MECANICA DE SUELOS

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ENSAYO DE RESISTENCIA

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1. Introduccin:El ensayo de compresin no confinada, tambin conocido con el nombre de ensayo de compresin simple o ensayo de compresin uniaxial, es muy importante en Mecnica de Suelos, ya que permite obtener un valor de carga ltima del suelo, el cual, como se ver ms adelante se relaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en proyectos que no requieran de un valor ms preciso, ya que entrega un resultado conservador. Este ensayo puede definirse en teora como un caso particular del ensayo triaxial.Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que es en ellos o sobre ellos que se van a fundar las estructuras, ya sean puentes, edificios o carreteras, que requieren de una base firme, o ms an que pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y estabilidad, siendo el estudio y la experimentacin las herramientas para conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta aproximacin, el comportamiento ante las cargas de estas estructuras.

2. Objetivos: Determinar los parmetros de resistencia y deformacin de una muestra representativa de suelo fino, cupo espcimen se comprimir bajo condiciones no consolidadas, no drenadas hasta alcanzar su falla por corte. Resistencia mx.=C (Ton/m2, Kg/cm2,KN/m2)

Deformacin E:mdulo elstico (Ton/m2, Kg/cm2, KN/m2) n: mdulo de Poisson

3.-Fundamento Terico:El ensayo de compresin no confinada, tambin conocido con el nombre de ensayo de compresin simple o ensayo de compresin uniaxial, es muy importante en mecnica de suelos, ya que permite obtener un valor de carga ultimo del suelo, el cual se relaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en proyecto que no requiere de una valor ms preciso, ya que entrega un resultado conservador.Debido a la compleja y variable naturaleza de los suelo, en especial en lo referido a la resistencia al esfuerzo cortante, existen muchos mtodos de ensayo para evaluar sus caractersticas. Este ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos que no expulsan agua durante la etapa del ensayo y que mantienen su resistencia intrnseca despus de remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos cementados. Los suelos secos friables, los materiales fisurados, laminados o barbados, los limos, las turbas y las arenas no pueden ser analizados por este mtodo para obtener valores significativos de la resistencia a la compresin no confinada.Cuando se introdujo por primera vez el mtodo de ensayar muestras de suelo cohesivo recuperadas con el tubo de campo en compresin simple, fue aceptado ampliamente como un medio para determinar rpidamente la resistencia al corte de un suelo. Utilizando la construccin del crculo de morh, es evidente que la resistencia al corte o cohesin de una muestra de suelo puede ser calculada aproximadamente como:c = qv/ 2 (kg/cm2)Donde qv, se utiliza siempre como el smbolo para representar la resistencia a la compresin no confinada del suelo. Este clculo se basa en el hecho que el esfuerzo principal menor 3 es cero (atmosfrico) y que el Angulo de friccin interno del suelo se supone cero. Cuando se tuvo ms conocimiento sobre el comportamiento del suelo, se hizo evidente que el ensayo de compresin confinada generalmente no proporciona un valor bastante confiable de la resistencia al corte del suelo por al menos las siguientes tres razones. El efecto de la restriccin lateral provista por la masa del suelo sobre la muestra se pierde cuando la muestra es removida del terreno. Existe sin embargo la opcin de que la humeada del suelo le provee un efecto de tensin superficial(o confinamiento) de forma que la muestra est algo confinada. Este efecto debera tambin ser ms pronunciado si la muestra est saturada o cercana a ella. Este efecto depender tambin de la humedad relativa del rea del experimento lo cual hace su evaluacin cuantitativa ms difcil. La condicin interna del suelo interna del suelo (grado de saturacin, presin del agua de los poros bajo esfuerzo de deformacin, y efecto de alteracin del grado de saturacin) no pueden controlarse. La friccin en los extremos de la muestra producida por las placas de carga origina una restriccin lateral sobre los extremos que altera los esfuerzos internos en una cantidad desconocida.Los errores producidos por los primeros factores citados arriba pueden eliminarse o por lo menos reducirse utilizando los ensayos de compresin confinada (triaxiales). El tercer aspecto ha sido objetivo de considerable investigacin y actualmente se piensa que este factor no es tan importante como podra a primera vista suponerse. Es posible fabricar platinas especiales de apoyo para reducir los efectos de friccin si se desean resultados experimentales muy refinados.El ensayo de compresin no confinada se utiliza ampliamente porque constituye un mtodo rpido y econmico de obtener aproximadamente la resistencia al corte de un suelo cohesivo. De paso, debera descartarse que mientras los resultados del ensayo de compresin no confinada pueden tener poca confiabilidad, existen muy pocos mtodos de ensayo que permitan resultados mucho mejores, a menos que se refinen considerablemente los procedimientos u esfuerzos del ensayo. Los resultados de resistencia al corte a partir de ensayos de compresin no confinada son razonablemente confiables si se interpretan adecuadamente y se reconoce que el ensayo tiene ciertas deficiencias. Por ejemplo, el uso de una curva de esfuerzo- deformacin unitaria basada en el ensayo de compresin no confinada para obtener un mdulo de elasticidad (mas correctamente un mdulo de deformacin unitaria, ya que el suelo no es un material elstico para las deformaciones unitarias asociadas usualmente con este tipo de ensayo) dar, en general, un valor muy poco confiable. El ensayo de compresin no confinada puede hacerse con control de deformacin unitaria o con control de esfuerzo. El ensayo de deformacin unitaria controlada es casi universalmente utilizado, pues es una simple cuestin de acoplar una relacin de engranaje adecuada a un motor y controlar la velocidad de avance de la plataforma de carga. Se ha encontrado que el ensayo es bastante sensible a la tasa de deformacin unitaria, pero una tasa de deformacin unitaria entre 0.5 y 2mm (es decir, un espcimen de 50mm a un masa de deformacin unitaria de 1% debera comprimirse a una velocidad de 0.50mm/min), parece brindar resultados satisfactorio.El primero, es ampliamente utilizado, controlando la velocidad de avance de la plataforma del equipo. El segundo, requiere ir realizando incrementos de carga, lo que puede causar errores en las deformaciones unitarias al producirse una carga adicional de impacto al aumentar la carga, por lo que resulta de prcticamente te nula utilizacin.Las probetas deben cumplir con las siguientes condiciones:- dimetro mnimo 33 mm,- tamao mximo de las partculas menor que 1/10 de su dimetro.- relacin altura-dimetro (L/D) debe ser lo suficientemente grande para evitar interferencias en los planos potenciales de falla a 45 y lo suficientemente corta para evitar que acte como columna; para satisfacer ambos criterios, se recomienda una relacin L/D comprendida entre 2 y 3.MOHR-COULOMB Suelo cohesivo: = c ( = 0) = c + tan Suelo friccionante: = tan (c = 0)Ecuacin de Coulomb = Esfuerzo Cortante.c = Cohesin. = Esfuerzo normal. = ngulo de friccin interna (ser mayor cuando el suelo sea ms compacto.)La falla de la muestra ocurre cuando se presentan una de las tres situaciones siguientes: FALLA FRGIL: si la fuerza vertical(lectura del anillo) desarrolla un valor maximo para un determinado nivel de deformacion y luego dicha fuerza disminuye para el siguiente nivel de deformacion. FALLA DUCTIL:Si la fuerza vertical alcanza un valor mximo y se mantiene constante en 3 lecturas consecutivas de la deformacin vertical . FALLA PLSTICA:Cuando la fuerza vertical aplicada no alcanza un valor mximo produciendos una excesica deformacin vertical.Por lo que se considerar que la fuerza vertical que corresponde al 20% de deformacin vertical es la que ocasiona la falla plstica.

Mdulo de PoissonSe conoce a la relacin de Poisson, cuando un cuerpo se somete a una fuerza, este siempre se deformara en direccin a esta fuerza. Sin embargo, siempre que se producen deformaciones en direccin de la fuerza aplicada, tambin se producen deformaciones laterales. Las deformaciones laterales tienen una relacin constante con las deformaciones axiales, por lo que esta relacin es constante, siempre que se el material se encuentre en el rango elstico de esfuerzos, o sea que no exceda el esfuerzo del lmite proporcionalidad; la relacin es la siguiente: = lateral/ axialDonde es la deformacin unitaria y es el coeficiente de Poisson, llamado as en honor de Simon Denis Poisson el que propuso este concepto en 1828. El coeficiente de Poisson depende indirectamente del mdulo de elasticidad o mdulo de Young (E), del mdulo de rigidez o de cizalladura (G), la cual se puede expresar de esta manera: E=2G(+1)

Cabe recalcar que el rango de valores para el coeficiente es muy pequeo, oscila dentro 0,25 y 0,35; habiendo excepciones, muy bajos como para algunos concretos (=0,1), o muy altos como lo es para el hule (=0,5), el cual es el valor ms alto posible.

Obtencin del coeficiente de Poisson

Hay dos formas de determinarlo, por mtodo directo o por mtodo indirecto. Ambos se obtienen por la prueba de tensin y compresin. La ASTM (American Society for Testing and Materials), ha publicado guas para efectuar estas pruebas y proporcionan lmites para los que el uso de un material particular se considera aceptable. Para dichas pruebas se usan maquinas, un ejemplo es la modelo 810 de la empresa MTS (Material Test System), que se muestra en la figura 2.

GRFICOS

Siendo Cu=Cohesin del suelo fino =mx.=qu/2

MDULO DE POISSON

MDULO ELSTICO