5. CALCULOS
Los siguientes cálculos son aplicables a suelos cohesivos y no cohesivos.
1. Calcular el esfuerzo normal nominal como:
s n = Pv/A
Donde A = arrea de la sección transversal de la muestra de suelo en la caja de corte
Pv = carga total nominal incluido el peso del pistón y el soporte.
2. Dibujar una curva de deformación unitaria Î% contra esfuerzo cortante t para obtener el mayor valor del esfuerzo cortante ultimo.
t = Ph (ultimo)
A
3. Dibujar el valor del esfuerzo cortante t contra s n para el ensayo. Trazar una línea recta a través de los puntos dibujados. Asegurarse de utilizar la misma escala tanto en la ordenada como en la abscisa. Obtener él intercepto de cohesión si existe con el eje ordenado y medir la pendiente de la línea para obtener el ángulo de fricción interno.
e% = Deformación horizontal/ Lado de la caja de corte *100
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lunes, 8 de septiembre de 2014
domingo, 7 de septiembre de 2014
Laboratorio ENSAYO DE CORTE DIRECTO (PROCEDIMIENTO )
A. SUELO COHESIVO
1. Moldear cuatro o tras muestras de suelo tomadas de un bloque grande o de una muestra de tubo con suficiente diámetro. Utilizar el anillo cortante con una capa delgada de parafina. Se debe mantener la muestra en un ambiente de humedad controlada.
2. Colocar cuidadosamente la muestra en la caja removiéndola del anillo con ayuda del pistón de carga. (previamente se ha colocado una piedra porosa saturada dentro de la caja junto con su platina perforada)
3. Colocar el pistón y su piedra porosa, ajustar el deformimetro y aplicar la carga vertical Pv.
4. Para un ensayo consolidado es necesario controlar el deformimetro vertical igual que para el ensayo de consolidación y determinar cuando la consolidación haya terminado.
5. Separar las dos cajas con ayuda de los tornillos.
6. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del deformimetro de carga y del deformimetro de desplazamiento horizontal ( o de tiempo sí se hace con velocidad controlada).
7. Utilizar una tasa de deformación unitaria del orden de 0.5 a no más de 2 mm/min.
8. No utilizar tasa de deformación demasiado altas ya que es posible que la carga pico de corte este entre dos lecturas. La tasa de deformación unitaria debería ser tal que la muestra falle en 5 a 10 minutos a menos que el ensayo sea de tipo CD.
La velocidad de deformación para el ensayo CD debería ser tal que el tiempo para que la falla ocurra tf sea:
tf = 50t50
donde t50 es el tiempo necesario para ocurra el 50% de la consolidación bajo la carga vertical Pv.
9. Remover el suelo y tomar muestra para contenido de humedad. Repetir los pasos con dos o más muestras adicionales.
1. Moldear cuatro o tras muestras de suelo tomadas de un bloque grande o de una muestra de tubo con suficiente diámetro. Utilizar el anillo cortante con una capa delgada de parafina. Se debe mantener la muestra en un ambiente de humedad controlada.
2. Colocar cuidadosamente la muestra en la caja removiéndola del anillo con ayuda del pistón de carga. (previamente se ha colocado una piedra porosa saturada dentro de la caja junto con su platina perforada)
3. Colocar el pistón y su piedra porosa, ajustar el deformimetro y aplicar la carga vertical Pv.
4. Para un ensayo consolidado es necesario controlar el deformimetro vertical igual que para el ensayo de consolidación y determinar cuando la consolidación haya terminado.
5. Separar las dos cajas con ayuda de los tornillos.
6. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del deformimetro de carga y del deformimetro de desplazamiento horizontal ( o de tiempo sí se hace con velocidad controlada).
7. Utilizar una tasa de deformación unitaria del orden de 0.5 a no más de 2 mm/min.
8. No utilizar tasa de deformación demasiado altas ya que es posible que la carga pico de corte este entre dos lecturas. La tasa de deformación unitaria debería ser tal que la muestra falle en 5 a 10 minutos a menos que el ensayo sea de tipo CD.
La velocidad de deformación para el ensayo CD debería ser tal que el tiempo para que la falla ocurra tf sea:
tf = 50t50
donde t50 es el tiempo necesario para ocurra el 50% de la consolidación bajo la carga vertical Pv.
9. Remover el suelo y tomar muestra para contenido de humedad. Repetir los pasos con dos o más muestras adicionales.
sábado, 6 de septiembre de 2014
Laboratorio ENSAYO DE CORTE DIRECTO (PROCEDIMIENTO)
PROCEDIMIENTO
A. SUELO NO COHESIVO – TRABAJO DE LABORATORIO
1. Pesar un plato grande de arena seca( o mojada con el contenido de humedad conocido con exactitud)2. Ensamblar cuidadosamente la caja de corte y colocar la piedra porosa inferior (esta puede ir saturada) junto con la platina perforada y con nervaduras.
3. Colocar la arena en la caja de corte hasta cerca de 5 mm del borde de la superficie del anillo y colocar el pistón de carga (incluyendo la piedra porosa).
Obtener el espesor de la muestra de suelo.
4. Aplicar la carga normal Pv deseada y colocar el dial para determinar el desplazamiento vertical, recordar que el pistón y el soporte de carga aportan peso.
5. Dejar consolidar para suelos no cohesivos esto es instantáneo.
6. Separar dos partes de la caja utilizando los tornillos de separación que el anillo posee.
La separación debe ser algo superior al máximo tamaño de grano observado en la muestra.
7. Ajustar el deformimetro para medir el desplazamiento en cortante ( sí se hace con deformación controlada).
8. Para ensayos saturados saturar la muestra llenando la caja de corte y permitiendo transcurrir un suficiente tiempo para la saturación.
9. Comenzar la carga horizontal (cortante) y tomar lecturas del deformimetro de carga junto con las del deformimetro de desplazamiento ( si se controla con tiempo a unos intervalos de tiempo dados)
10. Utilizar una tasa de deformación unitaria de 0.5 a no más de 2 mm/min.
La tasa de deformación unitaria debe ser tal que falle entre 2 y 5 minutos.
11. Retirar la arena de caja y repetir todos los pasos para dos muestras mas tratando que la densidad lograda en las nuevas muestras sea la misma que en la primera, con incrementos en la carga vertical Pv, doblándola cada vez (así por ejemplo 4, 8, 16 kg mas el peso del pistón y el soporte.)
viernes, 5 de septiembre de 2014
Laboratorio ENSAYO DE CONSOLIDACION(PROCEDIMIENTO)
1.1. Moldee cuidadosamente una muestra dentro del anillo de consolidación.
De la raspadura obtenida en el proceso del moldeado tomar una muestra representativa y determinar la gravedad específica Gs.
Pesar la muestra y determinar la altura Hi y el diámetro de la muestra.
1.2. Colocar la muestra de suelo en el consolidómetro con una piedra porosa saturada sobre cada cara.
Asegurarse que las piedras estén bien colocadas para que puedan entrar en el anillo y el ensayo
pueda avanzar satisfactoriamente.
Colocar el consolidómetro en el aparato de carga y ajustar el deformímetro de carátula; recordar
que se debe permitir una posible compresión de la muestra de 4 a 12 mm.
Aplicar una carga de inicialización de 5 kPa (para suelos blandos), a 10 (para suelos duros) kPa.
4.3 En el momento conveniente, aplicar el primer incremento de carga (carga adicional suficiente para desarrollar el primer incremento de carga) y simultáneamente tomar lecturas de deformación a tiempos transcurridos de 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8, 15, 39, 60, 120 min, a continuación por ejemplo , 4, 8, 16, horas etc.
Y hasta que haya poco cambio en la lectura( lectura de deformación contra log t).
4.4. Después de 24 horas o como se haya establecido, o cuando +H entre dos lecturas sea muy pequeño, cambiar la carga al siguiente valor y nuevamente tomar las lecturas a intervalos de tiempo controlados.
4.5. Continuar cambiando cargas tomando lecturas de deformación contra tiempo discurrido a través de todo el rango de cargas del consolidómetro.
4.6. Colocar la muestra con todo el material exprimido fuera del anillo en el horno al final del experimento para encontrar el peso de sólidos Ws y lograr el calculo del volumen final de agua Vwf
jueves, 4 de septiembre de 2014
LAboatorio ENSAYO DE CONSOLIDACION (FUNDAMENTO TEORICO)
Cuando se somete un suelo a un incremento en presión ( o carga), ocurre un reajuste da la estructura del suelo que podría considerarse primeramente como una deformación plástica correspondientes a una reducción en la relación de vacíos. Puede producirse también una pequeña cantidad de deformación elástica pero considerando la magnitud de las cargas involucradas y el hecho de que el módulo de elasticidad de los granos de suelo sea del orden de 20Mpa de la deformación elástica es despreciable.
Cuando se aplica una carga a un suelo de grano grueso completamente seco, parcial o completamente saturado, o cuando la carga se aplica a suelo seco, el proceso de deformación plástica con reducción en la relación de vacíos tiene lugar en un periodo de tiempo tan corto que es posible considerarlo como instantáneo. Esto puede explicarse en suelos secos por el hecho de que el aire tiene poca viscosidad y es muy fácilmente comprimido; de esa forma los sólidos no presenta ninguna resistencia al flujo hacia fuera del fluido de los poros, a medida que los vacíos del suelo se reducen. En el caso de un suelo de grano saturado o parcialmente saturado, el coeficiente de permeabilidad es suficientemente grande par que el agua de los poros también pueda salir casi instantáneamente.
Cuando ase aplica una carga a un suelo de grano fino saturado parcial o totalmente el tiempo para lograr la deformación plástica y la reducción en la relación de vacíos es mucho mayor, y para este proceso dependerá de varios factores entre los cuales los principales son:
1. Grado de saturación
2. El coeficiente de permeabilidad del suelo
3. Las propiedades del flujo de los poros
4. La longitud de la trayectoria que debe recorrer el fluido expulsado de la muestra para encontrar equilibrio.
Se define como consolidación la deformación plástica debida a reducción en la relación de vacíos (generalmente llamada asentamiento) la cual es función del tiempo y del exceso de presión de poros.
Consolidación inicial Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo.
Consolidación primaria Reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo.
Consolidación secundaria Reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo.
El ensayo de laboratorio es unidimencional por el hecho de que con un anillo metálico parta confinar la muestra, no se permite flujo o movimiento de agua en un sentido lateral. Todo el flujo de agua sucede en un sentido vertical. En el terreno ocurre algo de movimiento lateral de agua y algo de movimiento lateral del suelo.
El ensayo de consolidación en el laboratorio se hace sobre una muestra que tiene entre 20 y 40 mm de espesor colocada en un anillo de metal confinante de diámetro entre 45 y 113 mm (100 cm²)
Existen dos tipos de anillos el fijo y el flotante el fijo facilita la medición del coeficiente de permeabilidad. La relación diámetro/altura debe ser > 2.5.
En el ensayo de consolidación se avanza aplicando cargas en una proyección geométrica con una relación incrementar, +p/p = 1 con una secuencia típica como sigue.
25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600 ( y algunas veces 3200) kPa.
Una secuencia alternativa podría ser
5, 10, 20, 40, 80, 160 …etc., kPa o
0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 kg/cm² etc.
Cuando se aplica una carga a un suelo de grano grueso completamente seco, parcial o completamente saturado, o cuando la carga se aplica a suelo seco, el proceso de deformación plástica con reducción en la relación de vacíos tiene lugar en un periodo de tiempo tan corto que es posible considerarlo como instantáneo. Esto puede explicarse en suelos secos por el hecho de que el aire tiene poca viscosidad y es muy fácilmente comprimido; de esa forma los sólidos no presenta ninguna resistencia al flujo hacia fuera del fluido de los poros, a medida que los vacíos del suelo se reducen. En el caso de un suelo de grano saturado o parcialmente saturado, el coeficiente de permeabilidad es suficientemente grande par que el agua de los poros también pueda salir casi instantáneamente.
Cuando ase aplica una carga a un suelo de grano fino saturado parcial o totalmente el tiempo para lograr la deformación plástica y la reducción en la relación de vacíos es mucho mayor, y para este proceso dependerá de varios factores entre los cuales los principales son:
1. Grado de saturación
2. El coeficiente de permeabilidad del suelo
3. Las propiedades del flujo de los poros
4. La longitud de la trayectoria que debe recorrer el fluido expulsado de la muestra para encontrar equilibrio.
Se define como consolidación la deformación plástica debida a reducción en la relación de vacíos (generalmente llamada asentamiento) la cual es función del tiempo y del exceso de presión de poros.
Consolidación inicial Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo.
Consolidación primaria Reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo.
Consolidación secundaria Reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo.
El ensayo de laboratorio es unidimencional por el hecho de que con un anillo metálico parta confinar la muestra, no se permite flujo o movimiento de agua en un sentido lateral. Todo el flujo de agua sucede en un sentido vertical. En el terreno ocurre algo de movimiento lateral de agua y algo de movimiento lateral del suelo.
El ensayo de consolidación en el laboratorio se hace sobre una muestra que tiene entre 20 y 40 mm de espesor colocada en un anillo de metal confinante de diámetro entre 45 y 113 mm (100 cm²)
Existen dos tipos de anillos el fijo y el flotante el fijo facilita la medición del coeficiente de permeabilidad. La relación diámetro/altura debe ser > 2.5.
En el ensayo de consolidación se avanza aplicando cargas en una proyección geométrica con una relación incrementar, +p/p = 1 con una secuencia típica como sigue.
25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600 ( y algunas veces 3200) kPa.
Una secuencia alternativa podría ser
5, 10, 20, 40, 80, 160 …etc., kPa o
0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 kg/cm² etc.
miércoles, 3 de septiembre de 2014
Laboratorio ENSAYO DE CONSOLIDACION
REFERENCIAS
AASHTO T216 - 66
ASTM D2435 - 70
Manual de laboratorio Joshep Bowles
I.N.V.E – 151
1. OBJETIVO
Este método se refiere al procedimiento para determinar la rata y la magnitud de la consolidación de muestras de suelos cuando se confinan lateralmente y se cargan y drenan axialmente.
AASHTO T216 - 66
ASTM D2435 - 70
Manual de laboratorio Joshep Bowles
I.N.V.E – 151
1. OBJETIVO
Este método se refiere al procedimiento para determinar la rata y la magnitud de la consolidación de muestras de suelos cuando se confinan lateralmente y se cargan y drenan axialmente.
martes, 2 de septiembre de 2014
Laboratorio METODO DEL ESFUERZO EFECTIVO
NO CONSOLIDADO-NO DRENADO (U)
INTRODUCCION
Este método es el mismo del método consolidado no drenado (CU) con excepción de que no se deja consolidar la muestra..
METODO DE ENSAYO DRENADO (CD)
PROCEDIMIENTO
Prepárese el pedestal así:
Colóquese sobre el pedestal una piedra porosa.
Colóquense tiras de papel de filtro saturadas sobre la piedra porosa.
Colóquese la muestra sobre la piedra porosa y adhiéranse tiras de papel de filtro a lo largo de los lados de la muestra, de manera que proporcionen el sistema de trayectorias de drenaje deseado.
Empleando un dilatador de membranas al vacío, colóquese una membrana delgada e impermeable sobre la muestra. Colóquense anillos en O u otros sellos de presión alrededor de la membrana, a la altura del pedestal, para proporcionar un sello efectivo. Colóquense tiras de papel de filtro adicionales, una piedra porosa y el cabezote superior, sobre el extremo del espécimen. Colóquense anillos en O u otros sellos de presión alrededor de la membrana en el cabezote superior, con el fin de proporcionar un sello efectivo en el tope de la muestra. Colóquese el cilindro "hueco" sobre la base y asegúrese.
Colóquese el pistón de carga dentro de la cámara a través de las guías y bájese hasta que entre, pero sin que toque la depresión de la cabeza. Asegúrese el pistón de carga con el dispositivo de fijación.
Colóquese la cámara de presión con la muestra en el marco de carga y llénese con fluido. Satúrese la muestra como se describió en el numeral 4.1. Conéctese la línea de presión de poros a la bureta, la cual indicará el gasto debido al drenaje durante el ensayo.
Aplíquese la presión de confinamiento deseada por medio de un regulador de presión.
Antes de que la carga sea aplicada, ábrase la válvula entre la cámara y la bureta de manera que el espécimen sea sometido a esfuerzo cortante en una condición drenada.
El ensayo drenado deberá efectuarse lentamente para evitar que se desarrolle presión de poros. En algunos suelos esto puede tomar un tiempo excesivo. Cuando esto ocurra, puede ser deseable efectuar el ensayo mediante métodos de esfuerzos controlados. Se sugiere que la presión de poros en un extremo de la muestra sea medida periódicamente durante el ensayo, para asegurarse de que no se desarrollen presiones de poros.
Póngase en marcha el aparato de carga y permítasele funcionar por algunos minutos, a la velocidad de ensayo deseada, para compensar cualquier fricción del pistón, o empuje hacia arriba debido a la presión de la cámara, o por ambos efectos. Pónganse en cero las lecturas de los dispositivos para medir carga y deforma¬ción, cuando el pistón se ponga en contacto con la cabeza de presión.
Anótense las lecturas de carga, y deformación a intervalos suficientemente pequeños para poder definir exactamente la curva esfuerzo-deformación. El criterio para falla deberá ser el valor máximo del esfuerzo desviador, en el supuesto de que se produzca un máximo. En el caso de que no ocurra un máximo definido y que continúe aumentando el esfuerzo desviador con la deformación, se tomará la falla como el esfuerzo desviador al 20% de deformación. Si se miden las presiones de poros, se podrá usar como criterio de falla, la relación máxima de esfuerzos principales efectivos.
Después de la falla, elimínense todas las presiones y drénese el líquido de confinamiento de la cámara de presión. Desármese el aparato de ensayo, examínese la falla y hágase un esquema de la misma. Pésese la muestra y colóquese en un horno, para determinar la humedad y el peso unitario.
INTRODUCCION
Este método es el mismo del método consolidado no drenado (CU) con excepción de que no se deja consolidar la muestra..
METODO DE ENSAYO DRENADO (CD)
PROCEDIMIENTO
Prepárese el pedestal así:
Colóquese sobre el pedestal una piedra porosa.
Colóquense tiras de papel de filtro saturadas sobre la piedra porosa.
Colóquese la muestra sobre la piedra porosa y adhiéranse tiras de papel de filtro a lo largo de los lados de la muestra, de manera que proporcionen el sistema de trayectorias de drenaje deseado.
Empleando un dilatador de membranas al vacío, colóquese una membrana delgada e impermeable sobre la muestra. Colóquense anillos en O u otros sellos de presión alrededor de la membrana, a la altura del pedestal, para proporcionar un sello efectivo. Colóquense tiras de papel de filtro adicionales, una piedra porosa y el cabezote superior, sobre el extremo del espécimen. Colóquense anillos en O u otros sellos de presión alrededor de la membrana en el cabezote superior, con el fin de proporcionar un sello efectivo en el tope de la muestra. Colóquese el cilindro "hueco" sobre la base y asegúrese.
Colóquese el pistón de carga dentro de la cámara a través de las guías y bájese hasta que entre, pero sin que toque la depresión de la cabeza. Asegúrese el pistón de carga con el dispositivo de fijación.
Colóquese la cámara de presión con la muestra en el marco de carga y llénese con fluido. Satúrese la muestra como se describió en el numeral 4.1. Conéctese la línea de presión de poros a la bureta, la cual indicará el gasto debido al drenaje durante el ensayo.
Aplíquese la presión de confinamiento deseada por medio de un regulador de presión.
Antes de que la carga sea aplicada, ábrase la válvula entre la cámara y la bureta de manera que el espécimen sea sometido a esfuerzo cortante en una condición drenada.
El ensayo drenado deberá efectuarse lentamente para evitar que se desarrolle presión de poros. En algunos suelos esto puede tomar un tiempo excesivo. Cuando esto ocurra, puede ser deseable efectuar el ensayo mediante métodos de esfuerzos controlados. Se sugiere que la presión de poros en un extremo de la muestra sea medida periódicamente durante el ensayo, para asegurarse de que no se desarrollen presiones de poros.
Póngase en marcha el aparato de carga y permítasele funcionar por algunos minutos, a la velocidad de ensayo deseada, para compensar cualquier fricción del pistón, o empuje hacia arriba debido a la presión de la cámara, o por ambos efectos. Pónganse en cero las lecturas de los dispositivos para medir carga y deforma¬ción, cuando el pistón se ponga en contacto con la cabeza de presión.
Anótense las lecturas de carga, y deformación a intervalos suficientemente pequeños para poder definir exactamente la curva esfuerzo-deformación. El criterio para falla deberá ser el valor máximo del esfuerzo desviador, en el supuesto de que se produzca un máximo. En el caso de que no ocurra un máximo definido y que continúe aumentando el esfuerzo desviador con la deformación, se tomará la falla como el esfuerzo desviador al 20% de deformación. Si se miden las presiones de poros, se podrá usar como criterio de falla, la relación máxima de esfuerzos principales efectivos.
Después de la falla, elimínense todas las presiones y drénese el líquido de confinamiento de la cámara de presión. Desármese el aparato de ensayo, examínese la falla y hágase un esquema de la misma. Pésese la muestra y colóquese en un horno, para determinar la humedad y el peso unitario.
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