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Ensayo de compresión

no confinada

Mecanica de suelos II Página 1

INDICE

Introducción………………………………………………………... 2

Objetivos…………………………………………………………….. 3

Métodos……………………………………………………………… 3

Fundamento teórico………………………………………………. 3

Equipos y materiales………………………………………………. 6

Procedimento………………………………………………………. 7

Datos tomados……………………………………………………... 8

Calculos……………………………………………………………… 10

Conclusiones……………………………………………………….. 12

Anexos fotograficos……………………………………………….. 13


no confinada


INTRODUCCION

En el presente informe mostraremos como determinar la resistencia a l

a compresión inconfinada, que es la carga por unidad de área a la cual

una probeta de suelo, cilíndrica, falla en el ensayo de compresión simple.

Este ensayo se emplea únicamente para suelos cohesivos, ya que en un

suelo carente de cohesión no puede formarse una probeta sin

confinamiento lateral. Para tal se trabajara con una muestra arcillosa por

ello 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.


no confinada


ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA

I. OBJETIVOS

Obtener la curva de esfuerzo deformación.

Obtener el esfuerzo máximo de rotura.

Obtener el módulo de elasticidad.

II. METODO

De la carga controlada

III. FUNDAMENTO TEORICO

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.

2cm

kg

2

quqc


no confinada


El ensayo de la compresión simple es un caso especial del ensayo

triaxial, en el cual solamente se le aplica a la probeta la 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. 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.

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


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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.

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.

Según el valor de la resistencia máxima a compresión simple, una

arcilla se puede clasificar del modo que se indica a continuación (Terzaghi

y Peck, 1955).

Consistencia

del suelo

Carga

última

(kg/cm2)

Muy blanda <0,25

Blanda 0,25-0,50

Media 0,50-1,00

Firme 1,00-2,00

Muy firme 2,00-4,00

Dura >4,00


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IV. EQUIPOS Y MATERIALES

1. Aparato de compresión:

El aparato de compresión puede ser una báscula de plataforma

equipada con un marco de carga activado con un gato de tornillo, o con

un mecanismo de carga hidráulica, o cualquier otro instrumento de

compresión con suficiente capacidad de control para proporcionar la

velocidad de carga. En lugar de la báscula de plataforma es común que

la carga sea medida con un anillo o una celda de carga fijada al marco.

Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada sea menor de

100 kPa (1kg/cm2) el aparato de compresión debe ser capaz de medir los

esfuerzos compresivos con una precisión de 1 kPa (0,01 kg/cm2); para

suelos con una resistencia a la compresión no confinada de 100 kPa (1

kg/cm2) o mayor el aparato de compresión debe ser capaz de medir los

esfuerzos compresivos con una precisión de 5 kPa (0,05 Kg/cm2).

2. Deformímetro:

El indicador de deformaciones debe ser un comparador de carátula

graduado a 0,02 mm, y con un rango de medición de por lo menos un 20%

de la longitud del espécimen para el ensayo, o algún otro instrumento de

medición, como un transductor que cumpla estos requerimientos.

3. Instrumentos de medición:


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Micrómetro, u otro instrumento adecuado para medir las

dimensiones físicas del espécimen dentro del 0,1% de la dimensión medida.

Los pie de metro o calibradores Vernier no son recomendados para

especimenes blandos que se deformarán a medida que los calibradores se

colocan sobre el espécimen.

4. Cronómetro:

Un instrumento de medición de tiempo, que indique el tiempo

transcurrido con una precisión de 1 seg para controlar la velocidad de

aplicación de deformación prescrita anteriormente.

5. Balanza:

La balanza usada para pesar los especimenes, debe determinar su

masa con una precisión de 0,1% de su masa total.

6. Equipo misceláneo:

Incluye las herramientas para recortar y labrar la muestra,

instrumentos para remoldear la muestra, y las hojas de datos.

V. PROCEDIMIENTO

Se tomaran todos los datos del pequeño cilindro que se está

utilizando para la práctica: longitud, diámetro y peso; los

cuales son los mismos que el pequeño cilindro de suelo.

Se comenzó a llenar el recipiente de suelos, para así poder

realizar el ensayo, se llenó en tres partes, antes de agregar la

siguiente capa se le daba 25 golpes para que la muestra de

suelo pierda aire; en la última capa además de los golpes se

procedió a dar forma con un cuchillo para que quede a la par

con el cilindro.


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Se extrajo el cilindro formado de suelo del depósito con ayuda

de la maquina extractora del laboratorio de suelos.

Una vez obtenido el cilindro de suelo, se procedió a colocarlo

en la máquina para el ensayo de compresión inconfinada,

donde se tomaron las medidas del micrómetro mientras se

tenía en cuenta el dial de deformación.

Una vez tomada todas las medidas hasta que se percibió la

falla en el cilindro de suelo se procedió a tomar la longitud y el

diámetro del cilindro de suelo usado en la práctica.

VI. DATOS TOMADOS

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, DE SISTEMAS Y ARQUITECTURA

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA

SOLICITADO:

PROYECTO:

UBICACIÓN:Moyobamba

MUESTRA:

FECHA: la semana pasada

COMPRESION:


no confinada


Diametro inicial (cm): 4.04

Diametro final (cm): 4.22

Area inicial (cm): 12.81895466

Area final(cm): 13.98668465

Altura inicial (cm): 5.91

Altura final (cm): 5.9

Volumen inicial (cm3): 7576002206

Volumen final (cm3): 82.52143945

Tiempo Micrometro de

Carga

Dial de

Deformac

0' 00'' 0.000 0

15'' 0.003 0.005

30'' 0.005 0.005

45'' 0.010 0.005

1' 00'' 0.011 0.005

1' 15'' 0.012 0.005

1' 30'' 0.014 0.010

1' 45'' 0.020 0.010

2' 00'' 0.023 0.010

2' 15'' 0.030 0.010

2' 30'' 0.032 0.010


no confinada


2' 45'' 0.040 0.020

3' 00'' 0.044 0.020

3' 15'' 0.050 0.020

3' 30'' 0.050 0.020

3' 45'' 0.046 0.020

4' 00'' 0.044 0.020

4' 15'' 0.042 0.020

4' 30'' 0.041 0.020

4' 45'' 0.040 0.020


no confinada


VII. CALCULOS

Tiempo

Trasncurrido

Micrometro

de Carga

Carga

axial

(kg)

Dial de

Defromac

Deformac

Total (cm)

Deformac

Unitaria

Area

correg

(cm)

Esfuerzo

(kg/cm2)

0' 00'' 0.000 0 0 0 0 12.8189547 0

15'' 0.003 0.326088 0.005 0.005 0.000846024 12.8298090 0.0254164

30'' 0.005 0.54348 0.005 0.010 0.001692047 12.8406817 0.0423249

45'' 0.010 1.08696 0.005 0.015 0.002538071 12.8515729 0.084578

1' 00'' 0.011 1.195656 0.005 0.020 0.003384095 12.8624825 0.0929569

1' 15'' 0.012 1.304352 0.005 0.025 0.004230118 12.8734107 0.1013214

1' 30'' 0.014 1.521744 0.010 0.035 0.005922166 12.8953229 0.1180074

1' 45'' 0.020 2.17392 0.010 0.045 0.007614213 12.9173098 0.1682951

2' 00'' 0.023 2.500008 0.010 0.055 0.009306261 12.9393718 0.1932094

2' 15'' 0.030 3.26088 0.010 0.065 0.010998308 12.9615093 0.2515818

2' 30'' 0.032 3.478272 0.010 0.075 0.012690355 12.9837227 0.2678948

2' 45'' 0.040 4.34784 0.020 0.095 0.01607445 13.0283787 0.3337207

3' 00'' 0.044 4.782624 0.020 0.115 0.019458545 13.0733429 0.3658302

3' 15'' 0.050 5.4348 0.020 0.135 0.02284264 13.1186185 0.4142814

3' 30'' 0.050 5.4348 0.020 0.155 0.026226734 13.1642089 0.4128467

3' 45'' 0.046 5.000016 0.020 0.175 0.029610829 13.2101172 0.378499

4' 00'' 0.044 4.782624 0.020 0.195 0.032994924 13.2563468 0.3607799

4' 15'' 0.042 4.565232 0.020 0.215 0.036379019 13.3029011 0.3431757

4' 30'' 0.041 4.456536 0.020 0.235 0.039763113 13.3497836 0.3338283

4' 45'' 0.040 4.34784 0.020 0.255 0.043147208 13.3969977 0.3245384


no confinada


0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05

Es

fue

rzo

, k

g/c

m2

Deformacion Unitaria

DIAGRAMA ESFUERZO DEFORMACION


no confinada


VIII. CONCLUSIONES

El ensayo de compresión simple o no confinada es un ensayo relativamente

sencillo que nos permite medir la carga última a la que un suelo sometido a una

carga compresión falla. Sin embargo es muy importante tener en cuenta las

simplificaciones que este ensayo supone, y por las cuales no es un método

exacto, sino más bien aproximado, a pesar de esto es un ensayo muy solicitado,

ya que la sencillez de su método y el equipo que utiliza lo convierten en un

ensayo de bajo costo en relación a otros relacionados, como el ensayo triaxial,

que requiere de equipo más especializado. Se podría decir que este ensayo es un

caso particular del ensayo triaxial, en el que la presión lateral es igual a cero, y

aunque esto pueda significar una imprecisión, pues no reproduce claramente las

condiciones en el terreno, en realidad se obtiene un resultado más conservador,

ya que la presión lateral de confinamiento ayuda al suelo a resistir la carga, y al

no existir ésta el valor obtenido sería inferior al real, lo que deja al ingeniero con un

margen de seguridad adicional. En este ensayo se trabaja manteniendo la

deformación constante, lo que se controla por medio del dial o deformímetro

solidario a la muestra de suelo y el cronómetro, siendo la carga aplicada, o

resistida, lo que varía y produce la forma de la curva esfuerzo-deformación.

La resistencia del suelo o esfuerzo de compresión último es 1.256 kg/cm2, valor

que según la clasificación de Terzaghi corresponde a un suelo de consistencia

firme. También podemos obtener una aproximación de la resistencia al corte,

simplemente diviendo este valor por 2, con lo que obtenemos 0.628 kg/cm2 de

resistencia al corte.


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IX. ANEXOS FOTOGRAFICOS

Muestra tomada para nuestro ensayo

Balanza utilizada para pesar la muestra


no confinada


Medición del recipiente usado

Pesando la muestra utilizada


no confinada


Amoldando la muestra a utilizar en la tara

Peso de la tara mas la muestra


no confinada


Maquina extractora de la muestra

Muestra ensayada sin tara


no confinada


Micrómetros

Maquina para ensayo de compresión inconfinada


no confinada


Ensayando la muestra

Midiendo el diámetro final

Muestra finalmente ensayada


no confinada


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