01 compresion triaxial

7/21/2019 01 COMPRESION TRIAXIAL

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Ensayos y Criterios Compresin

Triaxial Mtodos CD, CU, UU y residual

Expositor

Ing. Francisco Ant. Matos Diroci MSc MBA

Consultor DI PRE CON

SantiagoRepblica Dominacana 25 de Septiembre 2014


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Esfuerzo Cortante

Es esfuerzo de corte de un suelo es su resistencia ala falla y el deslizamiento. Est definido por elesfuerzo de cohesin y el ngulo (c) de friccin

interna ( ).

Uso

Necesario en el anlisis de capacidad de carga,estabilidad de taludes y presin lateral enestructuras de retencin de tierras.


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Equipo de Ens ayo

Panel Triax ial

Es el sistema conformado por vlvulas y reguladorespara el suministro del flujo de aire y agua a los equiposinvolucrados en la realizacin del ensayo. Cada panelposee 3 vlvulas de distribucin, reguladores de aire ysalidas de medicin de presin para 3 presiones.


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Equ ipo auto m tico de cam bio de vo lum en

Este comprime un pistn sellado contra un dispositivode precisin en la cmara de calibracin, de tal formaque un movimiento lineal del pistn es exactamenteproporcional al cambio de volumen de agua que se daen la cmara de calibracin.


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Prens a Triaxial

La prensa triaxial consiste en un marco de doscolumnas con un puente de carga mvil y una base quecontiene la unidad de empuje mecnico, el motorelctrico, los componentes electrnicos y los controles.


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Blader

Es una cmara constituida por un cilindro de bandas deplexiglass (acrlico), una placa base, una placa superiory una membrana de hule que trabaja como interface

aire/agua

El blader es el encargado de transferir la presin del aireal agua, de forma inmediata, evitando que el airecomience a disolverse. La presin mxima defuncionamiento del blader es de 1000 kPa.


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Cm ara tr iax ial

Est conformada por una cmara de bandas demetacrilato que permiten una presin mxima defuncionamiento de 2000 KPa, una base con cinco

conexiones, de las cuales dos son para presin de poro,dos para contrapresin y una para presin de cmara.

Cuenta con un pistn de carga instalado mediante un

sistema de baja friccin. Esta cmara es la que controlalas condiciones especificas de esfuerzo para ensayar elcuerpo de prueba.


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CAMA RA TRIA XIA L


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Transductores

Transforman una seal elctrica en una magnitud fsica,la cual es enviada al dataloger para as poder registrartanto las presiones que sufre el CP durante el ensayo.


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Datalogger

Se esquematiza una nueva serie de los Universal DataLoggers, con 8 canales de micro-procesamiento para laadquisicin de datos provenientes de las seales

elctricas de los transductores.


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Equipo Secund ario

-Bomba de vaco: se emplea para llenar el tanque dealmacenamiento de agua destilada as como para eliminar el aire,tanto del tanque como el que se encuentra disuelto en el agua.

-Compresor: este suministra aire a presin al sistema.

-Depsito auxiliar de aire: almacena aire a presin. Su capacidades de 50 L y soporta una presin mxima de 14.5 bar.

-Tanque de almacenamiento de agua destilada.

-Manmetro digital de presin.

-Buretas de cambio de volumen.


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PANEL DE CONTROL

Buretas de cambio de volumen


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Mtodos de En say o

1) ---- Consolidado drenado (CD)2) ASTM D 4767 Consolidado no drenado (CU)3) ASTM D 2850 No consolidado no drenado (UU)


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Mto do Conso lidado-Dren ado (CD)(p ru eba len ta)

La determinacin de un punto (de tres) puede requerir alrededor de una avarias semanas en arcillas, por lo que se emplea esencialmente en suelosgranulares.

1) Se permite la consolidacin primaria del espcimen dejando lasvlvulas de drenaje abiertas y aplicando la presin de agua a lacmara, para graficar la curva de consolidacin se emplean las

presiones aplicadas y las deformaciones longitudinales y el volumende agua expulsado que es colectado en una probeta graduada.

2) Sin serrar las vlvulas de presin se incrementa lenta y gradualmenteel esfuerzo axial hasta llegar a la falla.


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Mto do Co nso lid ado-no d ren ado (CU)(p ru eba rp id a-conso lid ada)

La determinacin de un punto (de tres) puede tomar variosdas a una semana.

1) Se sigue el mismo proceso de consolidacin descritoanteriormente. Se considera que se ha alcanzado laconsolidacin cuando cesa el cambio de volumen o el

drenaje desde los poros de muestra.

2) Se sierran las vlvulas de presin a fin de evitarconsolidacin adicional durante esta etapa, y se incrementa

rpidamente el esfuerzo axial hasta llegar a la falla.


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Mto do No conso lid ado-no d ren ado (UU)(p ru eba rp id a o s in d renaje)

La determinacin de un punto (de tres) puede tomar horas avarios das.

1) Se cierran las vlvulas de drenaje y se aplica la presin deagua a la cmara que acta sobre la membrana y las

cabezas. Sin abrir las vlvulas se incrementa la carga axialsobre el espcimen hasta llevarlo a la falla. El cierre de lasvlvulas impiden la consolidacin y el drenaje de lamuestra.


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Mtodo Res idual

En este mtodo cuando las muestras ensayadas por el mtodoCD, CU o U llegan a la falla, se les continua aplicando cargams all de la carga cortante mxima hasta conseguir una

envolvente de mnimos (prximo pico mnimo formado).


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Procedimiento de Ensayo


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PREPARACIONDE LA

MUESTRA


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Mtodo de En say o

La parte superior e inferior de la muestra tiene discosporosos, los cuales se conectan al sistema de drenajepara saturar o drenar el espcimen.

Se pueden variar las presiones actuantes en tres

direcciones ortogonales sobre el espcimen de suelo, yefectuar mediciones de sus caractersticas mecnicas.


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MONTA JE ESPECIMEN PA RA PRUEB A

DISCOS POROSOS

SISTEMA DEDRENAJE

PA PEL FILTRO


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Mtodo de Ensayo

Tiras para filtro de papel son utilizadas por muchos laboratoriospara reducir el tiempo necesario del ensayo. Discos de papel parafiltro de un dimetro igual al de la muestra pueden ser colocadosentre los discos porosos y la muestra para evitar la obstruccin delos discos porosos. Si se utilizan tiras de papel o discos de papel,deben ser de un tipo que no se disuelve en el agua. El coeficientede permeabilidad del papel de filtro no deber ser inferior a 1x10 -5 cm/s (4x10 -6 cm/s) para una presin normal de 550 kPa (80

lb/in. 2).

El filtro de papel Whatmans N 54 se ha comprobado quecumple los requisitos de durabilidad y permeabilidad.


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Mtodo de Ensay o

En este un espcimen cilndrico de suelo es revestidocon una membrana de ltex dentro de la cmara depresin.


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REVESTIMIENTO CON MEMB RA NA DE L ATEX


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Mtodo de Ensay o

La carga axial se transmite al espcimen por mediode un vstago que atraviesa la parte superior de lacmara.


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COLOCACION DE LA CAMA RA

VASTAFODE CARGA


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VISTA DELVASTAFO

ATRAVESANDOLA CAMA RA


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INUNDACION DE LA CA MA RA


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Mtodo de En say o La presin que se ejerce con el agua que llena lacmara es hidrosttica y produce por lo tanto, esfuerzos

principales sobre el espcimen, iguales en todas lasdirecciones, tanto lateral como axialmente. En las basesdel espcimen actuar adems de la presin del agua,el efecto transmitido por el vstago de la cmara desdeel exterior.


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MONTA JE PRENSA DE CARGA


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A PLICA CIN DE CA RGA S


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PROCESA MIENTO DE DATOS


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Mtodo de En say o

Es usual llamar 1, 2 y 3 a los esfuerzos principalesmayor, intermedio y mnimo, respectivamente. En unaprueba de compresin, la presin axial siempre es elesfuerzo principal mayor, 1; los esfuerzos intermediosy menor son iguales ( 2 = 3) y son iguales a la presin

lateral.


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LECTURA DE PRESIONES YCONTRAPRESIONES


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Criterios y Procesamiento de laData Colectada y Criterios deSeleccin e Interpretacin de

Resultados


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Esfuerzo principal mayor

E sf u

er z

o pr i n

ci p

al m

en

or


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Procesam iento de Datos

Siendo 3 igual a la presin de la cmara, y 1 igual a lapresin de la cmara ms el incremento de esfuerzo axialdebido a la aplicacin del vstago. En un grfico de paresordenados se colocan estos valores en el eje de las abscisas yse traza un circulo que pase por estos puntos usando el eje delas abscisas como centro.

Para los otros dos CP ensayados se procede de igual manera,y se traza una lnea recta tangente a estos, esta lnea es laenvolvente de falla o lnea de resistencia intrnseca (LRI).


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El mtodo empleado debe estar lo ms ajustadoposible al tipo de material y las condiciones deobra. A continuacin veremos los criterios

necesarios para una adecuada seleccin:

Seleccin Mtodo de Ensayo


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Selec c in del Mto do de En sayo

Las arcillas preconsolidadas tienen una cohesin real,mas no obedecen a la ecuacin de Mohr-Coulomb:

= c + tan ()

A este tipo de material puede aplicarse un ensayotriaxial, pero tomando en cuanta la presin de poros y

utilizando esfuerzos efectivos a fin de obtenerresultados en base a las presiones intergranulares.

= c + tan () Mtodo CD CU


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Selec c in del Mto do de En sayo

La resistencia al corte depende de los esfuerzosefectivos (esfuerzo totales menos esfuerzo del fluido de

los poros, criterio introducido por K. Terzaghi), salvo elcaso de arcillas saturadas en ensayo no consolidadodonde se obtienen los mismos crculos de esfuerzostotales para todos los casos y por tanto los parmetrosen esfuerzos efectivos y c no pueden ser calculados( y c).


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Ensayo UU

Este ensayo tiene aplicacin en los anlisis deestabilidad a corto plazo de obras construidascon o sobre depsitos de arcilla en los que se

considera que el tiempo transcurrido hasta el finalde la construccin es insuficiente para ladisipacin del exceso de presin de poros. Tales

obras por lo general incluyen pequeosterraplenes, taludes artificiales, muros decontencin y cimentaciones de edificaciones.


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Ensayo UU ( continuacin )

La aplicacin de carga es tan rpida que no debehaber mucha diferencia si se abre o no la vlvulade drenaje cuando se ensayan suelos finos. Elensayo comienza luego de estabilizar laspresiones en la cmara.

Este ensayo no arroja resultados confiables parasuelos granulares saturados.


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Ensayo UU en Arcillas Saturadas


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Ensayo UU enArcillas

ParcialmenteSaturadas

EsfuerzosTotales

EsfuerzosEfectivos


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Ensayo CU

Este simula construcciones que se extienden por

largo tiempo, como en el caso de presas detierra, donde es razonable suponer que al final dela construccin ya se habr producido algngrado de consolidacin.


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Ensayo CU enArcillas

ParcialmenteSaturadas

EsfuerzosTotales

EsfuerzosEfectivos


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Ensayo CD

Este ensayo, econmicamente factible paragrandes proyectos, aplica cuando la construccinen el campo reposa sobre un depsito de arena o

grava, la falla potencial se producir encondiciones drenadas. Es posible que sepresenten fallas en corte medios en arcilla, variosaos despus de su construccin, cuando elexceso de presin de poros inicial (negativo) sedisipa por completo.


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Ensayo CD en Arcillas

Ef t d l E S l i d S b l


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Efectos del Ensayo Seleccionado Sobre losResultados

Para cualquier suelos seco, sea cohesivo o no, se obtiene losmismos parmetros de suelos en cualquiera de los tres ensayos(U, CU, CD).

Para suelos no cohesivos, saturado o parcialmente saturado, elensayo CD da el mismo ngulo obtenido para el material secoa menos que el materia sea fino y/o el ensayo se haga a unavelocidad muy rpida de deformacin unitaria.

Todo ensayo hecho sobre suelos cohesivos dar = 0 enensayos U y posiblemente ngulos muy pequeos en el ensayoCU.


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Para un mismo suelo cohesivo saturado los resultadosdependern de cual ensayo se utilice, yendo desde 0 y c = un

valor para ensayo U hasta = valor verdadero y c 0 paraensayos CD. Adems dependern si se trata de suelosconsolidados normalmente, sobreconsolidados o si se trata demuestras remoldeadas y de si los esfuerzos para el ensayo CU

fueron corregidos para obtener los parmetros verdaderos delsuelo, tomado en cuenta la presin de poros para resolver laecuacin de coulomb.

Efectos del Ensayo Seleccionado Sobre los


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Para cualquier suelo cohesivo parcialmente saturado, losresultados dependern del grado de saturacin como del tipo deensayo drenado hecho.

Para suelos no cohesivos (arenas y limos inorgnicos) c = 0.

Los resultados del ensayo no-drenado dependern

considerablemente del grado de saturacin de la muestra desuelo, yendo desde = 0 para S= 100% hasta = valorverdadero para S = 0.


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GRACIAS

La activid ad m s im po rtante qu e un s er hum anopu ede lograr es aprender p ara entender, po rqu eentend er es s er libre .

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