Calculo de Carga Puntual

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMACUNAMBA

CARRERA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINASCURSO: MECÁNICA DE ROCAS

________________________________________________________________________INTRODUCCIÓN

Las rocas presentan una gran variedad de propiedades geomecanicas las cuales afectan a la reacción del macizo rocoso frente a distintos eventos destress u otros. Una propiedad muy importante es la resistencia a esfuerzos depresión, esa propiedad es muy necesaria conocerla a profundidad para loscasos de estudios geológicos aplicados a la ingeniería.En este laboratorio se experimentó con un mismo tipo de roca perodiferentes muestras haciendo muchas pruebas para carga puntual, esfuerzobiaxial y triaxial. Se utilizaron instrumentos de laboratorio y se conocieron lasinstalaciones necesarias para llevar a cabo estudios ge mecánicos.

ENSAYO DE CARGA PUNTUAL

Objetivos: Familiarizarse con el trabajo en laboratorios geomecánicos Tomar datos acerca del punto de ruptura de las muestras tanto en

cargapuntual como en esfuerzos uniaxiales y triaxiales. Analizar los datos obtenidos comparándolos con los de otras muestras

yobtener explicaciones acerca de posibles inconsistencias. La finalidad de este ensayo es determinar la resistencia la compresión

simple de la roca de una forma simple, pudiéndose realizar en el campo. En este ensayo se rompen trozos de testigo o roca en forma irregular aplicando la carga entre dos piezas cónicas con puntas esféricas.

El ensayo de la carga puntual debe ser entendido como un método indicativo para la roca, que proporciona una evaluación aproximada de la resistencia a los esfuerzos de especímenes de roca, el cual puede ser empleado para la clasificación de las rocas de acuerdo a su resistencia. Con el objetivo de determinar el índice de resistencia a la carga puntual (compresión franklin tracción Louis)

Personal ejecutante. Personal de geotecnia

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________________________________________________________________________Equipo:

Equipo para ensayo de carga puntualEste equipo de carga concentrada y determinación de la resistencia aceptada tamaño de muestra hasta 101.6mm. (4 pulg) de diámetro.La resistencia de la roca se puede determinar rápidamente en el campo mediante este equipo utilizando muestras de núcleo o de muestras irregulares de in-situ.El bastidor, la gata de carga y los indicadores componen una unidad integral montada sobre la base de caja de transporte. Se puede aplicar presiones de carga hasta 55KN (13000lbf), una escala montada sobre el bastidor proporciona la información referente al diámetro de muestra que se utiliza para los cálculos del índice de resistencia de la carga concentrada.Especificaciones. Capacidad: 55KNTamaño de muestra: 101.6mm (4pulg) máximo Peso: neto 28Kg (62lbs)Equipo de protección personal.Guantes, casco, lentes, zapatos de seguridad, chaleco, refractante.Etapas de trabajo.Preparación de testigoEnsayo de la roca y lecturaLlenar plantilla de carga puntualRiesgos potenciales.Cortes en la mano, evitar golpes de salto del testigo al momento de la ruptura.Deterioro, alergias en las manos por efecto de aditivos y lavado continuo de muestras._______________________________________________________________________________¡¡ MINAS UNAMBA CAPACIDAD Y PERSEVERANCIA PARA EL DESARROLLO MINERO DE

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________________________________________________________________________Afección visual y de la piel por exposición prolongada de rayos solares.Fatiga física y mental (stress)Proyección de fragmentos de roca en la ruptura.

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO

Clasificación De La RocasLa roca al ser clasificado debe ser primero divididas en unidades, cada una de la cuales se considera de acuerdo a una inspección preliminar de tal forma que sean similares litológicamente que tengan una resistencia similar. La muestra obtenida es de una corrida de cada 5 metros las muestras obtenidas son de forma cilíndrica de perforaciones diamantinas.Ensayos DiametralesLos testigos cilíndricos obtenidos a partir de perforaciones diamantinas con relación longitud/diámetro mayor que 1.4 son las más recomendables para el ensayo diametral. Es preferible realizar a lo menos 10 ensayos por muestra, dependiendo de la cantidad disponible de testigos y de la uniformidad de la roca en la muestra. El espécimen es encertado en la máquina de ensayos y las platinas cerradas de forma que hagan contacto con él en ambos lados de su diámetro, asegurándose que la distancia L entre el punto de contacto y la cara libre más cercana sea por lo menos 0.7D donde d es el diámetro del testigo. La distancia D se registra en la plantilla del índice de carga puntual y la carga se incrementa hasta que el espécimen falle. La carga de falla es registrada y el procedimiento se repite para el resto de especímenes de muestra.Ensayo AxialPara este essayo de deben emplearse especímenes obtenidos a partir de sondajes diamantinos con una relación L/D de 1.1+-0.05, en caso si se obtiene especímenes con una tolerancia de 1.1+-0.04 se puede obtener resultados satisfactorios que pueden ser empleados corrigiendo el valor de índice corregido (Is) por un factor (F), es decir:Ik=Ls*FSe requiere un espécimen cada de 5.00m con características que estas hayan salido del ensayo diametral, el espécimen es introducido en la maquina ensayo se registra la longitud axila que es observada en la regla, luego la carga se incrementa hasta que falle el espécimen; la carga de a falla P es registrado en la pantalla de carga puntual, así como el tipo de roca, diámetro de ruptura D ´ y el tipo de fractura; el procedimiento se repite para los demás ensayos que resten.


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________________________________________________________________________CALCULO DE CARGA PUNTUAL

Índice De Resistencia A La Carga Puntual (Ls)El índice se calcula por la siguiente relación:

Is=P/D2

Donde: P: fuerza aplicada o carga de falla (KN)D: distancia entre las dos puntas cónicas en el momento de rotura (mm)La relación entre Is y σ c, según Bienanski, viene dada por:

σ c=23Is Con testigo de 50mm de diámetro para roca dura.σ c=18 Is Para roca blanda

Is>10Kgf/cm2, este índice pierde su validezPara obtener valores confiables de Is es mejor utilizar ensayos diametrales en testigos cercanos a 50mm, la corrección por tamaño es:F=(D/50)0.45Para testigos de diámetro cerrado a los 50mm es posible utilizarF=(D/50)0.5Si los ensayos se realizan sobre bloques o pedazos irregulares de roca, el índice a la resistencia de la compresión simple de la roca se le calcula:Is=P/WD

FORMAS DE CUERPO DE PRUEBA

D

l

DDe

(b)0.3W<D>W

(a)L>0.5D Testigo equivalente

W


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D

LW

De

CL>0.5D

0.3<D>W

Testigo equivalente

L

(d)L>0.5D

D

W2

W1

De

0.3W<D>D

Testigo equivalente

0.3W<D>W

W= W1 +W2/2

Nº

D (cm)

W (cm)

P (KN)

D” (cm)

Ls (KN/m2)

Tipo de roca

σ c(MPa)

Fractura

1 4.8 4.23 3.68 4.25 1812.45 Lutita 32.62 Estructural2 7.3 5.75 6.46 6.8 1539.01 Caliza 27.70 Matriz3 4.3 5.00 17.82 3.9 8288.37 Caliza 149.19 Matriz4 5.6 5.50 17.30 5.3 5616.88 Caliza 101.10 Matriz5 6.5 7.35 2.65 6.3 554.68 Caliza 9.98 Estructural6 4.8 6.50 4.69 4.2 1503.21 Lutita 27.06 Estructural7 6.5 6.00 39.00 5.9 1000.00 Caliza 18.00 Estructural

Donde: D: Espesor del bloque irregular W: Promedio de W1 y W2

P: Fuerza aplicada o carga de falla D : Longitud inicial dela deformación D” : Longitud final dela deformación Ls: Indice de la resistencia a la compresión σ c: Esfuerzo de compresión

ENSAYO DE MUESTRAS IRREGULARES

PRIMERA MUESTRA

W=W 1+W 2

2 ❑


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W=72+502

=61❑

Is= PWd

Is= 14.35KN0.061m×0.046m

Is=5114.04 KN /m2

0.3W<D<W

0.3(6.1)<4.6<6.1

1.83<4.6<6.1 SI CUMPLE LA RELACION

SEGUNDA MUESTRA

W=W 1+W 2

2 ❑

W=72+422

=57❑

Is= PWd

Is= 15.40KN0.057m×0.0385m

Is=7109.88KN /m2

0.3(5.7)<D<5.7

1.71<3.85<5.7

1.71<3.85<5.7 SI CUMPLE LA RELACION


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nº Profundida

d de

taladro (m)

Tipo de

roca

Direcció

n de la

carga.

d/a

Geometría. de

la muestra

Fuerza

aplicada

(kN)

d’

ruptur

a

(mm)

Tipo de

fractura

σ c

largo

(mm)

diámet

ro

(mm)

1 Caliza D 85 46 14.35 35 M 5114.04 KN /m2

2 Caliza D 80 38.5 15.40 36 M 7109.88KN /m2

Dirección de la carga

D = diametral

A = axial

Tipo de fractura

M = matriz (roca intacta)

E = estructural (ya tiene fractura)

F = fracturado

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Conclusiones:

No se pudo encontrar una relación directa entre los factores quedeberían haberse afectado entre ellos. Se pudo reconocer que la naturaleza dela roca es lo más importante y que las mediciones de ser precisas entoncesindican que un mismo macizo rocoso puede presentar grandes variacionesdentro del que afectan a sus propiedades geomecánicas. Las diferentespruebas demuestran previamente discutidas demuestran que tienen mucho encomún las distintas muestras, sin embargo, muchas veces presentan diferenciasque pueden llevar a un problema en caso de utilizar esos datos para unproyecto de ingeniería

Se puede observar que en las distintas pruebas de cargapuntual los resultados son muy similares, sin embargo, se pueden observar algunos casos donde el valor disminuye notablemente como es en el caso de la muestra 2, esto debe ser debido a debilidades muy pequeñasinvisibles a la simple vista, o a lo mejor en una distribución distinta de las calizaso un aumento del tamaño de estos últimos. Los diámetros son muy similares y no parecen afectar notablemente a los resultados. Engeneral no se observan muchas inconsistencias notables entre las distintasmuestras para esta prueba

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