1. INTRODUCCIÓN A continuación vamos a detallar el procedimiento, cálculos de los ensayos de Compresión No Confinada en esta
experiencias es gravitante señalar que
la muestra al ser pequeña solo es para suelos finos porque una muestra de suelo granular no seria representativa en proporción al tamaño. Luego de efectuar los cálculos pertinentes procederemos a ver las conclusiones del ensayo.
2. OBJETIVOS El objetivo fundamental de este
ensayo es introducir al estudiante a un
procedimiento aproximado para evaluar la resistencia al corte de suelos cohesivos con el Ensayo de Compresión No Confinada. Confinada. Los objetivos del ensayo de Compresión No Confinada son Indicar la forma de realizar el ensayo para determinar la resistencia a la compresión no confinada de suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas o remoldeadas, aplicando carga axial, usando cualquiera de los métodos de resistencia controlada o deformación controlada. Sirve únicamente para suelos cohesivos cohesivos y se usa para determinar determinar la Resistencia a la compresión no confinada, que es la carga por unidad de área a la cual una probeta de suelo, cilíndrica o prismática, falla en el ensayo de compresión simple relaciónaltura-diámetro (L/D) debe ser lo suficientemente grande para evitar interferencias en los planos potenciales de falla a 45º y lo suficientemente corta LABORATORIO DE SUELOS I 1 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
para evitar que actúe como columna; para satisfacer ambos criterios, se recomienda una relación L/D comprendida entre 2 y 3.
3. EQUIPO Máquina de compresión inconfinada (cualquier tipo de máquina de compresión que tenga un sistema de lectura de carga de rango suficientemente bajo para obtener lecturas de carga aproximada).
Máquina de compresión inconfinada
Materiales para tallar cilindros.
Materiales para tallar cilindros de arcilla
LABORATORIO DE SUELOS I 2 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
Cilindros de arcilla.
Cilindros de arcilla
Moldes para la arcilla
4. MARCO TEORICO Exposición General Cuando se introdujo por primera vez el método de ensayar muestras de suelo cohesivo recuperadas con tubos del campo en compresión simple, fue aceptado ampliamente como un medio para determinar rápidamente la resistencia al corte de un suelo. Utilizando la construcción del círculo de Mohr, es evidente que la resistencia al corte o cohesión (símbolo e) de una muestra de suelo puede ser calculada aproximadamente como:
LABORATORIO DE SUELOS I 3 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
Donde qu se utiliza siemnpre como el símbolo para representar la resistencia a la compresión inconfinada del suelo. Este cálculosebasa en el hecho que el es fuerzo principal menór 0, es cero(atmosférico) y que el ángulo de fricción interna
sido objeto de considerable investigación, y actualmente sepiensa que este factor no es tan importantecomo podría a primera vista suponerse.Es posible fabricar platinas especiales de apoyo para reducirlo efectos de fricción si se desean resultadosexperimentales muy refinados.El ensayo de compresión inconfinada se utiliza ampliamente porqueconstituye un método rápido y económico de obtene raproximadamente la resistencia al corte de un suelo cohesivo.De paso, debería destacarse que mientras los resultados del experimento de compresióninconfinada pueden tener poca confiabilidad, existen muy pocos métodos de ensayo que permitan resultados mucho mejores,a menos que se refinenconsiderablemente los procedimientos y esfuerzosdel experimento (de los técnicos de laboratorio). 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 defomlación unitaria) que se toma como la resistencia a la compresión inconfinada qu del suelo. La curvaesfuerzo-deformación unitaria se dibuja para obtener un valor "promedio" de qu mayor para tomar simplemente el valor máximo de esfu er zo de la hojadel formato de cálculo.La deformación unitaria E se calcula de la mecánica de materiales como:
LABORATORIO DE SUELOS I 5 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
Aplicación de los resultados Indicar la forma de realizar el ensayo para determinar la resistencia a la compresión no confinada de suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas o remoldeadas, aplicando carga axial, usando cualquiera de los métodos de resistencia controlada o deformación controlada. Sirve
únicamente
para
suelos
cohesivos. S = qu inalterado / qu remoldeado
Debido a que algunas arcillas al ser remoldeadas y sin variar su humedad pierden resistencia, en la tabla se señala un criterio de comportamiento de la arcilla según el grado de sensibilidad.
Comportamiento de la arcilla
Rango de variación de sensibilidad
Insensible ó que no se ve afectada cuando se la remoldea Moderadamente sensible Sensible
S<2 2
LABORATORIO DE SUELOS I 6 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
Ultrasensible. Estas generalmente se convierten en líquidos viscosos
S < 16
El ensayo de CNC es aplicable para muestras sobreconsolidadas, pero tendrá un comportamiento distinto al de una normalmente consolidada, ya que su grafica esfuerzo vs. deformación será diferente y tendrá mayores resistencias.
ERRORES EN LA PRUEBA La elección de la magnitud de los incrementos de carga aplicadas o de la velocidad de aplicación de la carga, pueden influir en la forma de la curva esfuerzodeformación y en el valor de la resistencia ultima.
El labrado de la muestra y la prueba deben realizar en un cuarto húmedo para evitar evaporación. Por un ajuste impropio de la base o el cabezal con la muestra pueden tenerse errores en las lecturas del extensómetro y en la verticalidad de las muestras; en arcillas duras y frágiles es aconsejable cabecear las muestras antes de la prueba.
5. PROCEDIMIENTO Cada grupo debe preparar dos muestras de tubo con relación Lid entre dos y tres (o utilizar la muestra de laboratorio Provista por el instructor.
LABORATORIO DE SUELOS I 7 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
MATERIAL CILINDRO DE ARCILLA
Colocar las muestras en recipientes húmedos o dejarlas en el cuarto de humedad para prevenir su desecamiento mientras se espera tumo para la máquina de compresión. Calcularla deformación correspondiente al 20% de deformación unitaria para las muestras mientras se espera turno para la máquina, deforma que se pueda saber cuándo termina el experimento si la muestra recibe carga sin mostrar un pico antes que dicha deformación unitaria suceda. Calcularla densidad de las muestras y pesar dos latas de contenido de humedad de LABORATORIO DE SUELOS I 8 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
forma que se pueda determinar el contenido de humedad de la muestra después de terminar el experimento. Alinear cuidadosamente la muestra en la máquina de compresión. Silos extremos no son perfectamente perpendiculares aleje 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).
CALIBRAR EL EQUIPO Y ESTABLECER EL CERO EN EL EQUIPO
PESAMOS EL MATERIAL
LABORATORIO DE SUELOS I 9 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
Establecer el cero en el equipo de carga(bien sea un deformímetro de carátula para registrar la deformación de un anillo de carga o un DVM si se utiliza una célula de carga electrónica)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 ara una celda de carga)
LA CARGA DECRECE
Calcular la deformación unitaria, el área corregida, y el esfuerzo unitario, para suficientes lecturas (unos 8 a 10 puntos bien espaciados) para definir la curva esfuerzo deformación unitaria adecuadamente. Dibujar los resultados en una hoja de papel milimetrado (ambas curvas en la misma hoja); mostrar q" como el es fuerzo pico en cada ensayo y mostrar el valor promedio de q" para ambos ensayos. Asegurarse de dibujar la deformación unitaria como abscisa.
LABORATORIO DE SUELOS I 10 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
OBSERVAMOS COMO NUESTRO MATERIAL SE DEFORMA
a. Dibujar el círculo de Mohr utilizando el q" promedio y mostrar la cohesión del suelo. Si no se dibuja con un compás el informe es inaceptable. b. Calcularla cohesión del suelo utilizando el círculo de Mohr de (a) y suponer que el suelo tiene un ángulo de fricción interna =10°. Discutir si qu es conservativa o "no conservativa'? bajo esta circunstancia. c. Calcular el módulo secante de elasticidad del suelo para 0.25, 0.5 y 0.75 q"; calcular también el módulo tangente inicial. Tabular estos valores en las "Conclusiones" del informe y discutir su significado. ¿Qué valor del módulo de esfuerzo·defonnaciÓn unitaria recomienda para este suelo? d. Comentar sobre los efectos de la densidad y del contenido de humedad contra q"
LABORATORIO DE SUELOS I 11 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
Empezó a quebrarse
OBSERVAMOS LA RUPTURA DEL MATERIAL
LABORATORIO DE SUELOS I 12 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
6. PRESENTACION DE LOS DATOS.
PRIMERA MUESTRA Diametro
55.00
mm.
Area Altura Volumen Peso Peso unitario húmedo Peso unitario seco Constante deformimetro
23.76 128.00 304.11 657.23 2.16 1.66 0.34
cm2 mm. cm3 gr. gr/cm3 gr/cm3 kg/div
SEGUNDA MUESTRA Diametro
55.00
mm.
Area
23.76
cm2
Altura
120.00
mm.
Volumen
285.10
cm3
Peso
404.30
gr.
Peso unitario húmedo
1.42
gr/cm3
Peso unitario seco
1.12
gr/cm3
LABORATORIO DE SUELOS I 13 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
7. PROCESO DE CÁLCULO. CALCULOS DE LA PRIMERA MUESTRA LECTURA DEFORM. DEFORM. DEL DE DE LA DEFORM. CARGA MUESTRA L (MM) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
0 4 7.9 9.3 10.3 11.3 12.10 13.1 14.8 15.7 15.9 13.2 11.6 10.1
0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50
DEFORM. UNITARIA L/L x10^2 0 0.39 0.78 1.17 1.56 1.95 2.34 2.73 3.13 3.52 3.91 4.30 4.69 5.08
AREA CF 1-e . 0 0.9961 0.9922 0.9883 0.9844 0.9805 0.9766 0.9727 0.9688 0.9648 0.9609 0.9570 0.9531 0.9492
AREA CORREGIDA, A' (CM) 23.76 23.85 23.95 24.04 24.14 24.23 24.33 24.43 24.52 24.62 24.72 24.82 24.93 25.03
CARGA ESFUERZO TOTAL SOBRE LA SOBRE MUESTRA LA Kpa MUESTRA --------1.36 5.6 2.69 11.0 3.16 12.9 3.50 14.2 3.84 15.5 4.11 16.6 4.45 17.9 5.03 20.1 5.34 21.3 5.41 21.4 4.49 17.7 3.94 15.5 3.43 13.5
Esfuerzo - Deformacion 25
20 a P K o i r a t i n u o z s e u f s E
15
10
5
0 0
1
2 3 Deformacion unitatria
4
LABORATORIO DE SUELOS I 14 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
5
CIRCULO DE MOHR 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
e t n a t r o c o z r e u f s E
0
30
60
90
120
Esfuerzo normal
qu = cohesion =
21.4 10.7
Kpa Kpa
CALCULOS DE LA SEGUNDA MUESTRA
LECTURA DEFORM. DEFORMA. DEL DE DE LA DEFORM. CARGA MUESTRA L (MM) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650
0 5.1 8.7 10.2 11.9 13.2 14.3 15.8 16.5 16.9 15.9 14.9 14.9 13.6
0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50
DEFORM. UNITARIA AREA CF 1-e L/L x10^2 . 0 0.42 0.83 1.25 1.67 2.08 2.50 2.92 3.33 3.75 4.17 4.58 5.00 5.42
0 0.9958 0.9917 0.9875 0.9833 0.9792 0.9750 0.9708 0.9667 0.9625 0.9583 0.9542 0.9500 0.9458
AREA CORREGIDA, A' (CM) 23.76 23.86 23.96 24.06 24.16 24.26 24.37 24.47 24.58 24.68 24.79 24.90 25.01 25.12
CARGA ESFUERZO TOTAL SOBRE LA SOBRE MUESTRA LA Kpa MUESTRA --------1.73 7.1 2.96 12.1 3.47 14.1 4.05 16.4 4.49 18.1 4.86 19.6 5.37 21.5 5.61 22.4 5.75 22.8 5.41 21.4 5.07 20.0 5.07 19.9 4.62 18.1
LABORATORIO DE SUELOS I 15 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
Esfuerzo - Deformacion 25
20 a P K o i r a t i n u o z s e u f s E
15
10
5
0 0
1
2 3 Deformacion unitatria
4
5
6
CIRCULO DE MOHR 100 90 e t n a t r o c o z r e u f s E
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
30
60
90
120
Esfuerzo normal
qu =
22.8
Kpa
cohesion =
11.4
Kpa
LABORATORIO DE SUELOS I 16 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
LABORATORIO DE SUELOS I 17 ENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
