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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FES ARAGÓN INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA DE SUELOS GRUPO: 1750 “PRACTICA #5: COMPRESIÓN SIMPLE EN SUELOS

Alumno: GUZMÁN CRUZ JUAN CARLOS NÚM. CTA: 309181121

 OBJETIVO: Determinar la resistencia a la compresión simple (qu) de un suelo cohesivo, sometiéndolo a carga uniaxial.

 ALCANCES: Se someterán probetas de suelo arcilloso (cohesivo) a compresión uniaxial, obteniendo una gráfica esfuerzo-deformación unitaria, de la cual se obtendrá la resistencia a la

compresión simple del suelo en estudio. Este ensaye únicamente es aplicable a los suelos cohesivos.

 MARCO TEÓRICO: Introducción: El problema de la determinación de la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos puede decirse que constituye uno de los puntos fundamentales de toda la mecánica de suelos. En efecto, una valoración correcta de ese concepto constituye un paso previo imprescindible para intentar, con esperanzas de éxito, cualquier aplicación de la Mecánica de suelos al análisis de la estabilidad de las obras civiles.

Prueba de compresión simple: La prueba de compresión simple es un tipo especial de prueba no consolidada-no drenada que se usa comúnmente para especímenes de arcilla. En esta prueba, la presión de confinamiento σ3 es 0. Una carga axial se aplica rápidamente al espécimen para generar la falla. En ésta, el esfuerzo principal menor total es 0 y el esfuerzo principal mayor total es σ 1 como se muestra a continuación:

Entonces como la resistencia de corte no drenada es independiente de la presión de confinamiento, tenemos donde qu es la resistencia a compresión simple. La tabla siguiente da las consistencias aproximadas de arcillas con base en sus resistencias a compresión simple: RELACIÓN GENERAL DE CONSISTENCIA Y RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE DE ARCILLAS. CONSISTENCIA qu (kN/m2) Muy blanda 0-25 Blanda 25-50 Media 50-100 Firme 100-200 Muy firme 200-400 Dura > 400 Una fotografía del equipo de prueba de compresión simple se muestra:

Teóricamente, para especímenes similares de arcilla saturada, las pruebas de compresión simple y las pruebas triaxiales no consolidadas-no drenadas deberían dar los mismos valores de Cu. Sin embargo, en la práctica, las pruebas de compresión simple sobre arcillas saturadas dan valores ligeramente menores para Cu que los obtenidos en pruebas no consolidadas-no drenadas, como se muestra en la siguiente figura:

“El Círculo de Mohr no. 1 es para la prueba de compresión simple; los círculos de Mohr no. 2 y no. 3 son para las pruebas triaxiales no consolidadas-no drenadas”

Para ensayar en el laboratorio: Esta prueba se realiza aplicando un esfuerzo axial a un espécimen sin la etapa previa de presión hidrostática. Es una prueba fácil de realizar, en comparación a la pruebas triaxiales, sin embargo una correcta interpretación de los resultados es más difícil que en el caso de las pruebas triaxiales.

Esta prueba es aplicada únicamente a suelos cohesivos y arcilla, pues para los suelos arenosos no es posible labrar muestras. Además, los suelos arenosos tienen ángulo de fricción interna., el cual no es posible determinar con este ensaye. Para la mecánica de suelos existen tres tipos de suelos: a) Cohesivos b) Friccionantes c) Cohesivos-friccionantes Un suelo puramente cohesivo sería una arcilla, uno puramente friccionante son las arenas y gravas. Pero las arcillas tienen un pequeño ángulo de fricción interna

 EQUIPO Y MATERIAL: - Muestras inalterada de suelo. - Torno de labrado - Cuerda de guitarra, 2ª metálica. - Cutter o navaja - Balanza con precisión de 0.1g - Marco de carga - Anillo de carga (50Kg) - Micrómetro con base magnética

- Manta de cielo - Brea - Parafina - Estufa - Calibrador Vernier - Vidrios de reloj.

 PROCEDIMIENTO: o 1. Tomar una porción de la muestra inalterada (12 x 12 x 12 cm aproximadamente) que se obtuvo en la práctica de exploración y muestreo. o 2. Labrar un espécimen de altura (h) = 9cm y diámetro (d) = 3.6cm, pero también se acepta una relación h/d= 2.5 a 3 veces o 3. Tomar el contenido de agua (W%) quitándole a la probeta los extremos, pesarlos, anotar los datos y meter las muestras al horno de convección durante 24 horas aproximadamente a una temperatura de 110ºC. o 4. Tomar medidas de las probetas, (altura; diámetro superior, medio e inferior) anotando los datos y obtener el área y volumen correspondiente. o 5. Pesar la probeta y con los datos anteriores obtener el volumen y determinar peso volumétrico con la siguiente expresión: P γ m= [ kg /m3 ] V Donde: � m = Peso volumétrico del material, en kg/cm3 P = Peso de la muestra, en gr V = Volumen, en cm3 o 6. Colocar la probeta en el marco de carga con deformación controlada. En el marco deben estar colocados el micrómetro o deformímetro, y el anillo de carga para medir las deformaciones y las lecturas del anillo

respectivamente, para con estas últimas obtener las cargas respectivas calculadas a partir de la ecuación de calibración del anillo de carga en uso. o 7. Tomar lecturas del anillo y del micrómetro; en el primer minuto a cada 10 segundos y los minutos subsecuentes a cada 15 segundos hasta que falle la muestra. Al suceder esto se registrarán dos lecturas más, en este proceso la probeta puede presentar dos fallas: una de tipo elástica, que es donde la probeta se agrieta y se inicia el regreso de la aguja del anillo de carga; la segunda es que el ensaye dure demasiado tiempo y no se presente la falla por grietas en la probeta, es decir, la probeta falle por aplastamiento, en este caso se deja de tomar lecturas cuando la longitud de la probeta se reduzca un 20%. o 8. Retirar la probeta del marco de carga y dibujar la forma en que falló o 9. Se toma una porción de la muestra (del lugar de donde ocurrió la falla) se pesa y se introduce en el horno durante 24 horas aproximadamente a una temperatura de 110ºC., para con ello poder determinar el contenido de agua de la zona de falla. o 10. Tomar la muestra restante (toda), pesarla e introducirla en el horno durante 24 horas a una temperatura constante de 110ºC, y calcular su contenido de agua.

 DATOS OBTENIDOS Y CÁLCULOS: Se obtuvieron los siguientes datos y se determinaron los siguientes resultados con las siguientes formulas:  y=

Carga: (0.00027X+0.00901)100

= kg 9.81



Deformación unitaria: ε=

ΔL(10) Hm

1 – Deformacion unitaria: =

unitaria 100

área corregida: A. = Am 1- def. unitaria 100



Esfuerzo: Ṽ.=

Carga Area corregida

Diámetro de muestra: 9.9 3.7 3.6 3.7

cm cm cm cm

Hm= 3.7+3.6+3.7= 11 cm

Areas: Superior: 10.75 cm2 Central: 10.18 cm2 Inferior: 10.75 cm2

Am: Am=

10.75 + 10.18+10.75

=5.28 6



Tabla de datos:

Tiempo

lectura anillo

seg

mm

0 10 20 30 40 50 60 75 90 105 120 135 150 205 220 235 250 305 320 350 405 420 435 450 505 530

0 0.07 0.09 0.12 0.14 0.15 0.16 0.17 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28

CONCLUSIONES:

Carga 50 0,9184506 0,9184695 0,9184749 0,918483 0,9184884 0,9184911 0,9184938 0,9184965 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262 0,9185262

lectura

deformación

Deformación

1 - deformación

área

esfuerzo

manómetro

total lineal

unitaria

unitaria

corregida

kg/cm2

mm 0,0000 0.45 0.59 0.73 0.85 1,0000 1.14 1.28 1.42 1.74 1.85 2.07 2.24 2.42 2.63 2.85 3.07 3.29 3.5 3.73 3.94 4.15 4.36 4.59 4.8 5.02

mm (ΔL) 0,000 0,450 0,590 0,730 0,850 1,000 1,140 1,280 1,420 1,740 1,850 2,070 2,240 2,420 2,630 2,850 3,070 3,290 3,500 3,730 3,940 4,150 4,360 4,590 4,800 5,020

0,0000000 0,4090909 0,5363636 0,6636364 0,7727273 0,9090909 1,0363636 1,1636364 1,2909091 1,5818182 1,6818182 1,8818182 2,0363636 2,2000000 2,3909091 2,5909091 2,7909091 2,9909091 3,1818182 3,3909091 3,5818182 3,7727273 3,9636364 4,1727273 4,3636364 4,5636364

1 0,995909091 0,994636364 0,993363636 0,992272727 0,990909091 0,989636364 0,988363636 0,987090909 0,984181818 0,983181818 0,981181818 0,979636364 0,9780000 0,976090909 0,974090909 0,972090909 0,970090909 0,968181818 0,966090909 0,964181818 0,962272727 0,960363636 0,958272727 0,956363636 0,954363636

Cm2 5,28 5,301688727 5,308472717 5,315274092 5,321117728 5,328440367 5,335293037 5,342163355 5,349051391 5,364862368 5,370319001 5,381265635 5,389755011 5,398773006 5,409332216 5,420438637 5,43159076 5,442788867 5,453521127 5,465324174 5,476145578 5,48700992 5,497917456 5,50991367 5,520912548 5,532482378

0 137.639.403 137.640.221 137.641.447 137.642.265 137.642.674 137.643.083 137.643.492 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989 137.647.989

Debemos recordar que los métodos de laboratorio para determinar las características de un suelo son solo aproximaciones y mientras más variables se tengan en cuenta (la rapidez, la limpieza, el lugar, la temperatura, la experiencia, el criterio, entre otras para realizar la práctica) más exacto será nuestro cálculo que se plantea de manera teórica. Éste ensayo es muy solicitado por su sencillez, ya que su método y el equipo que utiliza lo convierten en un ensayo de bajo costo en relación a otros relacionados, como el ensayo triaxial, que requiere de equipo más especializado.

Nuestro suelo ensayado en la FES Aragón, al momento de obtener la muestra, sabíamos que los valores a obtener no serían fieles al lugar de su extracción, debido a que ya es un suelo estratificado, es decir, demasiadas generaciones de alumnos han ocupado los pozos a cielo abierto y rellenado una y otra vez, lo que ya no nos permite obtener una muestra homogénea digna de ser portadora de las propiedades mecánicas del suelo de la FES Aragón. REPORTE FOTOGRÁFICO:

BIBLIOGRAFÍA: 1. Titulo: Mecanica de suelos (Tomo 1). Autor: Juarez Badillo y Rico Rodriguez Año de edición: 2014 Editorial: Limusa 2. Titulo: Ingenieria de cimentaciones, fundamentos e introducción al análisis geotécnico. Autor: Manuel Delgado Vargas Año de edición: 2001

Editorial: Alfaomega 3. Titulo: Reglamento de construcciones del Distrito Federal. Autor: Gobierno del D.F. Año de edición: 2004 Editorial: -