ensayo de compresión triaxial para suelos cohesivos
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ENSAYO DE COMPRESIÓN
TRIAXIAL PARA SUELOS
COHESIVOS
ASTM D 2850-03ª
AASHTO T 234
Competencias Técnicas de Laboratorista
en Mecánica de Suelos
ALCANCE
Esta norma tiene como objetivo determinar la
resistencia al esfuerzo cortante y la relación esfuerzo-
deformación de una muestra cilíndrica de suelo
cohesivo inalterada ó remoldeada.
Competencias Técnicas de Laboratorista
en Mecánica de Suelos
EQUIPO
Cámara de compresión triaxial:
Consiste de una placa base,
superior separadas por un cilindro
capaz de resistir la presión
aplicada.
Pistón de carga axial:
Pistón pasante a través
de la parte superior de
la cámara
Dispositivo de carga axial:
Puede ser un gato de
tornillo accionado por un
motor eléctrico.
Dispositivo para medir la
carga axial: Puede ser un
anillo de carga o una celda
de carga.
EQUIPO
Dial de deformación axial: Debe
tener una sensibilidad de 0.001
pul, y un recorrido mínimo del
20% de la altura de la muestra Dispositivo de control de
presión: Será capaz de aplicar la
presión a la cámara mediante una
válvula conectada en la parte
superior de la cámara.Tapa y base de la muestra: Serán
usadas para prevenir el drenaje de la
muestra, y tendrán el mismo diámetro
inicial de la muestra.
EQUIPO
Membrana de
caucho
Otros aparatos.- Cuchillo de moldeo,
perfilador de muestras, recipientes
para determinar el contenido de
humedad, anillos de caucho, equipo
compactador, piedras porosas y papel
filtro.
Calibrador
Balanza
Competencias Técnicas de Laboratorista
en Mecánica de Suelos
MUESTRA DE ENSAYO
Las muestras pueden ser
inalteradas o remoldeadas.
MUESTRAS INALTERADAS
Se las puede obtener de
bloques inalterados o
mediante tubos de pared
delgada.
Bloques inalterados: perfile
la muestra hasta obtener el
diámetro y altura final.
Perfilador de muestras.
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MUESTRA DE ENSAYO
Tubo muestreador: se
recortarán solamente las
superficies planas.
Mida y registre las
dimensiones de la
probeta.
Pese y registre la masa
de la probeta.
Determine el contenido
de humedad ASTM D
2216.
Medida de las dimensiones de la probeta.
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MUESTRA DE ENSAYO
MUESTRAS
REMOLDEADAS
Mezcle el suelo con agua,
y déjelo en reposo por lo
menos 16 horas.
Compacte el suelo en al
menos 6 capas en un
molde hasta la densidad
deseada.
Escarifique cada capa.
Compactación de la muestra.
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MUESTRA DE ENSAYO
Terminada la
compactación determine
las dimensiones de la
probeta.
Pese la masa de la
probeta.
Determine el contenido
de humedad ASTM D
2216.
Medida de las dimensiones de la probeta.
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en Mecánica de Suelos
PROCEDIMIENTO
Humedezca las piedras
porosas y el papel filtro.
Lubrique el interior y
exterior de la membrana.
Fije la membrana al
dilatador de membrana.
Coloque sobre la base de
la muestra las piedras
porosas, el papel filtro, la
probeta y la tapa superior.
Fijación de la membrana al dilatador de membranas.
Colocación de la membrana en la probeta.
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PROCEDIMIENTO
Extienda la membrana
sobre la tapa y base de
la muestra y séllela con
los anillos de caucho.
Aplique un vacio de 5 in
Hg hasta que todo el
aire sea expulsado.
Ensamble la cámara
triaxial.
Sellado de la tapa y base de la muestra
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PROCEDIMIENTO
Ponga en contacto elpistón con la tapa de lamuestra para permitir elasentamiento y laalineación del pistón conla tapa.
Llene con agua la cámaratriaxial.
Aplique una presión deconfinamiento hasta queel regulador indique lapresión deseada
Ensamblado de la cámara triaxial.
Contacto del pistón axial con la tapa de la muestra.
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PROCEDIMIENTO
Encere los deformímetrosvertical y de carga.
Aplique la carga axial auna velocidad dedeformación de 0.127cm/min (lecturasconstantes o hasta el 20%de la deformación axial).
Registre las lecturas dedeformación axial y decarga.
Encerado del deformímetro axial.
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PROCEDIMIENTO
Apague la máquina, suelte la
presión del equipo y
remueva la muestra.
Realice un gráfico o tome
una fotografía del tipo de
falla.
Siga el mismo procedimiento
descrito anteriormente para
realizar dos ensayos
adicionales con diferente
presión de confinamiento 3.
Remoción de la muestra de la cámara triaxial.
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en Mecánica de Suelos
CÁLCULOS
• Calcule la altura inicial Ho, de la probeta como la media
aritmética de las lecturas realizadas.
• Calcule el diámetro D, de la probeta, como sigue:
4
*2 smi dddD
Donde
di = Diámetro inferior, mm ó cm.
Dm= Diámetro medio, mm ó cm.
Ds= Diámetro superior, mm ó cm.
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CÁLCULOS
• Calcule el área Ao, y volumen V de la probeta.
• Calcule la deformación axial unitaria (ε), para cadacarga aplicada, como sigue:
Donde
ΔH= Variación de la altura de la probeta, en
cm ó mm.
Ho= Altura inicial de la muestra, en cm ó mm.
4
* 2DAo oo HAV *
oH
H
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CÁLCULOS
• Calcule el área corregida para cada aplicación de
carga, como sigue:
Donde
• Ao=Área inicial promedio de la sección transversal de
la muestra, en cm2 ó mm2.
• ε=Deformación axial unitaria para cada carga axial
aplicada.
1
oAA
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CÁLCULOS
• Calcule el área corregida para cada aplicación de
carga, como sigue:
Donde:
P=Carga axial aplicada, medida en kg, y se la calcula con
la siguiente expresión:
A
P31
P = Lectura del deformímetro de carga * Factor de calibración del anillo.
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CÁLCULOS
• Con los resultadosobtenidos construirpara cada presiónlateral 3, una gráficaen escala aritmética;ubicando en el eje delas abscisas lasdeformacionesunitarias ε, enporcentaje, y enordenadas el esfuerzodesviador, 1 - 3.
Deformación unitaria (%)
Esfu
erzo e
n (K
g/cm
2)
1.0 2.0 3.0
0
1.0
2.0
3.0
4.0
4.0
1
Probeta 3
Probeta 2
Probeta 1
3
1 3
1 3
Esfuerzo desviador versus
deformación
Fuente: Normas ASTMD D 2850
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CÁLCULOS
• Calcule los esfuerzos principales a la falla,
como sigue:
3 = presión lateral de confinamiento
aplicada a la cámara.
1 = esfuerzo principal mayor = esfuerzo
desviador a la falla + presión de
confinamiento aplicada a la cámara.
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CÁLCULOS
Dibuje los círculos de Mohr para cada probeta
ensayada y trace una tangente o envolvente a ésta,
para ello determine el centro de cada círculo y el radio
como sigue:
Centro = ( 1 + 3) / 2
Radio = ( 1 - 3) / 2
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CÁLCULOS
• De esta gráfica obtenga
los parámetros de
cohesión y ángulo de
fricción, midiendo la
pendiente de la
tangente que
corresponde al ángulo
de fricción interna (Ø), y
la intercepción con la
ordenada que
corresponde a la
cohesión (C).
Deformación normales (Kg/cm2)E
sfu
erzo t
an
gen
cia
les (K
g/cm
2)
1.0 2.0 3.0
0
1.0
2.0
3.0
4.0
C
1 3
3
Probeta 1
Probeta 2
Probeta 3
1 3 2
Circulo de Mohr
Fuente: Normas ASTMD D 2850
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