ENSAYO COMPRESIN INCONFINADA

Fabio Anbal Bernal Lpez[footnoteRef:1], Mauricio Guevara Acosta[footnoteRef:2], lvaro Javier Melo Vega [footnoteRef:3], Ana Milena Ospina Castellanos [footnoteRef:4] Alix Faisuly Rueda Garcia [footnoteRef:5] Universidad Nacional de Colombia Sede BogotDirigido a: Ing. Carol Andrea Murillo Feo [1: Estudiante de Ingeniera Civil de la Universidad Nacional de Colombia] [2: Estudiante de Ingeniera Agrcola de la Universidad Nacional de Colombia] [3: Estudiante de Ingeniera Civil de la Universidad Nacional de Colombia] [4: Estudiante de Ingeniera Civil de la Universidad Nacional de Colombia] [5: Estudiante de Ingeniera Agrcola de la Universidad Nacional de Colombia]

Resumen: El ensayo de compresin inconfinada se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo ltimo de un suelo cohesivo a la compresin inconfinada, mediante la aplicacin de una carga axial con control de deformacin y utilizando una muestra de suelo inalterada tallada en forma de cilindro, generalmente con una relacin alto/dimetro igual a 2. El mtodo provee un valor aproximado de la resistencia de suelos cohesivos en trminos de los esfuerzos totales. Este ensayo solamente es aplicable a materiales cohesivos tales que no habr prdidas de agua durante la carga.

La prueba se realiza aplicando un esfuerzo axial a una muestra de suelo, obviando la etapa de presin hidrosttica y solo aplicando la etapa de carga que conduce el suelo o muestra a la falla.

Considerando que el estado de la muestra en un primer momento es de esfuerzos totales nulos y que el agua soporta toda la presin de pre consolidacin, la tensin que producir el agua ser la necesaria para que la muestra conserve su volumen. Luego de esta etapa se lleva la muestra a la falla aplicndole esfuerzo axial, de forma que podamos medir la resistencia a causa del aumento de esfuerzo axial aumenta la presin neutral

Para este ensayo, se debe tener cierta rapidez de las operaciones, pues al estar la muestra expuesta al ambiente podran cambiar las condiciones de su saturacin, que deben ser del 100%. Tambin se debe en cuenta que la muestra est inicialmente con esfuerzos efectivos mayores a cero y presin intersticial negativa, pues es as como se mantiene la forma de la muestra

RESULTADOS

Formulacin matemtica

a. Para el ensayo de compresin inconfinada, se calcula la deformacin axial ,

Dnde:

Es el cambio de longitud del espcimen, obtenido a partir de las lecturas de los deformimetros.

: Longitud inicial del espcimen de ensayo.

b. Se calcula el rea de la seccin transversal A, para una carga aplicada dada.

(2)

Dnde:

: rea media inicial de la seccin transversal de la muestra.

: Es la deformacin axial para una carga dada.

c. Para cada carga se calcula el esfuerzo utilizando la ecuacin siguiente:

(3)

Dnde:

P: es la medida de carga aplicada.

A: Corresponde al rea media correspondiente de la seccin transversal.

d. Para cada muestra se determina la resistencia al corte la cual se obtiene con la siguiente formula:

(4)

Dnde:

Universidad Nacional de Colombia Sede Bogot

Ensayo Compresin Inconfinada Abril - 2015

4

qu= Resistencia a compresin inconfinada.

ANLISIS

a. Datos obtenidos

Muestra inalterada Muestra alterada

Muestra, grupo 4

Muestra, grupo 3

Muestra, grupo 4

Muestra, grupa 1

Esfuerzo Pa

Deformacin

Esfuerzo Pa

Deformacin

Esfuerzo Pa

Deformacin

Esfuerzo Pa

Deformacin

187,26

0,0047

0

0

0

0

0

0

334,37

0,0094

70

1,24

91,91

0,01

0,141

0,004

441,35

0,0132

139

1,363

162,6

0,01

0,318

0,007

481,46

0,0173

209

1,508

219,14

0,02

0,389

0,011

274

2,848

289,82

0,02

0,566

0,014

342

3,004

325,15

0,03

0,707

0,018

Muestra, grupo 2

410

3,116

417,02

0,03

0,778

0,021

Esfuerzo Pa

Deformacin

478

3,228

417

0,03

0,919

0,025

0,000

0,000

546

3,351

438,18

0,04

0,99

0,028

802,761

0,382

613

3,485

452,29

0,04

1,06

0,032

1867,724

0,668

681

3,608

452,27

0,05

1,06

0,035

2659,629

0,986

748

3,73

1,17

0,039

3446,406

1,305

747

3,864

1,27

0,042

3959,954

1,718

814

3,965

Muestra, grupo 3

1,34

0,046

4341,846

2,037

813

4,066

Esfuerzo Pa

Deformacin

1,41

0,049

4594,517

2,259

879

4,211

0,000

0,000

1,55

0,053

4702,711

2,737

946

4,334

353,893

0,510

1,59

0,057

4684,248

3,119

1012

4,468

844,986

1,021

1,63

0,06

1078

4,579

1330,996

1,531

1,7

0,064

1144

4,713

1671,962

2,076

1,73

0,067

Muestra, grupo 1

1142

4,859

2009,056

2,620

1,77

0,07

Esfuerzo Pa

Deformacin

1208

4,959

2212,242

2,824

1,8

0,074

0,151

0

1274

5,071

2397,612

3,709

1,8

0,078

0,151

0,004

1272

5,194

2588,404

4,253

1,8

0,081

0,151

0,007

1404

5,316

2709,144

4,798

1,87

0,085

0,153

0,01

1469

5,45

2829,351

5,308

1,94

0,088

0,153

0,014

1532

5,696

2881,104

5,818

2,01

0,092

0,154

0,017

1530

5,808

2931,065

6,363

2,05

0,095

0,156

0,02

1528

5,931

2980,251

6,907

2,08

0,099

0,156

0,024

1526

6,054

3027,550

7,486

2,12

0,102

0,156

0,027

1590

6,165

3141,754

7,996

2,15

0,106

0,157

0,031

1588

6,299

3188,229

8,540

2,19

0,11

0,158

0,034

1586

6,422

3233,930

9,085

2,19

0,113

0,159

0,038

1584

6,545

3278,857

9,629

2,22

0,117

0,159

0,041

1648

6,668

3324,267

10,140

2,26

0,12

0,159

0,044

1645

6,791

3302,869

10,718

2,26

0,124

0,16

0,048

1641

7,036

3347,141

11,228

2,3

0,127

0,16

0,051

1705

7,159

3326,614

11,773

2,33

0,131

0,161

0,055

1702

7,271

3368,467

12,317

2,33

0,134

0,161

0,058

1700

7,394

3344,938

12,930

2,37

0,138

0,161

0,061

1698

7,517

3326,638

13,406

2,4

0,141

0,161

0,065

1761

7,64

3307,031

13,916

2,4

0,144

0,162

0,068

1758

7,774

2,4

0,148

0,162

0,071

1756

7,908

2,4

0,152

0,162

0,075

1819

8,019

Muestra, grupo 2

2,44

0,155

0,162

0,078

1816

8,131

Esfuerzo Pa

Deformacin

1874

8,5

0

0

1871

8,622

212

0,299

1869

8,745

349

1,622

1866

8,879

522

1,96

1851

9,605

761

2,567

1861

9,125

827

2,886

1859

9,237

993

3,533

1856

9,371

1024

3,881

1855

9,404

1021

4,16

Los datos obtenidos corresponden a la carga aplicada y a la deformacin de la probeta producida por esta, hasta llegar a la mxima carga antes de que falle la probeta.

Graficando los resultados obtenidos se obtuvieron las curvas de esfuerzo deformacin para ambos ensayos:

Grafica 1, Muestras inalteradas

Grafica 2, Muestra alterada

Analizando los datos se obtuvieron los siguientes resultados, respecto al clculo de la resistencia a la compresin se seleccion el valor mximo del esfuerzo de compresin, o el esfuerzo de compresin correspondiente al 15% de deformacin axial, o lo que se alcanz primero. Para la resistencia al corte se utiliz la formula (4) donde se determina la resistencia al corte a partir de la resistencia de compresin mxima.

Muestra

Dimensiones

Humedad

Resistencia

a la compresin (Pa)

Resistencia al corte (Pa)

Dimetro

Altura

Grupo 1

Inalterada

5,026 cm

11,4 cm

107%

0,163

0,08

Alterada

5,153 cm

9,951 cm

3

1,5

Grupo 2

Inalterada

8,953 cm

3,556 cm

115,07%

1876

938

Alterada

10,049 cm

5,015 cm

1024

512

Grupo 3

Inalterada

3,647 cm

7,982 cm

60,19%

4700

2350

Alterada

5,011 cm

7,466 cm

3300

1660

Grupo 4

Inalterada

3,652 cm

8,648 cm

111%

481,46

240,73

Alterada

5,024 cm

10,73 cm

452,27

226,14

Tabla 1. Resultados de resistencia a la compresin y resistencia al corte

Consistencia de la Arcilla

Resistencia a la Compresion Inconfinada (kg/cm)

Resistencia a la Compresion Inconfinada (Pa)

Muy Blanda

< 0,25

4

> 392.27

Tabla 2. Valores tericos de clasificacin

A partir de la tabla 2, la cual es obtenida de la teora ya existente se deduce que la consistencia de las arcillas para cada muestra es la siguiente, deducida a partir de los valores de resistencia a la compresin inconfinada y la resistencia al corte:

Muestra

Resistencia (Pa)

Resistencia al corte (Pa)

Consistencia de la arcilla

Grupo 1

Inalterada

0,163

0,08

Muy blanda

Alterada

3

1,5

Muy blanda

Grupo 2

Inalterada

1876

938

Muy blanda

Alterada

1024

512

Muy blanda

Grupo 3

Inalterada

4700

2350

Blanda

Alterada

3300

1660

Blanda

Grupo 4

Inalterada

481,46

240,73

Muy blanda

Alterada

452,27

226,14

Muy blanda

Tabla 3, Consistencia de la arcilla para cada muestra

CONCLUSIONES

Analizando la resistencia a la compresin obtenida y la tabla 2 se puede tener una clasificacin en cuanto a textura de cada muestra de suelo. Para la muestra del suelo de grupo 1 se trata de una arcilla muy blanda. Para el grupo 2 se trata de una arcilla muy dura. Para los grupos 3 y 4 se trat de una arcilla muy dura tambin.

En la curva de esfuerzo deformacin comparativa entre las distintas muestras tanto en la alterada como la inalterada es poco apreciable la curva de los grupos 1 y 4, esto se debe al poco tiempo de falla que presentaron sus muestras.

Las muestras con mayor tiempo de falla presentaron una gran diferencia en cuanto a la deformacin para la muestra alterada e inalterada.

El aumento en la velocidad de carga en las muestras alteradas respecto a las alteradas puede ser la causante de las anteriores diferencias mencionadas. Al reacomodar la muestra y consolidarla esto cambia la densidad del suelo lo que afecta la curva de esfuerzo deformacin.

La arcilla dura del grupo 3 present una resistencia al corte bastante elevado respecto a las dems muestras tratadas en el laboratorio. Del mismo modo la resistencia a la compresin para esta muestra fue muy superior a las dems.

El contenido de agua variante en las muestras puede acentuar estos valores para una determinada muestra.

La precisin y exactitud de estos resultados depende del tratamiento dado a la muestras antes y durante el proceso de carga, aunque se hicieron las recomendaciones permitentes es posible que haya fallos relacionados con prdida de contenido de agua en la muestra y/o con la apreciacin del momento de falla.

BIBLIOGRAFA

INVIAS, 2007. Relaciones de humedad masa unitaria seca en los suelos (ensayo modificado de compactacin) I.N.V.E -152.

BERRY, P. 1993. Mecnica de suelos. Editorial McGRAW-HILL. Mxico DF. Mxico. Primera edicin. Pg. 378-383

WILLIAM LAMBE, ROBERT WHITMAN. 1996 Mecnica de Suelos. Mxico, D.F. Editorial Limusa.

Grupo 44.7000000000000002E-39.4000000000000004E-31.32E-21.7299999999999999E-2187.26334.37441.35481.46Grupo 301.241.3631.5082.84799999999999993.0043.11600000000000013.22800000000000023.3513.48499999999999993.60800000000000013.733.86399999999999993.96499999999999994.06599999999999984.21100000000000034.33399999999999964.4684.57899999999999974.71300000000000014.8594.95899999999999965.07099999999999975.1945.31599999999999985.455.56200000000000035.69599999999999975.80799999999999985.9316.05400000000000036.1656.29900000000000046.42199999999999976.54499999999999996.66800000000000016.79100000000000046.92499999999999987.03599999999999967.15899999999999987.27099999999999997.39400000000000017.51700000000000037.647.7747.90800000000000048.01900000000000018.13100000000000028.27599999999999988.37700000000000078.58.62199999999999998.74499999999999928.87899999999999969.60500000000000049.1259.23700000000000019.37100000000000049.4039999999999999070139209274342410478546613681748747814813879946101210781144114212081274127214041469153415321530152815261590158815861584164816451643164117051702170016981761175817561819181618141876187418711869186618511861185918561855Grupo 200.381859183162114810.668253570533700940.986469556502129751.30468554247055881.71836632422951662.03658231019794572.25933350037584592.73665747932848953.11851666249060420802.760965578616611867.72387759035912659.62928212419643446.40607514081563959.95440696228754341.84616598616594594.51744268312724702.71061778944664684.2476163274605Grupo 104.0000000000000001E-37.0000000000000001E-30.011.4E-21.7000000000000001E-20.022.4E-22.7E-23.1E-23.4000000000000002E-23.7999999999999999E-24.1000000000000002E-24.3999999999999997E-24.8000000000000001E-25.0999999999999997E-25.5E-25.8000000000000003E-26.0999999999999999E-26.5000000000000002E-26.8000000000000005E-27.0999999999999994E-27.4999999999999997E-27.8E-20.1510.1510.1510.1530.1530.1540.1560.1560.1560.1570.1580.1590.1590.1590.160.160.1610.1610.1610.1610.162000000000000010.162000000000000010.162000000000000010.16200000000000001

Deformacion Axial (%)

Esfuerzo (Pa)

Grupo 405.7000000000000002E-31.04E-21.52E-22.01E-22.5600000000000001E-23.0099999999999998E-23.4599999999999999E-23.9100000000000003E-24.4299999999999999E-24.8300000000000003E-2091.91162.6219.14289.82325.14999999999998417.02417438.18452.29452.27Grupo 200.298999999999999991.62200000000000011.962.26900000000000012.56700000000000022.88600000000000013.20400000000000023.53299999999999993.88099999999999984.16021234952265976182792899310241020.9999999999999Grupo 300.510381781647689211.02076356329537841.53114534494306762.07555257870060262.61995981245813782.82411252511721323.70877427997320824.25318151373074384.79758874748827865.3079705291359685.81835231078365746.36275954454119316.90716677829872697.48559946416610797.99598124581379738.54038847957133219.08479571332886959.629202947086403310.13958472873409110.71801741460147511.22839919624916411.77280643000669812.31721366376423212.92967180174146213.40602813127930513.9164099129269940353.89294702833769844.985942561116421330.99561940251851671.96241318707082009.05620225438362212.24199682690912397.61196970013452588.40414917749422709.14392763366912829.35116794122362881.10362167345332931.06481072396042980.25139883102023027.54989713842543141.75398013425823188.2294649392523233.93034880079543278.85663171889113324.26704022664313302.86868916389633347.14140253595913326.61447753459113368.46656295837973344.9380593011523326.63811201219733307.0310256311736Grupo 104.0000000000000001E-37.0000000000000001E-31.0999999999999999E-21.4E-21.7999999999999999E-22.1000000000000001E-22.5000000000000001E-22.8000000000000001E-23.2000000000000001E-23.5000000000000003E-23.9E-24.2000000000000003E-24.5999999999999999E-24.9000000000000002E-25.2999999999999999E-25.7000000000000002E-20.066.4000000000000001E-26.7000000000000004E-27.0000000000000007E-27.3999999999999996E-27.8E-28.1000000000000003E-28.5000000000000006E-28.7999999999999995E-29.1999999999999998E-29.5000000000000001E-29.9000000000000005E-20.101999999999999990.1060.110.1130.117000000000000010.120.1240.1270.131000000000000010.134000000000000010.138000000000000010.140999999999999990.143999999999999990.147999999999999990.1520.15500.141000000000000010.3180.389000000000000010.565999999999999950.706999999999999960.778000000000000020.919000000000000040.99000000000000011.061.061.171.271.341.41000000000000011.551.591.63000000000000011.71.731.771.79999999999999981.79999999999999981.79999999999999981.871.94000000000000022.00999999999999982.04999999999999982.082.122.15000000000000042.19000000000000042.19000000000000042.21999999999999982.25999999999999982.25999999999999982.29999999999999982.332.332.372.42.42.42.42.44

Deformacion Axial (%)

Esfuerzo (Pa)