Ensayo triaxial geotecnia

Ensayo triaxial geotecnia

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  UNIVERSIDAD NACIONAL JORGEBASADRE GROHMANN 1 GEOTECNIA PARA CIEMNTACIONES ENSAYO TRIAXIAL GENERALIDADES: Su principal acción es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo-deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo complejo, pero la información que entrega es la mas representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada. Consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana de caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzando este estado de equilibrio, se aumenta la presión normal o axial, sin modificar la presión lateral aplicada, hasta que se produzca la falla. Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un grafio se dibujan los círculos de mohr que representan los esfuerzos de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a estos, se determina los parámetros ф y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajara, las alternativas para realizar el ensayo será consolidado no drenado (CU), no consolidado no drenado (UU), o consolidado drenado (CD). Debido a que el suelo es un material tan complejo, ninguna prueba bastará por si sola para estudiar todos los aspectos importantes del comportamiento esfuerzo-deformación. El ensayo Triaxial constituye el método más versátil en el estudio de las propiedades esfuerzo-deformación. Con este ensayo es posible obtener una gran variedad de estados reales de carga. Esta prueba es la más común para determinar las propiedades esfuerzo-deformación. Una muestra cilíndrica de un suelo es sometida a una presión de confinamiento en todas sus caras. A continuación se incrementa el esfuerzo axial hasta que la muestra se rompe. Como no existen esfuerzos tangenciales sobre las caras de la muestra cilíndrica, el esfuerzo axial y la presión de confinamiento, son los esfuerzos principal mayor y principal menor respectivamente. Al incremento de esfuerzo axial, se denomina esfuerzo desviador. 25 de septiembre de 2012 APLICACIONES: EN FUNDACIONES: Para fundaciones colocadas en terrenos arcillosos, la condición inmediatamente después de completar la construcción, es casi siempre la mas crítica. Esto es porque la carga completa es aplicada al terreno y éste no ha tenido tiempo para ganar la resistencia adicional por consolidación. Por estas condiciones la resistencia al corte es determinada por pruebas al corte Triaxial. Para pequeños proyectos sobre los cuales el gasto de un programa de ensayos no se justifica, la capacidad de carga en suelos de arcilla saturada se puede calcular con el ensayo C.N.C. Alex Mamani Luque
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  UNIVERSIDAD NACIONAL JORGEBASADRE GROHMANN 2 GEOTECNIA PARA CIEMNTACIONES ESTABILLIDAD EN TALUDES: En cualquier caso de construcción de taludes, sean estos hechos por la mano del hombre o formados naturalmente en faldas de montaña o bordes de río, se tiene por resultado componentes gravitacionales del peso que tienden a movilizar el suelo desde un nivel mas alto hasta uno mas bajo. La filtración puede ser una causa muy importante para movilizar el suelo cuando el agua esta presente, estas fuerzas variantes producen esfuerzos cortantes en la masa del suelo, y ocurrirá movimiento, a menos que la resistencia al corte sobre cada posible superficie de falla a través de la masa sea mayor que el esfuerzo actuante. EMPUJES: Al proyectarse estructuras de sostenimiento, debe asegurarse solamente que no solo se produzca el colapso o falla. Desplazamientos de varios centímetros no suelen tener importancia, siempre que se asegure que no se producirán repentinamente desplazamientos mas grandes. Por ello el método para el proyecto de estructuras de retención suele consistir en estudiar las condiciones que existirán en una condición de falla, introduciendo factores de seguridad convenientes, para evitar el colapso. Una solución completa y exacta para un caso activo o pasivo de equilibrio limite, debe cumplir las siguientes condiciones: - Cada punto del terreno debe estar en equilibrio. - La condición de falla Mohr - Coulomb debe cumplirse en todos los puntos. - Los esfuerzos al interior de la masa deben estar en equilibrio con los exteriores. VENTAJAS La muestra no es forzada a inducir la falla sobre una superficie determinada. Consecuentemente, una prueba de compresión puede revelar una superficie débil relacionada a alguna característica natural de la estructura del suelo. Las tensiones aplicadas en pruebas de compresión en laboratorio, son una 25 de septiembre de 2012 aproximación de aquellas que ocurren en situ. Las tensiones aplicadas son las tensiones principales y es posible realizar un estrecho control sobre las tensiones y las deformaciones. Las condiciones de drenaje pueden ser controladas y es posible una gran variedad de condiciones de prueba. LIMITACIONES En algunos casos de arcilla el tamaño de la muestra puede tener importantes efectos sobre la resistencia medida. Se deben confeccionar o tomar muestras de diámetros que representen adecuadamente grietas y discontinuidades en una muestra de suelo. Alex Mamani Luque
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  UNIVERSIDAD NACIONAL JORGEBASADRE GROHMANN 3 GEOTECNIA PARA CIEMNTACIONES EQUIPO PARA ENSAYO El aparato consta, en primer lugar, de un tablero de comando y de una cámara Triaxial constituida de cilindro de lucita de 35 cm de diámetro y unos 7 mm de espesor de su pared. (Según figura 5.33). Las bases de la cámara están conformadas por dos placas circulares las que quedaran solidarias al cilindro, por medio de sellos de goma y piezas de ajuste. La pieza base inferior es de acero inoxidable para poder resistir los ensayes. La cámara con las anteriores dimensiones resiste presiones internas de 7kg/cm2. Dentro de la cámara se ubican dos cilindros cortos, que sirven de base y cabezal del cuerpo de prueba con piezas de aluminio perforada en contacto con este. La transmisión de carga hacia el cuerpo de prueba se logra mediante un movimiento ascendente de la cámara cuya sección superior del cuerpo, entra en contacto con el vástago del anillo de carga. Un extensómetro medirá las deformaciones que tengan lugar en el anillo, las que, a través, de una tabla de calibración proporcionara las cargas actuantes correspondientes. Por otro lado, el candenciómetro conjuntamente con el cronometro controlaran que la velocidad de carga sea de 0.025 cm/min. En las pruebas de compresión Triaxial, se requiere que la muestra esta enfundada en membranas flexibles, resistentes e impermeables, generalmente de látex. Para aplicar la presión de cámara en torno a la muestra, el agua seria el fluido ideal, ya que este no ataca a la membrana de látex. TIPOS DE ENSAYO TRIAXIAL 1. No consolidado-No drenado (UU). 2. Consolidado-No drenado (CU). 3. Consolidado-Drenado (CD). 4. Consolidado-No drenado con medición de presión de poros (CU o CU’). 25 de septiembre de 2012 Gráfico de un ensayo triaxial: Alex Mamani Luque
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  UNIVERSIDAD NACIONAL JORGEBASADRE GROHMANN 4 GEOTECNIA PARA CIEMNTACIONES ESQUEMA DE UN ENSAYO TRIAXIAL: ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO DRENADO CD: Carácterísticas: Es lento Fácil de hacer Es el más utilizado La velocidad de ensayo no debe permitir presiones de poros superiores a 50% de la presion de confinamiento. Se gasta mucho tiempo para encontrar la resistencia a esfuerzos efectivos para un 25 de septiembre de 2012 rango de presiones de consolidación. Se requiere ensayar varias muestras. Los resultados son útiles para estabilidad de taludes en corte. PREPARACIÓN DEL ESPÉCIMEN Y MONTAJE INICIAL Listos los tres especímenes, se procede a instalarlos en las celda, se revisa la manguera de ingreso de contrapresión. Alex Mamani Luque
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  UNIVERSIDAD NACIONAL JORGEBASADRE GROHMANN 5 GEOTECNIA PARA CIEMNTACIONES Colocar el papel filtro sobre la piedra porosa húmeda y sobre éste espécimen. Luego de esto colocar la membrana o latex alrededor del espécimen, por seguridad siempre se recomienda el uso de dos membranas y los anillos de jebe, dos en la parte superior y dos en la parte inferior. Colocar el trípode (antes de hacer esto el piston del tripode estará elevado y ajustado caso contrario en el momento de ser colocado, el piston comprimirá a la muestra). Luego se ajustarán los pernos por igual, el ajuste será moderado, con mucho cuidado se desajustará el pistón y se dejará caer sobre el espécimen el contacto deberá ser apenas, dependiendo de la densidad del material con el que se esté trabajando. Luego se limpiará los bordes de la base, se colocará la celda (en los bordes de la celda 25 de septiembre de 2012 se aplicará una pequeña película de grasa de silicona) se hará giros evitando que haya fricción y hacemos los ajustes correspondientes en la parte superior, el perno estará abierto para liberar vacíos. Conectar las mangueras de ingreso de contrapresión y presión vertical en la celda. Adaptar el deformímetro en la parte superior de la celda para controlar la deformación de la muestra. Alex Mamani Luque
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  UNIVERSIDAD NACIONAL JORGEBASADRE GROHMANN 6 GEOTECNIA PARA CIEMNTACIONES INSTALACIÓN DE ESPECÍMENES USANDO EL MOLDE PARTIDO El proceso es el mismo pero en este se debe tener especial cuidado ya que el espécimen es una arena limpia que fácilmente puede ser afectado ante un movimiento inadecuado. Poner la membrana o latex luego instalar el molde partido y colocar el papel filtro sobre la piedra porosa. Aplicar presión de succión mediante un pequeño motor para fijar el latex a las paredes del molde partido, luego remoldar usando 5 capas y seguir la instalación convencional. LLENADO DE LA CELDA TRIAXIAL Ese es el siguiente paso y así se termina la etapa de saturación de la muestra. FASES DEL ENSAYO Aceleración de la saturación de arenas con CO2. Lectura del parámetro de Skempton (B). Procedimiento para la etapa de consolidación Comprobación si la muestra ya se encuentra consolidada. Etapa de aplicación de carga. IMÁGENES DEL ENSAYO TRIAXIAL CONSOLIDADO DRENADO: 25 de septiembre de 2012 Alex Mamani Luque
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  UNIVERSIDAD NACIONAL JORGEBASADRE GROHMANN 7 GEOTECNIA PARA CIEMNTACIONES Figura 1: Puesta de la muestra. Figura 2: Colocación del latex y entre la parte superior e inferior deben ir las piedras porosas. Figura 3: Controles de presión, contrapresión y del agua. Figara 4: Equipo para el ensayo triaxial consolidado drenado. Figura 5: Calibración de instrumentos para el ensayo triaxial 25 de septiembre de 2012 Figura 6: Resultado luego de haber sido ensayada la muestra, dentro de la cápsula Figura 7: Resultado luego de haber sido ensayada la muestra. Alex Mamani Luque
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  UNIVERSIDAD NACIONAL JORGEBASADRE GROHMANN 8 GEOTECNIA PARA CIEMNTACIONES Formato de laboratotio: 25 de septiembre de 2012 Alex Mamani Luque