“EL éxito es la suma de pequeños esfuerzos repetidos día tras día” …. … … PROFESOR: Ing. SECCION: INTEGRANTES: 2020 0 ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 2 2. OBJETIVOS.................................................................................................................. 2 3. 2.1. Objetivos Generales ............................................................................................ 2 2.2. Objetivos Específicos ......................................................................................... 2 ENSAYO REALIZADO .......................................... Ошибка! Закладка не определена. 3.1. Equipos y materiales de ensayo......................................................................... 2 3.2. Procedimientos y condiciones de ensayo ......................................................... 2 3.3. Normas utilizadas ................................................................................................ 2 4. CÁLCULOS DE RESULTADOS DE ENSAYO ............................................................. 2 5. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS........................................................... 8 6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES......................................................................... 13 7. RECOMENDACIONES ............................................................................................... 14 8. ANEXOS ..................................................................................................................... 14 9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................... 14 P á g i n a 1 | 15 1. INTRODUCCIÓN 2. OBJETIVOS 2.1. Objetivos Generales 2.2. Objetivos Específicos 3. MARCO TEORICO 3.1. Equipos y materiales de ensayo 3.2. Procedimientos y condiciones de ensayo 3.3. Normas utilizadas 3.4. Diferencias A.C y A.P* 4. CÁLCULOS DE RESULTADOS DE ENSAYO 4.1. Ejercicio #3 Enunciado: Se dan a continuación los resultados de dos pruebas triaxiales consolidada drenada (CD) realizadas en una muestra de suelo: a) Trazar los Círculos y Envoltoria de Falla Mohr-Coulomb Para trazar los círculos de Mohr, nos apoyaremos en el Excel y de las ecuaciones de un círculo: Imagen 1: Ecuaciones del Circulo P á g i n a 2 | 15 Tabla 1: Datos para Pruebas 1 y 2 Donde: Radio es igual a la semiresta entre el esfuerzo desviador en la falla (s1) y la presión en la cámara (s3). Centro es igual a la semisuma entre el Esfuerzo Desviador en la falla (s1) y la Presión en la Cámara (s3). Lo siguiente es generar los puntos de la dispersión (en una tabla Excel) de cada uno de los círculos que vamos a graficar que irán de los 0° hasta los 180° incrementando de diez en diez grados. Tabla 2: Puntos de dispersión para prueba 1 y 2 PRUEBA 1 Esfuerzo Esfuerzo Normal Cortante (Kpa) (Kpa) 69.00 0.00 70.62 18.49 75.42 36.43 83.27 53.25 93.92 68.46 PRUEBA 2 Esfuerzo Esfuerzo Normal Cortante (Kpa) (Kpa) 120.00 0.00 121.97 22.46 127.80 44.24 137.33 64.67 150.26 83.14 Grados Radianes 0 10 20 30 40 0.00 0.17 0.35 0.52 0.70 50 0.87 107.04 81.58 166.21 99.09 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1.05 1.22 1.40 1.57 1.75 1.92 2.09 2.27 2.44 2.62 2.79 2.97 3.14 122.25 139.07 157.01 175.50 193.99 211.93 228.75 243.96 257.08 267.73 275.58 280.38 282.00 92.23 100.08 104.88 106.50 104.88 100.08 92.23 81.58 68.46 53.25 36.43 18.49 0.00 184.68 205.11 226.89 249.35 271.81 293.59 314.03 332.49 348.44 361.37 370.90 376.73 378.70 112.02 121.55 127.38 129.35 127.38 121.55 112.02 99.09 83.14 64.67 44.24 22.46 0.00 P á g i n a 3 | 15 Imagen 2: Círculos de Mohr - Envolvente de Falla De la tabla hemos generamos los círculos de Mohr para cada Prueba y la tangente envolvente que pasa por cada una de ellas nos genera la ecuación: t=0.3249s+55 b) Determinar los parámetros de resistencia De la ecuación de la envolvente tenemos para s=0 y pendiente (m)=0.3249 t=0.3249(0) + 55 Ø'=Tan-1(0.3249) t=55 => C’= 55 KPa Ø'=18° P á g i n a 4 | 15 c) De los parámetros de resistencia obtenidos ¿a que tipo de suelo pertenece? A partir de los parámetros hallados y las tablas de valores de C’ Y Ø' se infiere que el suelo en estudio se trata de una Arcilla Preconsolidada, es decir, se trata de arcilla blanda. Tabla 3: Valores para C' y Ø' P á g i n a 5 | 15 4.2. Ejercicio #4 Enunciado: Para una muestra de arcilla normalmente consolidada, se tiene que 𝜙′=30° y 𝜙𝑐𝑢=18°. Se realizó una prueba triaxial consolidada no drenada (CU) sobre esta arcilla con una presión de confinamiento en cámara de 105 kPa. Determinar el (i) esfuerzo desviador y (ii) la poropresión en la falla. Datos del ejercicio: Arcilla Normalmente Consolidada (C=0) CU - CONSOLIDADO NO DRENADO (se genera poropresion) 𝜙′=30° 𝜙𝑐𝑢=18° 𝜎₃=105 kpa Primero definamos que es un ensayo triaxial CU En este tipo de prueba, el espécimen se consolida primeramente bajo la presión hidrostática; así el esfuerzo llega a ser efectivo, actuando sobre la fase sólida del suelo. En seguida, la muestra se lleva a la falla por un rápido incremento de la carga axial, de manera que no se permita cambio de volumen. El hecho esencial de este tipo de prueba es el no permitir ninguna consolidación adicional durante el periodo de falla, de aplicación de la carga axial. El ensayo CU (consolidado-no drenado) se realiza generalmente con medición de la presión de poros o neutra con el fin de determinar los parámetros de “C” y “φ” en términos de esfuerzos totales y esfuerzos efectivos. Primer caso: 𝜎₃=105kpa 𝜎₃+ ∆𝜎𝑑 = 𝜎₁ ϕ ϕ 𝜎₁ = 𝜎₃ 𝑥 𝑡𝑎𝑛2 (45 + 2 ) + 2𝐶𝑡𝑎𝑛(45 + 2 ) Recordemos que c=0 ϕ 𝜎₁ = 𝜎₃ 𝑥 𝑡𝑎𝑛2 (45 + 2 ) ; 𝜙𝑐𝑢=18° Reemplazando con los datos del problema: 𝜎₁=105𝑥𝑡𝑎𝑛2 (45 + 18 ) 2 𝜎₁=198.915kpa 105 + ∆𝜎𝑑 = 198.915𝑘𝑝𝑎 P á g i n a 6 | 15 ∆𝜎𝑑 = 93.915 El esfuerzo desviador es de 93.915kpa Segundo caso: 𝜎 3 − 𝑢 = 𝜎΄₃ 105 − 𝑢 = 𝜎΄₃ (𝜎₃+ ∆𝜎𝑑) − 𝑢 = 𝜎΄₁ ; 𝜎₃+ ∆𝜎𝑑 = 𝜎₁ 198.915 – u = 𝜎΄₁ ϕ 𝜎΄₁ = 𝜎΄₃ 𝑥 𝑡𝑎𝑛2 (45 + 2 ) ; 𝜙′=30° Reemplazando datos: 198.915 − 𝑢 = (105 − 𝑢)𝑥 𝑡𝑎𝑛2 (45 + 30 ) 2 198.915 − 𝑢 30 = 𝑡𝑎𝑛2 (45 + ) 105 − 𝑢 2 198.915 − 𝑢 = 3(105 − 𝑢) 198.915 − 𝑢 = 315 − 3𝑢 𝑢 = 58.042𝑘𝑝𝑎 La poropresion es 58.042kpa 105 − 58.042 = 𝜎΄₃ ; 𝜎΄₃=46.958kpa 198.915 – 58.042 = 𝜎΄₁ 𝜎΄₁=140.873kpa Grafica obtenida en el ensayo triaxial CU: P á g i n a 7 | 15 Ilustración 1:Envolvente de falla del esfuerzo total y efectivo para pruebas triaxiales CU 5. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS 5.1. Ejercicio #3 a) Círculos y Envoltoria de Falla Mohr-Coulomb De la tabla hemos generamos los círculos de Mohr para cada Prueba y la tangente envolvente que pasa por cada una de ellas nos genera la ecuación: t=0.3249s+55. Como se ve, el C’ no es cero o tiende a cero por lo que se descarta que se trate de una arena y mas bien sea una arcilla. P á g i n a 8 | 15 b) Los parámetros de resistencia A partir de los parámetros hallados y las tablas de valores de C’ Y Ø' se infiere que el suelo en estudio se trata de una Arcilla Preconsolidada, es decir, se trata de Arcilla Blanda Imagen 3: Curva esfuerzo deformación P á g i n a 9 | 15 5.2. Ejercicio #4 Arcilla normalmente consolidada En laboratorio, la fase de saturación es controlada por el parámetro A (Skempton), esta debe ser s= 100 a 95% y este depende de las deformaciones y alcanza valores máximos al fallar a muestra. Ilustración 2: Valores típicos de parámetro A Nuestra muestra tiene un parámetro A de 0.5 a 1 teaoricamente, ya que, la permeabilidad de la arcilla es baja la saturación demorara 1 día a más. Con los datos hallados (poropresion y el esfuerzo desviador) podemos determinar el parámetro A, con la siguiente formula. 𝑃. 𝐴 = 𝑢 ∆𝜎𝑑 Reemplazando con los datos: 𝑃. 𝐴 = 58.042 93.915 𝑃. 𝐴 = 0.618 El parámetro A en laboratorio esta en el rango de 0.5 > 0.618 >1, entonces podemos reafirmar que la muestra estudiada es una arcilla normalmente consolidada. El ensayo se realizo en una arcilla normalmente consolidada donde se generan exceso de presión de poros durante la fase del corte. P á g i n a 10 | 15 Parámetros del suelo Analizando la tabla 1: Tabla 4: parámetros de suelos típicos En un ensayo triaxial CU los esfuerzos normales están definidos por tenciones efectivas. Por esta razón, nuestro 𝜙′=30° presenta una similitud a una arcilla glacial glacial blanda (soft glacial blanda) El espécimen estudiado es una arcilla normalmente consolidada, este tipo de suelo nunca en su historia geológica ha soportado las cargas actuales, por ello, su cohesión tiende a cero. Esta muestra presenta una unidad de peso saturada de 17 kn/m3. Analizando la tabla 2: P á g i n a 11 | 15 Tabla 5: Valores típicos del ángulo de fricción φ' para arcillas normalmente consolidadas (Bjerrum y Simons, 1960) Interpolado: IP φ΄ 20 x 30 31 30 29 El índice de plasticidad para una arcilla normalmente consolidada en un ensayo triaxial CU es de x=25, es decir que muestra debe tener 25% humedad para conservar su estado plástico. Poropresión La porpresion obtenida fue de 58.042kpa. Dicho de otro modo, como el drenaje no se permite, la presión del agua crecerá y esta relacionado con el parámetro A. La presión del agua de poro presenta una relación con la deformación unitaria axial para arcilla normalmente consolidada, que se puede observar en la si guite ilustración. P á g i n a 12 | 15 Ilustración 3: Poropresión vs deformación unitaria Esfuerzo desviador El esfuerzo desviador es la tensión vertical aplicada a treves del pistón para que la muestra falle y este fue 93.915kpa 6. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES El ensayo triaxial CD, se realiza en suelos sueltos como la arena por su rapidez y se considera un ensayo lento porque permite la salida del agua y a la vez la aplicación de la carga. Por esta razón, el drenaje será lento en arcillas. Los parámetros determinados para la recta envolvente correspondiente a los círculos de Mohr en el ensayo CD, significan que rigurosamente dichos C y Ø' hallados, representan la resistencia última del material antes de que falle. Es decir, que no se deben sobrepasar los Esfuerzos Cortantes Máximos que están en función a la ecuación obtenida: t = 0.3249s + 55 El ensayo triaxial UU, se recomienda para arcillas que se utilizara en construcciones rápidas sin esperar la consolidación. El ensayo triaxial CU, se generan por la poropresiones, pues durante el ensayo no se encuentra permitido el drenaje, es decir el agua no es capaz de fluir en el P á g i n a 13 | 15 momento en el cual se aplica una carga, produciendo presión de poros por tal motivo este tipo de ensayo CU son convenientes para un suelo arcilloso saturado debido a su efectividad y rapidez en los resultados. La resistencia al corte dependerá del nivel del confinamiento, es decir el estado de esfuerzos al que se encuentra la muestra analizada. El comportamiento del suelo responde a los parámetros del suelo actuantes 𝜎 𝑦 𝜏. El ensayo triaxial, demuestra mayor amplitud de precisión en los resultado y tipo de prueba puede ser usado en diferentes condiciones de suelos ya sean cohesivos o no cohesivos como la arena. 6.1. Ejercicio #4 Se logro entender el proceso de un ensayo triaxial CU y la aplicación de los parámetros del suelo. El parámetro B, está influenciado por el nivel al cual ha sido previamente deformado, a la tensión inicial del suelo, su historia y trayectoria, tales como carga o descarga. 7. RECOMENDACIONES 8. ANEXOS 9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Braja M., (2006). Fundamentos de Ingeniería geotécnica, EE.UU, Sacramento, California: Cengage Learning. Suarez D., (1998). Deslizamientos. Tomo1: Análisis Geotécnicos, Colombia: Ingeniería de suelos Ltda. P á g i n a 14 | 15 Borselli G., (2019). Geotecnia 1, México: Universidad Autónoma de San Luis Potosí. P á g i n a 15 | 15
