Informe METODO BRASILEÑO.pdf

8/10/2019 Informe METODO BRASILEÑO.pdf

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERÍA

DPTO. DE INGENIERÍA EN MINASFUNDAMENTO DE MECÁNICA DE ROCAS

INFORME LABORATORIO

ENSAYO DE TRACCIÓN INDIRECTA – METODO BRASILEÑO

DICIEMBRE DE 2014

PROFESORMIGUEL VERA

ALUMNOSRODRIGO RIVERACRISTIAN PLAZA



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Resumen Ejecutivo

En este informe se presenta el desarrollo de la experiencia de laboratorio para el ensayode tracción indirecta, el cual destaca por ser un método simple y representativo, que

permite establecer la respuesta de una roca y obtener la carga máxima que resiste antesde romperse.

Este ensayo tiene por finalidad determinar el esfuerzo de tracción de una roca a través dela aplicación de una carga lineal de compresión sobre un diámetro del disco de roca aensayar. El esfuerzo de tracción debería ser obtenido de un ensayo de tracción uniaxialdirecta, pero este ensayo es difícil y caro de ser realizado repetidamente.

Por definición, la resistencia a la tracción se obtiene por la ensayo de tracción uniaxialdirecta. Pero el ensayo de tracción es difícil y caro para la aplicación rutinaria. La pruebade tracción indirecta parece ofrecer una alternativa deseable, porque es mucho más

simple y barato. Además, en el campo de la mecánica de rocas se debe lidiar lidiar convarias combinaciones de compresión y campos de esfuerzos de tracción. La tracciónindirecta es una de las pruebas más simples, se utiliza ampliamente y es por tanto unaprueba uniforme.



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Índice

Introducción ............................................................................................................................ 4Marco Teórico ......................................................................................................................... 5

Procedimientos experimentales ............................................................................................. 8

Resultados ............................................................................................................................ 10

Análisis de resultados........................................................................................................... 11

Conclusiones ........................................................................................................................ 12

Anexos .................................................................................................................................. 13

Bibliografía ............................................................................................................................ 16



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Introducción Alcances de la experiencia.

La experiencia se rige por las Normas ISRM Suggested Method for Determining IndirectTensile Strength by the Brazil y ASTM D3967, por ende es necesario su estudio.

Objetivos generales.

El objetivo de este informe es Describir y estudiar el ensayo de tracción

Objetivos específicos.

Describir de manera general el ensayo de tracción indirecta Familiarizarse con los equipos y muestras usados en el ensayo de tracción

indirecta Realizar ensayos de tracción en el laboratorio



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Marco Teórico

El ensayo de tracción indirecta está regulado por la norma ASTM D3967 – 08 StandardTest Method for Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens.

Este ensayo consiste en someter a compresión diametral una probeta cilíndrica, aplicandouna carga de manera uniforme a lo largo de dos líneas o generatrices opuestas hastaalcanzar la rotura. El disco de roca es sometido a una carga lineal de compresiónactuando sobre un diámetro.

Esta configuración de carga provoca un esfuerzo de tracción relativamente uniforme entodo el diámetro del plano de carga vertical, y esta tracción es la que agota la probeta ydesencadena la rotura en el plano diametral. El resultado de este esfuerzo de compresiónes una tensión horizontal y un esfuerzo de compresión vertical variable

Cerca de los bordes de contacto, los esfuerzos compresivos toman valores máximos, loque puede causar un fracturamiento local. Esta anomalía se reduce empleando testigoscon relación espesor/diámetro de 0.5 y colocando un apoyo adicional entre la roca y losbloques de la máquina en los puntos de carga.

La fractura inicial producida sobre el testigo será el resultado del esfuerzo de tracción queocurre en el centro del disco. Esta fractura es inducida, por lo que el resultado delesfuerzo a la tracción obtenida a partir de este ensayo será algo mayor del que se obtienede un ensayo de tracción directa en donde el testigo tiene más opción a fallar por la zonade menor resistencia.

El equipo utilizado para el ensayo es una prensa Automax 5 que puede aplicar y medir lacarga diametral sobre el testigo y que cumpla con los requerimientos de la Norma ASTME4.

Adicionalmente se requiere el apoyo suplementario entre el testigo y los bloques de laprensa de mordazas que permiten reducir la alta concentración de esfuerzos. Estos seutilizan para reducir las tensiones de contacto. El radio de curvatura de las mordazasdeben ser diseñados de manera que su arco de contacto con la muestra serán en ningúncaso superar el 15 ° o que el ancho de contacto es menor que D / 6, donde D es eldiámetro de la espécimen.

Preparación de testigos

Las muestras serán seleccionadas por observaciones visuales para seleccionar un rangode muestras basado en componentes minerales, tamaños de grano y forma y defectostales como poros y fisuras.

Los testigos deben ser discos circulares con una relación espesor/diámetro (t / D) entre0.2 y 0.75 de acuerdo a la norma ASTM D3967 – 08.



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El diámetro del testigo debe ser por lo menos 10 veces mayor que el grano más grandedel mineral que forma la roca. Un diámetro de 4.92 cm por lo general satisface estecriterio. Cuando el diámetro es menor que el indicado y se deben ensayar pues no haydisponibilidad de material, se debe anotar este hecho en el informe.

La normativa asociada, considera que al menos diez muestras deberán ser ensayadas

para obtener un valor promedio significativo. Si la reproducibilidad de los resultados de laprueba es buena (coeficiente de variación menor del 5%), un número menor de muestrases aceptable.

La superficie de la muestra deberá ser de lisa, con una rectitud de 0,50 mm. Para ellos sedebe cortar los extremos de la probeta paralelos entre sí y en ángulo recto con el ejelongitudinal. Los extremos del disco no se deben desviar de la perpendicularidad al eje delnúcleo en más de 0,5 °.

Se determinará el diámetro del testigo con una aproximación de 0.25 mm. Se tomará tresmedidas y obtendrá el promedio. Una de las medidas debe ser tomada en el diámetro quese va ensayar. Una de las medidas debe ser tomada en el eje del disco.

Se determinará el espesor del disco con aproximación de 0.25 mm. Se tomará tresmedidas y obtendrá el promedio.

Las condiciones de humedad de la muestra en el momento de prueba puede tener unefecto significativo sobre la fuerza indicada de la roca. La condición de humedad decampo para la muestra se conservará hasta el momento de la prueba. Por otro lado,puede haber razones para probar las muestras a otros contenidos de humedad,incluyendo el cero, y acondicionamiento previo de la muestra cuando la humedad senecesita un control.

Marcado:

Se debe marcar el disco con una línea diametral, esta línea se utiliza de centrado de lamuestra en la máquina de ensayo para asegurar la orientación apropiada. Si la muestraes fanerítica y anisotrópica, se debe tener cuidado de que la línea sea contraria,perpendicular la orientación preferencial de los cristales.

Posicionamiento:

La orientación vertical del testigo está determinada por la línea trazada en el testigo, demanera que esta línea sea usada para centrar al testigo en la máquina de ensayos yasegurar una orientación apropiada.

El testigo debe ser instalado en la máquina de ensayos asegurando que la carga seaaplicada sobre el diámetro trazado y que los apoyos adicionales coincidan también con lasuperficie de apoyo.

Es decir se debe colocar la muestra asegurando que la recta diametral marcada se alineacon el centro de empuje de la superficie de apoyo de la mordaza dentro de 1,25 mm (0,05pulg.). Lo anterior, se puede lograr mediante la rotación de la muestra alrededor de su ejehasta que no haya luz visible entre la muestra y la mordaza. Iluminación de fondo ayuda ahacer esta observación.



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Aplicación de Carga:

Aplicar la carga normal con velocidad constante de manera que la falla se produzca entre1 y 10 minutos luego de iniciar el ensayo dependiendo del tipo de roca. El rango develocidad de carga o tasas de carga debe estar entre 0,05 y 0,35 MPa/s (500 y 3000psi/min) de velocidad de carga, dependiendo del tipo de roca.

Registro:

Registra el valor máximo de la carga aplicada sobre el testigo, es decir al momento deruptura y las posibles estructuras y/o alteraciones observadas en cada disco.

CálculosEl esfuerzo de tracción indirecta del testigo se halla calculando como sigue:

=2

Dónde:

= Esfuerzo de tracción indirecta, MPa o kg/cm2P = Máxima fuerza aplicada sobre el testigo, carga de ruptura del disco, kgL = Espesor del testigo, mmD = Diámetro del testigo, mm

De acuerdo a la norma, los resultados requeridos en el ensayo son los siguientes:

Fuentes de la muestra, incluyendo el nombre del proyecto y ubicación, y si lo sabe,entorno de almacenamiento. La ubicación es con frecuencia se especifica en

términos de la cantidad y la profundidad del pozo de la muestra. Descripción litológica de la roca, origen, tipo de roca, ubicación y orientación de los

planos de estratificación y esquistosidad; grandes inclusiones o inhomogeneidades, si los hubiere, etc.

Orientación para el eje de carga con respecto a la anisotropía de la probeta (porejemplo, planos de estratificación, foliación, etc.).

Numero de probetas ensayadas. Diámetro y altura de la probeta Fecha de ensayo y descripción del equipo de ensayo. Forma de rotura (por ejemplo, cizallamiento, fracturación axial, etc.),foto o croquis. Carga de ruptura y resistencia a la tracción. Las fechas de muestreo y ensayo. Diámetro y la longitud del disco, la conformidad con los requisitos de norma,

dirección de la carga si existe anisotropía. Cambio de carga o velocidad de deformación. Indicación general de condición de humedad de la muestra en el momento de la

prueba tales como: saturado, secado al aire de laboratorio, o en horno. Serecomienda que la condición de humedad sea determinada lo más precisamenteposible y reportar el contenido de agua o el grado de saturación.



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Procedimientos experimentales

Luego de realizada la experiencia se logran los siguientes resultados:

Preparación del disco:

Se obtiene una probeta con las siguientes características

Medidas Diámetro Largo

1 61.07 54.412 61.20 54.743 61.27 54.66

Promedio 61.18 54.60

Considerando la norma (relación espesor/diámetro (t / D) entre 0.2 y 0.75), se define en0.5 = 30.59 sin embargo, debido a imprecisión en el corte del disco, se obtiene uno delsiguiente espesor:

Medidas Espesor real

1 23.972 24.173 24.44

Promedio 24.19

Con estas medidas, la relación t / D es de 0.395 por lo tanto el disco está dentro denorma.

Marcado:

Se reconoce el testigo como una roca afanítica, por lo tanto se define como isótropa,homogénea. Por lo tanto se marca la línea diametral en cualquier sentido. Se indica quela muestra es de roca andesita veta negra.

Posicionamiento:

Una vez marcado el disco, este es posicionado en la mordaza disponible en el laboratoriocon la línea diametral en sentido vertical.



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Resultados

Los resultados del ensayo se presentan a continuación:

Fuentes de la muestra: División Teniente de codelco. Descripción de la roca: Roca afanítica, isótropa, homogénea. Andesita veta negra Indicación general de condición de humedad: probeta secada a temperatura

ambiente. Numero de probetas ensayadas: 1 Diámetro del disco 24.2 mm Altura del disco 61 mm Relación espesor/diámetro (t / D) es de 0.395 valor en norma Fecha de ensayo 29-11-14 12:46 hrs. Equipo de ensayo: Automax 5 - Controls Forma de rotura Ts.

Carga de ruptura 8.5 KN Resistencia a la tracción indirecta 3.67 Mpa



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Análisis de resultados

En base a los resultados obtenidos y a los valores promedio de resistencia a la tracciónindicados en la norma, se puede concluir que la roca analizada es una Arenisca, dado que

es el valor de resistencia al cual se acerca.

Resistencia a la tracción (MPa) Arenisca Caliza Mármol Granito

Valor Promedio 3.85 4.92 9.39 13.66Límite de repetibilidad 1.24 1.56 3.63 4.31Límite de reproducibilidad 1.37 1.74 5.38 4.98



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Conclusiones

La buena preparación de los testigos de roca, de tal forma que cumplan con todas lasexigencias del ensayo, con lo cual se eliminan en un alto grado posibles mediciones

erróneas que no correspondan a la realidad.

La roca ensayada es, de acuerdo a la norma una arenisca, dado que su resistencia a latracción es de 3.67 MPa dado que el promedio de la arenisca es de 3.85 Mpa.

El tipo de ruptura TS



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Anexos



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Bibliografía

Apuntes tomados en cátedra y laboratorio de Fundamento de mecánica derocas - Profesor Miguel Vera. USACH.

Norma ASTM D 3967 Norma ISRM Suggested Method for Determining Indirect Tensile Strength

by the Brazil.

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