Mecanica de sulos ii ensayo triaxial

ensayo triaxial

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES
MECANICA DE SUELOS II
DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO
ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA
PERCY QUISPE ROMERO
ENSAYO
TRIAXIAL
1. GENERALIDADES:
Su principal acción es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo-
deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo
complejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzo
cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada.
Consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana de
caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión
igual en todo sentido y dirección. Alcanzando este estado de equilibrio, se aumenta
la presión normal o axial, sin modificar la presión lateral aplicada, hasta que se
produzca la falla.
Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un grafio
se dibujan los círculos de Mohr que representan los esfuerzos de cada muestra y
trazando una tangente o envolvente a estos, se determina los parámetros ф y c del
suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajara, las
alternativas para realizar el ensayo será consolidado no drenado (CU), no
consolidado no drenado (UU), o consolidado drenado (CD).
Debido a que el suelo es un material tan complejo, ninguna prueba bastará por si
sola para estudiar todos los aspectos importantes del comportamiento esfuerzo-
deformación.
El ensayo Triaxial constituye el método más versátil en elestudio delas propiedades
esfuerzo-deformación. Con este ensayo es posible obtener una gran variedad de
estados reales de carga.
Esta prueba es la más común para determinar las propiedades esfuerzo-
deformación. Una muestra cilíndrica de un suelo es sometida a una presión de
confinamiento en todas sus caras. A continuación se incrementa el esfuerzo axial
hasta que la muestra se rompe. Como no existen esfuerzos tangenciales sobre las
caras de la muestra cilíndrica, el esfuerzo axial y la presión de confinamiento, son
los esfuerzosprincipal mayory principal menorrespectivamente. Al incremento de
esfuerzo axial, se denomina esfuerzo desviador.
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2. INTRODUCCIÓN
Consiste encolocaruna muestra cilíndrica de suelo dentro de unamembrana decaucho
o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en
todo sentido y dirección. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presión
normal o axial (σ 1), sin modificar la presión lateral aplicada (σ 3), hasta que se
produzca la falla.
Su principal finalidad es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo -
deformación atravésdela determinación del esfuerzo cortante.Esun ensayo complejo,
pe ro la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que
sufre una masa de suelo al ser cargada.
Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un gráfico se
dibujan los círculos de Mohr que representan los esfuerzos de falla de cada muestra y
trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan los parámetros φ y c del
suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajará, las
alternativas para realizar el ensayo serán consolidados no drenado (CU), no
consolidado no drenado (UU) o consolidado drenado (CD).
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2.1. RESUMEN:
El ensayo triaxial es utilizado habitualmente para determinar las propiedades
resistentes y deformacionales de un suelo, cuando éste está sometido a un estado de
tensiones tal que dos de las tensiones principales son iguales y donde los ejes
principales de tensiones no giran.
3. OBJETIVOS:
 El objetivo primordial en el ensayo triaxial es determinarlos parámetros
de resistencia efectivos c' y Φ' del suelo.
 Dibujar los círculos de Mohr.
4. APLICACIONES:
4.1. EN FUNDACIONES:
Para fundaciones colocadas en terrenos arcillosos, la condición inmediatamente
después de completar la construcción, es casi siempre la más crítica. Esto es porque la
carga completa es aplicada al terreno y éste no ha tenido tiempo para ganar la
resistencia adicional por consolidación. Por estas condiciones la resistencia al corte es
determinada por pruebas al corte Triaxial. Para pequeños proyectos sobre los cuales el
gasto de un programa de ensayos no se justifica, la capacidad de carga en suelos de
arcilla saturada se puede calcular con el ensayo C.N.C.
4.2. ESTABILLIDAD EN TALUDES:
En cualquier caso de construcción de taludes, sean estos hechos por la mano del
hombre o formados naturalmente en faldas de montaña o bordes de río, se tiene por
resultado componentes gravitacionales del peso que tienden a movilizar el suelo desde
un nivel más alto hasta uno más bajo. La filtración puede ser una causa muy importante
para movilizar el suelo cuando el agua está presente, estas fuerzas variantes producen
esfuerzos cortantes en la masa del suelo, y ocurrirá movimiento, a menos que la
resistencia al corte sobre cada posible superficie de falla a través de la masa sea mayor
que el esfuerzo actuante.
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4.3. EMPUJES:
Al proyectarse estructuras de sostenimiento, debe asegurarse solamente que no solo se
produzca el colapso o falla. Desplazamientos de varios centímetros no suelen tener
importancia, siempre que se asegure que no se producirán repentinamente
desplazamientos más grandes. Por ello el método para el proyecto de estructuras de
retención suele consistir en estudiar las condiciones que existirán en una condición de
falla, introduciendo factores de seguridad convenientes, para evitar el colapso.
Una solución completa y exacta para un caso activo o pasivo de equilibrio límite, debe
cumplir las siguientes condiciones:
- Cada punto del terreno debe estar en equilibrio.
- La condición de falla Mohr - Coulomb debe cumplirse en todos los puntos.
- Los esfuerzos al interior de la masa deben estar en equilibrio con los exteriores.
5. VENTAJAS:
 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.
6. LIMITACIONES:
 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.
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7. MATERIALES:
 Las herramientas para preparar la muestra son cuchillos, espátulas, talladores,
sierras etc. En arcillas se utilizan muestras inalteradas cuando se trata de
formaciones naturales, o bien se preparan en moldes como el Harvard, análogo
al ensayo Proctor pero con mayor altura, etc. En arenas, las muestras suelen
prepararse en moldes, aproximándose lo más posible a las condiciones de
densidad “in situ”.
 También se necesitan membranas de látex para recubrir las probetas una vez
que están preparadas también se necesitan piedras porosas para interponer
entre la muestra y los dos cabezales en los que apoya. Las piedras porosas
facilitan el drenaje del suelo y homogenizar las presiones del agua en las bases
de la probeta.
 Equipo de ensayo triaxial, compuesto por los siguientes elementos:
 Unidad principal: En ella se aloja el motor que mueve el cabezal
inferior, aplicando las trayectorias de tensiones o deformaciones
deseadas a la probeta. En la parte superior tiene la base sobre la que
apoya la célula triaxial. En dicha base se encuentran todas las tomas
hidráulicas (presión de cámara, presión de cola, presión de poro,
drenaje de cámara y drenaje de muestra.
 Célula triaxial de metacrilato: Dentro de la cual va introducida la
muestra y el líquido que producirá la presión de cámara.
 Dos controladores: Encargados de proporcionar las presiones de
cámara y cola, respectivamente. Además, miden los volúmenes que
entran o salen de la célula y de la muestra.
 Un transductor para medir la presión de poro.
 Unacélula sumergible, situada dentro dela cámara, quenospermite
conocer las cargas axiales aplicadas a la probeta.
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 Equipo informático. Todos los datos obtenidos de la
instrumentación de la muestra son enviados a un ordenador, en el
que se almacenan para su posterior tratamiento. Además, dicho
ordenador permite transmitir todas las órdenes del usuario al
equipo de ensayos (tipo de ensayo, presiones, trayectorias
tensionales o deformacionales, cantidad de datos que deben
almacenarse, etc.).
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8. PROCEDIMIENTO:
En la presente práctica se ilustrarán los diferentes pasos a seguir en la realización de
un ensayo triaxial, incluyendo:
 Saturación de la muestra empleando presión de cola.
 Consolidación isotrópica previa.
 Rotura de la muestra con medida de presiones intersticiales.
Las muestras a ensayar tendrán un diámetro de 70 mm y una altura de 140 mm. El
líquido empleado para suministrar la presión de cámara será agua. Los pasos que se
seguirán durante la realización del ensayo serán los siguientes:
 Comprobación y preparación del equipo.
 Preparación y colocación de la muestra.
 Colocación de la célula triaxial y llenado de agua desairada.
 Saturación de la probeta. Para ello, se aplicarán escalones de incremento de
presión de cámara y de cola, desacoplados como máximo 50 kPa.
 Consolidación isotrópica de la muestra. Se aplica, por ejemplo, una presión de
cámara de 400 kPa y una presión de cola de 300 kPa.
 Rotura de la probeta. Se mantiene cerrado el drenaje (caso de ensayo CU). Se
aplica la velocidad de carga adecuada (en función del tiempo que ha tardado en
completarsela consolidación anteriory teniendo en cuenta el tipo deensayo que
se realice).
 A partir de este momento, el equipo de adquisición automática de datos
comienza a registrar el desplazamiento del cabezal inferior, la carga axial
aplicada a probeta, la presión de cámara y la presión de poro. De estos datos
pueden obtenerse gráficos que relacionen deformación unitaria con tensión
desviadora y presión de poro, y los diagramas p-q, p’-q’ ó t-s, t’-s’.
 El ensayo se detendrá automáticamente al alcanzar la máxima deformación de
la probeta impuesta antes del comienzo del ensayo.
 Desmontaje el ensayo. Puesta a cero de las presiones de cámara y cola,
eliminación del agua de la cámara, retirado de la célula triaxial y de la muestra
para estudiar la forma de rotura, y para determinar la humedad y el índice de
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poros.
9. MARCO TEÓRICO:
En todo tipo de ensayo triaxial tenemos durante su ejecución dos etapas bien
diferenciadas.
1° etapa: consiste en la aplicación de una presión hidrostática (igual en todas las
direcciones) y que logramos mediante la inyección de líquido a presión a través de la
llave A. Esta tención aplicada sobre tosa la superficie de la probeta, que se conoce
como el nombre de tención confinante. Lógicamente que en esta primera etapa
también la tención principal máxima coincide con la tención principal menor y que la
carga es hidrostático.
2° etapa: aplicamos por intermedio del pistón de la cámara triaxial un esfuerzo
vertical que se distribuye a toda el área de la probeta y que se conoce con el
Nombre de tención desviante. Esta tención desviante σ sale de dividir el esfuerzo Q
que se trasmite a través del pistón por área de la probeta A.
9.1. TIPOS DE ENSAYOS TRIAXIALES:
• Consolidado – drenado(CD): El drenaje se permite en las dos últimas etapas y el exceso
de presión de poros se disipa durante la aplicación del esfuerzo desviador.
• Consolidado – no drenado (CU): Se permite el drenaje en la primera etapa hasta que la
presiónde confinamiento efectiva sea igual a la presiónde cámara. Seimpide el drenaje
durante la aplicación del esfuerzo desviador.
• No consolidado –nodrenado(UU):no se permite el drenaje en ninguna de las dos etapas.
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COSTO DE ENSAYOS ESPECIALES PARA CIEMENTAIONES EN EL MERCADO
El costo del ensayo triaxial no consolidado no drenado, en nuestro país no se usa muy
usualmente, ya que el costo es un poco alto, pero la precisión del ensayo es mejor con
respecto al corte directo.
El ensayo en el mercado bordea los 500 nuevos soles, estos ensayos se utilizan para
obras de gran magnitud.
Estos precios son estimados de acuerdo en lo obtenido en el laboratorio de mecánica
de suelos de la UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES de la ciudad de Huancayo por lo
que solo se aprecia como referencial y con fines neamente académicos.
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Ensayo triaxial no consolidado, no drenado (UU)
Procedimiento
1. El suelo a utilizarse se prefiere que sea inalterado, en cuyo caso se debe tallar por lo
menos tres especímenes 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 especímenes compactándose la muestra con una determinada energía,
de acuerdo con las condiciones técnicas impartidas. Las dimensiones de los
especímenes 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 especímenes preparados).
2. El momento de preparar los especímenes 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.
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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 vez terminado el ensayo se reduce la presión y se devuelve la glicerina o agua
al tanquede almacenamiento, se secala cámaray luego a la muestracon mucho cuidado
con el objeto de graficar la fractura y además determinar la humedad.
15. Todo este proceso lo repetimos con los demás especímenes, utilizando presiones
laterales diferentes.
En este tipo de ensayo,como su nombrelo indica, no sepermite el drenajede la probeta
en ninguna de las dos etapas, por lo tanto la rotura de la misma se puede alcanzar en un
tiempo relativamente rápido.
A este ensayo se lo denomina también ensayo rápido (Q) donde no se permite en
ningún momento el drenaje. La probeta no es consolidada, por lo tanto no se disipa la
presión de poros durante la aplicación de la presión isotrópica de cámara 𝜎3 en la etapa
de saturación.
Después de establecer la presión de confinamiento en la cámara, se conecta la prensa
para aplicar la carga axial, se deben tomar lecturas de los deformímetros de
deformación y de carga a intervalos regulares, de este último hasta que se produzca la
falla o hasta que la deformación alcance un valor considerable (aproximadamente
20%). El incremento del esfuerzo desviador es bastante rápido, lo que permite que no
se disipe la presión de poros y los resultados puedan solo expresarse en términos de
esfuerzo total. La duración del ensayo es de 10 a 15 minutos.
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Figura 6.53. Envolvente de falla no drenada resultante del triaxial UU.
Para poder dibujar el círculo de Mohr de esfuerzos es indispensable determinar los
esfuerzos principales 𝜎1 y 𝜎3. Durante el ensayo triaxial (UU), se recolectan
periódicamente valores de los deformímetros que controlan el anillo de carga y la
deformacióndela probeta( ). Ladeformaciónvertical
expresión:
 = Deformación vertical del espécimen de suelo
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Ensayo triaxial consolidado, no drenado (CU)
PROCEDIMINETO:
Ensayo Triaxial (CU)
Determinación de los parámetros resistentes de una muestra de suelo en el
Equipo triaxial.
Material:
Célula triaxial, membrana, placas porosas,bandas de papelde filtro.
Membrana
Célula triaxial
Piedras porosas
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Se procede al tallado de la probeta. Las probetas debenser
de forma cilíndrica con un diámetro no inferior a 35 mm y una
altura entre 1,85 y 2,25 veces su diámetro
Muestra tallada.
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Se colocala probetay se cubre con la membrana y se fijan las
bandas elasticas en la parte inferior
Colocamos elpistónsobre la probeta, cubrimos la muestra
eliminando las burbujas de aire que puedan quedar y la fijamos
con las bandas elásticas
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Se monta el resto de la célula triaxial y se fija, asegurando la
verticalidad del conjunto
Se llena la célula con agua desaireada dejando salir el aire por
el tapón superior, y se monta en el aparato triaxial
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Manómetro del panel de
Regulación de la presión
de confinamiento
Se realizan todas las conexiones para aplicar las presiones
necesarias para el ensayo. Se cierra la válvula del drenaje y se
conecta el transductor de presiónintersticial para medir la
presiónde poro.
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Este ensayo también denominado ensayo consolidado rápido (R), consta de tres etapas
(saturación, consolidación y compresión). Primeramente la probeta es saturada
completamente deagua, luego incrementando la presióndecámaraes consolidada,esta
etapa lleva al suelo a un estado prescrito de volumen y de presión de poros, a partir del
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cual se pueden medir con exactitud los siguientes cambios de volumen o de presión de
poros que ocurrirán durante el ensayo. Finalmente cuando se ha disipado el exceso de
presión de poros al valor de la contrapresión original σ3 se cierran las válvulas de
drenaje para empezar la compresión, donde la probeta llegará al punto cedente sin
drenado. Cuanto mayor sea la presión de cámara s3 mayor será el esfuerzo desviador
necesario para producir la falla.
La duración de la etapa de consolidación depende al tipo de suelo y al tamaño de la
probeta, en algunos casos esta etapa puede durarhasta 48 horas; mientras que la etapa
de compresión puede durar de 10 minutos hasta 2 horas.
El objetivo de este ensayo es determinar los parámetros efectivos c' y Φ', ya que estos
gobiernan la resistencia al corte del suelo y determinar también algunas características
respecto al cambio de volumen y rigidez del suelo. Para dibujar el círculo de esfuerzos
de Mohr que condicionará la envolvente de falla (Figura 6.55) deben determinarse los
esfuerzos principales σ1 y σ3, para lo cual se recolectan periódicamente los valores de
los deformímetros que controlan el anillo de carga y la deformación vertical (DL) de la
probeta durante la compresión y también la presión poros en la probeta.
Con el área corregida A (ecuación [6.37]) de la probeta puede determinarse el esfuerzo
desviador (ecuación [6.37]) que actúa en la probeta. Midiendo el exceso de presión de
poros Δu durante la etapa de compresión, se puede determinar el parámetro A de
Skempton que será:
Se grafica el esfuerzo desviador sd en función a la deformación vertical e, también el
exceso depresióndeporosyel parámetro A deSkempton, como semuestra enla Figura
6.54. La curvaquecorrespondealesfuerzo desviadordefalla (σd)f tendráun valor pico
o crítico segúnal Tipo de suelo dondealguno de estosse consideraráelinstante de falla,
para este instante de falla se tendrá un valor del exceso de presión de poros y del
coeficiente A.
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Figura 6.55. Deformación vertical en función a sd, Du y A en un triaxial CU en suelo
Tipo II.
Figura 6.56. Envolvente de falla para un suelo Tipo II en un ensayo triaxial CU.
La presión que se aplicó en la celda para consolidación será el esfuerzo principal
menor σ3, por lo cual el esfuerzo efectivo principal menor y mayor en la falla será:
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Teniendo los esfuerzos principales puede entonces graficarse el círculo de esfuerzo de
Mohr, se realizan como mínimo tres ensayos para trazar una adecuada envolvente de
falla. Con el parámetro puede describirse características particulares del suelo, los
rangos de variación de este parámetro para los diversos suelos se presentan en la tabla
6.5.
Tabla 6.4. Rango de valores de A en la falla para diversos suelos.
En este ensayos la resistencia al corte permanece prácticamente constante para un
intervalo grande de los valores de presión de menores que la presión de sobre
consolidación. Las arcillas NC muestran una resistencia adicional con respecto a la
obtenida, esta es atribuible a los mismos efectos de sobreconsolidación, estos efectos
son comparativamente mayores a los del ensayo drenado debido a que se impide el
drenaje. En los casos de obras que están sobre depósitos de arcilla en las cuales el
tiempo de construcciónseextiendeportiempo razonablementelargo,puedesuponerse
que al final de la construcción se habrá producido algún grado de consolidación. Si en
esemomento las solicitaciones decorteque segenerantienen magnitud suficiente para
producir la falla, ésta se producirá rápidamente sin drenaje adicional. Este
comportamiento se modela en el ensayo consolidado no drenado, en el cual la muestra
se consolida bajo la presión de cámara y luego se lleva a la ruptura aumentando el
esfuerzo desviador sin permitir el drenaje. Este ensayo es aplicado en muestras
alteradas e inalteradas de arcilla y también en arena y grava.
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Si se permitiera el drenaje, una muestra de arena suelta experimentaría una
disminución de volumen, pero como el drenaje está impedido no puede ocurrir cambio
de volumen y la presión de poros aumenta. Para el caso de arenas densas el drenaje
implicaría unaumento devolumenluego de unapequeñacompresióninicial, pero como
no se permite el drenaje el aumento de volumen es imposible y se desarrolla una
presión de poros negativa.
NormasASTM para el ensayo:
 D 2850-95. Método de ensayo para prueba de compresión triaxial no
consolidado-no drenado en suelos cohesivos.
 D 422. Método para análisis del tamaño de partículas de suelos.
 D 653. Terminología estándar relacionada a suelos, rocas y fluidos retenidos.
 D 854. Método para determinación de gravedad específica de suelos.
 D 423 Método de Ensayo para el Límite Líquido de Suelos.
 D424 Método deEnsayo parael Límite Plástico e Indice de Plasticidad de Suelos.
 D 1587 Método para el Muestreo de Suelos mediante Tubo de Pared Delgada.
 D 2166 Métodos de Ensayo para la Resistencia a la Compresión no Confinada de
Suelos Cohesivos.
 D 2216 Método para la Determinación en Laboratorio del Contenido de Agua
(Humedad) de Suelos, Roca y Mezclas Suelo-Agregado.
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 D 2487 Método de Ensayo para la Clasificación de Suelos con Propósitos de
Ingeniería.
NORMA TECNICA PERUANA:
 339.164 Compresión Triaxial No Consolidado No Drenado.
 I.N.V. E – 153 – 07 Compresión Triaxial Consolidado No Drenado.
10.CONCLUSIONES:
• La resistencia de un suelo es el mayor esfuerzo al que puede ser sometido.
• La geometría de la mayoría de los problemas geotécnicos es de tal manera que
prácticamente todo el suelo se encuentra en compresión.
• Aun cuando el suelo pueda fallar debido a la aplicación de grandes esfuerzos
de compresión, el suelo falla realmente al corte.
• Muchos problema+s geotécnicos requieren de una evaluación de la resistencia
al corte del suelo, tales como: taludes, presas de tierra, fundaciones de
estructuras, muros de contención, etc.
11.BIBLIOGRAFÍA:
 JUÁREZ BADILLO – MECÁNICA SUELOS II
 PRINCIPIOS DE INGENIERIA DE CIMENTACIONES - BRAJA M.DAS
 http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/03/ensayo-triaxial-consolidado-no-drenado.html
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12.ANEXOS:
FUENTE: Ensayo triaxialno consolidado – no drenado (UU)….ILUSTRACIONESDELPROCEDIMIENTO
 En la figura se observa la muestra ya tallada lista para el ensayo triaxial.
 En la presente figura se puede observar midiendo el diámetro como también su
altura.
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TRIAXIAL
 En la figura se observa envolviendo la muestra con un latex.
 En la figura se observa asegurando la muestra para que no entre el agua.
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES
MECANICA DE SUELOS II
DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO
ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA
PERCY QUISPE ROMERO
ENSAYO
TRIAXIAL
 En la figura se observa ajustando los tornillas para que no escapa el agua.
 En la figura se observa llenando agua en el equipo.
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PERCY QUISPE ROMERO
ENSAYO
TRIAXIAL
 En la figura se observa colocando los respectivos componentes de equipo.
 En la figura se observa configurando a una presión de 150 kg./cm^2
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TRIAXIAL
 En la figura se observa lectorado las deformaciones.
 En la figura se observa la muestra después del ensayo.

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  • 1. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL 1. GENERALIDADES: Su principal acción es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo- deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo complejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada. Consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana de caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzando este estado de equilibrio, se aumenta la presión normal o axial, sin modificar la presión lateral aplicada, hasta que se produzca la falla. Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un grafio se dibujan los círculos de Mohr que representan los esfuerzos de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a estos, se determina los parámetros ф y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajara, las alternativas para realizar el ensayo será consolidado no drenado (CU), no consolidado no drenado (UU), o consolidado drenado (CD). Debido a que el suelo es un material tan complejo, ninguna prueba bastará por si sola para estudiar todos los aspectos importantes del comportamiento esfuerzo- deformación. El ensayo Triaxial constituye el método más versátil en elestudio delas propiedades esfuerzo-deformación. Con este ensayo es posible obtener una gran variedad de estados reales de carga. Esta prueba es la más común para determinar las propiedades esfuerzo- deformación. Una muestra cilíndrica de un suelo es sometida a una presión de confinamiento en todas sus caras. A continuación se incrementa el esfuerzo axial hasta que la muestra se rompe. Como no existen esfuerzos tangenciales sobre las caras de la muestra cilíndrica, el esfuerzo axial y la presión de confinamiento, son los esfuerzosprincipal mayory principal menorrespectivamente. Al incremento de esfuerzo axial, se denomina esfuerzo desviador.
  • 2. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL 2. INTRODUCCIÓN Consiste encolocaruna muestra cilíndrica de suelo dentro de unamembrana decaucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presión normal o axial (σ 1), sin modificar la presión lateral aplicada (σ 3), hasta que se produzca la falla. Su principal finalidad es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo - deformación atravésdela determinación del esfuerzo cortante.Esun ensayo complejo, pe ro la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada. Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un gráfico se dibujan los círculos de Mohr que representan los esfuerzos de falla de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan los parámetros φ y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajará, las alternativas para realizar el ensayo serán consolidados no drenado (CU), no consolidado no drenado (UU) o consolidado drenado (CD).
  • 3. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL 2.1. RESUMEN: El ensayo triaxial es utilizado habitualmente para determinar las propiedades resistentes y deformacionales de un suelo, cuando éste está sometido a un estado de tensiones tal que dos de las tensiones principales son iguales y donde los ejes principales de tensiones no giran. 3. OBJETIVOS:  El objetivo primordial en el ensayo triaxial es determinarlos parámetros de resistencia efectivos c' y Φ' del suelo.  Dibujar los círculos de Mohr. 4. APLICACIONES: 4.1. EN FUNDACIONES: Para fundaciones colocadas en terrenos arcillosos, la condición inmediatamente después de completar la construcción, es casi siempre la más crítica. Esto es porque la carga completa es aplicada al terreno y éste no ha tenido tiempo para ganar la resistencia adicional por consolidación. Por estas condiciones la resistencia al corte es determinada por pruebas al corte Triaxial. Para pequeños proyectos sobre los cuales el gasto de un programa de ensayos no se justifica, la capacidad de carga en suelos de arcilla saturada se puede calcular con el ensayo C.N.C. 4.2. ESTABILLIDAD EN TALUDES: En cualquier caso de construcción de taludes, sean estos hechos por la mano del hombre o formados naturalmente en faldas de montaña o bordes de río, se tiene por resultado componentes gravitacionales del peso que tienden a movilizar el suelo desde un nivel más alto hasta uno más bajo. La filtración puede ser una causa muy importante para movilizar el suelo cuando el agua está presente, estas fuerzas variantes producen esfuerzos cortantes en la masa del suelo, y ocurrirá movimiento, a menos que la resistencia al corte sobre cada posible superficie de falla a través de la masa sea mayor que el esfuerzo actuante.
  • 4. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL 4.3. EMPUJES: Al proyectarse estructuras de sostenimiento, debe asegurarse solamente que no solo se produzca el colapso o falla. Desplazamientos de varios centímetros no suelen tener importancia, siempre que se asegure que no se producirán repentinamente desplazamientos más grandes. Por ello el método para el proyecto de estructuras de retención suele consistir en estudiar las condiciones que existirán en una condición de falla, introduciendo factores de seguridad convenientes, para evitar el colapso. Una solución completa y exacta para un caso activo o pasivo de equilibrio límite, debe cumplir las siguientes condiciones: - Cada punto del terreno debe estar en equilibrio. - La condición de falla Mohr - Coulomb debe cumplirse en todos los puntos. - Los esfuerzos al interior de la masa deben estar en equilibrio con los exteriores. 5. VENTAJAS:  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. 6. LIMITACIONES:  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.
  • 5. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL 7. MATERIALES:  Las herramientas para preparar la muestra son cuchillos, espátulas, talladores, sierras etc. En arcillas se utilizan muestras inalteradas cuando se trata de formaciones naturales, o bien se preparan en moldes como el Harvard, análogo al ensayo Proctor pero con mayor altura, etc. En arenas, las muestras suelen prepararse en moldes, aproximándose lo más posible a las condiciones de densidad “in situ”.  También se necesitan membranas de látex para recubrir las probetas una vez que están preparadas también se necesitan piedras porosas para interponer entre la muestra y los dos cabezales en los que apoya. Las piedras porosas facilitan el drenaje del suelo y homogenizar las presiones del agua en las bases de la probeta.  Equipo de ensayo triaxial, compuesto por los siguientes elementos:  Unidad principal: En ella se aloja el motor que mueve el cabezal inferior, aplicando las trayectorias de tensiones o deformaciones deseadas a la probeta. En la parte superior tiene la base sobre la que apoya la célula triaxial. En dicha base se encuentran todas las tomas hidráulicas (presión de cámara, presión de cola, presión de poro, drenaje de cámara y drenaje de muestra.  Célula triaxial de metacrilato: Dentro de la cual va introducida la muestra y el líquido que producirá la presión de cámara.  Dos controladores: Encargados de proporcionar las presiones de cámara y cola, respectivamente. Además, miden los volúmenes que entran o salen de la célula y de la muestra.  Un transductor para medir la presión de poro.  Unacélula sumergible, situada dentro dela cámara, quenospermite conocer las cargas axiales aplicadas a la probeta.
  • 6. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL  Equipo informático. Todos los datos obtenidos de la instrumentación de la muestra son enviados a un ordenador, en el que se almacenan para su posterior tratamiento. Además, dicho ordenador permite transmitir todas las órdenes del usuario al equipo de ensayos (tipo de ensayo, presiones, trayectorias tensionales o deformacionales, cantidad de datos que deben almacenarse, etc.).
  • 7. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL 8. PROCEDIMIENTO: En la presente práctica se ilustrarán los diferentes pasos a seguir en la realización de un ensayo triaxial, incluyendo:  Saturación de la muestra empleando presión de cola.  Consolidación isotrópica previa.  Rotura de la muestra con medida de presiones intersticiales. Las muestras a ensayar tendrán un diámetro de 70 mm y una altura de 140 mm. El líquido empleado para suministrar la presión de cámara será agua. Los pasos que se seguirán durante la realización del ensayo serán los siguientes:  Comprobación y preparación del equipo.  Preparación y colocación de la muestra.  Colocación de la célula triaxial y llenado de agua desairada.  Saturación de la probeta. Para ello, se aplicarán escalones de incremento de presión de cámara y de cola, desacoplados como máximo 50 kPa.  Consolidación isotrópica de la muestra. Se aplica, por ejemplo, una presión de cámara de 400 kPa y una presión de cola de 300 kPa.  Rotura de la probeta. Se mantiene cerrado el drenaje (caso de ensayo CU). Se aplica la velocidad de carga adecuada (en función del tiempo que ha tardado en completarsela consolidación anteriory teniendo en cuenta el tipo deensayo que se realice).  A partir de este momento, el equipo de adquisición automática de datos comienza a registrar el desplazamiento del cabezal inferior, la carga axial aplicada a probeta, la presión de cámara y la presión de poro. De estos datos pueden obtenerse gráficos que relacionen deformación unitaria con tensión desviadora y presión de poro, y los diagramas p-q, p’-q’ ó t-s, t’-s’.  El ensayo se detendrá automáticamente al alcanzar la máxima deformación de la probeta impuesta antes del comienzo del ensayo.  Desmontaje el ensayo. Puesta a cero de las presiones de cámara y cola, eliminación del agua de la cámara, retirado de la célula triaxial y de la muestra para estudiar la forma de rotura, y para determinar la humedad y el índice de
  • 8. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL poros. 9. MARCO TEÓRICO: En todo tipo de ensayo triaxial tenemos durante su ejecución dos etapas bien diferenciadas. 1° etapa: consiste en la aplicación de una presión hidrostática (igual en todas las direcciones) y que logramos mediante la inyección de líquido a presión a través de la llave A. Esta tención aplicada sobre tosa la superficie de la probeta, que se conoce como el nombre de tención confinante. Lógicamente que en esta primera etapa también la tención principal máxima coincide con la tención principal menor y que la carga es hidrostático. 2° etapa: aplicamos por intermedio del pistón de la cámara triaxial un esfuerzo vertical que se distribuye a toda el área de la probeta y que se conoce con el Nombre de tención desviante. Esta tención desviante σ sale de dividir el esfuerzo Q que se trasmite a través del pistón por área de la probeta A. 9.1. TIPOS DE ENSAYOS TRIAXIALES: • Consolidado – drenado(CD): El drenaje se permite en las dos últimas etapas y el exceso de presión de poros se disipa durante la aplicación del esfuerzo desviador. • Consolidado – no drenado (CU): Se permite el drenaje en la primera etapa hasta que la presiónde confinamiento efectiva sea igual a la presiónde cámara. Seimpide el drenaje durante la aplicación del esfuerzo desviador. • No consolidado –nodrenado(UU):no se permite el drenaje en ninguna de las dos etapas.
  • 9. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL COSTO DE ENSAYOS ESPECIALES PARA CIEMENTAIONES EN EL MERCADO El costo del ensayo triaxial no consolidado no drenado, en nuestro país no se usa muy usualmente, ya que el costo es un poco alto, pero la precisión del ensayo es mejor con respecto al corte directo. El ensayo en el mercado bordea los 500 nuevos soles, estos ensayos se utilizan para obras de gran magnitud. Estos precios son estimados de acuerdo en lo obtenido en el laboratorio de mecánica de suelos de la UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES de la ciudad de Huancayo por lo que solo se aprecia como referencial y con fines neamente académicos.
  • 10. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Ensayo triaxial no consolidado, no drenado (UU) Procedimiento 1. El suelo a utilizarse se prefiere que sea inalterado, en cuyo caso se debe tallar por lo menos tres especímenes 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 especímenes compactándose la muestra con una determinada energía, de acuerdo con las condiciones técnicas impartidas. Las dimensiones de los especímenes 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 especímenes preparados). 2. El momento de preparar los especímenes 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.
  • 11. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL 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 vez terminado el ensayo se reduce la presión y se devuelve la glicerina o agua al tanquede almacenamiento, se secala cámaray luego a la muestracon mucho cuidado con el objeto de graficar la fractura y además determinar la humedad. 15. Todo este proceso lo repetimos con los demás especímenes, utilizando presiones laterales diferentes. En este tipo de ensayo,como su nombrelo indica, no sepermite el drenajede la probeta en ninguna de las dos etapas, por lo tanto la rotura de la misma se puede alcanzar en un tiempo relativamente rápido. A este ensayo se lo denomina también ensayo rápido (Q) donde no se permite en ningún momento el drenaje. La probeta no es consolidada, por lo tanto no se disipa la presión de poros durante la aplicación de la presión isotrópica de cámara 𝜎3 en la etapa de saturación. Después de establecer la presión de confinamiento en la cámara, se conecta la prensa para aplicar la carga axial, se deben tomar lecturas de los deformímetros de deformación y de carga a intervalos regulares, de este último hasta que se produzca la falla o hasta que la deformación alcance un valor considerable (aproximadamente 20%). El incremento del esfuerzo desviador es bastante rápido, lo que permite que no se disipe la presión de poros y los resultados puedan solo expresarse en términos de esfuerzo total. La duración del ensayo es de 10 a 15 minutos.
  • 12. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Figura 6.53. Envolvente de falla no drenada resultante del triaxial UU. Para poder dibujar el círculo de Mohr de esfuerzos es indispensable determinar los esfuerzos principales 𝜎1 y 𝜎3. Durante el ensayo triaxial (UU), se recolectan periódicamente valores de los deformímetros que controlan el anillo de carga y la deformacióndela probeta( ). Ladeformaciónvertical expresión:  = Deformación vertical del espécimen de suelo
  • 13. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Ensayo triaxial consolidado, no drenado (CU) PROCEDIMINETO: Ensayo Triaxial (CU) Determinación de los parámetros resistentes de una muestra de suelo en el Equipo triaxial. Material: Célula triaxial, membrana, placas porosas,bandas de papelde filtro. Membrana Célula triaxial Piedras porosas
  • 14. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Se procede al tallado de la probeta. Las probetas debenser de forma cilíndrica con un diámetro no inferior a 35 mm y una altura entre 1,85 y 2,25 veces su diámetro Muestra tallada.
  • 15. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Se colocala probetay se cubre con la membrana y se fijan las bandas elasticas en la parte inferior Colocamos elpistónsobre la probeta, cubrimos la muestra eliminando las burbujas de aire que puedan quedar y la fijamos con las bandas elásticas
  • 16. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Se monta el resto de la célula triaxial y se fija, asegurando la verticalidad del conjunto Se llena la célula con agua desaireada dejando salir el aire por el tapón superior, y se monta en el aparato triaxial
  • 17. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Manómetro del panel de Regulación de la presión de confinamiento Se realizan todas las conexiones para aplicar las presiones necesarias para el ensayo. Se cierra la válvula del drenaje y se conecta el transductor de presiónintersticial para medir la presiónde poro.
  • 18. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL
  • 19. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL
  • 20. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Este ensayo también denominado ensayo consolidado rápido (R), consta de tres etapas (saturación, consolidación y compresión). Primeramente la probeta es saturada completamente deagua, luego incrementando la presióndecámaraes consolidada,esta etapa lleva al suelo a un estado prescrito de volumen y de presión de poros, a partir del
  • 21. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL cual se pueden medir con exactitud los siguientes cambios de volumen o de presión de poros que ocurrirán durante el ensayo. Finalmente cuando se ha disipado el exceso de presión de poros al valor de la contrapresión original σ3 se cierran las válvulas de drenaje para empezar la compresión, donde la probeta llegará al punto cedente sin drenado. Cuanto mayor sea la presión de cámara s3 mayor será el esfuerzo desviador necesario para producir la falla. La duración de la etapa de consolidación depende al tipo de suelo y al tamaño de la probeta, en algunos casos esta etapa puede durarhasta 48 horas; mientras que la etapa de compresión puede durar de 10 minutos hasta 2 horas. El objetivo de este ensayo es determinar los parámetros efectivos c' y Φ', ya que estos gobiernan la resistencia al corte del suelo y determinar también algunas características respecto al cambio de volumen y rigidez del suelo. Para dibujar el círculo de esfuerzos de Mohr que condicionará la envolvente de falla (Figura 6.55) deben determinarse los esfuerzos principales σ1 y σ3, para lo cual se recolectan periódicamente los valores de los deformímetros que controlan el anillo de carga y la deformación vertical (DL) de la probeta durante la compresión y también la presión poros en la probeta. Con el área corregida A (ecuación [6.37]) de la probeta puede determinarse el esfuerzo desviador (ecuación [6.37]) que actúa en la probeta. Midiendo el exceso de presión de poros Δu durante la etapa de compresión, se puede determinar el parámetro A de Skempton que será: Se grafica el esfuerzo desviador sd en función a la deformación vertical e, también el exceso depresióndeporosyel parámetro A deSkempton, como semuestra enla Figura 6.54. La curvaquecorrespondealesfuerzo desviadordefalla (σd)f tendráun valor pico o crítico segúnal Tipo de suelo dondealguno de estosse consideraráelinstante de falla, para este instante de falla se tendrá un valor del exceso de presión de poros y del coeficiente A.
  • 22. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Figura 6.55. Deformación vertical en función a sd, Du y A en un triaxial CU en suelo Tipo II. Figura 6.56. Envolvente de falla para un suelo Tipo II en un ensayo triaxial CU. La presión que se aplicó en la celda para consolidación será el esfuerzo principal menor σ3, por lo cual el esfuerzo efectivo principal menor y mayor en la falla será:
  • 23. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Teniendo los esfuerzos principales puede entonces graficarse el círculo de esfuerzo de Mohr, se realizan como mínimo tres ensayos para trazar una adecuada envolvente de falla. Con el parámetro puede describirse características particulares del suelo, los rangos de variación de este parámetro para los diversos suelos se presentan en la tabla 6.5. Tabla 6.4. Rango de valores de A en la falla para diversos suelos. En este ensayos la resistencia al corte permanece prácticamente constante para un intervalo grande de los valores de presión de menores que la presión de sobre consolidación. Las arcillas NC muestran una resistencia adicional con respecto a la obtenida, esta es atribuible a los mismos efectos de sobreconsolidación, estos efectos son comparativamente mayores a los del ensayo drenado debido a que se impide el drenaje. En los casos de obras que están sobre depósitos de arcilla en las cuales el tiempo de construcciónseextiendeportiempo razonablementelargo,puedesuponerse que al final de la construcción se habrá producido algún grado de consolidación. Si en esemomento las solicitaciones decorteque segenerantienen magnitud suficiente para producir la falla, ésta se producirá rápidamente sin drenaje adicional. Este comportamiento se modela en el ensayo consolidado no drenado, en el cual la muestra se consolida bajo la presión de cámara y luego se lleva a la ruptura aumentando el esfuerzo desviador sin permitir el drenaje. Este ensayo es aplicado en muestras alteradas e inalteradas de arcilla y también en arena y grava.
  • 24. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL Si se permitiera el drenaje, una muestra de arena suelta experimentaría una disminución de volumen, pero como el drenaje está impedido no puede ocurrir cambio de volumen y la presión de poros aumenta. Para el caso de arenas densas el drenaje implicaría unaumento devolumenluego de unapequeñacompresióninicial, pero como no se permite el drenaje el aumento de volumen es imposible y se desarrolla una presión de poros negativa. NormasASTM para el ensayo:  D 2850-95. Método de ensayo para prueba de compresión triaxial no consolidado-no drenado en suelos cohesivos.  D 422. Método para análisis del tamaño de partículas de suelos.  D 653. Terminología estándar relacionada a suelos, rocas y fluidos retenidos.  D 854. Método para determinación de gravedad específica de suelos.  D 423 Método de Ensayo para el Límite Líquido de Suelos.  D424 Método deEnsayo parael Límite Plástico e Indice de Plasticidad de Suelos.  D 1587 Método para el Muestreo de Suelos mediante Tubo de Pared Delgada.  D 2166 Métodos de Ensayo para la Resistencia a la Compresión no Confinada de Suelos Cohesivos.  D 2216 Método para la Determinación en Laboratorio del Contenido de Agua (Humedad) de Suelos, Roca y Mezclas Suelo-Agregado.
  • 25. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL  D 2487 Método de Ensayo para la Clasificación de Suelos con Propósitos de Ingeniería. NORMA TECNICA PERUANA:  339.164 Compresión Triaxial No Consolidado No Drenado.  I.N.V. E – 153 – 07 Compresión Triaxial Consolidado No Drenado. 10.CONCLUSIONES: • La resistencia de un suelo es el mayor esfuerzo al que puede ser sometido. • La geometría de la mayoría de los problemas geotécnicos es de tal manera que prácticamente todo el suelo se encuentra en compresión. • Aun cuando el suelo pueda fallar debido a la aplicación de grandes esfuerzos de compresión, el suelo falla realmente al corte. • Muchos problema+s geotécnicos requieren de una evaluación de la resistencia al corte del suelo, tales como: taludes, presas de tierra, fundaciones de estructuras, muros de contención, etc. 11.BIBLIOGRAFÍA:  JUÁREZ BADILLO – MECÁNICA SUELOS II  PRINCIPIOS DE INGENIERIA DE CIMENTACIONES - BRAJA M.DAS  http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/03/ensayo-triaxial-consolidado-no-drenado.html
  • 26. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL 12.ANEXOS: FUENTE: Ensayo triaxialno consolidado – no drenado (UU)….ILUSTRACIONESDELPROCEDIMIENTO  En la figura se observa la muestra ya tallada lista para el ensayo triaxial.  En la presente figura se puede observar midiendo el diámetro como también su altura.
  • 27. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL  En la figura se observa envolviendo la muestra con un latex.  En la figura se observa asegurando la muestra para que no entre el agua.
  • 28. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL  En la figura se observa ajustando los tornillas para que no escapa el agua.  En la figura se observa llenando agua en el equipo.
  • 29. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL  En la figura se observa colocando los respectivos componentes de equipo.  En la figura se observa configurando a una presión de 150 kg./cm^2
  • 30. UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES MECANICA DE SUELOS II DOCENTE: ING. EDGAR ACURIO ESTUDIANTES: HILDEBRANDO ZAMBRANO ESPINOZA PERCY QUISPE ROMERO ENSAYO TRIAXIAL  En la figura se observa lectorado las deformaciones.  En la figura se observa la muestra después del ensayo.