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 ……………………….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 ………………………....3 ……………………….. 16 2 MECÁNICA DE SUELOS II .. 3 MECÁNICA DE SUELOS II . RESUMEN En este informe estaré dando a conocer minuciosamente los concepto necesarios para el desarrollo de este ensayo. seguido se desarrollarán los cálculos. y como se desarrollarían teóricamente.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 I. y algunas conclusiones que se han obtenido del trabajo y siendo necesario anexar un panel fotográfico al momento del ensayo. teniendo como bases a un marco teórico que nos especifican como es el comportamiento de una masa de suelo no consolidada. una vez conociendo este método pasaré a presentar a los materiales utilizados para el ensayo y el procedimiento que debemos de seguir. Hallar el módulo de elasticidad: E 4. tiene por finalidad encontrar la resistencia a la compresión o esfuerzo de suelos no confinados y cohesivos.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 II. entonces la cohesión sería menor. 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. Calcular el contenido de humedad de la muestra 5. se dice además que cuando mayor son los finos del suelo. para esto se considera al suelo como una masa elástica. Calcular el peso específico de masa del suelo 4 MECÁNICA DE SUELOS II . otro factor que importa en estas propiedades es el grado de humedad que presenta la muestra. 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. OBJETIVOS 1. III. que cumplan con las leyes de la elasticidad. Determinar el esfuerzo máximo de rotura: qu 2. no quizás para este ensayo. Hallar la cohesión del suelo : 3. INTRODUCCIÓN Este primer ensayo realizado en el laboratorio de mecánica de suelos. 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. la presión de confinamiento es cero. La tabla IV. el esfuerzo principal menor total es cero y el esfuerzo principal mayor es (figura IV. 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.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).1 da las consideraciones aproximadas de arcillas con base en sus resistencias a compresión simple. 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. Tabla IV.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 IV. el uso de una curva de esfuerzo-deformación unitaria basada en el experimento de compresión no confinada para obtener un módulo de elasticidad. Para esto tenemos: FIGURA IV. En esta. Por ejemplo. 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.1 Círculo de Mohr para prueba de compresión simple IV. 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. en general. se obtiene: ……………….2 Donde: .4 Pero después de algún cambio L en la longitud de la muestra es: IV. Dará. 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. un valor muy poco confiable.3 Donde: . 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. . . 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. es la carga sobre la muestra en cualquier instante para el correspondiente valor de _L. en cm2. en mm. El esfuerzo instantáneo del ensayo sobre la muestra se calcula como: IV.IV.6 6 MECÁNICA DE SUELOS II . mm. es la longitud original de la muestra. es la deformación total de la muestra (axial). en kg. El volumen total inicial de la muestra es: 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.5 Igualando las ecuaciones IV-4 y IV-5. En mecánica de suelos es práctica convencional corregir el área sobre la cual actúa la carga P. cancelando términos y despejando el área corregida A'. Esto no se hace cuando se ensayan metales en tensión. 7) Este es un equipo mecánico que extrae el cilindro de la muestra de suelo. (figura V. MATERIALES Muestra inalterada en tubo. (figura V. (figura V.Cilindro pequeño de metal. (figura V.7) 7 MECÁNICA DE SUELOS II . (figura V.3) Cronómetro.4) Probeta . con tan solo mover la palanca habremos quitado la muestra Extractor de muestra.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 V. (figura V.6) Extractor de muestra.2) Vernier.5) Estufa. (figura V. (figura V.1) Balanza electrónica. 01 kg/cm2. 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. FIGURA V. (figura V.9) Este micrómetro está graduado a 0.02mm. (figura V. o algún otro instrumento de FIGURA V. 2013 Micrómetro de Deformaciones. y con un rango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del espécimen para el ensayo.8) Esta máquina mecánica nos permitirá comprimir la muestra hasta un punto donde la muestra falle. Micrómetro de Cargas. para esto se necesitarán dos micrómetros uno de deformación y uno de carga.8 medición. 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.10 8 MECÁNICA DE SUELOS II .9 FIGURA V.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA Máquina de compresión. 9 cm. Con el volumen de la muestra y su peso en estado natural encontramos su peso específico de masa. obteniendo peso del molde más peso de la muestra. después de estar 24 horas en el horno se le pesa nuevamente para así encontrar su contenido de humedad. 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. Cada deformación aplicada se traduce a una carga axial aplicada la cual se toma lectura en el micrómetro de carga (figura V. PROCEDIMIENTO Se toma una muestra de suelo.010 y el resto de 0.005 lecturas en el micrómetro de deformación (figura V. el valor que nos sale está expresado en kg.8). La muestra fue colocada en la máquina de compresión (figura V. Con el equipo extractor de muestra (figura V. Luego vamos a calcular con operaciones matemáticas el esfuerzo máximo de rotura. 9 MECÁNICA DE SUELOS II . el módulo de elasticidad y la cohesión del suelo.4).696).020 con intervalos de tiempos de 15 segundos.7) se retiró la probeta (cilindro pequeño) quedando la muestra no confinada y con las dimensiones interiores del cilindro. de diámetro medido del interior y una altura de 5. de esta muestra extraemos una pequeña probeta cilíndrica (figura V.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 VI. Pasamos a pesar la muestra antes de meterlo al horno. pasamos a medir las dimensiones como el diámetro de la parte central de la muestra y su altura. luego 5 de 0. pesamos ambos en una balanza electrónica de una precisión de centésima de gramo (figura V. tipo MIT (Muestra inalterada en tubo de pared delgada). Luego de obtenido el molde con la muestra.9). en este método de ensayo se aplicó 5 deformaciones de 0.2) cuyas dimensiones son de 4 cm. también podemos encontrar su peso específico del sólido con el peso después de sacado del horno. Una vez la muestra falle.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. 02 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) : 187.885 TABLA VII.015 0.005 0.02 0.005 0.02 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.6 :4 : 12.021 DIAL DE DEFORM.021 0.013 0.024 0.566 : 5.028 0.02 10 MECÁNICA DE SUELOS II .02 0.01 0.1: Lecturas del micrómetro de carga según el intervalo de tiempo determinado: TIEMPO TRANS.02 0.02 0.01 0.028 0.024 0.023 0. DE CARGA 0 0.01 0.02 0.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA VII.02 0.01 0.02 0.01 0.008 0.018 0.02 0.006 0.4 : 59.005 0.002 0.8 : 72.02 0.011 0.021 0.005 0.022 0.009 0.02 0.004 0.028 0.005 0. 0 0. 097057 13.01 0.02 0.6304 1.005 0.011 0.413 1. CARGA DEFORM.043966 0.065 0.64 : 72.588104 12.009483 0.6208 12.008 0.00431 0.028 0.609882 12.2826 2.012931 0.047414 0.02 0.02 0.02 0.021 0.02 0.025 0.016379 0.12851564 0.17804282 0.026724 0.1998983 0.6087 3.66466 12.013 0.175 0.028 0.011207 0.023 0.02 0.2826 0 0.06895925 0.6087 2.02 0.275 0.045 0.006034 0.021 0 0.0945729 0.007759 0.9565 2.2174 0.911447 12.4348 0.021 0.23572013 0.035 0.050156 13. UNITARIA CORREGIDA (seg.1739 2.005 0.024 0.02 0.195 0.07751204 0.17016112 0.022 0.015 0.006 0.17303194 0.882 : 5.642692 12.6522 0.144296 13.03453928 0.01 0.0435 2.19088319 0.18192774 0.02 0.) 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 0.775656 12.3913 2.957355 13.598984 12.0435 3.5 2.135 0.23488498 0.657 :112. DE AXIAL TOTAL DEFORM.023276 0.155 0.02 0.033621 0.024 0.005 0.075 0.17075765 0.17240558 11 MECÁNICA DE SUELOS II .235 0.115 0.239804 ESFUERZO (kg/cm2) 0 0.5664 12.01 0.255 0.865864 12.028 0.030172 0.001724 0.015 0.01728455 0.9783 1.686705 12.02 0.040517 0.005 0.74 2013 Tabla VII.095 0.004 0.577242 12.018 0.1739 2.02 0.02 0.019828 0.23404983 0.191877 13.055 0.1957 1.005 0.002 0.820602 12.215 0.000862 0.005 0.15395033 0. DIAL DE DEFORM.0435 3.05 : 12.11157409 0.037069 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) : 4.2826 2.01 0.01 0.295 0 0.8696 0.002586 0.009 0.02 0 0.00359 13.20276166 0.01 0.05176418 0.2 Presentación de resultados finales – esfuerzos.708827 12.003448 0. AREA TRANS.731025 12.050862 12. TIEMPO MICROM. ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 DIAGRAMA DE ESFUERZO DEFORMACION 0.04 0.25 ESFUERZO ÚLTIMO 0.24 kg/cm2.12 Contenido de humedad : 1.10 0.06 deformacion unitaria є FIGURA VII.02 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 0.01 0.13 Peso específico de masa es :1.03 0. El módulo de elasticidad obtenido es: La cohesión del suelo es: 0.15 Zona elastoplastico Límite de proporcionalidad 0.20 Esfuerzo σ (kg/cm2) Límite de Elasticidad Punto de fluencia punto de ruptura aparente 0.05 0.75 0 12 MECÁNICA DE SUELOS II .05 0.00 0 0. Carga aplicada. (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. Lo---. (IV) Cohesión del suelo: ……………………….Esfuerzo.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA DISCUSIÓN 1. (V) Contenido de humedad: …………… ………. Ao --.Deformación o desplazamiento.Área inicial. (I) Área corregida: A'= …………………….24kg/cm2 )x(10^4 cm2/m2 )x (9.Aplicación de fórmulas: Calculamos el esfuerzo máximo utilizando la mayor lectura del micrómetro de carga: 0..Deformación unitaria.81N/kg)=23. ………………. (VI) Peso específico de masa …………… ……….12 13 MECÁNICA DE SUELOS II . -----Peso del agua y Peso del sólido -----Peso de la muestra y volumen de la muestra 2..Fórmulas: Deformación unitaria: ε = ………………………. = = = = (0. -----. ε ----.Longitud inicial de calibración.5KN/m2 Calculamos el módulo de elasticidad: = Calculamos la cohesión del suelo: = = 0.1).028 a los 240 seg. δ ----.. (VII) Dónde: P ----. Si nuestra muestra presenta un comportamiento elato-plástico. Según como he expuesto en la tabla IV. se ha llegado a una conclusión que el esfuerzo último es de 23. La gráfica de esfuerzo – deformación (figura VII. 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.24 kg/cm2.12 kg/cm2 y el esfuerzo último ha llegado a 0.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA 2013 VIII. sino que se presentaría una deformación. La muestra de suelo ha tenido una cohesión de 0.5 kN/m2 obteniendo por tanto una consistencia muy blanda. 2. 14 MECÁNICA DE SUELOS II .1 y los resultados obtenidos del ensayo. 3. CONCLUSIONES 1.1) 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. 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. edu.unne. X. LINKOGRAFÍA http://www.pdf 15 MECÁNICA DE SUELOS II . BIBLIOGRAFÍA 2013 BRAJA M. DAS Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. 2010.ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA IX.ar/unnevieja/Web/cyt/cyt/2001/7-Tecnologicas/T006. segunda edición. México. con las fallas visibles 16 MECÁNICA DE SUELOS II .ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA XI. FIGURA XII. ANEXOS 2013 FIGURA XII.3 Primeras fallas de la muestra al ser sometida a cierta carga.2 Instalación de la muestra no confinada en la máquina de compresión FIGURA XII.4 Muestra en su estado final.1 extracción del molde de la muestra de suelo. FIGURA XII.
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