12 Ensaye Triaxial Consolidado No Drenado

7/27/2019 12 Ensaye Triaxial Consolidado No Drenado

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12 Ensaye Triaxial Consolidado no drenado

12.1 Preparacin de la muestra

a. Compactacin

Las muestras de suelo recompactadas para pruebas de compresin, pueden ser

preparadas, aplicando procedimientos de compactacin standard. Usualmente se requieren

preparar las muestras a una densidad seca especificada, aplicando un esfuerzo de

compactacin determinado.

El procedimiento para probar muestras recompactadas, incluyendo clculos, figuras y

presentacin de resultados, son los mismos para pruebas similares de muestras no

perturbadas. Los procedimientos de compactacin antes referidos se aplican principalmente asuelos cohesivos y a suelos sin cohesin, parcialmente saturados. La preparacin de las

muestras de suelos sin cohesin, secos y completamente saturados, requieren un tratamiento

especial.

MECANICA DE SUELOS

1 ETAPA

(CONSOLIDACION)

2 ETAPA

( DE FALLA)

1 = 3 + Pc

Pc 1 = 3 + Pc

33

3

33

3 Pc


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Fig. 5.34 Modalidad Ensayo consolidado no Drenado

b. Cantidad de Muestra

Se determinara la cantidad de material para la preparacin de las muestras mediante

datos conocidos, los cuales se han obtenido previamente y se indican en la tabla siguiente:

Tabla V.25 Cantidad de material

Luego las cantidades de material y agua que se deben agregar para confeccionar un

cuerpo de prueba son: Suelo = 1100 gr, Agua = 70 gr.

c. Preparacin de la probeta de suelo

Por medio del cuarteo seleccionar una cantidad de suelo representativo que

aproximadamente represente el peso de la muestra para ensayo. Se pesan los 1100 gr en una

balanza cuya precisin sea del orden de 0.1 gr.

Por otro lado, se requiere de una probeta graduada para determinar en forma prctica

la cantidad de agua que debe agregarse al suelo.

Se procede a colocar un bol, limpio y seco, la muestra de suelo y se incorpora el agua.

Con la ayuda de una esptula o cuchara, revolver y homogeneizar hasta que no queden a la vista

partculas de suelo.

Ser necesario el uso de un molde en el cual se compacta por capas de suelo a ensayar

El conjunto esta compuesto por un cuerpo de 14 cm de altura, adems de piezascomplementarias tales como collarines y bases, los que permiten definir el cuerpo de prueba,

los que ms adelante se detallan.

La probeta quedar definida por la altura del molde, el que ser llenado por capas, con

un total de tres, siendo cada una de ellas prensada entre s, hasta obtener la probeta. Luego

DENOMINACION VALOR

Dimetro interior del molde 70 mmAltura del molde 140 mm

rea del molde 3850 mm2Volumen del molde 53900 mm3Humedad natural 1.1%Humedad optima Proctor 7.5 %


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de obtener la altura por capas ser transformado su equivalente del peso en porcentaje,

quedando determinado en forma prctica la cantidad de material a emplear.

Luego se procede a armar la probeta de suelo, primer molde debe estar perfectamente

limpio y libre de partculas, al igual que las piezas auxiliares.

El molde debe estar perfectamente vertical posado sobre una de sus bases, con el

objeto de recibir la primera capa. Esto se realiza colocando pequeas porciones de manera de

no perder material, se acomoda material por medio de una varilla metlica, se alisa la

superficie y se tapa con la base superior. Llevar a la prensa y aplicar carga, debiendo

mantener presionado durante algunos minutos.

Retirar de la prensa el molde y sacar la base superior, escarificar la superficie, y dejar

apto para recibir la segunda capa. Al escarificar la superficie se consigue formar un plano

irregular para el mejor acomodo entre partculas con la prxima capa y as evitar en la etapa

de carga, una falla por efecto de la unin entre capas.

Colocar el collarn al molde y adicionar la segunda capa, con el mismo cuidado que para

la primera, realizar este procedimiento con las tres capas.

d. Extraccin de la muestra

La extraccin de la muestra se realiza con un dispositivo ideado para tal efecto,

mediante gata mecnica, perfil, etc (ver fig. 5.35). Al proceder a la extraccin de la muestra,

la que deber salir en perfecto estado, cualquier indicio de perdida o mascada en la probeta,

implicar que esta debe ser desechada y deber confeccionarse otra nueva. Debe medirse la

altura y el dimetro con un

pie de metro para asegurar

que las dimensiones estn de

acuerdo con lo especificado

para el ensayo.

Fig. 5.35 Extraccin de la


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e. Saturacin de la probeta

Cerrar la llave que mantiene el vaco de la probeta, retirar el vaco y conectar en el

mismo orificio la lnea de presin de saturacin que pasa por la bureta y esta conectada al

tanque regulador, donde se conseguir la presin de saturacin deseada.

Verificar que las presiones estn correctamente marcados en los manmetros y

conforme a esto aplicar la presin de saturacin a la probeta de suelo. Cuando el agua de la

bureta alcance un punto estable en el descenso, cerrar el sistema, cortando la presin de

saturacin y liberando la presin en la probeta.

Llenar nuevamente la bureta de agua y conectar vaco, de manera que pueda absorber

aire atrapado en el interior de la probeta. Luego de un rato, cerrar la lnea de vaco y proceder

nuevamente a saturar. Esta operacin se realiza cuantas veces sea necesario hasta eliminar la

totalidad de las burbujas de aire.

f. Etapa de consolidacin

Una vez saturada la probeta de suelo se proceder a consolidar. Se recomienda aplicar

la presin de confinamiento en pequeos intervalos con el fin de no perturbar la muestra.

Incrementar la presin, hasta alcanzar la presin de confinamiento deseada para cada caso.

Alcanzada la presin de confinamiento total, se dejara consolidar la muestra el tiempo que sea

necesario.

Al termino de la consolidacin deber determinarse la variacin de volumen sufrida por

la probeta por efecto de consolidacin, debido a la presin confinante ejercida sobre la

probeta. Este dato es acumulativo y se le adiciona a las deformaciones.

g. Etapa de ruptura y carga

Finalizada la etapa de consolidacin se cierra la lnea que conecta el interior de la

probeta, por tratarse de un ensayo C.U.

Se adicionar carga mediante el giro constante de la manivela de la gata, la que produceun ascenso en el plato, materializando as el incremento de carga axial. Se deber aplicar la

carga con una velocidad controlada de 1.27 mm/min, cuyas lecturas de deformacin se debern

a intervalos de tiempos controlados con cronometro.


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Segn la muestra se vaya acercando a la falla, deber ser cuidadosamente observada,

tomndose notas del desarrollo de grietas, abultamientos, perdida de verticalidad, etc. Es

recomendable disminuir la magnitud del incremento de carga a la mitad, cerca de la falla, en

este caso, los intervalos en que actuaran los incrementos se reducirn tambin a medio minuto.

Despus de que el espcimen haya fallado o que su deformacin axial sobrepase el 20%,

cesara el proceso de incrementar carga. A continuacin se proceder a quitar la presin de

cmara, liberar la carga axial y sacar el extensmetro que mide las deformaciones del largo de

la probeta.

Nota: no se detalla la preparacin del equipo por ser semejante al ensayo Triaxial C.D.

12.2 Procedimiento de ensayo

a. Preparacin del equipo- - Desarmar y limpiar la cmara y todas las lneas. Cerrar las vlvulas.

- - Fijar el cabezal interior a la cmara en un soporte y colocar la pieza perforada que

simula la piedra porosa. El cabezal se colocar invertido quedando la pieza perforada de

aluminio sobre l.

- - Colocar papel filtro sobre la pieza perforada, de dimetro igual al de la probeta,

segn corresponda a la muestra a ensayar.

- - Se proceder entonces a colocar la muestra sobre la base inferior de la celda

Triaxial, la que esta preparada con el cabezal inferior y papel filtro, vale decir en

condicin optima de ser posada la muestra sobre esta. Luego se colocar el papel filtro

seguido por el cabezal superior, quedando en contacto con la probeta de suelo.

- - Colocar el cilindro de lucita que forma parte de la cmara Triaxial en su lugar. La

tapa superior de la cmara sobre el cilindro, centrando el vstago de carga axial

cuidadosamente en el cabezal.

- - Asegurar provisoriamente la tapa superior por medio de sus tuercas y luego en forma

definitiva, enroscndolas sucesivamente de modo que la placa quede horizontal, las tuercas

deben apretarse solo con un torque suficiente para impedir la salida del agua a travs de

los ajustes de goma.

- - Se proceder a llenar de agua la celda, abrir la vlvula de escape de agua P5 en

tablero y vlvula b en celda, y llenar esta por medio de cada libre. Una vez llena la celda


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dejar abierta la vlvula de salida superior C, la que esta conectada al desage y aplicar

un mnimo de presin, solamente para producir una circulacin del agua, que inducir la

salida de posibles burbujas de aire hacia el exterior.

- - Conectar la lnea de presin a un tanque de regulacin con su vlvula de salida

cerrada.

- - Ajustar la presin del tanque al valor que se desea tener en la cmara.

- - Colocar la cmara en el banco de soporte centrndola muy bien, ajustar el marco de

carga sobre ella y tambin el extensmetro.

- - Aplicar la presin deseada al agua de la cmara.

12.3 12.3 Resultados de la experiencia

a. Formulas

A continuacin se presentan las formulas para la construccin de la tabla de

presentacin de datos:

Ao = ( D2)

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Donde :

Ao = rea de la seccin transversal mm2 .

x = tiempo * 1.27 mm

min

Donde :

x = Monto que se deforma en la compresin de cualquier estado expresado en mm.

h acumulado = ( x + h)

Donde :

h = Delta de altura en la etapa de consolidacin expresado en mm.

Lo = 100 * Ao

(100%)

Donde :


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A = rea corregida

b. Hoja de presentacin de datos

En estas tablas se tabulan los datos correspondientes a un ensayo Triaxial no drenado.

Tabla V.23.

c. Diagrama de estados de esfuerzos

En este diagrama se grafican en las abcisa los crculos de Mohr para una presin de

cmara constante y en las ordenadas el esfuerzo de corte Fig. 5.36.

Fig. 5.36 Estado de esfuerzo Dimetro 70 mm y 3 = 3.0 (kg/cm2)

d. Diagrama de esfuerzo- deformacin

En este diagrama se grafican en las ordenadas la presin desviadora y en las abscisas la

deformacin unitaria alcanzada Fig. 5.37.


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Fig. 5.37 Diagrama esfuerzo - deformacin. Dimetro 70 mm

e. Diagrama de esfuerzos totales

En la Tabla V.23 se presenta un cuadro resumen de los valores mximos de presiones

desviadoras alcanzados durante 4 ensayos sucesivos, a una misma muestra de suelo y con

diferentes presiones de confinamiento, mientras que en la Fig. 5.38 se presenta la envolvente

de falla para los mismos valores anteriores.

Ensayos 1 2 3 4

1 (Kg/cm2) 3.25 4.31 6.18 9.42

3 (Kg/cm2) 0.5 1.0 2.0 3.0

Radio 1 * 3Kg/cm2) 2

1.375 1.655 2.405 3.210

Centro 1 + 3Kg/cm2 2

1.875 2.625 4.405 6.210

Tabla V.23. Resumen de datos para confeccionar el circulo de Mohr.


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Fig. 5.38 Circulo de Mohr para esfuerzos totales dimetro de 70 mm.

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