ENSAYO DE COMPRESION UNPRG, ING CIVIL

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

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Pag.

INDICE………………………………………………………………………………………………………1 INTRODUCCION…………………………………………………………….………………………….2 OBJETIVOS………………………………………………………….……………………………...……3 MARCO TEORICO………………………………………………………….…………………….……4

RESUMEN DEL ENSAYO ……………………………………………………………….…………..8 RECURSOS UTILIZADOS ………………………………………………….………..…….….…….9 DESCRIPCION DEL ENSAYO …………………………………….…..……………………….….12 DATOS OBTENIDOS ……………………………………………………………………… .…….….15 CALCULOS…………………………………………………………………………………..………….16 DIAGRAMA ESFUEZO DEFORMACION………………………… DEFORMACION……………………………………………… ………………………….18 …….18 GRAFICA DE MODULO DE ELASTICIDAD………….……………………………………..19

CONCLUCIONES……………………………………………………………..……………………… 20 ANEXOS………………………………………………………………………….……………………. ..21

INFORME DE MECANICA DE SUELOS II ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA

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El estudio de mecánica de suelos, es de gran importancia, y fundamenta para el desarrollo de obras de carácter ingenieril y otros; las características del mismo son determinadas a partir de ensayos y pruebas insitu, uno de estos ensayos es el ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA, el cual nos permitirá determinar la carga última que el suelo ensayado presenta, esta información obtenida, se relaciona con la resistencia al corte que presenta el suelo.

La importancia de los ensayos, es comprender como reacciona el suelo ante la aplicación de cargas externas, a las cuales será sometida, como es el caso de edificaciones.


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

OBTENER EL ESFUERZO MAXIMO DEL SUELO.



DETERMINAR LA CONSISTENCIA DEL SUELO.



DETERMINAR LA COESION DEL SUELO.



DETERMINAR EL MODULO DE ELASTICIDAD.


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Tiene por finalidad, determinar la resistencia a la compresión no confinada (qu), de un cilindro de suelo cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la resistencia al corte (qc), por la expresión.

Este cálculo se basa en el hecho de que el esfuerzo principal menor es cero (ya que al suelo lo rodea sólo la presión atmosférica) y que el ángulo de fricción interna (Φ) del suelo se supone cero. Debido a numerosos estudios, se ha hecho evidente que este ensayo generalmente no proporciona un valor bastante confiable de la resistencia al corte de un suelo cohesivo, debido a la pérdida de la restricción lateral provista por la masa de suelo, las condiciones internas del suelo como el grado de saturación o la presión de poros que no puede controlarse y la fricción en los extremos producidas por las placas de apoyo. Sin embargo, si los resultados se interpretan adecuadamente, reconociendo las deficiencias del ensayo, estos serán razonablemente confiables.


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El ensayo de la compresión simple es un caso especial del ensayo triaxial, en el cual solamente se le aplica a la probeta la tensión longitudinal. Puesto que no es necesario el dispositivo para aplicar la presión lateral, y como, además, la muestra no necesita estar envuelta en una membrana de caucho. El aparato es tan solo útil para ensayos rápidos sobre suelos predominantemente arcillosos que están saturados o casi saturados. Se podrá realizar de dos maneras, mediante un control de deformación o bien, mediante un control de esfuerzos. El primero, es ampliamente utilizado, controlando la velocidad de avance de la plataforma del equipo. El segundo, requiere ir realizando incrementos de carga, lo que puede causar errores en las deformaciones unitarias al producirse una carga adicional de impacto al aumentar la carga, por lo que resulta de prácticamente nula utilización.

Figura N° 1: Realización del ensayo de compresión no confinada. Fuente: Propia


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Figura N° 2: Tipos de Falla de suelo Fuente: google imágenes

En un ensayo de compresión simple se pueden producir distintos tipos de rotura, los cuales son la rotura frágil y la rotura dúctil. En la primera predominan las grietas paralelas a la dirección de la carga, y la rotura ocurre de un modo brusco y bajo deformaciones muy pequeñas, presentándose después de ella un desmoronamiento de la resistencia. En la segunda la muestra se limita a deformarse, sin que aparezcan zonas de discontinuidad en ella. De forma intermedia, la rotura se produce a través de un plano inclinado, apareciendo un pico en la resistencia y un valor residual. En arcillas blandas aparece la rotura dúctil en el ensayo de compresión simple, mientras que en suelos cementados se suele registrar rotura frágil en este tipo de ensayos. Las teorías de rotura frágil fueron Ensayo de compresión no confinada Mecanica de suelos II Página 5 iniciadas por Allan Griffith en 1920, al atribuir la reducida resistencia a la tracción de muchos materiales a la presencia de diminutas fisuras en su interior, en cuyos extremos se produce concentración de tensiones. La rotura se produce debido a la propagación de las microfisuras existentes bajo dicha concentración de tensiones.


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En una probeta sometida a compresión simple también se pueden producir tracciones locales en el contorno de las fisuras, especialmente sobre planos paralelos a la dirección de la compresión. Esto explica la aparición de grietas verticales. En suelos blandos sometidos a presiones no muy altas, la rotura dúctil se presenta bajo la forma de un ensanchamiento sólo por el centro, ya que por los extremos lo impide la fricción entre el suelo y las placas de carga. Según el valor de la resistencia máxima a compresión simple, una arcilla se puede clasificar del modo que se indica a continuación (Terzaghi y Peck, 1955).

consistencia carga del suelo

ultima (Kg/cm2)

Muy Blanda <0.25 Blanda

0.25-0.50

Media

0.50-1.00

Firme

1.00-2.00

Muy Firme

2.00-4.00

Dura

>4.00

Cuadro N° 1: Consistencia del Suelo Fuente: terzaghi y peck


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RESUMEN DEL ENSAYO

Para la realización de este ensayo se ha tomado una muestra inalterada de limo (color: amarillo), en un tubo de plástico, de esta muestra se ha tomado con un molde cilíndrico una muestra, con la cual se realizó el ensayo, se procedió a acoplar a las placas de la máquina de compresión; asiendo girar una manija se procedía a aplicar presión a la muestra hasta obtener su rotura.

Figura N° 3: ensayo de compresión. Fuente: propia

Para la obtención de resultados, tomaba lecturas de carga, cada 15 segundos.


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RECURSOS UTILIZADOS

Muestra del Suelo

La muestra obtenida, fue de limo amarillo. Muestra no alterada.

Figura N° 4: muestra de limo Fuente: propia

Deformimetro

El indicador de deformaciones debe ser un comparador de carátula graduado a 0,02 mm, y con un rango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del espécimen para el ensayo, o algún otro instrumento de medición, como un transductor que cumpla estos requerimientos.

Figura N° 5: deformimetro Fuente: propia


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Aparato de compresión:

El aparato de compresión puede ser una báscula de plataforma equipada con un marco de carga activado con un gato de tornillo, o con un mecanismo de carga hidráulica, o cualquier otro instrumento de compresión con suficiente capacidad de control para proporcionar la velocidad de carga. En lugar de la báscula de plataforma es común que la carga sea medida con un anillo o una celda de carga fijada al marco. Para suelos cuya resistencia a la compresión no confinada sea menor de 100 kPa (1kg/cm2) el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 1 kPa (0,01 kg/cm2); para suelos con una resistencia a la compresión no confinada de 100 kPa (1 kg/cm2) o mayor el aparato de compresión debe ser capaz de medir los esfuerzos compresivos con una precisión de 5 kPa (0,05 Kg/cm2).

Figura N° 6: máquina de compresión Fuente: propia


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Contenedor Cilíndrico

Se emplea para extraer la muestra cilíndrica, que se va a ensayar.

Vernier

Con aproximación milimétrica (2mm), se emplea para medir las dimensiones de la muestra cilíndrica.

Extractor de muestra

Se emplea para obtener la muestra del contenedor cilíndrico.

Figura N° 7: extracción de muestra Fuente: propia


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Cronómetros

Un instrumento de medición de tiempo, que indique el tiempo transcurrido con una precisión de 1 seg. Para controlar la velocidad de aplicación de deformación prescrita anteriormente.

Balanza Electrónica

Las balanzas utilizadas en el ensayo de agregado fino, grueso y global deberán tener la siguiente exactitud y aproximación: Con aproximación de 0,1 g y exacta a 0,1 g ó 0,1 % de la masa de la muestra, cualquiera que sea mayor, dentro del rango de uso.

Figura N° 8: Balanza electrónica Fuente: propia

Equipo misceláneo

Incluye las herramientas para recortar y labrar la muestra, instrumentos para remodelar la muestra, y las hojas de datos.


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DESCRIPCION DEL ENSAYO

1. Se procedió, por medio de un molde cilíndrico, a obtener la muestra a ensayar Empleando la espátula se cortaba la muestra, obteniendo una forma cilíndrica. Según dicta la norma MTC E -121 – 2000.

Figura N° 9: obtención de muestra Fuente: propia


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2. Con la muestra, dentro del contenedor cilíndrico, se procedió a retirar la muestra con la máquina de extractor de muestras.

Figura N° 10: extracción de muestra Fuente: propia

3. Con la muestra obtenida, se procedió a realizar el ensayo propiamente dicho, con la máquina de compresión no confinada.

Figura N° 11: ensayo de compresión Fuente: propia


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4. De los datos obtenidos, se procedió a realizar los cálculos para obtener los esfuerzos y las deformaciones unitarias.

DATOS OBTENIDOS N° de recipiente Diámetro de recipiente Altura del recipiente Peso de la tara o recipiente cilíndrico Peso de la muestra + recipiente Diámetro final Altura final de la muestra Peso de la muestra seca

08

4 cm 5.89 cm2 60.52 gr 205.69 gr 4.12 cm 5.82 cm 113.89 gr Cuadro N° 2: datos obtenidos

TIEMPO TRANSCURRIDO 0s 15s 30s 45s 1m 1m15s 1m30s 1m45s 2m 2m15s 2m30s 2m45s 3m 3m15s 3m30s 3m45s 4m 4m15s 4m30 4m45s 5m

MICROMETRO DE CARGA

DIAL DE DEFORMACION

0 0.001 0.003 0.007 0.01 0.015 0.029 0.065 0.115 0.175 0.235 0.35 0.41 0.450 0.48 0.51 0.5 0.480 0.470 0.458 0.452

0 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.010 0.010 0.010 0.010 0.010 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020 0.020


Fuente: Excel 2013

Cuadro N° 3: datos obtenidos Fuente: Excel 2013

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CALCULOS

TIEMPO TRANSCU RRIDO

MICR OMET RO DE CARG A

CARGA AXIAL (kg)

DIAL DE DEFOR MACIO N

DEFOR MACIO N TOTAL (cm)

DEFORMAC ION UNITARIA

AREA CORREGIDA (cm2)

ESFUERZO (kg/cm2)

0

0

0

0

0

12.57

0

15s

0.001

0.039799

0.005

0.005

0.0008489

12.58067969

0.0031635

30s

0.003

0.119397

0.005

0.010

0.0016978

12.59137755

0.00948244

45s

0.007

0.278593

0.005

0.015

0.0025467

12.60209362

0.02210688

1m

0.01

0.39799

0.005

0.020

0.0033956

12.61282794

0.03155438

1m15s

0.015

0.596985

0.005

0.025

0.0042445

12.62358056

0.04729126

1m30s

0.029

1.154171

0.010

0.035

0.0059423

12.64514091

0.09127387

1m45s

0.065

2.586935

0.010

0.045

0.0076401

12.66677502

0.20422996

2m

0.115

4.576885

0.010

0.055

0.0093379

12.68848329

0.36071175

2m15s

0.175

6.964825

0.010

0.065

0.0110357

12.71026609

0.54796846

2m30s

0.235

9.352765

0.010

0.075

0.0127334

12.73212382

0.73458012

2m45s

0.35

13.92965

0.020

0.095

0.0161290

12.77606557

1.09029262

3m

0.41

16.31759

0.020

0.115

0.0195246

12.82031169

1.27279199

3m15s

0.450

17.90955

0.020

0.135

0.0229202

12.86486533

1.39212884

3m30s

0.48

19.10352

0.020

0.155

0.0263158

12.90972973

1.47977691

3m45s

0.51

20.29749

0.020

0.175

0.0297114

12.95490814

1.56677993

0.5

19.8995

0.020

0.195

0.0331070

13.00040386

1.53068322

4m15s

0.480

19.10352

0.020

0.215

0.0365025

13.04622026

1.46429538

4m30

0.470 0.458 0.452

18.70553 18.227942 17.989148

0.020 0.020 0.020

0.235 0.255 0.275

0.0398981 0.0432937 0.0466893

13.09236074 13.13882875 13.18562778

1.42873622 1.38733386 1.3642997

0s

4m

4m45s 5m

Cuadro N° 4: cálculos Fuente: Excel 2013


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CONTENIDO DE HUMEDAD

CONTENIDO DE HUMEDAD

8

RECIPIENTE N°:

205.69

PESO DE CAPSULA + PESO SUELO HUMEDO:

60.52

PESO DE RECIPIENTE: PESO DE MUESTRA HUMEDA:

145.17

PESO DE MUESTRA SECA:

113.89 31.28

PESO DE AGUA: CONTENIDO DE HUMEDAD:

27.465%

DENSIDAD HUMEDA:

1.96%

DENSIDAD SECA:

1.54%

Cuadro N° 5: cálculos Fuente: Excel 2013


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DIAGRAMA ESFUERZO DEFORMACION

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION 1.8

1.6

1.57 1.4



1.2  

1 , 

O 0.8 Z R E U F S0.6 E

0.4

0.2

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

DEFORMACION UNITARIA ,

3

3.5

4

4.5

 −

Figura N° 12: Diagrama Esfuerzo-Deformación Fuente: Excel 2013


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GRAFICA DE MODULO DE ELASTICIDAD

Zona Elástica del Suelo. Viene dado por:

 = (∝) = .  /

MODULO DE ELASTICIDAD 0.05

y = 12.997x - 0.0104

0.045 0.04 0.035 0.03 O Z R E U F S E

0.025

∝

0.02

0.015 0.01 0.005 0 0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

0.0045

DEFORMACION UNITARIA

Figura N° 13: Diagrama Esfuerzo-Deformación Fuente: Excel 2013


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CONCLUSIONES



La resistencia del suelo o esfuerzo de compresión último es 1.57 kg/cm2



Según la clasificación de Terzaghi corresponde a un suelo de consistencia Firme.



La cohesión que presenta el suelo es de 0.785 Kg/cm2.



El Modulo de Elasticidad del Suelo es 12.98 kg/cm2.


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ANEXOS PANEL FOTOGRAFICO DE ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA

DESCRIPCIÓN

FOTO N°

DESCRIPCIÓN

FOTO N°

SUELO LIMOSO (AMARILLO)

1

MUESTRA DE SUELO

2

DESCRIPCIÓN

FOTO N°

DESCRIPCIÓN

FOTO N°

ENSAYO DE COMPRESION NO CONFINADA

3

SUELO ENSAYADO

4


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