Imforme - Compresion Simple

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO NRO. 1 ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE ASIGNATURA

: MECANICA DE SUELOS II

ALUMNOS

: MIRANDA QUISPE NÉSTOR QUILLI APAZA, MARIO EDISSON URRUTIA HUAMANI, PETHERSON CRUZ FERNANDEZ, SERGIO RODRIGUEZ LUNA, JOSE LUIS

CUSCO, 13 DE OCTUBRE 2012

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL LINEA DE GEOTECNIA CURSO: MECANICA DE SUELOS II

INFORME N° 1 ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE

“

MECANICA DE SUELOS II

”

Página 2

INTRODUCCION El ensayo de compresión no confinada, también conocido con el nombre de ensayo de compresión simple o ensayo de compresión uniaxial. Este ensayo es muy importante en Mecánica de Suelos, ya que permite obtener un valor de carga última del suelo, el cual, como se verá más 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 más preciso, ya que entrega un resultado conservador. Este ensayo puede definirse en teoría como un caso particular del ensayo triaxial. Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que 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 más aún que pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y estabilidad, siendo el estudio y la experimentación las herramientas para conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta aproximación, el comportamiento ante las cargas de estas estructuras. Debido a la compleja y variable naturaleza de los suelos, en especial en lo referido a la resistencia al esfuerzo cortante, existen muchos métodos de ensayo para evaluar sus características. Aún cuando se utilizan otros métodos más representativos, como el triaxial, el ensayo de compresión simple cumple el objetivo buscado, sin tener que hacer un método tan complejo ni usar un equipo que a veces puede ser inaccesible, lo que significa menor costo. Este método de ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos que no expulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y que mantienen su resistencia intrínseca después de remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos cementados. Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo último de un suelo cohesivo a la compresión no confinada, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación y utilizando una muestra de suelo inalterada tallada en forma de cilindro, generalmente con una relación alto/diámetro igual a 2 MECANICA DE SUELOS II

Página 3

OBJETIVOS 



Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado de acuerdo a un método establecido.



Procesar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y gráficos, de manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado.



Comprender con exactitud la metodología y procedimientos usados en el ensayo, incluido el tiempo e intervalos con los que será ensayada la muestra.



Construir el gráfico esfuerzo-deformación a partir de los datos obtenidos de la experiencia y de las fórmulas teóricas necesarias.

MECANICA DE SUELOS II

Página 4

APOYO TEORICO 

El ensayo de compresión simple tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión no confinada de un cilindro de suelo cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la resistencia al corte por la expresión. Este cálculo se basa en el hecho de que el esfuerzo principal menor es cero (ya que al suelo lo rodea sólo la presión atmosférica) y que el ángulo de fricción interna (Φ) del suelo se supone cero. Debido a numerosos estudios, se ha hecho evidente que este ensayo generalmente no proporciona un valor bastante confiable de la resistencia al corte de un suelo cohesivo, debido a la pérdida de la restricción lateral provista por la masa de suelo, las condiciones internas del suelo como el grado de saturación o la presión de poros que no puede controlarse y la fricción en los extremos producidas por las placas de apoyo. Sin embargo, si los resultados se interpretan adecuadamente, reconociendo las deficiencias del ensayo, estos serán razonablemente confiables. El ensayo de la compresión simple es un caso especial del ensayo triaxial, en el cual solamente se le aplica a la probeta la tensión longitudinal. Puesto que no es necesario el dispositivo para aplicar la presión lateral, y como, además, la muestra no necesita estar envuelta en una membrana de caucho, este ensayo se ha convertido en un ensayo sencillo de campo. El aparato es tan solo útil para ensayos rápidos sobre suelos predominantemente arcillosos que están saturados o casi saturados. Se podrá realizar de dos maneras, mediante un control de deformación o bien, mediante un control de esfuerzos: 



El primero, esa 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 de formaciones unitarias al producirse una carga adicional de impacto al aumentar la carga, por lo que resulta de prácticamente nula utilización.

Como el ensayo de compresión simple en arcillas relativamente impermeables se efectúa cargando la probeta con bastante rapidez, resulta que, en definitiva, MECANICA DE SUELOS II

Página 5

constituye también un ensayo sin drenaje si dicha arcilla está saturada. Como el ensayo de compresión simple es extraordinariamente fácil y barato de realizar, resulta que muy pocas veces se hacen los ensayos triaxiales en suelos saturados. Según el valor de la resistencia máxima a compresión simple, una arcilla se puede clasificar del modo que se indica a continuación (Terzaghi y Peck, 1955).

MECANICA DE SUELOS II

Página 6

MATERIALES Los materiales utilizados en el ensayo de compresión no confinada son los siguientes. 1. Aparato de compresión: El aparato de compresión puede ser una báscula de plataforma equipada con un marco de carga activado con un gato de tornillo, o con un mecanismo de carga hidráulica, o cualquier otro instrumento de compresión con suficiente capacidad de control para proporcionar la velocidad de carga. En lugar de la báscula de plataforma es común que la carga sea medida con un anillo o una celda de carga fijada al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada sea menor de 100 kPa (1kg/cm) El aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 1 kPa(0,01 kg/cm Para suelos con una resistencia a la compresión no confinada de 100 kPa (1kg/cm2) o mayor el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 5 kPa (0,05 Kg/cm)

EQUIPO A UTILIZAR EN LA PRÁCTICA. a) Balanza. b) Bascula de carga u otro equipo de similar función. c) Segueta de alambre o corta muestra MECANICA DE SUELOS II

Página 7

d) Extensómetro o micrómetro. e) Cilindro de metal para preparar muestras de suelo remodelado. f) Recipientes para determinar el contenido de agua. Instrumentos de medición: Micrómetro, u otro instrumento adecuado para medir las dimensiones físicas del espécimen dentro del 0,1% de la dimensión medida. Los pie de metro o calibradores Vernier no son recomendados para especímenes blandos que se deformarán a medida que los calibradores se colocan sobre el espécimen. Cronómetro: Un instrumento de medición de tiempo, que indique el tiempo transcurrido con una precisión de 1 seg para controlar la velocidad de aplicación de deformación prescrita anteriormente.

Balanza: La balanza usada para pesar los especímenes, debe determinar su masa con una precisión de 0,1% de su masa total.

Equipo misceláneo: Incluye las herramientas para recortar y labrar la muestra, instrumentos para re moldear la muestra, y las hojas de datos. MECANICA DE SUELOS II

Página 8

METODO El ensayo de compresión simple se realiza siguiendo el método dado a continuación: 1. Obtención y preparación de muestras. 1.1. Se extrae muestra del suelo lo mas inalterada posible de un tamaño suficiente para poder trasportarla al laboratorio sin que ésta se desintegre y no se produzcan grieta sin ternas que puedan alterar los resultados del ensayo. 1.2. Se deben manejar las muestras cuidadosamente para prevenir cualquier alteración, cambios en la sección transversal y evitándose cualquier cambio en el contenido de agua del suelo. 2. Preparación de la probeta. 2.1. Los especímenes deben tener una sección transversal circular con sus extremos perpendiculares al eje longitudinal de la muestra. Además deben tener un diámetro mínimo de 30 mm y la partícula mayor contenida dentro del espécimen de ensayo debe ser menor que 1/10 del diámetro del espécimen. La relación de altura a diámetro debe encontrarse entre 2 y 2,5. 2.2. Se talla la muestra de tal manera que la altura sea el doble del diámetro, este tallado se realiza de forma muy cuidadosa, en lo posible tratando que el material no se agriete en el tallado, realizado con un cuchillo. 2.3. 2.3El tamaño de la probeta se mide con un molde, de esta manera se llega a una probeta bien tallada cumpliendo con la condiciones anteriormente mencionadas, y se determina la altura promedio y el diámetro de la muestra para el ensayo utilizando los instrumentos especificados anteriormente.

MECANICA DE SUELOS II

Página 9

PROCEDIMIENTO. 1. Se coloca el espécimen en el aparato de carga de tal manera quede centrado en la platina inferior. Se ajusta el instrumento de carga cuidadosamente de tal manera que la platina superior apenas haga contacto con el espécimen. Se coloca en cero el indicador de deformación. 2. Se aplica la carga de tal manera que se produzca una deformación axial a razón de 0,05 plg/min.

3. Mientras más se acerque la muestra a la falla, debemos observarla para detectar los posibles planos de falla, grietas y otros puntos de interés.

4. Se registran los valores de carga, deformación y tiempo, del anillo de deformaciones y del anillo de cargas (0,0001”) a intervalos suficientes para

definir la curva esfuerzo-deformación. 5. Se continúa aplicando carga hasta que los valores de carga decrezcan al aumentar la deformación o hasta que se alcance una deformación igual a 0,2.3.5Finalmente, se confecciona un croquis de la probeta posterior al ensayo.

MECANICA DE SUELOS II

Página 10

RESULTADOS

MECANICA DE SUELOS II

Página 11

ERRORES POSIBLES. 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 del 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 la muestra antes de la prueba.

MECANICA DE SUELOS II

Página 12

CONCLUSIONES 













El ensayo de compresión simple o no confinada es un ensayo relativamente sencillo que nos permite medir la carga última a la que está sometido. es muy importante tener en cuenta las simplificaciones que este ensayo supone, y por las cuales no es un método exacto sino más bien aproximado a pesar de esto es un ensayo muy solicitado, ya que la sencillez de su método y el equipo que utiliza lo convierten en un ensayo de bajo costo en relación a otros relacionados, como el ensayo triaxial, que requiere de equipo más especializado. Se podría decir que este ensayo es un caso particular del ensayo triaxial, en el que la presión lateral es igual a cero, y aunque esto pueda significar una imprecisión, pues no reproduce claramente las condiciones en el terreno, en realidad se obtiene un resultado más conservador, ya que la presión lateral de confinamiento ayuda al suelo a resistir la carga, y al no existir ésta el valor obtenido sería inferior al real, lo que deja al ingeniero con un margen de seguridad adicional. En este ensayo se trabaja manteniendo la deformación constante, lo que se controla por medio del dial o deformímetro solidario a la muestra de suelo y el cronómetro, siendo la carga aplicada, o resistida, lo que varía y produce la forma de la curva esfuerzo-deformación. En lo que respecta al ensayo realizado por nosotros, después de llevar a cabo todos los procedimientos señalados en un apartado anterior, y luego del procesamiento de los datos obtenidos en las mediciones, podemos construir el gráfico esfuerzo-deformación, que representa el comportamiento del suelo sometido a cargas en progresivo aumento. El gráfico esfuerzo-deformación obtenido presenta una forma un tanto extraña, en la cual no podría definirse en forma precisa el módulo de elasticidad, aunque si el esfuerzo último o de rotura, ya que después de llegar a este valor, la resistencia decae bruscamente y la probeta se rompe visiblemente.

MECANICA DE SUELOS II

Página 13











Es posible que la forma del gráfico se deba principalmente a la inexperiencia del grupo en el manejo de la máquina de carga en el control de la velocidad de la deformación por medio del cronómetro, aunque la probeta fue tallada cuidadosamente. Otra explicación que podemos dar a la forma, la cual muestra una meseta o zona en que el esfuerzo se mantiene aumentando mucho la deformación, cercano a los 2 kg/cm2, es que en ese momento se haya producido una acomodación de la probeta en uno de sus extremos o en ambos, que podrían no haber quedado perfectamente perpendiculares al eje. En resumen los resultados muestran un comportamiento que se aleja un poco del comportamiento típico de un suelo arcilloso, ya que el esfuerzo de rotura es bastante alto en comparación a otros suelos, a pesar de mantener bajas deformaciones, es por esto que: concluimos que la rotura del suelo es de tipo frágil, tesis que queda avalada por las grietas casi verticales que se produjeron al final, y que se veían claramente luego de terminar el ensayo. La resistencia del suelo o esfuerzo de compresión último es 3,37 kg/cm2, valor que según la clasificación de Terzaghi mostrada en la sección Apoyo Teórico corresponde a un suelo de consistencia muy firme. También podemos obtener una aproximación de la resistencia al corte, simplemente dividiendo este valor por 2, con lo que obtenemos 1,69kg/cm.

Sugerencia: sería muy interesante hacer esta prueba en nuestro laboratorio de Ing. Civil UNSAAC.

MECANICA DE SUELOS II

Página 14