LABORATORIO DE MECANICA DE ROCAS

INFORME DE PRACTICA Nº2

ALUMNO:

CODIGO: HORARIO:

TEMA: Ensayos de compresión simple, carga puntual, tracción indirecta y uso del martillo Schmidt

JEFE DE PRACTICA:

FECHA DE REALIZACION: 11 Abril 2010

ITEM PUNTOSPRUEBA DE ENTRADA    

TRABAJO Y PARTICIPACION    INFORME DE LABORATORIO        

CONCLUSIONES    

NOTA DE LABORATORIO    

FIRMA JEFE PRACTICA

SAN MIGUEL, 11 DE ABRIL DEL 2010

Compresión simple

El ensayo de compresión simple determina de forma directa la resistencia a la compresión de una muestra de roca de forma cilíndrica, usando una prensa hidráulica.

La resistencia a la compresión simple se determina dividiendo la máxima carga (la fuerza en el momento que ocurre la falla) aplicada sobre el testigo de roca entre el área trasversal a la aplicación de la carga (la base del cilindro), obteniéndose el resultado en kg/cm2 o en MPa.

Si la relación L/D (L= altura, D=diámetro) es menor que 2 se hace la siguiente corrección:

Donde:C = resistencia a la compresión simple corregidaCa = resistencia a la compresión simple últimab = diámetro de la muestrah = altura de la muestra

Materiales necesarios Maquina de ensayo. Bloques de asiento (asientos esféricos).

Procedimiento Medir las dimensiones de la muestra de roca. Limpiar la superficie de la muestra. Poner la muestra en la máquina de ensayo. Colocar una malla protectora para evitar daños ocasionados por fragmentos de roca. Aplicar una carga en forma continua hasta que ocurra la ruptura (2-15minutos). Tomar nota de la carga máxima aplicada sobre la muestra. Armar la muestra fracturada con ayuda de una cinta adhesiva.

Resultados

Las dimensiones del testigo son las siguientes:

dimensiones en mm en mL 114,00 0,11D 55,10 0,055area 2384,47 0,0024L/D 2,07

L/D es mayor que 2, por lo que no es necesaria la corrección.

La carga máxima fue la siguiente:

unidades Kgf N

Pmax 17800 174618

Con lo que se obtuvo la resistencia a la compresión

unidades Kg/cm2 Mpa

σmax 746,496 73,231

La muestra rota tiene la siguiente forma:

Carga puntual

Sirve para estimar la resistencia a la compresión simple. Es conveniente porque es un ensayo simple y barato, que se realiza con una prensa portátil.

Puede darse en tres modalidades, con las relaciones dimensionales adecuadas anotadas:

Ensayo diametralW/D>1

Ensayo axial0,3<D/W<1

Ensayo irregular0,3<D/W<1

El esfuerzo de carga puntual (Is) está dado por:

Donde De es el diámetro equivalente, el cual es igual a: Ensayo diametral: De

2 =D2

Ensayo axial o de bloques irregulares: De2 = 4WD/π

Is es una función de De , por lo que se debe aplicar una corrección para obtener un valor único de esfuerzo para una muestra de roca. El valor corregido, denominado Is (50) corresponde al valor de Is medido en un ensayo diametral con diámetro D = 50 mm. La corrección es:

Donde:

Al final, los dos valores más altos y los dos valores más bajos de un total de 10 o más ensayos son eliminados y se promedian los restantes. Los resultados de ensayos diametrales, axiales y de bloques irregulares deben ser calculados separadamente.

Finalmente, a partir del índice de carga puntual corregido Is se puede estimar la resistencia a la compresión simple, mediante la fórmula de E. Broch y J. A. Franklin:

Donde:

Is(50) : Índice de carga puntual corregido para un diámetro de muestra de 50 mm (en MPa)σc : Resistencia a la compresión simple estimada a partir del Is(50) (en MPa)K: Factor de conversión

El factor K puede variar de 10 a 50, y se determina comparando los ensayos de compresión simple y de carga puntual por cada grupo de muestras de una roca dada.

Materiales necesarios Sistema de carga. Lector de carga. Lector de distancia.

Procedimiento Medir las dimensiones de la muestra de roca. Limpiar la superficie de la muestra. Colocar la muestra en la máquina de ensayos controlando que las puntas cónicas tengan

contacto con la superficie de la muestra. Aplicar una carga en forma constante hasta que la ruptura ocurra (10-60segundos). Tomar nota de la carga máxima aplicada sobre la muestra. Armar la muestra fracturada con ayuda de una cinta adhesiva. Repetir este procedimiento para tres muestras.

Resultados

Los resultados para los tres ensayos (1CP, 2CP, 3CP) son los siguientes:

Muestra 1CPD(mm) 30W (mm) 55,42P(N) 5000 unidades MPaIs 2,362

Is(50) 1,877K 39,017

Muestra 2CPD(mm) 33,08W (mm) 55,06P(N) 4545,45 Unidades MPaIs 1,960

Is(50) 1,628K 44,995

Muestra 3CPD(mm) 32,38W (mm) 55P(N) 5000 unidades MPaIs 2,205

Is(50) 1,813K 40,382

Tracción indirecta

Este ensayo permite determinar la resistencia a la tracción de una roca a travésde la aplicación de una carga lineal de compresión sobre un diámetro del disco de roca.El esfuerzo de tracción indirecta de la muestra se halla calculando como sigue:

σt = resistencia a la tracción indirecta, MPa (psi)P = máxima carga aplicada indicada en la máquina de ensayo, N (lbf)L = espesor de la muestra, mm (pulgadas)D = diámetro de la muestra, mm (pulgadas)

Materiales necesarios Maquina de ensayo Bloques de asiento (asientos rígidos). Aislador de apoyos.

Procedimiento Medir las dimensiones de la muestra de roca. Limpiar la superficie de la muestra. Colocar la muestra en la máquina de ensayos controlando que el aislador de los apoyos estén

en correcta posición sobre la superficie de la muestra y que la carga este alineada con esta. Aplicar una carga en forma constante hasta que la ruptura ocurra (1-10minutos). Tomar nota de la carga máxima aplicada sobre la muestra. Armar la muestra fracturada con ayuda de una cinta adhesiva. Repetir este procedimiento para tres muestras.

Resultados

Los resultados para los tres ensayos (1T,2T,3T) son los siguientes:

Muestra 1TD(mm) 55,42L (mm) 27,36P(Kgf) 650P(N) 6376,5 unidades Kg/cm3 MPa

σt 27,204 2,669

Muestra 2TD(mm) 55,12L (mm) 26,82P(Kgf) 850P(N) 8338,5 unidades Kg/cm3 MPa

σt 36,488 3,579

Muestra 2TD(mm) 55,12L (mm) 26,82P(Kgf) 850P(N) 8338,5 unidades Kg/cm3 MPa

σt 36,488 3,579

Ensayo para determinar la resistencia de rocas mediante el martillo Schmidt

El objeto de conocer la dureza de una roca mediante el Martillo Schmidt espoder estimar su resistencia a la compresión simple, al igual que el ensayo de cargapuntual.

Se trabaja con valores promedio. Para obtener el valor de la resistencia a la compresión uniaxial, se utiliza el siguiente gráfico:

En éste gráfico, se lleva la media de del valor dado por el martillo en el eje x correspondiente a la inclinación del martillo. Luego se traza la vertical hasta el valor de peso específico de la roca. Finalmente, a partir de éste punto se traza una horizontal hasta el eje de ordenadas, donde están los valores estimados de resistencia a la compresión.

Materiales necesarios Martillo Schmidt.

Procedimiento Medir las dimensiones de la muestra de roca. Limpiar la superficie de la muestra. Calibrar el martillo Schmidt mediante el yunque patrón. Colocar la muestra en el soporte y verificar que la superficie no tenga

discontinuidades. Poner el martillo en forma perpendicular a la superficie de la muestra y medir. Tomar nota de la medida. Realizar lo mismo en varios puntos de la muestra. Armar la muestra fracturada con ayuda de una cinta adhesiva.

Resultados

La muestra ensayada tuvo las siguientes propiedades:

peso específico del testigoDiametro (m) 0,055Longitud (m) 0,108Volumen (m3) 0,00026 peso(Kg) 0,6341peso(N) 6,2205 peso específico (KN/m3) 24,214

Se realizaron 3 golpes con el martillo que dieron como resultado:

golpes valores del martillo σc (Mpa)golpe 1 41,5 75golpe 2 33 52golpe 3 28,5 42promedio 34,33 55

Conclusiones

Se observó en los resultados lo siguiente:

La resistencia a la tracción, alrededor de 3 MPa, es mucho menor a la resistencia a la compresión, medida en 73,2 MPa. Esto es precisamente lo que se esperaba

Hay una gran dispersión en los resultados de los ensayos de tracción indirecta y de carga puntual, algo esperable debido a variaciones en las muestras y en la geometría de la carga. En particular el ensayo de carga puntual es sólo un método de estimación de la resistencia a la compresión, y por lo tanto es de esperarse una gran variabilidad en los datos.

Hay una diferencia muy grande en los resultados de la prueba del martillo Schmidt. Sólo uno de los tres golpes dio un resultado cerca del real, por lo que el promedio obtenido presenta un gran error. Esto es algo esperable del método, pero el error habría sido menor si se hubieran tomado 10 golpes en lugar de 3, ya que entonces podrían haberse eliminado los valores outliers y reducido el error.

BibliografíaGuía de laboratorio Nº 2 “ENSAYO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE (UNIAXIAL) DE LAS ROCAS”

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA ESCLEROSCÓPICA DE ROCASMEDIANTE EL MARTILLO SCHMIDThttp://petro.uniovi.es/Docencia/lrc/PracticaMartilloSchmidt.pdf