compresion no confinada-axial

7/25/2019 Compresion No Confinada-Axial

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COMPRESION NO CONFINADA ASTMD 2166

SECCION :42G

ALUMNO :Alberto Michael Snchez Mendoza

CURSO : Mecnica de Suelos II

PROFESOR :Ing. Gonzalo Fano

2012


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INTRODUCCIN

El ensayo de compresin no confinada, tambin conocido con el nombre de

ensayo de compresin simple o ensayo de compresin uniaxial, es muy importante en

Mecnica de Suelos, ya que permite obtener un valor de carga ltima del suelo, el cual,

como se ver ms adelante se relaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un

valor de carga que puede utilizarse en proyectos que no requieran de un valor ms

preciso, ya que entrega un resultado conservador Este ensayo puede definirse en teor!a

como un caso particular del ensayo triaxial

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 ms an que pueden

aprovec"ar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y estabilidad,

siendo el estudio y la experimentacin las "erramientas para conseguirlo, y finalmente

poder predecir, con una cierta aproximacin, el comportamiento ante las cargas de estas

estructuras

#ebido a la comple$a y variable naturaleza de los suelos, en especial en lo

referido a la resistencia al esfuerzo cortante, existen muc"os mtodos de ensayo para

evaluar sus caracter!sticas %n cuando se utilizan otros mtodos ms representativos,

como el triaxial, el ensayo de compresin simple cumple el ob$etivo buscado, sin tener

que "acer un mtodo tan comple$o ni usar un equipo que a veces puede ser inaccesible,

lo que significa menor costo Este mtodo de ensayo es aplicable solo a materiales

co"esivos que no expulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y que mantienen

su resistencia intr!nseca despus de remover las presiones de confinamiento, como las

arcillas o los suelos cementados &os suelos secos friables, los materiales fisurados,

laminados o barbados, los limos, las turbas y las arenas no pueden ser analizados por

este mtodo para obtener valores significativos de la resistencia a la compresin no

confinada

Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo ltimo de

un suelo co"esivo a la compresin no confinada, mediante la aplicacin de una carga


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axial con control de deformacin y utilizando una muestra de suelo inalterada tallada en

forma de cilindro, generalmente con una relacin alto'dimetro igual a (


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OBJETIVOS

%l terminar este traba$o en el laboratorio el alumno ser capaz de)

*econocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para

realizar el ensayo de compresin no confinada, aprendiendo las caracter!sticas

de cada uno, y los cuidados que se deben tomar para realizar la experiencia

+btener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado de

acuerdo a un mtodo establecido

rocesar los datos obtenidos a travs de formulaciones, tablas y grficos, de

manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado

-omprender con exactitud la metodolog!a y procedimientos usados en el ensayo,

incluido el tiempo e intervalos con los que ser ensayada la muestra

-onstruir el grfico esfuerzo.deformacin a partir de los datos obtenidos de la

experiencia y de las frmulas tericas necesarias


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MARCO TERICO

El ensayo de compresin simple

/iene por finalidad, determinar la resistencia a la compresin no confinada 0qu1,

de un cilindro de suelo co"esivo o semi.co"esivo, e indirectamente la resistencia al

corte 0qc1, por la expresin

=

(cm

2g

(

quqc

Este clculo se basa en el "ec"o de que el esfuerzo principal menor es cero 0ya

que al suelo lo rodea slo la presin atmosfrica1 y que el ngulo de friccin interna 031

del suelo se supone cero

#ebido a numerosos estudios, se "a "ec"o evidente que este ensayo

generalmente no proporciona un valor bastante confiable de la resistencia al corte de un

suelo co"esivo, debido a la prdida de la restriccin lateral provista por la masa de

suelo, las condiciones internas del suelo como el grado de saturacin o la presin de

poros que no puede controlarse y la friccin en los extremos producidas por las placas

de apoyo Sin embargo, si los resultados se interpretan adecuadamente, reconociendo las

deficiencias del ensayo, estos sern razonablemente confiables

El ensayo de la compresin simple es un caso especial del ensayo triaxial, en el

cual solamente se le aplica a la probeta la tensin longitudinal uesto que no es

necesario el dispositivo para aplicar la presin lateral, y como, adems, la muestra no

necesita estar envuelta en una membrana de cauc"o, este ensayo se "a convertido en un

ensayo sencillo de campo El aparato es tan solo til para ensayos rpidos sobre suelos

predominantemente arcillosos que estn saturados o casi saturados Se podr realizar de

dos maneras, mediante un control de deformacin 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


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adicional de impacto al aumentar la carga, por lo que resulta de prcticamente nula

utilizacin

-omo el ensayo de compresin simple en arcillas relativamente impermeables se

efecta cargando la probeta con bastante rapidez, resulta que, en definitiva, constituye

tambin un ensayo sin drena$e si dic"a arcilla est saturada -omo el ensayo de

compresin simple es extraordinariamente fcil y barato de realizar, resulta que muy

pocas veces se "acen los ensayos triaxiales en suelos saturados Segn el valor de la

resistencia mxima a compresin simple, una arcilla se puede clasificar del modo que se

indica a continuacin 0/erzag"i y ec2, 45661

-onsistenciadel suelo

-arga ltima02g'cm(1

Muy blanda 78,(6

9landa 8,(6.8,68

Media 8,68.4,88

:irme 4,88.(,88

Muy firme (,88.;,88

#ura riffit" en 45(8, al

atribuir la reducida resistencia a la traccin de muc"os materiales a la presencia de

diminutas fisuras en su interior, en cuyos extremos se produce concentracin de

tensiones &a rotura se produce debido a la propagacin de las micro fisuras existentes

ba$o dic"a concentracin de tensiones


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En una probeta sometida a compresin simple tambin se pueden producir

tracciones locales en el contorno de las fisuras, especialmente sobre planos paralelos a

la direccin de la compresin Esto explica la aparicin de grietas verticales En suelos

blandos sometidos a presiones no muy altas, la rotura dctil se presenta ba$o la forma de

un ensanc"amiento slo por el centro, ya que por los extremos lo impide la friccin

entre el suelo y las placas de carga


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MATERIA"ES

&os materiales utilizados en el ensayo de compresin no confinada son los siguientes

#$ Aparao de compresin%

El aparato de compresin puede ser una bscula de plataforma equipada con un

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

"idrulica, o cualquier otro instrumento de compresin con suficiente capacidad de

control para proporcionar la velocidad de carga En lugar de la bscula de plataforma es

comn que la carga sea medida con un anillo o una celda de carga fi$ada al marco ara

suelos cuya resistencia a la compresin no confinada sea menor de 488 2a 042g'cm(1 el

aparato de compresin debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una

precisin de 4 2a 08,84 2g'cm(1? para suelos con una resistencia a la compresin no

confinada de 488 2a 04 2g'cm(1 o mayor el aparato de compresin debe ser capaz de

medir los esfuerzos compresivos con una precisin de 6 2a 08,86 @g'cm(1


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&$ De'orm(mero%

El indicador de deformaciones debe ser un comparador de cartula graduado a

8,8( mm, y con un rango de medicin de por lo menos un (8A de la longitud del

espcimen para el ensayo, o algn otro instrumento de medicin, como un transductor

que cumpla estos requerimientos

)$ Insr!menos de medicin%

Micrmetro, u otro instrumento adecuado para medir las dimensiones f!sicas del

espcimen dentro del 8,4A de la dimensin medida &os pie de metro o calibradores

Bernier no son recomendados para especimenes blandos que se deformarn a medida

que los calibradores se colocan sobre el espcimen

*$ Cronmero%

Cn instrumento de medicin de tiempo, que indique el tiempo transcurrido con

una precisin de 4 seg para controlar la velocidad de aplicacin de deformacin

prescrita anteriormente

+$ Balan,a%

&a balanza usada para pesar los especimenes, debe determinar su masa con una

precisin de 8,4A de su masa total

-$ E.!ipo miscel/neo%

Dncluye las "erramientas para recortar y labrar la muestra, instrumentos para

remoldear la muestra, y las "o$as de datos


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0ROCEDIMIENTO

El ensayo de compresin simple se realiza siguiendo el mtodo dado a continuacin)

#$ O1encin y preparacin de m!esras$

44 Se extrae muestra del suelo lo mas inalterada posible de un tama=o

suficiente para poder trasportarla al laboratorio sin que sta se desintegre y no se

produzcan grietas internas que puedan alterar los resultados del ensayo

4( Se deben mane$ar las muestras cuidadosamente para prevenir cualquier

alteracin, cambios en la seccin transversal y evitndose cualquier cambio en el

contenido de agua del suelo

&$ 0reparacin de la pro1ea$

(4 &os especimenes deben tener una seccin transversal circular con sus

extremos perpendiculares al e$e longitudinal de la muestra %dems deben tener un

dimetro m!nimo de 8 mm y la part!cula mayor contenida dentro del espcimen de

ensayo debe ser menor que 4'48 del dimetro del espcimen &a relacin de altura a

dimetro debe encontrarse entre ( y (,6

(( Se talla la muestra de tal manera que la altura sea el doble del dimetro,

este tallado se realiza de forma muy cuidadosa, en lo posible tratando que el material no

se agriete en el tallado, realizado con un cuc"illo

( El tama=o de la probeta se mide con un molde, de esta manera se llega a

una probeta bien tallada cumpliendo con la condiciones anteriormente mencionadas, y

se determina la altura promedio y el dimetro de la muestra para el ensayo utilizando los

instrumentos especificados anteriormente

)$ 0rocedimieno$


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4 Se coloca el espcimen en el aparato de carga de tal manera que quede

centrado en la platina inferior Se a$usta el instrumento de carga cuidadosamente de tal

manera que la platina superior apenas "aga contacto con el espcimen Se coloca en

cero el indicador de deformacin

( Se aplica la carga de tal manera que se produzca una deformacin axial a

razn de 8,86 plg'min

Se registran los valores de carga, deformacin y tiempo, del anillo de

deformaciones y del anillo de cargas 08,8884F1 a intervalos suficientes para definir la

curva esfuerzo.deformacin

; Se contina aplicando carga "asta que los valores de carga decrezcan al

aumentar la deformacin o "asta que se alcance una deformacin igual a 8,(

6 :inalmente, se confecciona un croquis de la probeta posterior al ensayo


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RESU"TADOS

&os valores obtenidos en el laboratorio se muestran a continuacin en la tabla de

clculos y resultados

Tiempo Deformaci Car!a Deformaci "rea E#f$er%o Pro&e'a Ai((o $i'aria 1 ) * corre!i+a ,

-#e!. -p(!. 0/0001 -!. * -cm2. -!cm2.15 0,0125 12 4,1 0,00!0 0,"0 22,1! 0,1

!0 0,0250 !1 ",02 0,005 0,41 22,20 0,!2

45 0,0!"5 5! 10,!0 0,00# 0,11 22,2$ 0,4$

$0 0,0500 #0 14,!2 0,011# 0,##2 22,!! 0,$4

"5 0,0$25 12$ 21,1" 0,014# 0,#52 22,40 0,5

0 0,0"50 211 !!,#4 0,01"" 0,#2! 22,4$ 1,51105 0,0#"5 2"5 4!,!# 0,020" 0,"! 22,5! 1,!

120 0,1000 !00 4",10 0,02!$ 0,"$4 22,$0 2,0#

1!5 0,1125 410 $!,4 0,02$$ 0,"!4 22,$" 2,#0

150 0,1250 45 "$,1$ 0,025 0,"05 22,"4 !,!5

1$5 0,1!"5 500 "$,0 0,0!25 0,$"5 22,#1 !,!"

1#0 0,1500 450 $,45 0,0!54 0,$4$ 22,## !,04

%dems se muestran en las tablas siguientes los dimetros, reas, el rea media de

clculo, la altura y las medidas principales despus del ensayo

DI"METRO -cm.S$perior Ce'ra( Iferior

5,20 5,!5 5,!0

"REA -cm2.S$perior Ce'ra( Iferior

21,24 22,4# 22,0$

D me+io -cm. 5,!0

A me+ia -cm2. 22,0$

ALTURAcm p(!

10,"5 4,2!

DESPU3S DEL ENSA4ODi5me'ro A('$ra

5,50 10,55

&os valores se obtuvieron con las siguientes frmulas


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;

inferiorGreacentral1Grea(0superiorGreamediaGrea

++=

probetainicial&ongitud

probetan#eformaciunitarian#eformaci =

unitarian#eformaci4

mediaGreacorregidaGrea

=

[ ]2g(,;8,4;510&ectura-arga +=

=

(cm

2g

corregidaGrea

-argaEsfuerzo

-on los datos anteriores obtenemos el grfico esfuerzo.deformacin


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ANE2O 3OTO4R53ICO

:otograf!a 4, probeta despus del ensayo

:otograf!a (, acercamiento uede verse claramente que la falla se presenta

principalmente en forma de grietas verticales, que de acuerdo a la teor!a de >riffit"

acusan una falla frgil del suelo, producto de la concentracin de tensiones en las fisuras

del material sobre planos paralelos a la direccin de la compresin Esto podr!a explicar

en parte las altas resistencias alcanzadas por el suelo con ba$!simas deformaciones, y la

ca!da brusca de la resistencia despus del ensayo


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CONC"USIONES

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

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

compresin falla Sin embargo es muy importante tener en cuenta las simplificaciones

que este ensayo supone, y por las cuales no es un mtodo exacto, sino ms bien

aproximado, a pesar de esto es un ensayo muy solicitado, ya que la sencillez de su

mtodo y el equipo que utiliza lo convierten en un ensayo de ba$o costo en relacin a

otros relacionados, como el ensayo triaxial, que requiere de equipo ms especializado

Se podr!a decir que este ensayo es un caso particular del ensayo triaxial, en el que la

presin lateral es igual a cero, y aunque esto pueda significar una imprecisin, pues no

reproduce claramente las condiciones en el terreno, en realidad se obtiene un resultado

ms conservador, ya que la presin lateral de confinamiento ayuda al suelo a resistir la

carga, y al no existir sta el valor obtenido ser!a inferior al real, lo que de$a al ingeniero

con un margen de seguridad adicional En este ensayo se traba$a manteniendo la

deformacin constante, lo que se controla por medio del dial o deform!metro solidario a

la muestra de suelo y el cronmetro, siendo la carga aplicada, o resistida, lo que var!a y

produce la forma de la curva esfuerzo.deformacin

En lo que respecta al ensayo realizado por nosotros, despus de llevar a cabo

todos los procedimientos se=alados en un apartado anterior, y luego del procesamiento

de los datos obtenidos en las mediciones, podemos construir el grfico esfuerzo.

deformacin, que representa el comportamiento del suelo sometido a cargas en

progresivo aumento

El grfico esfuerzo.deformacin obtenido presenta una forma un tanto extra=a,

en la cual no podr!a definirse en forma precisa el mdulo de elasticidad, aunque si el

esfuerzo ltimo o de rotura, ya que despus de llegar a este valor, la resistencia decae

bruscamente y la probeta se rompe visiblemente Es posible que la forma del grfico se

deba principalmente a la inexperiencia del grupo en el mane$o de la mquina de carga

en el control de la velocidad de la deformacin por medio del cronmetro, aunque la

probeta fue tallada cuidadosamente +tra explicacin que podemos dar a la forma, la

cual muestra una meseta o zona en que el esfuerzo se mantiene aumentando muc"o la

deformacin, cercano a los ( 2g'cm(, es que en ese momento se "aya producido una


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acomodacin de la probeta en uno de sus extremos o en ambos, que podr!an no "aber

quedado perfectamente perpendiculares al e$e

En resumen los resultados muestran un comportamiento que se ale$a un poco del

comportamiento t!pico de un suelo arcilloso, ya que el esfuerzo de rotura es bastante

alto en comparacin a otros suelos, a pesar de mantener ba$as deformaciones, es por

esto que concluimos que la rotura del suelo es de tipo frgil, tesis que queda avalada por

las grietas casi verticales que se produ$eron al final, y que se ve!an claramente luego de

terminar el ensayo 0ver fotograf!as1

&a resistencia del suelo o esfuerzo de compresin ltimo es ,H 2g'cm (, valor

que segn la clasificacin de /erzag"i mostrada en la seccin %poyo /erico

corresponde a un suelo de consistencia muy firme /ambin podemos obtener una

aproximacin de la resistencia al corte, simplemente diviendo este valor por (, con lo

que obtenemos 4,I5 2g'cm(de resistencia al corte

compresion no confinada-axial

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