ENSAYO TRIAXIAL.pptx

8/11/2019 ENSAYO TRIAXIAL.pptx

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ENSAYO TRIAXIAL



ENSAYO TRIAXIAL

Alcances y Objetivos Determinar el Ángulo de Rozamiento

Interno (ø) y la Cohesión del suelo (c) , quepermitan establecer su Resistencia al Corte,aplicando a las probetas esfuerzos verticalesy laterales que tratan de reproducir losesfuerzos a los que está sometido el sueloen condiciones naturales.

Definir las características y propiedades dela muestra de suelo, dependiendo de losresultados de la prueba en laboratorio.



Alcances y Objetivos

Señalizar los parámetros del suelo y larelación esfuerzo-deformación, paragraficar la curva y comparar; a través de la

determinación del esfuerzo cortante.

Medir la deformación que tiene una

muestra sumergida que soporta cargaaxial, y medir los asentamientos del sueloante solicitaciones axiales de fuerza



Descripción del ensayo Consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo

dentro de una membrana de caucho o goma, que seintroduce en una cámara especial y se le aplica unapresión igual en todo sentido y dirección. Alcanzadoese estado de equilibrio, se aumenta la presiónnormal ó axial (σ1), sin modificar la presión lateral

aplicada (σ3), hasta que se produzca la falla.

Realizando por lo menos 3 pruebas, con presioneslaterales diferentes, en un gráfico se dibujan los

círculos de Mohr que representan los esfuerzos defalla de cada muestra y trazando una tangente oenvolvente a éstos, se determinan los parámetros f yc del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y lascondiciones en que este trabajará.



La primera, en la que la probeta de suelo es sometida auna presión hidrostática de fluido, con esfuerzosverticales iguales a los horizontales. Durante esta

etapa, se dice que la probeta es "consolidada" si sepermite el drenaje del fluido de los poros.Alternativamente, si el drenaje no puede ocurrir sedice que la probeta es "no consolidada“.

Etapas:



En la segunda etapa, llamada de aplicación delEsfuerzo Desviador, se incrementan los esfuerzosverticales (desviadores) a través del pistón verticalde carga, hasta la falla. En esta etapa el operador

tiene también la opción de permitir el drenaje y porlo tanto eliminar la presión neutra o mantener laválvula correspondiente cerrada sin drenaje. Si lapresión neutra es disipada se dice que el ensayo es

"drenado", en caso contrario se dice que el ensayoes "no drenado“.

Etapas:



Así los ensayos triaxialespueden ser clasificados en:1. No consolidados-no drenados (UU) o rápidos (Q). Se

impide el drenaje durante las dos etapas del ensayo.

2. Consolidados-No drenados (CU) o consolidados-Rápidos

(RC), Se permite el drenaje durante la primera etapasolamente.

3. Consolidados-drenados (CD) o lentos (S). Se permite el

drenaje durante todo el ensayo, y no se dejan generarpresiones neutras aplicando los incrementos de carga enforma pausada durante le segunda etapa y esperandoque el suelo se consolide con cada incremento.



Criterio de falla Mohr-Coulomb

La Resistencia al Esfuerzo Cortante de un suelo (τf ), enfunción de los esfuerzos totales, se determina usando la Leyde Coulomb:

τf = c + σ tan ø

Donde: c=Cohesión

ø=Angulo de Rozamiento Interno.σ = Tensión normal al plano.

Generalmente cada prueba se realiza con tres o cincoprobetas de la misma muestra de suelo, bajo esfuerzos

confinantes distintos. La representación de los resultados enel diagrama de Mohr está constituida por una serie decírculos, cuya envolvente permite obtener los parámetrosdel suelo estudiado en el intervalo de esfuerzos considerado.



Circulo de MohrEn términos físicos, si un circulo de Mohr paraestados particulares de esfuerzo, yace enteramentepor debajo de la envolvente, el suelo esta encondiciones estables. Si el circulo de Mohr toca laenvolvente, la resistencia máxima del suelo ha sidoalcanzada, es decir, la falla ha ocurrido en un planodeterminado.



Circulo de Mohr para esfuerzos Totales.



Si el ángulo de este plano con respecto a la horizontal es α ,esta línea que se junta con el centro del circulo al puntotangente, esta inclinada en un ángulo 2α con relación al eje,

de la geometría del triangulo rectángulo, se tiene:

2 * α = 90º + Φ por lo tanto:

α = 45º + Φ / 2, a este plano se le denomina Plano de FallaTeórico.



Equipos

•CAMARA DE COMPRESIÓN TRIAXIAL.•MEMBRANA DE CAUCHO.

•CALIBRADOR.

•BALANZA (A=0.01gr).

•CUCHILLO DE MOLDE.

•PERFILADOR DE MUESTRA.

•RECIPIENTES PARA DETERMINARA HUMEDAD.

•ANILLOS DE CAUCHO.

•PIEDRAS POROSAS Y PAPEL FILTRO.







Muestra de Ensayo

Las muestras pueden serinalteradas o remoldeadas.

MUESTRAS INALTERADAS

Se las puede obtener debloques Inalterados o mediantetubos de pared delgada.

Bloques inalterados: perfile lamuestra hasta obtener eldiámetro y altura final.



Tubo muestreador: serecortarán solamente lassuperficies planas.

Mida y registre lasdimensiones de laprobeta.

Pese y registre la masade la probeta.

Determine el contenido

de humedad

Muestra de Ensayo



Muestra de Ensayo

MUESTRAS REMOLDEADAS

Mezcle el suelo conagua, y déjelo en reposopor lo menos 16 horas.

Compacte el suelo en almenos 6 capas en unmolde hasta la densidaddeseada.

Escarifique cada capa.



Terminada la compactación determine lasdimensiones de la probeta.

Pese la masa de la probeta.

Determine el contenido de humedad

Muestra de Ensayo



PROCEDIMIENTO

Humedezca las piedras

porosas y el papel filtro.

Lubrique el interior yexterior de la embrana.

Fije la membrana aldilatador de membrana.

Coloque sobre la base de lamuestra las piedras porosas,el papel filtro, la probeta y latapa superior.



Extienda la membrana sobre

la tapa y base de la muestra yséllela con los anillos decaucho.

Aplique un vacio de 5 in deHg hasta que todo el aire seaexpulsado.

Ensamble la cámara triaxial.

PROCEDIMIENTO





Encere los deformímetros

vertical y de carga.

Aplique la carga axial a unavelocidad de deformaciónde 0.127 cm/min (lecturasconstantes o hasta el 20% dela deformación axial).

Registre las lecturas dedeformación axial y decarga.

PROCEDIMIENTO



Apague la máquina, suelte la

presión del equipo y remuevala muestra.

Realice un gráfico o tome unafotografía del tipo de falla.

Siga el mismo procedimientodescrito anteriormente pararealizar dos ensayosadicionales con diferente

presión de confinamiento σ3.

PROCEDIMIENTO



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:

Donde

di = Diámetro inferior, mm ó cm.Dm= Diámetro medio, mm ó cm.

Ds= Diámetro superior, mm ó cm.



Calcule el área Ao, y volumen V de la probeta.

Calcule la deformación axial unitaria (ε), para cada carga 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.

Cálculos



Calcule el área corregida para cada aplicación decarga, como sigue:

Donde:

Ao=Área inicial promedio de la sección transversal

dela muestra, en cm2 ó mm2

ε=Deformación axial unitaria para cada carga axial

aplicada.

Cálculos



Cálculo de la Carga Aplicada , de la formasiguiente:

P=Carga Aplicada(kg)= Carga*Deformación

Carga : Kg/cm

Deformación: cm

Cálculos



Calcule el esfuerzo desviador, como sigue:

P=Carga axial aplicada, medida en kg.

A=Area corregida

Calcule σ1 para ubicar el otro punto del circulo

de Mohr:

σ1=σ3+σd

Cálculos

σd =



Con los resultados

obtenidos construir paracada presión lateral σ3,una gráfica en escalaaritmética; ubicando en

el eje de las abscisas lasdeformaciones unitarias(ε), en porcentaje, y enordenadas el esfuerzo

desviador, σ1 - σ3

Cálculos



Calcule los esfuerzos principales a la falla,como sigue:

σ3 = presión lateral de confinamiento aplicada a la

cámara.

σ1 = esfuerzo principal mayor = esfuerzo desviador a la

falla + presión de confinamiento aplicada a la cámara.

Cálculos



Dibuje los círculos de Mohr para cada probetaensayada y trace una tangente o envolvente aésta,para ello determine el centro de cada círculo y elradiocomo sigue:

Cálculos



De esta gráfica obtengalos parámetros decohesión y ángulo defricción, midiendo la

pendiente de latangente quecorresponde al ángulode fricción interna (Ø), y

la intercepción con laordenada quecorresponde a lacohesión (C).

Cálculos



CONCLUSIONES

• La resistencia de un suelo es el mayor esfuerzo alque puede ser sometido.

• La geometría de la mayoría de los problemas

geotécnicos es de tal manera que prácticamente

todo el suelo se encuentra en compresión.• Aún cuando el suelo pueda fallar debido a la

aplicación de grandes esfuerzos de compresión, elsuelo falla realmente al corte.

• Muchos problemas geotécnicos requieren de una

evaluación de la resistencia al corte del suelo, talescomo: taludes, presas de tierra, fundaciones deestructuras, muros de contención, etc

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