ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADO

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

Carrera : Ing. Civil Sección : A1 Aula : AN1SP Turno : Mañana

MECÁNICA DE SUELOS II

Facultad: Ingeniería

Carrera: Ingeniería Civil

TÍTULO: ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADO

CURSO: MECANICA DE SUELOS II

PROFESOR: ING. FERNANDO MANUEL UCHUYPOMA MONTES

SECCIÓN: A1

TURNO: MAÑANA

APELLIDOS Y NOMBRES CODIGO

MEJIA MEJIA RAQUEL F02873J

ROSAS SANCHEZ KATTY ALLISON F02766K

SANCHEZ ALBORNOZ INDIRA LUZ F02735G

TOLENTINO VALDIVIESO JUAN ENRIQUE

F02823E

2015




AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por darme fuerza en mis estudios. A mis padres por enseñarme

el camino en la vida. A mi universidad por darme el conocimiento que me es

necesario para ser una profesional de éxito.




DEDICATORIA

“A Dios, por darme salud y bienestar

espiritual.

A mis padres, por su esfuerzo, amor y apoyo

durante mi formación personal y profesional.

Al docente, por impartirme la base

fundamental para la elaboración de la

presente monografía.”




RESUMEN

El Tema de la siguiente monografía es el estudio del ensayo triaxial

consolidado no drenado, entre las secciones desarrolladas tenemos el concepto

que lo define, los materiales fundamentales para su realización, su proceso y usos

de aplicación en la ingeniería civil junto con problemas teórico y práctico.




ABSTRACT

The Subject of this monograph is the study of triaxial consolidated undrained

test, between sections have developed the concept that defines the fundamental

materials for its realization, its application process and applications in civil

engineering with problems, theoretical and practical.




ÍNDICE

1. PLAN DE INVESTIGACIÓN

1.1 Problema:

1.1.1 Problema de investigación

1.1.2 Planteamiento del problema

1.1.3 Justificación de la investigación

1.2 Objetivos

1.3 Marco referencial

1.4 Marco teórico

1.5 Metodología:

1.5.1 Tipo y diseño de estudio

1.5.2 Tipo de estudio

1.5.3 Diseño de investigación

1.5.4 Muestra

1.5.5 Métodos

1.5.6 Procedimiento y recolección de datos

2. RESULTADOS

2.1 Formulas y diagramas

2.2 Ejemplos

3 CONCLUSIONES

4 RECOMENDACIONES

5 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

6 ANEXOS




INTRODUCCIÓN

En la actualidad el uso de pruebas triaxiales en laboratorios de suelos, arroja

resultados más precisos en la obtención de los parámetros de resistencia al corte

y del suelo. Estas pruebas son de mayor confiabilidad al momento de determinar la

resistencia del suelo y nos dan opción de conocer en forma más completa las

características mecánicas de un suelo.

Este ensayo también denominado ensayo consolidado rápido (R), consta de tres

etapas (saturación, consolidación y compresión).

El objetivo del ensayo es determinar los parámetros efectivos c' y Φ', ya que estos

gobiernan la resistencia al corte del suelo y determinar también algunas

características respecto al cambio de volumen y rigidez del suelo. Para dibujar el

círculo de esfuerzos de Mohr que condicionará la envolvente de falla deben

determinarse los esfuerzos principales σ1 y σ3, para lo cual se recolectan

periódicamente los valores de los deformímetros que controlan el anillo de carga y

la deformación vertical (DL) de la probeta durante la compresión y también la

presión poros en la probeta.

Este ensayo se encuentra normalizado en el Reglamento Nacional de

Edificaciones, en la E050, con la NTP 339.166: 2001, y la ASTM 4767 de respaldo.




1. PLAN DE INVESTIGACIÓN

1.1 Problema:

1.1.1 Problema de investigación

Ensayo triaxial consolidado no drenado

1.1.2 Planteamiento del problema

La prueba triaxial es uno de los métodos más confiables para

determinar los parámetros de la resistencia cortante del suelo.

Se usa ampliamente tanto para investigaciones como para

pruebas convencionales. La prueba se considera confiable por

las siguientes razones:

a) Proporciona información sobre el comportamiento

esfuerzo-deformación unitario del suelo, que no suministra la

prueba de corte directo.

b) Permite condiciones más uniformes de esfuerzo que la

prueba de corte directo con sus concentraciones de esfuerzos

a los largo del plano de falla.

c) Provee más flexibilidad en términos de trayectorias de

carga.

1.1.3 Justificación de la investigación

Este ensayo sirve para estimar la capacidad de carga en suelos

cohesivos parcial y completamente saturados.




Se realiza en laboratorios de pruebas certificados, aunque

existen muy pocos en el Perú.

Su precio varía entre 1000 y 1200 dólares, por lo que no es muy

utilizado con frecuencia.

1.2 Objetivos:

Aprender a realizar el ensayo triaxial consolidado no drenado.

Aprender a calcular la capacidad de carga en los suelos.

1.3 Marco referencial:

Este ensayo se encuentra normalizado por:

- NTP 339.166

- ASTM D4767

1.4 Marco teórico:

La prueba consolidada-no drenada es el tipo más común de prueba triaxial.

En ésta, el espécimen de suelo saturado es primero consolidado por una

presión en todo su alrededor (símbolo del sigma en base 3) del fluido en la

cámara, que resulta en drenaje. Después que la presión de poro del agua

generada por la aplicación de la presión de confinamiento es completamente

disipada (es decir, u en base c = Bsigma3= 0), el esfuerzo desviador

diferencial por sigma en base d sobre el espécimen se incrementa para

causar la falla cortante. Durante esta fase, la línea de drenaje desde el

espécimen se mantiene cerrada. Como el drenaje no se permite, la presión

de poro del agua diferencial u en base d crecerá. Durante la prueba se hacen

las mediciones de diferencia por sigma en base d y diferencial u en base d.

el incremento en la presión de poro del agua diferencial u en base d se

expresa en una forma adimensional como:




�̅� =∆𝑢𝑑

∆𝜎𝑑

Dónde: A= parámetro de la presión de poro de Skempton (Skempton. 1954).

Los patrones generales de la variación de diferencial por sigma en base de

y diferencial por u en base d con la deformación unitaria axial para arenas y

arcillas se muestran en las figuras

En este ensayo la resistencia al corte permanece prácticamente constante

para un intervalo grande de los valores de presión de menores que la presión

de sobre-consolidación. Las arcillas NC muestran una resistencia adicional

con respecto a la obtenida, esta es atribuible a los mismos efectos de sobre-

consolidación, estos efectos son comparativamente mayores a los del

ensayo drenado debido a que se impide el drenaje. En los casos de obras

que están sobre depósitos de arcilla en las cuales el tiempo de construcción

se extiende por tiempo razonablemente largo, puede suponerse que al final

de la construcción se habrá producido algún grado de consolidación. Si en

ese momento las solicitaciones de corte que se generan tienen magnitud

suficiente para producir la falla, ésta se producirá rápidamente sin drenaje

adicional. Este comportamiento se modela en el ensayo consolidado no

drenado, en el cual la muestra se consolida bajo la presión de cámara y luego

se lleva a la ruptura aumentando el esfuerzo desviador sin permitir el drenaje.

Este ensayo es aplicado en muestras alteradas e inalteradas de arcilla y

también en arena y grava.

En este tipo de prueba, el espécimen se consolida primeramente bajo la

presión hidrostática; así el esfuerzo llega a ser efectivo, actuando sobre la

fase sólida del suelo. En seguida, la muestra se lleva a la falla por un rápido

incremento de la carga axial, de manera que no se permita cambio de

volumen. El hecho esencial de este tipo de prueba es el no permitir ninguna

consolidación adicional durante el periodo de falla, de aplicación de la carga

axial. Esto se logra fácilmente en una cámara de compresión triaxial




cerrando la válvula de salida de las piedras porosas a la bureta. En la

segunda etapa de una prueba rápida consolidada podría pensarse que todo

el esfuerzo desviador fuera tomado por el agua de los vacíos del suelo en

forma de presión neutral, ello no ocurre así y se sabe que parte de esa

presión axial es tomada por la fase sólida del suelo, sin que hasta la fecha,

se hayan dilucidado por completo ni la distribución de esfuerzos, ni las

razones que lo gobiernan. De hecho no hay ninguna razón en principio para

que el esfuerzo desviador sea íntegramente tomado por el agua en forma de

presión neutral, si la muestra estuviese lateralmente confinada, como el caso

de una prueba de consolidación. El ensayo CU (consolidado-no drenado) se

realiza generalmente con medición de la presión de poros o neutra con el fin

de determinar los parámetros de “C” y “φ” en términos de esfuerzos totales

y esfuerzos efectivos.




En la etapa de consolidación se permite el drenaje de forma que los

esfuerzos efectivos sean iguales a los esfuerzos totales aplicados

(∆uw = 0). Durante la etapa de corte, se cierra el drenaje y se mide la presión

intersticial uw.

Este tipo de ensayo es una composición de los dos ensayos ya que en la

primera etapa se permite el drenaje de la muestra en un todo de acuerdo

para el ensayo “S”. Mientras que en la segunda etapa la rotura se alcanza

en forma rápida y sin permitir ningún drenaje de la muestra tal es el caso del

ensayo “Q”. La identificación de este ensayo triaxial con la letra “R” es

simplemente porque en orden alfabético la “R” está ubicada entre la “Q” y la

“S” y además debido a que este ensayo es una composición de aquellos dos.

Existe una variante en este tipo de ensayo triaxial, que es el Ensayo triaxial,

consolidado, no drenado, con medición de presiones neutras y que para

diferenciarlo del anterior se lo identifica con la letra “R”. La variante que

ofrece este ensayo “R” es que, en la segunda etapa del mismo, se mide la

presión neutra que se origina en el agua de poros cuando se aplica la tensión

desviante. Este hecho nos obliga a ejecutar esta segunda etapa del ensayo

con una velocidad de deformación pequeña para permitir que la presión

neutra generada por la aplicación de la tensión desviante (1 - 3) pueda ser

medida correctamente y exista una correspondencia total entre las tensiones

(1 - 3), las deformaciones () y la presión neutra (u) que se miden en forma

simultánea. Si la velocidad de deformación de la probeta no es la correcta,

se producirá un desfasaje entre la carga aplicada (1-3), la deformación ()

con respecto a la presión neutra (u) que dependerá indudablemente de la

permeabilidad del suelo.

1.5 Metodología:

1.5.1 Tipo y diseño de estudio

Obras hidráulicas y obras viales




1.5.2 Tipo de estudio

Descriptivo

1.5.3 Diseño de investigación

NTP 339.166: Esta norma técnica peruana establece la

determinación de las relaciones de resistencia y de esfuerzo-

deformación de un espécimen de suelo cohesivo saturado.

Estos especímenes son consolidados y cortados a compresión

sin drenaje a una velocidad constante de deformación axial.

1.5.4 Muestras

Se determinara la cantidad de material para la preparación de

las muestras mediante datos conocidos que serán explicados

más adelante.

1.5.5 Métodos

La prueba de ensayo triaxial es uno de los métodos más confiables para

determinar los parámetros de la resistencia al cortante.

En un ensayo triaxial, un espécimen cilíndrico de suelo es revestido con una

membrana de látex dentro de una cámara a presión. La parte superior e

inferior de la muestra tiene discos porosos, los cuales se conectan al sistema

de drenaje para saturar o drenar el espécimen. En estas pruebas se pueden

variar las presiones actuantes en tres direcciones ortogonales sobre el

espécimen de suelo, efectuando mediciones sobre sus características

mecánicas en forma completa. Los especímenes usualmente están sujetos

a presiones laterales de un líquido, generalmente agua.

El agua de la cámara puede adquirir cualquier presión deseada por la acción

de un compresor comunicado con ella. La carga axial se transmite al




espécimen por medio de un vástago que atraviesa la parte superior de la

cámara. La presión que se ejerce con el agua que llena la cámara es

hidrostática y produce por lo tanto, esfuerzos principales sobre el espécimen,

iguales en todas las direcciones, tanto lateral como axialmente. En las bases

del espécimen actuará además de la presión del agua, el efecto transmitido

por el vástago de la cámara desde el exterior.

Es usual llamar σ1, σ2 y σ3 a los esfuerzos principales mayor, intermedio y

mínimo, respectivamente. En una prueba de compresión, la presión axial

siempre es el esfuerzo principal mayor, σ1; los esfuerzos intermedios y

menor son iguales (σ2 = σ3) y son iguales a la presión lateral.

En este tipo de prueba (Cu), el espécimen se consolida primeramente bajo

la presión hidrostática; así el esfuerzo llega a ser efectivo, actuando sobre la

fase sólida del suelo. En seguida, la muestra se lleva a la falla por un rápido

incremento de la carga axial, de manera que no se permita cambio de

volumen. El hecho esencial de este tipo de prueba es el no permitir ninguna

consolidación adicional durante el periodo de falla, de aplicación de la carga

axial. Esto se logra fácilmente en una cámara de compresión triaxial

cerrando la válvula de salida de las piedras porosas a la bureta.

En la segunda etapa de una prueba rápida consolidada podría pensarse que

todo el esfuerzo desviador fuera tomado por el agua de los vacíos del suelo

en forma de presión neutral, ello no ocurre así y se sabe que parte de esa

presión axial es tomada por la fase sólida del suelo, sin

que hasta la fecha, se hayan dilucidado por completo ni la distribución de

esfuerzos, ni las razones que lo gobiernan. De hecho no hay ninguna razón

en principio para que el esfuerzo desviador sea íntegramente tomado por el

agua en forma de presión neutral, si la muestra estuviese lateralmente

confiada, como el caso de una prueba de consolidación.

El ensayo CU (consolidado-no drenado) se realiza generalmente con

medición de la presión de poros o neutra con el fin de determinar los

parámetros de “C” y “φ” en términos de esfuerzos totales y esfuerzos

efectivos.




Explicaremos a continuación como se ejecuta la “segunda etapa” del ensayo

triaxial R, ya que la primera etapa es similar a la explicada para el ensayo

triaxial drenado “S”. Para ello utilizaremos el esquema de la figura. Una vez

que la probeta se ha consolidado isotrópicamente bajo la acción de 3,

cerramos la llave B y en el manómetro (8) mediante el accionamiento del

pistón (3) colocamos la misma presión que teníamos en el (7) que debe

coincidir con la presión de contrapresión, que como ejemplo habíamos

aplicado para la saturación por contrapresión una presión Pc = 6 kg/cm². A

continuación en el “Indicador de cero” (5), que es una pieza de acrílico

transparente que en su parte inferior tiene un tornillo que al ser roscado

empuja hacia arriba un pistón que desplaza una pequeña masa de mercurio,

que se eleva en dos pequeños conductos inclinados, y que obstruyen el

pasaje de agua del pistón (3) hacia la probeta y viceversa.

Para nivelar las dos ramas de mercurio en (5) abrimos la llave E e

inmediatamente la cerramos para abrir la llave D, al hacer esto no se

deberán producir cambios en las presiones del circuito pues el mismo estaba

en equilibrio para la misma presión.




Estamos en condiciones de poner en funcionamiento la prensa con una

velocidad de deformación adecuada, con lo cual estaremos aplicando a la

probeta la tensión desviante (1 - 3). Esta solicitación generará en el interior

de la probeta, presiones efectivas y presiones neutras, éstas últimas tratarán

de expulsar agua a través de los cabezales drenantes y la misma empujará

el mercurio en la rama izquierda del indicador de cero (5) con lo cual ambas,

saldrán del nivel horizontal original que está marcado con una línea en

ambas caras de (5). Para evitar esto, con un pequeño incremento de presión

en la rama de la derecha, podemos lograr que nuevamente ambas ramas de

mercurio retomen su posición original, para ello debemos accionar el pistón

roscado (3). Este pequeño incremento de presión no es otra cosa que la

presión neutra que tiene el agua de poros en el interior de la probeta y su

valor lo obtenemos restándole a la presión que nos marca el manómetro (8)

los 6,0 kg/cm2 que teníamos de contrapresión y que como ya explicamos

anteriormente es nuestra nueva presión de referencia. De esta forma y hasta

la finalización del ensayo debemos controlar que el indicador de cero (5)

mantenga las dos ramas de mercurio niveladas a medida que registramos la

presión en el manómetro (8). En la actualidad, lo que se utiliza para medir la

presión neutra de la probeta, es la instalación a la salida de los conductos

de drenaje de la misma de un transductor de presión, que es un elemento

electrónico que mide la presión neutra sin cambio de volumen, como se

muestra en la figura

Esquema utilizado para medir la

presión neutra que se desarrolla en el

interior de una probeta en el ensayo R

con transductor electrónico.




Repitiendo el ensayo con tres o más probetas a las cuales consolidamos con

distintas presiones de confinamiento 3, podremos al final de los mismos

representar los resultados mediante los círculos de rotura de Mohr y obtener

así los parámetros de corte en términos de presiones totales (ccu; cu)

Figuras 47 y 48 Como vemos en la figura siguiente las presiones neutras

medidas, pueden tomar valores negativos en algunos casos, dependiendo

de la dilatancia del material ensayado. Estas presiones negativas serían muy

difíciles de medir si no hubiésemos aplicado contrapresión a nuestra probeta,

pues en ese caso las presiones negativas tendrían que medirse a partir de

la presión de referencia que sería la presión atmosférica y el agua en tracción

puede experimentar cavitación.

Aplicando la contrapresión en cambio nuestra presión de referencia cambia

y pasa a ser por ejemplo + 6,000 kg/cm2, con lo cual todas las presiones

neutras que midamos en el manómetro (8) y que sean inferior a esta presión

de referencia serán negativas.

2.

Valores obtenido de un ensayo triaxial consolidado no drenado con medición de presiones

neutras




Representación de la C.R.I. de un ensayo triaxial consolidado no drenado “R”

Esta es la segunda ventaja que nos ofrece la aplicación de la contrapresión

en los ensayos triaxiales, ya que nos permite calcular (mediante diferencia)

presiones neutras negativas a partir de mediciones positivas. Es por este

motivo que en los ensayos R que se ejecutan sobre probetas de arena,

donde no sería necesaria la contrapresión para obtener una saturación

óptima, la misma se aplica siempre.

1.5.6 Procedimiento y recolección de datos

Preparación de la muestra

a) Compactación

Las muestras de suelo recompactadas para pruebas de compresión,

pueden ser preparadas, aplicando procedimientos de compactación

standard. Usualmente se requieren preparar las muestras a una densidad

seca especificada, aplicando un esfuerzo de compactación determinado. El

procedimiento para probar muestras recompactadas, incluyendo cálculos,

figuras y presentación de resultados, son los mismos para pruebas similares

de muestras no perturbadas. Los procedimientos de compactación antes

referidos se aplican principalmente a suelos cohesivos y a suelos sin

cohesión, parcialmente saturados. La preparación de las muestras de suelos




sin cohesión, secos y completamente saturados, requieren un tratamiento

especial.

b) Cantidad de Muestra

Se determinara la cantidad de material para la preparación de las muestras

mediante datos conocidos, los cuales se han obtenido previamente y se

indican en la tabla siguiente:

Luego las cantidades de material y agua que se deben agregar para

confeccionar un cuerpo de prueba son: Suelo = 1100 gr, Agua = 70 gr.

Preparación de la probeta de suelo

Por medio del cuarteo seleccionar una cantidad de suelo representativo que

aproximadamente represente el peso de la muestra para ensayo. Se pesan

los 1100 gr en una balanza cuya precisión sea del orden de 0.1 gr.

Por otro lado, se requiere de una probeta graduada para determinar en forma

práctica la cantidad de agua que debe agregarse al suelo.




Se procede a colocar un bol, limpio y seco, la muestra de suelo y se incorpora

el agua. Con la ayuda de una espátula o cuchara, revolver y homogeneizar

hasta que no queden a la vista partículas de suelo.

Será necesario el uso de un molde en el cual se compacta por capas de

suelo a ensayar El conjunto está compuesto por un cuerpo de 14 cm de

altura, además de piezas complementarias tales como collarines y bases,

los que permiten definir el cuerpo de prueba, los que más adelante se

detallan.

La probeta quedará definida por la altura del molde, el que será llenado por

capas, con un total de tres, siendo cada una de ellas prensada entre sí, hasta

obtener la probeta. Luego de obtener la altura por capas será transformado

su equivalente del peso en porcentaje, quedando determinado en forma

práctica la cantidad de material a emplear.

Luego se procede a armar la probeta de suelo, primer molde debe estar

perfectamente limpio y libre de partículas, al igual que las piezas auxiliares.

El molde debe estar perfectamente vertical posado sobre una de sus bases,

con el objeto de recibir la primera capa. Esto se realiza colocando pequeñas

porciones de manera de no perder material, se acomoda material por medio

de una varilla metálica, se alisa la superficie y se tapa con la base superior.

Llevar a la prensa y aplicar carga, debiendo mantener presionado durante

algunos minutos.

Retirar de la prensa el molde y sacar la base superior, escarificar la

superficie, y dejar apto para recibir la segunda capa. Al escarificar la

superficie se consigue formar un plano irregular para el mejor acomodo entre

partículas con la próxima capa y así evitar en la etapa de carga, una falla por

efecto de la unión entre capas.

Colocar el collarín al molde y adicionar la segunda capa, con el mismo

cuidado que para la primera, realizar este procedimiento con las tres capas.




c) Extracción de la muestra

La extracción de la muestra se realiza con un dispositivo ideado para tal

efecto, mediante gata mecánica, perfil, etc.

Al proceder a la extracción de la muestra, la que deberá salir en perfecto

estado, cualquier indicio de pérdida o mascada en la probeta, implicará que

esta debe ser desechada y deberá confeccionarse otra nueva. Debe medirse

la altura y el diámetro con un pie de metro para asegurar que las dimensiones

estén de acuerdo con lo especificado para el ensayo.

d) Saturación de la probeta

Cerrar la llave que mantiene el vacío de la probeta, retirar el vacío y conectar

en el mismo orificio la línea de presión de saturación que pasa por la bureta

y está conectada al tanque regulador, donde se conseguirá la presión de

saturación deseada.

Verificar que las presiones estén correctamente marcados en los

manómetros y conforme a esto aplicar la presión de saturación a la probeta




de suelo. Cuando el agua de la bureta alcance un punto estable en el

descenso, cerrar el sistema, cortando la presión de saturación y liberando la

presión en la probeta.

Llenar nuevamente la bureta de agua y conectar vacío, de manera que

pueda absorber aire atrapado en el interior de la probeta. Luego de un rato,

cerrar la línea de vacío y proceder nuevamente a saturar. Esta operación se

realiza cuantas veces sea necesario hasta eliminar la totalidad de las

burbujas de aire.

e) Etapa de consolidación

Una vez saturada la probeta de suelo se procederá a consolidar. Se

recomienda aplicar la presión de confinamiento en pequeños intervalos con

el fin de no perturbar la muestra. Incrementar la presión, hasta alcanzar la

presión de confinamiento deseada para cada caso. Alcanzada la presión de

confinamiento total, se dejara consolidar la muestra el tiempo que sea

necesario.

Al término de la consolidación deberá determinarse la variación de volumen

sufrida por la probeta por efecto de consolidación, debido a la presión

confinante ejercida sobre la probeta. Este dato es acumulativo y se le

adiciona a las deformaciones.

f) Etapa de ruptura y carga

Finalizada la etapa de consolidación se cierra la línea que conecta el interior

de la probeta, por tratarse de un ensayo C.U.

Se adicionará carga mediante el giro constante de la manivela de la gata, la

que produce un ascenso en el plato, materializando así el incremento de

carga axial. Se deberá aplicar la carga con una velocidad controlada de 1.27

mm/min, cuyas lecturas de deformación se deberán a intervalos de tiempos

controlados con cronometro.

Según la muestra se vaya acercando a la falla, deberá ser cuidadosamente

observada, tomándose notas del desarrollo de grietas, abultamientos,

perdida de verticalidad, etc. Es recomendable disminuir la magnitud del




incremento de carga a la mitad, cerca de la falla, en este caso, los intervalos

en que actuaran los incrementos se reducirán también a medio minuto.

Después de que el espécimen haya fallado o que su deformación axial

sobrepase el 20%, cesara el proceso de incrementar carga. A continuación

se procederá a quitar la presión de cámara, liberar la carga axial y sacar el

extensómetro que mide las deformaciones del largo de la probeta.

Procedimiento de ensayo

- Desarmar y limpiar la cámara y todas las líneas. Cerrar las válvulas.

- Fijar el cabezal interior a la cámara en un soporte y colocar la pieza

perforada que simula la piedra porosa. El cabezal se colocará invertido

quedando la pieza perforada de aluminio sobre él.

- Colocar papel filtro sobre la pieza perforada, de diámetro igual al de la

probeta, según corresponda a la muestra a ensayar.

- Se procederá entonces a colocar la muestra sobre la base inferior de la

celda Triaxial, la que está preparada con el cabezal inferior y papel filtro, vale

decir en condición óptima de ser posada la muestra sobre esta. Luego se

colocará el papel filtro seguido por el cabezal superior, quedando en contacto

con la probeta de suelo.

- Colocar el cilindro de lucita que forma parte de la cámara Triaxial en su

lugar. La tapa superior de la cámara sobre el cilindro, centrando el vástago

de carga axial cuidadosamente en el cabezal.

- Asegurar provisoriamente la tapa superior por medio de sus tuercas y

luego en forma definitiva, enroscándolas sucesivamente de modo que la

placa quede horizontal, las tuercas deben apretarse solo con un torque

suficiente para impedir la salida del agua a través de los ajustes de goma.

- Se procederá a llenar de agua la celda, abrir la válvula de escape de agua

“P5” en tablero y válvula “b” en celda, y llenar esta por medio de caída libre.

Una vez llena la celda dejar abierta la válvula de salida superior “C”, la que

está conectada al desagüe y aplicar un mínimo de presión, solamente para




producir una circulación del agua, que inducirá la salida de posibles burbujas

de aire hacia el exterior.

- Conectar la línea de presión a un tanque de regulación con su válvula de

salida cerrada.

- Ajustar la presión del tanque al valor que se desea tener en la cámara.

Colocar la cámara en el banco de soporte centrándola muy bien, ajustar el

marco de carga sobre ella y también el extensómetro.

- Aplicar la presión deseada al agua de la cámara.




2. RESULTADOS

2.1 Formulas y diagramas

a. Formulas

A continuación se presentan las fórmulas para la construcción de la tabla de

presentación de datos:

Ao = (π – D2)

4

Donde:

Ao = Área de la sección transversal mm2.

Δx = tiempo * 1.27 mm

min

Donde:

Δx = Monto que se deforma en la compresión de cualquier

estado expresado en mm.

Δh acumulado = Σ (x + Δh)

Donde:

Δh = Delta de altura en la etapa de consolidación

expresado en mm.

Lo = 100 * Ao

(100 – Є%)

Donde:

A = Área corregida




b. Diagrama de estados de esfuerzos

En estas tablas se tabulan los datos correspondientes a un ensayo Triaxial

no drenado.

c. Diagrama de estados de esfuerzos

En este diagrama se grafican en las abscisa los círculos de Mohr para una

presión de cámara constante y en las ordenadas el esfuerzo de corte.

Estado de esfuerzo Diámetro 70 mm y σ3 = 3.0 (kg/cm2)




d. Diagrama de esfuerzo- deformación

En este diagrama se grafican en las ordenadas la presión desviadora y en

las abscisas la deformación unitaria alcanzada

Diagrama esfuerzo - deformación. Diámetro 70 mm

e. Diagrama de esfuerzos totales

En la Tabla se presenta un cuadro resumen de los valores máximos de

presiones desviadoras alcanzados durante 4 ensayos sucesivos, a una

misma muestra de suelo y con diferentes presiones de confinamiento,

mientras que en la Figura se presenta la envolvente de falla para los mismos

valores anteriores.

Circulo de Mohr para esfuerzos totales diámetro de 70 mm.




2.2 Ejemplo

1. Una prueba consolidada-no drenada sobre una arcilla normalmente

consolidada dio los siguientes resultados:

𝝈𝟑 = 𝟖𝟒 𝒌𝑵 𝒎𝟐⁄

Esfuerzo desviador, (∆𝝈𝒅)𝒇 = 𝟔𝟑. 𝟕 𝒌𝑵 𝒎𝟐⁄

Presión de poro, (∆𝒖𝒅)𝒇 = 𝟒𝟕. 𝟔 𝒌𝑵 𝒎𝟐⁄

Calcule el ángulo de fricción consolidado-no drenado y el ángulo de fricción

drenado




RESOLUCION

𝝈𝟑 = 𝟖𝟒 𝒌𝑵 𝒎𝟐⁄

𝝈𝟏 = 𝝈𝟑 + (∆𝝈𝒅)𝒇 = 𝟖𝟒 +𝟔𝟑. 𝟕 = 𝟏𝟒𝟕. 𝟕 𝒌𝑵 𝒎𝟐⁄

𝝈𝟏 = 𝝈𝟑 𝐭𝐚𝐧𝟐(𝟒𝟓 +∅(𝒄𝒖)

𝟐)

𝟏𝟒𝟕. 𝟕 = 𝟖𝟒 𝐭𝐚𝐧𝟐(𝟒𝟓 +∅(𝒄𝒖)

𝟐)

∅(𝒄𝒖) = 𝟐 [𝐭𝐚𝐧−𝟏(𝟏𝟒𝟕. 𝟕

𝟖𝟒)𝟎.𝟓 − 𝟒𝟓𝟒] = 𝟏𝟔𝑶

De nuevo:

𝝈′𝟑 = 𝝈𝟑 − (∆𝒖𝒅

)𝒇 = 𝟖𝟒 +𝟒𝟕. 𝟔 = 𝟑𝟔. 𝟒 𝒌𝑵 𝒎𝟐⁄

𝝈′𝟏 = 𝝈𝟏 − (∆𝒖𝒅

)𝒇

= 𝟏𝟒𝟕. 𝟕 +𝟒𝟕. 𝟔 = 𝟏𝟎𝟎. 𝟏 𝒌𝑵 𝒎𝟐⁄

𝝈′𝟏 = 𝝈′

𝟑 𝐭𝐚𝐧𝟐(𝟒𝟓 +∅

𝟐)

∅ = 𝟐 [𝐭𝐚𝐧−𝟏(𝟏𝟎𝟎. 𝟏

𝟑𝟔. 𝟒)𝟎.𝟓 − 𝟒𝟓] = 𝟐𝟕. 𝟖𝑶




3. CONCLUSIONES

Para las obras civiles tales como: taludes, presas de tierra, fundaciones de

estructuras, muros de contención y todas aquellas estructuras que se vayan a

cimentar sobre suelos cohesivos se requiere la evaluación de la resistencia al

corte del suelo.

El comportamiento no drenado depende del agua que puede entrar o salir del

suelo

ensayo consolidado no drenado sirven para el diseño de los cimientos

superficiales

sirven para estimar la capacidad de carga a mediano y largo plazo

respectivamente, en suelos cohesivos parcial y completamente saturados.

En el ensayo consolidado no drenado la manipulación adecuada de las

muestras, mínimo contacto con las mismas, tanto en su moldeo/ remodeló

como en su colocación en las cámaras, y una prevención extrema en la pérdida

de humedad de los especímenes, son fundamentales como punto de partida

para un óptimo desempeño del ensayo a ejecutar.




4. RECOMENDACIONES

Se recomienda usar como base las Normas Técnica Peruana

Todo trabajo realizado debe contar previamente con una planificación y diseño

adecuados para evitar costos innecesarios que afecten la calidad del producto

final.

Utilizar los ensayos consolidados para obtener los parámetros efectivos

principales que sirvan para la modelación de las condiciones extremas en las

que se pudiera encontrar el suelo.

Es importante conocer el manejo apropiado, tanto de la muestra como del

equipo que se utiliza en el ensayo. Se debe tener en cuenta que en la práctica

de la prueba se tienen pérdidas de presión y que los datos varían de acuerdo al

operador.

El parámetro de Skempton, siendo la relación entre el cambio de la presión

intersticial y el cambio de la presión de confinamiento, es una variable muy

sensible y se sugiere que se utilicen los datos con dos decimales para evitar

medidas abruptas que dificulten la determinación del índice de saturación del

suelo.




5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

DAS, Braja. “Fundamentos de la Ingeniería Geotécnica”. Cengage

Learning Latin Am. Australia. 2001

JUAREZ-BADILLO, Eulalio. “Mecánica de Suelos”. Limusa. Mexico.

1996

LAMBE, William. ”Mecánica de Suelos”. Instituto Tecnológico de

Massachusetts. México. 2004




6. ANEXOS

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ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADO