Ejemplos de Capacidad de Carga de Suelo MODIFICADO

ejemplos de capacidad de carga de sueloEJEMPLOS DE CAPACIDAD DE CARGA DE

SUELOSEs creencia algo generalizada que cualquier terreno puede sostener con eficiencia una construccion liviana y, por tanto, no se requiere un estudio de suelos. Sin embargo, los hechos demuestran lo contrario. Casas residenciales y otras construcciones livianas han sido muy afectadas debido al desconocimiento de las caracteristicas del subsuelo.

la capacidad de carga admisible en una cimentacion es aquella que puede aplicarse sin producir desperfectos en la estructura, teniendo un margen de seguridad dado por el coeficiente de seguridad.

La capacidad de carga depende del tipo de suelo (gravas, arenas, limos, arcillas o combinaciones de ellas), de las caracteristicas de la cimentacion y de la estructura, y del coeficiente de seguridad adoptado. El conocimiento de la presencia o ausencia del nivel de las aguas freaticas (NAF) es muy importante por que cambia las condiciones de resistencia.La teoria de terzagui es uno de los primeros esfuerzos por adaptar a la mecanica de suelos los resultados de la mecanica del medio continuo. La teoria de terzagui cubre el caso mas general de suelos con "cohesion" y "friccion" y su impacto en la mecanica de suelos ha sido de tal trascendencia que aun hoy, es posiblemente la teoria mas usada para el calculo de capacidad de carga de suelos en proyectos practicos , especialmente en el caso de cimientos poco profundos.Es importante que la cimentacion se apoye en suelos que no esten sujetos a cambios fuertes de volumen por variaciones de la humedad (suelos colapsables, arcillas expansivas, rellenos, etc.) de forma de no generar asentamientos no previstos.

-------FORMULAS Y DATOS QUE SE TIENEN QUE CONOCER----

LAS FORMULAS QUE UTILIZAREMOS SON ESTAS: ( DE LA TEORIA DE TERZAGUI)

ES BUENO CONOCER ESTO:

qc= capacidad de carga ultima

q adm= capacidad de carga admisible

CON ESTA GRAFICA SE OBTIENEN LOS FACTORES ADIMENSIONALES QUE DEPENDEN DEL ANGULO DE FRICCION INTERNA

ejemplo de capacidad de carga del suelo

SOLUCION:

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SOLUCION:

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SOLUCION:

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SOLUCION:

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SOLUCION:

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SOLUCION:

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SOLUCION:

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SOLUCION:

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VALORES TIPICOS DE CAPACIDAD DE CARGA DEL SUELO

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LOS COEFICIENTES QUE DEPENDEN DEL ANGULO DE FRICCION INTERNA TAMBIEN SE PUEDEN OBTENER CON FORMULAS:

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EJEMPLO: de calculo de coeficientes dependientes de angulo de friccion con formulas:

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EJEMPLO DE UNA VIGA CONTINUA RESUELTA POR METODO DE CROSS:http://metododecross1031.blogspot.com/

CONSTRUCCIONES EN MADERA:http://madera3121.blogspot.com/

EJEMPLO DEL ARMADO DE UNA LOSA DE CONCRETO:http://armadodelosa.blogspot.com/

EJEMPLO DE COMO SE CONSTRUYE UNA LOSA DE VIGUETA Y BOVEDILLA PASO A PASO:http://viguetaybovedilla31.blogspot.com/

SUELOS EXPANSIVOS:http://suelosexpansivos99.blogspot.com/

EJEMPLOS RESUELTOS DE PROPIEDADES FISICAS DE SUELOS:http://suelos56.blogspot.com/

EJEMPLOS RESUELTOS DE CONSOLIDACION Y ASENTAMIENTO DE SUELOS:http://consolid123.blogspot.com/PRACTICA 7 CONSOLIDACION DE SUELOSCONSOLIDACIÒN UNIDIMENSIONAL EN SUELOS OBJETIVO:

Determinar el decremento de volumen y la velocidad con que este se produce, en una muestra de suelo, confinado lateralmente y sujeto a una carga axial, para finalmente llegar a la curva de compresibilidad y con esta poder obtener parámetros de cuanto se nos puede asentar el terreno teniendo cierta carga.

INTRODUCCIÒN:

Los materiales que se utilizan en ingeniería, al aplicarles fuerzas exteriores, sufren deformaciones, de acuerdo con una determinada relación esfuerzo-deformación. En un suelo saturado al que se le aplican fuerzas exteriores se le provoca una deformación, pero no es instantánea.

A un proceso de disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo se le llama proceso de

consolidación.

Frecuentemente ocurre durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal permanece esencialmente la misma; así el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir solo en dirección vertical; esta es la consolidación unidimensional o unidireccional.

En la consolidación unidimensional el volumen de la masa de suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partículas sólidas son nulos. Si el material depositado llega a subyacer en el lugar donde se construya una estructura y se observa el comportamiento ulterior del suelo, podrá notarse que los estratos se comprimen aún más

Bajo las nuevas cargas que se les comunica.

El que los desplazamientos horizontales de la arcilla sean o no esencialmente nulos, dependerá de varios factores. Si el estrato de la arcilla es relativamente delgado y esta confinado entre estratos de arena o grava o de materiales mas rígidos, o si el estrato de arcilla, aun siendo grueso, contiene gran cantidad de capas delgadas de arena, ocurre que la deformación lateral de la arcilla se restringe tanto que puede despreciarse, en comparación con los desplazamientos verticales.

Las características de la consolidación de los estratos de arcilla pueden realizarse en esta prueba y así calcular la magnitud y la velocidad de los asentamientos probables debidos a las cargas aplicadas.

Una prueba de consolidación unidimensional estandar se realiza sobre una muestra labrada en forma de cilindro aplastado, es decir; como pequeña altura en comparación al diámetro de la sección recta. La muestra se coloca en el interior de un anillo, generalmente de bronce, que la proporciona un completo confinamiento lateral. El anillo se coloca entre dos piedras porosas, una en cada cara de la muestra las piedras son de sección circular y de diámetro ligeramente menor que el diámetro interior del anillo.

Por medio del marco de carga se aplican cargas a la muestra repartiéndolas unifórmenle en toda su área con el dispositivo formado por la esfera metálica y la placa colocada sobre la piedra porosa superior. Un micrómetro apoyado en el marco de la carga móvil y ligada a la cazuela fija permite llevar un registro de las deformaciones en el suelo. Las cargas se aplican en incrementos permitiendo que cada incremento obre por un periodo de tiempo suficiente para que la velocidad o deformación se reduzca prácticamente a cero.

En cada incremento de carga se hacen lecturas en el micrómetro para conocer la deformación correspondiente a diferentes tiempos. Los datos de esas lecturas se dibujan en una gráfica que tenga por abscisas los valores de los tiempos transcurridos, en escala logarítmica como ordenada las correspondientes lecturas

del micrómetro en escala natural. Estas curvas se llaman de consolidación y se obtiene una para cada incremento de carga aplicado.

La prueba se debe a su facilidad, respecto a una ideal en que solo hubiera cambio de volumen, prueba que sería difícil de realizar, parece indicar que la compresibilidad volumétrica del suelo en el consolido metro es similar a la que se manifiesta en condiciones de aplicación de la misma presión por igual en todas direcciones, en la forma en que se ocurriría hacerlo en la prueba ideal, quizás sobre un espécimen esférico.

Una vez que se alcanza su máxima deformación bajo un incremento de carga aplicado su relación de vació llega a un valor menor que el iniciado y que puede determinarse a partir de los datos iniciales de la muestra y de los datos del micrómetro; así como para cada incremento de carga aplicado se tiene un valor de la relación de vació y otro para la presión correspondiente. Una vez aplicado todos los incrementos de carga tienen valores para construir una gráfica de presión y de vacío a esta curva se le llama de compresibilidad

MATERIAL Y EQUIPO:

Muestra Inalterada de suelo

Torno de labrado

Cútter

Consolidómetro compuesto de: anillo, base con piedra porosa,

piezómetro calibrado, placa con puente para apoyar micrómetro,

balín, piedra porosa y

micrómetro con soporte.

Banco de consolidación.

Una cuerda de guitarra

2 vidrios planos

Bascula

Parafina

Brea

Manta de cielo

Nivel de mano o de gota

Agua destilada

Cronometro

PROCEDIMIENTO:

1. De la muestra cúbica e inalterada, obtenida en la primera práctica, en un extremo colocar el anillo y se llena completamente.

2. Enrasamos las caras de la probeta cortando el material sobrante esto es sobre los vidrios planos.

3. Tomamos una porciòn de la misma muestra para determinar el contenido de humedad y se introduce en el horno.

4. Pesamos el material contenido en el anillo. Después colocarlo en el consolidó- metro, con una carga de 0.500kg.

5. Tomamos las lecturas del micrómetro según de indique en el formato de registro de cargas. Cuando la deformación se haga constante aumentar la carga al doble, esto es , 1, 2, 4 y 8 Kg.

6. Tomamos las lecturas con las diferentes cargas, como en el de carga de O.5 Kg.

7. Descargamos poco a poco la muestra y tomar registros.

8. Pesamos la muestra ya consolidada.

9. Metimos al horno la muestra ya consolidada por 24 hrs. Tomar las medidas del anillo (diámetro y espesor).

CONSOLIDACION

DATOS GENERALES: Datos iniciales

Peso anillo= 409.0 gr. Peso probeta + anillo= 516.5gr

Peso probeta saturada + anillo =516.5 gr

Peso probeta + anillo después de consolidada =517gr.

Peso cápsula No.= Peso probeta seca + cápsula =

Espesor inicial: 1.85cm Diámetro: 7 cm Área: 38.48 cm2

Antes consolidación

WH = 516.5gr. W % = 311.9 o 312

Ws =26.1 V T = 30

Ww = 81.4 gr Vv =4.9

Después de consolidación

WH = 517 gr. VT = 38.48 W % = 311.87 o 312

Ws = 26.1 V s = 6.68

Ww = 81.4 gr Vv = 31.8

Publicado por SAUL en 14:51 No hay comentarios:Enviar por correo electrónico Escribe un blog Compartir con Twitter Compartir con FacebookPRACTICA 6 PRUEBA TRIAXIALPRUEBA TRIAXIAL

ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL PARA SUELOS COHESIVOS (ASTM D 2850-03ª. AASHTO T 234).

Objetivo: Esta norma tiene como objetivo determinar la resistencia al esfuerzo cortante y la relación esfuerzo-deformación de una muestra cilíndrica de suelo cohesivo inalterada ó remoldeada.

Introducción:

En la actualidad el uso de pruebas triaxiales en laboratorios de suelos, arroja resultados más precisos en la obtención de los parámetros de resistencia C y ϕ del suelo. Estas pruebas son de mayor confiabilidad al momento de determinar la resistencia del suelo y nos dan opción de conocer en forma más completa las características mecánicas de un suelo.

En la actualidad existen dos modalidades de pruebas triaxiales; pruebas de compresión y pruebas de extensión, todo depende de si la muestra es varia en aumento o disminución su dimensión original de altura.

Las pruebas triaxiales se clasifican además por su forma de aplicación sobre el espécimen en tres grupos, que son:

•Prueba lenta; donde el espécimen se le aplica un esfuerzo de compresión en pequeños incrementos, esperando siempre que en cada incremento el valor de Un=0, es decir que debemos esperar a que el suelo consolide y que la presión del agua sea cero.

•Prueba Rápida - Consolidada; se le aplica al suelo un esfuerzo en pequeños incrementos y luego esperamos que Un=0 para después fallar el suelo en forma rápida aplicando el esfuerzo axial por completo.

•Prueba Rápida; en esta prueba tanto la presión hidrostática como la carga axial son aplicadas sin permitir consolidación en la muestra. Los esfuerzos efectivos no se conocen bien, ni tampoco su distribución en ningún momento.

En esta practica se podrá determinar la resistencia de los suelos obtenidos en el área de la FES Aragón y se determinara por medio del esfuerzo su resistencia a la compresión que este mantiene, actividad que es importante conocer en cualquier zona antes de realizar cualquier tipo de obra ya que de esto depende la calidad y duración del proyecto así como también las consecuencias que la construcción puede ocasionar.

MATERIAL Y EQUIPO:

Dispositivo para medir la carga axial: Puede ser un anillo de carga o una celda de carga.

Pistón de carga axial: Pistón pasante a través de la parte superior de la cámara

Dispositivo de carga axial: Puede ser un gato de tornillo accionado por un motor eléctrico.

Cámara de compresión triaxial: Consiste de una placa base, superior separadas por un cilindro capaz de resistir la presión aplicada.

Dial de deformación axial: Debe tener una sensibilidad de 0.001pul, y un recorrido mínimo del 20% de la altura de la muestra

Tapa y base de la muestra: Serán usadas para prevenir el drenaje de la muestra, y tendrán el mismo diámetro inicial de la muestra

Dispositivo de control de presión: Será capaz de aplicar la presión a la cámara mediante una válvula conectada en la parte superior de la cámara.

Otros aparatos.-Cuchillo de moldeo, perfilador de muestras, recipientes para determinar el contenido de humedad, anillos de caucho, equipo compactador, piedras porosas y papel filtro.

Membrana de caucho

Calibrador

Balanza

LAS MUESTRAS PUEDEN SER INALTERADAS O REMOLDEADAS.

MUESTRAS INALTERADAS

Se las puede obtener de bloques inalterados o mediante tubos de pared delgada.

Bloques inalterados: perfil de la muestra hasta obtener el diámetro y altura final.

Tubo muestreador: se recortarán solamente las superficies planas.

Mida y registre las dimensiones de la probeta.

Pese y registre la masa de la probeta.

Determine el contenido de humedad ASTMD2216.

MUESTRAS REMOLDEADAS

Mezcle el suelo con agua, y déjelo en reposo por lo menos16 horas.

Compacte el suelo en al menos 6 capas en un molde hasta la densidad deseada.

Escarifique cada capa.

Terminada la compactación determine las dimensiones de la probeta.

Pese la masa de la probeta.


Humedezca las piedras porosas y el papel filtro.

Lubrique el interior y exterior de la membrana.

Fije la membrana al dilatador de membrana.

Coloque sobre la base de la muestra las piedras porosas, el papel filtro, la probeta y la tapa superior.

Extienda la membrana sobre la tapa y base de la muestra y séllela con los anillos de caucho.

Aplique un vacio de 5 in Hg hasta que todo el aire sea expulsado.

Ensamble la cámara triaxial.

Ponga en contacto el pistón con la tapa de la muestra para permitir el asentamiento y la alineación del pistón con la tapa.

Llene con agua la cámara triaxial.

Aplique una presión de confinamiento hasta que el regulador indique la presión deseada

Encere los deformímetros vertical y de carga.

Aplique la carga axial a una velocidad de deformación de 0.127cm/min (lecturas constantes o hasta el 20% de la deformación axial).

Registre las lecturas de deformación axial y de carga.

Apague la máquina, suelte la presión del equipo y remueva la muestra.

Realice un gráfico o tome una fotografía del tipo de falla.

Siga el mismo procedimiento descrito anteriormente para realizar dos ensayos adicionales con diferente presión de confinamiento 3.

CÁLCULOS

MUESTRA 1.-

Longitud: 11.19 cm

Diámetro superior= 3.71 cm

Diámetro interior= 3.77 cm

Diámetro centro= 3.7 cm

Peso húmedo Vidrio Peso de vidrio Peso secoExtremos 133.4 105 98.975 110Falla 109.8 39 95.95 100.2Restante 110.0 42 95.77 104.1

MUESTRA 2.-

Longitud: 9.17 cm




Peso húmedo Vidrio Peso de vidrio Peso secoExtremos 114.95 47 95.78 102.1Falla 101.6 52 95.89 97.7Restante 117.0 44 95.43 102.0

MUESTRA 3.-

Longitud: 10.14 cm





Calcule el área corregida para cada aplicación de carga, como sigue:

Donde

• Ao=Área inicial promedio de la sección transversal de la muestra, en cm2 ó mm2.

• ε=Deformación axial unitaria para cada carga axial aplicada.

lcule el área corregida para cada aplicación de carga, como sigue: Ca

Donde:

P=Carga axial aplicada, medida en kg, y se la calcula con la siguiente expresión: AP 3 1

P = Lectura del deformímetro de carga * Factor de calibración del anillo.

Con los resultados obtenidos construir para cada presión lateral 3, una gráfica en escala aritmética; ubicando en el eje de las abscisas las deformaciones unitarias ε, en porcentaje, y en ordenadas el esfuerzo desviador, σ 1 - σ 3.

Esfuerzo desviador versus deformación Fuente: Normas ASTMD D 2850

Calcule los esfuerzos principales a la falla, como sigue:

3=presión lateral de confinamiento aplicada a la cámara.

1=esfuerzo principal mayor= esfuerzo desviador a la falla + presión de confinamiento aplicada a la cámara.

Dibuje los círculos de Mohr para cada probeta ensayada y trace una tangente o envolvente a ésta, para ello determine el centro de cada círculo y el radio como sigue:

De esta gráfica obtenga los parámetros de cohesión y ángulo de fricción, midiendo la pendiente de la tangente que corresponde al ángulo de fricción interna (Ø), y la intercepción con la ordenada que corresponde a la cohesión (C).

PRACTICA 6 PRUEBA TRIAXIALPRUEBA TRIAXIAL

ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL PARA SUELOS COHESIVOS (ASTM D 2850-03ª. AASHTO T 234).

Objetivo: Esta norma tiene como objetivo determinar la resistencia al esfuerzo cortante y la relación esfuerzo-deformación de una muestra cilíndrica de suelo cohesivo inalterada ó remoldeada.

Introducción:

En la actualidad el uso de pruebas triaxiales en laboratorios de suelos, arroja resultados más precisos en la obtención de los parámetros de resistencia C y ϕ del suelo. Estas pruebas son de mayor confiabilidad al momento de determinar la resistencia del suelo y nos dan opción de conocer en forma más completa las características mecánicas de un suelo.

En la actualidad existen dos modalidades de pruebas triaxiales; pruebas de compresión y pruebas de extensión, todo depende de si la muestra es varia en aumento o disminución su dimensión original de altura.

Las pruebas triaxiales se clasifican además por su forma de aplicación sobre el espécimen en tres grupos, que son:

•Prueba lenta; donde el espécimen se le aplica un esfuerzo de compresión en pequeños incrementos, esperando siempre que en cada incremento el valor de Un=0, es decir que debemos esperar a que el suelo consolide y que la presión del agua sea cero.

•Prueba Rápida - Consolidada; se le aplica al suelo un esfuerzo en pequeños incrementos y luego esperamos que Un=0 para después fallar el suelo en forma rápida aplicando el esfuerzo axial por completo.

•Prueba Rápida; en esta prueba tanto la presión hidrostática como la carga axial son aplicadas sin permitir consolidación en la muestra. Los esfuerzos efectivos no se conocen bien, ni tampoco su distribución en ningún momento.

En esta practica se podrá determinar la resistencia de los suelos obtenidos en el área de la FES Aragón y se determinara por medio del esfuerzo su resistencia a la compresión que este mantiene, actividad que es importante conocer en cualquier zona antes de realizar cualquier tipo de obra ya que de esto depende la calidad y duración del proyecto así como también las consecuencias que la construcción puede ocasionar.

MATERIAL Y EQUIPO:

Dispositivo para medir la carga axial: Puede ser un anillo de carga o una celda de carga.

Pistón de carga axial: Pistón pasante a través de la parte superior de la cámara

Dispositivo de carga axial: Puede ser un gato de tornillo accionado por un motor eléctrico.

Cámara de compresión triaxial: Consiste de una placa base, superior separadas por un cilindro capaz de resistir la presión aplicada.

Dial de deformación axial: Debe tener una sensibilidad de 0.001pul, y un recorrido mínimo del 20% de la altura de la muestra

Tapa y base de la muestra: Serán usadas para prevenir el drenaje de la muestra, y tendrán el mismo diámetro inicial de la muestra

Dispositivo de control de presión: Será capaz de aplicar la presión a la cámara mediante una válvula conectada en la parte superior de la cámara.

Otros aparatos.-Cuchillo de moldeo, perfilador de muestras, recipientes para determinar el contenido de humedad, anillos de caucho, equipo compactador, piedras porosas y papel filtro.

Membrana de caucho

Calibrador

Balanza

LAS MUESTRAS PUEDEN SER INALTERADAS O REMOLDEADAS.

MUESTRAS INALTERADAS

Se las puede obtener de bloques inalterados o mediante tubos de pared delgada.

Bloques inalterados: perfil de la muestra hasta obtener el diámetro y altura final.

Tubo muestreador: se recortarán solamente las superficies planas.

Mida y registre las dimensiones de la probeta.

Pese y registre la masa de la probeta.


MUESTRAS REMOLDEADAS

Mezcle el suelo con agua, y déjelo en reposo por lo menos16 horas.

Compacte el suelo en al menos 6 capas en un molde hasta la densidad deseada.

Escarifique cada capa.

Terminada la compactación determine las dimensiones de la probeta.

Pese la masa de la probeta.


Humedezca las piedras porosas y el papel filtro.

Lubrique el interior y exterior de la membrana.

Fije la membrana al dilatador de membrana.

Coloque sobre la base de la muestra las piedras porosas, el papel filtro, la probeta y la tapa superior.

Extienda la membrana sobre la tapa y base de la muestra y séllela con los anillos de caucho.

Aplique un vacio de 5 in Hg hasta que todo el aire sea expulsado.

Ensamble la cámara triaxial.

Ponga en contacto el pistón con la tapa de la muestra para permitir el asentamiento y la alineación del pistón con la tapa.

Llene con agua la cámara triaxial.

Aplique una presión de confinamiento hasta que el regulador indique la presión deseada

Encere los deformímetros vertical y de carga.

Aplique la carga axial a una velocidad de deformación de 0.127cm/min (lecturas constantes o hasta el 20% de la deformación axial).

Registre las lecturas de deformación axial y de carga.

Apague la máquina, suelte la presión del equipo y remueva la muestra.

Realice un gráfico o tome una fotografía del tipo de falla.

Siga el mismo procedimiento descrito anteriormente para realizar dos ensayos adicionales con diferente presión de confinamiento 3.

CÁLCULOS

MUESTRA 1.-

Longitud: 11.19 cm




Peso húmedo Vidrio Peso de vidrio Peso secoExtremos 133.4 105 98.975 110Falla 109.8 39 95.95 100.2Restante 110.0 42 95.77 104.1

MUESTRA 2.-

Longitud: 9.17 cm





MUESTRA 3.-

Longitud: 10.14 cm




Peso húmedo Vidrio Peso de vidrio Peso secoExtremos 107.6 49 95.86 100.00

Falla 102.70 100 97.155 99.50Restante 119.25 103 98.43 105.90


Donde

• Ao=Área inicial promedio de la sección transversal de la muestra, en cm2 ó mm2.

• ε=Deformación axial unitaria para cada carga axial aplicada.


Donde:

P=Carga axial aplicada, medida en kg, y se la calcula con la siguiente expresión: AP 3 1

P = Lectura del deformímetro de carga * Factor de calibración del anillo.

Con los resultados obtenidos construir para cada presión lateral 3, una gráfica en escala aritmética; ubicando en el eje de las abscisas las deformaciones unitarias ε, en porcentaje, y en ordenadas el esfuerzo desviador, σ 1 - σ 3.

Esfuerzo desviador versus deformación Fuente: Normas ASTMD D 2850

Calcule los esfuerzos principales a la falla, como sigue:

3=presión lateral de confinamiento aplicada a la cámara.

1=esfuerzo principal mayor= esfuerzo desviador a la falla + presión de confinamiento aplicada a la cámara.

Dibuje los círculos de Mohr para cada probeta ensayada y trace una tangente o envolvente a ésta, para ello determine el centro de cada círculo y el radio como sigue:

De esta gráfica obtenga los parámetros de cohesión y ángulo de fricción, midiendo la pendiente de la tangente que corresponde al ángulo de fricción interna (Ø), y la intercepción con la ordenada que corresponde a la cohesión (C).

Círculo de Mohr Fuente: Normas ASTMD D 2850

Publicado por SAUL en 14:14 Enviar por correo electrónico Escribe un blog Compartir con Twitter Compartir con Facebook

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OBJETIVO

Introducir al estudiante a un procedimiento aproximado para evaluar la resistencia al corte de suelos cohesivos.

DESCRIPCIÓN DEL ENSAYO

El método de ensayar muestras de suelo cohesivo en compresión simple, ha sido aceptado ampliamente, como un medio para determinar rápidamente la cohesión de un suelo. En este ensayo, las muestras se prueban hasta que la carga en dicha muestra comience a decrecer o hasta que por lo menos se haya desarrollado una deformación unitaria del 20%.

Básicamente, el ensayo consiste en colocar una muestra de longitud adecuada (L =2-3φ), entre dos placas (aparatos para transferir la carga al suelo), con piedras porosas insertadas. Se aplica una carga axial y a medida que la muestra se deforma crecientemente, se obtienen cargas correspondientes. Se registran las cargas de "falla" y deformación. Estos datos se utilizan para calcular las áreas corregidas y la resistencia a la compresión inconfinada.

EQUIPO

Máquina de compresión inconfinada (cualquier tipo de máquina de compresión que tenga un sistema de lectura de carga de rango suficientemente bajo, para obtener lecturas de carga aproximada).

Torno de labrado.

Arco con segueta.

Balanza de precisión.

Vernier.

Acrílicos.

Chupadero.

Molde proctor para ser utilizado como accesorios de la maquina de compresión.

Vidrios de reloj.

Deformímetro de carátula (lectura con precisión de0.01 mm / división).

PROCEDIMIENTO

Preparar dos muestras cilíndricas, con relación L/d entre dos y tres.

Colocar las muestras en recipientes húmedos o dejarlas en el cuarto de humedad o envolverlo en un trapo humedo para prevenir su desecamiento mientras se espera turno para la máquina de compresión.

Calcular la deformación correspondiente al 20 %de deformación unitaria para las muestras mientras se espera turno para la máquina, deforma que se pueda saber, cuando termina el experimento, si la muestra recibe carga sin mostrar un pico, antes de que dicha deformación unitaria suceda.

Calcular la densidad (Yg, Ys) y el contenido de humedad (%h) de las muestras.

Alinear cuidadosamente la muestra en la máquina de compresión. Si los extremos no son perfectamente perpendiculares al eje del espécimen, la parte inicial de la curva de esfuerzo – deformación unitaria será plana (hasta que el área total de la muestra contribuya a la resistencia al esfuerzo, las deformaciones unitarias serán demasiado grandes para el esfuerzo calculado).

Establecer el cero en el equipo de carga (bien sea un deformímetro de carátula para registrar la deformación del anillo de carga o un DVM si se utiliza una célula de carga electrónica). En este momento es necesario aplicar una carga muy pequeña sobre la muestra (del orden de una unidad del deformímetro de carga, o quizá 0.5 Kg. para una celda de carga).

Prender la máquina y tomar lecturas en los deformímetro de carga y deformación como sigue(para un deformímetro de 0.01 mm / división): de 10 en 10 segundos hasta llegar a 50 y posteriormente con intervalos de 15 segundos; y de aquí en adelante cada 50 a100 divisiones del deformímetro, hasta que suceda uno de los siguientes casos:

1. La carga sobre la muestra decrece significativamente.

2. La carga se mantiene constante por cuatro lecturas.

3. La deformación sobrepasa significativamente el20% de la deformación unitaria.

Determinar el contenido de humedad (%h) para cada muestra.

CALCULOS

Se efectúan los cálculos de esfuerzo y deformación unitaria axial, de forma que se pueda dibujar una curva esfuerzo-deformación unitaria, para obtener el máximo esfuerzo (a menos que ocurra primero el20% de la deformación unitaria) que se toma como la resistencia a la compresión inconfinada (σU) del suelo.

La curva esfuerzo-deformación unitaria se dibuja para obtener un valor "promedio" de σumayo, para tomar simplemente el valor máximo de esfuerzo. La Deformación Unitaria (Є) se calcula como se muestra a continuación:

Donde:

ΔL = deformación total de la muestra (axial), mm

Lo = Long. Original de la muestra, en mm.

De acuerdo a la construcción realizada en el Círculo de Mohr, es evidente que la Cohesión(c) de una muestra de suelo puede ser calculada mediante la siguiente expresión:

TABLA DE DATOS.

GRAFICA DE ESFUEZO- DEFORMACION.

Calcular la resistencia ala compresión simple (qu) la cohesión (C)

C=qu/2=.309581794/2=0.154790897

CONCLUSIONES:

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 vio, 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.

Debido a la compleja y variable naturaleza de los suelos, en especial en lo referido a la resistencia al esfuerzo cortante, existen muchos métodos de ensayo para evaluar sus características. Aun cuando se utilizan otros métodos más representativos, como el triaxial, el ensayo de compresión simple cumple el objetivo buscado, sin tener que hacer un método tan complejo ni usar un equipo que a veces puede ser inaccesible, lo que significa menor costo. Este método de ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos que no expulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y que mantienen su resistencia intrínseca después de remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos cementados. Los suelos secos friables, los materiales fisurados, laminados o varvados, los limos, las turbas y las arenas no pueden ser analizados por este método para obtener valores significativos de la resistencia a la compresión no confinada.

Este ensayo se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo último de un suelo cohesivo a la compresión no confinada, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación y utilizando una muestra de suelo inalterada tallada en forma de cilindro.

BIBLIOGRAFIA: MANUAL DE LABORATORIO DE SUELOS EN INGENIERIA CIVIL

BRWOLES

"MECANICA DE SUELOS" martes, 29 de noviembre de 2011

PRACTICA 4 DENSIDAD DE SOLIDOS

PRACTICA 4 DENSIDAD DE SOLIDOS

Introducción:

Se define como densidad de un suelo la relación entre el peso del solido y el peso del volumen de agua que desaloja.

Tratándose de gravas o piedras, se determina la densidad con relación al agua limpia a la temperatura ambiente, estando el material saturado.

El valor de la densidad, que queda expresado por un nuero abstracto, además de servir para fines de clasificación, interviene la mayor parte de los cálculos de mecánica de suelos.

Para su determinación se hace uso de matraces calibrados a distintas temperaturas.

La densidad de los suelos varia comúnmente entre los siguientes valores:

Cenizas volcánicas 2.20 a 2.50

Suelos orgánicos 2.50 a 2.65

Arenas y gravas 2.65 a 2.67

Limos inorgánicos y guijarros arcillosos 2.67 a 2.72

Arcillas poco plásticas y medianamente plásticas

2.72 a 2.78

Arcillas medianamente plásticas y muy plásticas

2.78 a 2.84

Arcillas expansivas 2.84 a 2.88

II. Equipo:

Ø Balanza de precisión a 0.1 gramos

Ø Horno de secado

Ø Termómetro de 0 a 100 grados

Ø Vaso de precipitados de 500 mililitros

Ø Pizeta con agua destilada

Ø Capsula de porcelana con pistilo

Ø Matraz calibrado de 500 cm3

Ø Parrilla

Ø Guates de asbesto

Ø Vidrios de reloj o taras

Ø Espátula

Ø Motor de succión

Ø Charola circular

Ø Espécimen de suelo (muestra 7- 2.10 m)

Ø Parafina

III. Procedimiento:

I. Se toma una muestra de 100 gramos (estrato 7 a 2.10 m) y se coloca en el mortero de porcelana, agregándole agua destilada para así poder ser homogeneizado.

II. Una vez que la muestra es homogénea se coloca en la maquina batidora por 10 minutos para que se logre un grado mayor de homogeneidad.

III. Se coloca el material en el matraz y se le agrega agua destilada para así observar la separación entre material y agua.

IV. Posteriormente se lleva a baño maría, con la ayuda de la bomba de succión se extrae el aire contenido en el suelo esto con un tiempo aproximado de 8 minutos.

V. Después de ser sometido a baño maría se seca la superficie del matraz y se pesa seguido de agregarle agua al matraz hasta la marca que coincide con la marca de aforo del recipiente para luego poder tomar las temperaturas en la parte mayor, media e inferior del matraz con el material. Si en caso de que la variación de temperaturas no sea consecutiva (290°C, 300°C y 310°C) se somete a un recipiente de agua para bajar la temperatura hasta conseguir unas medidas de temperatura ambiente antes mencionadas. Se pesa el material para obtener el Wmw (peso del matraz + agua + suelo con la curva de calibración).

VI. Una vez obtenidas las temperaturas se agrega mas agua otra vez hasta el menisco del matraz y se vuelve a pesar para obtener nuestro Wmvs (peso del matraz + agua + suelo a temperatura).

VII. El material obtenido se coloca en el vaso de aluminio y se pesa en la báscula de precisión para obtener el peso húmedo y se introduce al horno de secado por 24 horas con el fin de conocer el peso seco del material y posteriormente el contenido de agua.

Cálculos:

Peso del Vaso # 36= 119.8 gramos.

Calibración del matraz:

Y= 665.238925 – 0.203297774(x) ; X= 300C

Y= Wmw= 659.14

Wmvs= 694.6

Peso del Vaso con muestra húmeda= 650.1 gramos.

Peso del Vaso con muestra seca= 174.2 gramos.

Peso del Vaso con muestra húmeda – peso del vaso= Wh=650.1-119.8= 530.3 gramos.

Peso del Vaso con muestra seca – peso del vaso= 174.2-119.8= 54.4 gramos.

Conclusión:

Conforme a la tabla de la relación de densidad de los suelos se pudo determinar que el suelo del estrato 2.10 metros se clasifica en una arcilla expansiva por tener una densidad de 2.87 y un gran porcentaje de humedad lo que la hace altamente plástica y con poca resistencia, es por eso que en los suelos de la Facultad de Estudios Superiores Aragón se pueden apreciar hundimientos diferenciales que ha causado que varios edificios en los alrededores presenten fallas estructurales.

Es necesario tener estos conocimientos para la obtención de la densidad del suelo en estudio para así determinar de una manera correcta y eficiente una cimentación adecuada para que no exista hundimientos y fallas diferenciales en cualquier estructura.

Recordemos algo importante que la temperatura influye en los suelos ya que una variación d temperatura cambia totalmente la estructura molecular de las partículas del suelo en estudio ocasionando errores en los sondeos.

PROPIEDADES DEL SUELO (COHESION Y FRICCION INTERNA)

Cohesión

Es la atracción entre partículas, originada por lasa fuerzas moleculares y las películas de agua. Por lo tanto, la

cohesión de un suelo variará si cambia su contenido de humedad. La cohesión se mide kg/cm2. Los suelos arcillosos tiene cohesión alta de 0,25 kg/cm2 a 1.5 kg/cm2, o más. Los suelos limosos tienen muy poca, y en las arenas la cohesión es prácticamente nula.

Fricción interna

Es la resistencia al deslizamiento causado por la fricción que hay entre las superficies de contacto de las partículas y de su densidad. Como los suelos granulares tienen superficies de constacto mayores y sus partícuals, especialmente si son angulares, presentan una buena trabazón, tendrán fricciones internas altas. En cambio, los suelos finos las tendrán bajas.

La fricción interna de un suelo, está definidad por el ángulo cuya tangente es la relación entre la fuerza que resiste el deslizamiento, a lo largo de un plano, y la fuerza normal "p" aplicada a dicho plano. Los valores de este ángulo llamada "angulo de fricción interna" f, varían de practicamente 0º para arcillas plasticas, cuya consistencia este próxima a su límite líquido, hasta 45º o más, para gravas y arenas secas, compactas y de paratículas angulares. Generalmente, el ángulo f para arenas es alrededor de 30º.

Ejemplos de Capacidad de Carga de Suelo MODIFICADO

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