Semestre_2 Semestre _2 del 2017
PROPIEDADES PROP IEDADES DE LA ROCA INT INTACT ACTA: A:
Propiedades índices
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Peso unitario (ton/m3) Porosidad (%)
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Compresión Uniaxial
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Resistencia
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Tracción
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Propiedades de Ingeniería
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Deformabilidad
Ensayo Tracción Directa Ensayo Tracción Indirecta
Compresión Triaxial • • •
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Ensayo Comp. Directa Ensayo Carga Puntual Martillo Scmidth
Módulos Elásticos Estáticos Estáticos Vel. Propag. Ondas Módulos Elásticos Dinámicos
Conductividad hidráulica
L = 5d a 10d
σ t = Fmax / A
Esfuerzo
Estampilla
Uso de Estampillas Strain “Gages” ◦
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Lord Kelvin en 1856 descubrió que al aplicar una fuerza mecánica sobre un conductor se presentaba una variación en su resistencia eléctrica. Mediante el principio anterior se construyeron las denominadas “Galgas Extensométricas” o “Strain Gages” Estos dispositivos son adheridos sobre un material (rígido o elástico), así las fuerzas de compresión o torsión generan deformaciones que son transmitidas a la galga extensométrica.
La galga es una unidad de longitud, utilizada para medir el grosor (espesor) de materiales extremadamente finos. La galga se define como el grosor de un objeto expresado en micras multiplicado por 4.
◦
Así, por ejemplo, una lámina de polietileno que tenga 25 micras (0,025mm) de grosor será de 100 galgas.
Equivalencias: La galga equivale a un cuarto de micra: 1 galga = 0,25 µm 1 µm = 4 galgas. Una micra es la milésima parte de un milímetro, es decir, 0,001 mm; por lo tanto, la galga equivale a un cuarto de millonésima de metro (0,25 × 10-6 m): 1 galga = 0,00000025 m = 2,5 × 10 -7 m 1 m = 4.000.000 galgas = 4 × 10 6 galgas.
Se entiende por strain, a la cantidad de deformación de un cuerpo debida a la fuerza aplicada sobre él. Si se lo pone en términos matemáticos, strain (ε) se define como la fracción de cambio en longitud, como de demuestra la figura a continuación:
El parámetro strain puede ser positivo (tensión) o negativo (compresión), este valor es adimensional. En la práctica, la magnitud de medida de una galga es muy pequeña por lo que usualmente se expresa como micro strain (µε), que es ε x 10−6.
El esfuerzo experimentado por la pieza donde está adherida el strain gage es transferido directamente, el cual responde con cambios lineales de resistencia eléctrica.
a) Uniaxial b) Biaxial c) Roseta
Para poder medir los pequeños cambios en su resistencia, se utiliza el puente de Wheatstone, inventado por el físico inglés Charles Wheatstone en 1843. El puente de Wheatstone es básicamente un arreglo de cuatro resistencias y se utiliza para medir pequeños cambios de resistencias mediante el equilibrio de los brazos del puente. Las Galgas extensométricas pueden ocupar uno, dos o cuatro brazos del puente, completando con resistencias fijas los brazos que sobran.
a) Un cuarto de puente
a) Medio puente
El ensayo consiste en someter a una probeta cilíndrica (disco de roca) a una carga lineal compresiva actuando a lo largo de su diámetro. El resultado de este esfuerzo compresivo es una tensión horizontal y un esfuerzo compresivo variable. La probeta rocosa y/o mineral se suele romper en la mayoría de los casos separándose en dos mitades según el eje de carga diametral.
Especímenes SZ1 a SZ5
vs
Tracción Simple (Directa)
Compresión & Tracción
Vista en sección y frente
Tablillas de
5mm x 10mm
Dispositivo de carga
Distribución de esfuerzos al interior del disco bajo una presión radial uniforme, aplicada en cada extremo del diámetro.
La probeta de roca a ser ensayada debe tener la siguiente relación: L/D = 0.5 Donde: L = Longitud de la probeta (cms). D = Diámetro de la probeta (cms). σ t = 2P/πDL
Donde: σt = Resistencia a la tracción indirecta de la roca y/o mineral en (Kg/cm²). P = Carga última de rotura de la probeta (Kg). D = Diámetro de la probeta (cm). L = Longitud de la probeta (cm).
1 Cuerpo de la Celda Triaxial, con dos conexiones sellantes para la presión hidraúlica 2 Tapas atornilladas al cuerpo de la celda.
3, 4 y 5 son adaptadores de carga con acoplamiento esférico. Membrana plástica protege el especímen del fluido hidraúlico. Nota: Estas protecciones pueden ser reutilizadas.
Para medir las deformaciones radiales y axiales, se instalan estampilla strain gages, las cuales van pegadas directamente al especímen (7). El cableado pasa por el interior de la membrana y salen por la parte superior de la celda
DISPOSITIVO: CELDA TRIAXIAL PARA ENSAYOS EN ROCAS
Este ensayo permite medir la velocidad de las ondas elásticas longitudinales y transversales (Vp y Vs) al atravesar una probeta de roca seca o saturada. La velocidad de la onda esta relacionada con las características mecánicas del material, su resistencia y su deformabilidad y a partir de ellas se calculan los módulos de deformación elásticos dinámicos: Ed & γd
El ensayo consiste en transmitir ondas longitudinales mediante compresión ultrasónica y medir el tiempo que tardan dichas ondas en atravesar la probeta. La velocidad de la onda de corte Vs es aproximadamente 2/3 de la velocidad de las ondas longitudinales Vp. La finalidad de realizar este ensayo es la de calcular los módulos elásticos dinámicos de la roca intacta Ed y γd
