lab compresion inconfinada.docx

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.

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 y se usa para 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 IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO

1

LABORATORIO DE

COMPRESIÓ

N INCONFINAD

A

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).

Materiales para tallar cilindros.

Cilindros de arcilla.


2

Máquina de compresión inconfinada

Materiales para tallar 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:


3

Cilindros de arcilla

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 <p del

suelo se supone cero. Esta condición <p = O es la misma obtenida en el ensayo no

consolidado no drenado del experimento No. 15 sobre un suelo saturado; así,para

darle al experimento de compresión inconfinada más dignidad,sele llama a menudo

"no drenado" o ensayo U.

Cuando se tuvo más conocimiento sobre el comportamiento del suelo, se hizo

evidente que el ensayo de compresión inconfinada generalmente no proporciona un

valor bastante confiable de la resistencia al corte del suelo por al menos las

siguientes tres raones:

1.El efecto de la restricción lateral provista por la masa de suelo sobre la muestra

se pierde cuando la muestra es removida del terreno.

Existe sin embargo la opinión de que la humedad del suelo le provee un efecto de

tensión superficial (o confinamiento) de formaque la muestra está algo "confinada".

Este efecto debería sermás pronunciado si la muestra está saturada o cercana

aella.Este efecto dependerá también de la humedad relativa del área del

experimento, lo cual hace su evaluación cuantitativa más difícil.

2. La condición interna del suelo (grado de saturación, presión del agua de los

poros bajo esfuerzos de deformación, y efectos de alteración del grado de

saturación) no puedencontrol arse.

3.La fricción en los extremos de la muestra producida por las placas de cargaorigina

una restricción lateralsobrelos extremos quealtera los esfuerzos internos en una

cantidad desconocida. Los errores producidos por los dos prime rosfactor es citados

arriba pueden eliminarse o por lo menos reducirse utilizando los experimentos de

compresión confinados (o tria-xiales) del experimento siguiente. El tercer aspecto ha

sido objeto de considerable investigación, y actualmente sepiensa que este factor no

es tan importantecomo podría a primera vista suponerse.Es posible fabricar platinas


4

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:


5

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 < S < 4


6

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 esfuerzo-

deformación 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.


7

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


8

MATERIAL CILINDRO DE ARCILLA

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).


9

CALIBRAR EL EQUIPO Y ESTABLECER EL

CERO EN EL EQUIPO

PESAMOS EL MATERIAL

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)

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.


10

LA CARGA DECRECE

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"


11

OBSERVAMOS COMO NUESTRO MATERIAL

SE DEFORMA


12

Empezó a quebrarse

OBSERVAMOS LA RUPTURA DEL

MATERIAL

6. PRESENTACION DE LOS DATOS.

PRIMERA MUESTRA

Diametro 55.00 mm.

Area 23.76 cm2

Altura 128.00 mm.

Volumen 304.11 cm3

Peso 657.23 gr.

Peso unitario húmedo 2.16 gr/cm3

Peso unitario seco 1.66 gr/cm3

Constante deformimetro 0.34 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


13

7. PROCESO DE CÁLCULO.

CALCULOS DE LA PRIMERA MUESTRA

LECTURA DEL

DEFORM.

DEFORM.

DE CARGA

DEFORM. DE LA

MUESTRA L (MM)

DEFORM. UNITARIA L/L x10^2

AREA

CF 1-e

.

AREA CORREGIDA,

A' (CM)

CARGA TOTAL SOBRE

LA MUESTR

A

ESFUERZO SOBRE LA MUESTRA

Kpa

0 0 0 0 0 23.76 ----- -----

50 4 0.50 0.39 0.9961 23.85 1.36 5.6

100 7.9 1.00 0.78 0.9922 23.95 2.69 11.0

150 9.3 1.50 1.17 0.9883 24.04 3.16 12.9

200 10.3 2.00 1.56 0.9844 24.14 3.50 14.2

250 11.3 2.50 1.95 0.9805 24.23 3.84 15.5

300 12.10 3.00 2.34 0.9766 24.33 4.11 16.6

350 13.1 3.50 2.73 0.9727 24.43 4.45 17.9

400 14.8 4.00 3.13 0.9688 24.52 5.03 20.1

450 15.7 4.50 3.52 0.9648 24.62 5.34 21.3

500 15.9 5.00 3.91 0.9609 24.72 5.41 21.4

550 13.2 5.50 4.30 0.9570 24.82 4.49 17.7

600 11.6 6.00 4.69 0.9531 24.93 3.94 15.5

650 10.1 6.50 5.08 0.9492 25.03 3.43 13.5

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50

5

10

15

20

25Esfuerzo - Deformacion

Deformacion unitatria

Esf

ues

zo u

nit

ario

KP

a


14

0 30 60 90 1200

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CIRCULO DE MOHR

Esfuerzo normal

Esf

uer

zo c

ort

ante

qu = 21.4 Kpacohesion = 10.7 Kpa

CALCULOS DE LA SEGUNDA MUESTRA

LECTURA DEL

DEFORM.

DEFORM. DE

CARGA

DEFORMA. DE LA

MUESTRA L (MM)

DEFORM. UNITARIA L/L x10^2

AREA CF

1-e .

AREA CORREGIDA,

A' (CM)

CARGA TOTAL SOBRE

LA MUESTRA

ESFUERZO SOBRE LA MUESTRA

Kpa

0 0 0 0 0 23.76 ----- -----50 5.1 0.50 0.42 0.9958 23.86 1.73 7.1

100 8.7 1.00 0.83 0.9917 23.96 2.96 12.1150 10.2 1.50 1.25 0.9875 24.06 3.47 14.1200 11.9 2.00 1.67 0.9833 24.16 4.05 16.4250 13.2 2.50 2.08 0.9792 24.26 4.49 18.1300 14.3 3.00 2.50 0.9750 24.37 4.86 19.6350 15.8 3.50 2.92 0.9708 24.47 5.37 21.5400 16.5 4.00 3.33 0.9667 24.58 5.61 22.4450 16.9 4.50 3.75 0.9625 24.68 5.75 22.8500 15.9 5.00 4.17 0.9583 24.79 5.41 21.4550 14.9 5.50 4.58 0.9542 24.90 5.07 20.0600 14.9 6.00 5.00 0.9500 25.01 5.07 19.9650 13.6 6.50 5.42 0.9458 25.12 4.62 18.1


15

0 1 2 3 4 5 60

5

10

15

20

25Esfuerzo - Deformacion

Deformacion unitatria

Esf

ues

zo u

nit

ario

KP

a

0 30 60 90 1200

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CIRCULO DE MOHR

Esfuerzo normal

Esf

uer

zo c

ort

ante

qu = 22.8 Kpa

cohesion = 11.4 Kpa


16

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