determinación en laboratorio de los parámetros de la resistencia cortante

7/24/2019 Determinacin en Laboratorio de Los Parmetros de La Resistencia Cortante

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ContenidoPrueba de corte directo.......................................................................................2

Los Aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden dividirse en cuatro

categoras:....................................................................................................... 2

Equipos............................................................................................................ 3

Preparacin y Procedimiento de ensayo..........................................................

!uelo no co"esivo.........................................................................................

!uelo co"esivo..............................................................................................#

Clasi$cacin de ensayos de corte directo........................................................%

Ensayos no consolidados & no drenados:......................................................%

Ensayo consolidado & no drenado:................................................................%

Ensayo consolidado ' drenado:....................................................................%

(enta)as del ensayo de corte directo...............................................................%

Clasi$cacin........................................................................................................ *

+b)etivo......................................................................................................... ,-

El ensayo se divide en dos etapas:................................................................,-

Equipo para ensayo.......................................................................................,,

Procedimiento................................................................................................,2

(enta)as......................................................................................................... ,3Limitaciones................................................................................................... ,

ipos de rotura...............................................................................................,/

+b)etivos de la compresin simple...................................................................,/

0inalidad del ensayo...................................................................................... ,%

Equipo............................................................................................................ ,1

eormmetro:............................................................................................,1

Cronmetro:................................................................................................,*

4alan5a:......................................................................................................,*

Equipo miscel6neo:.....................................................................................,*

Procedimiento para muestra 7nalterada.........................................................,*

Procedimiento de prueba con aplicacin directa de la carga.

8Esuer5o Controlado9.................................................................................... 2-


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eterminacin en laboratorio delos par6metros de la resistencia

cortante

Prueba de corte directoEste mtodo describe y regula el mtodo de ensayo para la

determinacin de la resistencia al corte de una muestra de suelo;

sometida previamente a un proceso de consolidacin; cuando se le

aplica un esuer5o de ci5alladura o corte directo mientras se permite un

drena)e completo de ella. El ensayo se lleva a cabo deormando una

muestra a velocidad controlada; cerca a un plano de ci5alladura

determinado por la con$guracin del aparato de ci5alladura.


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Los Aspectos del corte que nos interesa cubrir pueden

dividirse en cuatro categoras: >esistencia al corte de un suelo no co"esivo 8arenas y gravas9 que

es pr6cticamente independiente del tiempo. >esistencia al corte drenado para suelos co"esivos; en que el

despla5amiento debe ser muy lento para permitir el drena)e

durante el ensayo. >esistencia al corte residual; drenado; para suelos tales como

arcillas en las que se re$eren despla5amientos muy lentos y

deormaciones muy grandes. >esistencia al corte para suelos muy $nos ba)o condiciones no

drenadas en que el corte es aplicado en orma r6pida.

Equipos Aparato de ci5alladura: instrumento dise?ado y construido para

contener de manera segura la muestra entre dos bloques porosos

de tal modo que no se aplique un torque a la muestra. El aparato

de ci5alladura debe estar en condiciones de aplicar un esuer5o

normal a las caras del espcimen; medir el cambio de espesor del

espcimen; permitir el drena)e del agua a travs de los bloques

porosos en las ronteras superior e inerior de la muestra y de

sumergir la muestra en agua. El aparato debe ser capa5 de aplicar

una uer5a de ci5alladura al espcimen a lo largo de un plano de

ci5alladura predeterminado 8ci5alladura simple9 paralelo a las

caras de la muestra. Los marcos que contienen el espcimendeben ser lo su$cientemente rgidos para prevenir su distorsin

durante el ensayo. Las dierentes partes del aparato de

ci5alladura; deben ser construidas de un material que no est

su)eto a la corrosin por "umedad o por sustancias que se

encuentren en el suelo; por e)emplo acero ino@idable; bronce;

aluminio; etc. o se permite la combinacin de metales que

puedan dar lugar a un eecto galv6nico. Ca)a de ci5alladura: una ca)a de ci5alladura; circular o cuadrada;

"ec"a de acero ino@idable; bronce o aluminio; con dispositivos

para el drena)e a travs de su parte superior e inerior. Esta ca)a

debe estar dividida verticalmente por un plano "ori5ontal en dos

mitades de espesor igual que se a)ustan con tornillos de

alineacin. La ca)a de ci5alladura est6 provista con tornillos de

separacin; que controlan el espacio entre sus mitades superior e

inerior.


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4loques permeables 8piedras porosas9: Los bloques permeables

permiten el drena)e de la muestra de suelo a lo largo de los

e@tremos superior e inerior de la muestra. Los bloques

permeables tienen tambin como uncin transerir los esuer5os

de ci5alladura "ori5ontal del bloque a los bordes superior e inerior

del espcimen. Los bloques permeables deben consistir de carburo

de silicio; o@ido de aluminio o un metal que no est su)eto a la

corrosin por sustancias del suelo. El grado adecuado del bloque

depende del suelo que se vaya a anali5ar. La permeabilidad del

bloque debe ser substancialmente mayor que la del suelo; pero

debe tener una te@tura lo su$cientemente $na para prevenir una

intrusin e@cesiva en los poros del bloque. El di6metro o anc"ura

del bloque poroso o de la platina superior debe ser de -.2 mm a

-.# mm menos que la medida interior de la ca)a. !i el bloque tiene

como uncin transerir los esuer5os "ori5ontales del suelo; debeser lo su$cientemente rugoso para desarrollar una ad"erencia por

riccin. Este eecto se puede conseguir con c"orro de arena o

maquinado del bloque; pero su super$cie no debe ser tan irregular

que cause grandes concentraciones de esuer5os en el suelo.

Preparacin y Procedimiento de ensayoEl procedimiento depende del tipo de suelo y de las condiciones en que

ser6 ensayado. El tama?o m6@imo de las partculas para la ca)a de ,-

cm de lado es de 3;3# mm.

Suelo no cohesivo

Pesar un plato grande de arena seca 8o mo)ada con el contenido de

"umedad conocido con e@actitud9 con su$ciente material para "acer por

lo menos tres ensayos a la misma densidad.

Ensamblar cuidadosamente la ca)a de corte 8retroceder cualquier

separacin e@istente entre las partes de la ca)a y los tornillos de

empalme9 y $)ar la ca)a en posicin. +btener la seccin transversal A de

la muestra.

Colocar cuidadosamente la arena en la ca)a de corte "asta cerca de #

mm del borde de la super$cie del anillo y colocar el pistn de carga

8incluyendo la piedra porosa9 sobre la super$cie del suelo. omar un

nivel peque?o y veri$car la nivelacin del pistn o bloque de carga.

Pesar el recipiente de la arena para determinar el peso e@acto del

material utili5ado en la muestra. +btener a continuacin una reerencia


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del espesor de la muestra de suelo marcando en varios puntos el borde

del pistn o bloque de carga alrededor del permetro con respecto a la

altura de la ca)a de corte.

Aplicar la carga normal Pv deseada y colocar el dial para determinar el

despla5amiento vertical 8con precisin de -;-, mm por divisin9.>ecordar incluir el peso del pistn de carga y la mitad superior de la ca)a

de corte como parte del peso Pv.

!eparar dos partes de la ca)a de corte despla5ando los tornillos

espaciadores que se encuentran en la parte superior de la ca)a de corte.

El espacio despla5ado debera ser ligeramente superior 8al o)o9 que el

tama?o m6s grande de partculas presente en la muestra. A

continuacin se debe $)ar el bloque de carga apretando los tornillos de

$)acin provistos para tal propsito a los lados de la parte superior de la

ca)a de corte. 7nmediatamente despus de separar los tornillosespaciadores de manera que se libere la parte inerior de la ca)a de

corteB en este momento la carga normal; la mitad de la carga de la ca)a

de corte; y el bloque o pistn de carga se encuentran actuando sobre la

muestra de suelo.

A)ustar el deormmetro de car6tula 8-;-, mmdivisin9 para medir el

despla5amiento en cortante.

Para ensayos saturados; saturar la muestra llenando la ca)a de muestra

y permitiendo transcurrir su$ciente tiempo para que tenga lugar lasaturacin.

Asegurarse de que las piedra porosas que se encuentran en la ca)a de

corte estn saturadas si el suelo al ensayarse contiene alguna "umedad.

Comen5ar la carga "ori5ontal 8cortante9 y tomar lecturas del

deormmetro de carga; del deormmetro de despla5amiento cortante; y

del deormmetro vertical 8cambio de volumen9. !i el ensayo es de tipo

deormacin unitaria controlada; se deben tomar esas lecturas a

despla5amientos "ori5ontales de:#; ,-; y cada ,- 2- unidades dedespla5amiento "ori5ontal. Dtili5ar una tasa de deormacin unitaria del

orden de -;# a no m6s de 2 mmmin. o utili5ar tasas de deormacin

unitaria m6s r6pidas; pues e@iste el peligro de que se presente el pico de

carga cortante entre dos lecturas. La tasa de deormacin unitaria

debera ser tal que la muestra alleF entre 3 y # min.


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>etirar la arena de la ca)a de corte y repetir los pasos , a 1 sobre por lo

menos dos muestras adicionales y a una densidad o)al6 dentro de los # g

y no m6s de ,- g respecto a la cantidad de suelo usada en el primer

ensayo. Asegurarse de que la arena ocupe el mismo volumen utili5ando

las marcas de reerencia del paso G 3.

En el paso anterior usar un valor dierente de Pv para cada ensayo 8se

sugiere doblar la carga e@terior; por e)emplo; ; 1; ,/ Hg m6s el peso del

bloque o pistn de carga para esos tres ensayos #; ,-; 2- Hg; etc.9.

Suelo cohesivo

=oldear cuidadosamente tres o cuatro muestras al mismo tama?o 8y;

o)al6; a la misma densidad9 tomadas de una muestra de bloque grande;

o de una muestra de tubo; o de cualquier otro tipo de uente. Dtili5ar un

anillo cortante de manera que el tama?o pueda ser controlado bastante

apro@imadamente. Cualquier muestra con un peso apreciablementedierente de las otras debe descartarse y en su lugar moldear otra

muestra. IJu constituye apreciableF comparado con el tama?o de la

muestra 8del orden de # cmK @ 2- a 2# mm de espesor9 es un asunto de

criterio personal

ota: !e pueden necesitar seis muestras si el suelo est6 inalterado y pre

consolidado. =antener las muestras en ambiente de "umedad

controlada mientras se "ace el moldeo; la preparacin de la m6quina de

corte y los dem6s tipos de ensayo.

>etroceder la separacin y el agarre de los tornillos gua en la parte

superior de la ca)a de corte y ensamblar las dos partes. Asegurarse de

que las piedras porosas est6n saturadas a menos que se vaya a ensayar

un suelo seco. =edir las dimensiones de la ca)a de corte para calcular el

6rea de la muestra.

Colocar cuidadosamente la muestra dentro de la ca)a de corte. La

muestra debe a)ustar perectamente en la ca)a y llenarla "asta cerca de

# mm de la parte superior de la ca)a de corte. Colocar el bloque o pistn

de carga en su sitio sobre el suelo; la carga normal Pv y a)ustar el

deormmetro de car6tula vertical.

Para un ensayo consolidado es necesario controlar el deormmetro

vertical igual que para el ensayo de consolidacin para determinar

cuando la consolidacin "aya terminado.


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!eparar cuidadosamente las mitades de la ca)a de corte de)ando una

peque?a separacin apenas mayor que el tama?o de la partcula m6s

grande presente en el suelo; retroceder los tornillos de separacin y

empalmar la cabe5a de carga en su sitio utili5ando los tornillos $)os para

tal propsito. Asegurarse de que la carga normal reMe)e la uer5a normal

m6s el peso del bloque de carga y la mitad superior de la ca)a de corte.

!er e@tremadamente cuidadoso al separar la ca)a de corte cuando se

ensaya una arcilla blanda porque parte del material puede ser e@truido

uera de la ca)a por la 5ona de separacin ' utili5ar en esos casos cargas

verticales peque?as yo "acer si puede requerir el "acer la consolidacin

antes de la separacin de ca)as.

Acoplar el deormmetro de deormacin constante; $)ar en cero tanto el

deormmetro "ori5ontal como el vertical. Para ensayos saturados; es

necesario llenar la ca)a de corte con agua y esperar un tiempo ra5onable

para que se produ5ca la saturacin de la muestra.

Comen5ar la carga "ori5ontal 8cortante9 y tomar lecturas del

deormmetro de carga; despla5amiento de corte y despla5amientos

verticales 8de cambio de volumen9. !i el ensayo se "ace a deormacin

unitaria controlada tomar estas lecturas a despla5amientos "ori5ontales

de #; ,- y cada ,- 2- unidades del deormmetro de despla5amiento

"ori5ontal. Dtili5ar una tasa de deormacin unitaria del orden de -.# a

no m6s de 2 mmmin. o utili5ar tasas de deormacin unitaria

demasiado altas; ya que es posible que la cargue pico de corte estentre dos lecturas. La tasa de deormacin unitaria debera ser tal que la

muestra alleF en # a ,- min a menos que el ensayo sea de tipo con

drena)e. Puede "acerse una gr6$ca de la lectura de deormacin vertical

contra el log del tiempo similar a la del ensayo de consolidacin del

suelo.

>emover el suelo y tomar una muestra para contenido de "umedad.

>epetir los pasos 2 a / para dos o m6s muestras adicionales. !i el suelo

est6 pre consolidado y se utili5an seis muestras para el ensayo; es

preciso asegurarse de utili5ar un rango de tres cargas normales a cadalado del esuer5o de pre consolidacin.


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Clasifcacin de ensayos de corte directo

Ensayos no consolidados no drenados:

El corte se inicia antes de consolidar la muestra ba)o la carga normal

8vertical9. !i el suelo es co"esivo; y saturado; se desarrollar6 e@ceso de

presin de poros. Este ensayo es an6logo al ensayo ria@ial noconsolidado & drenado.

Ensayo consolidado no drenado:

!e aplica la uer5a normal; se observa el movimiento vertical del

deormmetro "asta que pare el asentamiento antes de aplicar la uer5a

cortante. Este ensayo puede situarse entre los ensayos tria@iales

consolidado & no drenado y consolidado & drenado.

Ensayo consolidado ! drenado:

La uer5a normal se aplica; y se demora la aplicacin del corte "asta

que se "aya desarrollado todo el asentamientoB se aplica a continuacin

la uer5a cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de

presiones de poros en la muestra. Este ensayo es an6logo al ensayo

ria@ial consolidado & drenado.

Para suelos no co"esivos; estos tres ensayos dan el mismo resultado;

est la muestra saturada o no; y por supuesto; si la tasa de aplicacin

del corte no es demasiado r6pida. Para materiales co"esivos; los

par6metros de suelos est6n marcadamente inMuidos por el mtodo de

ensayo y por el grado de saturacin; y por el "ec"o de que el materialest normalmente consolidado o sobre consolidado.


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El principio puede aplicarse a suelos granulares y otros materiales que

contienen grandes partculas que seran muy caras de ensayar por otros

medios.

Puede medirse el 6ngulo de riccin entre suelo y roca; o entresuelo y

otros materiales.

El ensayo ria@ial es; relativamente; muc"o m6s dicil de e)ecutar e

interpretar; especialmente si se toman medidas de presin de poros.

El tama?o de las muestras "ace que eectuar ensayos consolidados no

drenados y consolidados drenados no requiere demasiado tiempo; pues

el tiempo de drena)e es bastante corto aNn para materiales con ba)o

coe$ciente de permeabilidad; debido a que el camino de drena)e es muy

peque?o.

!e "a introducido ca)as con muestra cuadrada de orma que la reduccin

de 6rea durante el ensayo pueda 6cilmente tenerse en cuenta si se

desea. El uso de ca)as cuadradas es relativamente reciente; y la mayora

de las m6quinas antiguas todava en servicio; utili5an ca)as circulares.

La m6quina de corte directo es muc"o m6s adaptable a los equipos

electrnicos de medicin; de orma que no se requiera la presencia

continua de un operario para eectuar ensayos consolidados' drenados;

que puedan durar varios das.

!e "a encontrado que los par6metros de suelo t y c obtenidos por elmtodo de corte directo son casi tan con$able como los valores

tria@iales 8probablemente esto se debe m6s a problemas del operador

que al "ec"o de que los equipos tengan igual capacidad de

comportamiento9. Lo anterior no quiere indicar que el ensayo ria@ial sea

indeseableB sino que; si se desean Nnicamente los par6metros de suelo;

los valores que brinda el ensayo de corte directo se "an encontrado

usualmente bastante aceptables.


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Prueba tria@ial

En la actualidad el uso de pruebas tria@iales en laboratorios de suelos;arro)a resultados m6s precisos en la obtencin de los par6metros de

resistencia C y O del suelo. Estas pruebas son de mayor coniabilidad al

momento de determinar la resistencia del suelo y nos dan opcin de

conocer en orma m6s completa las caractersticas mec6nicas de un

suelo.

Este constituye el mtodo m6s vers6til en el estudio de las propiedades

esuer5o'deormacinB Con este ensayo es posible obtener una gran

variedad de estados reales de carga. Esta prueba es la m6s comNn para

determinar las propiedades esuer5o'deormacin. Dna muestracilndrica de un suelo es sometida a una presin de con$namiento en

todas sus caras. A continuacin se incrementa el esuer5o a@ial "asta

que la muestra se rompe. Como no e@isten esuer5os tangenciales sobre

las caras de la muestra cilndrica; el esuer5o a@ial y la presin de

con$namiento; son los esuer5os principal mayor y principal menor

respectivamente. Al incremento de esuer5o a@ial; se denomina esuer5o

desviador.

En la actualidad e@isten dos modalidades de pruebas tria@ialesB pruebas

de compresin y pruebas de e@tensin; todo depende de si la muestra

es varia en aumento o disminucin su dimensin original de altura.

ClasifcacinLas pruebas tria@iales se clasi$can adem6s por su orma de aplicacin

sobre el espcimen en tres grupos; que son:

Prueba lentaB donde el espcimen se le aplica un esuer5o de

compresin en peque?os incrementos; esperando siempre que en cada

incremento el valor de DnQ-; es decir que debemos esperar a que elsuelo consolide y que la presin del agua sea cero.

Prueba >6pida ' ConsolidadaB se le aplica al suelo un esuer5o en

peque?os incrementos y luego esperamos que DnQ- para despus allar

el suelo en orma r6pida aplicando el esuer5o a@ial por completo.


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Prueba >6pidaB en esta prueba tanto la presin "idrost6tica como la

carga a@ial son aplicadas sin permitir consolidacin en la muestra. Los

esuer5os eectivos no se conocen bien; ni tampoco su distribucin en

ningNn momento.

En esta pr6ctica se podr6 determinar la resistencia de los suelosobtenidos en el 6rea de la 0E! Aragn y se determinara por medio del

esuer5o su resistencia a la compresin que este mantiene; actividad

que es importante conocer en cualquier 5ona antes de reali5ar cualquier

tipo de obra ya que de esto depende la calidad y duracin del proyecto

as como tambin las consecuencias que la construccin puede

ocasionar.

$b#etivoEsta norma tiene como ob)etivo determinar la resistencia al esuer5o

cortante y la relacin esuer5o'deormacin de una muestra cilndrica desuelo co"esivo inalterada remoldeada.

El ensayo se divide en dos etapas:La primera; en la que la probeta de suelo es sometida a una presin

"idrost6tica de Muido; con esuer5os verticales iguales a los "ori5ontales.

urante esta etapa; se dice que la probeta es RconsolidadaR si se

permite el drena)e del Muido de los poros. Alternativamente; si el drena)e

no puede ocurrir se dice que la probeta es Rno consolidada.

En la segunda etapa; llamada de aplicacin del Esuer5o esviador; se

incrementan los esuer5os verticales 8desviadores9 a travs del pistn

vertical de carga; "asta la alla. En esta etapa el operador tiene tambin

la opcin de permitir el drena)e y por lo tanto eliminar la presin neutra

o mantener la v6lvula correspondiente cerrada sin drena)e.

!i la presin neutra es disipada se dice que el ensayo es RdrenadoR; en

caso contrario se dice que el ensayo es Rno drenado.

Los ensayos tria@iales pueden ser clasi$cados en:o consolidados'no drenados 8DD9 o r6pidos 8J9. !e impide el drena)e

durante las dos etapas del ensayo.

Consolidados&no drenados 8CD9 o consolidados'r6pidos 8>C9. !e permite

el drena)e durante la primera etapa solamente.


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Consolidados'drenados 8C9 o lentos 8!9. !e permite el drena)e durante

todo el ensayo; y no se de)an generar presiones neutras aplic6ndolos

incrementos de carga en orma pausada durante le segunda etapa y

esperando que el suelo se consolide con cada incremento.

La >esistencia al Esuer5o Cortante de un suelo 8S 9; en uncin de losesuer5os totales; se determina usando la Ley de Coulomb:

S Q c T U tan V


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,#9 4omba de vaco,/9 4alan5a de precisin; apro@imacin -;, gr,%9 Aro'sello de cauc"o,19 Equipo para determinar el contenido "umedad

El aparato consta; en primer lugar; de un tablero de comando y

de una c6mara ria@ial constituida de cilindro de lucita de 3# cm de

di6metro y unos % mm de espesor de su pared. Las bases de la c6mara

est6n conormadas por dos placas circulares las que quedaran solidarias

al cilindro; por medio de sellos de goma y pie5as de a)uste. La pie5a

base inerior es de acero ino@idable para poder resistir los ensayos. La

c6mara con las anteriores dimensiones resiste presiones internas de

%Hgcm2.

entro de la c6mara se ubican dos cilindros cortos; que sirven de base

y cabe5al del cuerpo de prueba con pie5as de aluminio perorada encontacto con este.

La transmisin de carga "acia el cuerpo de prueba se logra mediante un

movimiento ascendente de la c6mara cuya seccin superior del cuerpo;

entra en contacto con el v6stago del anillo de carga. Dn e@tensmetro

medir6 las deormaciones que tengan lugar en el anillo; las que; a

travs; de una tabla de calibracin proporcionara las cargas actuantes

correspondientes. Por otro lado; el candencimetro con)untamente con el

cronometro controlaran que la velocidad de carga sea de -.-2# cmmin.

En las pruebas de compresin ria@ial; se requiere que la muestra est6

enundada en membranas Me@ibles; resistentes e impermeables;

generalmente de l6te@.

Para aplicar la presin de c6mara en torno a la muestra; el agua seria el

Muido ideal; ya que este no ataca a la membrana de l6te@.

Procedimiento

El suelo a utili5arse se pre$ere que sea inalterado; en cuyo caso se

debe tallar por lo menos tres especmenes cilndricos; teniendo

muy en cuenta su estrati$cacin y evitando destruir la estructura

original del suelo. !i la muestra es alterada; se procede a preparar

los especmenes compact6ndose la muestra con una determinada


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energa; de acuerdo con las condiciones tcnicas impartidas. Las

dimensiones de los especmenes dependen del tama?o de la

m6quina tria@ial a emplearseB debiendo tomar en cuenta que la

altura de la muestra debe ser el doble el di6metro; 8!e toman las

medidas de los especmenes preparados9.

El momento de prepararlos especmenes se debe tomar muestrapara determinar el contenido de "umedad.

Pesamos el primer espcimen y lo colocamos en la base de la

c6mara tria@ial; utili5ando una piedra porosa entre la muestra y

dic"a base. Colocamos la membrana de cauc"o en el espcimen; utili5ando un

aparato especial para ello. Colocamos la cabe5a de pl6stico usando una piedra porosa entre

la cabe5a y el espcimen. Aseguramos la membrana con ligas tanto en la parte superior

como en la inerior. En el caso de reali5ar en ensayo tria@ial en un tria@ial !oiltest;

conectamos la cabe5a de pl6stico en el tubo espiral que sale de la

base y que se utili5a para el drena)e de la muestra. Colocamos la c6mara con su tapa; asegur6ndonos que estn bien

colocados los empaques y seguidamente apretamos los tornillos

que su)etan la c6mara uniormemente. 7ntroducimos el pistn en el "ueco de la cabe5a de pl6stico. Centramos el bra5o de carga con el pistn y colocamos el dial de

las deormaciones en cero. !i la muestra no se encuentra saturada; ser6 necesario saturarla;

salvo introducciones contrarias al respecto; para lo cual abrimos

las v6lvulas de saturacin permitiendo que el agua Muya desde la

base a travs de la muestra. Aplicamos presin al tanque de almacenamiento de la glicerina o

agua y luego abrimos las v6lvulas que permiten el paso de la

glicerina o agua a la c6maraB la presin lateral introducida ser6n

las indicadas anteriormente. En estas condiciones aplicamos el tipo de tria@ial solicitadoB

llegando en caso a aplicar la carga "asta romper la muestraBanot6ndose las lecturas delas deormaciones a@iales y de la carga

aplicada. Dna ve terminado el ensayo se reduce la presin y se devuelve la

glicerina o agua al tanque de almacenamiento; se seca la c6mara

y luego a la muestra con muc"o cuidado con el ob)eto de gra$car

la ractura y adem6s determinar la "umedad.


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odo este proceso lo repetimos con los dem6s especmenes;

utili5ando presiones laterales dierentes.

"enta#as

Algunas venta)as de los ensayos de compresin ria@ial son:

La muestra no es or5ada a inducir la alla sobre una super$cie

determinada. Consecuentemente; una prueba de compresin puede revelar una

super$cie dbil relacionada a alguna caracterstica natural de la

estructura del suelo. Las tensiones aplicadas en pruebas de compresin en laboratorio;

son una apro@imacin de aquellas que ocurren en situ. Las tensiones aplicadas son las tensiones principales y es posible

reali5ar un estrec"o control sobre las tensiones y lasdeormaciones.

Las condiciones de drena)e pueden ser controladas y es posible

una gran variedad de condiciones de prueba.

Limitaciones Algunas limitaciones de los ensayos de compresin ria@ial son:

,9 En algunos casos de arcilla el tama?o de la muestra puede tener

importantes eectos sobre la resistencia medida.29 !e deben coneccionar o tomar muestras de di6metros que

representen adecuadamente grietas y discontinuidades en una

muestra de suelo.


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Prueba de compresin simple

sobre arcilla saturada

La prueba de compresin simple es un tipo especial de prueba no

consolidada'no drenada que se usa comNnmente para especmenes de

arcilla. En esta prueba; la presin de con$namiento a 3 es +. Dna carga

a@ial se aplica r6pidamente al espcimen para generar la alla. En sta;

el esuer5o principal menor total es + y el esuer5o principal mayor total

es a l. Como la resistencia de corte no drenada es independiente de la

presin de con$namiento; tenemos donde qR es la resistencia a

compresin simple. ericamente; para especmenes similares de arcilla

saturada; las pruebas de compresin simple y las pruebas tria@iales no

consolidadas'no drenadas deberan dar los mismos valores de cLlX !in

embargo; en la pr6ctica; las pruebas de compresin simple sobre arcillas

saturadas dan valores ligeramente menores para C7l que los obtenidos

eL pruebas no consolidadas'no drenadas.

Este ensayo se emplea Nnicamente para suelos co"esivos; ya que en un

suelo carente de co"esin no puede ormarse una probeta sin

con$namiento lateral. Para tal se traba)ara con una muestra arcillosa

por ello es importante comprender el comportamiento de los suelossometidos a cargas; ya que es en ellos o sobre ellos que se van a undar

las estructuras; ya sean puentes; edi$cios o carreteras; que requieren de

una base $rme; o m6s aNn que pueden aprovec"ar las resistencias del

suelo en bene$cio de su propia capacidad y estabilidad; siendo el

estudio y la e@perimentacin las "erramientas para conseguirlo; y

$nalmente poder predecir; con una cierta apro@imacin;

el comportamiento ante las cargas de estas estructuras.

Es muy importante en =ec6nica de !uelos; ya que permite obtener un

valor de carga Nltima del suelo; el cual; como se ver6 m6s adelante serelaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga

que puede utili5arse en proyectos que no requieran de un valor m6s

preciso; ya que entrega un resultado conservador. Este ensayo puede

de$nirse en teora como un caso particular del ensayo tria@ial. Es

importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a

cargas; ya que es en ellos o sobre ellos que se van a undar las


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estructuras; ya sean puentes; edi$cios o carreteras; que requieren de

una base $rme; o m6s aNn que pueden aprovec"ar las resistencias del

suelo en bene$cio de su propia capacidad y estabilidad; siendo el

estudio y la e@perimentacin las "erramientas para conseguirlo; y

$nalmente poder predecir; con una cierta apro@imacin; el

comportamiento ante las cargas de estas estructuras. ebido a la

comple)a y variable naturale5a de los suelos; en especial en lo reerido a

la resistencia al esuer5o cortante; e@isten muc"os mtodos de ensayo

para evaluar sus caractersticas. Aun cuando se utili5an otros mtodos

m6s representativos; como el tria@ial; el ensayo de compresin simple

cumple el ob)etivo buscado; sin tener que "acer un mtodo tan comple)o

ni usar un equipo que a veces puede ser inaccesible; lo que signi$ca

menor costo. Este mtodo de ensayo es aplicable solo a materiales

co"esivos que no e@pulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y

que mantienen su resistencia intrnseca despus de remover laspresiones de con$namiento; como las arcillas o los suelos cementados.

Los suelos secos riables; los materiales $surados; laminados o

barbados; los limos; las turbas y las arenas no pueden ser anali5ados por

este mtodo para obtener valores signi$cativos de la resistencia a la

compresin no con$nada.

%ipos de roturaEn un ensayo de compresin simple se pueden producir distintos tipos

de rotura; los cuales son la rotura r6gil y la rotura dNctil. En la primera

predominan las grietas paralelas a la direccin de la carga; y la roturaocurre de un modo brusco y ba)o deormaciones muy peque?as;

present6ndose despus de ella un desmoronamiento de la resistencia.

En la segunda la muestra se limita a deormarse; sin que apare5can

5onas de discontinuidad en ella. e orma intermedia; la rotura se

produce a travs de un plano inclinado; apareciendo un pico en la

resistencia y un valor residual.

En arcillas blandas aparece la rotura dNctil en el ensayo de compresin

simple; mientras que en suelos cementados se suele registrar rotura

r6gil en este tipo de ensayos. Las teoras de rotura r6gil ueroniniciadas por Allan


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En una probeta sometida a compresin simple tambin se pueden

producir tracciones locales en el contorno de las $suras; especialmente

sobre planos paralelos a la direccin de la compresin. Esto e@plica la

aparicin de grietas verticales. En suelos blandos sometidos a presiones

no muy altas; la rotura dNctil se presenta ba)o la orma de un

ensanc"amiento slo por el centro; ya que por los e@tremos lo impide la

riccin entre el suelo y las placas de carga.

$b#etivos de la compresin simple eterminar la resistencia a la compresin simple. e$nir adecuadamente el par6metro de resistencia cF 7nterpretar debidamente el tipo de alla que suri el material

conorme a sus caractersticas. >econocer y utili5ar correctamente los materiales y el equipo

necesario para reali5ar el ensayo de compresin no con$nada;

aprendiendo las caractersticas de cada uno; y los cuidados que se

deben tomar para reali5ar la e@periencia. +btener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro

ordenado de acuerdo a un mtodo establecido. Comprender con e@actitud la metodologa y procedimientos

usados en el ensayo; incluido el tiempo e intervalos con los que

ser6 ensayada la muestra. Construir el gr6$co esuer5o'deormacin a partir de los datos

obtenidos de la e@periencia y de las rmulas tericas necesarias.

&inalidad del ensayoiene por $nalidad; determinar la resistencia a la compresin no

con$nada 8qu9; de un cilindro de suelo co"esivo o semi'co"esivo; e

indirectamente la resistencia al corte 8qc9;por la e@presin.

Este c6lculo se basa en el "ec"o de que el esuer5o principal menor es

cero 8ya que al suelo lo rodea slo la presin atmosrica9 y que el

6ngulo de riccin interna 8Z9 del suelo se supone cero.

ebido a numerosos estudios; se "a "ec"o evidente que este ensayogeneralmente no proporciona un valor bastante con$able de la

resistencia al corte de un suelo co"esivo; debido a la prdida de la

restriccin lateral provista por la masa de suelo; las condiciones internas

del suelo como el grado de saturacin o la presin de poros que no

puede controlarse y la riccin en los e@tremos producidas por las placas

de apoyo. !in embargo; si los resultados se interpretan adecuadamente;


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reconociendo las de$ciencias del ensayo; estos ser6n ra5onablemente

con$ables.

El ensayo de la compresin simple es un caso especial del ensayo

tria@ial; en el cual solamente se le aplica a la probeta la tensin

longitudinal. Puesto que no es necesario el dispositivo para aplicar lapresin lateral; y como; adem6s; la muestra no necesita estar envuelta

en una membrana de cauc"o; este ensayo se "a convertido en un

ensayo sencillo de campo. El aparato es tan solo Ntil para ensayos

r6pidos sobre suelos predominantemente arcillosos que est6n saturados

o casi saturados. !e podr6 reali5ar de dos maneras; mediante un control

de deormacin o bien; mediante un control de esuer5os. El primero; es

ampliamente utili5ado; controlando la velocidad de avance de la

plataorma del equipo. El segundo; requiere ir reali5ando incrementos de

carga; lo que puede causar errores en las deormaciones unitarias al

producirse una carga adicional de impacto al aumentar la carga; por lo

que resulta de pr6cticamente nula utili5acin.

Como el ensayo de compresin simple en arcillas relativamente

impermeables se eectNa cargando la probeta con bastante rapide5;

resulta que; en de$nitiva; constituye tambin un ensayo sin drena)e si

dic"a arcilla est6 saturada. Como el ensayo de compresin simple es

e@traordinariamente 6cil y barato de reali5ar; resulta que muy pocas

veces se "acen los ensayos tria@iales en suelos saturados. !egNn el

valor de la resistencia m6@ima a compresin simple; una arcilla se puedeclasi$car del modo que se indica a continuacin8er5ag"i y PecH; ,*##9.

Consistencia del suelo Carga Nltima 8Hgcm29 =uy blanda[-;2# 4landa -;2#'-;#- =edia -;#-',;-- 0irme ,;--'2;-- =uy $rme 2;--';-- ura \;--

EquipoLos materiales utili5ados en el ensayo de compresin no con$nada son

los siguientes:

Aparato de compresin:


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El aparato de compresin puede ser una b6scula de

plataorma equipada con un marco de carga activado con un gato de

tornillo; o con un mecanismo de carga "idr6ulica; o cualquier otro

instrumento de compresin con su$ciente capacidad de control para

proporcionar la velocidad de carga. En lugar de la b6scula de

plataorma es comNn que la carga sea medida con un anillo o una celda

de carga $)ada al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresin no

con$nada sea menor de ,-- HPa 8,Hgcm29 el aparato de compresin

debe ser capa5 de medir los esuer5os compresivos con una precisin de

, HPa8-;-, Hgcm29B para suelos con una resistencia a la compresin no

con$nada de ,-- HPa 8,Hgcm29 o mayor el aparato de compresin debe

ser capa5 de medir los esuer5os compresivos con una precisin de # HPa

8-;-# ]gcm29.

'e(ormmetro:

El indicador de deormaciones debe ser un comparador de car6tula

graduado a -;-2mm; y con un rango de medicin de por lo menos un

2-W de la longitud del espcimen para el ensayo; o algNn otro

instrumento de medicin; como un transductor que cumpla estos

requerimientos.

7nstrumentos de medicin:

=icrmetro; u otro instrumento adecuado para medir las dimensiones

sicas del espcimen dentro del -;,W de la dimensin medida. Los pie

de metro o calibradores (ernier no son recomendados para especmenesblandos que se deormar6n a medida que los calibradores se colocan

sobre el espcimen.

Cronmetro:

Dn instrumento de medicin de tiempo; que indique el tiempo

transcurrido con una precisin de , seg. para controlar la velocidad de

aplicacin de deormacin prescrita anteriormente.

)alan*a:

La balan5a usada para pesar los especmenes; debe determinar su masacon una precisin de -;,W de su masa total.

Equipo miscel+neo:

7ncluye las "erramientas para recortar y labrar la muestra; instrumentos

para remoldear la muestra; y las "o)as de datos

=aterial y equipo adicional:


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, muestra Arcilla , esp6tula de l6pi5 2 vidrios de relo) , Cuerda de guitarra , tubo de P(C de * cm de altura y #cm de di6metro.

, moldeador de cilindros de arcilla. , vernier

Procedimiento para muestra ,nalterada !i se trata de muestra inalterada; se labran los cilindrosB tambin

se pueden remoldear tratando de reproducir el peso volumtrico

que se requiera; buscando que el di6metro de estos; sea de 3.3 cm

y la altura sea de 2 a 2.# veces el di6metro. La muestra es medida y pesada y se anota en el registro

correspondiente. !i las muestras son labradas se medir6n los di6metros: superior

8s9; central 8c9 e inerior 8i9. e los di6metros anteriores se saca el promedio; el cual es

multiplicado por 2.#; esto para obtener la altura que tendr6 el

espcimen. !e corta el espcimen a la altura media calculada; despus de

"aberlo cortado; se toma la altura real del espcimen y es la que

se anota como altura media 8^m9. !e coloca la muestra en la prensa; se le coloca la placa de

aplicacin de carga. !e procede a aplicar la carga a la muestra; tomando lecturas de

carga y deormacin correspondiente a cada ,# segundos; "asta

que el espcimen alle; esto es; que se registren 2 cargas iguales o

que de una carga menor que la inmediata anterior. !e reali5an los c6lculos del registro y se obtiene el valor de la

Co"esin del suelo con la siguiente rmula: Co"esin 8c9 Q q2 q Q Esuer5o m6@imo 8Hg cm_29

Procedimiento de prueba con aplicacin directa de la carga-.Es(uer*o Controlado/ =ontar muestra en la base con base y cabe5al ya instalado bien

centrado ba)o el marco de carga. !e veri$ca que el peso de marco

de carga este completamente balanceado por el contrapeso y se

coloca una pesa en la mnsula. se coloca el e@tensmetro o un


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micrmetro en el soporte pegado al marco de carga a)ustado en

cero. Al mismo tiempo que aplicamos la primera carga; activamos el

cronmetro y antes de incrementar de nuevo la carga se registra

la lectura del micrmetro # segundos antes de aplicar el siguiente

incremento. =ientras m6s se acerque la muestra a la alla; debemos observarla

para detectar los posibles planos de alla; grietas y otros puntos de

inters. !i la muestra alla bruscamente registrase el tiempo transcurrido

tras la aplicacin del Nltimo incremento de cargaB despus

qutense las pesas de la mnsula. !i no "ay alla brusca; la prueba

se dar6 por terminada al surir la muestra una deormacin

unitaria del orden de 2-W. Crtese la muestra del aparato y "6gase un esquema de su alla y

agrietamientos a una escala correcta. Crtese una la)a delgada; de unos 3 mm de espesor; paralela al

plano de alla; para determinacin del contenido de agua. El resto

de la muestra se pondr6 a secar para el mismo $n. Calculase las deormaciones correspondientes a los dierentes

esuer5os; segNn los datos observados; calculado con 6reas

corregidas y dibN)ese un diagrama esuer5o'deormacin.

determinación en laboratorio de los parámetros de la resistencia cortante

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