!CLCULO PRECISIN Y SIMETRA!ADELANTE INGENIERADocente : M.Sc. Ing. Germn Lizarazu Pantoja

9.1. GENERALIDADES

La prueba de compresin triaxial es el ensayo de corte de los suelos de uso ms comn; es adecuada para todos los tipos de suelos excepto arcillas muy sensitivas y permite aplicar diferentes procedimientos. Se puede encontrar descripciones detalladas de procedimientos para la prueba triaxial en Bishop y Henkel 1962, Head 1982, Vickers 1983 y en el BS 1377 (British Standard de 1975 y 1990 bajo revisin).

La prueba se lleva a cabo con un espcimen cilndrico de suelo que tiene una relacin altura/dimetro de 2 a 1; los tamaos usuales son de 76 * 38 mm y 100 * 50 mm. El sgte. grfico muestra el equipo triaxial.

9.2. PRUEBA SIN DRENARPrimero, se procede a cortar la muestra que tenga el tamao elegido y despus se lo coloca entre dos cabezales rgidos en el interior de una membrana delgada de hule para aislarlo del agua de la cmara. Sobre la membrana se colocan arosellos de hule (O rings), para un sellado adecuado.Con la cmara desarmada, la muestra (con cabezales y membrana) se monta en el pedestal, el extremo de la membrana de goma o de hule se estira sobre el pedestal y se mantiene fijo con los arosellos. El espcimen se somete a un esfuerzo lateral llenando la cmara con agua a una presin preestablecida.Manteniendo la presin en la cmara a un valor constante, se incrementa la carga axial por medio de un gato hidrulico hasta que la muestra falla al corte o se alcanza el esfuerzo total.

Durante el ensayo, se toman lecturas de la variacin de longitud del espcimen, usando un extensmetro con indicador de cuadrante o un transductor de desplazamiento, y la carga axial, usando un anillo o una celda electrnica de carga.

9.3. MEDICIN DE LA PRESIN DE PORO

Cuando es necesario medir la presin de poro, se usan cabezales perforados junto con discos porosos en ambos extremos de la muestra. La base de la cmara triaxial tambin esta perforada de manera especial y se le adapta un sistema de vlvulas para facilitar la conexin a un medidor de presin o dispositivo equivalente.

9.4. PRUEBAS DE DRENADODurante una prueba drenada se permite que el agua de los poros, en el interior de la muestra, drene a travs de otra salida en la base de la cmara. Se pueden colocar tiras verticales de papel filtro rodeado al espcimen dentro de la membrana de hule para ayudar al drenado. Se proporciona una tapa superior perforada, que se conecta con la base dentro de la cmara con un tramo de un tubo de plstico.9.5. INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS DE LA PRUEBA TRIAXIALComo su nombre lo indica, la muestra de la prueba triaxial esta sometido a esfuerzos de compresin que actan a lo largo de tres ejes que forman ngulos rectos entre s en una muestra o probeta cbica.

La aplicacin de estos esfuerzos puede considerarse en etapas: Primero, usando la presin del agua de la cmara se aplica un esfuerzo de confinamiento(3), de tal manera que 1 = 2 = 3 = presin en la cmara. Si no se drena esta etapa, la presin de poro aumentar hasta uo, y si se permite el drenado, el volumen especfico cambiar a vo.Despus, se continua la prueba aumentando la carga axial de tal manera que el esfuerzo de compresin vertical aumente en 1; esto es, 1 = 3 + 1.Los dos esfuerzos laterales permanecen iguales: 2 = 3 = presin en la cmara.

Cuando se produce la falla al corte (o se alcanza la carga ltima) el esfuerzo de compresin vertical habr aumentado en d , que recibe el nombre de esfuerzo desviador (mximo o ltimo) y la presin de poro se habr incrementado a Vf.Como en los lados de la muestra no se desarrollan esfuerzos cortantes, los esfuerzos axiales verticales y laterales son esfuerzos principales: Esfuerzo axial vertical, 1 = esfuerzo principal mayor

Esfuerzo lateral, 3 = esfuerzo principal menor

En la falla, la diferencia de esfuerzos principales es el esfuerzo desviador: 1 - 3 = d que tambin se escribe qf.

9.6. TIPOS DE FALLAA medida que disminuye la altura de la muestra bajo la carga axial en aumento, aumentar su dimetro. En suelos densos o muy preconsolidados la muestra fallar claramente a lo largo de una superficie de deslizamiento bien definida al alcanzar el esfuerzo mximo, a esto se le llama falla por corte. En un suelo ligeramente preconsolidado el corte ser menos definido en general, y en suelos sueltos o normalmente consolidados se presentar flexibilidad plstica sin la formacin de una superficie de deslizamiento. En el ltimo de estos casos, puede no discernirse un valor definido ltimo del esfuerzo desviador, por lo tanto puede tomarse un valor arbitrario que corresponde a una deformacin unitaria axial de 20%.

9.7. CRITERIO DE LOS CIRCULOS DE MOHR O DE FALLA

La mayora de los problemas de diseo en mecnica de suelos necesitan de parmetros y resistencia al corte que se relacionen con valores y resistencias lmite, en las superficies de deslizamiento. En tales casos, se usa el criterio de los crculos de Mohr o de falla de los suelos en la interpretacin de los resultados de las pruebas triaxiales.

Se prueban 3 muestras (mnimo), del mismo suelo, a valores diferentes de presin de cmara 3 y se traza para cada una un crculo o semicrculo de Mohr para cada esfuerzo mximo o ltimo de falla (1).

Se traza la tangente comn a los 3 crculos de falla y, luego de un ajuste razonablemente bueno, a sta recta se la considera como la envolvente de la resistencia del suelo, de donde se obtiene, a escala, los valores de cohesin (c) y ngulo de friccin ().Para obtener un resultado confiable se necesitan al menos tres ensayos, lo que permite tres crculos de Mohr.

9.8. TIPOS DE PRUEBAS TRIAXIALESExisten diferentes tipos de procedimientos de ensayos triaxiales. Los tipos principales de pruebas son:Pruebas de resistencia al corte Prueba sin drenar.La muestra se coloca entre discos slidos, de tal manera

que se evite el drenaje. Despus de establecer la presin de confinamiento en la cmara (3), se inicia el incremento de la carga axial (1).El incremento del esfuerzo desviador es bastante rpido, lo que permite que no se disipe la presin de poro y, puesto que no hay drenaje, no se toman mediciones de la presin de poro y los resultados slo pueden expresarse en trminos del esfuerzo total. La duracin de la prueba es de 10 a 15 min. sta prueba se usa para medir la resistencia sin drenaje (cu) y en realidad slo es adecuada para arcillas saturadas en las cuales u = 0.

Prueba consolidada sin drenado. Se consolida la muestra con drenado total a una presin de cmara; cuando se ha disipado el exceso de presin de poro, se cierran las vlvulas de drenaje y se incrementa la carga axial. Con ello, la muestra se lleva al punto sin drenado. Se utiliza una de las conexiones de la base de la cmara durante la etapa de carga axial para medir la presin de poro. Por lo tanto, se puede obtener los parmetros de resistencia al corte del esfuerzo total como del esfuerzo efectivo. La duracin de la etapa de consolidacin depende del tipo de suelo y del tamao de la muestra, puede tomar hasta 48 horas, la etapa de carga axial vara entre 10 min y 2 horas. Esta prueba se usa para medir los parmetros c y de esfuerzo efectivo, as como los parmetros cu y u sin drenado.

Prueba con drenado. Primero, se consolida el espcimen bajo una presin de cmara como en (2). A continuacin, se aplica la carga axial con drenado total y a una velocidad que asegure que la presin de poro en la muestra permanezca constante. Se usa una de las conexiones de la base de la cmara para vigilar la presin de poro, y otra para medir el cambio de volumen de la muestra. Se utiliza esta prueba para medir los parmetros cd y d de la resistencia al corte.

9.9 Fuentes de error en el ensayo Triaxial.Pruebas sin drenado:La muestra puede ser alterada durante el muestreo y la preparacin.Burbujas de aire atrapadas entre el suelo y la menbrana de goma o cabezales.La membrana de goma esta daada o es demasiado gruesa.Mal sello en los extremos de la muestra.El suelo no est saturado.Pruebas con drenado:Velocidad de carga muy rpida ocasiona no mantener exceso de presin en cero.Mal sello en el sistema de cambio de volumen.Errores en el pistn de carga axial.

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