EQUIPO DE PERMEABILIDAD
5.1. Concepto de permeabilidad.Definimos permeabilidad como la
capacidad de un cuerpo (en trminos particulares, un suelo) para
permitir en su seno el paso de un fluido (en trminos particulares,
el agua) sinque dicho trnsitoalterela estructura interna del
cuerpo. Dicha propiedad se determina objetivamente mediante la
imposicin de un gradiente hidrulico en una seccin del cuerpo, y a
lo largo de una trayectoria determinada.El concepto permeabilidad
puede recibir tambin las acepciones de conductividad o
transmisividad hidrulica, dependiendo del contexto en el cual sea
empleado.La permeabilidad se cuantifica en base al coeficiente de
permeabilidad, definido como la velocidad de traslacin del agua en
el seno del terreno y para un gradiente unitario. El coeficiente de
permeabilidad puede ser expresado segn la siguiente funcin:ENSAYO
DE CORTE DIRECTO 1 - ALCANCE 1.1 - Este 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 esfuerzo de cizalladura o
corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. El
ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a velocidad
controlada, cerca a un plano de cizalladura determinado por la
configuracin del aparato de cizalladura. Generalmente se ensayan
tres o ms especmenes, cada uno bajo una carga normal diferente para
determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al
desplazamiento y las propiedades de resistencia a partir de las
envolventes de resistencia de Mohr. 1.2 - Los esfuerzos de
cizalladura y los desplazamientos no se distribuyen uniformemente
dentro de la muestra y no se puede definir una altura apropiada
para el clculo de las deformaciones por cizalladura. En
consecuencia, a partir de este ensayo no pueden determinarse las
relaciones esfuerzo-deformacin o cualquier otro valor asociado,
como el modulo de cizalladura. 1.3 - La determinacin de las
envolventes de resistencia y el desarrollo de criterios para
interpretar y evaluar los resultados del ensayo se dejan a
criterios del ingeniero o de la oficina que solicita el ensayo. 1.4
- Los resultados del ensayo pueden ser afectados por la presencia
de partculas de suelo o fragmentos de roca, o ambos (ver el numeral
6). 1.5 - Las condiciones del ensayo, incluyendo los esfuerzos
normales y la humedad, son seleccionadas para representar las
condiciones de campo que se investigan. La velocidad de deformacin
debe ser lo suficientemente lenta para asegurar las condiciones de
drenaje equivalentes a una presin instersticial nula.
COMPRESORA DE AIREUncompresores unamquina de fluidoque est
construida para aumentar lapresiny desplazar cierto tipo de fluidos
llamados compresibles, tal como lo son losgasesy losvapores. Esto
se realiza a travs de un intercambio deenergaentre la mquina y el
fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es
transferido a la sustancia que pasa por l convirtindose enenerga de
flujo, aumentando su presin yenerga cinticaimpulsndola a fluir.Al
igual que las bombas, los compresores tambin desplazan fluidos,
pero a diferencia de las primeras que son mquinas hidrulicas, stos
son mquinas trmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible,
sufre un cambio apreciable dedensidady, generalmente, tambin de
temperatura; a diferencia de losventiladoresy los sopladores, los
cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presin,
densidad o temperatura de manera considerable.
OBJETIVO Determinar la Cohesin y el ngulo de RozamientoInterno,
que permitan establecer la resistencia al corte de los suelos
ensayados. DESCRIPCIN DEL ENSAYO Este ensayo consiste bsicamente en
someter unamuestra de suelo de seccin cuadrada y 2.5 cm. de
espesor, confinada lateralmente, dentro de una caja metlica, a una
carga normal (s) y a un esfuerzo tangencial (), los cuales se
aumentan gradualmente hasta hacer fallar a la muestra por un plano
preestablecido por la forma misma de la caja (consta de dos
secciones, una de las cuales es mvil y se desliza respecto a la
otra, que es fija, produciendo el esfuerzo de corte). En el ensayo
se determina cargas y deformaciones. EQUIPO Dial de Corte
Horizontal. Dial de Corte Vertical. Pesas de carga. Horno. Cuchillo
y arco con alambre acerado. Muestra inalterada. Mquina de corte
Directo (Placa de 5x5x5, caja de corte). El aparato de corte
directo, consta de una caja de corte y dispositivos para aplicacin
de cargas verticales y horizontales, as como tambin deformimetros
verticales y horizontales.EQUIPO PARA ENSAYO DE
CONSOLIDACIONNTRODUCCINEl ensayo de consolidacin, tambin llamado
ensayo de compresin confinada, esde gran importancia, debido a que
la consolidacin es un problema natural de los suelosfinos, como
arcillas y limos, y todas las edificaciones fundadas sobre este
tipo de sueloenfrentarn este fenmeno. Por lo anterior es de vital
importancia conocer la velocidad deasentamiento total y diferencial
de la estructura.La consolidacin es el proceso de asentamiento de
los suelos antes mencionados,cuando estn saturados y sujetos a
incrementos de carga debido a la disipacin de la presinde
poros.Todo lo anterior se refleja en los resultados obtenidos a
partir del ensayo, el cualentrega la curva de esfuerzo deformacin,
la presin de preconsolidacin y el coeficiente deconsolidacin
EQUIPO TRIAXIAL
IntroduccinEl esfuerzo cortante en los suelos es el aspecto ms
importante de la ingeniera geotcnica. La capacidad de soporte de
cimentaciones superficiales como profundas, la estabilidad de los
taludes y el diseo de muros o paredes de retencin, llevan implcito
el valor de la resistencia al esfuerzo cortante. Desde otro punto
de vista, el diseo de los pavimentos, se ve influenciado de una
forma indirecta por la resistencia alENSAYO
TRIAXIAL1GeneralidadesDebido a que el suelo es un material tan
complejo, ninguna prueba bastar por si sola para estudiar todos los
aspectos importantes del comportamiento esfuerzo-deformacin.El
ensayo Triaxial constituye el mtodo ms verstil en el estudio de las
propiedades esfuerzo-deformacin. Con este ensayo es posible obtener
una gran variedad de estados reales de carga.Esta prueba es la ms
comn para determinar las propiedades esfuerzo-deformacin. Una
muestra cilndrica de un suelo es sometida a una presin de
confinamiento en todas sus caras. A continuacin se incrementa el
esfuerzo axial hasta que la muestra se rompe. Como no existen
esfuerzos tangenciales sobre las caras de la muestra cilndrica, el
esfuerzo axial y la presin de confinamiento, son los esfuerzos
principal mayor y principal menor respectivamente.Al incremento de
esfuerzo axial, se denomina esfuerzo
desviador.2Aplicaciones3Esfuerzos principalesEn una prueba de
compresin cilndrica, la falla ocurre debido al corte, por ello es
necesario considerar la relacin entre la resistencia al corte y la
tensin normal que acta sobre cualquier plano dentro del cuerpo a
compresin.En una prueba de compresin, una muestra de suelo esta
sujeta a fuerzas compresivas que acta en tres direcciones, en
ngulos rectos entre si, respectivamente; uno en la direccin
longitudinal, los otros dos lateralmente. Los tres planos
perpendiculares sobre los cuales estas tensiones actan, son
conocidos como los planos principales, y las tensiones como las
tensiones principales.Muchos de los problemas de mecnica de suelos
son considerados en dos dimensiones, y solo son usadas las
tensiones principales mayor y menor. A la influencia de la tensin
principal intermedia se le resta importancia.4Circulo de
MohrRepresentacin grafica de los estados de esfuerzo de una muestra
de suelo, sometida a una prueba de compresin Triaxial.La
construccin grafica, para definir el lugar geomtrico de un puntoP,
por medio de crculos, es de gran importancia en la mecnica de
suelos. Estas resultantes son conocidas como tensiones de circulo
de Mohr, cuya ilustracin es la figura 5.28 a y b.
Fig. 5.28b Diagrama de Mohr para compresin TriaxialEn el circulo
de Mohr se deben notar los siguientes puntos:- El eje horizontal
representa las tensiones normales, y el eje vertical representa las
tensiones de corte, todas dibujadas en la misma escala.- Los
extremos del dimetro del circulo, estn definidos por los
valoresde3y1,medidos desde el origen.- El puntoP, tiene por
coordenadas las tensiones normales y de corte sobre un plano
inclinado en un ngulo con respecto a la horizontal.
AlternativamentePpuede ser encontrado trazando un radio desde el
centroCa un ngulo2con respecto a la horizontal. En un plano
inclinado de, la tensin normal es igual aOQy la tensin de corte es
igual aPQ.- El dimetro del circulo es igual a(1 3),la diferencia de
tensiones principales es conocida como esfuerzo desviador, y esta
dada por la formula:d= (13)- La mxima tensin de corte es
representada por el puntoP( punto mas alto del circulo), y es igual
al radio.R =(1 3)2-Un plano sobre el cual ocurre la mxima tensin de
corte, esta inclinado en 45 con respecto a la horizontal.- El
centro del circuloC, esta a una distancia:OC = (1+ 3) / 2,desde el
origen5Esfuerzo desviadorCuando una probeta cilndrica de longitudLy
dimetroD, se somete a una prueba de compresin Triaxial, ser cargada
en dos etapas:a. Se aplica la presin completa (alrededor de la
muestra) denotada por3(Fig. 5.29),. Esta acta igualmente en todas
las direcciones, as las tensiones radial y axial sern igual a3,o
ninguna tensin de corte es inducida en la muestra.b. Una carga
axialPse aplicar desde afuera de la celda y es progresivamente
incrementada. La tensin adicional causada porP, es solamente en la
direccin axial y es igual aP/A.Finalmente la tensin axial total,
denotada por1,es igual a(3+ P/A), es decir:1=3+ P/AEsta
ecuacinpuede ser ordenada de la siguiente manera:(1 3)= P/ALa
diferencia de las tensiones principales(1 3)se conoce con el nombre
de esfuerzo desviador.En una prueba la presin de la celda3,es
mantenida constante a un valor dado, mientras que la tensin
desviadora es gradualmente incrementada.Generalmente la tensin de
falla estar representada por el mximo de la tensin de
desviacin.6Criterio de falla Mohr - Coulomb7VentajasAlgunas
ventajas de los ensayos de compresin Triaxial son:- La muestra no
esforzada a inducir la falla sobre una superficie determinada.-
Consecuentemente, una prueba de compresin puede revelar una
superficie dbil relacionada a alguna caracterstica natural de la
estructura del suelo.- Las tensiones aplicadas en pruebas de
compresin en laboratorio, son una aproximacin de aquellas que
ocurren en situ.- Las tensiones aplicadas son las tensiones
principales y es posible realizarun estrecho controlsobre las
tensiones y las deformaciones.- Las condiciones de drenaje pueden
ser controladas y es posible una gran variedad de condiciones de
prueba.8LimitacionesAlgunas limitaciones de los ensayos de
compresin Triaxial son:- En algunos casos de arcillael tamao de la
muestrapuede tener importantes efectos sobre la resistencia
medida.- Se deben confeccionar o tomar muestras de dimetros que
representen adecuadamente grietas y discontinuidades en una muestra
de suelo.9Implementacin del ensayo triaxiala.Equipo para ensayoEl
aparato consta, en primer lugar, de un tablero de comando y de una
cmara Triaxial constituida de cilindro de lucita de 35 cm de
dimetro y unos 7 mm de espesor de su pared. (Segn figura 5.33). Las
bases de la cmara estn conformadas por dos placas circulares las
que quedaran solidarias al cilindro, por medio de sellos de goma y
piezas de ajuste. La pieza base inferior es de acero inoxidable
para poder resistir los ensayes. La cmara con las anteriores
dimensiones resiste presionesinternas de 7kg/cm2.Dentro de la cmara
se ubican dos cilindros cortos, que sirven de base y cabezal del
cuerpo de prueba con piezas de aluminio perforada en contacto con
este.La transmisin de carga hacia el cuerpo de prueba se logra
mediante un movimiento ascendente de la cmara cuya seccin superior
del cuerpo, entra en contacto con el vstago del anillo de carga. Un
extensmetro medir las deformaciones 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
conjuntamente con el cronometro controlaran que la velocidad de
carga sea de 0.025 cm/min.En las pruebas de compresin Triaxial, se
requiere que la muestra este enfundada en membranas flexibles,
resistentes eimpermeables, generalmente de ltex.Para aplicar la
presin de cmara en torno a la muestra, el agua seria el fluido
ideal, ya que este no ataca a la membrana de ltex.
ENSAYO DE CBRDefinicinElEnsayo CBR(California Bearing Ratio:
Ensayo de Relacin de Soporte de California) mide laresistenciaal
esfuerzo cortante de unsueloy para poder evaluar la calidad del
terreno para subrasante, sub base y base depavimentos.Se efecta
bajo condiciones controladas de humedad y densidad.Este es uno de
los parmetros necesarios obtenidos en losestudios geotcnicosprevios
a la construccin, como tambin lo son elEnsayo Proctory los anlisis
granulomtricos del terreno.Descripcin AmpliadaDiferenciamos
distintos tipos de CBR en funcin de la calidad de suelos, a saber:
CBR suelos inalterados. CBR suelos remoldeados. CBR suelos gravosos
y arenosos. CBR suelos cohesivos poco o nada plsticos. CBR suelos
cohesivos plsticos.Este procedimiento puede efectuarse en terreno
compactado.Este procedimiento mide la carga necesaria para penetrar
un pistn de dimensiones determinadas a una velocidad previamente
fijada en una muestra compactada de suelo despus de haberla
sumergido en agua durante cuatro dias a la saturacin ms
desfavorable y luego de haber medido su hinchamiento.La muestra se
sumerge para poder preveer la hipottica situacin de acumulacin
dehumedaden el suelo despus de la construccin. Por ello, despus de
haber compactado el suelo y de haberlo sumergido, se lo penetra con
un pistn el cual est conectado a un pequeo "plotter" que genera una
grfica donde se representa la carga respecto la profundidad a la
que ha penetrado el pistn dentro de la muestra.La grfica obtenida
por lo general es una curva con el tramo inicial recto y el tramo
final concavo hacia abajo; cuando el tramo inicial no es recto se
le corrige.Con la grfica observamos los valores de la carga que
soportaba el suelo cuando el pistn se haba hundido 2.5 mm y 5mm y
los expresamos en tanto por ciento (% ), tomando como ndice CBR el
mayor de los porcentajes calculados.
