Ensayo de tracción indirecta o ensayo brasileño en rocas

ING. Chávez Miguel Ángel

Jorge Andrés Badillo Coello

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Lunes, 10 de junio del 2013

Ensayo de tracción indirecta o ensayo brasileño en rocas

Escuela Superior Politécnica del Litoral

Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra

CONTENIDO

1. Objetico 1

2. Introducción 1

3. Marco Teórico 1

3.1. Definición

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3.2. Tipos de Meteorización

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3.3. Grado de Meteorización

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3.4. Listado de Rocas metamórficas

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3.5. Ejemplos de tipos de Meteorización

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4. Bibliografía

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1. OBJETIVO

Investigar y comprender todos los aspectos concernientes al ensayo de tracción indirecto o ensayo brasileño en rocas.

Investigar cómo se calcula el ensayo de tracción indirecto o ensayo brasileño en rocas y las utilidades de este ensayo en la ingeniería.

2. INTRODUCCIÓN

En este trabajo de investigación con el tema ensayo de tracción indirecto en rocas trataremos de conceptualizar los aspectos más importantes de este ensayo así como también hablaremos acerca de la historia de este ensayo, la norma que rige al ensayo de tracción indirecto, la preparación, la utilidad y finalmente como calcular el valor de la tracción indirecta.

Mencionaremos una breve reseña histórica de este ensayo así como también de su fundador y los años que este ensayo tiene dentro de la norma ASTM. Mencionaremos también una pequeña descripción de la norma ASTM que rige a este ensayo, luego mencionaremos el objetivo, uso, la descripción del ensayo, los equipos que se utilizan en este ensayo, luego mencionaremos el procedimiento a realizar para la obtención de la tracción indirecta.

3. MARCO TEÓRICO

3.1. Historia

El ensayo de tracción indirecta o de compresión diametral o más conocido como ensayo brasileño fue creado por el ingeniero brasileño Fernando Luiz Lobo Barboza Carneiro (1913-2001).

En 1947 el método se presentó formalmente en el “International Meeting of Materials Testing Laboratories” de París, donde ya empezaron a llamarlo”essai brésilien”. Ese mismo año se fundaría la RILEM o “Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux, systèmes de construction et ouvrages”, organismo que el propio Carneiro presidiría en 1979 (como curiosidad, decir que Eduardo Torroja fue uno de los fundadores y su cuarto presidente, en 1951). El ensayo fue admitido por la American Society for

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Testing Material (ASTM) en 1962, por la International Society for Rock Mechanics (ISRM) en 1978, y por la International Organization for Standardization (ISO) en 1980.

En España el ensayo tiene varias “versiones”. Para hormigones la norma vigente es la UNE EN 12390-6:2001, en la que ya ha desaparecido el subtítulo de “ensayo brasileño” que todavía mantenía la derogada UNE 83-306-1985, para mecánica de rocas hay una UNE 22-950-90 y una NLT 253-91. En EEUU corresponde a la ASTM C496-11.

Imagen # 1

Fuente: www.enriquemontalar.com

3.2. Ensayo de tracción indirecta o ensayo brasileño. Norma (ASTM D3967)

El ensayo de tracción indirecta o ensayo brasileño obedece a la norma (ASTM C496 American Section of the International Association for Testing Materials) el cual en su norma se refiere al significado, uso y alcance que tiene este método.

Resumen de la Norma ASTM D3967

Importancia y Uso

Por definición, la resistencia a la tracción se la obtiene mediante el ensayo de tracción uniaxial directa. Sin embargo, el ensayo de tracción es difícil y caro para la aplicación rutinaria. La prueba de tracción indirecta parece ofrecer una alternativa deseable, porque

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es mucho más simple y de bajo costo. Además, los ingenieros involucrados en mecánica de rocas suelen tratar con campos de esfuerzos complicados, incluyendo varias combinaciones de campos de esfuerzos de compresión y tracción. Bajo tales condiciones, la resistencia a la tracción debe ser obtenida con la presencia de tensiones y compresión las cuales sean representativas a las condiciones de campo. El ensayo de resistencia a la tracción indirecta es una de las pruebas más sencillas en las que se producen dichos campos de tensión. Puesto que se utiliza ampliamente en la práctica.

También se necesita un ensayo uniforme para garantizar que los especímenes de disco diametralmente se rompan debido a la tracción tirando a lo largo del diámetro de carga.

A pesar de las declaraciones de precisión y sesgo contenidas en este ensayo, la precisión de este método depende de la competencia del personal que realice, y la adecuación de los equipos y las instalaciones utilizadas. Los organismos que cumplan los criterios de la norma ASTM D 3740 generalmente se consideran capaces de una inspección competente y objetiva

Alcance

Este ensayo cubre la prueba de algunos aparatos, preparación de muestras y métodos de prueba para determinar la resistencia a tracción indirecta de la roca por compresión diametral lineal de un disco.

La resistencia a la tracción de la roca determinada por esta prueba de tracción se designa como la resistencia a la tracción "indirecta" y, en concreto, el valor obtenido en esta prueba se denomina resistencia a la tracción "splitting".

Los valores indicados en unidades SI deben ser considerados como estándar. Los valores entre paréntesis son conversiones matemáticas y se proporcionan como título indicativo.

Todos los cálculos de dimensiones y medidas de fuerza, y la tensión se ajustarán a las directrices de cifras significativas y redondeo establecidos en la norma ASTM D 6026.

Esta norma no pretende dirigir todas las inquietudes sobre seguridad, si las hay, asociadas con su uso. Es la responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso.

3.3. Ensayo de tracción indirecta o ensayo brasileño

Objetivo del ensayo de tracción indirecta o ensayo brasileño

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

Uso del ensayo de tracción indirecta

El valor de esfuerzo a la tracción se utiliza para graficar el circulo de Mohr σc, σt en la envolvente de esfuerzos.

Descripción del ensayo

En este ensayo, el disco de roca es sometido a una carga lineal de compresión actuando sobre un diámetro. El resultado de este esfuerzo de compresión es una tensión horizontal y un esfuerzo de compresión vertical variable. Cerca de los bordes de contacto, los esfuerzos compresivos toman valores máximos, lo que puede causar un fracturamiento local. Esta anomalía se reduce empleando testigos con relación espesor/diámetro de 0.5 y colocando un apoyo adicional entre la roca y los bloques de la máquina en los puntos de carga. La fractura inicial producida sobre el testigo será el resultado del esfuerzo detracción que ocurre en el centro del disco. Esta fractura es inducida, por lo que el resultado del esfuerzo a la tracción obtenida a partir de este ensayo será algo mayor del que se obtiene de un ensayo de tracción directa en donde el testigo tiene más opción a fallar por la zona de menor resistencia.

Equipo

Máquina de ensayos. Una prensa que puede aplicar y medir la carga diametral sobre el testigo, con una capacidad de carga de 100 toneladas y que cumplan con los requerimientos de la Norma ASTM E4 y British Standard 1610.- Apoyos suplementarios. Entre el testigo y los bloques de apoyo se coloca nudos de apoyos adicionales que permiten reducir la alta concentración de esfuerzos. Estos apoyos pueden ser pedazos de cartón grueso (0.01D de espesor).

Preparación de testigos

Los testigos deben ser discos circulares con una relación espesor/diámetro entre 0.5 y 0.75.- El diámetro del testigo debe ser por lo menos 10 veces mayor que el grano más grande del mineral que forma la roca. Un diámetro de 4.92 cm por lo general satisface este criterio. Cuando el diámetro es menor que el indicado y se

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deben ensayar pues no hay disponibilidad de material, se debe anotar este hecho en el informe.

Se determinará el diámetro del testigo con una aproximación de 0.1 mm. Se tomará tres medidas y obtendrá el promedio. Una de las medidas debe ser tomada en el diámetro que se va ensayar.- Se determinará el espesor del disco con aproximación de 0.1 mm. Se tomará tres medidas y obtendrá el promedio. Una de las medidas debe ser tomada en el eje del disco.

Procedimiento

El ensayo consiste en someter a una probeta cilíndrica (disco de roca o mineral) a una carga lineal compresiva actuando a lo largo de su diámetro. El resultado de este esfuerzo compresivo es una tensión horizontal y un esfuerzo compresivo variable. La probeta rocosa o mineral se suele romper en la mayoría de los casos separándose en dos mitades según el eje de carga diametral.

Imagen # 2

Fuente: www.webdelprofesor.ula.ve

Imagen # 3

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Fuente: www.webdelprofesor.ula.ve

Imagen # 4

Fuente: www.webdelprofesor.ula.ve

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3.4. Calculo de tracción indirecta o tracción brasileño

La probeta rocosa o mineral a ser ensayada debe tener la siguiente relación: L/D = 0.5

Donde:

L = Longitud de la probeta (cms).

D = Diámetro de la probeta (cms).

σ T=2 PπDL

Donde:

σ T = Resistencia a la tracción indirecta de la roca o mineral en (Kg/cm²).

P = Carga última de rotura de la probeta (Kg).

D = Diámetro de la probeta (cm).

L = Longitud de la probeta (cm).

π = Constante.

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4. BIBLIOGRAFÍA

Dirección:http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/frabon/Mecanica%20de%20Rocas/Tema%202.pdf – Tema: Propiedades Físicas y mecánicas de las Rocas – Autor: Universidad de los Andes (Merida-Venezuela) – Fecha: 2013 ultima modificación.

Dirección: http://enriquemontalar.com/fernando-carneiro-y-el-ensayo-brasileno/ - Tema: Fernando Carneiro y el ensayo Brasileño, 68 años de Tracción Indirecta – Autor: Enrique Montalar Yago – Fecha: 15 de noviembre del 2011.

Dirección: http://www.astm.org/Standards/D3967.htm - Tema: ASTM D3967-08 Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens – Autor: www.astm.org – Fecha: 1996-2013

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