Ensayo Triaxial

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACUL ACULT TAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA GEOTECNI A ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA ÍNDICE RESUMEN........................................................................................ii ABSTRACT.......................................................................................ii INTRODUCCIÓN...............................................................................iii 1. OBJETIVOS.................................. OBJETIVOS....................................................................................1 ..................................................1 2. CRITERIOS DE FALLA MOHRCOULOMB............... MOHRCOULOMB........................ ................... ................... .........1 1 !. PRUEBA TRIA"IAL............................. TRIA"IAL.......................................................... ....................................... ............... .....2 2 #. TIPOS DE PRUEBAS TRIA"IALES................................................. TRIA"IALES.....................................................! ....! #.1. P$%&'( P$%&'( )&*+(  P$%&'( P$%&'( -* -*-)i/(i -*-)i/(i0* 0*  -* /$&*(& 3CD4.... 3CD4.....! .! #.2. P$%&'( P$%&'( $56i/( 7 P$%&'( -* -*-)i/( -*-)i/(i0* i0*  i* /$&*(& 3CU4....# #.!. P$%&'( $56i/(  P$%&'( i* -*-)i/(i0* -*-)i/(i0*  i* /$&*(& 3UU4.....8 8. VENTAJAS VENTAJAS Y LIMITACIONES LIMITACIONES DEL ENSAYO ENSAYO TRIA"IAL...........................9 8.1. V&*+((............................................ &*+((........................................................................... .................................... .....9 9 8.2. Li:i+(i-*&.................. Li:i+(i-*&................................................................... ........................................................ .......9 9 9. APLICACIONES ESPECÍFICAS PARA DIFERENTES TIPOS DE OBRAS.....9 9.1. E* ;%*/(i-*& ;%*/(i-*&.... .......... ........... ........... ........... .......... ........... ........... .................. ............................9 ...............9 9.2. E+('i)i/(/ &* +()%/&....................................... +()%/&............................................................ .....................9 9 9.!. E:6%&.... E:6%&.......... ........... .......... ........... ........... ........... ............ ........... ............... ......................... ......................< .......< 9.#. T$(&+-$ $(&+-$i( i( /& +&*i-*&.. +&*i-*&....... ........... ........... .............. ......................... .............................< .............< 9.8. E&:6)- A6)i(+i=-> A6)i(+i=-> ?P$&( E) @(6-+i))- 3R3R- V&$/&, V&$/&, E+(/- /& J()i-4......................................................................................... J()i-4..................................... ....................................................< < 9.9. E*(- +$i(i()& &* +*&)&................................................1 9.<. T$('(- P$5+i- /& L('-$(+-$i-> R56i/R56i/- -* &()-*(:i&*+- /& 6$&i-*& /& -**(:i&*+-.........................................................1# <. CONCLUSIONES....... CONCLUSIONES........................................................... .................................................................... ................1 1 . BIBLIOGRAFÍA......................... BIBLIOGRAFÍA............................................................................. ....................................................2 2

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RESUMEN En este trabajo, se presenta una breve explicación de la teoría del esfuerzo cortante, así mismo una descripción general de los principales tipos de ensayos triaxiales que se realizan con mayor frecuencia en un laboratorio de geotecnia, también una detallada enumeración de las diferentes aplicaciones a las obras de carácter ingenieril.

ABSTRACT n t!is paper, a brief explanation of t!e s!ear stress t!eory is presented, as "ell as a general description of t!e main types of triaxial tests t!at are most frequently performed in a geotec!nical laboratory, as "ell as a detailed enumeration of t!e different applications to t!e #or$s of an engineering nature.

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INTRODUCCIÓN El ensayo %riaxial constituye el método más versátil en el estudio de las propiedades esfuerzo&deformación. 'on este ensayo es posible obtener una gran variedad de estados reales de carga. Esta prueba es la más com(n para determinar las propiedades esfuerzo& deformación. )na muestra cilíndrica de un suelo es sometida a una presión de confinamiento en todas sus caras. * continuación se incrementa el esfuerzo axial !asta que la muestra se rompe. 'omo no existen esfuerzos tangenciales sobre las caras de la muestra cilíndrica, el esfuerzo axial y la presión de confinamiento, son los esfuerzos principal mayor y principal menor respectivamente. *l incremento de esfuerzo axial, se denomina esfuerzo desviador. +a realización de este ensayo viene regulada por la norma *%- /010 2eterminación de los parámetros resistentes de una muestra de suelo en el equipo triaxial3. Este ensayo tiene por objeto la determinación de las relaciones tensión&deformación, los parámetros resistentes, co!esión c y ángulo de rozamiento interno f y las trayectorias de tensiones totales y efectivas de un suelo sometido a una presión externa, igual en todas las direcciones, que se aplica a la muestra envuelta en una membrana de goma por medio del fluido que lo rodea. Este ensayo suele realizarse sobre tres muestras de un mismo suelo, saturadas y sometidas cada una de ellas a una tensión efectiva diferente, en un gráfico se dibujan los círculos de -o!r que representan los esfuerzos de rotura de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan los parámetros f y c del suelo.

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1. OBJETIVOS +os ensayos triaxiales tiene por finalidad realizar una evaluación de las condiciones geotécnicas de los componentes geológicos 4suelos5. • Esta evaluación geotécnica está orientado a definir la estabilidad física de los componentes geológicos 4suelos5, además de proponer las obras de inicio, avance y cierre de una obra. •

2. CRITERIOS DE FALLA MOHR-COULOMB +a técnica del círculo de -o!r nos presenta los esfuerzos que se generan en un elemento en cualquier plano de análisis, a!ora bien, la siguiente pregunta que cabría !acer es, cual es el valor máximo de esfuerzo antes de presentarse la falla y en que plano se presenta. 6ara dar solución a estos problemas '!ristian 7tto -o!r . esarrollo una forma general de la teoría de ruptura de materiales a partir de la contribuciones que realizo '!arles&*ugustin de 'oulomb a finales del siglo 89. El criterio de falla -o!r&'oloumb afirma que un material falla debido a una combinación de esfuerzo normal y esfuerzo cortante y no necesariamente tiene que ser esfuerzo máximo respectivamente. 6or lo cual estos esfuerzos se ven relacionados en la siguiente función: τ =σ tan

( ϕ ) +c

; < esfuerzo normal sobre el plano de falla. c < co!esión. = < ángulo de fricción interna. i se tienen los esfuerzos de falla de una muestra de suelo podremos graficar el círculo de -o!r para representar este estado de esfuerzos, además podremos ir dibujando diferentes grados de confinamiento 4esfuerzo normal5 para obtener diferentes esfuerzos cortantes de falla y generar un gráfico.

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GEOTECNIA Y CIMENTACIONES


Fig. 1 Envolvente de la Falla de Mohr

!. PRUEBA TRIAXIAL Es uno de los métodos más confiables para determinar los parámetros de la resistencia al cortante. En un ensayo triaxial, un espécimen cilíndrico de suelo es revestido con una membrana de látex dentro de una cámara a presión. +a parte superior e inferior de la muestra tiene discos porosos, los cuales se conectan al sistema de drenaje para saturar o drenar el espécimen. En estas pruebas se pueden variar las presiones actuantes en tres direcciones ortogonales sobre el espécimen de suelo, efectuando mediciones sobre sus características mecánicas en forma completa. +os especímenes usualmente están sujetos a presiones laterales de un líquido, generalmente agua. El agua de la cámara puede adquirir cualquier presión deseada por la acción de un compresor comunicado con ella. +a carga axial se transmite al espécimen por medio de un vástago que atraviesa la parte superior de la cámara. +a presión que se ejerce con el agua que llena la cámara es !idrostática y produce por lo tanto, esfuerzos principales sobre el espécimen, iguales en todas las direcciones, tanto lateral como axialmente. En las bases del espécimen actuará además de la presión del agua, el efecto transmitido por el vástago de la cámara desde el exterior. Es usual llamar ;8, ;> y ;? a los esfuerzos principales mayor, intermedio y mínimo, respectivamente. En una prueba de compresión, la presión axial siempre es el esfuerzo principal mayor, ;8@ los esfuerzos intermedios y menor son iguales 4;> < ;?5 y son iguales a la presión lateral.

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA 4. TIPOS DE PRUEBAS TRIAXIALES 4.1.

Prueb !e"# - Prueb $%" $%"&%!'($')" * $%" (re"+e ,CD +a característica fundamental de la prueba es que los esfuerzos aplicados al espécimen son efectivos. 6rimeramente se aplica al suelo una presión !idrostática, manteniendo abierta la válvula de comunicación con la bureta y dejando transcurrir el tiempo necesario para que !aya consolidación completa bajo la presión actuante. 'uando el equilibrio estático interno se !aya restablecido, todas las fuerzas exteriores estarán actuando sobre la fase sólida del suelo, es decir, producen esfuerzos efectivos, en tanto que los esfuerzos neutrales en el agua corresponden a la condición !idrostática. +a muestra se lleva a la falla a continuación aplicando la carga axial en pequeAos incrementos, cada uno de los cuales se mantiene el tiempo necesario para que la presión en el agua, en exceso de la !idrostática, se reduzca a cero. +os ensayos consolidados drenados se utilizan esencialmente en suelos granulares 4arenas5, sin embargo, se puede aplicar en suelos finos, pero los ensayos requieren tiempos prolongados del orden de semanas.

Fig. 2 Ejemplos de análisis tipo CD

4.2.

Prueb r/'( 0 Prueb $%" $%"&%!'($')" * &'" (re"+e ,CU 3


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA En este tipo de prueba, el espécimen se consolida primeramente bajo la presión !idrostática@ así el esfuerzo llega a ser efectivo, actuando sobre la fase sólida del suelo. En seguida, la muestra se lleva a la falla por un rápido incremento de la carga axial, de manera que no se permita cambio de volumen. El !ec!o esencial de este tipo de prueba es el no permitir ninguna consolidación adicional durante el periodo de falla, de aplicación de la carga axial. Esto se logra fácilmente en una cámara de compresión triaxial cerrando la válvula de salida de las piedras porosas a la bureta. En la segunda etapa de una prueba rápida consolidada podría pensarse que todo el esfuerzo desviador fuera tomado por el agua de los vacíos del suelo en forma de presión neutral, ello no ocurre así y se sabe que parte de esa presión axial es tomada por la fase sólida del suelo, sin que !asta la fec!a, se !ayan dilucidado por completo ni la distribución de esfuerzos, ni las razones que lo gobiernan. e !ec!o no !ay ninguna razón en principio para que el esfuerzo desviador sea íntegramente tomado por el agua en forma de presión neutral, si la muestra estuviese lateralmente confinada, como el caso de una prueba de consolidación. El ensayo ') 4consolidado&no drenado5 se realiza generalmente con medición de la presión de poros o neutra con el fin de determinar los parámetros de 2'3 y 2=3 en términos de esfuerzos totales y esfuerzos efectivos.

Fig. 3 Ejemplos de análisis tipo CU

4..

Prueb r/'( - Prueb &'" $%"&%!'($')" * &'" (re"+e ,UU 4


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA En este tipo de prueba no se permite en ninguna etapa la consolidación de la muestra. +a válvula de comunicación entre el espécimen y la bureta permanece siempre cerrada impidiendo el drenaje. En primer lugar, se aplica al espécimen una presión !idrostática y de inmediato, se falla el suelo con la aplicación rápida de la carga axial. +os esfuerzos efectivos en esta prueba no se conocen bien. El ensayo )) es usualmente llevado a cabo sobre especímenes de arcilla, enmarcando la realización del ensayo dentro del concepto de resistencia para suelos co!esivos saturados, en donde se expresan los resultados en términos de esfuerzos totales. +a envolvente de falla para los criterios de -o!r del esfuerzo total se convierte en una línea !orizontal, con una condición de = < BC 4ángulo de fricción5 y Df < 'u, siendo 'u la resistencia al cortante no drenada, la cual es igual al radio de los círculos de -o!r.

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Fig. 4 Ejemplos de análisis tipo UU

. VENTAJAS 3 LIMITACIONES DEL ENSA3O TRIAXIAL .1.

Ve"#+& • El espécimen no es forzada a inducir la falla sobre una superficie determinada del terreno. 6or consecuencia, una prueba de compresión pone en evidencia a superficie débil relacionada a alguna característica propia de la estructura del suelo a trabajar. • En una prueba de laboratorio las tensiones que son aplicadas en pruebas de compresión son una simulación aproximada de aquellas que ocurren in 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 variedad de condiciones de prueba.

.2.

L''#$'%"e& • +a arcilla puede tener importantes efectos sobre la resistencia medida. • e debe tomar en cuenta los diámetros de muestra que representen adecuadamente grietas y discontinuidades en una muestra de suelo a estudiar.

5. APLICACIONES ESPEC6FICAS PARA DIFERENTES TIPOS DE OBRAS 6


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA 5.1.

E" 7u"($'%"e& 6ara fundaciones colocadas en terrenos arcillosos, la condición inmediatamente después de completar la construcción, es casi siempre la más crítica. Esto es porque la carga completa es aplicada al terreno y éste no !a tenido tiempo para ganar la resistencia adicional por consolidación. 6or estas condiciones la resistencia al corte es determinada por pruebas al corte %riaxial. 6ara pequeAos proyectos sobre los cuales el gasto de un programa de ensayos no se justifica, la capacidad de carga en suelos de arcilla saturada se puede calcular con el ensayo '..'.

5.2.

E&#b'!'(( e" #!u(e& En cualquier caso de construcción de taludes, sean estos !ec!os por la mano del !ombre o formados naturalmente en faldas de montaAa o bordes de río, se tiene por resultado componentes gravitacionales del peso que tienden a movilizar el suelo desde un nivel más alto !asta uno más bajo. +a filtración puede ser una causa muy importante para movilizar el suelo cuando el agua está presente, estas fuerzas variantes producen esfuerzos cortantes en la masa del suelo, y ocurrirá movimiento, a menos que la resistencia al corte sobre cada posible superficie de falla a través de la masa sea mayor que el esfuerzo actuante.

5.. E/u+e& En estructuras es importante asegurarse que no se produzcan fallas o colapso total de la obra, ya que el mínimo deslizamiento puede tener consecuencias catastróficas, por ello el método para el proyecto de estructuras de retención suele consistir en estudiar las condiciones que existirán en una condición de falla, introduciendo factores de seguridad convenientes, para evitar el colapso. )na solución completa y exacta para un caso activo o pasivo de equilibrio límite, 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. •

5.4.

Tr*e$#%r' (e #e"&'%"e& En un ensayo de compresión triaxial, las fuerzas externas que act(an sobre la probeta pueden definirse seg(n dos componentes: 7


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA a5 +a presión isotrópica, definida como la media de las tres tensiones principales en efectivas. b5 El desviador. * partir de los datos de laboratorio y una serie de ensayos realizados anteriormente se obtiene los resultados en donde puede exponerse la capacidad del método de la trayectoria de tensiones para abordar problemas geotécnicos son aparentemente complicados.

5..

E+e/!% A/!'$#'8%9 :Pre& E! ;/%#'!!%< ,R=% Ver(e> E&#(% (e J!'&$% 6ara la definición de los parámetros geo&mecánicos de cada unidad geotécnica identificada fue necesaria la ejecución de diferentes ensayos tanto de campo como de laboratorio. En el laboratorio de mecánica de suelos se realizaron ensayos de compresión triaxial del tipo o consolidada y o drenada 4))5, siguiendo la norma *%- &/010&B/, con las que se definieron los parámetros mecánicos de resistencia y deformabilidad de la roca intacta. e extrajo n(cleos de roca de /3 de diámetro para la realización de una serie de ensayos triaxiales estáticos en el laboratorio de -ecánica de uelos, particularmente en un equipo triaxial que aplica presiones de confinamiento de !asta >BBB $6a. +o anterior permitió usar niveles de esfuerzo similares a las que el subsuelo estará sometido una vez construida la cortina de ''F.

Fig. 5 Posii!n vista en planta del "arreno en el #$e se o"t$vieron las m$estras en diámetro P%& las $ales se enviaron al 'a"oratorio de Meánia de ($elos en la Ci$dad de M)*io.

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Fig. + Corte

geol!gio de la ,ona de est$dio

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Fig. - Formato de la"oratorio de Meánia de ($elos  Materiales 10


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA 5.5.

E"&*%& #r'?'!e& e" #@"e!e& 5.5.1. C%e&')" E7e$#'8 De! P/e"% Me('% 5.5.2. Este informe re(ne el trabajo de investigación realizado en el +- 4+aboratorio de -ecánica de uelos5 entre *gosto y iciembre de >BB0. e ejecutó una serie de ensayos triaxiales consolidados& drenados con ciclos escalonados de carga y descarga, en los cuales se midió el comportamiento del suelo a bajas deformaciones. En estos ensayos se utilizó el equipo construido durante la primera parte del aAo >BB0 4Guaglia >BB05 y 4agHes >BB05, en particular se destaca la utilización de +%s para la medición de deformaciones locales. 5.5.. E?#r$$')" (e ue&#r& +as muestras inalteradas se obtuvieron en la excavación de la caverna de la 2Estación 'orrientes3 correspondiente a la ampliación de la línea I de subterráneos 4friso >BB05. +as muestras se extrajeron con la ayuda de una retroexcavadora en el frente de avance de la obra 4Jiguras 9 y K5.

Fig. / Frente del t0nel& lnea .

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Fig.  E*trai!n de m$estra inalterada

Fig. 1 Proedimiento de e*trai!n de m$estras inalteradas mediante hina estátia de $n t$"o

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA 5.5.4. Cr$#er'$')" (e ue&#r& 6ara cada una de las seis muestras ensayadas se determinaron los siguientes parámetros: ++: limite liquido@ +6: limite plástico@ Li: !umedad inicial@ Lf: !umedad final@ M'a'7?: porcentaje de carbonato de calcio presente en la muestra@ Nd: 6eso seco unitario 4%abla 85.

a"la 1. Propiedades de las m$estras ensaadas

5.5.. Re&u!#(%& Pre!''"re&  M)(u!% (e 3%u" '"'$'!9 e define como Eo al valor del módulo de Ooung medido al inicio de cada escalón de carga, para muy pequeAas deformaciones. EB puede ser considerado igual al módulo de recarga Eur, que puede obtenerse en un ciclo de descarga y recarga 4Jig. 885. +os valores de EB obtenidos corresponden a deformaciones del orden de ea<8B&P. Este orden de magnitud está vinculado a la precisión de los +%. 6ara deformaciones del orden ea<8B&1, los resultados mostraron una gran dispersión. Este comportamiento puede estar asociado al desplazamiento de las bisagras donde se apoyan los +% axiales 4asari, 8KKP5. b

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Fig. 11 De6inii!n de E  E$r

EB cambia en cada escalón de carga, aumentando con el aumento de la presión de confinamiento. e representan los valores obtenidos de EB en función de la presión de confinamiento 4Jig. 8>5.

Fig. 12 Mod$lo de 7o$ng iniial para "ajas de6ormaiones en 6$ni!n de la presi!n de on6inamiento 14


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA 5.5.5. E"&*%& #r'?'!e&  De&$r'/$')"9 obre las muestras inalteradas se realizaron ensayos 'onsolidados&renados 4'5 con cinco escalones de carga y descarga. En cada ensayo se midió la carga aplicada con la celda de carga ubicada dentro de la cámara y las deformaciones locales 4axiales y radiales5 con +%Qs 4Jig. 8?5. %odos los datos obtenidos durante el ensayo fueron registrados por el sistema de adquisición de datos 4*G5 y representados en tiempo real en una computadora.

Fig. 13 M$estra armada lista para el ensao

5..

Trb+% Pr$#'$% (e Lb%r#%r'%9 R/'(% $%" e&$!%"'e"#% (e /re&'%"e& (e $%"7'"'e"#% Este ensayo tiene como objetivo determinar las propiedades tensión& deformación y resistencia de un suelo, mediante el ensayo de una probeta cilíndrica sometida a esfuerzos de corte crecientes. Entre otros resultados, el ensayo permite estimar los valores del intercepto co!esivo 2c3 y el ángulo de fricción interna 2 φ2, siendo éstos los parámetros resistentes del suelo ensayado. 9.<.1. Eu'/% Ne$e&r'% 15


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA  Eu'/% (e E"&*% Tr'?'!9 El equipo utilizado para realizar el ensayo rápido con escalonamiento de presiones de confinamiento consta de las siguientes partes: • Cr #r'?'!9 está conformada por un cilindro, una base y una tapa. El cilindro está construido con un material transparente que puede soportar altas presiones internas, la base es metálica y posee tres conexiones al exterior con sus correspondientes válvulas y la tapa, también metálica, posee una válvula de purga de aire. • Pre"& (e $%/re&')"9 es de accionamiento mecánico y posee un dispositivo que permite variar la velocidad con que se aplica la carga vertical sobre la probeta. • S'&#e /r /!'$r ! /re&')" (e $%"7'"'e"#%9 consiste fundamentalmente de dos partes: un compresor de aire que es accionado eléctricamente y posee un tanque de reserva de aire comprimido y un tanque intermediario en donde la presión de aire es transmitida al agua que se utiliza para llenar la cámara triaxial y aplicar la presión de confinamiento. • E!ee"#%& (e e('$')"9 los mismos se utilizan para medir la presión de confinamiento y vertical aplicadas sobre la probeta, como así también el acortamiento que sufre la misma durante la ejecución del ensayo. +a presión de cámara se mide mediante un manómetro analógico, la presión vertical mediante una célula de carga eléctrica y el acortamiento de la probeta mediante un extensómetro analógico. b $ ( &4

B!" $%" u" /re$'&')" (e .1 . C!'bre. H%r"% (e &e$(%. E!ee"#%& e"%re&: moldeador de probeta, cuc!illo, membrana, colocador de membrana, bandas elásticas y pesafiltro, entre otros .

5..2. Pr%$e(''e"#% • -oldeo de la probeta: para este ensayo se utilizará una probeta de suelo co!esivo compactado mediante el procedimiento del ensayo Iarvard miniatura. • )na vez moldeada la probeta, pesar y medir el diámetro y la altura de la misma, obteniendo 26o3, 2o3 y 2Io3 correspondientemente. • -ontaje de la probeta: colocar la probeta sobre el cabezal inferior, localizado en la base de la cámara triaxial, y luego el cabezal 16



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superior. * continuación colocar la membrana y las bandas elásticas. 6ara colocar la membrana se recurre al auxilio de un dispositivo especial que permite expandir la membrana y ubicarla sobre la probeta minimizando de esta forma la perturbación de la misma. 6ara asegurar el correcto aislamiento entre la probeta y el líquido de la cámara triaxial, deben colocarse bandas elásticas que ajusten la membrana contra los cabezales inferior y superior. *rmado de la cámara triaxial: luego de montada la probeta, proceder a colocar el cilindro transparente y la tapa de la cámara triaxial, ajustando luego las tuercas de los tensores en forma uniforme. 'olocar a continuación el pistón de carga de manera que quede perfectamente alineado con el cabezal superior de la probeta. +lenar la cámara triaxial con agua abriendo la válvula que conecta la base de la cámara con el tanque intermediario, dejando abierta la válvula de la tapa que permite la salida del aire !asta que por la misma salga agua. 'oloca la célula de carga entre el pistón de carga y el vástago de la prensa. *ccionar la prensa !asta que el pistón de carga toque el cabezal superior de la probeta, deteniéndola en el momento justo en que se comience a registrar aumento de carga sobre la probeta. -ontar el extensómetro que medirá las deformaciones axiales de la probeta, colocándolo en lectura cero. ncrementar lentamente la presión de cámara !asta alcanzar el valor correspondiente al primer escalón de carga 2 σ'83. Fegistrar la lectura de la célula de carga. 'omenzar a aplicar la carga axial con una velocidad constante igual a 8 M de deformación axial de la probeta por minuto. 'ada B,8B mm de deformación axial, registrar el valor de la carga. 'ontinuar el ensayo !asta que la carga aplicada tienda a permanecer constante, en este punto detener la aplicación de la carga. isminuir la carga axial !asta volver a la lectura de carga cero, en este punto registrar el valor de la deformación axial indicada en el extensómetro. *umentar lentamente a presión de cámara al valor escogido para el segundo escalón de carga 2 σ'>3. Fepetir los pasos 88 a 8/.


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*umentar lentamente a presión de cámara al valor escogido para el tercer escalón de cargas 2σ'?3. Fepetir los pasos 88 a 8? con la diferencia que a!ora se debe continuar el ensayo !asta que se produzca la rotura de la probeta. i el suelo de la probeta presenta un comportamiento de pico en el diagrama tensión&deformación, la rotura se manifiesta porque se produce un descenso brusco en la carga axial aplicada. En caso contrario, la carga continuará aumentando lentamente debiéndose llegar en este caso al >B M de deformación axial. isminuir lentamente la presión de cámara y evacuar el agua de la cámara !acia el tanque intermediario. esarmar la cámara triaxial y desmontar la probeta. 7bservar el tipo de rotura y esquematizarlo. 'on una porción de suelo de la probeta determinar la !umedad de la misma.

5... C!$u!%& * re/re&e"#$')" (e !%& re&u!#(%&  C!$u!%&9 +os valores que se deben registrar durante la realización del ensayo son los siguientes: *ntes de montar la probeta en la cámara triaxial:

P%9 6eso inicial de la probeta. D%9 iámetro inicial de la probeta. H%9 *ltura inicial de la probeta. En cada escalón de carga:

$'9 6resión de confinamiento. H'9 *ltura inicial de la probeta. H'9 eformación axial de la probeta en cada punto de interés, obtenida del extensómetro correspondiente. P'9 'arga axial sobre la probeta correspondiente a cada lectura +i, obtenida de la célula de carga. H79 eformación axial de la probeta al retornar la carga a cero al finalizar el primero y segundo escalón de carga. *l finalizar el ensayo:

G7 : Iumedad final de la muestra. 18


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA 'on estos valores calcular:

Su/er7'$'e '"'$'! (e ! /r%be#9 *o < π R o S / De7%r$')" ?'! u"'#r' e?/re&( e" /%r$e"#+e9 εi< ∆Ii S Ii R 8BB Su/er7'$'e #r"&8er&! e" $( /u"#% (e '"#er&9 *i < *o S 48& ε) Te"&')" (e&8'(%r e" $( '"&#"#e9 pi < 6i S *i Te"&')" /r'"$'/! e"%r9 σ? < σ' Te"&')" /r'"$'/! *%r9 σ8 < pi T σ? b Re&u!#(%& 'on los valores antes calculados se deben realizar los siguientes gráficos: • • •

'urva tensión U deformación: graficando en los valores de 2 εi3, en el eje 2x3, y 2pi3, en el eje 2y3. 'írculos de -o!r: utilizando los valores de 2 σ?2y 2σ8max2para cada escalón de carga. obre este (ltimo gráfico trazar la envolvente de falla y estimar los parámetros resistentes.

. CONCLUSIONES •

El ensayo %riaxial constituye el método más versátil en el estudio de las propiedades esfuerzo&deformación. 'on este ensayo es posible obtener una gran variedad de estados reales de carga y en algunos casos apreciar minuciosamente, gracias al procedimiento de carga levemente incrementado, las relaciones directas entre los esfuerzos y las deformaciones en la probeta.

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA •

e presentaron los diversos tipos de ensayo que existen y se realizó una pequeAa descripción de que consisten, analizando a su vez el método necesario para poder calcular los esfuerzos mediante el círculo de -o!r, e observó una fuerte dependencia del módulo de Ooung a bajas deformaciones respecto de la presión de confinamiento.

. BIBLIORAF6A 

Ensayo %riaxial, disponible en: !ttp:SSicc.ucv.cl:9B9BSgeotecniaSB?VdocenciaSB>VlaboratorioSmanualVlaborator ioStriaxial.pdf . 20


UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA 

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2E%)7 YE7+ZY'7 O YE7%[''7 '7-6+E-E%*F7 6*F* +* 6FE* E *+-*'E*-E%7 E+ \*67%++7, 6*F* 8BP -E%F7 E *+%)F* E E+ E%*7 E ]*+'73, ng. Yuillermo Jranco errato, ng. ]uan 'arlos -artínez Fojas.

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Ensayo Triaxial

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