ensayo triaxial

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ensayo triaxial

Mensaje por richard medina el Vie Abr 25, 2014 4:46 pm

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.

Objetivo

el objetivo principal de este ensayo es Determinar el Ángulo de Rozamiento Interno y la Cohesión del suelo, que permitan establecer su Resistencia al Corte, aplicando a las probetas esfuerzos verticales y laterales que tratan de reproducir los esfuerzos a los que está sometido el suelo en condiciones naturales.

Descripción del ensayo.

El ensayo de compresión triaxial es el más usado para determinar las características de esfuerzo-deformación y de resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. El ensayo consiste en aplicar esfuerzos laterales y verticales diferentes, a probetas cilíndricas de suelo y estudiar su comportamiento. El ensayo se realiza en una cámara de pared transparente (cámara triaxial) llena de líquido, en la que se coloca la probeta cilíndrica de suelo que, salvo que se adopten precauciones especiales, tiene una altura igual a dos veces su diámetro, forrada con una membrana de caucho. Esta membrana va sujeta a un pedestal y a un cabezal sobre los que se apoyan los extremos de la probeta.
El ensayo se divide en dos etapas:
1.- La primera, en la que la probeta de suelo es sometida a una presión hidrostática de fluido, con esfuerzos verticales iguales a los horizontales. Durante esta etapa, se dice que la probeta es "consolidada" si se permite el drenaje del fluido de los poros. Alternativamente, si el drenaje no puede ocurrir se dice que la probeta es "no consolidada“.
2.- En la segunda etapa, llamada de aplicación del Esfuerzo Desviador, se incrementan los esfuerzos verticales (desviadores) a través del pistón vertical de carga, hasta la falla. En esta etapa el operador tiene también la opción de permitir el drenaje y por lo tanto eliminar la presión neutra o mantener la válvula correspondiente cerrada sin drenaje. Si la presión neutra es disipada se dice que el ensayo es "drenado", en caso contrario se dice que el ensayo es "no drenado“.

Así los ensayos triaxiales pueden ser clasificados en:
1. No consolidados-no drenados. Se impide el drenaje durante las dos etapas del ensayo.
2. Consolidados-no drenados (CU) o consolidados- rápidos (RC). Se permite el drenaje durante la primera etapa solamente.
3. Consolidados-drenados (CD). Se permite el drenaje durante todo el ensayo, y no se dejan generar presiones neutras aplicando los incrementos de carga en forma pausada durante le segunda etapa y esperando que el suelo se consolide con cada incremento.

La Resistencia al Esfuerzo Cortante de un suelo (τf ), en función de los esfuerzos totales, se determina usando la Ley de Coulomb: τf = c + σ tan υ Generalmente cada prueba se realiza con tres o cinco probetas de la misma muestra de suelo, bajo esfuerzos confinantes distintos. La representación de los resultados en el diagrama de Mohr está constituida por una serie de círculos, cuya envolvente permite obtener los parámetros del suelo estudiado en el intervalo de esfuerzos considerado.

Procedimiento:

1.- El suelo a utilizarse se prefiere que sea inalterado, en cuyo caso se debe tallar por lo menos tres especimenes cilíndricos, teniendo muy en cuenta su estratificación y evitando destruir la estructura original del suelo. Si la muestra es alterada, se procede a preparar los especimenes compactándose la muestra con una determinada energía, de acuerdo con las condiciones técnicas impartidas. Las dimensiones de los especimenes dependen del tamaño de la máquina triaxial a emplearse; debiendo tomar en cuenta que la altura de la muestra debe ser el doble del diámetro, (Se toman las medidas de los especimenes preparados).
2.- En el momento de preparar los especimenes se debe tomar muestra para determinar el contenido de humedad.
3.- Pesamos el primer espécimen y lo colocamos en la base de la cámara triaxial, utilizando una piedra porosa entre la muestra y dicha base.
4.-Colocamos la membrana de caucho en el espécimen, utilizando un aparato especial para ello.
5.- Colocamos la cabeza de plástico usando una piedra porosa entre la cabeza y el espécimen.
6.- Aseguramos la membrana con ligas tanto en la parte superior como en la inferior.
7.- En el caso de realizar en ensayo triaxial en un triaxial Soiltest, conectamos la cabeza de plástico en el tubo espiral que sale de la base y que se utiliza para el drenaje de la muestra.
8.- Colocamos la cámara con su tapa, asegurándonos que estén bien colocados los empaques y seguidamente apretamos los tornillos que sujetan la cámara uniformemente.
9.- Introducimos el pistón en el hueco de la cabeza de plástico.
10.- Centramos el brazo de carga con el pistón y colocamos el dial de las deformaciones en cero.
11.- Si la muestra no se encuentra saturada, será necesario saturarla, salvo introducciones contrarias al respecto, para lo cual abrimos las válvulas de saturación permitiendo que el agua fluya desde la base a través de la muestra.
12.- Aplicamos presión al tanque de almacenamiento de la glicerina o agua y luego abrimos las válvulas que permiten el paso de la glicerina o agua a la cámara; la presión lateral introducida serán las indicadas anteriormente.
13.- En estas condiciones aplicamos el tipo de triaxial solicitado; llegando en cualquier caso a aplicar la carga hasta romper la muestra; anotándose las lecturas de las deformaciones axiales y de la carga aplicada.
14.- Una ves terminado el ensayo se reduce la presión y se devuelve la glicerina o agua al tanque de almacenamiento, se seca la cámara y luego a la muestra con mucho cuidado con el objeto de graficar la fractura y además determinar la humedad.
15.- Todo este proceso lo repetimos con los demás especimenes, utilizando presiones laterales diferentes.

Ventajas
Algunas ventajas de los ensayos de compresión Triaxial son:
- 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 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
Algunas limitaciones de los ensayos de compresión Triaxial son:
- 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.

Diferencia entre los ensayos triaxial  consolidado no drenado y consolidado drenado.

Primeramente definiremos lo que se entiende por ensayos triaxiales consolidados, en estos tipos de ensayo el espécimen se consolida primeramente  bajo una presión de confinamiento,  así el esfuerzo llega a ser efectivo, es decir, la presión de cámara queda actuando sobre la fase sólida del suelo.

En un ensayo C.U. (consolidado no drenado), la muestra es llevada a la falla por rápido incremento de la carga axial, de manera que no exista cambio de volumen. El hecho esencial de este tipo de ensayos es no permitir ninguna consolidación durante el periodo de falla con la aplicación de la carga axial, esto se logra fácilmente en una cámara de compresión Triaxial  cerrando la válvula de salida de las piedras porosas de la bureta (válvula que conecta el interior de la muestra de suelo con el exterior de la cámara de compresión).
Se podría pensar que todo esfuerzo desviador fuera tomado por el agua de los vacíos del suelo en forma de presión intersticial, ello no ocurre así y se sabe que parte de esa presión axial es tomada por la parte sólida del suelo, pero en una prueba de compresión Triaxial la muestra puede deformarse lateralmente y, por lo tanto, su estructura toma esfuerzos cortantes desde el principio.
         
En el ensayo C.D. (consolidado drenado), la diferencia esencial con respecto al ensayo anterior corresponde al hecho de abrir la válvula de la bureta, esto con el propósito de desalojar el agua contenida en los poros de la muestra de suelo que se esta ensayando, además se cuenta el hecho de que las velocidades de aplicación de la carga son mucho mas lentas que en el ensayo C.U.
Otra de las diferencias notables entre los dos ensayos, es que durante el ensayo C.D. se pueden medir las variaciones de volumen dentro de la muestra, es decir, las variaciones de volumen que experimenta el índice de vacíos, esto se debe a que el agua  contenida en ellos comienza a salir lentamente, lo que permite  un reacomodo de las partículas sólidas del suelo.

richard medina

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