Ensayo Triaxial

COMPRESIÓN TRIAXIAL RÁPIDA En la actualidad el uso de pruebas triaxiales en laboratorios de suelos, arroja resultados más  precisos en la obtención de los parámetros de resistencia C y ϕ del suelo. Estas pruebas son de mayor confiabilidad al momento de determinar la resistencia del suelo y nos dan opción de conocer en forma más completa las características mecánicas de un suelo. (Juárez & Rico, 1974) Existen dos modalidades de pruebas triaxiales; pruebas de compresión y pruebas de extensión, todo depende de si la muestra es varia en aumento o disminución su dimensión original de altura. (Gómez, 2011) El ensayo de compresión triaxial es el más usado ya que su principal finalidad es obtener  parámetros del suelo y la relación esfuerzo-deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo complejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada. (Miño, 2013) El ensayo consiste en aplicar esfuerzos laterales y verticales diferentes, a probetas cilíndricas de suelo y estudiar su comportamiento. Se coloca una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana de caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presión normal o axial (σ 1), sin modificar la presión lateral aplicada (σ 3),

hasta que se produzca la falla.

(Crespo, 2004) Este es un ensayo complejo, pero con buenos resultados del esfuerzo cortante que sufre una masa del suelo al ser cargada, el ensayo Triaxial constituye el método más versátil en el estudio de las propiedades esfuerzo-deformación, con este ensayo es posible obtener una gran variedad de estados de carga, además se aplica en fundaciones, para la estabilidad de taludes y empujes. (Juárez & Rico, 1974) Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones condiciones en que este trabajará son las siguientes: siguientes: o

 No consolidados-no drenados (UU) o rápidos (Q). Se impide el drenaje durante las dos

etapas del ensayo. (Miño, 2013) o

Consolidados-no drenados (CU) o consolidados- rápidos (RC). Se

permite el drenaje

durante la primera etapa solamente. (Miño, 2013) o

Consolidados-drenados (CD) (CD) o lentos (S). Se permite el drenaje durante todo el ensayo,

y no se dejan generar presiones neutras aplicando los incrementos de carga en forma  pausada durante le segunda etapa y esperando que el suelo se consolide con cada incremento. (Miño, 2013)

Generalmente cada prueba se realiza con tres o cinco probetas de la misma muestra de suelo,  bajo esfuerzos confinantes distintos. La representación de los resultados en el diagrama de Mohr está constituida por una serie de círculos, cuya envolvente permite obtener los parámetros del suelo estudiado en el intervalo de esfuerzos considerado. (Salas, 2011) En cualquier caso, para la mayoría de los problemas cotidianos, es suficiente con la aproximación dada por el corte. Pero hay ocasiones en las que puede ser más rentable un ensayo triaxial, ya que es uno de los métodos más confiables para determinar los parámetros de la resistencia al cortante.

Procedimiento Proceso de preparación del suelo. 1.- Se toma una muestra de suelo con humedad natural con dimensiones de 10 cm de lado por 20 cm de altura, (muestra inalterada). 2.- Colocar el suelo obtenido en el tallador de muestras. 3.- Tallar hasta obtener un cilindro de 7 cm de diámetro y 14 cm de altura.

Proceso de ensayo de compresión Triaxial. 1.- Determinar el diámetro superior de la probeta y la altura. 2.- Pesar la probeta y anotar los datos en el formulario. 3.- Colocar la probeta en la cámara de compresión triaxial. 4.- Colocar una placa de lucita en la parte superior del suelo o muestra. 5.- Colocar una membrana de caucho en la probeta para ensayar en la cámara triaxial. 6.- Colocar agua hasta llenar la cámara triaxial con la probeta dentro. 7.- Asegurar la cámara de compresión triaxial a la placa base de la máquina de compresión triaxial. 8.- Colocar el deformímetro Lc-9 sobre el pistón de carga. El deformímetro Lc-2 es parte de la máquina de compresión triaxial 9.- Abrir la válvula de presión (D) 10.- Abrir la Válvula (C), cuando la válvula de presión tenga un valor igual al del esfuerzo confinante es decir al agua.

11.- Cerrar la válvula (A) de control de presión a la cámara. 12.- Aplicar a la primera probeta una presión de 0,7 Kg/cm3, también colocar una portapesas de 0,5 Kg. 13.- Colocar los valores de los deformímetros de 0 a 100 de 10 valores en 10, luego del 100 colocar valores cada 25 hasta llegar al 200, entonces colocar cada 50 hasta terminar el ensayo. 14.- Aplicar los valores respectivos de carga hasta que la probeta falle, es decir hasta cuando las lecturas del deformímetro empiecen a disminuir. 15.- Leer los datos y anotarlos en los formularios respectivos. 16.- Una vez fallada la probeta, apagar la máquina. 17.- Retirar el agua de la cámara axial. 18.- Retirar la cámara triaxial y la muestra cuidadosamente de la máquina de compresión triaxial. 19.- Observar los planos de falla de la probeta. 20.- Realizar el mismo procedimiento de compresión triaxial a las 3 probetas más en total serán 4 probetas ensayadas, a 0,7; 1.4; 2,1 y 0 de presión. 21.- Cortar de la parte superior de la probeta un trozo de suelo para realizar contenido de humedad.

Contenido de agua de la muestra de suelo. 1.- Colocar las muestras en recipientes. 2.- Pesar los recipientes vacíos y también con la cantidad de suelo introducida. 3.- Dejar los recipientes en el horno por 24 horas a una temperatura de 105°C ± 5 °C. 4.- Retirar los recipientes metálicos del horno, dejar enfriar. 6.- Obtener el contenido de humedad del suelo dividiendo la masa de agua que se obtuvo al restar el suelo húmedo del suelo seco, para el suelo seco. 7-. Anotar los resultados en el formulario respectivo.

Cálculos Típicos



Contenido de Agua

 =  −   ∗100

  = Contenido de agua de la muestra (%)

  = peso húmedo de la muestra (g)  = peso seco de la muestra (g) 

Diámetro medio del cilindro de muestra

̅ =   + 3 + 



Área inicial del cilindro de muestra

  =   + 46 +    =  (4) 

̅ = diámetro medio del cilindro muesra (cm)  = diámetro superior (cm)  = diámetro medio o diámetro central (cm)  = diámetro inferior (cm)   = Área inicial de la muestra (cm )   = área superior de la muestra (cm )   = área media de la muestra (cm )    = área inferior de la muestra (cm ) 2

2

2

2

Volumen de la muestra

 = .ℎ

 = Volumen de la muestra (cm )   = área inicial de la muestra (cm ) ℎ = altura del cilindro de muestra (cm) 3

2



Peso Unitario Húmedo de la muestra

 = 

 = Peso unitario de la muestra (g/cm )  = peso de la muestra (g)  = volumen de la muestra (cm ) 3

3



Peso Unitario Seco de la muestra

 = 1+  100



Transformación

  = Peso Unitario Seco de la muestra (g/cm )  = Peso unitario de la muestra (g/cm )  = contenido de agua de la muestra (%) 3

3

∆

(. −9) = deformación resultante por la aplicación de la carga () 

Deformación Unitaria de la muestra

 = ∆ℎℎ ∗100



 = Deformación Unitaria de la muestra (%) ∆ℎ = deformación resultante por la aplicación de la carga () ℎ = altura del cilindro de la muestra (cm)

Transformación Carga Axial

() = Carga aplicada a la muestra (kg) () ∗  ó(  ) = () 

Área Corregida de la muestra

  = 1−  100

  = Área Corregida de la muestra (cm )   = área inicial de la muestra (cm ) 2

2

 = deformación unitaria de la muestra (%) 

Esfuerzo Desviador

 = 

 = Esfuerzo Desviador (kg/cm )  = Carga axial aplicada a la muestra (kg)   = área corregida de la muestra (cm ) 2

2



Esfuerzo

 =  + 



 =Esfuerzo normal mayor (kg/cm )  = Esfuerzo normal menor (kg/cm )  = esfuerzo desviador máximo (kg/cm ) 2

2

2



Centro de Circunferencia de Mohr

 = +2 

  = Centro de la circunferencia de Mohr (kg/cm2)

 =Esfuerzo normal mayor (kg/cm )  = Esfuerzo normal menor (kg/cm ) 2

2



Radio de Circunferencia de Mohr

 = −2 

  = Radio de la circunferencia de Mohr (kg/cm2)

 =Esfuerzo normal mayor (kg/cm )  = Esfuerzo normal menor (kg/cm ) 2

2



Ángulo de fricción

 = − 

 = Ángulo de fricción (º)  =Esfuerzo normal final (kg/cm )  = Esfuerzo normal inicial (kg/cm )  = Cohesión obtenida de la gráfica (kg/cm ) 2

2

2

CONCLUSIONES: 

Desde el punto de vista de Ingeniería Civil, este ensayo es bastante completo pues ya no solo interviene una fuerza sobre un plano como el anterior ensayo (Esfuerzo Cortante), sino que se le aplica una presión en todas las direcciones y sentido de la probeta o suelo y de esta manera se determina el comportamiento que posee el mismo al aplicársele estas solicitaciones y de qué manera reacciona, el modo en que falla la probeta nos dirá el valor al que no debemos llegar a tener en un suelo para una edificación.



Mediante el ángulo de fricción interna, las características propias del suelo y el empleo del círculo de Mohr; el ingeniero Civil, puede determinar el plano real en dónde se  produce el cortante máximo y por ende la falla del suelo (valores que sobrepasan la envolvente de falla).

Fuente:

Crespo, C. (2004). Prueba de Compresión Triaxial. En  Mecánica de Suelos y Cimentaciones. 650 págs. (págs. 165-170). México: LIMUSA. Juárez, E., & Rico, A. (1974). Fundamentos de la Mecánica de Suelos. En  Mecánica de Suelos. 642 págs. (págs. 431-440). México: LIMUSA. Gómez, S. (29 de Noviembre de 2011).  Blogspot. Recuperado el 17 de Noviembre de 2017, de MCS: http://saulmecanicadesuelospracticas.blogspot.com/2011/11/practica-6-pruebatriaxial.html Miño, A. (12 de Julio de 2013). Slideshare. Recuperado el 17 de Noviembre de 2017, de https://es.slideshare.net/flores7982/ensayo-triaxial-24183760

Salas, O. (29 de Septiembre de 2011). Kerwa. Recuperado el 17 de Noviembre de 2017, de http://www.kerwa.ucr.ac.cr/bitstream/handle/10669/13369/8391-11758-1SM.pdf?sequence=1