1. INTRODUCCIÓN
A continuación vamos a detallar el procedimiento, cálculos de los ensayos de
Compresión No Confinada en esta experiencias es gravitante señalar que
la muestra al ser pequeña solo es para suelos finos porque una muestra de suelo
granular no seria representativa en proporción al tamaño. Luego de efectuar los
cálculos pertinentes procederemos a ver las conclusiones del ensayo.
2. OBJETIVOS
El objetivo fundamental de este ensayo es introducir al estudiante a un
procedimiento aproximado para evaluar la resistencia al corte de suelos cohesivos
con el Ensayo de Compresión No Confinada.
Los objetivos del ensayo de Compresión No Confinada son Indicar la forma de
realizar el ensayo para determinar la resistencia a la compresión no confinada de
suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas o remoldeadas, aplicando carga
axial, usando cualquiera de los métodos de resistencia controlada o deformación
controlada.
Sirve únicamente para suelos cohesivos y se usa para determinar la Resistencia
a la compresión no confinada, que es la carga por unidad de área a la cual una
probeta de suelo, cilíndrica o prismática, falla en el ensayo de compresión simple
relaciónaltura-diámetro (L/D) debe ser lo suficientemente grande para evitar
interferencias en los planos potenciales de falla a 45º y lo suficientemente corta
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
1
LABORATORIO DE
COMPRESIÓ
N INCONFINAD
A
para evitar que actúe como columna; para satisfacer ambos criterios, se
recomienda una relación L/D comprendida entre 2 y 3.
3. EQUIPO
Máquina de compresión inconfinada (cualquier tipo de máquina de
compresión que tenga un sistema de lectura de carga de rango
suficientemente bajo para obtener lecturas de carga aproximada).
Materiales para tallar cilindros.
Cilindros de arcilla.
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
2
Máquina de compresión inconfinada
Materiales para tallar cilindros de arcilla
Moldes para la arcilla
4. MARCO TEORICO
Exposición General Cuando se introdujo por primera vez el método de ensayar
muestras de suelo cohesivo recuperadas con tubos del campo en compresión
simple, fue aceptado ampliamente como un medio para determinar
rápidamente la resistencia al corte de un suelo. Utilizando la construcción del
círculo de Mohr, es evidente que la resistencia al corte o cohesión (símbolo e)
de una muestra de suelo puede ser calculada aproximadamente como:
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
3
Cilindros de arcilla
Donde qu se utiliza siemnpre como el símbolo para representar la resistencia a la
compresión inconfinada del suelo. Este cálculosebasa en el hecho que el es fuerzo
principal menór 0, es cero(atmosférico) y que el ángulo de fricción interna <p del
suelo se supone cero. Esta condición <p = O es la misma obtenida en el ensayo no
consolidado no drenado del experimento No. 15 sobre un suelo saturado; así,para
darle al experimento de compresión inconfinada más dignidad,sele llama a menudo
"no drenado" o ensayo U.
Cuando se tuvo más conocimiento sobre el comportamiento del suelo, se hizo
evidente que el ensayo de compresión inconfinada generalmente no proporciona un
valor bastante confiable de la resistencia al corte del suelo por al menos las
siguientes tres raones:
1.El efecto de la restricción lateral provista por la masa de suelo sobre la muestra
se pierde cuando la muestra es removida del terreno.
Existe sin embargo la opinión de que la humedad del suelo le provee un efecto de
tensión superficial (o confinamiento) de formaque la muestra está algo "confinada".
Este efecto debería sermás pronunciado si la muestra está saturada o cercana
aella.Este efecto dependerá también de la humedad relativa del área del
experimento, lo cual hace su evaluación cuantitativa más difícil.
2. La condición interna del suelo (grado de saturación, presión del agua de los
poros bajo esfuerzos de deformación, y efectos de alteración del grado de
saturación) no puedencontrol arse.
3.La fricción en los extremos de la muestra producida por las placas de cargaorigina
una restricción lateralsobrelos extremos quealtera los esfuerzos internos en una
cantidad desconocida. Los errores producidos por los dos prime rosfactor es citados
arriba pueden eliminarse o por lo menos reducirse utilizando los experimentos de
compresión confinados (o tria-xiales) del experimento siguiente. El tercer aspecto ha
sido objeto de considerable investigación, y actualmente sepiensa que este factor no
es tan importantecomo podría a primera vista suponerse.Es posible fabricar platinas
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
4
especiales de apoyo para reducirlo efectos de fricción si se desean
resultadosexperimentales muy refinados.El ensayo de compresión inconfinada se
utiliza ampliamente porqueconstituye un método rápido y económico de obtene
raproximadamente la resistencia al corte de un suelo cohesivo.De paso, debería
destacarse que mientras los resultados del experimento de compresióninconfinada
pueden tener poca confiabilidad, existen muy pocos métodos de ensayo que
permitan resultados mucho mejores,a menos que se refinenconsiderablemente los
procedimientos y esfuerzosdel experimento (de los técnicos de laboratorio).
Se efectúan los cálculos de esfuerzo y deformación unitaria axial de Forma que se
pueda dibujar una curva esfuerzo-deformación unitaria para obtener el máximo
esfuerzo(a menos que Ocurra primero el 20%de la defomlación unitaria) que se toma
como la resistencia a la compresión inconfinada qu del suelo.
La curvaesfuerzo-deformación unitaria se dibuja para obtener un valor "promedio" de
qu mayor para tomar simplemente el valor máximo de esfu er zo de la hojadel
formato de cálculo.La
deformación unitaria E se calcula de la mecánica de materiales como:
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
5
Aplicación de los resultados
Indicar la forma de realizar el ensayo para determinar la resistencia a la
compresión no confinada de suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas o
remoldeadas, aplicando carga axial, usando cualquiera de los métodos de
resistencia controlada o deformación controlada.
Sirve únicamente para suelos
cohesivos.
S = qu inalterado / qu remoldeado
Debido a que algunas arcillas al ser remoldeadas y sin variar su humedad
pierden resistencia, en la tabla se señala un criterio de comportamiento de la
arcilla según el
grado de sensibilidad.
Comportamiento de la arcilla Rango de variación de sensibilidad
Insensible ó que no se ve afectada
cuando se la remoldea
Moderadamente sensible
Sensible
S < 2
2 < S < 4
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
6
Ultrasensible. Estas generalmente
se convierten en líquidos viscosos S < 16
El ensayo de CNC es aplicable para muestras sobreconsolidadas, pero tendrá un
comportamiento distinto al de una normalmente consolidada, ya que su grafica
esfuerzo vs. deformación será diferente y tendrá mayores resistencias.
ERRORES EN LA PRUEBA
La elección de la magnitud de los incrementos de carga aplicadas o de la
velocidad de aplicación de la carga, pueden influir en la forma de la
curva esfuerzo-
deformación y en el valor de la resistencia ultima.
El labrado de la muestra y la prueba deben realizar en un cuarto húmedo para
evitar evaporación.
Por un ajuste impropio de la base o el cabezal con la muestra pueden
tenerse errores en las lecturas del extensómetro y en la verticalidad de las
muestras; en arcillas duras y frágiles es aconsejable cabecear las muestras antes
de la prueba.
5. PROCEDIMIENTO
Cada grupo debe preparar dos muestras de tubo con relación Lid entre dos y
tres (o utilizar la muestra de laboratorio Provista por el instructor.
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
7
Colocar las muestras en recipientes húmedos o dejarlas en el cuarto de
humedad para prevenir su desecamiento mientras se espera tumo para la
máquina de compresión.
Calcularla deformación correspondiente al 20% de deformación unitaria para
las muestras mientras se espera turno para la máquina, deforma que se
pueda saber cuándo termina el experimento si la muestra recibe carga sin
mostrar un pico antes que dicha deformación unitaria suceda. Calcularla
densidad de las muestras y pesar dos latas de contenido de humedad de
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
8
MATERIAL CILINDRO DE ARCILLA
forma que se pueda determinar el contenido de humedad de la muestra
después de terminar el experimento.
Alinear cuidadosamente la muestra en la máquina de compresión. Silos
extremos no son perfectamente perpendiculares aleje del espécimen, la parte
inicial de la curva de esfuerzo deformación unitaria será plana (hasta que el
área total de la muestra contribuya a la resistencia al esfuerzo, las
deformaciones unitarias serán demasiado grandes para el esfuerzo
calculado).
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
9
CALIBRAR EL EQUIPO Y ESTABLECER EL
CERO EN EL EQUIPO
PESAMOS EL MATERIAL
Establecer el cero en el equipo de carga(bien sea un deformímetro de carátula para
registrar la deformación de un anillo de carga o un DVM si se utiliza una célula de
carga electrónica)y establecer el cero en el deformímetro.
En este momento es necesario aplicar una carga muy pequeña sobre la muestra (del
orden de una unidad del deformímetro de carga, o quizá 0.5 kg ara una celda de
carga)
Calcular la deformación unitaria, el área corregida, y el esfuerzo unitario, para
suficientes lecturas (unos 8 a 10 puntos bien espaciados) para definir la curva
esfuerzo deformación unitaria adecuadamente.
Dibujar los resultados en una hoja de papel milimetrado (ambas curvas en la
misma hoja); mostrar q" como el es fuerzo pico en cada ensayo y mostrar el
valor promedio de q" para ambos ensayos. Asegurarse de dibujar la
deformación unitaria como abscisa.
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
10
LA CARGA DECRECE
a. Dibujar el círculo de Mohr utilizando el q" promedio y mostrar la cohesión
del suelo. Si no se dibuja con un compás el informe es inaceptable.
b. Calcularla cohesión del suelo utilizando el círculo de Mohr de (a) y suponer
que el suelo tiene un ángulo de fricción interna =10°.
Discutir si qu es conservativa o "no conservativa'? bajo esta circunstancia.
c. Calcular el módulo secante de elasticidad del suelo para 0.25, 0.5 y 0.75 q";
calcular también el módulo tangente inicial. Tabular estos valores en las
"Conclusiones" del informe y discutir su significado. ¿Qué valor del módulo de
esfuerzo·defonnaciÓn unitaria recomienda para este suelo?
d. Comentar sobre los efectos de la densidad y del contenido de humedad
contra q"
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
11
OBSERVAMOS COMO NUESTRO MATERIAL
SE DEFORMA
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
12
Empezó a quebrarse
OBSERVAMOS LA RUPTURA DEL
MATERIAL
6. PRESENTACION DE LOS DATOS.
PRIMERA MUESTRA
Diametro 55.00 mm.
Area 23.76 cm2
Altura 128.00 mm.
Volumen 304.11 cm3
Peso 657.23 gr.
Peso unitario húmedo 2.16 gr/cm3
Peso unitario seco 1.66 gr/cm3
Constante deformimetro 0.34 kg/div
SEGUNDA MUESTRA
Diametro 55.00 mm.
Area 23.76 cm2
Altura 120.00 mm.
Volumen 285.10 cm3
Peso 404.30 gr.
Peso unitario húmedo 1.42 gr/cm3
Peso unitario seco 1.12 gr/cm3
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
13
7. PROCESO DE CÁLCULO.
CALCULOS DE LA PRIMERA MUESTRA
LECTURA DEL
DEFORM.
DEFORM.
DE CARGA
DEFORM. DE LA
MUESTRA L (MM)
DEFORM. UNITARIA L/L x10^2
AREA
CF 1-e
.
AREA CORREGIDA,
A' (CM)
CARGA TOTAL SOBRE
LA MUESTR
A
ESFUERZO SOBRE LA MUESTRA
Kpa
0 0 0 0 0 23.76 ----- -----
50 4 0.50 0.39 0.9961 23.85 1.36 5.6
100 7.9 1.00 0.78 0.9922 23.95 2.69 11.0
150 9.3 1.50 1.17 0.9883 24.04 3.16 12.9
200 10.3 2.00 1.56 0.9844 24.14 3.50 14.2
250 11.3 2.50 1.95 0.9805 24.23 3.84 15.5
300 12.10 3.00 2.34 0.9766 24.33 4.11 16.6
350 13.1 3.50 2.73 0.9727 24.43 4.45 17.9
400 14.8 4.00 3.13 0.9688 24.52 5.03 20.1
450 15.7 4.50 3.52 0.9648 24.62 5.34 21.3
500 15.9 5.00 3.91 0.9609 24.72 5.41 21.4
550 13.2 5.50 4.30 0.9570 24.82 4.49 17.7
600 11.6 6.00 4.69 0.9531 24.93 3.94 15.5
650 10.1 6.50 5.08 0.9492 25.03 3.43 13.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 50
5
10
15
20
25Esfuerzo - Deformacion
Deformacion unitatria
Esf
ues
zo u
nit
ario
KP
a
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
14
0 30 60 90 1200
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CIRCULO DE MOHR
Esfuerzo normal
Esf
uer
zo c
ort
ante
qu = 21.4 Kpacohesion = 10.7 Kpa
CALCULOS DE LA SEGUNDA MUESTRA
LECTURA DEL
DEFORM.
DEFORM. DE
CARGA
DEFORMA. DE LA
MUESTRA L (MM)
DEFORM. UNITARIA L/L x10^2
AREA CF
1-e .
AREA CORREGIDA,
A' (CM)
CARGA TOTAL SOBRE
LA MUESTRA
ESFUERZO SOBRE LA MUESTRA
Kpa
0 0 0 0 0 23.76 ----- -----50 5.1 0.50 0.42 0.9958 23.86 1.73 7.1
100 8.7 1.00 0.83 0.9917 23.96 2.96 12.1150 10.2 1.50 1.25 0.9875 24.06 3.47 14.1200 11.9 2.00 1.67 0.9833 24.16 4.05 16.4250 13.2 2.50 2.08 0.9792 24.26 4.49 18.1300 14.3 3.00 2.50 0.9750 24.37 4.86 19.6350 15.8 3.50 2.92 0.9708 24.47 5.37 21.5400 16.5 4.00 3.33 0.9667 24.58 5.61 22.4450 16.9 4.50 3.75 0.9625 24.68 5.75 22.8500 15.9 5.00 4.17 0.9583 24.79 5.41 21.4550 14.9 5.50 4.58 0.9542 24.90 5.07 20.0600 14.9 6.00 5.00 0.9500 25.01 5.07 19.9650 13.6 6.50 5.42 0.9458 25.12 4.62 18.1
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
15
0 1 2 3 4 5 60
5
10
15
20
25Esfuerzo - Deformacion
Deformacion unitatria
Esf
ues
zo u
nit
ario
KP
a
0 30 60 90 1200
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
CIRCULO DE MOHR
Esfuerzo normal
Esf
uer
zo c
ort
ante
qu = 22.8 Kpa
cohesion = 11.4 Kpa
LABORATORIO DE SUELOS IENSAYO DE COMPRESION INCONFINADO
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