INGENIERIA

CIVIL

Departamento de Geotecnia e Hidrulica Laboratorio de Mecnica de Suelos Maestro: Martn Hernndez Marn

Reporte de Laboratorio Prctica Prueba triaxial rpida (UU)

Alumno: Otilio Guido Guillen

1

OBJETIVOS DE LA PRUEBA La prueba tiene como objetivo someter una muestra cilndrica de suelo a esfuerzos triaxiales (1, 2 y 3) para conocer ciertos parmetros del espcimen ( y c) aplicando las ecuaciones de Mohr o bien determinndolos grficamente. MARCO TEORICO En la actualidad existen dos modalidades de pruebas triaxiales; pruebas de compresin y pruebas de extensin, todo depende de si la muestra es varia en aumento o disminucin su dimensin original de altura. Las pruebas triaxiales se clasifican adems por su forma de aplicacin sobre el espcimen en tres grupos, que son: Prueba lenta; donde el espcimen se le aplica un esfuerzo de compresin en pequeos incrementos, esperando siempre que en cada incremento el valor de Un=0, es decir que debemos esperar a que el suelo consolide y que la presin del agua sea cero. Prueba Rpida - Consolidada; se le aplica al suelo un esfuerzo en pequeos incrementos y luego esperamos que Un=0 para despus fallar el suelo en forma rpida aplicando el esfuerzo axial por completo. Prueba Rpida; en esta prueba tanto la presin hidrosttica como la carga axial son aplicadas sin permitir consolidacin en la muestra. los esfuerzos efectivos no se conocen bien, ni tampoco su distribucin en ningun momento. Las cmaras triaxiales modernas, como las del tipo aqu descrito, pueden usarse para medicin de presin neutral durante la prueba, insertando, en la base de la bureta, un segmento corto de tubo capilar de lucita y conectando una lnea de presin de aire al extremo superior de la bureta. Esta lnea conduce a un sistema de vlvulas de control y manmetros que permiten un buen ajuste de la presin neutral del agua intersticial. Procedimiento para la prueba Rpida UU En pruebas de esfuerzo controlado se aplican incrementos de carga a intervalos regulares o despus de que baje la deformacin bajo el incremento anterior. Los incrementos debern aplicarse a un 10% de la resistencia estimada para la muestra. Para deformacin controlada debemos tener una velocidad de 1mm x minuto. Esto es importante para estudios de suelos cohesivos saturados, ya que en estos afecta su resistencia de forma apreciable. Si la muestra falla o su deformacin axial pasa el 25% o 30%, entonces cesa el proceso de incrementar la carga, se quita la presin de la cmara, se retiran las pesas de la mnsula y se quita el extensmetro.

2

PREPARACION Para esta prueba debido a que el material es en gran parte arenas y puesto que el material en campo presento un contenido de humedad muy pequeo (3% aprox), la muestra se moldeo dentro de la membrana de latex dando a esta una compactacin leve. Se tuvo que moldear la muestra directamente en la base de la cmara triaxial para evitar dificultades posteriores. El material se coloco en 3 capas aproximadamente iguales, se le colocaron 3 membranas de latex para evitar la filtracin del agua adems de ligas para reforzar los extremos. Se miden los dimetros superior, medio e inferior de la muestra as como su altura inicial. EQUIPO Cmara triaxial. Este equipo consiste en una cmara de compresin triaxial que es formada por un cilindro de lucita, de unos 10 cm de dimetro exterior y unos 6 cm de espesor en su pared. Las bases de la cmara son placas redondeadas de acero al cadmio, selladas respecto al cilindro de lucita perfectamente, por medio de goma o hule. Esta cmara resiste a presiones internas hasta valores de alrededor de 7 Kg/cm2 , y con un factor de seguridad. Si las presiones interiores fueran an mayores deber protegerse la camara con anillos de bronce o latn o con malla metlica; protegida de esta forma se pueden manejar presiones de hasta 10 Kg/cm2.

Membranas de ltex.3

Extensmetro y soporte. Para medir la deformacin de la muestra. Vernier de precisin. Pesas de magnitudes variables.

PROCEDIMIENTO DE PRUEBA Una vez labrada o moldeada la muestra se coloca en la cmara triaxial y se coloca el cabezal de carga con el hueco hacia arriba. Se sita la cmara de lucita y la tapa, cuidando la vertical del vstago de carga sobre el cabezal, se cierra la cmara y se coloca una pesa de aproximadamente 0.5 Kg para evitar que al llenar la cmara el vstago sea empujado por la presin de confinamiento. Se presuriza el tanque y se establece la presin de confinamiento antes de comenzar a llenar la cmara con agua. Una vez llena la cmara, se cierra el orificio superior de la misma. Se comienza a colocar carga anotando la magnitud de cada una de las pesas y el minuto en que se coloco, asi como la deformacin 5 segundos antes de colocar cada pesa. Se agrega peso a cada minuto de la prueba hasta que el espcimen llegue a la falla. PRECAUCIONES PARA EVITAR ERRORES Se debe verificar que la cmara triaxial este engrasada en sus juntas, sobre todo en el vstago de carga y en las uniones de la cmara de lucita con la base y la tapa, esto para evitar prdidas de agua y fugas importantes. La cmara triaxial debe cerrarse manteniendo la horizontal de la tapa con respecto a la cmara de lucita y a la base en s. Las cargas deben de aplicarse de mayor a menor magnitud conforme avanza la prueba, para lograr conocer la carga ms exacta en la que la muestra llega a la falla.

4

DATOS Para la prueba del estrato 1 se obtuvieron los siguientes resultados: Datos obtenidos en el estrato 1 H=7.52 cm Ds= 3.63 cm Dc= 3.83 cm Di= 3.75 cm

= 1 Kg/cm2Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Carga (Kg) 4.148 5.068 4.239 4.186 4.17 4.257 0.99 0.984 0.99 0.992 1 0.989 0.991 0.989 0.986 0.99 0.998 0.957 0.977 0.99 1 1.008 1 Deformacin (in) 0.075 0.084 0.093 0.095 0.105 0.106 0.128 0.133 0.136 0.139 0.144 0.149 0.155 0.16 0.165 0.171 0.175 0.184 0.192 0.201 0.211 0.224 0.24

Datos obtenidos para el estrato 2 H=7.205 cm5

Ds= 3.6 cm Dc= 3.97 cm Di= 3.86 cm

= 1 Kg/cm2Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Carga (Kg) 4.20 4.17 4.26 4.19 4.24 5.07 4.18 1.99 1.99 2.07 0.99 0.99 1.00 0.99 0.99 1.00 0.99 0.99 1.00 0.99 0.98 0.99 0.98 Deformacion (in) 0.009 0.016 0.024 0.032 0.040 0.051 0.060 0.066 0.072 0.080 0.084 0.088 0.092 0.097 0.103 0.108 0.114 0.122 0.130 0.138 0.149 0.165 0.184

Datos obtenidos para el estrato 3 H=7.15 cm Ds= 3.74 cm Dc= 3.76 cm Di= 3.76 cm6

= 1 Kg/cm2Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Carga (Kg) 5.068 4.184 4.2 4.257 4.17 4.239 4.186 0.998 0.986 0.989 0.992 Deformacin (in) 0.0053 0.018 0.033 0.051 0.07 0.098 0.098 0.129 0.15 0.17 0.208

RESULTADOS Se requiere obtener el esfuerzo desviador para conocer el esfuerzo principal

, este se calcula

haciendo una correccin de rea de la seccin de la muestra en cada minuto de la prueba utilizando: Am: promedio ponderado rea transversal de la muestra Am= ( As + 4Ac + Ai )/ 6 As, Ac y Ai se obtiene para cada uno de los dimetros medidos en la muestra (Ds, Dc y Di). e: Deformacin unitaria e = Deformacin acumulada / H H es la altura inicial de la muestra. AC: rea corregida AC = Am / (1-e) Esfuerzo desviador = P/ AC Donde P es la carga acumulada para cada minuto de la prueba. Conociendo lo anterior se relazaron los clculos para cada una de las muestras de los 3 estratos. Estrato 1:7

Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Carga (Kg) 4.148 5.068 4.239 4.186 4.17 4.257 0.99 0.984 0.99 0.992 1 0.989 0.991 0.989 0.986 0.99 0.998 0.957 0.977 0.99 1 1.008 1

Carga Deformacin Deformacin acum (Kg) (in) (cm) 4.148 9.216 13.455 17.641 21.811 26.068 27.058 28.042 29.032 30.024 31.024 32.013 33.004 33.993 34.979 35.969 36.967 37.924 38.901 39.891 40.891 41.899 42.899 0.075 0.084 0.093 0.095 0.105 0.106 0.128 0.133 0.136 0.139 0.144 0.149 0.155 0.16 0.165 0.171 0.175 0.184 0.192 0.201 0.211 0.224 0.24 0.1905 0.21336 0.23622 0.2413 0.2667 0.26924 0.32512 0.33782 0.34544 0.35306 0.36576 0.37846 0.3937 0.4064 0.4191 0.43434 0.4445 0.46736 0.48768 0.51054 0.53594 0.56896 0.6096

e 0.025 0.028 0.031 0.032 0.035 0.036 0.043 0.045 0.046 0.047 0.049 0.050 0.052 0.054 0.056 0.058 0.059 0.062 0.065 0.068 0.071 0.076 0.081

1-e 0.975 0.972 0.969 0.968 0.965 0.964 0.957 0.955 0.954 0.953 0.951 0.950 0.948 0.946 0.944 0.942 0.941 0.938 0.935 0.932 0.929 0.924 0.919

rea Corregida (cm2) 11.534 11.570 11.606 11.615 11.655 11.659 11.750 11.771 11.783 11.796 11.817 11.838 11.863 11.884 11.905 11.931 11.948 11.987 12.022 12.061 12.105 12.162 12.234

Esf. Desviador (Kg/cm2) 0.360 0.797 1.159 1.519 1.871 2.236 2.303 2.382 2.464 2.545 2.625 2.704 2.782 2.860 2.938 3.015 3.094 3.164 3.236 3.308 3.378 3.445 3.507

= + Esf. Desviador = 1 (Kg/cm2) + 3.507 (Kg/cm2) = 4.507 (Kg/cm2)Los crculos de Mohr para esta prueba fueron los siguientes:

8

De acuerdo a los crculos de Morh se puede observar que esta prueba arrojo un valor de 39.56 y un cortante mximo de = 1.352 (Kg/cm2). Estrato 2: Tiempo (min) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Carga (Kg) 4.20 4.17 4.26 4.19 4.24 5.07 4.18 1.99 1.99 2.07 0.99 Carga acum (Kg) 4.20 8.37 12.63 16.81 21.05 26.12 30.30 32.29 34.28 36.35 37.34 Deformacion Deformacion (in) (cm) 0.009 0.016 0.024 0.032 0.040 0.051 0.060 0.066 0.072 0.080 0.084 0.023 0.041 0.061 0.081 0.102 0.130 0.152 0.168 0.183 0.203 0.2129

=

e 0.003 0.006 0.008 0.011 0.014 0.018 0.021 0.023 0.025 0.028 0.029

1-e 0.997 0.994 0.992 0.989 0.986 0.982 0.979 0.977 0.975 0.972 0.971

Area Esf Corregida desviador(Kg/cm2) 11.135 11.163 11.195 11.227 11.259 11.303 11.340 11.364 11.389 11.422 11.437 0.377 0.750 1.128 1.498 1.870 2.311 2.672 2.842 3.010 3.183 3.265

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

0.99 1.00 0.99 0.99 1.00 0.99 0.99 1.00 0.99 0.98 0.99 0.98

38.33 39.33 40.32 41.30 42.30 43.29 44.28 45.28 46.28 47.25 48.24 49.22

0.088 0.092 0.097 0.103 0.108 0.114 0.122 0.130 0.138 0.149 0.165 0.184

0.222 0.234 0.246 0.262 0.274 0.290 0.310 0.330 0.351 0.378 0.419 0.467

0.031 0.032 0.034 0.036 0.038 0.040 0.043 0.046 0.049 0.053 0.058 0.065

0.969 0.968 0.966 0.964 0.962 0.960 0.957 0.954 0.951 0.947 0.942 0.935

11.453 11.472 11.493 11.518 11.539 11.565 11.599 11.633 11.668 11.715 11.786 11.870

3.347 3.428 3.508 3.586 3.666 3.744 3.818 3.893 3.966 4.034 4.093 4.147

= + Esf. Desviador = 1 (Kg/cm2) + 4.147 (Kg/cm2) = 5.147 (Kg/cm2)Los crculos de Mohr para esta prueba fueron los siguientes:

De acuerdo a los crculos de Morh se puede observar que esta prueba arrojo un valor de 42.43 y un cortante mximo de = 1.531 (Kg/cm2).

=

Estrato 3: Tiempo (min) Carga (Kg) Carga acum Deformacin Deformacin (in) (cm)10

e

1-e

rea Esf Corregida desviador

(Kg) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5.068 4.184 4.2 4.257 4.17 4.239 4.186 0.998 0.986 0.989 0.992 5.068 9.252 13.452 17.709 21.879 26.118 30.304 31.302 32.288 33.277 34.269 0.0053 0.018 0.033 0.051 0.07 0.098 0.098 0.129 0.15 0.17 0.208 0.013462 0.04572 0.08382 0.12954 0.1778 0.24892 0.24892 0.32766 0.381 0.4318 0.52832 0.002 0.006 0.012 0.018 0.025 0.035 0.035 0.046 0.053 0.060 0.074 0.998 0.994 0.988 0.982 0.975 0.965 0.965 0.954 0.947 0.940 0.926 11.907 11.961 12.026 12.104 12.188 12.313 12.313 12.456 12.554 12.649 12.833

(Kg/cm2) 0.426 0.773 1.119 1.463 1.795 2.121 2.461 2.513 2.572 2.631 2.670

= + Esf. Desviador = 1 (Kg/cm2) + 2.67 (Kg/cm2) = 3.67 (Kg/cm2)Los crculos de Mohr para esta prueba fueron los siguientes:

De acuerdo a los crculos de Morh se puede observar que esta prueba arrojo un valor de 34.87 y un cortante mximo de = 1.095 (Kg/cm2).

=

11

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Para esta prueba se obtuvieron los valores de esfuerzo para el cual se lleva un material arenoso a la falla aplicando una presin de confinamiento de 1 Kg/cm2. Para las tres pruebas mencionadas se obtuvo una falla por corte y se observo el rango de carga para la cual este tipo de material llega a la falla y cuanto se deforma al aplicar una serie de cargas acumuladas. Se puede concluir que los valores para el ngulo de friccin interna de los estratos ensayados estuvieron dentro del rango normal para el tipo de material de que se trata (arena limpia). Esto de acuerdo a la siguiente tabla que nos muestra algunos de los valores tpicos de Valores tpicos de Tipo de suelo Arenas Grano redondeado Suelta Media Densa Arenas de granos angulares Suelta Media Densa FOTOGRAFAS 30-45 35-40 40-45 27-30 30-35 35-38

en arenas:

12

13

14

15