UNIVERSIDAD RICARDO PALMA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO 2: COMPRESION NO CONFINADA
Curso: Mecánica de Suelos II
Profesor: Donayre Córdova, Oscar
Alumno: Tineo Oropeza Ivellise
Código: 201211600
Grupo: 01
Subgrupo: 01
2014
OBJETIVO
Determinar experimentalmente parámetros de resistencia y deformación obtenidos como
respuesta de una muestra representativa de suelos finos sometidos a compresión sin
confinamiento lateral, bajo condiciones no consolidado no drenado.
FUNDAMENTO TEORICO
Resistencia al Esfuerzo Cortante :
“Tensión de corte sobre un plano de ruptura” según Leonards es la propiedad mecánica más
importante de los Suelos.
Cuando se aplican esfuerzos de compresión al suelo estos generan en su estructura
presiones de compresión y corte. La falla ocurre por cortante o cizallamiento dependiendo
del nivel de tensiones y de la resistencia al cortante ofrecida por el suelo.
La tensión de corte puede también surgir cuando se realiza excavaciones o cortes en el
terreno.
La resistencia al corte, τ, de un suelo, en términos del esfuerzo efectivo, es:
Donde:
σ´= esfuerzo normal efectivo en el plano de corte
c = cohesión, o cohesión aparente
φ = ángulo de fricción
La ecuación anterior se conoce como el criterio de falla de Mohr-Coulomb. El valor de c
para arenas y arcillas normalmente consolidadas, para arcillas sobreconsolidadas c > 0.
Determinación de la Resistencia:
Para la mayoría de los casos prácticos, los parámetros de la resistencia al corte de un suelo
(es decir , c y φ) son determinados por medio de pruebas estándar de
laboratorio o “in situ”.
Ensayos de Laboratorio:
•Ensayo de compresión simple
•Ensayo de corte directo
•Ensayo de compresión triaxial
•Ensayos especiales
Ensayos de Campo o “in situ”:
•Prueba de veleta (vane test)
•Prueba de sondaje a percución
•Prueba de cono
•Ensayo de corte directo “in situ”
En el presente laboratorio se desarrolló el ensayo de compresión simple
Ensayo de Compresión Simple:
La prueba de Compresión Simple se puede considerar como un tipo especial de prueba
triaxial no consolidada y no drenada en la que la presión de confinamiento σ3 =0, como se
muestra:
En esta prueba se aplica un esfuerzo axial Δσ al espécimen para generar la falla, es
decir Δσ= Δσd, observándose que para este caso:
El Esfuerzo total principal mayor = Δσd= qu y Esfuerzo total principal menor = 0
Al esfuerzo axial en la falla, Δσd= qu se le denomina resistencia a compresión simple.
La resistencia al corte de arcillas saturadas bajo esta condición (φ=0), es:
Los ensayos de compresión simple a veces se efectuan en suelos no saturados.
Manteniendo constante la relación de vacíos de un espécimen de suelo, observándose
que la resistencia a la compresión simple disminuye rápidamente
con el grado de saturación:
EQUIPO UTILIZADO
El equipo utilizado en este laboratorio es el siguiente:
Máquina de compresión
Anillo de carga
Extensómetro
Vernier
Herramientas e instrumentos de laboratorio
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
Para una muestra inalterada se debe proceder:
a) Se debe tallar el espécimen de ensayo conformando un cilindro cuya
relación de altura y diámetro comprendida entre 2 y 3
b) Cada espécimen se ensamblaran entre las placas de compresión procurando
la mayor superficie de contacto con la muestra. Cada espécimen se ensambla
entre las placas de compresión procurando la mayor superficie de contacto
entre el espécimen y dichas placas.
c) Bajo el control de la deformación vertical se lleva al espécimen a su falla de
compresión.
d) Se considera que el espécimen ha fallado a compresión si ocurre cualquiera
de los 3 eventos siguientes:
Falla Frágil: cuando la fuerza vertical alcanza un valor máximo (lectura de
ladillo) para el siguiente nivel de deformación cuando alcanza el valor
máximo para un determinado nivel de deformación y luego disminuye dicha
fuerza rápidamente en el siguiente nivel de deformación.
Falla Dúctil: cuando la fuerza vertical alcanza un valor máximo para un
determinado nivel de deformación y dicha fuerza se mantiene constante en
tres lecturas consecutivas de la deformación
Falla Plástica: si la fuerza vertical no alcanza un valor máximo
produciéndose gran deformación lateral del espécimen por lo que se
considera de la fuerza vertical que corresponde al 20% de la deformación
vertical es la que produce la falla plástica.
FORMATOS
1. ÁREA DE LA MUESTRA: 2. VOLUMEN MUESTRA :
3. PESO UNITARIO: 4. PESO UNITARIO SECO:
5. GRADO DE SATURACIÓN: 6. LECTURA DEL ANILLO :
7. DEFORMACIÓN VERTICAL:
8. FUERZA VERTICAL:
9. ÁREA CORREGIDA:
10. ESFUERZO VERTICAL:
11. MODULO POISSON (n)
l = (( Df – Do ) / Do)*100
A = (.D2)/4 cm² V = A.L cm3
= Wi/V g/cm³
S = f (, w, Gs) %
d = / (1+w) g/cm³
v = Lect, vertical/L
Lect. Anillo = Lect. Anotada/1000
Ac = (A*L)/(L+h/L) v = Fv/Ac
Fv = (Lect. Anillo)*Constante anillo
n = v / l
CALCULOS
DATOS:
Muestra 1:
MUESTRA 1Constante del anillo (kg/mm) 150Velocidad de ensayo (mm/min) 0.635Estado de la muestra inalteradaClasificación del suelo Arcilla limosaAltura de la muestra (L) (cm) 16.15Diámetro de la muestra (D) (cm) 6.854Peso de la muestra (Wi) (gr) 831.47Humedad (w) (%) 36.89Gravedad Especifica (Gs) 2.80Peso unitario del agua (gw) (g/cmᵌ) 1Diámetro final (Df) (cm) 7Área (cm²) 36.896Volumen (cmᵌ) 595.87Peso unitario (g/cmᵌ) 1.395Peso unitario seco (g/cmᵌ) 1.019Grado de saturación 59.8
RESULTADOS
RESULTADOS 1
Lect. Vertical (cm)Lec. anillo
cmLect. anillo
mmDef. Vert.
Fuerza vert.
área corregida
(cm²)
Esfuerzo vert.
(kg/cm²)POISSON
0 0 0 0 0.00 36.8960 0.00000 00.01 16 0.016 0.06192 2.40 36.9188 0.06501 0.029068240.02 24 0.024 0.123839 3.60 36.9417 0.09745 0.058136480.03 31 0.031 0.185759 4.65 36.9646 0.12580 0.087204720.04 36 0.036 0.247678 5.40 36.9876 0.14599 0.116272950.05 42 0.042 0.309598 6.30 37.0106 0.17022 0.145341190.06 47 0.047 0.371517 7.05 37.0336 0.19037 0.174409430.07 52 0.052 0.433437 7.80 37.0566 0.21049 0.203477670.08 55 0.055 0.495356 8.25 37.0797 0.22249 0.232545910.09 60 0.06 0.557276 9.00 37.1027 0.24257 0.261614150.1 63 0.063 0.619195 9.45 37.1259 0.25454 0.29068239
0.11 67 0.067 0.681115 10.05 37.1490 0.27053 0.319750630.12 71 0.071 0.743034 10.65 37.1722 0.28650 0.348818860.13 74 0.074 0.804954 11.10 37.1954 0.29842 0.37788710.14 77 0.077 0.866873 11.55 37.2186 0.31033 0.406955340.15 80 0.08 0.928793 12.00 37.2419 0.32222 0.436023580.16 83 0.083 0.990712 12.45 37.2652 0.33409 0.465091820.17 86 0.086 1.052632 12.90 37.2885 0.34595 0.494160060.18 88 0.088 1.114551 13.20 37.3118 0.35378 0.52322830.19 91 0.091 1.176471 13.65 37.3352 0.36561 0.552296540.2 93 0.093 1.23839 13.95 37.3586 0.37341 0.58136477
0.21 95 0.095 1.30031 14.25 37.3821 0.38120 0.610433010.22 97 0.097 1.362229 14.55 37.4055 0.38898 0.639501250.23 98 0.098 1.424149 14.70 37.4290 0.39274 0.668569490.24 100 0.1 1.486068 15.00 37.4526 0.40051 0.697637730.25 102 0.102 1.547988 15.30 37.4761 0.40826 0.726705970.26 103 0.103 1.609907 15.45 37.4997 0.41200 0.755774210.27 104 0.104 1.671827 15.60 37.5233 0.41574 0.784842440.28 105 0.105 1.733746 15.75 37.5470 0.41947 0.813910680.29 105 0.105 1.795666 15.75 37.5706 0.41921 0.842978920.3 105 0.105 1.857585 15.75 37.5943 0.41895 0.87204716
GRAFICOS
Muestra 2:
MUESTRA 2Constante del anillo 150Velocidad de ensayo 0.635Estado de la muestra inalteradaClasificación del suelo limo de baja plasticidad (ML)Altura de la muestra (L) 15.87Diámetro de la muestra (D) 6.3Peso de la muestra (Wi) 831.36Humedad (w) 4.67Gravedad Especifica (Gs) 2.64Peso unitario del agua (gw) 1Diámetro final (Df) 6.56
GRAFICO
Def. Vert. Esfuerzo vert.
- 0.00000
0.0006 0.06501
0.0012 0.097450.0019 0.125800.0025 0.145990.0031 0.170220.0037 0.190370.0043 0.210490.0050 0.222490.0056 0.242570.0062 0.254540.0068 0.270530.0074 0.286500.0080 0.298420.0087 0.310330.0093 0.3222178570.0099 0.3340920880.0105 0.3459512160.0111 0.3537750680.0118 0.3656065050.0124 0.3734077020.0130 0.3811988290.0136 0.3889798870.0142 0.392743290.0149 0.4005067270.0155 0.4082600940.0161 0.4120033590.0167 0.415741590.0173 0.4194747860.0180 0.4192104670.0186 0.418946147
Gravedad especifica (Gs) 2.75L/D 2,645Área 31.172Volumen 494.707Peso unitario 1.681Peso unitario seco 1.606Grado de saturación 18.0
RESULTADOS
RESULTADOS 2
Lect. Vertical (cm) Lec. anillo cm
Lect. anillo mm
Def. Vert.
Fuerza vert.
área corregida
Esfuerzo vert.
POISSON
0 0 0 0 0.00 31.1725 0.00000 00.01 68 0.068 0.063012 10.20 31.1921 0.32701 0.015268290.02 86 0.086 0.126024 12.90 31.2118 0.41331 0.030536570.03 143 0.143 0.189036 21.45 31.2315 0.68681 0.045804860.04 222 0.222 0.252048 33.30 31.2512 1.06556 0.061073140.05 275 0.275 0.31506 41.25 31.2710 1.31911 0.076341430.06 323 0.323 0.378072 48.45 31.2908 1.54838 0.091609710.07 345 0.345 0.441084 51.75 31.3106 1.65280 0.1068780.08 367 0.367 0.504096 55.05 31.3304 1.75708 0.122146280.09 382 0.382 0.567108 57.30 31.3502 1.82774 0.13741457
GRAFICOS
MUESTRA 3
MUESTRA 3Constante del anillo 150Velocidad de ensayo 0.635Estado de la muestra inalteradaClasificación del suelo CLAltura de la muestra (L) 12.93Diámetro de la muestra (D) 5.47Peso de la muestra (Wi) 477.78Humedad (w) 51.738Gravedad Especifica (Gs) 2.85Peso unitario del agua (gw) 1Diámetro final (Df) 5.6Gravedad especifica (Gs) 2.75L/D 2,645
GRAFICO
Def. Vert. Esfuerzo vert.
- 0.000000.0006 0.327010.0013 0.413310.0019 0.686810.0025 1.06556 0.0032 1.319110.0038 1.548380.0044 1.652800.0050 1.757090.0057 1.82774
Área 23.500Volumen 303.85Peso unitario 1.572Peso unitario seco 1.036Grado de saturación 86.0
RESULTADOS
RESULTADOS 3
Lect. Vertical (cm) Lec. anillo cm
Lect. anillo mm
Def. Vert.
Fuerza vert.
área corregida
Esfuerzo vert.
POISSON
0 0 0 0 0.00 23.4999 0.00000 00.01 26 0.026 0.07734 3.90 23.5181 0.16583 0.032542090.02 36 0.036 0.154679 5.40 23.5363 0.22943 0.065084180.03 43 0.043 0.232019 6.45 23.5545 0.27383 0.097626270.04 48 0.048 0.309358 7.20 23.5728 0.30544 0.130168360.05 53 0.053 0.386698 7.95 23.5911 0.33699 0.162710450.06 56 0.056 0.464037 8.40 23.6094 0.35579 0.195252540.07 64 0.064 0.541377 9.60 23.6278 0.40630 0.227794630.08 62 0.062 0.618716 9.30 23.6462 0.39330 0.26033672
0.09 65 0.065 0.696056 9.75 23.6646 0.41201 0.292878810.1 67 0.067 0.773395 10.05 23.6830 0.42435 0.32542091
0.11 68 0.068 0.850735 10.20 23.7015 0.43035 0.3579630.12 69 0.069 0.928074 10.35 23.7200 0.43634 0.390505090.13 66 0.066 1.005414 9.90 23.7385 0.41704 0.42304718
GRAFICOS
GRAFICO
Def. Vert. Esfuerzo vert.
- 0.00000 0.000
8 0.06501
0.0015
0.09745
0.0023
0.12580
0.0031
0.14599
0.0039
0.17022
0.0046
0.19037
0.0054
0.21049
0.0062
0.22249
0.0070
0.24257
0.0077
0.25454
0.0085
0.27053
0.0093
0.28650
0.0101
0.29842
CONCLUSIONES
El suelo que se ensayó según la clasificación SUCS es la son la siguiente.
- Para la muestra 1 es una arcilla limosa.
- Para la muestra 2 es un limo de baja plasticidad (ML)
- Para la muestra 3 es arcilla de baja plasticidad (CL)
- La primera muestra tiene una falla dúctil.
- La segunda y tercera muestra tienen una falla frágil.
De acuerdo con lo que se dijo en la clase, si el grado de saturación es bajo, la
resistencia es alta y viceversa, entonces se puede decir que:
La Muestra 1 con una saturación de 59.8 tiene una Resistencia Baja
La Muestra 2 con una saturación de 84 tiene una Resistencia Baja
La muestra 3 con una saturación de 86 tiene una Resistencia Baja
El ensayo solo se realiza en caso el suelo sea cohesivo o semicohesivos puesto que
los que no tienen cohesión no pueden permanecer sin algo que los mantenga unidos.
la relación altura – diámetro (L/D) debe estar entre los valores 2 y 3; esto se debe a
que la altura debe ser lo suficientemente alta para que no hayan interferencias en los
planos potenciales de falla a 45° y debe ser lo suficientemente corta para evitar que
actúe como columna.
BIBLIOGRAFIA
Mecánica de Suelos, Juárez Badillo y Rico Rodríguez, 2005.
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Braja M. Dass,
Mecanice de Suelos, William Lambe y Robert Whitman
Anotaciones y teoría del profesor Donayre Córdova Oscar
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica, Braja M. Das
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