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Triaxial
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  • 1. INTRODUCCIONUno de los primeros pasos para conocer la resistencia de un suelo es su investigaciónen el laboratorio, por lo que existen varias pruebas estandarizadas para determinar laresistencia al cortante del suelo, bajo ciertas circunstancias representativas del campo,pues en el caso de suelos dicha resistencia varía según la condición de drenaje delsuelo.Un grupo de estos ensayos son las Pruebas Triaxiales, donde una muestra cilíndricade suelo saturado es sometida a esfuerzos triaxiales principales o un estado generalde esfuerzo que generalmente consisten en dos etapas de aplicación de la cargaantes de llegar a la falla, para de ésta manera simular las condiciones de campo quese dan en el suelo antes de la falla del mismo. Éstas dos etapas lo que permiten, enorden usual, la consolidación o no del suelo y el drenaje o no del suelo (liberación depresión de poro) al momento de aplicar la carga de falla.Matricialmente se puede describir el proceso mediante tensores de esfuerzo queactúan en 3 direcciones dándole esfuerzos en forma axial(o normal) y dos en formalateral a la muestra dada por la presión.Los ensayos varían dependiendo del tipo de muestra de suelo ya sea cohesivo, nocohesivo o consolidado y no consolidado, y según estos del tipo de presión yesfuerzos que se le aplica, y con estos el tiempo requerido para cada ensayo. Ademásdel tipo de gráfica que se pueda obtener, pues influye el tamaño de carga que se leejerce.
  • 2. OBJETIVOSPara el presente trabajo se plantearon las siguientes metas a seguir: Conocer el comportamiento de la muestra de suelo ante la aplicación de cargas en condición no drenada y no consolidada, simulando la condición de aplicación rápida de carga en la condición crítica (saturada), según el procedimiento descrito en la norma ASTM-2850 para muestras no consolidadas- no drenadas (UU). Definir las características y propiedades de la muestra de suelo, dependiendo de los resultados de la prueba en laboratorio. Señalizar los parámetros del suelo y la relación esfuerzo-deformación, para graficar la curva y comparar; a través de la determinación del esfuerzo cortante. Determinar los parámetros de resistencia; cohesión y ángulo de fricción, (c,ø) de un suelo cohesivo. Medir la deformación que tiene una muestra sumergida que soporta carga axial, y medir los asentamientos del suelo ante solicitaciones axiales de fuerza.
  • 3. ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIALSu principal finalidad es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo-deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayocomplejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzocortante que sufre una masa de suelo al ser cargada.Consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana decaucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presiónigual en todo sentido y dirección. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta lapresión normal ó axial (σ1), sin modificar la presión lateral aplicada (σ3), hasta que seproduzca la falla.Realizando por lo menos 3 pruebas, con presiones laterales diferentes, en un gráficose dibujan los círculos de Mohr que representan los esfuerzos de falla de cadamuestra y trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan losparámetros f y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en queeste trabajará, las alternativas para realizar el ensayo serán consolidados no drenado(CU), no consolidado no drenado (UU) o consolidado drenado (CD).ALCANZEEste método tiene como objetivo principal determinar la resistencia al esfuerzocortante y la relación esfuerzo-deformación de una muestra cilíndrica de sueloinalterada o remoldeada.EQUIPOS REQUERIDOS * CAMARA DE COMPRESIÓN TRIAXIAL * MEMBRANA DE CAUCHO * CALIBRADOR * BALANZA (A=0.01gr) * CUCHILLO DE MOLDE * PERFILADOR DE MUESTRA * RECIPIENTES PARA DETERMINARA HUMEDAD * ANILLOS DE CAUCHO * PIEDRAS POROSAS Y PAPEL FILTROMUESTRAS DE ENSAYOPueden ser inalteradas o remoldeadasMUESTRAS INALTERADAS * Se las puede obtener de bloques inalterados o mediante tubos de pared delgada. * BLOQUES INALTERADOS: SE OBTIENEN PERFILANDO LA MUESTRA HASTA
  • 4. OBTENER EL DIÁMETRO Y ALTURA DESEADOS * TUBO MUESTREADOR: SE OBTIENEN RECORTANDO SOLAMENTE LASSUPERFICIES PLANAS ASTM D 2850-03ª AASHTO T 234 ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL PARASUELOS COHESIVOS Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica deSuelos 2. ALCANCE Esta norma tiene como objetivo determinar la resistencia al esfuerzocortante y la relación esfuerzo- deformación de una muestra cilíndrica de suelocohesivo inalterada ó remoldeada. Competencias Técnicas de Laboratorista enMecánica de Suelos 3. EQUIPO Dispositivo de carga axial: Puede ser un gato de tornillo accionado porun motor eléctrico. Dispositivo para medir la carga axial: Puede ser un anillo de cargao una celda de carga. Pistón de carga axial: Pistón pasante a través de la partesuperior de la cámara Cámara de compresión triaxial: Consiste de una placa base,superior separadas por un cilindro capaz de resistir la presión aplicada. 4. EQUIPO Dial de deformación axial: Debe tener una sensibilidad de 0.001 pul, yun recorrido mínimo del 20% de la altura de la muestra Dispositivo de control depresión: Será capaz de aplicar la presión a la cámara mediante una válvula conectadaen la parte Tapa y base de la muestra: Serán superior de la cámara. usadas paraprevenir el drenaje de la muestra, y tendrán el mismo diámetro inicial de la muestra. 5. Otros aparatos. Cuchillo de moldeo, perfilador de muestras, recipientes EQUIPO -para determinar el contenido de humedad, anillos de caucho, equipo compactador,piedras porosas y papel filtro. Membrana de caucho Calibrador Balanza CompetenciasTécnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos 6. MUESTRA DE ENSAYO Las muestras pueden ser inalteradas o remoldeadas.MUESTRAS INALTERADAS Se las puede obtener de bloques inalterados omediante tubos de pared delgada. Bloques inalterados: perfile Perfilador demuestras. la muestra hasta obtener el diámetro y altura final. Competencias Técnicasde Laboratorista en Mecánica de Suelos 7. MUESTRA DE ENSAYO Tubo muestreador: se recortarán solamente lassuperficies planas. Mida y registre las dimensiones de la probeta. Pese y registre lamasa de la probeta. Medida de las dimensiones de la probeta. Determine elcontenido de humedad ASTM D 2216. Competencias Técnicas de Laboratorista enMecánica de Suelos
  • 5.  8. MUESTRA DE ENSAYO MUESTRAS REMOLDEADAS Mezcle el suelo conagua, y déjelo en reposo por lo menos 16 horas. Compacte el suelo en al menos 6capas en un molde hasta la densidad Compactación de la muestra. deseada.Escarifique cada capa. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica deSuelos 9. MUESTRA DE ENSAYO Terminada la compactación determine lasdimensiones de la probeta. Pese la masa de la probeta. Determine el contenidoMedida de las dimensiones de la probeta. de humedad ASTM D 2216. CompetenciasTécnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos 10. PROCEDIMI NTO Humedezca las piedras porosas y el papel filtro. Lubrique Eel interior y exterior de la membrana. Fijación de la membrana al dilatador demembranas. Fije la membrana al dilatador de membrana. Coloque sobre la basede la muestra las piedras porosas, el papel filtro, la probeta y la tapa superior.Colocación de la membrana en la probeta. Competencias Técnicas de Laboratoristaen Mecánica de Suelos 11. PROCEDIMIENTO Extienda la membrana sobre la tapa y base de la muestray séllela con los anillos de caucho. Aplique un vacio de 5 in Hg hasta que todo elSellado de la tapa y base de la muestra aire sea expulsado. Ensamble la cámaratriaxial. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos 12. PROCEDIMIENTO Ponga en contacto el pistón con la tapa de la muestra parapermitir el asentamiento y la alineación del pistón con la tapa. Ensamblado de lacámara triaxial. Llene con agua la cámara triaxial. Aplique una presión deconfinamiento hasta que el regulador indique la presión deseada Contacto del pistónaxial con la tapa de la muestra . Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánicade Suelos 13. PROCEDIMIENTO Encere los deformímetros vertical y de carga. Aplique lacarga axial a una velocidad de deformación de 0.127 cm/min (lecturas constantes ohasta el 20% de la deformación axial). Encerado del deformímetro axial. Registre laslecturas de deformación axial y de carga. Competencias Técnicas de Laboratorista enMecánica de Suelos 14. PROCEDIMIENTO Apague la máquina, suelte la presión del equipo yremueva la muestra. Realice un gráfico o tome una fotografía del tipo de falla. Sigael mismo procedimiento descrito anteriormente para realizar dos ensayos Remociónde la muestra de la cámara triaxial. adicionales con diferente presión de confinamiento3. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos
  • 6.  15. CÁLCULOS • Calcule la altura inicial Ho, de la probeta como la media aritméticade las lecturas realizadas. • Calcule el diámetro D, de la probeta, como sigue: Donde Ddi 2 * dm ds di = Diámetro inferior, mm ó cm. 4 Dm= Diámetro medio, mm ó cm. Ds=Diámetro superior, mm ó cm. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánicade Suelos 16. CÁLCULOS • Calcule el área Ao, y volumen V de la probeta. *D2 V Ao * H o Ao4 • Calcule la deformación axial unitaria (ε), para cada carga aplicada, como sigue:Donde H Ho ΔH= Variación de la altura de la probeta, en cm ó mm. Ho= Altura inicialde la muestra, en cm ó mm. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica deSuelos 17. CÁLCULOS • Calcule el área corregida para cada aplicación de carga, comosigue: Ao A 1 Donde • Ao=Área inicial promedio de la sección transversal de lamuestra, en cm2 ó mm2. • ε=Deformación axial unitaria para cada carga axialaplicada. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos 18. CÁLCULOS • Calcule el área corregida para cada aplicación de carga, comosigue: P 1 3 A Donde: P=Carga axial aplicada, medida en kg, y se la calcula con lasiguiente expresión: P = Lectura del deformímetro de carga * Factor de calibración delanillo. Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos 19. CÁLCULOS Esfuerzo desviador versus • Con los resultados 4.0 deformaciónobtenidos construir 1 3 para cada presión 3.0 Probeta 3 Esfuerzo en (Kg/cm2) lateral3, una gráfica en escala aritmética; 1 3 2.0 Probeta 2 ubicando en el eje de lasabscisas las 1 3 Probeta 1 deformaciones 1.0 unitarias ε, en porcentaje, y en 0ordenadas el esfuerzo 1.0 2.0 3.0 4.0 Deformación unitaria (%) desviador, 1 - 3.Fuente: Normas ASTMD D 2850 Competencias Técnicas de Laboratorista enMecánica de Suelos 20. CÁLCULOS • Calcule los esfuerzos principales a la falla, como sigue: 3 =presión lateral de confinamiento aplicada a la cámara. 1 = esfuerzo principal mayor =esfuerzo desviador a la falla + presión de confinamiento aplicada a la cámara.Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Suelos 21. CÁLCULOS Dibuje los círculos de Mohr para cada probeta ensayada y traceuna tangente o envolvente a ésta, para ello determine el centro de cada círculo y elradio como sigue: Centro = ( 1 + 3) /2 Radio = ( 1 - 3) / 2 Competencias Técnicas deLaboratorista en Mecánica de Suelos 22. CÁLCUL • De esta gráfica obtenga Circulo de Mohr los parámetros de 3.0 OScohesión y ángulo de Esfuerzo tangenciales (Kg/cm2) fricción, midiendo la 2.0pendiente de la tangente que Probeta 3 1.0 corresponde al ángulo Probeta 1 Probeta 2de fricción interna (Ø), y C 0 la intercepción con la 1.0 2.0 3.0 4.0 ordenada que 3 1 3 1
  • 7. 3 2 Deformación normales (Kg/cm2) corresponde a la cohesión (C). Fuente: NormasASTMD D 2850 Competencias Técnicas de Laboratorista en Mecánica de Sueloshttp://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=prueba%20de%20compresion%20triaxial&source=web&cd=8&ved=0CF0QFjAH&url=http%3A%2F%2Fwww2.etcg.upc.edu%2Fasg%2Fengeol%2Fpdf_files%2F4.4ensayo_txt.pdf&ei=hLTHT6HKMKXf0gGtruW5Dw&usg=AFQjCNEYAaLhMFS9SZFGky0NWPs5m2rUsg&cad=rjaaplicaciones del ensayo triaxial