LABORATORIO DE COMPRESIÓN INCONFINADA UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA LABORATORIO DE SUELOS IGRUPO: 02

COMPRESIÓN INCONFINADA Huertas O, Viviana; Villalobos, Juan C; Guzman, Yeison

vivianahu10@hotmail.com ; juancamilovillalobos@gmail.com ; yeyeguz@hotmail.com

Resumen

Mediante ensayos de laboratorio y la norma I.N.V.E. 152-07 podemos determinar la resistencia a la compresión inconfinada de suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas o remoldeadas, la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo evaluando la carga que puede actuar sobre el sin provocar la falla de su masa. Podemos interpretar el tipo de falla que sufrió la muestra según sus características, y su módulo de elasticidad. La metodología usada para esta práctica fue el análisis de la muestra de un suelo obtenido por un tubo shelby, y forrado en plástico para conservar sus características originales. Luego seguimos paso a paso el procedimiento establecido por la norma para poder obtener las deformaciones y los esfuerzos que provocan su falla, para finalmente poder obtener la resistencia del suelo.

Palabras claves Suelos cohesivos, esfuerzos cortantes, deformaciones.

1. Introducción

El ensayo de compresión inconfinada es un método rápido y de amplio uso para determinar el parámetro de resistencia no drenado CU del suelo saturado arcilloso. Este ensayo es ampliamente utilizado, ya que constituye un método económico. Consiste en un ensayo uniaxial, en donde la probeta no tiene soporte lateral, realizándolo en condiciones no drenadas. Para la realización de este ensayo se debe tomar en cuenta ciertas condiciones y especificación dependiendo los instrumentos que se vayan a utilizar. El ensayo de compresión inconfinada es un tipo especial de prueba no consolidada-no drenada que se usa comúnmente para especímenes de arcilla. En el ensayo, la presión de confinamiento σ3 = 0. Una carga axial se aplica rápidamente al espécimen para generar la falla. El esfuerzo principal menor total es 0 y el esfuerzo principal mayor total es σ1.

Figura 1, ensayo de compresión inconfinada.

Teniendo en cuenta que la resistencia al corte no drenado es independiente de la presión de confinamiento:

τ f=σ 1

2=

qu

2=ca

qu: es la resistencia a compresión simple del ensayo de compresión inconfinada.

Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que sobre ellos es que se van a fundar los diferentes tipos de estructuras y para esto deben cumplir con una base firme. Por medio de este experimento se podrá predecir el comportamiento del suelo ante las cargas de la estructura.

2. Elementos del Trabajo y metodología

La práctica de compresión inconfinada se desarrolló con una muestra húmeda de suelo inalterada obtenida con un tubo shelby, de la muestra se toman datos de la altura y el diámetro con un calibrador, para tener las mediciones más exactas, se toman tres veces la altura y tres veces el diámetro luego se promedia las medidas.

1

LABORATORIO DE COMPRESIÓN INCONFINADA UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA LABORATORIO DE SUELOS IGRUPO: 02

Figura 2, muestra húmeda de suelo inalterada

Figura 3, longitud de la muestra

Figura 4, diámetro de la muestra

Se mide peso natural de la muestra y seguido con un penetrómetro de bolsillo, se calcula la deformación (qu) aproximada que se generó a la muestra en kg/cm2.

Figura 5, masa de la muestra

Figura 6, deformación con penetrometro de bolsillo

Otra manera de determinar la deformación de la muestra sometida a carga, es con la máquina de compresión que se encuentra en el laboratorio, esta máquina muestra los valores de las cargas de axiales en milésimas de KN y las deformaciones en centésima de mm, se pone la muestra en la máquina y es sometida a cargas que incrementan con el cambio del tiempo, cada 30 segundos se toman los valores de deformación y carga arrojados por la máquina.

Figura 7, máquina de compresión.

La muestra es sometida hasta llegar a la falla por cortante, la grieta que la muestra presentó es de un ángulo aproximadamente de 45°.

2

LABORATORIO DE COMPRESIÓN INCONFINADA UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA LABORATORIO DE SUELOS IGRUPO: 02

Figura 8, falla del suelo

Después de fallada la muestra se pone en un recipiente y se mide la masa húmeda, la masa del recipiente y por último se lleva al horno por 24 horas aproximadamente para hallar la humedad.

Figura 9, la muestra en el recipiente para llevar al horno.

3. Resultados

Figura 10 Esquema de la muestra de suelo inalterado

Las medidas con calibrador de las alturas y diámetros de la muestra tomados en el laboratorio son las siguientes:

Diámetro Altura

(mm) (mm)

1 (superior)

62,6 124,4

2 (medio) 62,2 124,63 (inferior) 62,3 124,5

Promedio 62,367 124,5

Tabla 1, valores de alturas y diámetros de la muestra inalterada

Figura 11, deformación con penetrómetro de bolsillo

El valor de la deformación (qu) registrada con el penetrómetro de bolsillo es de 0.5 Kg/cm2.

Ecuación 1, cálculo de área promedio de la probeta

El área promedio de la probeta es igual a 3050,826 mm2.

Diámetro (mm) Area de la probeta

1 (superior)

62,6 3077,786266

2 (medio) 62,2 3038,5791983 (inferior) 62,3 3048,357403

Tabla 2, valor de las áreas de la probeta

Deformación (10*^-2

mm)

Deformación (10*^-2

mm)

tiempo (s)

Carga (*10^-3

Kn)

Carga (*10^-3 Kn)

1 0,34 0,034 15 0,067 0,000672 0,61 0,061 15 0,119 0,001193 0,95 0,095 15 0,162 0,001624 1,28 0,128 15 0,188 0,00188

3

LABORATORIO DE COMPRESIÓN INCONFINADA UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA LABORATORIO DE SUELOS IGRUPO: 02

5 1,65 0,165 15 0,202 0,002026 2,04 0,204 15 0,169 0,001697 2,44 0,244 15 0,17 0,00178 2,73 0,273 15 0,155 0,001559 3,08 0,308 15 0,133 0,00133

10 3,4 0,34 15 0,115 0,0011511 3,74 0,374 15 0,103 0,0010312 4,03 0,403 15 0,093 0,00093

Tabla 3, valores de deformaciones y cargas, tomadas en la máquina de compresión

∈=∆ LLo

Ecuación 2, cálculo de la deformación unitaria

Dónde:

Є= deformación unitariaΔL= cambio de la longitud de la muestra, igual al cambio entre la lectura inicial y final del indicador de deformación.Lo= longitud inicial de la muestra.

1 0,0002732 0,0004903 0,0007634 0,0010285 0,0013256 0,0016397 0,0019608 0,0021939 0,00247410 0,00273111 0,00300412 0,003237

Tabla 4, valores de la deformación unitaria

Ecuación 3, sección transversal promedio de la muestra

Dónde:

Ao= área inicial promedio de la probeta y está dado por la ecuación 01.A=Sección transversalЄ= deformación unitaria

Ecuación 4, cálculo de esfuerzo

Dónde:

P= carga aplicada dadaA= área de la sección promedioσ=esfuerzo

σ (¿10−7) σ2,196E-07 0,00000021963,899E-07 0,0000003899

5,306E-07 0,00000053066,156E-07 0,0000006156

6,612E-07 0,00000066125,530E-07 0,0000005530

5,561E-07 0,00000055615,069E-07 0,0000005069

4,349E-07 0,00000043493,759E-07 0,0000003759

3,366E-07 0,00000033663,038E-07 0,0000003038

Tabla 5, valores de esfuerzos

4

LABORATORIO DE COMPRESIÓN INCONFINADA UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA LABORATORIO DE SUELOS IGRUPO: 02

0 0.0000005 0.0000010

0.10.20.30.40.5

f(x) = − 174935.43567658 x + 0.299031817346374R² = 0.0359606507198099

Deformación

Esfu

erzo

Grafica 1, esfuerzo vs deformación

Esfuerzo Deformacion2,1955E-07 0,0343,8987E-07 0,061

5,306E-07 0,0956,1559E-07 0,128

6,6124E-07 0,1655,5304E-07 0,204

5,5613E-07 0,2445,0695E-07 0,273

4,3487E-07 0,3083,7592E-07 0,34

3,366E-07 0,3743,0385E-07 0,403

Tabla 6, valores de esfuerzos y deformaciones

Masa de la muestra

Wc= masa de recipiente= 36.47 g

W1= recipiente + muestra húmeda= 103.08 g

W2=recipiente + muestra seca= 68.73 g

Contenido de humedad de la muestra:

w=W 1−W 2W 2−Wc

∗100=WwWs

∗100

Ecuación 06 contenido de humedad de la muestra

Donde:

W= contenido de agua %

W1= masa del recipiente y del espécimen húmedo (g)

W2= masa del recipiente y del espécimen seco (g)

Wc= masa del recipiente (g)

Ww= masa del agua (g)

Ws= masa de las partículas sólidas (g)

w=103.08−68.7368.73−36.47

=1.06478∗100=106.4786 %

w=WwWs

=34.3532.26

∗100=106.4786 %

4. Análisis de resultados

Ya después de la explicación realizada por el laboratorista, se desarrolló la identificación de los suelos en donde lo primero que se encontró fue un tipo de suelo fino, con las aplicaciones de la norma NSR-10 se identificaron sus propiedades como la humedad que no fue mucha en sí, siendo de un tipo seca muy blanda y con cementación moderada, al ver la estructura homogénea y de bloques se pudo notar que su tenacidad era de media calidad y su dilatancia es lenta, además se pudo encontrar tallos de plantas identificando que hay suelo orgánico y por su plasticidad media también se pudo definir que es arcillosa.En el segundo suelo que se identificóque también fue un suelo fino con mucha saturación y siendo de alta humedad en el estado que lo encontramos, con una consistencia firme, la cementación moderada y una estructura lisa y homogénea se supo que era más arcilloso por lo tanto su plasticidad fue muy alta y su tenacidad lenta donde su resistencia en seco era muy alta.En el tercer suelo que se tubo nos encontramos con un material de suelo con grano grueso donde el tamaño máximo fue de 50mm de forma plana de color amarillo grisáceo por lo que se dice que hay arena fina compactada con olor a tierra y seco siendo que la mayoría fueran de este mismo tamaño a demás en su angulosidad se noto que fue transportada por rico por su subangularidad.En el otro contenido de suelo se encontró un suelo fino húmedo con consistencia blanday una cementación moderada donde su estructura fue homogénea y de bloque, tenacidad baja y por lo tal dilatancia lenta aunque su resistencia en seco fue de media a comparación de la anterior por lo cual se pudo definir que es mas arenosa que arcillosa por lo cual se pudo identificar que es un suelo arenoso con plasticidad media.Al final encontramos suelos de grano grueso donde su tamaño eran de 236 y 100mm con colores grisáceos las diferencias empezaron con su estructura ya que uno era estratificado y el otro era laminar donde el laminar era alargado y aplanado sin mucha angulosidad por lo cual fue triturado y no transportado por lo cual se pudo definir que es un suelo con mucho cal y el

5

LABORATORIO DE COMPRESIÓN INCONFINADA UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA LABORATORIO DE SUELOS IGRUPO: 02

otro ya cuando se identificó que es estratificado y fisurado con poca angulosidad pero con varias angulosas se decidió dejar como un tipo subangular para poder definirla como una pirita aunque faltaba brillo en sus piedras por lo cual se supo que tenía poca cuarcita y mayor cal. FAVOR PASAR LA TABLA HECHA EN EL LAB. ENUMERARLA Y PONERLA EN EL CUADRO DE TABLAS UBICADO EN LA CLUMNA DERECHA

5. Conclusión

Se identificaron los suelos que muestran gran variedad de aspectos, fertilidad y características químicas en función de los materiales minerales y orgánicos que lo forman.

Se comprendió la clasificación de los suelos gruesos y finos para poder dar sus propiedades con fundamentos en normas y guías para seguir y dar su resultado de cualidades del suelo.

Se dio a Conocer cada propiedad del suelo siendo fino o de grano grueso como lo es el color, tamaño de gravas, forma, humedad y para los finos su estructura, dilatancia, tenacidad, plasticidad y resistencia en seco, y así poder analizar el comportamiento de cada suelo y cuáles son sus diferencias.

6. Referencias (Times New Roman, 10, negrita).

[1]. Ingenierocivilinfo, [06 de febrero de 2014], http://www.ingenierocivilinfo.com

[2]. ing.unne.edu.ar, [06 de febrero de 2014], http://ing.unne.edu.ar/pub/Geotecnia/2k8-04-10/u-iv-b.pdf

Ecuaciones.

Ecuación 1, cálculo de área promedio de la probeta.......3Ecuación 2, cálculo de la deformación unitaria...............4Ecuación 3, sección transversal promedio de la muestra 4Ecuación 4, cálculo de esfuerzo......................................4Ecuación 06 contenido de humedad de la muestra….5

Tablas.

6

LABORATORIO DE COMPRESIÓN INCONFINADA UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA LABORATORIO DE SUELOS IGRUPO: 02

Tabla 1, valores de alturas y diámetros de la muestra inalterada 3Tabla 2, valor de las áreas de la probeta..........................4Tabla 3, valores de deformaciones y cargas, tomadas en la máquina de compresión 4Tabla 4, valores de la deformación unitaria....................4Tabla 5, valores de esfuerzos...........................................5Tabla 6, valores de esfuerzos y deformaciones...............5

FIGURAS.Figura 1, ensayo de compresión inconfinada..................1Figura 2, muestra húmeda de suelo inalterada................2Figura 3, longitud de la muestra......................................2Figura 4, diámetro de la muestra.....................................2Figura 5, masa de la muestra...........................................2Figura 6, deformación con penetrometro de bolsillo.......2Figura 7, máquina de compresión...................................2Figura 8, falla del suelo...................................................3Figura 9, la muestra en el recipiente para llevar al horno.3Figura 10 Esquema de la muestra de suelo inalterado....3Figura 11, deformación con picnómetro de bolsillo........3

7