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COMPRESION INCOFINADA EN MUESTRAS DE SUELO INV E 152-13

WILSON SEBASTIAN CASTILLO SOTO CÓDIGO: 1102427

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO MECÁNICA DE SUELOS 1111081 CIVIL 1 BOGOTÁ D.C. 2017

INFORME 9. COMPRESION INCOFINADA EN SUELOS 2

ÍNDICE GENERAL

1.

OBJETIVO.............................................................................................................. 3

2.

IMPORTANCIA....................................................................................................... 3

3.

USOS Y APLICACIONES........................................................................................... 3

4.

MÉTODO DE ENSAYO............................................................................................. 3

5.

EQUIPOS UTILIZADOS............................................................................................ 4

6.

CONDICIONES AMBIENTALES................................................................................. 6

7.

MUESTRAS PARA ENSAYO...................................................................................... 6

8.

PROCEDIMIENTO................................................................................................... 6

9.

CÁLCULOS............................................................................................................ 8

10.

INFORME.......................................................................................................... 10

11.

DIAGRAMA DE FLUJO....................................................................................... 11

12.

CONCLUSIONES................................................................................................ 12

13.

BIBLIOGRAFÍA................................................................................................. 12

ÍNDICE DE TABL tabla tabla tabla tabla tabla

1. 2. 3. 4. 5.

Grafico esfuerzo vs deformacion...................................................................4 Datos tomados en el laboratorio..................................................................... Calculos ........................................................................................................ 5 Grafico esfuerzo vs deformacion...................................................................5 Clasificacion de suelo según terzaghi............................................................6

ÍNDICE DE ILUSTRACIONESY ilustracion 1. Falla de la muestra................................................................................8

INFORME 9. COMPRESION INCOFINADA EN SUELOS 3

COMPRESION INCOFINADA EN MUESTRAS DE SUELOS I.N.V. E – 152-13 1. OBJETIVO 1.1. Esta norma describe el ensayo para determinar la resistencia a la compresión no confinada de suelos cohesivos, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación. El ensayo se puede realizar sobre muestras inalteradas, remodeladas o compactadas. Este método de ensayo da un valor aproximado de la resistencia de los suelos

1.2.

cohesivos en términos de esfuerzos totales. 2. IMPORTANCIA 2.1. El objetivo básico del ensayo de compresión inconfinada es obtener, de manera rápida, un valor de la resistencia a la compresión de aquellos suelos que tienen la cohesión suficiente para ser ensayados en condición inconfinada 3. USOS Y APLICACIONES 3.1. Muestras de suelos con estructuras pulidas o fisuradas, algunos tipos de loess, arcillas muy blandas, suelos secos y friables y materiales estratificados, o muestras que contienen una cantidad significativa de limo o arena, o ambos (todos los cuales exhiben propiedades normalmente cohesivas), presentan frecuentemente una mayor resistencia al corte cuando se ensayan de acuerdo con la norma INV E–153. También, los suelos no saturados presentan, normalmente, resistencias al corte diferentes cuando se ensayan de acuerdo con la Norma INV E–153 4. MÉTODO DE ENSAYO 4.1. El término límite de contracción, expresado como porcentaje de humedad, representa la cantidad de agua requerida exactamente para llenar todos los vacíos de un suelo cohesivo a su mínima relación de vacíos obtenida por secado en el horno. 5. EQUIPOS UTILIZADOS 5.1. Aparato de compresión. 5.2. Extractor de muestra. 5.3. Indicador de deformaciones. 5.4. Micrómetro con dial comparador. 5.5. Cronometro. 5.6. Balanza. 5.7. Equipo para la determinación de la humedad. 5.8. Equipo misceláneo. 6. CONDICIONES AMBIENTALES 6.1. Estas normas no aplican condiciones ambientales.

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7. MUESTRAS PARA ENSAYO 7.1. Los especímenes deben ser cilíndricos y tener un diámetro mínimo de 33mm. La relación altura promedio/diámetro promedio debe estar entre 2 y 2.5. El tamaño de la partícula más grande debe ser menor que 1/6 del diámetro de la muestra de ensayo. 8. PROCEDIMIENTO PROPUESTO 8.1. El espécimen, previamente medido y pesado, se coloca en el aparato de carga de tal manera que quede centrado sobre la platina inferior. A continuación, se ajusta el instrumento de carga cuidadosamente, de modo que la platina superior apenas haga contacto con el espécimen y se lleva a cero el indicador de deformación. Se aplica la carga para que se produzca una deformación axial a una velocidad de

8.2.

½ a 2.5 % por minuto. Se registran los valores de carga, deformación y tiempo a intervalos suficientes para definir la curva esfuerzo-deformación (normalmente son suficientes 10 a 15 puntos). La velocidad de deformación se debe escoger de manera que el tiempo necesario para la falla no exceda de 15 minutos (nota 6). 8.3. Se continúa aplicando carga hasta que los valores de carga decrezcan al aumentar la deformación, o hasta que se alcance una deformación igual a 15 %. Se anota la velocidad de deformación en el informe de los datos de ensayo. Terminado el ensayo, se determina el contenido de agua de la muestra de ensayo

8.4.

utilizando todo el espécimen, a menos que se hayan obtenido recortes representativos para este fin, como en el caso de las muestras inalteradas. Se menciona en el informe de ensayo si la muestra para determinar el contenido de humedad se tomó antes o después del ensayo de compresión 8.5. Se hace un esquema o se toma una fotografía de la muestra en las condiciones de falla, mostrando el ángulo de inclinación de la superficie de rotura, si dicho ángulo es medible. En el Anexo A se incluye un ejemplo de formato para la anotación de los datos del

8.6.

ensayo. Se puede usar cualquier otro tipo de formato, siempre que contenga todos los datos requeridos. Los valores de las 5 primeras columnas del formato se deben llenar a medida que se realiza el ensayo. 9. CÁLCULOS 9.1. Se calcula la deformación axial, ε1, al 0.1 % más cercano, para cada carga de interés, y se anota en la casilla correspondiente de la columna 6 del formato del Anexo A. La fórmula a emplear es la siguiente: ∆L ε 1= x 100 Lo

INFORME 9. COMPRESION INCOFINADA EN SUELOS 5

ΔL: Cambio de longitud del espécimen, obtenido a partir de laslecturas del indicador de deformaciones o calculado por un dispositivo electrónico (columna 5 del formato

9.2.

del Anexo A), mm (pg.); L0: Longitud inicial del espécimen de ensayo, mm (pg.). Se calcula el área de la sección transversal media, A, para una carga aplicada dada, como sigue (el valor obtenido se anota en la casilla correspondiente de la columna 7 del formato del Anexo A Ao A= ε1 [1− ] 100

9.3.

A0: Área media inicial de la sección transversal de la muestra, mm2 (pg2); ε1: Deformación axial para una carga dada, % Para cada carga de interés se calcula el esfuerzo compresivo, σC, con tres cifras significativas o con una precisión de 1 kPa (0.01 kgf/cm2), y se anota en la casilla correspondiente de la última columna del formato del Anexo A. La ecuación por utilizar es la siguiente: σ=

P A

P: Carga aplicada (columna 3 del formato del Anexo A), kN (lbf); A: Área media correspondiente de la sección transversal, mm2 (pg2). 9.4.

Si se determinan las resistencias a la compresión sobre el suelo inalterado y remodelado, se calcula la sensibilidad, ST, como sigue:

Tabla 1. Grafico esfuerzo vs deformación.

10. RESULTADOS

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Muestra: #3 Profundidad: 3.73-4.28 m Descripción de la muestra: la muestra es arcilla limosa, con humedad y de color gray. Determinación del contenido de agua: Recipiente No: #3 Wespecimen húmedo + recipiente: 601,18 Wespecimen seco+ recipiente: 380,82 gr %humedad:57,86% 3 Wagua: 1000kg/ m Wrecipiente: 37,47 gr Wespecimen húmedo: 567.99 g 3 Peso específico: 160 kN/ m También se cumple la relación de esbeltez que para este caso es de 1:2 Velocidad de ensayo: 1,2 mm/min

#

1 2 3

Diámetr

Altur

o (mm)

a (mm) 120,5 120,1 119,95

60,0 61,0 61,2

Tabla2. Datos tomados en el laboratorio.

Diámetro promedio inicial (Do):60,7 mm Altura promedio inicial (Ao):120,18 2 Área inicial=2893,79 mm 3 Volumen inicial (Vo): 347775,68 mm

Carga axial (N)

Deformación total

Deformación

Área

unitaria(1-ε)

corregida (

Esfuerzo (Mpa)

mm2 ¿ 0

0,030

0,97

2983,29

0

100,0

0,060

0,94

3078,5

0,0325

232,5

0,090

0,91

3179,99

0,0731

313,0

0,120

0,88

3288,40

0,0952

INFORME 9. COMPRESION INCOFINADA EN SUELOS 7

322,0

0,150

0,85

3404,46

0,0946

274,0

0,180

0,82

3529,01

0,0776

234,0

0,210

0,79

3663,03

0,0639

181,0

0,240

0,76

3807,62

0,0475

130,5

0,270

0,73

3964,09

0,0329

82

0,300

0,7

4133,99

0,0198

49

0,330

0,67

4319,09

0,0113

Tabla 3. Cálculos.

Después del ensayo: Diámetro: 63,5 mm Altura: 112,8 mm

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grafico esfuerzo vs deformacion 0.1 0.1

0.09

0.09 0.08

0.08 0.07

0.07

0.06

0.06

esfuerzo(Mpa) 0.05

0.05

0.04 0.03

0.03

0.03

0.02

0.02 0.01

0.01 0 0 0.97 0.94 0.91 0.88 0.85 0.82 0.79 0.76 0.73

deformacion

Tabla 4. Grafico esfuerzo vs deformación.

11. REGISTRO FOTOGRAFICO

0.7

0.67

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Ilustración 2. Falla de la muestra.

Se determina la humedad de una porción de la muestra. Wrecipiente: 10,4 gr Wrecipiente + masa húmeda: 50,41 gr W recipiente+ masa seca: 34,75 %humedad: 45,06% Puede verse claramente que alcanzar el esfuerzo máximo la probeta fallara de la forma que se muestra en la figura, a este tipo de fallas se la llama frágil o de deslizamiento por cortante puro. Y podemos deducir que el Angulo fue de 45º.

Tabla 5. Clasificación de suelo según terzaghi.

12. CONCLUSIONES 12.1. Concluimos que la rotura del suelo es de tipo frágil, esto podría explicar en parte las altas resistencias del suelo sin notar una alta deformación, que se ven claramente luego de terminar el ensayo (ver registro fotográfico).

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12.2.

El esfuerzo de compresión último es de

0.9708 kg/ cm

2

, valor que

corresponde a un suelo de consistencia media según la clasificación de terzaghi (ver tabla 5). 12.3. De acuerdo al grafico de esfuerzo vs deformación , se ve claramente el esfuerzo último , ya que después de llegar a este valor, la resistencia decae muy rápidamente y la muestra de suelo se rompe visiblemente 12.4. Podemos decir que por medio del grafico esfuerzo vs deformación , concluimos que los resultados muestran un comportamiento parecido al que tiene normalmente un suelo arcilloso 13. DIAGRAMA DE FLUJO se coloca e n el apa rato d e carg a de tal m an era qu e q ued e centrado sobre la p latin a inferior. se ajusta el in stru m en to de carga cuidado sa m ente, y se lle va a cero e l in dicador d e Se re g istran los deform ación valores de carg a, deform ación y tiem po a intervalos sufi cien te s p ara definir la curva esfuerzo d eform ación . S e continúa aplican do carga hasta q ue los valores de carg a decrezcan al aum entar la deform ación, o h asta q ue se alcance una d eform ación ig ual a 15 % . S e anota la ve locid ad d e deform ación en el inform e d e los datos d e en sayo se dete rm ina el contenido d e agua de la m uestra de ensayo u tilizand o to do el esp écim en Se h ace un

14. BIBLIOGRAFÍA

esq uem a o se tom a una fotog rafía de la m uestra en las con dicione s d e falla

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ASTM D 2166-06. Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil.