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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

CONTENIDO I.

INTRODUCCION ......................................................................................................................... 2

II.

OBJETIVOS ................................................................................................................................. 3

III.

INFORMACION PRELIMINAR .............................................................................................. 3

IV.

EQUIPOS Y/O MATERIALES ............................................................................................... 4

V.

PROCEDIMIENTO ....................................................................................................................... 4

VI.

REGISTRO DE DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS: ................................................ 8

CALCULOS: ...................................................................................................................................... 9 CUADRO DE REPORTE: ............................................................................................................. 10 MUESTRA 01 NO CONGELADO............................................................................................ 10 MUESTRA 01 CONGELADO ................................................................................................... 11 MUESTRA 02 NO CONGELADO............................................................................................ 12 MUESTRA 02 CONGELADO ................................................................................................... 13 VII.

CONCLUSIONES .................................................................................................................. 16

VIII.

BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................... 16

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TECNOLOGIAS ALTERNATIVAS EN TRATAMIENTO DE SUELOS

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ENSAYO DE COMPRESION SIMPLE

Suelo Congelado

I. INTRODUCCION El ensayo de compresión no confinada, también conocido con el nombre de ensayo de compresión simple o ensayo de compresión uniaxial, 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 es 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.

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.

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II. OBJETIVOS El objetivo de este ensayo es hallar la resistencia del suelo a un esfuerzo a la compresión, en función solo a su resistencia intrínseca que es la cohesión.

III. INFORMACION PRELIMINAR Este ensayo nos permite conocer la resistencia a la compresión de un suelo cohesivo; aplicando sólo un esfuerzo de compresión. Este ensayo es también una forma de medir la consistencia de los suelos arcillosos a partir de su mayor o menor cohesión, entendiendo por cohesión la resistencia proveniente de la presión capilar del agua intersticial con las partículas del suelo ante una fuerza que intente deformarlo. A continuación una tabla con los rangos de valores para medir la consistencia de un suelo.

Tabla N° 01 Resistencia a la Compresión Simple

qc < 0.5 Kg/cm2

Consistencia

Consistencia baja con comportamiento de fluido viscoso

0.5< qc < 1.5 Kg/cm2

Consistencia media

1.5 < qc < 4 Kg/cm2

Consistencia rígida

qc > 4 Kg/cm2

Consistencia dura

Este ensayo es aplicado para hallar la resistencia al esfuerzo cortante en problemas de estabilidad de taludes en suelos arcillosos. Donde la resistencia al esfuerzo cortante es la cohesión.

Aplicado también para analizar la consistencia de un suelo para estudios en vías. Otra aplicación de este ensayo es el de conocer la sensibilidad del suelo, que es establecido por la relación entre la resistencia a la compresión simple en una muestra inalterada y una remoldeada. 3

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El experimento de compresión simple puede hacerse con control de deformación unitaria o con control de esfuerzo. El primero es el más utilizado, pues es sencillo controlar la velocidad de avance de la plataforma de carga. El ensayo es bastante sensible a la tasa de deformación unitaria; una tasas de deformación unitaria entre 0,5 y 2%/min (es decir, una espécimen de 50mm a una tasa de deformación unitaria de 1% debería comprimirse a una velocidad de 0,50mm/min)

El experimento puede durar de 5 a 10 minutos dependiendo del control de humedad de la muestra en laboratorio.

Se efectúa los cálculos del esfuerzo y deformación unitaria axial de forma que se pueda dibujar una curva para obtener el máximo esfuerzo. La relación longitud – diámetro del espécimen debería ser suficientemente grande para evitar interferencias de planos potenciales de falla a 45° y suficientemente corta para no obtener una falla de columna. La relación que satisface esto es:

IV. EQUIPOS Y/O MATERIALES  Máquina de compresión simple.  Dos diales de carga a 0,0001” y el deformimetro 0,01mm/división.  Molde tubería PVC: para muestras remoldeadas.

V. PROCEDIMIENTO  Preparar muestras de tubería PVC con dimensiones

.

Fig. (01)  Compactar por capas el suelo hasta obtener un suelo moldeado como se muestra en la Fig. (02)

4

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Figura (01)

Figura (02)

 Se extrae la tubería PVC con cuidado, colocando las muestras en lugares húmedos para prevenir su desecamiento.

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 Se anotan las medidas correspondientes iníciales a la probeta a ensayar (fig. 4) Se le hacen las marcas a la probeta para ver en el término del ensayo hasta que medida termino. Para lo cual se hacen 04 muestras de las cuales 2 fueron sometidos a congelamiento.

Figura (04)

 Se someten a congelamiento 02 muestras a una temperatura de (- 5 °C) por 24 horas y la otra muestra a la misma temperatura por 12horas.

Figura (05)

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 Se anotan las medidas correspondientes finales a las probetas sometidos a congelamiento. Ver figura 06.

Figura (06)

 Alinear cuidadosamente la muestra en la máquina de compresión simple estableciendo el cero en el deformimetro y el equipo de carga.

Figura (06) 7

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 Prender la máquina y tomar lecturas en los deformimetros de carga y deformación como sigue para un deformimetro de 0,01mm/división las lecturas se toman a: 25, 50, 75, así sucesivamente hasta que la carga decrece significativamente o la carga se mantiene constante.

VI. REGISTRO DE DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS: TIPO DE SUELO: CL ESTADO: Remoldeado – sin congelar REGISTRO DE DATOS INICIALES: MUESTRA 01 - 02 Altura(h)

(cm)

13

Diámetro()

(cm)

5

Velocidad de ensayo

mm/min

0.5

AREA DE LA BASE INICIAL: El área inicial se calcula con las mediciones realizadas después del remoldeado.

ALTURA INICIAL: La longitud inicial es h = 13 cm VOLUMEN INICIAL: Se calculas con los datos iniciales.

ESTADO: Remoldeado – congelado REGISTRO DE DATOS INICIALES: MUESTRA 01 - 02 Altura(h)

(cm)

13.10

Diámetro()

(cm)

5.10

mm/min

0.5

Velocidad de ensayo

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AREA DE LA BASE FINAL: El área final se calcula con las mediciones realizadas después del congelado.

ALTURA FINAL: La longitud finales es h = 13.10 cm VOLUMEN FINAL: Se calculas con los datos finales.

NOTA: observamos una variación de volumen de la muestra antes del congelado y después de la congelación.

Entonces el porcentaje de variación de volumen es:

CALCULOS:  Calcular la deformación unitaria como:

Dónde:

9

-

:deformación total de la muestra (axial) en mm

-

:longitud inicial de la muestra en mm.

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 El esfuerzo instantáneo

del ensayo sobre la muestra se calcula

como:

Dónde: -

: carga sobre la muestra en cualquier instante para el valor correspondiente de

-

en kN

: área de la sección transversal de la muestra para la carga correspondiente P en m2.

-

: área original.

CUADRO DE REPORTE:

MUESTRA 01 NO CONGELADO

Donde el esfuerzo a la compresión de la muestra 01 no congelado en estado normal es: 1.648 Kg/cm2.

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ESFUERZO Kg/cm2

Grafica de ESFUERZO - DEFORMACION

ESFUERZO - DEFORMACION

1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

MUESTRA 01 NO…

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

DEFORMACION UNITARIA

MUESTRA 01 CONGELADO

Donde el esfuerzo a la compresión de la muestra 01 congelado en estado normal es: 1.843 Kg/cm2

Con lo cual se concluye hay un aumento de la resistencia de la muestra de suelo sometido a un tiempo de congelamiento de 12 horas.

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Grafica de ESFUERZO - DEFORMACION

ESFUERZO - DEFORMACION

ESFUERZO Kg/cm2

2.00 1.50 1.00 0.50

MUESTRA 01 CONGELADO

0.00 0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

DEFORMACION UNITARIA

MUESTRA 02 NO CONGELADO

Donde el esfuerzo a la compresión de la muestra 01 congelado en estado normal es: 1.648 Kg/cm2

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ESFUERZO Kg/cm2

Grafica de ESFUERZO - DEFORMACION

ESFUERZO - DEFORMACION

1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

MUESTRA 02 NO…

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

DEFORMACION UNITARIA

MUESTRA 02 CONGELADO

Donde el esfuerzo a la compresión de la muestra 01 congelado en estado normal es: 3.719 Kg/cm2

Con lo cual se concluye hay un aumento significativo de la resistencia de la muestra de suelo esto debido a que el tiempo de congelamiento del suelo fue de 24 horas.

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Grafica de ESFUERZO - DEFORMACION

ESFUERZO - DEFORMACION

4.00

ESFUERZO Kg/cm2

3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00

MUESTRA 02 CONGELADO

0.50 0.00 0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

DEFORMACION UNITARIA

NOTA: Comparación o grafica de muestras de no congelado y congelado de la muestra 01.

Donde se observa que la muestra no congelada tiene menor resistencia, sucede todo lo contrario con la muestra congelada que tiene mayor resistencia

ESFUERZO Kg/cm2

lo cual se debe a la temperatura de – 5 °C, durante 12 horas.

ESFUERZO - DEFORMACION

2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

MUESTRA 01 NO CONGELADO MUESTRA 01 CONGELADO

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

DEFORMACION UNITARIA

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NOTA: Comparación o grafica de muestras de no congelado y congelado de la muestra 02. Donde se observa que la muestra no congelada tiene menor resistencia, sucede todo lo contrario con la muestra congelada que tiene mayor resistencia

ESFUERZO Kg/cm2

lo cual se debe a la temperatura de – 5 °C, durante 24 horas

ESFUERZO - DEFORMACION

4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00

MUESTRA 02 NO CONGELADO

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

DEFORMACION UNITARIA

NOTA: Comparación o grafica de muestras congeladas. Donde se observa que la muestra 01 congelada tiene menor resistencia debido que fue sometido a una temperatura de -5 °C durante 12 horas, sucede todo lo contrario con la muestra congelada que tiene mayor resistencia lo cual se debe a que fue sometido a una temperatura de – 5 °C, durante 24 horas.

ESFUERZO - DEFORMACION 4.00 3.50

ESFUERZO Kg/cm2

3.00 2.50 2.00 1.50

MUESTRA 01 CONGELADO 12 HRS.

1.00

MUESTRA 02 CONGELADO 24 HRS.

0.50 0.00 0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

DEFORMACION UNITARIA 15

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VII. CONCLUSIONES  La resistencia del suelo de la muestra 01 en su estado normal de compactado es: 1.648 Kg/cm2  La resistencia del suelo de la muestra 02 en su estado normal de compactado es: 1.648 Kg/cm2  La resistencia del suelo de la muestra 01 en su estado de congelado es: 1.843 Kg/cm2  La resistencia del suelo de la muestra 02 en su estado de congelado es: 3.719 Kg/cm2  El aumento de volumen entre la muestra de suelo no congelado y congelado es:

 Se consiguen así dos efectos, por una parte un aumento de la resistencia del terreno y por otra una completa impermeabilidad que facilita durante un tiempo las condiciones de excavación. Pero al mismo tiempo, también se alteran otras condiciones geotécnicas que pueden afectar a estructuras contiguas a la obra, que en el proyecto previo han de ser estudiadas cuidadosamente.

VIII. BIBLIOGRAFIA  Samuel Huaquisto Caceres, Guía Laboratorio Mecánica de Suelos. UNA - PUNO. Escuela Profesional de Ingeniería Civil. Puno, Perú (2012).  Ing. Tania Zapata Coacalla, Ensayos de Laboratorio para Mecánica de Muelos. UNA – PUNO. Puno, Perú (2009).  REFERENCIAS NORMATICAS: AASHTO T 208 ASTM D 1587 NTP 339.167

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