INTRODUCCIÓNAlgunas veces no se dispone de material para preparar probetas adecuadas para los ensayos de compresión simple. También puede suceder que el número de ensayos que haya que realizar sea grande y que éstos tengan que llevarse a cabo “in situ”. En ambos casos, el ensayo de carga puntual puede sustituir al de la compresión simple. Con el equipo de carga puntual se hace los ensayos en lo cual consiste en romper un trozo de roca entre dos puntas cónicas de acero endurecido. gracias a los ensayos con el equipo de carga puntual. Veremos como el volumen de la probeta influye en su resistencia.OBJETIVOS: Dar a conocer que este equipo de carga puntual podemos determinar el Índice de Resistencia (Is) en testigos de roca que requieren de poca preparación y que pueden tener formas regulares o irregulares. . Así mismo en seguidamente deducir las propiedades mecánicas de la roca sometidas a compresión a partir de ensayos de carga puntual. D = Diámetro de la probeta (cm). El procedimiento consiste en romper una muestra entre dos puntas cónicas metálicas accionadas por una prensa. RELACIÓN DE ESBELTEZ: La probeta a ser ensayada debe tener la siguiente relación: L/D = 1. de tal forma que el stress aplicado se convierte a valores aproximados de UCS. D = Diámetro de la probeta (cm). P = Carga última de rotura (Kg). en relación a la Carga Puntual. FÓRMULA MATEMÁTICAS: Is = P/D² Donde: Is = Índice de Carga Puntual Franklin (Kg/cm²). Las ventajas de este ensayo son que se pueden usar muestras de roca irregulares sin preparación previa alguna y que la maquina es portátil. dc = (14 + 0. testigos cilíndricos de sondajes o bloques. a partir del índice de resistencia a la carga puntual (Is).175 D) Is Donde: . Estimación de la “dc”.GENERALIDADES Con la ayuda del equipo de carga puntual podemos realizar ensayos donde se utiliza para determinar la resistencia a la compresión simple de fragmentos irregulares de roca.4 Donde: L = Longitud de la probeta (cm). según el diámetro de la muestra. El marco de carga está diseñado y construido de manera que por la aplicación repetida de la carga no se desvíe y las puntas cónicas permanezcan coaxiales con una desviación máxima de 0.dc = Resistencia Compresiva de la roca en (Kg/cm²). Generalmente estas dimensiones varían de 15 a 100 mm. Dos puntas cónicas: . El cilindro hidráulico: Es accionado mediante una bomba hidráulica manual a través del cual se aplica la carga de compresión sobre la muestra.Las puntas son conos esféricamente truncados. . EQUIPO DE CARGA PUNTUAL El equipo utilizado es la versión portátil que consta de: Sistema de carga Lector de carga Lector de distancia Sistema de carga: Marco de carga: . Lector de carga: .Las puntas cónicas deben tener asientos rígidos de manera que no existan problemas de deslizamientos cuando los testigos de geometría irregular sean ensayados.Se puede fijar en posiciones que permitan la colocación de testigos de roca con diferentes dimensiones.2 mm. El cono es de 60° y el radio de la esfera es de 5 mm y deben coincidir tangencialmente. D = Diámetro de la probeta en mm.Una de ellas está fija al marco de carga y la otra está situada en el cilindro hidráulico. . . Dos manómetros calibrados con aguja de arrastre para registrar la carga máxima de falla. Calibración: El equipo debe ser calibrado periódicamente usando una celda de carga certificada y un juego de bloques para chequear que las lecturas de P y D estén dentro de los rangos previamente establecidos para este ensayo. Lector de distancia: Un sistema de medición instalado sobre el marco de carga que registra la distancia entre los puntos de contacto de las puntas cónicas con el testigo. . 6. Dependiendo del tipo de muestra (ver figura 1). Figura 1: Configuración de carga y requerimientos en la forma de los testigos . se sitúa el testigo entre las puntas cónicas de la maquina.PROCEDIMIENTO PARA EL ENSAYO CON CARGA PUNTUAL: 1. 4. 5. Se recubre la maquina con una bolsa resistente cuyo fin será el de evitar que al momento de fallar la roca no salten fragmentos y dañen a personas u objetos de alrededor. Una persona se encarga de medir la presión a la cual esta siendo sometida la muestra mediante un manómetro conectado directamente a la prensa hidráulica. Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo de ruptura (Figura 2). 3. 2. Medir las dimensiones de la muestra. Una segunda persona será la encargada de ir aumentando paulatinamente la presión en la prensa hidráulica. Concebir una idea general de la roca en cuanto a su litología y estructuras. resguardando que se cumplan las configuraciones de carga y requerimientos de forma del testigo. 8. 7. Identificar las muestras. W = ancho. De = diámetro del núcleo equivalente. (d) muestra irregular.(a) muestra diametral. D = diámetro. (b) muestra axial. (c) bloque. . L = largo. (c) bloques válidos. (b) muestras axiales válidas. (d) muestras inválidas.Figura 2: Modos típicos de falla para muestras validas e invalidas (a) muestras diametrales válidas. CÁLCULOS: El índice de carga puntual sin corrección se calcula de la siguiente manera: . Donde: A= WD= área de la sección transversal mínima (ver figura 1) La clasificación de las rocas según su resistencia a compression uniaxial. y es dada por: De2 = D2 para muestra diametrales. propuesta por la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas (Brown. 1981).426 cm2) De = diámetro del núcleo equivalente = D para muestras diametrales (ver figura 1). la cual es: P = valor medido en la maquina * 14. (Debido a que la presión se realiza a través de puntas cónicas. es la siguiente: Resistencia (MPa) >250 100-250 50-100 25-50 5-25 1-5 0. axiales o bloques.25-1 Clasificación Extremadamente alta Muy Alta Alta Media Baja Muy Baja Extremadamente Baja CORRECCIONES: Is varía como una función de D en el ensayo diametral y como una función de De en el ensayo axial. de bloques y pedazos irregulares. N.Is = P/De2 (MPa) Donde: P = carga de falla. por eso se debe aplicar una corrección para obtener un valor único de esfuerzo de . mm2. es necesario realizar una corrección. o De2=4A/π para muestras irregulares. mm 2. m. y pedazos irregulares deben ser calculados . y para que este valor pueda ser usado para propósitos de clasificación de la roca. un pequeño error será introducido si se usa la expresión: F = (De/50)0.Los resultados de los ensayos diametrales. Si los ensayos válidos fueran pocos solo se eliminará el mayor y el menor y se calculará el promedio con los restantes. La corrección entonces no será necesaria o se introducirá un mínimo de error (p.5 Los resultados finales Is (50) serán calculados eliminando los dos valores más altos y los dos más bajos de una muestra de 10 o más ensayos válidos y calculando el promedio con los valores restantes. de bloques separadamente. axiales. El valor de esfuerzo de carga puntual corregido Is (50) de un testigo o muestra de roca está definido como el valor Is medido en un ensayo diametral con diámetro D= 50mm. en el caso de ensayos diametrales de testigos cilíndricos NX con D=54mm. la corrección no es necesaria).45 Para testigos con medidas cerca del estándar 50 mm. El método más efectivo de obtener Is (50) es ejecutar ensayos diametrales muy cerca de D=50mm.carga puntual para una muestra de roca.e. . Sin embargo no todos los ensayos de carga puntual son ejecutados con estos testigos por lo que la siguiente corrección debe ser aplicada: Is (50) = F x Is Donde el factor F es la siguiente expresión: F = (De/50)0. cuando contiene numerosas superficies de debilidad. Franklin(1972) para estimar la resistencia a la compresión no confinada: σc = 24 Is (50) Asimismo Brock(1993) ha propuesto también una relación entra la resistencia de tracción T0 y el índice de carga puntual Is (50): T0 = 1. A partir del índice de carga puntual corregido Is (50) se puede utilizar la fórmula de E. CONCLUSIONES . es necesario que las discontinuidades se encuentren siempre en una misma posición respecto al eje que une las dos puntas del aparato. Broch y J. es decir. Cuando las rocas son muy anisótropas.5 Is (50) Según esto la relación media entre las resistencias a compresión y tracción de las rocas seria de 16. la orientación de éstas con respecto al plano de rotura es muy importante. Para conseguir que los resultados de los ensayos realizados con un mismo tipo de roca sean comparables. A. En este ensayo la rotura de la roca se produce entre las dos puntas del aparato. Como por ejemplo predecir el esfuerzo de compresión uniaxial. Con el aparato de carga puntual podremos realizar ensayos que nos ayudara determinar propiedades mecánicas. ANEXO . El volumen de la probeta es un factor muy importante para determinar la resistencia de la roca.