Ensayo Triaxial No Confinado No Drenado

Guía 17 – Ensayo triaxial no consolidado-no drenado

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ENSAYO TRIAXIAL NO CONFINADO-NO DRENADO 17.1 NORMAS: ASTM D 2850-95. Método de ensayo para prueba de compresión triaxial no consolidado-no drenado en suelos cohesivos. ASTM D 422. Método para análisis del tamaño de partículas de suelos. ASTM D 653. Terminología estándar relacionada a suelos, rocas y fluidos retenidos. ASTM D 854. Método para determinación de gravedad específica de suelos. 17.2 OBJETIVOS: Desarrollar el ensayo triaxial no confinado-no drenado e interpretar sus resultados. Determinar el esfuerzo desviador y el esfuerzo principal mayor y menor. Aplicar el círculo de Mohr. Obtener los parámetros del suelo , c y . Elaborar las curvas esfuerzo desviador-deformación unitaria. Revisar la consistencia de los resultados obtenidos 17.3 DISCUSIÓN TEÓRICA: 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 unitaria 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.


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En la Fig 17.1 se muestra de un diagrama del arreglo de la prueba triaxial

Fig. 17.1: Diagrama del equipo de prueba triaxial (según Bishop y Bjerrum, 1960)

(Fuente: Fig. 7.11 Fundamentos de ingeniería geotécnica, Braja M Das, 2001) En la prueba de corte triaxial se usa generalmente un espécimen de suelo de aproximadamente 2.7” de diámetro y una altura de 2 a 2.5 veces su diámetro. El espécimen queda encerrado por una membrana delgada de látex y se coloca dentro de una cámara cilíndrica de plástico que se llena usualmente con agua o aire. La probeta queda sometida a una presión de confinamiento por compresión del fluido en la cámara. Para generar la falla cortante en el espécimen, se aplica un esfuerzo axial a través de un émbolo vertical de carga (llamado a veces esfuerzo desviador). El esfuerzo puede aplicarse de dos formas:

1- Aplicación de pesos muertos o presión hidráulica en iguales incrementos hasta que el espécimen falla (La deformación axial del espécimen que resulta de la carga aplicada por medio del émbolo se mide con un micrómetro).

2- Aplicación de deformación axial a razón constante por medio de una prensa de carga con engranes o hidráulica. Esta es una prueba por deformación unitaria controlada. La carga axial aplicada por el émbolo de carga correspondiente a una deformación axial dada es medida por una celda de carga unida al émbolo.


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Se proporcionan también conexiones para medir el drenaje hacia adentro o hacia fuera del espécimen o para medir la presión de poro del agua (según las condiciones de la prueba). 3 tipos estándar de pruebas triaxiales son generalmente llevadas a cabo:

1- Prueba consolidada-drenada, prueba drenada o prueba CD (Consolidated Drained) 2- Prueba consolidada-no drenada o prueba CU (Consolidated Undrained), ASTM D 4767. 3- Prueba no consolidada-no drenada, prueba no drenada o prueba UU (Unconsolidated

Undrained) La presente práctica se hará desarrollando la prueba UU en la cual no se permite el drenaje del suelo durante la aplicación de la presión de cámara 3 y la prueba se lleva a cabo rápidamente para evitar también el drenaje en la etapa de aplicación del esfuerzo desviador. Los resultados se dan en términos de esfuerzos totales y la prueba es usualmente llevada a cabo en muestras de suelos cohesivos saturados. 17.4 MATERIAL Y EQUIPO: 17.4.1 Material 1 calicata de suelo fino con humedad natural (volumen aproximado de 1 pie³ ) Agua 17.4.2 Equipo y herramientas 1 Máquina de ensayo triaxial con capacidad de ensayar muestras de 2.7” de diámetro y 50 kN. 1 Dispositivo para medición de presión de confinamiento. 1 Cámara de presión o triaxial. 1 Membrana de látex para proteger especímenes. 1 Placa circular superior para la muestra. 1 Placa circular inferior para la muestra. 1 tubo expansor de muestras. 1 Sierra. 1 Espátula. 1 Balanza con precisión de al menos el 0.1% del peso. 4 Aros de hule negro para sello. 1 Compresor. 1 Tanque de almacenamiento de agua. 6 Taras para humedad. 1 Horno para colocar muestras a 110±5 ºC. 1 Pie de rey de 0.001” de precisión.


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17.5 PROCEDIMIENTO DE ENSAYO: Elaborar con las herramientas de corte al menos 3 especímenes cilíndricos de 2.7” de diámetro

y una altura de 2 a 2.5 veces el diámetro; teniendo el cuidado de mantener horizontales los extremos de la probeta con respecto al eje vertical. Debe verificarse que el tamaño máximo nominal de la mayor partícula no exceda de 1/6 del diámetro del espécimen.

Realizar 3 determinaciones de diámetro de la probeta (en los 3 puntos ubicados en ¼, ½ y ¾ de su altura) y determinar por lo menos 3 alturas espaciadas a 120° con respecto a su perímetro y registrarlas como D1, D2, D3, H1 H2 y H3 respectivamente.

Determinar el peso del suelo húmedo de la probeta de suelo y registrarlo como W y el contenido de humedad de la probeta (realizar dos determinaciones con el suelo que le sobró del labrado de la probeta, trate que no pierda humedad).

Calcular y realizar la lista de lecturas de deformación a tomar (en mm) a partir de la altura promedio H de la probeta para las deformaciones unitarias correspondientes a 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15%.

Calcular la velocidad de aplicación de carga (deformación unitaria/tiempo) a razón de 1%/min para suelo cohesivos y de 0.3%/min para suelos quebradizos y notificarla al técnico de laboratorio.

Colocar la muestra en el expansor de membranas, aplicar succión y fijar los extremos de la membrana a las paredes del tubo.

Insertar la probeta al interior del expansor de membranas y soltar de los extremos del tubo la membrana para que se adhiera a las paredes de la probeta.

Colocar la probeta envuelta con la membrana sobre la base de la máquina de ensayo, colocándole previamente una placa circular transparente en la parte inferior y cubriendo la placa de base metálica con la membrana para luego colocar los aros de hule para sellar la base inferior.

Poner con cuidado al interior de la membrana la placa superior y sellarla con los aros de hule. Colocar la cámara de confinamiento y apretar los seguros verticales. Alinear el vástago de trasmisión de carga y el de deformación para que hagan contacto con los

dispositivos de transmisión de datos (LVDT´s). Encender la máquina e ingresar la velocidad de carga a aplicar, poner a cero los dispositivos

que muestran las lecturas de carga y deformación. Notificar al personal de laboratorio la presión de confinamiento a aplicar e ingresar agua a la

cámara hasta que se verifique que el dial de esfuerzo que está en la pared llegue al valor deseado.

Activar el botón de desplazamiento y tomar pares de lecturas de carga (N) y deformación (mm) (del listado que previamente se calculó) hasta que se presente alguna de las 3 situaciones siguientes:

o Que no se defina un valor máximo de carga y se alcance una deformación unitaria de 15%.

o Que se obtenga un valor de carga máximo y que éste ya haya perdido un 20% con respecto a dicho valor.

o Que se presente carga máxima y que se alcance un 5% de deformación unitaria más allá de la que se obtuvo para el valor máximo.

Hacer un esquema o tomar una fotografía del tipo de falla que presenta la probeta.


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Abrir la válvula de retorno del agua de la cámara hasta que quede sin agua y presión al interior de ésta.

Retirar la cámara de presión y extraer con cuidado la muestra, determinar su peso húmedo y colocarla en el horno a 110 ± 5 °C hasta obtener masa constante y calcular su contenido de humedad.

17.6 CÁLCULOS A REALIZAR Y DATOS A REPORTAR

a) Calcular las deformaciones unitarias y el área corregida por medio de las ecuaciones

siguientes:

=H/H0 Ec. 17.1

A = Ao/(1-) Ec. 17.2

Donde: H : Cambio en la altura del espécimen, leído del indicador de deformación. H0 : Altura inicial del espécimen de prueba menos cualquier cambio de longitud antes

de cargar : Deformación unitaria (expresada como un decimal) A0 : Área inicial de la sección transversal de la muestra (A0 = D²/4)

b) Calcular el esfuerzo desviador (1-3) con la siguiente ecuación:

(1 - 3) = P/A Ec. 17.3 Donde:

P : Carga axial aplicada medida (N) A : Área promedio de la sección transversal correspondiente de la muestra (mm²)

c) Curva esfuerzo-deformación unitaria: Prepare un gráfico que muestre la relación entre el esfuerzo desviador (diferencia entre los esfuerzos principales) y la deformación unitaria axial, grafique el esfuerzo desviador en el eje de las ordenadas y la deformación unitaria axial (en porcentaje) en el eje de las abscisas. Seleccione la resistencia a compresión y la deformación unitaria axial de falla de acuerdo con las definiciones que se indican en 17.5.

d) Calcular los esfuerzos totales principales mayor y menor a la falla: 3 = esfuerzo total principal menor = presión en la cámara triaxial. 1 = esfuerzo desviador de falla más presión de la cámara triaxial.

e) Círculos de Mohr para al menos tres presiones confinantes, en coordenadas -, y cálculo

de c y .


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17.7 EJEMPLO ILUSTRATIVO Datos espécimen 1 Presión de confinamiento 3 : 0.5 kgf/cm² Peso inicial de muestra, Wo : 628.0 g Diámetro superior, Ds : 6.44 cm Diámetro intermedio, Dc : 6.38 cm Diámetro inferior, Di : 6.29 cm Diámetro promedio, D : 6.37 cm Altura 1, H1 : 13.17 cm Altura 2, H2 : 13.18 cm Altura 3, H3 : 13.19 cm Altura promedio H : 13.18 cm Área inicial, Ao : 31.87 cm² Volumen inicial, Vo : 420.0 cm³ Peso unitario húmedo, o : 1.495 g/cm³ Tipo de material : MH (Limo de alta plasticidad) Velocidad de carga(mm/min) : Dado que es un material cohesivo la razón de carga es de 1% de deformación unitaria/min es decir: 131.8 mm x (0.01) = 1.31800 mm/min Lista de lecturas de deformación para deformaciones unitarias de 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 ,0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15% de la altura H. Lectura 1 a 0.1% = 131.8x0.001 = 0.13 mm Lectura 2 a 0.2% = 131.8x0.002 = 0.26 mm Lectura 3 a 0.3% = 131.8x0.003 = 0.40 mm Lectura 4 a 0.4% = 131.8x0.004 = 0.53 mm Lectura 5 a 0.5% = 131.8x0.005 = 0.66 mm Lectura 6 a 1.0% = 131.8x0.010 = 1.32 mm Lectura 7 a 1.5% = 131.8x0.015 = 1.98 mm Lectura 8 a 2.0% = 131.8x0.020 = 2.64 mm Lectura 9 a 2.5% = 131.8x0.025 = 3.30 mm Lectura 10 a 3% = 131.8x0.030 = 3.95 mm Lectura 11 a 4% = 131.8x0.04 = 5.27 mm Lectura 12 a 5% = 131.8x0.05 = 6.59 mm Lectura 13 a 6% = 131.8x0.06 = 7.91 mm Lectura 14 a 7% = 131.8x0.07 = 9.23 mm Lectura 15 a 8% = 131.8x0.08 = 10.54 mm Lectura 16 a 9% = 131.8x0.09 = 11.86 mm Lectura 17 a 10%= 131.8x0.10 = 13.18 mm Lectura 18 a 11%= 131.8x0.11 = 14.50 mm


17-7

Lectura 19 a 12%= 131.8x0.12 = 15.82 mm Lectura 20 a 13%= 131.8x0.13 = 17.13 mm Lectura 21 a 14%= 131.8x0.14 = 18.45 mm Lectura 22 a 15%= 131.8x0.15 = 19.77 mm Colocar el espécimen al interior de la celda de presión y aplicar una presión de confinamiento 3 = 0.5 kgf/cm² (determinar para cada caso el rango de esfuerzos de confinamiento a usar), la serie de resultados se resumen en la tabla 17.1.

Tabla 17.1: Resultados de la aplicación de carga al espécimen 1.

Detalle de cálculos para 0.1 y 0.2% de deformación unitaria: Para 0.1% de deformación unitaria Valor de carga (kgf) = Lectura de carga en N/ (9.81 N/1 kgf) = 79/9.81 = 8.05 kgf Deformación unitaria = 0.1% = 0.001 1-deformación unitaria = 1-0.001 = 0.999 Área corregida A = Ao/(1-) = 31.87 cm²/0.999 = 31.90 cm² Esfuerzo desviador (1 - 3) = P/A = 8.05/31.90 = 0.252 kgf/cm² Para 0.2% de deformación unitaria Valor de carga (kgf) = Lectura de carga en N/ (9.81 N/1 kgf) = 114/9.81 = 11.62 kgf Deformación unitaria = 0.2% = 0.002 1-deformación unitaria = 1-0.002 = 0.998 Área corregida A = Ao/(1-) = 31.87 cm²/0.998 = 31.93 cm² Esfuerzo desviador (1 - 3) = P/A = 11.62/31.93 = 0.364 kgf/cm²

Porcentaje deformación

(%).

Deformación muestra (mm).

Lectura celda de carga (N).

Valor de carga (kgf).

Deformación unitaria ( H/Ho)

1-Deformación unitaria

Área corregida

(cm²)

Esfuerzo desviador (kgf/cm²).

0.0 0.00 0 0.00 0.000 1.000 31.87 0.0000.1 0.13 79 8.05 0.001 0.999 31.90 0.2520.2 0.26 114 11.62 0.002 0.998 31.93 0.3640.3 0.40 193 19.67 0.003 0.997 31.97 0.6150.4 0.53 242 24.67 0.004 0.996 32.00 0.7710.5 0.66 325 33.13 0.005 0.995 32.03 1.0341.0 1.32 679 69.22 0.010 0.990 32.19 2.1501.5 1.98 800 81.55 0.015 0.985 32.36 2.5202.0 2.64 930 94.80 0.020 0.980 32.52 2.9152.5 3.30 991 101.02 0.025 0.975 32.69 3.0903.0 3.95 1027 104.69 0.030 0.970 32.86 3.1864.0 5.27 1108 112.95 0.040 0.960 33.20 3.4025.0 6.59 1123 114.48 0.050 0.950 33.55 3.4126.0 7.91 1019 103.87 0.060 0.940 33.90 3.0647.0 9.23 1053 107.34 0.070 0.930 34.27 3.1328.0 10.54 1070 109.07 0.080 0.920 34.64 3.1499.0 11.86 1084 110.50 0.090 0.910 35.02 3.155

10.0 13.18 1047 106.73 0.100 0.900 35.41 3.014


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De la tabla 17.1 el máximo esfuerzo desviador es 3.412 3.41 kgf/cm² De lo anterior se tiene que:

1 - 3 = 3.41 kgf/cm² Por tanto:

1 = 3.41 + 3 = 3.41 + 0.50 = 3.91 kgf/cm² Hacer esquema del espécimen fallado:

Tomar muestras para determinación del contenido de humedad:

El gráfico (1 -3) - se presenta en la Fig. 17.2

Esquema de falla de espécimen

3.33 cm

6.4 cm

Capsula No 7 11Wt+sh (g) 76.28 64.63Wt+ss (g) 65.74 55.79Wagua (g) 10.54 8.84Wt (g) 12.30 9.94w(%) 19.7 19.3w promedio (%) 19.5


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Fig. 17.2: Gráfico esfuerzo desviador-deformación unitaria de espécimen 1

Datos espécimen 2 Presión de confinamiento, 3 : 1.0 kgf/cm² Peso inicial de muestra, Wo : 515.1 g Diámetro superior, Ds : 5.57 cm Diámetro intermedio, Dc : 5.91 cm Diámetro inferior, Di : 5.83 cm Diámetro promedio, D : 5.77 cm Altura 1, H1 : 13.01 cm Altura 2, H2 : 13.00 cm Altura 3, H3 : 13.02 cm Altura promedio, H : 13.01 cm Área inicial, Ao : 26.15 cm² Volumen inicial, Vo : 340.2 cm³ Peso unitario húmedo, o : 1.514 g/cm³ Tipo de material : MH (Limo de alta plasticidad) Velocidad de carga(mm/min) : Dado que es un material cohesivo la razón de carga es de 1% de deformación unitaria/min es decir: 130.1 mm x (0.01) = 1.30100 mm/min

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

Esfu

erzo

Des

viad

or k

gf/c

m².

Deformaciones unitarias


17-10

Lista de lecturas de deformación para deformaciones unitarias de 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 ,0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15% de la altura H. Lectura 1 a 0.1% = 130.1x0.001 = 0.13 mm Lectura 2 a 0.2% = 130.1x0.002 = 0.26 mm Lectura 3 a 0.3% = 130.1x0.003 = 0.39 mm Lectura 4 a 0.4% = 130.1x0.004 = 0.52 mm Lectura 5 a 0.5% = 130.1x0.005 = 0.65 mm Lectura 6 a 1.0% = 130.1x0.010 = 1.30 mm Lectura 7 a 1.5% = 130.1x0.015 = 1.95 mm Lectura 8 a 2.0% = 130.1x0.020 = 2.60 mm Lectura 9 a 2.5% = 130.1x0.025 = 3.25 mm Lectura 10 a 3% = 130.1x0.030 = 3.90 mm Lectura 11 a 4% = 130.1x0.04 = 5.20 mm Lectura 12 a 5% = 130.1x0.05 = 6.51 mm Lectura 13 a 6% = 130.1x0.06 = 7.81 mm Lectura 14 a 7% = 130.1x0.07 = 9.11 mm Lectura 15 a 8% = 130.1x0.08 = 10.41 mm Lectura 16 a 9% = 130.1x0.09 = 11.71 mm Lectura 17 a 10%= 130.1x0.10 = 13.01 mm Lectura 18 a 11%= 130.1x0.11 = 14.31 mm Lectura 19 a 12%= 130.1x0.12 = 15.61 mm Lectura 20 a 13%= 130.1x0.13 = 16.91 mm Lectura 21 a 14%= 130.1x0.14 = 18.21 mm Lectura 22 a 15%= 130.1x0.15 = 19.52 mm Colocar el espécimen al interior de la celda de presión y aplicar una presión de confinamiento 3 = 1.0 kgf/cm², la serie de resultados se resumen en la tabla 17.2.



(%).




Deformación unitaria ( H/Ho)


Área corregida (cm²)


0.0 0.00 0 0.00 0.000 1.000 26.15 0.0000.1 0.13 91 9.28 0.001 0.999 26.18 0.3540.2 0.26 178 18.14 0.002 0.998 26.20 0.6920.3 0.39 267 27.22 0.003 0.997 26.23 1.0380.4 0.52 360 36.70 0.004 0.996 26.26 1.3980.5 0.65 448 45.67 0.005 0.995 26.28 1.7381.0 1.30 855 87.16 0.010 0.990 26.41 3.3001.5 1.95 1050 107.03 0.015 0.985 26.55 4.0322.0 2.60 1176 119.88 0.020 0.980 26.68 4.4932.5 3.25 1272 129.66 0.025 0.975 26.82 4.8343.0 3.90 1318 134.35 0.030 0.970 26.96 4.9844.0 5.20 1223 124.67 0.040 0.960 27.24 4.5775.0 6.51 1250 127.42 0.050 0.950 27.53 4.6296.0 7.81 1271 129.56 0.060 0.940 27.82 4.6577.0 9.11 1223 124.67 0.070 0.930 28.12 4.434


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Detallando cálculos para 0.1 y 0.2% de deformación unitaria: Para 0.1% de deformación unitaria Valor de carga (kgf) = Lectura de carga en N/ (9.81 N/1 kgf) = 91/9.81 = 9.28 kgf Deformación unitaria = 0.1% = 0.001 1-deformación unitaria = 1-0.001 = 0.999 Área corregida A = Ao/(1-) = 26.15 cm²/0.999 = 26.18 cm² Esfuerzo desviador (1 - 3) = P/A = 9.28/26.18 = 0.334 kgf/cm² Para 0.2% de deformación unitaria Valor de carga (kgf) = Lectura de carga en N/ (9.81 N/1 kgf) = 178/9.81 = 18.14 kgf Deformación unitaria = 0.2% = 0.002 1-deformación unitaria = 1-0.002 = 0.998 Área corregida A = Ao/(1-) = 26.15 cm²/0.998 = 26.20 cm² Esfuerzo desviador (1 - 3) = P/A = 18.14/26.20 = 0.692 kgf/cm² De la tabla 17.2 el máximo esfuerzo desviador es 4.984 4.98 kgf/cm²

1 - 3 = 4.98 kgf/cm² 1 = 4.98 + 3 = 4.98 + 1.00 = 5.98 kgf/cm²

Hacer un esquema del espécimen fallado:


El gráfico (1 -3) - se presenta en la Fig. 17.3


6.74 cm

3.38 cm

Capsula No 10 6Wt+sh (g) 106.63 119.15Wt+ss (g) 91.05 100.96Wagua (g) 15.58 18.19Wt (g) 9.28 9.93w(%) 19.1 20.0w promedio (%) 19.5


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Datos espécimen 3 Presión de confinamiento, 3 : 1.5 kgf/cm² Peso inicial de muestra, Wo : 645.1 g Diámetro superior, Ds : 6.33 cm Diámetro intermedio, Dc : 6.25 cm Diámetro inferior, Di : 6.44 cm Diámetro promedio, D : 6.34 cm Altura 1, H1 : 13.46 cm Altura 2, H2 : 13.44 cm Altura 3, H3 : 13.45cm Altura promedio, H : 13.45 cm Área inicial, Ao : 31.57 cm² Volumen inicial, Vo : 424.6 cm³ Peso unitario húmedo, o : 1.519 g/cm³

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

Esfu

erzo

Des

viad

or k

gf/c

m².



17-13

Tipo de material : MH (Limo de alta plasticidad) Velocidad de carga(mm/min) : Dado que es un material cohesivo la razón de carga es de 1% de deformación unitaria/min es decir: 134.5 mmx(0.01) = 1.34500 mm/min Lista de lecturas de deformación para deformaciones unitarias de 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 ,0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15% de la altura H. Lectura 1 a 0.1% = 134.5x0.001 = 0.13 mm Lectura 2 a 0.2% = 134.5x0.002 = 0.27 mm Lectura 3 a 0.3% = 134.5x0.003 = 0.40 mm Lectura 4 a 0.4% = 134.5x0.004 = 0.54 mm Lectura 5 a 0.5% = 134.5x0.005 = 0.67 mm Lectura 6 a 1.0% = 134.5x0.010 = 1.35 mm Lectura 7 a 1.5% = 134.5x0.015 = 2.02 mm Lectura 8 a 2.0% = 134.5x0.020 = 2.69 mm Lectura 9 a 2.5% = 134.5x0.025 = 3.36 mm Lectura 10 a 3% = 134.5x0.030 = 4.04 mm Lectura 11 a 4% = 134.5x0.04 = 5.38 mm Lectura 12 a 5% = 134.5x0.05 = 6.73 mm Lectura 13 a 6% = 134.5x0.06 = 8.07 mm Lectura 14 a 7% = 134.5x0.07 = 9.42 mm Lectura 15 a 8% = 134.5x0.08 = 10.76 mm Lectura 16 a 9% = 134.5x0.09 = 12.11 mm Lectura 17 a 10%= 134.5x0.10 = 13.45 mm Lectura 18 a 11%= 134.5x0.11 = 14.80 mm Lectura 19 a 12%= 134.5x0.12 = 16.14 mm Lectura 20 a 13%= 134.5x0.13 = 17.49 mm Lectura 21 a 14%= 134.5x0.14 = 18.83 mm Lectura 22 a 15%= 134.5x0.15 = 20.18 mm Colocar el espécimen al interior de la celda de presión y aplicar una presión de confinamiento 3 = 1.5 kgf/cm² y la serie de resultados se resumen en la tabla 17.3.


17-14


Detallando cálculos para 0.1 y 0.2% de deformación unitaria: Para 0.1% de deformación unitaria Valor de carga (kgf) = Lectura de carga en N/ (9.81 N/1 kgf) = 152/9.81 = 15.49 kgf Deformación unitaria = 0.1% = 0.001 1-deformación unitaria = 1-0.001 = 0.999 Área corregida A = Ao/(1-) = 31.57 cm²/0.999 = 31.60 cm² Esfuerzo desviador (1 - 3) = P/A = 15.49/31.60 = 0.490 kgf/cm² Para 0.2% de deformación unitaria Valor de carga (kgf) = Lectura de carga en N/ (9.81 N/1 kgf) = 188/9.81 = 19.16 kgf Deformación unitaria = 0.2% = 0.002 1-deformación unitaria = 1-0.002 = 0.998 Área corregida A = Ao/(1-) = 31.57 cm²/0.998 = 31.63 cm² Esfuerzo desviador (1 - 3) = P/A = 19.16/31.63 = 0.606 kgf/cm² De la tabla 17.3 el máximo esfuerzo desviador es 7.966 7.97 kgf/cm²

1 - 3 = 7.97 kgf/cm² 1 = 7.97 + 3 = 7.97 + 1.50 = 9.47 kgf/cm²

Hacer esquema del espécimen fallado:


(%).




Deformación unitaria (H/Ho)


Área corregida

(cm²)


0.0 0.00 0 0.00 0.000 1.000 31.57 0.0000.1 0.13 152 15.49 0.001 0.999 31.60 0.4900.2 0.27 188 19.16 0.002 0.998 31.63 0.6060.3 0.40 245 24.97 0.003 0.997 31.66 0.7890.4 0.54 345 35.17 0.004 0.996 31.70 1.1100.5 0.67 432 44.04 0.005 0.995 31.73 1.3881.0 1.35 1147 116.92 0.010 0.990 31.89 3.6671.5 2.02 1603 163.40 0.015 0.985 32.05 5.0982.0 2.69 1979 201.73 0.020 0.980 32.21 6.2622.5 3.36 2250 229.36 0.025 0.975 32.38 7.0833.0 4.04 2456 250.36 0.030 0.970 32.55 7.6924.0 5.38 2570 261.98 0.040 0.960 32.89 7.9665.0 6.73 2546 259.53 0.050 0.950 33.23 7.8106.0 8.07 2459 250.66 0.060 0.940 33.59 7.4647.0 9.42 2430 247.71 0.070 0.930 33.95 7.2978.0 10.76 2420 246.69 0.080 0.920 34.32 7.1899.0 12.11 2376 242.20 0.090 0.910 34.69 6.981

10.0 13.45 2359 240.47 0.100 0.900 35.08 6.85511.0 14.80 2377 242.30 0.110 0.890 35.47 6.831


17-15


El gráfico (1 -3) - se presenta en la Fig. 17.4 De los pesos unitarios se obtiene el peso unitario promedio: = (1.50+1.51+1.52)/3 = 1.51 g/cm³ 1510 kg/m³ Para dibujar los semicírculos de Mohr se deben calcular los centros de cada círculo con sus respectivos radios: Espécimen 1: Centro 1 : (1 + 3)/2 = (3.91+0.50)/2 = 2.205 kgf/cm² Radio 1 : (1 - 3)/2 = (3.91-0.50)/2 = 1.705 kgf/cm² Espécimen 2: Centro 2 : (1 + 3)/2 = (5.98+1.00)/2 = 3.49 kgf/cm² Radio 2 : (1 - 3)/2 = (5.98-1.00)/2 = 2.49 kgf/cm² Espécimen 3: Centro 3 : (1 + 3)/2 = (9.47+1.50)/2 = 5.485 kgf/cm² Radio 3 : (1 - 3)/2 = (9.47-1.50)/2 = 3.985 kgf/cm² Con los datos anteriores se hacen los semicírculos y se grafica la envolvente de esfuerzos como se muestra en la fig 17.5


8.61 cm

4.11 cm

Capsula No 26w t3Wt+sh (g) 99.05 109.86Wt+ss (g) 86.54 96.00Wagua (g) 12.51 13.86Wt (g) 9.59 9.67w(%) 16.26 16.05w promedio (%) 16.2


17-16


Fig- 17.5: Círculos de Mohr en gráficos -

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12

Esfu

erzo

Des

viad

or k

gf/c

m².


Esfu

erzo

cor

tant

e,

(kgf

/cm

²)

Envolvente de esfuerzos totales

= 40.9°

c=0.351.501.00 3.911 5.98 9.47

Esfuerzo normal, (kgf/cm²)

h = 1510 kgf/m³

0.50


17-17

Del gráfico anterior se obtienen los parámetros del suelo:

Ángulo de fricción interna : 40.9º Cohesión c : 0.35 kgf/cm² Peso unitario promedio : 1510 kg/m³

Los gráficos esfuerzos desviadores-deformaciones unitarias superpuestas se muestran en la Fig. 17.6.

Fig. 17.6: Curvas esfuerzos desviadores-deformación unitaria de probetas sometidas a ensayo triaxial no confinado-no drenado

17.8 FORMATO DE ENSAYO

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Esf

uerz

o de

svia

dor

(kgf

/cm

²)

Deformación unitaria (%)

0.5 kgf/cm² 1.0 kgf/cm² 1.5 kgf/cm²


17-18

Interesado: Hoja ___ de ____Proyecto:Identificación:Fecha:

Ds (cm): Ho (cm):Dc (cm): Wo (g):Di (cm): Ao: (cm²):

Dprom (cm): Vo (cm³):(g/cm³):


(%).


Lectura celda de

carga (N).


Deformación unitaria (H/Ho)


Área corregida

(cm²)


0.00.10.20.30.40.51.01.52.02.53.04.05.06.07.08.09.0

10.011.012.013.014.015.0

Capsula No -3 (kgf/cm²):Wt+sh (g) 0.252351097 (kgf/cm²):Wt+ss (g) d (g/cm³):Wagua (g)Wt (g)w(%)w promedio (%)(g/cm³):

Simbología:Ds: Diámetro superior : Esfuerzo principal menorDc: Diámetro central -3:Esfuerzo desviadorDi: Diámetro inferior : Esfuerzo principal mayorDprom: Diámetro promedio Wt+sh: Peso de tara+ suelo húmedoHo: Altura inicial del espécimen Wt+ss: Peso de tara+ suelo secoWo: Peso inicial del espécimen Wagua: Peso del aguaAo: Área incial del espécimen Wt: Peso de taraVo: Volumen inicial del espécimen w/(%):Contenido de humedad Esquema de falla de espécimenPeso volumétrico inicial (húmedo) d: Peso volumétrico secoVc: Velocidad de carga

Datos del Espécimen (final de ensayo):Contenido de Agua inicial.

Ensayo de Compresión Triaxial, según ASTM D-2850-95 (reaprobado 1999)

Vc (mm/min): (kgf/cm²):

INFORME DE LABORATORIO No.: _____________________

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA “JOSÉ SIMEÓN CAÑAS”Departamento de Mecánica Estructural, Apartado Postal (01) 168, Autopista Sur, San Salvador, El Salvador, América Central.

Tel: +503-2210-6600 ext 1083 Fax: 2210-6662. Email: [email protected]


17-19

17.9 REFERENCIAS:

ASTM D 2850-95, Standard Test Method for Unconsolidated-Undrained Triaxial Compression Test in Cohesive Soils, Vol. 04.08, edición 2003, American Standards of Testing of Materials. Braja M Das, Fundamentos de ingeniería geotécnica, 2001, 1a edición, editorial Thomson Learning, 2001.

Documents

Ensayo Triaxial No Confinado No Drenado