compresion no confinada

UNIVERSIDAD RICARDO PALMAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

CURSO: Mecánica de Suelos II

TRABAJO: Compresión no confinada

PROFESOR: Ing. Donayre Córdova, Oscar.

ALUMNO:

CÓDIGO:

GRUPO: 2

SUB-GRUPO: 2

FECHA DE ENTREGA: 28 de septiembre de 2014

COMPRESIÓN NO CONFINADA

(2da práctica de laboratorio)

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. Este ensayo puede definirse en teoría como

un caso particular del ensayo triaxial.

Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya

que es en ellos o sobre ellos que se van a fundar las estructuras, ya sean puentes,

edificios o carreteras, que requieren de una base firme, o más aún que pueden

aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y

estabilidad, siendo el estudio y la experimentación las herramientas para conseguirlo,

y finalmente poder predecir, con una cierta aproximación, el comportamiento ante las

cargas de estas estructuras.

2. OBJETIVO

Obtener los parámetros de resistencias y deformación de un suelo fino sometido a

compresión sin confinamiento lateral.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO

MOHR-COULOMB

Suelo cohesivo: = c ( = 0)

= c + tan

Suelo friccionarte: = tan (c = 0)

Ecuación de Coulomb

= Esfuerzo Cortante.

c = Cohesión.

= Esfuerzo normal.

= Ángulo de fricción interna (será mayor cuando el suelo sea más compacto.)

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 este ensayo 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%

Tipos de falla:

Condiciones de esfuerzos durante las distintas etapas del ensayo:

ETAPAS:

4. EQUIPOS

Máquina de compresión.

Anillo de carga

Extensómetro

Vernier

Herramientas e instrumentos de laboratorio.

5. PROCEDIMIENTO

a) Se debe de tallar un mínimo de tres especímenes cuya forma geométrica corresponde

al de un cilindro definiendo sus dimensiones de altura y diámetro con el vernier.

D

L

b) La relación longitud-diámetro de las muestras para el experimento debería ser

suficiente grande para evitar interferencias de planos potenciales de falla a 45° y

suficiente corta para no obtener falla de “columna”. La relación L/d que satisface estos

criterios es: 2 < L/d <3.

c) Cada espécimen se ensambla entre las placas de compresión provocando la mayor

superficie de contacto entre el espécimen y dichas placas.

d) Bajo el control de la deformación vertical (lectura vertical) se llena progresivamente al

espécimen a su falla por compresión.

FALLA

e) Se considera que el espécimen ha fallado a compresión si ocurre cualquiera de los

tres eventos:

i. Falla Frágil: Cuando la fuerza vertical alcanza un valor máximo (lectura

vertical) para un determinado nivel de deformación y luego disminuye dicha

fuerza rápidamente en el siguiente nivel de deformación.

ii. Falla Dúctil: Cuando la fuerza vertical alcanza un valor máximo para un

determinado nivel de deformación y dicha fuerza se mantiene constante en

tres lecturas consecutivas de la deformación.

iii. Falla Plástica: Si la fuerza vertical no alcanza un valor máximo

produciéndose gran deformación lateral del espécimen, por lo que se

considera que la fuerza vertical que corresponde al 20% de la deformación

vertical es la que produce la falla plástica.

6. CÁLCULOS Y RESULTADOS

ÁREA MUESTRA (A)

Muestra N°1

A=π∗D2

4=π∗6.8542

4=36.896cm2

Muestra N°2

A=π∗D2

4=π∗6.302

4=31.172cm2

Muestra N°3

A=π∗D2

4=π∗5.472

4=23.49cm2

VOLUMEN MUESTRA (V)

Muestra N°1

V=A∗L=36.896∗16.15=595.87cm3

Muestra N°2

V=A∗L=31.172∗15.87=494.69cm3

Muestra N°3

V=A∗L=23.49∗12.93=303.726cm3

PESO UNITARIO(γ )

Muestra N°1

γ=ωiV

=831.477595.87

=1.377 g /cm3

Muestra N°2

γ=ωiV

=831.36494.69

=1.712 g/cm3

Muestra N°3

γ=ωiV

= 477.78303.726

=1.572g /cm3

CONTENIDO DE HUMEDAD(ω)

MUESTRA N°11 N°recipiente 1402 W recipiente(gr) 18.873 W recipientesw(gr) 117.214 W recipientes(gr) 84.935 Ww:3-4(gr) 32.826 Ws:4-2(gr) 66.067 ω:100*5/6(%) 48.9%

MUESTRA N°2

1 N°recipiente 1082 W recipiente(gr) 20.863 W recipientesw(gr) 109.414 W recipientes(gr) 84.575 Ww:3-4(gr) 24.846 Ws:4-2(gr) 63.717 ω:100*5/6(%) 38.98%

MUESTRA N°3

1 N°recipiente 1382 W recipiente(gr) 16.963 W recipientesw(gr) 82.014 W recipientes(gr) 59.835 Ww:3-4(gr) 22.186 Ws:4-2(gr) 42.877 ω:100*5/6(%) 51.74%

PESO UNITARIO SECO(γd)

Muestra N°1

γ d=γ

(1+ω)= 1.377

(1+48.9/100)=0.925g /cm3

Muestra N°2

γ d=γ

(1+ω)= 1.712

(1+38.98 /100)=1.615 g/cm3

Muestra N°3

γ d=γ

(1+ω)= 1.572

(1+51.74 /100)=1.572 g/cm3

GRADO SATURACIÓN (S)

Muestra N°1

1.377=(1+48.9/100 )∗2.8∗1

1+48.96∗2.8

S

→ S=67.60%

Muestra N°2

1.712=(1+38.98/100 )∗2.64∗1

1+38.98∗2.64

S

→S=24.97%

Muestra N°3

1.572=(1+51.74 /100 )∗2.78∗1

1+51.74∗2.78

S

→S=0%

LECTURA DEL ANILLO (mm)

Un ejemplo para la Muestra N°1, en la lectura vertical 0.01cm:

Lectura del anillo=Lectura Anotada1000

= 161000

=0.016mm.

Este mismo procedimiento se realiza al resto de lecturas de esta muestra,

así como también para las muestras N°2 y N°3.

DEFORMACIÓN VERTICAL (δv)

Muestra N°1

Un ejemplo en esta muestra para la lectura vertical de 0.01 cm:

δv= Lectura verticalAlturade lamuestra

∗100= 0.0116.15

∗100=0.06%

Este mismo procedimiento se realiza al resto de lecturas de esta muestra.

Muestra N°2



∗100= 0.0215.87

∗100=0.13%


Muestra N°3



∗100= 0.0312.93

∗100=0.23%


DEFORMACIÓN VERTICAL (Fv)

Un ejemplo para la Muestra N°1, en la lectura vertical 0.01cm:

Fv=lecturadel anillo∗constantedel anillo=0.035∗150=5.25Kg

Este mismo procedimiento se realiza al resto de lecturas del anillo de esta

muestra, así como también para las muestras N°2 y N°3 para obtener la

deformación vertical.

ÁREA CORREGIDA (Ac)

. Un ejemplo para la Muestra N°1, en la lectura vertical 0.01cm y con

una deformación vertical de 0.06 %:

Ac= A1−δv

= 36.896

1−0.06100

=35.89cm2

Este mismo procedimiento se realiza al resto de deformaciones verticales

de esta muestra con su respectiva área para obtener el área corregida.

.Para la Muestra N°2, en la lectura vertical 0.02cm y con una

deformación vertical de 0.13 %:

Ac= A1−δv

= 31.172

1−0.13100

=31.21cm2



Para la Muestra N°3, en la lectura vertical 0.03cm y con una deformación

vertical de 0.23 %:

Ac= A1−δv

= 23.49

1−0.23100

=23.54cm2



ESFUERZO VERTICAL (σ ¿¿v )¿

Un ejemplo para la Muestra N°1, en la lectura vertical 0.01cm y con una

fuerza vertical 5.25 Kg y área corregida de 35.89 cm2:

σ v=FvAc

= 5.2535.89

=0.27Kg /cm2

Este mismo procedimiento se realiza al resto de fuerzas verticales con su

área corregida de esta muestra para obtener el esfuerzo vertical, lo mismo

se aplica para hallar los esfuerzos verticales de la muestra N°2 y N°3.

Ensayo Compresión Simple Muestra M-1Norma NTP 339.167-2002/ASTM D2166-1998Cosntante del anillo (kg/mm) 150Velocidad de ensayo (mm/min) 0,635Estado de la muestra inalteradaClasificación del suelo Sucs

Datos generales:Altura de la muestra (cm) 16,15Diámetro de la muestra (cm) 6,854Peso de la muestra (gr) 831,47Área de la muestra (cm^2) 36,896Volumen de la muestra (cm^3) 595,869

Contenido de Humedad ω 48,96%Gravedad específica Gs 2,8Peso unitario del agua ɣw (gr/cm^3) 1Peso unitario ɣ (gr/cm^3) 1,377Peso unitario seco ɣd (gr/cm^3) 0,925Grado de saturación S (%) 67,60%

Lectura Vertical

(cm)

Lectura Anillo (mm)

Deformación

Vertical (%)

Fuerza Vertical

(kg)

Área Corregida (cm)

Esfuerzo

Vertical (kg/cm

^2)

Diámetro Final

(cm)

δL

Módulo de Poisson ɳ0,00 0,000 0,000% 0,000 36,896 0 6,854 0,000 -0,01 0,016 0,062% 2,400 36,919 0,065 6,856 0,031 0,0200,02 0,024 0,124% 3,600 36,942 0,097 6,858 0,062 0,0200,03 0,031 0,186% 4,650 36,965 0,126 6,860 0,093 0,0200,04 0,036 0,248% 5,400 36,988 0,146 6,863 0,124 0,0200,05 0,042 0,310% 6,300 37,010 0,170 6,865 0,155 0,0200,06 0,047 0,372% 7,050 37,033 0,190 6,867 0,186 0,0200,07 0,052 0,433% 7,800 37,057 0,210 6,869 0,217 0,0200,08 0,055 0,495% 8,250 37,080 0,222 6,871 0,249 0,020

0,09 0,060 0,557% 9,000 37,103 0,243 6,873 0,280 0,0200,10 0,063 0,619% 9,450 37,126 0,255 6,875 0,311 0,0200,11 0,067 0,681% 10,050 37,149 0,271 6,877 0,342 0,0200,12 0,071 0,743% 10,650 37,172 0,287 6,880 0,374 0,0200,13 0,074 0,805% 11,100 37,195 0,298 6,882 0,405 0,0200,14 0,077 0,867% 11,550 37,219 0,310 6,884 0,436 0,0200,15 0,080 0,929% 12,000 37,242 0,322 6,886 0,468 0,0200,16 0,083 0,991% 12,450 37,265 0,334 6,888 0,499 0,0200,17 0,086 1,053% 12,900 37,288 0,346 6,890 0,531 0,0200,18 0,088 1,115% 13,200 37,312 0,354 6,893 0,562 0,0200,19 0,091 1,176% 13,650 37,335 0,366 6,895 0,593 0,0200,20 0,093 1,238% 13,950 37,359 0,373 6,897 0,625 0,0200,21 0,095 1,300% 14,250 37,382 0,381 6,899 0,657 0,0200,22 0,097 1,362% 14,550 37,405 0,389 6,901 0,688 0,0200,23 0,098 1,424% 14,700 37,429 0,393 6,903 0,720 0,0200,24 0,100 1,486% 15,000 37,452 0,401 6,906 0,751 0,0200,25 0,102 1,548% 15,300 37,476 0,408 6,908 0,783 0,0200,26 0,103 1,610% 15,450 37,500 0,412 6,910 0,815 0,0200,27 0,104 1,672% 15,600 37,523 0,416 6,912 0,847 0,0200,28 0,104 1,734% 15,600 37,547 0,415 6,914 0,878 0,0200,29 0,105 1,796% 15,750 37,571 0,419 6,916 0,910 0,0200,30 0,105 1,858% 15,750 37,594 0,419 6,919 0,942 0,0200,31 0,104 1,920% 15,600 37,618 0,415 6,921 0,974 0,020

De los cálculos del Excel se puede graficar los gráficos de esfuerzo – deformación y también el grafico de curvas de esfuerzos

Obteniéndose:

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.0250.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45Esfuerzo vertical vs deformacion vertical

Título

Títu

lo

.qu=0.419 kg/cm^2

.0.8*qu=0.335 kg/cm^2

.δv1=0.0098

.E=34.184 kg/cm^2

Circulo de Mohr (muestra 1)

Ensayo Compresión Simple Muestra M-2Norma NTP 339.167-2002/ASTM D2166-1998Cosntante del anillo (kg/mm) 150Velocidad de ensayo (mm/min) 0,635Estado de la muestra inalteradaClasificación del suelo

ζζmaxmax==0.20950.2095kg/cm^2kg/cm^2

Datos generales:Altura de la muestra (cm) 15,87Diámetro de la muestra (cm) 6,3Peso de la muestra (gr) 831,36Área de la muestra (cm^2) 31,172Volumen de la muestra (cm^3) 494,707

Contenido de Humedad ω 6,00%

Gravedad específica Gs 2,64Peso unitario del agua ɣw (gr/cm^3) 1

Peso unitario ɣ (gr/cm^3) 1,712Peso unitario seco ɣd (gr/cm^3) 1,615

Grado de saturación S (%) 24,97%

Lectura Vertical

(cm)

Lectura Anillo (mm)

Deformación Vertical

(%)

Fuerza Vertical

(kg)

Área Corregi

da (cm)

Esfuerzo Vertical

(kg/cm^2)

Diámetro Final (cm)

δL

Módulo de Poisson ɳ0,00 0,000 0,000% 0,000 31,172 0 6,300 0,000 -0,01 0,068 0,063% 10,200 31,192 0,327 6,302 0,032 0,0200,02 0,086 0,126% 12,900 31,212 0,413 6,304 0,063 0,0200,03 0,143 0,189% 21,450 31,231 0,687 6,306 0,095 0,0200,04 0,222 0,252% 33,300 31,251 1,066 6,308 0,126 0,0200,05 0,275 0,315% 41,250 31,271 1,319 6,310 0,158 0,0200,06 0,323 0,378% 48,450 31,291 1,548 6,312 0,190 0,0200,07 0,345 0,441% 51,750 31,311 1,653 6,314 0,221 0,0200,08 0,367 0,504% 55,050 31,330 1,757 6,316 0,253 0,0200,09 0,382 0,567% 57,300 31,350 1,828 6,318 0,285 0,020

Graficando las Graficas de esfuerzo versus deformación y la curva de esfuerzos de la muestra 2:

0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.0060.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00Esfuerzo vertical vs deformacion vertical

Título

Títu

lo

.qu=1.838 kg/cm^2

.0.8*qu=1.470 kg/cm^2

.δv1=0.0034

.E=432.353 kg/cm^2

Circulo de Mohr (Muestra2)

ζζmaxmax==1.8381.838kg/cm^2kg/cm^2

Ensayo Compresión Simple Muestra M-3

Norma ASTM D2166

Constante del anillo (Kg/mm) 150Velocidad de ensayo (mm/min) 0,635Estado de la muestras (gr) INALTERADAClasificacion del Suelo CL

Datos generales:Altura de la muestra (cm) 12,93Diametro de la muestra (cm) 5,47Peso de la muestra (gr) 477,78Area de Muestra (cm2) 23,49

Area 23,49Volumen 303,73Peso unitario 1,57Densidad seca 1,57Grado de saturacio 0,00Gravedad especifica 2,85

Lectura LecturaDeformacio

n Fuerza Area EsfuerzoVertical Anillo Vertical Vertical Corregida Vertical

(cm) (mm) (Kg) (Kg) (cm2) (Kg/cm2)0,00 0,000 0,000 0,00 23,490 0,0000,01 0,026 0,001 3,90 23,491 0,1660,02 0,036 0,002 5,40 23,493 0,2300,03 0,043 0,002 6,45 23,494 0,2750,04 0,048 0,003 7,20 23,496 0,3060,05 0,053 0,004 7,95 23,497 0,3380,06 0,056 0,005 8,40 23,498 0,3570,07 0,069 0,005 10,35 23,500 0,4400,08 0,062 0,006 9,30 23,501 0,3960,09 0,065 0,007 9,75 23,503 0,4150,10 0,067 0,008 10,05 23,504 0,4280,11 0,068 0,009 10,20 23,505 0,4340,12 0,069 0,009 10,35 23,507 0,4400,13 0,066 0,010 9,90 23,508 0,421

Graficando las Graficas de esfuerzo versus deformación y la curva de esfuerzos de la muestra 3:

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.0120.000

0.050

0.100

0.150

0.200

0.250

0.300

0.350

0.400

0.450

0.500

Series2Polynomial (Series2)

DEFORMACION VERTICAL

ESFU

ERZO

VER

TICA

L

qo max 2,5920.8qo 2,074v max 0,010v 0,008C=qo/2 1,296E 259,200

Circulo de Mohr (Muestra3)

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0

1.296

Circulo de Mohr

Esfuerzo Vertical

Esue

rzo

Cort

ante

ζmax=1.296kg/cm^2

7. CONCLUSIONES

Este ensayo constituye un medio rápido y económico para determinar

aproximadamente la resistencia al corte de un suelo cohesivo.

Estos tres especímenes han fallado por falla frágil, puesto que la fuerza vertical

alcanzó un nivel máximo y luego disminuyo rápidamente dicha fuerza.

La relación L/d para la muestra 1 es 2.65, la muestra 2 es 2.74 y para la muestra 3 es

2.39. Esto quiere decir que satisface el criterio de 2< L/d <3 para poder realizar este

procedimiento.

De acuerdo a lo dicho en clase, si el grado de saturación es bajo, la resistencia es alta, y a la inversa también.

De la muestra 1: S= 67.60% Resistencia: Alta

De la muestra 2: S= 24.97% Resistencia: Baja

De la muestra 3: S= 0 %

Enlamuestra1 :qu=0.419kgcm2

Enlamuestra2 :qu=1.838kg /cm2

Enlamuestra3 :qu=2.592kg /cm2 ,

Según los parámetros elásticos

En la muestra 1: ε= 34.184 Kg/cm2 .



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 perdida de la restricción lateral provista por la masa del suelo,

las condiciones que no puede controlarse y la fricción en los extremos producidos por

las placas de apoyo. Sin embargo, si los resultados se interpretan adecuadamente,

reconociendo las deficiencias del ensayo, estos serán razonablemente confiables.

compresion no confinada

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