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GEOTECNIA VIAL

1.

INTRODUCCIÓN

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. En este informe se analizarán los datos y resultados obtenidos a partir del ensayo de compresión no confinada realizado en el laboratorio de ingeniería de la Universidad EAFIT. El ensayo se realizó según la norma ASTM D2166, que especifica tanto la metodología construcción de los distintos tipos de probetas, realización del ensayo y los procedimientos matemáticos necesarios. Esta prueba tiene como fin determinar la resistencia a la compresión no confinada de dos probetas de suelo cohesivo, uno con un material Limoso de tonalidad naranja y material Arcilloso de tonalidad de gris oscuro. Además, y de manera indirecta también se obtiene la resistencia al corte de la probeta. El ensayo de compresión no confinada se realiza con frecuencia, pues constituye una metodología económica y eficiente para calcular la resistencia de un suelo.

2. OBJETO DEL INFORME Obtener los parámetros de resistencias y deformación de un suelo fino sometido a compresión sin confinamiento lateral.

2.1.  

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Representar gráficamente e interpretar la relación que existe entre el esfuerzo normal y la deformación unitaria. Determinar la Cohesión no Drenada en suelos cohesivos y el módulo de elasticidad.

3. MARCO TEÓRICO El ensayo tiene por finalidad determinar la resistencia a la compresión no confinada (qu), de un cilindro de suelo cohesivo e indirectamente la resistencia al corte (qc), por la expresión.

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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, es 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 deformaciones 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, 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).

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TABLA No. 1 CONSISTENCIA DE SUELOS COHESIVOS SEGÚN LA CARGA ÚLTIMA

DESCRIPCION DE LA CONSISTENCIA Muy blando Blando Firme Resistente Dura Muy dura

RESISTENCIA A LA COMPRESION SIMPLE Ton/m2 1,5 – 2,5 2,5 – 5,0 5,0 – 10,0 10,0 – 20,0 20,0 – 40,0 > 40,0

La resistencia a compresión simple se usa como indicador de la consistencia de las arcillas. Los experimentos de compresión simple a veces se efectúan en suelos no saturados. Manteniendo constante la relación de vacíos de un espécimen de suelo, la resistencia a compresión simple disminuye rápidamente con el grado de saturación. FIGURA No 1 ESFUERZO CORTANTE

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Este ensayo es empleado para determinar la resistencia al corte rápidamente en suelos cohesivos. En suelos granulares o sin cohesión no es aplicable este ensayo por la dificultad de moldear la muestra. En esta prueba se aplica una carga normal sin confinamiento lateral de la muestra, hasta que alcance la falla. La falla de la muestra ocurre cuando se presentan una de las tres situaciones siguientes:   

Rotura de la muestra (No se presenta incremento en la lectura de carga de la muestra). La lectura de carga permanece constante La deformación alcanza el 20%

A continuación se presentan los tipos de fallas que puede presentar el espécimen: FIGURA No 2 TIPOS DE FALLAS

4. MATERIALES Y EQUIPOS MATERIALES  Muestra de suelo cohesivo (Limo de tonalidad naranja)  Muestra de suelo cohesivo (Arcilla gris oscura) EQUIPOS  Dispositivo de carga axial  Indicador de deformación.  Placas de metal o plástico

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  

Molde metálico de forma cilíndrica (1.5” x 3”) Pisón compactador Herramientas e instrumentos de laboratorio

FIGURA No 3 DISPOSITIVO DE CARGA AXIAL

FIGURA No 4 INDICADOR DE DEFORMACIÓN Y FUERZA

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FIGURA No 5 MUESTRA INALTERADA (ARCILLA GRIS OSCURA)

FIGURA No 6 MUESTRA INALTERADA (LIMO DE COLOR NARANJA)

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5. PROCEDIMIENTO     



 

Se toma una muestra de suelo cohesivo en estado natural y se talla dándole forma cilíndrica con la relación longitud-diámetro L/d que satisface estos criterios es: 2