UNIVERDIDAD NACIONAL AGRARIALAMOLINA

5 Informe De Laboratorio

Tema: Compresión Inconfinada

Facultad: Ingeniería Agrícola

Carrera: Ingeniería Agrícola

Alumnos: Cuno Justo, Pablo Andrés Cabel Masgo Milagros

Profesor: Málaga Miguel

JUNIO, 2010

5o Informe De Laboratorio Compresión Inconfinada

1. INTRODUCCION

En el presente ensayo mostraremos como determinar la resistencia a la compresión inconfinada, 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. 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.

2. OBJETIVOS

El objeto de ensayo es determinar la resistencia a la compresión inconfinada de suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas o naturales y la remoldeadas, aplicando carga axial,

Representar gráficamente e interpretar la relación que hay entre el esfuerzo normal y deformación

Elaborar el círculo de mohr, para evaluar el esfuerzo cortante tanto para la muestra natural como la remoldeada.

Comparar la resitencia de compresión y humedad, para una muestra

inalterada con otra alterada manteniendo una misma densidad.

3. MARCO TEÓRICO

El ensayo de la compresión simple o inconfinada es un caso especial del ensayo triaxial, en el cual solamente se le aplica a la probeta la tensión longitudinal, este ensayo se ha convertido en un ensayo sencillo de campo. 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.

Como el ensayo de compresión inconfinada en arcillas relativamente impermeables se efectúa cargando la probeta con bastante rapidez, resulta que, en definitiva, constituye también un ensayo sin drenaje si dicha arcilla está saturada. Como el ensayo de compresión simple es extraordinariamente fácil y barato de realizar, resulta que muy pocas veces se hacen los ensayos triaxiales en suelos saturados.

Tipos de rotura

En un ensayo de compresión inconfinada 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.

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.

MATERIALES Y EQUIPO UTILIZADOS EN EL ENSAYO

Equipo para compresión simple o inconfinada.

Deformímetro ( indicador de deformación)

Molde metálico de forma cilíndrica (1.5” 3”)

Pisón compactador

Placas circulares de metal

Balanza de alta precisión

Horno

Cuchillo para recortar la muestra

4. PROCEDIMIENTO.

MUESTRA NATURAL O INALTERADA

- A partir de la obtención en el terreno de una muestra inalterada de suelo, en nuestro caso suelo arcilloso, se corta una muestra preliminar al gomas grande que el tamaño deseado para la probeta que se quiere obtener y se tallan sus extremos con una espátula o cuchillo de modo que queden perpendiculares a su eje y paralelos entre sí.

- Previo a ensayar la probeta se debe determinar el diámetro (D), 3 medidas (parte inferior , medio , superior ), altura (L), peso(W)

- Luego se centra la probeta en el plato base de la maquina, se coloca la placa superior y se ajusta el conjunto de modo de hacer contacto entre el pistón del equipo y la placa

- Los lectores de carga(Dial) y de formación (Deformimetro) se fijan en cero y se aplica la carga, tomando simultáneamente las lecturas correspondientes

- A medida que se le aplique cada vez más carga, la muestra se deforma proporcionalmente hasta que se produzca la falla, esto lo observamos cuando se cumplen los siguientes efectos: la carga aplicada disminuye, la carga aplicada se mantiene constante por 4 lecturas o la deformación sobre pasa el 20% de la deformación unitaria previamente calculada

- Finalmente con los datos previamente obtenidos, se procede a llevar la muestra al horno por un periodo de 24 horas posteriormente lo secamos y obtenemos su peso.

-MUESTRA ALTERADA

Seleccionamos cierta masa de la muestra de suelo y utilizamos los valores de densidad de la muestra natural y el volumen del molde metálico ya obtenidos anteriormente, luego introducimos la masa del suelo y la compactamos con el pisón, de esta manera habremos elaborado la muestra remoldeada o alterada.

Repetimos los pasos los procedimientos que se emplearon para la muestra inalterada

5. RESULTADOS

Para la determinación de los resultados se aplicaron las siguientes igualdades:

- Diámetro representativo de la muestra

D = ds + 4dm + di 6

- Área de la sección transversal

A0 = πD 2 4

- Volumen de la muestra ( ):

- Área de la sección transversal corregida ( ):

- Carga aplicada a la muestra

- Esfuerzo normal ( ):

MUESTRA INALTERADA

Datos del espécimen:

Tipo de suelo: arcilloso Peso de la muestra= 206 g Peso de suelo seco=149.27g Contenido de humedad ( ) = 21.55% Constante del dial ( K)= 0.412

TALLADO 1Datos Centímet

rosPulgadas

D. superior 3,81 1,5D. medio 4,17 1,64

D. inferior 3,97 1,64D. promedio 4,077 1,61

h (altura) 8,63 3,397Área 13,052 2,036

volumen 112,66 6,915Densidad 1.83 29.76g/

pul3

ε Δl (cm) Δl (pul) LD

Ac (Cm²) P (LD*K) σ σ Kpa

0,50% 0,043 0,017 10 13,1176 4,12 0,314 31,4081% 0,086 0,034 25 13,1838 10,3 0,781 78,126

1,50% 0,129 0,051 36 13,2508 14,832 1,119 111,9332% 0,172 0,068 41 13,3184 16,892 1,268 126,832

2,50% 0,215 0,085 33 13,3867 13,596 1,016 101,5643% 0,258 0,102 28 13,4557 11,536 0,857 85,733

Curva de Esfuerzo- deformación unitaria

<

Esfuerzo maximo (qu)= 1.268kg/cm²

Esfuerzo en el circulo de Mohr

Datos del espécimen

Tipo de suelo: arcilloso Constante del dial ( )= 0.412 Peso de la muestra= 156.1g Peso de suelo seco=138.77g Contenido de humedad ( ) = 12.49%

TALLADO 2Datos Centímetros Pulgadas

D. superior 3,67 1,48D. medio 3,76 1,48

D. inferior 3,72 1,46D. promedio 3,74 1,47

h (altura) 7,97 3,14Área 10,99 1,697

volumen 87,56 5,33Densidad 1,78 29.29g/pul3

ε Δl (cm) Δl (pul)

LD (pul²)

Ac (Cm²)

P (LD*K)

σ σ Kpa

0,50% 0,04 0,016 7 11,045 2,884 0,261 26,1111% 0,08 0,032 16 11,101 6,592 0,594 59,382

1,50% 0,12 0,048 21 11,157 8,652 0,775 77,5452% 0,16 0,064 23 11,214 9,476 0,845 84,499

2,50% 0,2 0,08 23 11,272 9,476 0,841 84,0683% 0,24 0,096 22 11,330 9,064 0,800 80,001

3,50% 0,28 0,112 13 11,389 5,356 0,470 47,029

Curva de Esfuerzo- deformación unitaria

Esfuerzo maximo (qu)= 0.845 kg/cm²

Esfuerzo en el circulo de Mohr

MUESTRA ALTERADA

Datos del Espécimen del remoldeado 1 y 2

Tipo de suelo: arcilloso Peso ( ) = 156.48 g Constante del dial ( ) = 0.412 Se toma la densidad del tallado 1=1,83g/cm2

REMOLDEADO 1Datos Centímetros Pulgadas

Diámetro 3,815 1,502h (altura) 7,54 2,97

Área 11,431 1,772Densidad   29,76

ε Δl (cm) Δl (pul)

LD (pul²)

Ac (Cm²)

P (LD*K)

σ σ Kpa

0,50% 0,0381 0,015 4 11,488 1,648 0,143 14,3451% 0,0762 0,03 8 11,546 3,296 0,285 28,546

1,50% 0,1143 0,045 10 11,605 4,12 0,355 35,5022% 0,1524 0,06 11 11,664 4,532 0,389 38,854

2,50% 0,1905 0,075 12 11,724 4,944 0,422 42,1703% 0,2286 0,09 12 11,785 4,944 0,420 41,953

3,50% 0,2667 0,105 12 11,846 4,944 0,417 41,7374% 0,3048 0,12 11,5 11,907 4,738 0,398 39,791

4,50% 0,3429 0,135 11 11,970 4,532 0,379 37,862

Esfuerzo máximo (qu)= 0.422 g/cm2

REMOLDEADO 2Datos Centímetros Pulgadas

Diámetro 3,815 1,502h (altura) 7,54 2,97

Área 11,431 1,772Densidad   29,76

ε Δl (cm) Δl (pul)

LD (pul²)

Ac (Cm²)

P (LD*K)

σ σ Kpa

0,50% 0,0381 0,015 3 11,488 1,236 0,108 10,7591% 0,0762 0,03 6 11,546 2,472 0,214 21,409

1,50% 0,1143 0,045 8 11,605 3,296 0,284 28,4012% 0,1524 0,06 10 11,664 4,12 0,353 35,321

2,50% 0,1905 0,075 11,5 11,724 4,738 0,404 40,4123% 0,2286 0,09 12 11,785 4,944 0,420 41,953

3,50% 0,2667 0,105 13 11,846 5,356 0,452 45,2154% 0,3048 0,12 13 11,907 5,356 0,450 44,981

4,50% 0,3429 0,135 13 11,970 5,356 0,447 44,7475% 0,381 0,15 13 12,033 5,356 0,445 44,512

5,50% 0,4191 0,165 12 12,096 4,944 0,409 40,872

Esfuerzo máximo (qu)= 0.452 g/cm2

Esfuerzo en el círculo de Mohr

Comparación de curvas esfuerzo- deformación unitaria

1.0

2.0

3.0

4.0

Serie 3:tallado1Serie2: remoldeado1Serie1: remoldeado 2

Cohesión del suelo:qu= esfuerzo máximo en muestra inalterada= 1.268g/cm2

c= 1.268/2= 0.634

Estimación del índice de sensitividad (S) qu’= esfuerzo máximo obtenido en la muestra alterada= 0.452 g/cm2

S= qu/qu’= 1.268/0.452= 2.805

6. DISCUSIONES:

Todos los ensayos se realizaron con un control de deformación unitaria de 0.5%el cual se encuentra dentro del rango establecido (0.05-2%)..

En el ensayo de compresión inconfinada se toma el angulo de friccion interan igual a cero, por ello la cohesión es igual a la mitad del esfuerzo máximo de la muestra inalterada.

Para los ensayos realizados en laboratorio se tomo en cuenta, la relación entre la

longitud y el diámetro ( ) para asegurar que el plano de falla no intercepte los cabezotes de carga.

El material usado en los ensayos era un suelo arcilloso por tanto cohesivo, en cuanto a su sensitividad se encuentra en el rango de (2-4) que pertenece a un suelo sensitivo medio, por tanto la muestra de suelo tiende a variar la resistencia, si variamos su estructura.

7. CONCLUSIONES

En el ensayo se observa que en la muestra del tallado 1 y 2 (inalterada) el valor de la resistencia es mayor (1.268kg/cm² y 0.845kg/cm² ) que los materiales remoldeados, ya que estos poseen un mayor porcentaje de vacios, ya que no están bien compactados por tanto podemos decir que a mayor densidad, mayor resistencia del suelo a la compresión y por tanto al corte.

El contenido de Humedad del tallado 1 y 2 son respectivamente 21.55% y 12.49% el cual nos indica que a menor contenido de humedad los valores de resistencia, son mayores.

Este tipo de ensayo solo es aplicado para suelos arcillosos cohesivos ya que en el caso resultara un suelo areno o con partículas de grava estos influenciarían en su peso y se roturaría más rápido.

8. RECOMENDACIONES

El tallado de la muestra inalterada lo debe realizar una persona capacitada, de modo que modo que se obtenga un espécimen que posea la forma y el tamaño deseado, para que no intervenga a la hora de realizar la compresión.

Se debe colocar la muestra en la máquina de compresión de la misma manera como nos trae en la muestra desuelo.

la carga que se aplica en la maquina debe de aplicarse en forma cosntante.

En las muestras remoldeadas debemos de compactar bien para evitar los espacios porosos, para a si obtener una mayor resistencia, de lo contrario la muestra se quebraría rápido.

IX. BIBLIOGRAFIA JOSEPH E. BOWLES. Propiedades Geofísicas de los Suelos. Editor Mc

GRAW-HILL Bogotá- Colombia. 490paginas. Capitulo 15. “esfuerzos y presiones en el suelo”.

Mecánica de Suelos. Eulalio Juárez Badillo. Edit, Limusa- México.

Mecánica de Suelos. Arango V. Antonio. Seccional Medellín.

Mecánica de Suelos y Cimentaciones. Crespo Villalaz. Edit, Limusa.

Manual de Laboratorio de Mecánica de Suelos. UNALM