UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ENSAYO DE COMPRESIÓN NO CONFINADA CURSO: MECÁNICA DE SUELOS II PROFESOR: Ing. WILLIAM RODRIGUEZ SERQUEN NOMBRE: DARWIN ALFREDO TORRES GARCÍA. CÓDIGO: 102323 D Lambayeque, 16 de Octubre del 2013 7 ……………………….3 ………………………....4 …………………………4 …………………………5 …………………………..9 …………………………10 …………………………14 …………………………15 ………………………..ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 INDICE RESUMEN INTRODUCCIÓN OBJETIVOS MARCO TEÓRICO MATERIALES PROCEDIMIENTO RESULTADOS Y DISCUSIONES CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS ………………………. 16 2 MECÁNICA DE SUELOS II ..... 3 MECÁNICA DE SUELOS II . seguido se desarrollarán los cálculos.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 I. RESUMEN En este informe estaré dando a conocer minuciosamente los concepto necesarios para el desarrollo de este ensayo. y algunas conclusiones que se han obtenido del trabajo y siendo necesario anexar un panel fotográfico al momento del ensayo. y como se desarrollarían teóricamente. una vez conociendo este método pasaré a presentar a los materiales utilizados para el ensayo y el procedimiento que debemos de seguir. teniendo como bases a un marco teórico que nos especifican como es el comportamiento de una masa de suelo no consolidada. para tal caso la cohesión del suelo es la que interviene en este método de ensayo pues si mayor es la cohesión la muestra tenderá a comportarse como un material elástico la cual no es real para los suelos.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 II. que cumplan con las leyes de la elasticidad. otro factor que importa en estas propiedades es el grado de humedad que presenta la muestra. tiene por finalidad encontrar la resistencia a la compresión o esfuerzo de suelos no confinados y cohesivos. se dice además que cuando mayor son los finos del suelo. este material es más cohesivo y entonces la resistencia a la compresión o el esfuerzo será mayor por que este tiene una relación directamente proporcional. INTRODUCCIÓN Este primer ensayo realizado en el laboratorio de mecánica de suelos. Calcular el contenido de humedad de la muestra 5. Hallar el módulo de elasticidad: E 4. Hallar la cohesión del suelo : 3. Calcular el peso específico de masa del suelo 4 MECÁNICA DE SUELOS II . entonces la cohesión sería menor. III. no quizás para este ensayo. Determinar el esfuerzo máximo de rotura: qu 2. sino que si una muestra es más húmeda las partículas que la conforman se lubrican más y la fricción que existe entre ellas es menor. para esto se considera al suelo como una masa elástica. OBJETIVOS 1. Para esto tenemos: FIGURA IV. La tabla IV. el uso de una curva de esfuerzo-deformación unitaria basada en el experimento de compresión no confinada para obtener un módulo de elasticidad.1). Tabla IV. Por ejemplo. la presión de confinamiento es cero.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 IV. ya que el suelo no es un material 5 MECÁNICA DE SUELOS II . Una carga axial se aplica rápidamente al espécimen para genera la falla. MARCO TEÓRICO La prueba de compresión simple es un tipo especial de prueba no consolidada-no drenada que se usa comúnmente para especímenes de arcilla. En esta prueba.1 Donde es la resistencia a la compresión simple y es resistencia cortante no drenada y es igual al radio del círculo de Mohr. el esfuerzo principal menor total es cero y el esfuerzo principal mayor es (figura IV.1 Relación general de consistencia y resistencia a la compresión simple de arcillas Consistencia Muy blanda Blanda Media Firme Muy firme Dura qu (kN/m2) 0-25 25-50 50-100 100-200 200-400 >400 Los resultados de resistencia al corte a partir de ensayos de compresión no confinada son razonablemente confiables si se interpretan adecuadamente.1 Círculo de Mohr para prueba de compresión simple IV.1 da las consideraciones aproximadas de arcillas con base en sus resistencias a compresión simple. En esta. . Una de las razones para esta corrección de área es la de permitir cierta tolerancia sobre la forma como el suelo es realmente cargado en el terreno. Aplicar esta corrección al área original de la muestra es algo conservativo también pues la resistencia última calculada de esta forma será menor que la que se podría calcular utilizando el área original.3 Donde: .5 Igualando las ecuaciones IV-4 y IV-5. El esfuerzo instantáneo del ensayo sobre la muestra se calcula como: IV.IV. es el área de la sección transversal de la muestra para la carga correspondiente P.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 elástico para las deformaciones unitarias asociadas usualmente con este tipo de experimentos. El experimento de compresión no confinada puede hacerse con control de deformación unitaria o control de esfuerzo pero para nuestro caso hemos utilizado con control deformación. se obtiene: ………………. es la deformación total de la muestra (axial). en cm2. en mm. en kg. cancelando términos y despejando el área corregida A'.4 Pero después de algún cambio L en la longitud de la muestra es: IV. En mecánica de suelos es práctica convencional corregir el área sobre la cual actúa la carga P. es la longitud original de la muestra. mm. El volumen total inicial de la muestra es: IV. en general. es la carga sobre la muestra en cualquier instante para el correspondiente valor de _L. un valor muy poco confiable.6 6 MECÁNICA DE SUELOS II . El área original se corrige considerando que el volumen total del suelo permanece constante. La deformación unitaria se calcula de la mecánica de materiales como: IV.2 Donde: . . Dará. Esto no se hace cuando se ensayan metales en tensión. (figura V.5) Estufa.1) Balanza electrónica.7) Este es un equipo mecánico que extrae el cilindro de la muestra de suelo. (figura V. (figura V.3) Cronómetro. MATERIALES Muestra inalterada en tubo.6) Extractor de muestra. (figura V.7) 7 MECÁNICA DE SUELOS II .ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 V.2) Vernier. (figura V. (figura V. con tan solo mover la palanca habremos quitado la muestra Extractor de muestra. (figura V.4) Probeta .Cilindro pequeño de metal. (figura V. o algún otro instrumento de FIGURA V.02mm. FIGURA V. como un transductor que cumpla estos requerimientos.10) Este instrumento nos indica un número que al multiplicarlo por su constante nos resulta la fuerza que se le está aplicando a la muestra de suelo.8) Esta máquina mecánica nos permitirá comprimir la muestra hasta un punto donde la muestra falle.9 FIGURA V. para esto se necesitarán dos micrómetros uno de deformación y uno de carga. 2013 Micrómetro de Deformaciones.8 medición. (figura V.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA Máquina de compresión.10 8 MECÁNICA DE SUELOS II .01 kg/cm2. esta máquina mide compresiones menores a los 100 kPa (1kg/cm2) y deben ser capaces de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 1 kPa (0. (figura V.9) Este micrómetro está graduado a 0. Micrómetro de Cargas. y con un rango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del espécimen para el ensayo. (figura V. 2) cuyas dimensiones son de 4 cm. después de estar 24 horas en el horno se le pesa nuevamente para así encontrar su contenido de humedad. Luego de obtenido el molde con la muestra.005 lecturas en el micrómetro de deformación (figura V. en este método de ensayo se aplicó 5 deformaciones de 0. Con el volumen de la muestra y su peso en estado natural encontramos su peso específico de masa. de esta muestra extraemos una pequeña probeta cilíndrica (figura V.10) y para transformarlo en una carga tenemos que multiplicarlo por una constante “k” que es propia del fabricante del micrómetro de carga (k = 108. o sea cuando vemos que el micrómetro de carga comienza a disminuir en las lecturas y cuando visualmente vemos que la muestra ha fallado en su forma inicial. Pasamos a pesar la muestra antes de meterlo al horno.010 y el resto de 0.8). Con el equipo extractor de muestra (figura V. tipo MIT (Muestra inalterada en tubo de pared delgada).9).ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 VI. 9 MECÁNICA DE SUELOS II . el módulo de elasticidad y la cohesión del suelo. luego 5 de 0. Luego vamos a calcular con operaciones matemáticas el esfuerzo máximo de rotura.7) se retiró la probeta (cilindro pequeño) quedando la muestra no confinada y con las dimensiones interiores del cilindro. el valor que nos sale está expresado en kg. también podemos encontrar su peso específico del sólido con el peso después de sacado del horno. Una vez la muestra falle. de diámetro medido del interior y una altura de 5. pasamos a medir las dimensiones como el diámetro de la parte central de la muestra y su altura.696).4).020 con intervalos de tiempos de 15 segundos. Cada deformación aplicada se traduce a una carga axial aplicada la cual se toma lectura en el micrómetro de carga (figura V. La muestra fue colocada en la máquina de compresión (figura V.9 cm. obteniendo peso del molde más peso de la muestra. PROCEDIMIENTO Se toma una muestra de suelo. pesamos ambos en una balanza electrónica de una precisión de centésima de gramo (figura V. 005 0. RESULTADOS Y DISCUSIONES 2013 CONDICIONES INICIALES Peso Muestra + anillo(gr) Peso del anillo (gr) Diámetro inicial (cm) Área inicial (cm2) Altura inicial (cm) Volumen inicial (cm3) : 187.015 0.006 0.024 0.02 0.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA VII.566 : 5.02 0.005 0.02 0.028 0. DE CARGA 0 0.018 0.8 : 72.1: Lecturas del micrómetro de carga según el intervalo de tiempo determinado: TIEMPO TRANS.01 0.013 0.02 0.005 0.01 0. 0 0.024 0.022 0.002 0.009 0.028 0.02 0.02 0.02 0.01 0.6 :4 : 12.023 0.021 DIAL DE DEFORM.02 0.02 0.02 0.02 0.4 : 59.885 TABLA VII.028 0. (seg) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 MICROM.02 0.004 0.011 0.01 0.005 0.008 0.021 0.021 0.005 0.01 0.02 10 MECÁNICA DE SUELOS II . 6087 3.008 0. AREA TRANS.8696 0.011 0.0945729 0.024 0.025 0.02 0.135 0.1739 2.021 0.11157409 0.255 0.02 0.2826 2.115 0.005 0.000862 0.17303194 0.005 0. DE AXIAL TOTAL DEFORM.01 0.413 1.17016112 0.74 2013 Tabla VII.23572013 0.1998983 0.17804282 0.23488498 0.01728455 0.9565 2.019828 0. DIAL DE DEFORM.957355 13. TIEMPO MICROM.911447 12.00431 0.050156 13.055 0.040517 0.882 : 5.195 0.024 0.005 0. UNITARIA CORREGIDA (seg.02 0.02 0.028 0. CARGA DEFORM.577242 12.043966 0.0435 2.045 0.065 0.6304 1.028 0.598984 12.023276 0.02 0.2174 0.003448 0.588104 12.17075765 0.02 0.035 0.2826 0 0.01 0.002586 0.295 0 0.4348 0.009483 0.006 0.005 0.19088319 0.006034 0.3913 2.144296 13.731025 12.0435 3.05176418 0.023 0.1739 2.686705 12.06895925 0.2826 2.775656 12.5664 12.191877 13.2 Presentación de resultados finales – esfuerzos.657 :112.6087 2.12851564 0.021 0.66466 12.02 0.15395033 0.097057 13.275 0.02 0.016379 0.175 0.865864 12.708827 12.015 0.02 0.009 0.215 0.075 0.01 0.02 0 0.02 0.01 0.03453928 0.037069 0.02 0.030172 0.02 0.1957 1.00359 13.01 0.026724 0.022 0.005 0.018 0.004 0.05 : 12.239804 ESFUERZO (kg/cm2) 0 0.18192774 0.155 0.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA Condiciones Finales: Diámetro final (cm) Área final (cm2) Altura final (cm) Volumen final (cm3) Peso de la muestra seca (gr) : 4.007759 0.6522 0.07751204 0.013 0.033621 0.642692 12.64 : 72.015 0.012931 0.23404983 0.20276166 0.0435 3.5 2.9783 1.820602 12.17240558 11 MECÁNICA DE SUELOS II .02 0.005 0.002 0.001724 0.01 0.028 0.6208 12.609882 12.) CARGA (kg) (cm) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 0 0.047414 0.095 0.235 0.050862 12.011207 0.021 0 0. 20 Esfuerzo σ (kg/cm2) Límite de Elasticidad Punto de fluencia punto de ruptura aparente 0.24 kg/cm2.03 0.13 Peso específico de masa es :1. El módulo de elasticidad obtenido es: La cohesión del suelo es: 0.01 0.12 Contenido de humedad : 1.02 0.25 ESFUERZO ÚLTIMO 0.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 DIAGRAMA DE ESFUERZO DEFORMACION 0.10 0.00 0 0.1 Grafica ESFUERZO – DEFORMACION obtenida en el ensayo El máximo esfuerzo o esfuerzo último de carga se da en la línea roja punteada y es igual a 0.04 0.05 0.15 Zona elastoplastico Límite de proporcionalidad 0.06 deformacion unitaria є FIGURA VII.75 0 12 MECÁNICA DE SUELOS II .05 0. ……………….24kg/cm2 )x(10^4 cm2/m2 )x (9. = = = = (0. -----..12 13 MECÁNICA DE SUELOS II .5KN/m2 Calculamos el módulo de elasticidad: = Calculamos la cohesión del suelo: = = 0..Deformación unitaria. (V) Contenido de humedad: …………… ………. (I) Área corregida: A'= …………………….Esfuerzo. ε ----..Fórmulas: Deformación unitaria: ε = ………………………. Ao --.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA DISCUSIÓN 1. (II) Esfuerzo: 2013 = = ………………… (III) Módulo de elasticidad: Se ha tomado el promedio de los datos donde la curva elástica tiende a ser una función lineal o sea hasta el límite de proporcionalidad (ver figura VII.Carga aplicada.1). (IV) Cohesión del suelo: ……………………….Área inicial. (VII) Dónde: P ----. -----Peso del agua y Peso del sólido -----Peso de la muestra y volumen de la muestra 2.Longitud inicial de calibración.Deformación o desplazamiento.028 a los 240 seg. (VI) Peso específico de masa …………… ……….Aplicación de fórmulas: Calculamos el esfuerzo máximo utilizando la mayor lectura del micrómetro de carga: 0.81N/kg)=23. Lo---. δ ----. Si nuestra muestra presenta un comportamiento elato-plástico.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 VIII. CONCLUSIONES 1.5 kN/m2 obteniendo por tanto una consistencia muy blanda. 14 MECÁNICA DE SUELOS II . Según como he expuesto en la tabla IV. en cuanto al límite de elasticidad está muy cercano al punto de fluencia por lo cual el suelo está iniciando una etapa crítica que es una etapa elasto-plastica. La muestra de suelo ha tenido una cohesión de 0.24 kg/cm2. La gráfica de esfuerzo – deformación (figura VII.1) nos muestra como el límite de proporcionalidad y el límite de elasticidad están muy distantes esto es debido que un suelo no se comporta como material elástico. 3.1 y los resultados obtenidos del ensayo. se ha llegado a una conclusión que el esfuerzo último es de 23. sino que se presentaría una deformación.12 kg/cm2 y el esfuerzo último ha llegado a 0. Pues como el esfuerzo aplicado es de un peso continuo generalmente si sometemos al suelo un pequeño esfuerzo es muy difícil de que vuelva a su estado original. 2. 2010. DAS Fundamentos de Ingeniería Geotécnica.ar/unnevieja/Web/cyt/cyt/2001/7-Tecnologicas/T006. X.pdf 15 MECÁNICA DE SUELOS II .edu. segunda edición.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA IX. LINKOGRAFÍA http://www.unne. BIBLIOGRAFÍA 2013 BRAJA M. México. con las fallas visibles 16 MECÁNICA DE SUELOS II . FIGURA XII.2 Instalación de la muestra no confinada en la máquina de compresión FIGURA XII.1 extracción del molde de la muestra de suelo. ANEXOS 2013 FIGURA XII.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA XI.4 Muestra en su estado final.3 Primeras fallas de la muestra al ser sometida a cierta carga. FIGURA XII.
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