Escombros

Tema: Compresión triaxial

Alumnos: Raúl Huamán Tinco, Francis Chipana Briceño, Jesús Padilla Soldevilla, Denis Huamani Quispe, José Ulloa Arias.

Grupo: A* Fecha: 09-12-13

INTRODUCCION

Este ensayo consiste en colocar 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. Alcanzando este estado de equilibrio, se aumenta la presión normal o axial, sin modificar la presión lateral aplicada, hasta que se produzca la falla.

Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un gráfico se dibujan los círculos de mhor que representan los esfuerzos de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a estos, se determina los parámetros ф y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajara, las alternativas para realizar el ensayo será consolidado no drenado (CU), no consolidado no drenado (UU), o consolidado drenado (CD).

Para nuestro caso el ensayo que vamos a realizar a continuación es de no consolidado no drenado (UU). Esta prueba es la más común para determinar las propiedades esfuerzo-deformación. Una muestra cilíndrica de un suelo es sometida a una presión de confinamiento en todas sus caras. A continuación se incrementa el esfuerzo axial hasta que la muestra se rompe. Como no existen esfuerzos tangenciales sobre las caras de la muestra cilíndrica, el esfuerzo axial y la presión de confinamiento, son los esfuerzos principal mayor y principal menor respectivamente. Al incremento de esfuerzo axial, se denomina esfuerzo desviador.

Algunas aplicaciones en fundaciones, estabilidad en taludes, empujes.

OBJETIVOS

Determinar la resistencia a compresión confinada para un ensayo triaxial no consolidado, ni drenado.

Determinación del ángulo interno y cohesión del suelo, y como estos parámetros influyen tanto en el gráfico de círculo de Morh como en la resistencia al corte, aplicando a las probetas esfuerzos verticales y laterales que tratan de reproducir esfuerzos a los que están sometidos en el suelo en condiciones naturales.

Determinar la curva Esfuerzo normal-Deformación Unitaria mediante la envolvente de coulomb para diferentes esfuerzos verticales y laterales explicados en el presente ensayo.

MARCO TEÓRICO

En la Mecánica de suelos, la resistencia al Esfuerzo Cortante constituye la característica fundamental a la que se liga la capacidad de los suelos de soportar cargas sin que se produzca la falla. La resistencia de los suelos a esfuerzos de tensión y a esfuerzos de compresión no se toman en cuenta en la práctica de la Ingeniería porque la resistencia de los suelos a esfuerzos de tensión es casi Nula en cambio la resistencia a esfuerzos de compresión (pura) es tan alta, que un suelo sometido a compresión fallaría por esfuerzo cortante antes de agotar su resistencia a la compresión propiamente dicha.

Por lo anterior, conocer las características de la Resistencia al Esfuerzo Cortante en los suelos, es un requisito para la solución de muchos problemas en el campo de las cimentaciones, en los empujes de los muros de contención y la estabilidad de taludes, por lo tanto se presentan los conceptos fundamentales sobre el tema.

De acuerdo con la teoría de Mohr - Coulomb, la Resistencia al Esfuerzo Cortante de los suelos queda representada por la siguiente expresión:

τ f = C +σ ⋅ tanφ

Dónde:

τf = Resistencia al Esfuerzo Cortante en la falla

C = Cohesión del suelo

σ = Esfuerzo normal actuante en el plano de falla

Ø = Ángulo de fricción interna

Teniendo en cuenta que C y Ø son variables y no como propuso inicialmente Coulomb en su teoría, ni como lo estableció Mohr, pensando sobretodo en suelos granulares.

Resulta entonces que la Resistencia al Esfuerzo Cortante de los suelos se debe a la cohesión y/o a la fricción.

El valor de C para arenas y arcillas normalmente consolidadas es igual a cero. Para arcillas sobre consolidadas, c > 0.

Para la mayoría de los trabajos de rutina, los parámetros de la resistencia al corte de un suelo (es decir C y Ø) son determinados por medio de dos pruebas estándar de laboratorio. Ellas son: (a) la prueba de corte directo y (b) la prueba triaxial.

PRUEBAS TRIAXIALES

Las pruebas de compresión triaxial pueden efectuarse en arenas y arcillas. La figura (a) muestra un diagrama esquemático del arreglo de una prueba triaxial. Esta consiste esencialmente en colocar una muestra de suelo dentro de una membrana de hule en una cámara de lucita transparente. Se aplica una presión de confinamiento (σ 3) alrededor de la muestra por medio del fluido en la cámara (generalmente agua o glicerina). Un esfuerzo adicional ( ∆σ ) puede también aplicarse a la muestra en la dirección axial para provocar la falla ( ∆σ = ∆σ f ). El drenaje del espécimen puede ser permitido o detenido, dependiendo de las condiciones de la prueba. Para arcillas, tres tipos principales de pruebas se efectúan con equipo triaxial:

1. Prueba consolidada drenada (prueba CD)

2. Prueba consolidada no drenada (prueba CU)

3. Prueba no consolidada no drenada (prueba UU)

Pruebas consolidadas drenadas

Esfuerzo efectivo principal mayor = σ3 + ∆σf = σ1 = σ1 '

Esfuerzo efectivo principal menor = σ3 = σ3'

Cambiando σ3 se pueden efectuar más pruebas de este tipo en varias muestras de arcilla. Los parámetros de resistencia cortante (C y Ø) se determinan dibujando el círculo de Mohr en la falla, como muestra la figura (b) y trazando una tangente a los círculos de Mohr. Esta es la envolvente de falla de Mohr-Coulomb.

Pruebas consolidadas no drenadas

Esfuerzo total principal mayor = σ3 + ∆σf = σ1

Esfuerzo total principal menor = σ3

Esfuerzo efectivo principal mayor = (σ3 + ∆σ1) −uf = σ'1

Esfuerzo efectivo principal menor = σ3 + uf = σ'3

Cambiando σ3 se pueden efectuar múltiples pruebas de este tipo en varias muestras de suelo. Luego se dibujan los círculos de Mohr para los esfuerzos totales en la falla, como muestra en la figura (c), y se traza una tangente para definir la envolvente de falla.

Esta se define por la ecuación:

Donde Ccu y cu φ son la cohesión consolidada no drenada y el ángulo de fricción, respectivamente. {Nota: ≈ 0 Ccu para arcillas normalmente consolidadas)

Similarmente,

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