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7/24/2019 Determinacin en Laboratorio de Los Parmetros de La Resistencia Cortante
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ContenidoPrueba de corte directo.......................................................................................2
Los Aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden dividirse en cuatro
categoras:....................................................................................................... 2
Equipos............................................................................................................ 3
Preparacin y Procedimiento de ensayo..........................................................
!uelo no co"esivo.........................................................................................
!uelo co"esivo..............................................................................................#
Clasi$cacin de ensayos de corte directo........................................................%
Ensayos no consolidados & no drenados:......................................................%
Ensayo consolidado & no drenado:................................................................%
Ensayo consolidado ' drenado:....................................................................%
(enta)as del ensayo de corte directo...............................................................%
Clasi$cacin........................................................................................................ *
+b)etivo......................................................................................................... ,-
El ensayo se divide en dos etapas:................................................................,-
Equipo para ensayo.......................................................................................,,
Procedimiento................................................................................................,2
(enta)as......................................................................................................... ,3Limitaciones................................................................................................... ,
ipos de rotura...............................................................................................,/
+b)etivos de la compresin simple...................................................................,/
0inalidad del ensayo...................................................................................... ,%
Equipo............................................................................................................ ,1
eormmetro:............................................................................................,1
Cronmetro:................................................................................................,*
4alan5a:......................................................................................................,*
Equipo miscel6neo:.....................................................................................,*
Procedimiento para muestra 7nalterada.........................................................,*
Procedimiento de prueba con aplicacin directa de la carga.
8Esuer5o Controlado9.................................................................................... 2-
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eterminacin en laboratorio delos par6metros de la resistencia
cortante
Prueba de corte directoEste mtodo describe y regula el mtodo de ensayo para la
determinacin de la resistencia al corte de una muestra de suelo;
sometida previamente a un proceso de consolidacin; cuando se le
aplica un esuer5o de ci5alladura o corte directo mientras se permite un
drena)e completo de ella. El ensayo se lleva a cabo deormando una
muestra a velocidad controlada; cerca a un plano de ci5alladura
determinado por la con$guracin del aparato de ci5alladura.
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Los Aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden
dividirse en cuatro categoras: >esistencia al corte de un suelo no co"esivo 8arenas y gravas9 que
es pr6cticamente independiente del tiempo. >esistencia al corte drenado para suelos co"esivos; en que el
despla5amiento debe ser muy lento para permitir el drena)e
durante el ensayo. >esistencia al corte residual; drenado; para suelos tales como
arcillas en las que se re$eren despla5amientos muy lentos y
deormaciones muy grandes. >esistencia al corte para suelos muy $nos ba)o condiciones no
drenadas en que el corte es aplicado en orma r6pida.
Equipos Aparato de ci5alladura: instrumento dise?ado y construido para
contener de manera segura la muestra entre dos bloques porosos
de tal modo que no se aplique un torque a la muestra. El aparato
de ci5alladura debe estar en condiciones de aplicar un esuer5o
normal a las caras del espcimen; medir el cambio de espesor del
espcimen; permitir el drena)e del agua a travs de los bloques
porosos en las ronteras superior e inerior de la muestra y de
sumergir la muestra en agua. El aparato debe ser capa5 de aplicar
una uer5a de ci5alladura al espcimen a lo largo de un plano de
ci5alladura predeterminado 8ci5alladura simple9 paralelo a las
caras de la muestra. Los marcos que contienen el espcimendeben ser lo su$cientemente rgidos para prevenir su distorsin
durante el ensayo. Las dierentes partes del aparato de
ci5alladura; deben ser construidas de un material que no est
su)eto a la corrosin por "umedad o por sustancias que se
encuentren en el suelo; por e)emplo acero ino@idable; bronce;
aluminio; etc. o se permite la combinacin de metales que
puedan dar lugar a un eecto galv6nico. Ca)a de ci5alladura: una ca)a de ci5alladura; circular o cuadrada;
"ec"a de acero ino@idable; bronce o aluminio; con dispositivos
para el drena)e a travs de su parte superior e inerior. Esta ca)a
debe estar dividida verticalmente por un plano "ori5ontal en dos
mitades de espesor igual que se a)ustan con tornillos de
alineacin. La ca)a de ci5alladura est6 provista con tornillos de
separacin; que controlan el espacio entre sus mitades superior e
inerior.
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4loques permeables 8piedras porosas9: Los bloques permeables
permiten el drena)e de la muestra de suelo a lo largo de los
e@tremos superior e inerior de la muestra. Los bloques
permeables tienen tambin como uncin transerir los esuer5os
de ci5alladura "ori5ontal del bloque a los bordes superior e inerior
del espcimen. Los bloques permeables deben consistir de carburo
de silicio; o@ido de aluminio o un metal que no est su)eto a la
corrosin por sustancias del suelo. El grado adecuado del bloque
depende del suelo que se vaya a anali5ar. La permeabilidad del
bloque debe ser substancialmente mayor que la del suelo; pero
debe tener una te@tura lo su$cientemente $na para prevenir una
intrusin e@cesiva en los poros del bloque. El di6metro o anc"ura
del bloque poroso o de la platina superior debe ser de -.2 mm a
-.# mm menos que la medida interior de la ca)a. !i el bloque tiene
como uncin transerir los esuer5os "ori5ontales del suelo; debeser lo su$cientemente rugoso para desarrollar una ad"erencia por
riccin. Este eecto se puede conseguir con c"orro de arena o
maquinado del bloque; pero su super$cie no debe ser tan irregular
que cause grandes concentraciones de esuer5os en el suelo.
Preparacin y Procedimiento de ensayoEl procedimiento depende del tipo de suelo y de las condiciones en que
ser6 ensayado. El tama?o m6@imo de las partculas para la ca)a de ,-
cm de lado es de 3;3# mm.
Suelo no cohesivo
Pesar un plato grande de arena seca 8o mo)ada con el contenido de
"umedad conocido con e@actitud9 con su$ciente material para "acer por
lo menos tres ensayos a la misma densidad.
Ensamblar cuidadosamente la ca)a de corte 8retroceder cualquier
separacin e@istente entre las partes de la ca)a y los tornillos de
empalme9 y $)ar la ca)a en posicin. +btener la seccin transversal A de
la muestra.
Colocar cuidadosamente la arena en la ca)a de corte "asta cerca de #
mm del borde de la super$cie del anillo y colocar el pistn de carga
8incluyendo la piedra porosa9 sobre la super$cie del suelo. omar un
nivel peque?o y veri$car la nivelacin del pistn o bloque de carga.
Pesar el recipiente de la arena para determinar el peso e@acto del
material utili5ado en la muestra. +btener a continuacin una reerencia
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del espesor de la muestra de suelo marcando en varios puntos el borde
del pistn o bloque de carga alrededor del permetro con respecto a la
altura de la ca)a de corte.
Aplicar la carga normal Pv deseada y colocar el dial para determinar el
despla5amiento vertical 8con precisin de -;-, mm por divisin9.>ecordar incluir el peso del pistn de carga y la mitad superior de la ca)a
de corte como parte del peso Pv.
!eparar dos partes de la ca)a de corte despla5ando los tornillos
espaciadores que se encuentran en la parte superior de la ca)a de corte.
El espacio despla5ado debera ser ligeramente superior 8al o)o9 que el
tama?o m6s grande de partculas presente en la muestra. A
continuacin se debe $)ar el bloque de carga apretando los tornillos de
$)acin provistos para tal propsito a los lados de la parte superior de la
ca)a de corte. 7nmediatamente despus de separar los tornillosespaciadores de manera que se libere la parte inerior de la ca)a de
corteB en este momento la carga normal; la mitad de la carga de la ca)a
de corte; y el bloque o pistn de carga se encuentran actuando sobre la
muestra de suelo.
A)ustar el deormmetro de car6tula 8-;-, mmdivisin9 para medir el
despla5amiento en cortante.
Para ensayos saturados; saturar la muestra llenando la ca)a de muestra
y permitiendo transcurrir su$ciente tiempo para que tenga lugar lasaturacin.
Asegurarse de que las piedra porosas que se encuentran en la ca)a de
corte estn saturadas si el suelo al ensayarse contiene alguna "umedad.
Comen5ar la carga "ori5ontal 8cortante9 y tomar lecturas del
deormmetro de carga; del deormmetro de despla5amiento cortante; y
del deormmetro vertical 8cambio de volumen9. !i el ensayo es de tipo
deormacin unitaria controlada; se deben tomar esas lecturas a
despla5amientos "ori5ontales de:#; ,-; y cada ,- 2- unidades dedespla5amiento "ori5ontal. Dtili5ar una tasa de deormacin unitaria del
orden de -;# a no m6s de 2 mmmin. o utili5ar tasas de deormacin
unitaria m6s r6pidas; pues e@iste el peligro de que se presente el pico de
carga cortante entre dos lecturas. La tasa de deormacin unitaria
debera ser tal que la muestra alleF entre 3 y # min.
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>etirar la arena de la ca)a de corte y repetir los pasos , a 1 sobre por lo
menos dos muestras adicionales y a una densidad o)al6 dentro de los # g
y no m6s de ,- g respecto a la cantidad de suelo usada en el primer
ensayo. Asegurarse de que la arena ocupe el mismo volumen utili5ando
las marcas de reerencia del paso G 3.
En el paso anterior usar un valor dierente de Pv para cada ensayo 8se
sugiere doblar la carga e@terior; por e)emplo; ; 1; ,/ Hg m6s el peso del
bloque o pistn de carga para esos tres ensayos #; ,-; 2- Hg; etc.9.
Suelo cohesivo
=oldear cuidadosamente tres o cuatro muestras al mismo tama?o 8y;
o)al6; a la misma densidad9 tomadas de una muestra de bloque grande;
o de una muestra de tubo; o de cualquier otro tipo de uente. Dtili5ar un
anillo cortante de manera que el tama?o pueda ser controlado bastante
apro@imadamente. Cualquier muestra con un peso apreciablementedierente de las otras debe descartarse y en su lugar moldear otra
muestra. IJu constituye apreciableF comparado con el tama?o de la
muestra 8del orden de # cmK @ 2- a 2# mm de espesor9 es un asunto de
criterio personal
ota: !e pueden necesitar seis muestras si el suelo est6 inalterado y pre
consolidado. =antener las muestras en ambiente de "umedad
controlada mientras se "ace el moldeo; la preparacin de la m6quina de
corte y los dem6s tipos de ensayo.
>etroceder la separacin y el agarre de los tornillos gua en la parte
superior de la ca)a de corte y ensamblar las dos partes. Asegurarse de
que las piedras porosas est6n saturadas a menos que se vaya a ensayar
un suelo seco. =edir las dimensiones de la ca)a de corte para calcular el
6rea de la muestra.
Colocar cuidadosamente la muestra dentro de la ca)a de corte. La
muestra debe a)ustar perectamente en la ca)a y llenarla "asta cerca de
# mm de la parte superior de la ca)a de corte. Colocar el bloque o pistn
de carga en su sitio sobre el suelo; la carga normal Pv y a)ustar el
deormmetro de car6tula vertical.
Para un ensayo consolidado es necesario controlar el deormmetro
vertical igual que para el ensayo de consolidacin para determinar
cuando la consolidacin "aya terminado.
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!eparar cuidadosamente las mitades de la ca)a de corte de)ando una
peque?a separacin apenas mayor que el tama?o de la partcula m6s
grande presente en el suelo; retroceder los tornillos de separacin y
empalmar la cabe5a de carga en su sitio utili5ando los tornillos $)os para
tal propsito. Asegurarse de que la carga normal reMe)e la uer5a normal
m6s el peso del bloque de carga y la mitad superior de la ca)a de corte.
!er e@tremadamente cuidadoso al separar la ca)a de corte cuando se
ensaya una arcilla blanda porque parte del material puede ser e@truido
uera de la ca)a por la 5ona de separacin ' utili5ar en esos casos cargas
verticales peque?as yo "acer si puede requerir el "acer la consolidacin
antes de la separacin de ca)as.
Acoplar el deormmetro de deormacin constante; $)ar en cero tanto el
deormmetro "ori5ontal como el vertical. Para ensayos saturados; es
necesario llenar la ca)a de corte con agua y esperar un tiempo ra5onable
para que se produ5ca la saturacin de la muestra.
Comen5ar la carga "ori5ontal 8cortante9 y tomar lecturas del
deormmetro de carga; despla5amiento de corte y despla5amientos
verticales 8de cambio de volumen9. !i el ensayo se "ace a deormacin
unitaria controlada tomar estas lecturas a despla5amientos "ori5ontales
de #; ,- y cada ,- 2- unidades del deormmetro de despla5amiento
"ori5ontal. Dtili5ar una tasa de deormacin unitaria del orden de -.# a
no m6s de 2 mmmin. o utili5ar tasas de deormacin unitaria
demasiado altas; ya que es posible que la cargue pico de corte estentre dos lecturas. La tasa de deormacin unitaria debera ser tal que la
muestra alleF en # a ,- min a menos que el ensayo sea de tipo con
drena)e. Puede "acerse una gr6$ca de la lectura de deormacin vertical
contra el log del tiempo similar a la del ensayo de consolidacin del
suelo.
>emover el suelo y tomar una muestra para contenido de "umedad.
>epetir los pasos 2 a / para dos o m6s muestras adicionales. !i el suelo
est6 pre consolidado y se utili5an seis muestras para el ensayo; es
preciso asegurarse de utili5ar un rango de tres cargas normales a cadalado del esuer5o de pre consolidacin.
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Clasifcacin de ensayos de corte directo
Ensayos no consolidados no drenados:
El corte se inicia antes de consolidar la muestra ba)o la carga normal
8vertical9. !i el suelo es co"esivo; y saturado; se desarrollar6 e@ceso de
presin de poros. Este ensayo es an6logo al ensayo ria@ial noconsolidado & drenado.
Ensayo consolidado no drenado:
!e aplica la uer5a normal; se observa el movimiento vertical del
deormmetro "asta que pare el asentamiento antes de aplicar la uer5a
cortante. Este ensayo puede situarse entre los ensayos tria@iales
consolidado & no drenado y consolidado & drenado.
Ensayo consolidado ! drenado:
La uer5a normal se aplica; y se demora la aplicacin del corte "asta
que se "aya desarrollado todo el asentamientoB se aplica a continuacin
la uer5a cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de
presiones de poros en la muestra. Este ensayo es an6logo al ensayo
ria@ial consolidado & drenado.
Para suelos no co"esivos; estos tres ensayos dan el mismo resultado;
est la muestra saturada o no; y por supuesto; si la tasa de aplicacin
del corte no es demasiado r6pida. Para materiales co"esivos; los
par6metros de suelos est6n marcadamente inMuidos por el mtodo de
ensayo y por el grado de saturacin; y por el "ec"o de que el materialest normalmente consolidado o sobre consolidado.
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El principio puede aplicarse a suelos granulares y otros materiales que
contienen grandes partculas que seran muy caras de ensayar por otros
medios.
Puede medirse el 6ngulo de riccin entre suelo y roca; o entresuelo y
otros materiales.
El ensayo ria@ial es; relativamente; muc"o m6s dicil de e)ecutar e
interpretar; especialmente si se toman medidas de presin de poros.
El tama?o de las muestras "ace que eectuar ensayos consolidados no
drenados y consolidados drenados no requiere demasiado tiempo; pues
el tiempo de drena)e es bastante corto aNn para materiales con ba)o
coe$ciente de permeabilidad; debido a que el camino de drena)e es muy
peque?o.
!e "a introducido ca)as con muestra cuadrada de orma que la reduccin
de 6rea durante el ensayo pueda 6cilmente tenerse en cuenta si se
desea. El uso de ca)as cuadradas es relativamente reciente; y la mayora
de las m6quinas antiguas todava en servicio; utili5an ca)as circulares.
La m6quina de corte directo es muc"o m6s adaptable a los equipos
electrnicos de medicin; de orma que no se requiera la presencia
continua de un operario para eectuar ensayos consolidados' drenados;
que puedan durar varios das.
!e "a encontrado que los par6metros de suelo t y c obtenidos por elmtodo de corte directo son casi tan con$able como los valores
tria@iales 8probablemente esto se debe m6s a problemas del operador
que al "ec"o de que los equipos tengan igual capacidad de
comportamiento9. Lo anterior no quiere indicar que el ensayo ria@ial sea
indeseableB sino que; si se desean Nnicamente los par6metros de suelo;
los valores que brinda el ensayo de corte directo se "an encontrado
usualmente bastante aceptables.
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Prueba tria@ial
En la actualidad el uso de pruebas tria@iales en laboratorios de suelos;arro)a resultados m6s precisos en la obtencin de los par6metros de
resistencia C y O del suelo. Estas pruebas son de mayor coniabilidad al
momento de determinar la resistencia del suelo y nos dan opcin de
conocer en orma m6s completa las caractersticas mec6nicas de un
suelo.
Este constituye el mtodo m6s vers6til en el estudio de las propiedades
esuer5o'deormacinB Con este ensayo es posible obtener una gran
variedad de estados reales de carga. Esta prueba es la m6s comNn para
determinar las propiedades esuer5o'deormacin. Dna muestracilndrica de un suelo es sometida a una presin de con$namiento en
todas sus caras. A continuacin se incrementa el esuer5o a@ial "asta
que la muestra se rompe. Como no e@isten esuer5os tangenciales sobre
las caras de la muestra cilndrica; el esuer5o a@ial y la presin de
con$namiento; son los esuer5os principal mayor y principal menor
respectivamente. Al incremento de esuer5o a@ial; se denomina esuer5o
desviador.
En la actualidad e@isten dos modalidades de pruebas tria@ialesB pruebas
de compresin y pruebas de e@tensin; todo depende de si la muestra
es varia en aumento o disminucin su dimensin original de altura.
ClasifcacinLas pruebas tria@iales se clasi$can adem6s por su orma de aplicacin
sobre el espcimen en tres grupos; que son:
Prueba lentaB donde el espcimen se le aplica un esuer5o de
compresin en peque?os incrementos; esperando siempre que en cada
incremento el valor de DnQ-; es decir que debemos esperar a que elsuelo consolide y que la presin del agua sea cero.
Prueba >6pida ' ConsolidadaB se le aplica al suelo un esuer5o en
peque?os incrementos y luego esperamos que DnQ- para despus allar
el suelo en orma r6pida aplicando el esuer5o a@ial por completo.
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Prueba >6pidaB en esta prueba tanto la presin "idrost6tica como la
carga a@ial son aplicadas sin permitir consolidacin en la muestra. Los
esuer5os eectivos no se conocen bien; ni tampoco su distribucin en
ningNn momento.
En esta pr6ctica se podr6 determinar la resistencia de los suelosobtenidos en el 6rea de la 0E! Aragn y se determinara por medio del
esuer5o su resistencia a la compresin que este mantiene; actividad
que es importante conocer en cualquier 5ona antes de reali5ar cualquier
tipo de obra ya que de esto depende la calidad y duracin del proyecto
as como tambin las consecuencias que la construccin puede
ocasionar.
$b#etivoEsta norma tiene como ob)etivo determinar la resistencia al esuer5o
cortante y la relacin esuer5o'deormacin de una muestra cilndrica desuelo co"esivo inalterada remoldeada.
El ensayo se divide en dos etapas:La primera; en la que la probeta de suelo es sometida a una presin
"idrost6tica de Muido; con esuer5os verticales iguales a los "ori5ontales.
urante esta etapa; se dice que la probeta es RconsolidadaR si se
permite el drena)e del Muido de los poros. Alternativamente; si el drena)e
no puede ocurrir se dice que la probeta es Rno consolidada.
En la segunda etapa; llamada de aplicacin del Esuer5o esviador; se
incrementan los esuer5os verticales 8desviadores9 a travs del pistn
vertical de carga; "asta la alla. En esta etapa el operador tiene tambin
la opcin de permitir el drena)e y por lo tanto eliminar la presin neutra
o mantener la v6lvula correspondiente cerrada sin drena)e.
!i la presin neutra es disipada se dice que el ensayo es RdrenadoR; en
caso contrario se dice que el ensayo es Rno drenado.
Los ensayos tria@iales pueden ser clasi$cados en:o consolidados'no drenados 8DD9 o r6pidos 8J9. !e impide el drena)e
durante las dos etapas del ensayo.
Consolidados&no drenados 8CD9 o consolidados'r6pidos 8>C9. !e permite
el drena)e durante la primera etapa solamente.
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Consolidados'drenados 8C9 o lentos 8!9. !e permite el drena)e durante
todo el ensayo; y no se de)an generar presiones neutras aplic6ndolos
incrementos de carga en orma pausada durante le segunda etapa y
esperando que el suelo se consolide con cada incremento.
La >esistencia al Esuer5o Cortante de un suelo 8S 9; en uncin de losesuer5os totales; se determina usando la Ley de Coulomb:
S Q c T U tan V
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,#9 4omba de vaco,/9 4alan5a de precisin; apro@imacin -;, gr,%9 Aro'sello de cauc"o,19 Equipo para determinar el contenido "umedad
El aparato consta; en primer lugar; de un tablero de comando y
de una c6mara ria@ial constituida de cilindro de lucita de 3# cm de
di6metro y unos % mm de espesor de su pared. Las bases de la c6mara
est6n conormadas por dos placas circulares las que quedaran solidarias
al cilindro; por medio de sellos de goma y pie5as de a)uste. La pie5a
base inerior es de acero ino@idable para poder resistir los ensayos. La
c6mara con las anteriores dimensiones resiste presiones internas de
%Hgcm2.
entro de la c6mara se ubican dos cilindros cortos; que sirven de base
y cabe5al del cuerpo de prueba con pie5as de aluminio perorada encontacto con este.
La transmisin de carga "acia el cuerpo de prueba se logra mediante un
movimiento ascendente de la c6mara cuya seccin superior del cuerpo;
entra en contacto con el v6stago del anillo de carga. Dn e@tensmetro
medir6 las deormaciones que tengan lugar en el anillo; las que; a
travs; de una tabla de calibracin proporcionara las cargas actuantes
correspondientes. Por otro lado; el candencimetro con)untamente con el
cronometro controlaran que la velocidad de carga sea de -.-2# cmmin.
En las pruebas de compresin ria@ial; se requiere que la muestra est6
enundada en membranas Me@ibles; resistentes e impermeables;
generalmente de l6te@.
Para aplicar la presin de c6mara en torno a la muestra; el agua seria el
Muido ideal; ya que este no ataca a la membrana de l6te@.
Procedimiento
El suelo a utili5arse se pre$ere que sea inalterado; en cuyo caso se
debe tallar por lo menos tres especmenes cilndricos; teniendo
muy en cuenta su estrati$cacin y evitando destruir la estructura
original del suelo. !i la muestra es alterada; se procede a preparar
los especmenes compact6ndose la muestra con una determinada
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energa; de acuerdo con las condiciones tcnicas impartidas. Las
dimensiones de los especmenes dependen del tama?o de la
m6quina tria@ial a emplearseB debiendo tomar en cuenta que la
altura de la muestra debe ser el doble el di6metro; 8!e toman las
medidas de los especmenes preparados9.
El momento de prepararlos especmenes se debe tomar muestrapara determinar el contenido de "umedad.
Pesamos el primer espcimen y lo colocamos en la base de la
c6mara tria@ial; utili5ando una piedra porosa entre la muestra y
dic"a base. Colocamos la membrana de cauc"o en el espcimen; utili5ando un
aparato especial para ello. Colocamos la cabe5a de pl6stico usando una piedra porosa entre
la cabe5a y el espcimen. Aseguramos la membrana con ligas tanto en la parte superior
como en la inerior. En el caso de reali5ar en ensayo tria@ial en un tria@ial !oiltest;
conectamos la cabe5a de pl6stico en el tubo espiral que sale de la
base y que se utili5a para el drena)e de la muestra. Colocamos la c6mara con su tapa; asegur6ndonos que estn bien
colocados los empaques y seguidamente apretamos los tornillos
que su)etan la c6mara uniormemente. 7ntroducimos el pistn en el "ueco de la cabe5a de pl6stico. Centramos el bra5o de carga con el pistn y colocamos el dial de
las deormaciones en cero. !i la muestra no se encuentra saturada; ser6 necesario saturarla;
salvo introducciones contrarias al respecto; para lo cual abrimos
las v6lvulas de saturacin permitiendo que el agua Muya desde la
base a travs de la muestra. Aplicamos presin al tanque de almacenamiento de la glicerina o
agua y luego abrimos las v6lvulas que permiten el paso de la
glicerina o agua a la c6maraB la presin lateral introducida ser6n
las indicadas anteriormente. En estas condiciones aplicamos el tipo de tria@ial solicitadoB
llegando en caso a aplicar la carga "asta romper la muestraBanot6ndose las lecturas delas deormaciones a@iales y de la carga
aplicada. Dna ve terminado el ensayo se reduce la presin y se devuelve la
glicerina o agua al tanque de almacenamiento; se seca la c6mara
y luego a la muestra con muc"o cuidado con el ob)eto de gra$car
la ractura y adem6s determinar la "umedad.
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odo este proceso lo repetimos con los dem6s especmenes;
utili5ando presiones laterales dierentes.
"enta#as
Algunas venta)as de los ensayos de compresin ria@ial son:
La muestra no es or5ada a inducir la alla sobre una super$cie
determinada. Consecuentemente; una prueba de compresin puede revelar una
super$cie dbil relacionada a alguna caracterstica natural de la
estructura del suelo. Las tensiones aplicadas en pruebas de compresin en laboratorio;
son una apro@imacin de aquellas que ocurren en situ. Las tensiones aplicadas son las tensiones principales y es posible
reali5ar un estrec"o control sobre las tensiones y lasdeormaciones.
Las condiciones de drena)e pueden ser controladas y es posible
una gran variedad de condiciones de prueba.
Limitaciones Algunas limitaciones de los ensayos de compresin ria@ial son:
,9 En algunos casos de arcilla el tama?o de la muestra puede tener
importantes eectos sobre la resistencia medida.29 !e deben coneccionar o tomar muestras de di6metros que
representen adecuadamente grietas y discontinuidades en una
muestra de suelo.
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Prueba de compresin simple
sobre arcilla saturada
La prueba de compresin simple es un tipo especial de prueba no
consolidada'no drenada que se usa comNnmente para especmenes de
arcilla. En esta prueba; la presin de con$namiento a 3 es +. Dna carga
a@ial se aplica r6pidamente al espcimen para generar la alla. En sta;
el esuer5o principal menor total es + y el esuer5o principal mayor total
es a l. Como la resistencia de corte no drenada es independiente de la
presin de con$namiento; tenemos donde qR es la resistencia a
compresin simple. ericamente; para especmenes similares de arcilla
saturada; las pruebas de compresin simple y las pruebas tria@iales no
consolidadas'no drenadas deberan dar los mismos valores de cLlX !in
embargo; en la pr6ctica; las pruebas de compresin simple sobre arcillas
saturadas dan valores ligeramente menores para C7l que los obtenidos
eL pruebas no consolidadas'no drenadas.
Este ensayo se emplea Nnicamente para suelos co"esivos; ya que en un
suelo carente de co"esin no puede ormarse una probeta sin
con$namiento lateral. Para tal se traba)ara con una muestra arcillosa
por ello es importante comprender el comportamiento de los suelossometidos a cargas; ya que es en ellos o sobre ellos que se van a undar
las estructuras; ya sean puentes; edi$cios o carreteras; que requieren de
una base $rme; o m6s aNn que pueden aprovec"ar las resistencias del
suelo en bene$cio de su propia capacidad y estabilidad; siendo el
estudio y la e@perimentacin las "erramientas para conseguirlo; y
$nalmente poder predecir; con una cierta apro@imacin;
el comportamiento ante las cargas de estas estructuras.
Es muy importante en =ec6nica de !uelos; ya que permite obtener un
valor de carga Nltima del suelo; el cual; como se ver6 m6s adelante serelaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga
que puede utili5arse en proyectos que no requieran de un valor m6s
preciso; ya que entrega un resultado conservador. Este ensayo puede
de$nirse en teora como un caso particular del ensayo tria@ial. Es
importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a
cargas; ya que es en ellos o sobre ellos que se van a undar las
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estructuras; ya sean puentes; edi$cios o carreteras; que requieren de
una base $rme; o m6s aNn que pueden aprovec"ar las resistencias del
suelo en bene$cio de su propia capacidad y estabilidad; siendo el
estudio y la e@perimentacin las "erramientas para conseguirlo; y
$nalmente poder predecir; con una cierta apro@imacin; el
comportamiento ante las cargas de estas estructuras. ebido a la
comple)a y variable naturale5a de los suelos; en especial en lo reerido a
la resistencia al esuer5o cortante; e@isten muc"os mtodos de ensayo
para evaluar sus caractersticas. Aun cuando se utili5an otros mtodos
m6s representativos; como el tria@ial; el ensayo de compresin simple
cumple el ob)etivo buscado; sin tener que "acer un mtodo tan comple)o
ni usar un equipo que a veces puede ser inaccesible; lo que signi$ca
menor costo. Este mtodo de ensayo es aplicable solo a materiales
co"esivos que no e@pulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y
que mantienen su resistencia intrnseca despus de remover laspresiones de con$namiento; como las arcillas o los suelos cementados.
Los suelos secos riables; los materiales $surados; laminados o
barbados; los limos; las turbas y las arenas no pueden ser anali5ados por
este mtodo para obtener valores signi$cativos de la resistencia a la
compresin no con$nada.
%ipos de roturaEn un ensayo de compresin simple se pueden producir distintos tipos
de rotura; los cuales son la rotura r6gil y la rotura dNctil. En la primera
predominan las grietas paralelas a la direccin de la carga; y la roturaocurre de un modo brusco y ba)o deormaciones muy peque?as;
present6ndose despus de ella un desmoronamiento de la resistencia.
En la segunda la muestra se limita a deormarse; sin que apare5can
5onas de discontinuidad en ella. e orma intermedia; la rotura se
produce a travs de un plano inclinado; apareciendo un pico en la
resistencia y un valor residual.
En arcillas blandas aparece la rotura dNctil en el ensayo de compresin
simple; mientras que en suelos cementados se suele registrar rotura
r6gil en este tipo de ensayos. Las teoras de rotura r6gil ueroniniciadas por Allan
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En una probeta sometida a compresin simple tambin se pueden
producir tracciones locales en el contorno de las $suras; especialmente
sobre planos paralelos a la direccin de la compresin. Esto e@plica la
aparicin de grietas verticales. En suelos blandos sometidos a presiones
no muy altas; la rotura dNctil se presenta ba)o la orma de un
ensanc"amiento slo por el centro; ya que por los e@tremos lo impide la
riccin entre el suelo y las placas de carga.
$b#etivos de la compresin simple eterminar la resistencia a la compresin simple. e$nir adecuadamente el par6metro de resistencia cF 7nterpretar debidamente el tipo de alla que suri el material
conorme a sus caractersticas. >econocer y utili5ar correctamente los materiales y el equipo
necesario para reali5ar el ensayo de compresin no con$nada;
aprendiendo las caractersticas de cada uno; y los cuidados que se
deben tomar para reali5ar la e@periencia. +btener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro
ordenado de acuerdo a un mtodo establecido. Comprender con e@actitud la metodologa y procedimientos
usados en el ensayo; incluido el tiempo e intervalos con los que
ser6 ensayada la muestra. Construir el gr6$co esuer5o'deormacin a partir de los datos
obtenidos de la e@periencia y de las rmulas tericas necesarias.
&inalidad del ensayoiene por $nalidad; determinar la resistencia a la compresin no
con$nada 8qu9; de un cilindro de suelo co"esivo o semi'co"esivo; e
indirectamente la resistencia al corte 8qc9;por la e@presin.
Este c6lculo se basa en el "ec"o de que el esuer5o principal menor es
cero 8ya que al suelo lo rodea slo la presin atmosrica9 y que el
6ngulo de riccin interna 8Z9 del suelo se supone cero.
ebido a numerosos estudios; se "a "ec"o evidente que este ensayogeneralmente no proporciona un valor bastante con$able de la
resistencia al corte de un suelo co"esivo; debido a la prdida de la
restriccin lateral provista por la masa de suelo; las condiciones internas
del suelo como el grado de saturacin o la presin de poros que no
puede controlarse y la riccin en los e@tremos producidas por las placas
de apoyo. !in embargo; si los resultados se interpretan adecuadamente;
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reconociendo las de$ciencias del ensayo; estos ser6n ra5onablemente
con$ables.
El ensayo de la compresin simple es un caso especial del ensayo
tria@ial; en el cual solamente se le aplica a la probeta la tensin
longitudinal. Puesto que no es necesario el dispositivo para aplicar lapresin lateral; y como; adem6s; la muestra no necesita estar envuelta
en una membrana de cauc"o; este ensayo se "a convertido en un
ensayo sencillo de campo. El aparato es tan solo Ntil para ensayos
r6pidos sobre suelos predominantemente arcillosos que est6n saturados
o casi saturados. !e podr6 reali5ar de dos maneras; mediante un control
de deormacin o bien; mediante un control de esuer5os. El primero; es
ampliamente utili5ado; controlando la velocidad de avance de la
plataorma del equipo. El segundo; requiere ir reali5ando incrementos de
carga; lo que puede causar errores en las deormaciones unitarias al
producirse una carga adicional de impacto al aumentar la carga; por lo
que resulta de pr6cticamente nula utili5acin.
Como el ensayo de compresin simple en arcillas relativamente
impermeables se eectNa cargando la probeta con bastante rapide5;
resulta que; en de$nitiva; constituye tambin un ensayo sin drena)e si
dic"a arcilla est6 saturada. Como el ensayo de compresin simple es
e@traordinariamente 6cil y barato de reali5ar; resulta que muy pocas
veces se "acen los ensayos tria@iales en suelos saturados. !egNn el
valor de la resistencia m6@ima a compresin simple; una arcilla se puedeclasi$car del modo que se indica a continuacin8er5ag"i y PecH; ,*##9.
Consistencia del suelo Carga Nltima 8Hgcm29 =uy blanda[-;2# 4landa -;2#'-;#- =edia -;#-',;-- 0irme ,;--'2;-- =uy $rme 2;--';-- ura \;--
EquipoLos materiales utili5ados en el ensayo de compresin no con$nada son
los siguientes:
Aparato de compresin:
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El aparato de compresin puede ser una b6scula de
plataorma equipada con un marco de carga activado con un gato de
tornillo; o con un mecanismo de carga "idr6ulica; o cualquier otro
instrumento de compresin con su$ciente capacidad de control para
proporcionar la velocidad de carga. En lugar de la b6scula de
plataorma es comNn que la carga sea medida con un anillo o una celda
de carga $)ada al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresin no
con$nada sea menor de ,-- HPa 8,Hgcm29 el aparato de compresin
debe ser capa5 de medir los esuer5os compresivos con una precisin de
, HPa8-;-, Hgcm29B para suelos con una resistencia a la compresin no
con$nada de ,-- HPa 8,Hgcm29 o mayor el aparato de compresin debe
ser capa5 de medir los esuer5os compresivos con una precisin de # HPa
8-;-# ]gcm29.
'e(ormmetro:
El indicador de deormaciones debe ser un comparador de car6tula
graduado a -;-2mm; y con un rango de medicin de por lo menos un
2-W de la longitud del espcimen para el ensayo; o algNn otro
instrumento de medicin; como un transductor que cumpla estos
requerimientos.
7nstrumentos de medicin:
=icrmetro; u otro instrumento adecuado para medir las dimensiones
sicas del espcimen dentro del -;,W de la dimensin medida. Los pie
de metro o calibradores (ernier no son recomendados para especmenesblandos que se deormar6n a medida que los calibradores se colocan
sobre el espcimen.
Cronmetro:
Dn instrumento de medicin de tiempo; que indique el tiempo
transcurrido con una precisin de , seg. para controlar la velocidad de
aplicacin de deormacin prescrita anteriormente.
)alan*a:
La balan5a usada para pesar los especmenes; debe determinar su masacon una precisin de -;,W de su masa total.
Equipo miscel+neo:
7ncluye las "erramientas para recortar y labrar la muestra; instrumentos
para remoldear la muestra; y las "o)as de datos
=aterial y equipo adicional:
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, muestra Arcilla , esp6tula de l6pi5 2 vidrios de relo) , Cuerda de guitarra , tubo de P(C de * cm de altura y #cm de di6metro.
, moldeador de cilindros de arcilla. , vernier
Procedimiento para muestra ,nalterada !i se trata de muestra inalterada; se labran los cilindrosB tambin
se pueden remoldear tratando de reproducir el peso volumtrico
que se requiera; buscando que el di6metro de estos; sea de 3.3 cm
y la altura sea de 2 a 2.# veces el di6metro. La muestra es medida y pesada y se anota en el registro
correspondiente. !i las muestras son labradas se medir6n los di6metros: superior
8s9; central 8c9 e inerior 8i9. e los di6metros anteriores se saca el promedio; el cual es
multiplicado por 2.#; esto para obtener la altura que tendr6 el
espcimen. !e corta el espcimen a la altura media calculada; despus de
"aberlo cortado; se toma la altura real del espcimen y es la que
se anota como altura media 8^m9. !e coloca la muestra en la prensa; se le coloca la placa de
aplicacin de carga. !e procede a aplicar la carga a la muestra; tomando lecturas de
carga y deormacin correspondiente a cada ,# segundos; "asta
que el espcimen alle; esto es; que se registren 2 cargas iguales o
que de una carga menor que la inmediata anterior. !e reali5an los c6lculos del registro y se obtiene el valor de la
Co"esin del suelo con la siguiente rmula: Co"esin 8c9 Q q2 q Q Esuer5o m6@imo 8Hg cm_29
Procedimiento de prueba con aplicacin directa de la carga-.Es(uer*o Controlado/ =ontar muestra en la base con base y cabe5al ya instalado bien
centrado ba)o el marco de carga. !e veri$ca que el peso de marco
de carga este completamente balanceado por el contrapeso y se
coloca una pesa en la mnsula. se coloca el e@tensmetro o un
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micrmetro en el soporte pegado al marco de carga a)ustado en
cero. Al mismo tiempo que aplicamos la primera carga; activamos el
cronmetro y antes de incrementar de nuevo la carga se registra
la lectura del micrmetro # segundos antes de aplicar el siguiente
incremento. =ientras m6s se acerque la muestra a la alla; debemos observarla
para detectar los posibles planos de alla; grietas y otros puntos de
inters. !i la muestra alla bruscamente registrase el tiempo transcurrido
tras la aplicacin del Nltimo incremento de cargaB despus
qutense las pesas de la mnsula. !i no "ay alla brusca; la prueba
se dar6 por terminada al surir la muestra una deormacin
unitaria del orden de 2-W. Crtese la muestra del aparato y "6gase un esquema de su alla y
agrietamientos a una escala correcta. Crtese una la)a delgada; de unos 3 mm de espesor; paralela al
plano de alla; para determinacin del contenido de agua. El resto
de la muestra se pondr6 a secar para el mismo $n. Calculase las deormaciones correspondientes a los dierentes
esuer5os; segNn los datos observados; calculado con 6reas
corregidas y dibN)ese un diagrama esuer5o'deormacin.
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