensayo *>XXXXXXXXXXXXXXXX

&O')RESION

TRIAXIAL

edidas de la muestra

&ONSOLIAO

NO

RENAO

Diámetro XXXXXXXXXXXXXXXX

cm

área inicial XXXXXXXXXXX cm1

cm

peso inicial XXXXXXXXXXX gr

3ec'a XXXXXXXXXXXX <ura XXXXXXXXXXXXXXXXXXX ?perador XXXXXXXXXX Nolumen XXXXXXXXXXXXX cm; Y m XXXXXXXXXXXXXXXXXJbAcm; Nelocidad

de

aplicación

de

carga

XXXXXXXXXXXXXX6;

XXXXXXXXXXXXXXJgfAcm1 ACI Lect Tie!

AC e#or!a ura

)

Li

po

E Lo

acu ci;n

de

-

-!

-!in &ar /

-!

/

!/

*1

-!

-3c

-3c

!/2

!/2

!/2

 !/

-!

)3A

-

! -!!/

A

/

a !/


!



σ1 – σ3 2

σ σ1!/0" σ1!/"

σ1!//"

σ1!///"σ !/0"

σ !/"

σ !//"

σ1

!///"



3ig. 0.;2 "irculo de o'r para esfuerzos totales diámetro de H mm.


!!

Ensayo Triaxial

Recommend Documents