domingo, 10 de junio de 2012

Practica 5

Compresión simple en suelos

Objetivo:

Determinar la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo con el objeto de valuar la carga que puede actuar sobre el sin provocar la falla de su masa, además de determinar la resistencia a la compresión no confinada  ( q u ), de un cilindro de suelo cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la  resistencia al corte (c), por la expresión:
c = q u / 2 ( Kg./cm. 2 )

Introducción:

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.
Este ensayo es ampliamente utilizado, ya que constituye un método rápido y económico. Consiste en un ensayo uní axial, en donde la probeta no tiene  soporte lateral ( σ 3 =0), realizándolo en condiciones no drenadas. 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.
Las probetas deben cumplir con las siguientes condiciones:
- diámetro mínimo 33 Mm.,
- tamaño máximo de las partículas menor que 1/10 de su diámetro.
- relación altura-diámetro (L/D) debe ser lo suficientemente grande para
evitar interferencias en los planos potenciales de falla a 45º y  lo                 
suficientemente corta para evitar que actúe como columna     


 Resistencia a la compresión no confinada. (q.u.)

El mínimo esfuerzo compresivo necesario para romper una muestra no confinada de suelo de forma cilíndrica en condiciones normalizadas
En este método la resistencia a la compresión no confinada se toma como la carga máxima alcanzada por unidad de área durante el ensayo, o la carga por unidad de área  cuando se alcanza el 15% de deformación axial, o lo que ocurra primero durante el ensayo.

Resistencia al corte (su.)

La resistencia al corte puede estimarse a partir de la resistencia a la compresión como se define en el numeral 3.2.1. Para especimenes sometidos al ensayo de resistencia a la compresión no confinada a partir de la ecuación:
Su = 0.5qu

Material y equipo

Ÿ Muestra de suelo
Ÿ Arco y segueta
Ÿ Cuerda de guitarra
Ÿ Cutter
Ÿ Vernier
Ÿ Micrómetro
Ÿ Aparato de compresión simple
Ÿ Cronometro
Ÿ Balanza de precisión
Ÿ 3 vidrios de reloj
Ÿ Horno a temperatura constante (110° C). 


Aparato de compresión

El aparato de compresión puede ser una bascula de plataforma equipada con un marco de carga activado con un gran tornillo, o con un mecanismo de carga hidráulica, o cualquier otro instrumento de compresión con suficiente capacidad de control para proporcionar una velocidad de carga prescrita. En ligar de la bascula de plataforma es común que la carga sea medida con un anillo o celda fijada al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresión inconfinada sea menor a 100 kPa (1Kg./cm2   ) el aparato de compresión debe de ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 1 kPa ( 0.01/ cm2   ); para suelos con una resistencia a la compresión inconfinada de 100kPa (1 Kg./cm2   ) o mayor, el aparato de compresión debe de ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 5 kPa (0.05  Kg./cm).

Micrómetro

Es el aparato que es usado para medir las dimensiones físicas del espécimen dentro del 0.1% de la dimensión medida.

Deformimetro

El indicador de deformaciones debe de ser un comparador de carátula graduado a 0.02mm. Y con un rango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del espécimen usado para el ensayo, o algún otro instrumento de medición como un traductor que cumpla los requerimientos establecidos.

Cronometro

Este instrumento de medición de tiempo indicara el tiempo transcurrido con una precisión de 1 segundo para controlar la velocidad de aplicación de la deformación preescrita.

Equipo para pesar los especimenes

La balanza usada para pesar los especimenes de suelo, debe de determinar su masa con una precisión del 0.1% de la masa total, debido a que es de mucha importancia el tener los valores de los pesos de la muestra lo mas cercanos a la realidad para poder esperar los resultados deseados.

Equipo misceláneo.

Lamamos equipo misceláneo a todas aquellas herramientas para cortar y labrar la muestra de suelo, además de los instrumentos para remoldar la muestra y todo el material para volver a cerrar las muestras de donde se saco la porción del suelo para la prueba, y los instrumentos usados en la maquina donde se aplico la carga.

Procedimiento:

1.Obtener una muestra desuelo de aproximadamente 12x12 cm.
2.Labrar un espécimen
3.Terminar de modificar el cilindro
4.Los porciones sobrantes del suelo se colocan en un vidrio de reloj y se pesa para determinar el contenido de humedad.
5.Determinar el peso volumétrico del suelo.
6.Colocar la probeta en el marco de carga junto con el micrómetro y el anillo de carga
7.Se toman 3 mediciones: Tiempo, Carga y Deformación.
8.Se dibujara el espécimen y la forma en que fallo
9.Con los datos se harán los cálculos y se graficara
10.Colocar los resultados a la compresión y a la cohesión. Donde: C= qu/2

C= Cohesión  qu= Carga esfuerzo


Desarrollo y cálculos

Tamaño de las muestras.

Los especimenes deben de tener un diámetro mínimo de 30mm y la partícula mayor contenida dentro del espécimen de ensayo debe ser menor que 1/10 del diámetro del espécimen. La relación de altura diámetro debe encontrarse entre 2.5 y 3.

Muestras inalteradas

Se preparan los especimenes inalterados a partir de muestras grandes o de muestras preservadas y transportadas de acuerdo con las normas para el grupo de muestras. Las muestras de tubo pueden ser ensayadas sin labrar, excepto sus extremos, si las condiciones de la muestra justifican este procedimiento. Se recomienda manejar con cuidado para prevenir cambios en la sección transversal o perdidas en el contenido de agua. Además de hacer lo posible para prevenir cualquier cambio en el contenido de agua del suelo.
Cuando se considere importante la prevención del desarrollo de fuerzas de capilaridad, selle el espécimen con una membrana con un recubrimiento de grasa, plástico, tela o manta de cielo.

Se coloco el espécimen en el aparato de carga de tal manera que quedo centrado en la platina inferior, posteriormente te ajusto el instrumento de carga cuidadosamente de tal manera que la platina superior apenas haga contacto con el espécimen, luego se puso en ceros el indicador de deformación.
Aplicar la carga de tal manera que se produzca una deformación axial a una velocidad de 2 a 2.5 % por minuto. Registrando los valores de las cargas, deformación y tiempo a intervalos suficientes para definir la curva esfuerzo-deformación. La velocidad de deformación debe de escogerse de tal manera que el tiempo necesario para la falla no exceda de 15 minutos. Continuando con la aplicación de la carga hasta que los valores decrezcan al aumentar la deformación hasta un 20%. Por ultimo se determino el contenido de agua.


Tiempo (seg.)
Carga (Kg.)
Lec. del Micrómetro (Mm.)
d Lineal
Área Corregida
s = P/A
0
0
0
0
9.621
0
10
0.0010
0
0
9.621
0.00001
20
0.0015
0
0
9.621
0.000015
30
0.0017
0.13
0.21
9.639
0.000017
40
0.00175
0.26
0.34
9.656
0.000018
50
0.0018
0.39
0.47
9.673
0.0000186
60
0.00182
0.52
0.60
9.692
0.0000187
75
0.00187
0.72
0.80
9.716
0.000019
90
0.00194
0.91
0.99
9.740
0.0000199
105
0.00199
1.16
1.24
9.764
0.000203
120
0.0020
1.33
1.41
9.787
0.000204
135
0.10
1.55
1.63
9.813
0.010
150
0.14
1.75
1.83
9.838
0.014
165
0.19
1.95
2.03
9.862
0.019
180
0.23
2.18
2.26
9.887
0.023
195
0.26
2.40
2.48
9.912
0.026
210
0.30
2.61
2.69
9.937
0.030
225
0.33
2.80
2.88
9.961
0.033
240
0.35
3.00
3.08
9.975
0.035
255
0.37
3.23
3.31
9.987
0.037
270
0.39
3.42
3.50
9.995
0.039
285
0.40
3.65
3.73
10.013
0.0399
300
0.42
3.87
3.95
10.014
0.04194
315
0.42
4.10
4.18
10.020
0.04191
330
0.42
4.30
4.38
10.031
0.04187
345
0.42
4.52
4.60
10.042
0.04182
360
0.42
4.70
4.78
10.053
0.04177
375
0.42
4.90
4.98
10.065
0.04172
390
0.42
5.16
5.24
10.074
0.04169
405
0.42
5.36
5.44
10.091
0.04162
420
0.42
5.55
5.63
10.118
0.04151
435
0.42
5.77
5.85
10.124
0.04148
450
0.42
6.10
6.18
10.136
0.04143
465
0.42
6.39
6.47
10.147
0.04139



Cálculos


Muestra

Longitud = 11.5 cm.
Diámetro superior = 3.5cm.
Diámetro central = 3.5 cm.
Diámetro  inferior = 3.5cm.
Calculo de áreas = p D
Áreas =  p (1.75)2       = 9.621 cm
Área superior = 9.621
Área central = 9.621
Área inferior = 9.621

Pesos de los vidrios de reloj

# vidrio de reloj
Peso (gr.)
Peso del vidrio mas muestra (gr.)
Pesos al sacarlos del horno (g.)
106
98.7
210.8
155.2
51
100.5
112.6
105.5
29
95.6
144
118.9




Muestra
#  106 = 210.8 - 98.7 = 112.1 gr.

Grieta
#  51 = 112.6 - 100.5 =  = 12.5 gr.

Restante
#  29 = 144 - 95.6 = 48.4gr.

Am =  As + 4(Ac) + Ai  / 6 =

9.621 + 4(9.621) + 9.621 / 6 =
57.7672 / 6 =
Am = 9.621cm

Volumen = AH
V = 9.621 cm(11.5cm.)
V =  110.64 cm3 

Peso Volumétrico
PV =  P/V    (Peso de la probeta / Volumen)
gm =  112.1 gr./ 110.64cm3
gm =  1.014 gr./cm3



Contenido  de Agua

W % vaso # 106 = (Wh - Ws / Ws)  * 100
W % =  (112.1- 56.5 /  56.5) * 100 = 98.4
W % vaso # 51 = Wh - Ws / Ws)  * 100
W% = (12.1 - 5 / 5) * 100 = 142
W % vaso # 29= Wh - Ws / Ws)  * 100
W % = (48.4 -  23.3/ 23.3) * 100 = 107.75


Conclusiones

Con esta practica se demostró como se realiza la compresión simple en suelos y se observo el comportamiento de la muestra de suelo a la carga, además de poder calcular la cantidad de agua que tiene la muestra de la prueba que se realizo



Bibliografía

Mendoza Ernesto "Introducción al proceso Constructivo
Editorial Fundec. México DF.
CONCRETO. Serie de Conocimientos Básicos. Revista N°1. ASOCRETO. Instituto Colombiano de Productores de Cemento.
MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tomo I. Mac Graw Hill: México. sección 5-6.