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ENSAYO TRIAXIAL
ÍNDICE
ASTM D 2850
OBJETIVO
 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:
 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“.
 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 (UU) o rápidos (Q).
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) o lentos (S). 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.
EQUIPO
 Cámara triaxial
 Máquina de compresión triaxial
 Membrana de caucho
 Molde metálico
 Compresor de aire
 Bomba de vacío
 Balanza de precisión, aproximación 0,1 gr
 Calibrador
 Aro-sello de caucho
 Tallador de muestras, cuchillas y sierras
 Equipo para determinar el contenido de humedad
Esquema de la Célula Triaxial
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. 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.
CÁLCULOS
 Se determina el área representativa inicial de la
probeta (Ao) mediante la siguiente expresión:
Donde:
As = Área superior, calculada con el diámetro
superior promedio
Am = Área media, calculada con el diámetro medio
promedio
Ai = Área inferior, calculada con el diámetro
inferior promedio
6
AA*4A
A ims
o
 El volumen de la probeta ( V ), se determina de la
siguiente manera:
V = Ao * h
 Los pesos específicos húmedo y seco, se calculan
mediante las siguientes expresiones:
 Las deformaciones para cada lectura del dial de
cargas, se obtienen durante el ensayo.
V
W
h
h%1
h
s
 La deformación unitaria se calcula mediante la
expresión que se muestra continuación:
 Las cargas aplicadas se calculan multiplicando cada
una de las lecturas del dial de cargas, por el factor
de calibración del anillo.
100*
mmh
mmh
%
 Se determina el área corregida de la probeta (Ac),
para cada lectura de deformación, de la siguiente
manera:
 El esfuerzo desviador (Δσ) para cada lectura de
deformación, es el siguiente:
1
A
A o
c
c
31
A
P
LoL
Ro
R
Deformación en una Probeta Cilíndrica
 La deformación Axial será:
 La deformación Radial similarmente será:
o
o
1
L
LL
OriginalLongitud
LongituddeCambio
o
o
3
R
RR
OriginalRadio
RadioelenCambio
 Y la deformación Volumétrica será:
Donde:
 De manera similar la deformación de corte puede
ser definida como:
o
o
V
VV
OriginalVolúmen
VolúmenelenCambio
v
31 *2v
2
31
 Con los resultados obtenidos y codificados, se
construye, para cada esfuerzo confinante (σ3), una
gráfica a escala aritmética; ubicando, en las
abscisas las deformaciones unitarias (ε), en
porcentaje, y en las ordenadas el esfuerzo desviador
(Δσ), en Kg/cm2.
La gráfica permite determinar el Esfuerzo Desviador
de falla (Δσ) para cada esfuerzo confinante (σ3),
aplicado a la probeta.
 Con los esfuerzos desviadores de falla,
correspondientes a cada esfuerzo confinante (σ3), se
determina (σ) y se obtiene el centro y radio de los
correspondientes círculos de Mohr, mediante las
siguientes expresiones:
GRÁFICOS
f31
2
Radio 31
2
Centro 31
o Trazar los Círculos de Mohr, para ello, elegir una
escala de esfuerzos. A partir del origen y sobre el eje
de las abscisas, llevar el valor del esfuerzo
confinante (σ3), y desde este punto marcar el valor
del esfuerzo desviador de falla (σ1 - σ3); este valor
es el diámetro del círculo; por lo tanto, con centro en
el punto medio del segmento así determinado, trazar
el semicírculo correspondiente.
 Una vez trazados los semicírculos del estado de
esfuerzos de falla de todas las probetas ensayadas,
dibujar la envolvente que mejor se ajuste a ellos,
esta recibe el nombre de Línea de Resistencia
Intrínseca o Envolvente de Mohr y representa
aproximadamente, la variación de la resistencia al
esfuerzo cortante en función de los esfuerzos
normales aplicados.
 El Ángulo de Fricción Interna del suelo (υ), es el que
forma la envolvente con la horizontal (abscisas) y se
determina en la gráfica por la pendiente de la
envolvente. El valor de la cohesión (c), está dado
por la ordenada al origen de dicha envolvente,
medida a la misma escala con que se trazaron los
círculos.
Envolvente de Mohr
Círculos de Mohr
EJEMPLO
1. Con los siguientes datos obtenidos en un ensayo
triaxial se pide calcular el ángulo de rozamiento
interno y la cohesión del suelo.
Datos:
Cálculos Realizados:
ENSAYO TRIAXIAL
FECHA: 12-Enero-1979 PROCESO: 1
Ds= 3,5 cm LEC. DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM A. CORREG. ESF. DESV.
Dm= 3,5 cm mm Cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2
Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6211 0,000
Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 10 0,926 0,0014 9,6349 0,096
Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 20 1,852 0,0036 9,6556 0,192
Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 35 3,241 0,0071 9,6903 0,334
Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 49 4,538 0,0107 9,7253 0,467
W= 113,55 g 1,00 0,100 60 5,557 0,0143 9,7606 0,569
γh= 1,686 g/cm3 1,25 0,125 71 6,575 0,0179 9,7961 0,671
γs= 0,881 g/cm3 1,50 0,150 86 7,964 0,0214 9,8318 0,810
σ3= 0,00 Kg/cm2 1,75 0,175 103 9,539 0,0250 9,8678 0,967
Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 90 8,335 0,0286 9,9041 0,842
2,25 0,225 81 7,501 0,0321 9,9406 0,755
2,50 0,250 69 6,390 0,0357 9,9775 0,640
MÁXIMO 0,967
FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD
NUMERO DE CAPSULA 257
PESO DE CAPSULA 14,00
PESO DE CAP+S. HUM 58,65
PESO DE CAP+ S. SECO 37,34
CONTENIDO DE HUMEDAD 91,30
CONTENIDO MEDIO DE H. 91,30
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o
oH
.DEF
.UNIT.DEF
.CORREG.A
A
.DESV.ESF
ENSAYO TRIAXIAL
FECHA: 12-Enero-1979 PROCESO: 2
Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG. ESF. DESV.
Dm= 3,5 cm mm cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2
Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000
Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 24 2,223 0,0014 9,6347 0,231
Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 59 5,464 0,0036 9,6550 0,566
Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 104 9,631 0,0071 9,6900 0,994
Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 129 11,947 0,0107 9,7253 1,228
W= 112,9 g 1,00 0,100 153 14,169 0,0143 9,7608 1,452
γh= 1,676 g/cm3 1,25 0,125 165 15,281 0,0178 9,7956 1,560
γs= 0,876 g/cm3 1,50 0,150 176 16,299 0,0214 9,8316 1,658
σ3= 1,00 Kg/cm2 1,75 0,175 183 16,948 0,0250 9,8679 1,717
Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 185 17,133 0,0286 9,9045 1,730
2,25 0,225 186 17,225 0,0321 9,9403 1,733
2,50 0,250 187 17,318 0,0357 9,9774 1,736
3,00 0,300 189 17,503 0,0429 10,0525 1,741
4,00 0,400 197 18,244 0,0571 10,2038 1,788
5,00 0,500 195 18,059 0,0714 10,3610 1,743
MÁXIMO 1,788
FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD
NUMERO DE CAPSULA 261
PESO DE CAPSULA 14,29
PESO DE CAP+S. HUM 66,43
PESO DE CAP+ S. SECO 41,55
CONTENIDO DE HUMEDAD 91,27
CONTENIDO MEDIO DE H. 91,27
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o
oH
.DEF
.UNIT.DEF
.CORREG.A
A
.DESV.ESF
ENSAYO TRIAXIAL
FECHA: 12-Enero-1979 PROCESO: 3
Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG. ESF.DESV.
Dm= 3,5 cm mm cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2
Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000
Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 27 2,500 0,0014 9,6347 0,259
Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 54 5,000 0,0036 9,6550 0,518
Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 90 8,335 0,0071 9,6900 0,860
Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 115 10,650 0,0107 9,7253 1,095
W= 112,75 g 1,00 0,100 137 12,688 0,0143 9,7608 1,300
γh= 1,674 g/cm3 1,25 0,125 157 14,540 0,0178 9,7956 1,484
γs= 0,875 g/cm3 1,50 0,150 176 16,299 0,0214 9,8316 1,658
σ3= 2,00 Kg/cm2 1,75 0,175 187 17,318 0,0250 9,8679 1,755
Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 205 18,985 0,0286 9,9045 1,917
2,25 0,225 215 19,911 0,0321 9,9403 2,003
2,50 0,250 228 21,115 0,0357 9,9774 2,116
3,00 0,300 244 22,597 0,0429 10,0525 2,248
4,00 0,400 276 25,560 0,0571 10,2038 2,505
5,00 0,500 287 26,579 0,0714 10,3610 2,565
6,00 0,600 314 29,080 0,0857 10,5230 2.763
7,00 0,700 325 30,098 0,1000 10,6902 2,815
8,00 0,800 334 30,932 0,1143 10,8628 2,848
9,00 0,900 333 30,839 0,1286 10,0411 2,793
10,00 1,000 331 30,654 0,1429 11,2253 2,731
MÁXIMO 2,848
FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD
NUMERO DE CAPSULA 253
PESO DE CAPSULA 14,43
PESO DE CAP+S. HUM 63,37
PESO DE CAP+ S. SECO 40,00
CONTENIDO DE HUMEDAD 91,40
CONTENIDO MEDIO DE H. 91,40
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o
oH
.DEF
.UNIT.DEF
.CORREG.A
A
.DESV.ESF
ENSAYO TRIAXIAL
FECHA: 12-Enero-1979 PROCESO: 4
Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG. ESF.DESV.
Dm= 3,5 cm mm cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2
Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000
Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 26 2,408 0,0014 9,6347 0,250
Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 64 5,927 0,0036 9,6550 0,614
Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 102 9,446 0,0071 9,6900 0,975
Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 124 11,484 0,0107 9,7253 1,181
W= 112,4 g 1,00 0,100 162 15,003 0,0143 9,7608 1,537
γh= 1,669 g/cm3 1,25 0,125 188 17,411 0,0178 9,7956 1,777
γs= 0,871 g/cm3 1,50 0,150 211 19,541 0,0214 9,8316 1,988
σ3= 3,00 Kg/cm2 1,75 0,175 228 21,115 0,0250 9,8679 2,140
Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 244 22,597 0,0286 9,9045 2,281
2,25 0,225 265 24,542 0,0321 9,9403 2,469
2,50 0,250 280 25,931 0,0357 9,9774 2,599
3,00 0,300 307 28,431 0,0429 10,0525 2,828
4,00 0,400 350 32,414 0,0571 10,2038 3,177
5,00 0,500 388 35,933 0,0714 10,3610 3,468
6,00 0,600 418 38,711 0,0857 10,5230 3,679
7,00 0,700 443 41,026 0,1000 10,6902 3,838
8,00 0,800 464 42,971 0,1143 10,8628 3,956
9,00 0,900 476 44,082 0,1286 10,0411 3,993
10,00 1,000 478 44,268 0,1429 11,2253 3,944
11,00 1.100 473 43.805 0.1571 11.4144 3.838
12,00 1,200 475 43,990 0,1714 11,6114 3,789
14,00 1,400 474 43,897 0,2000 12,0265 3,614
MÁXIMO 3,993
FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD
NUMERO DE CAPSULA 254
PESO DE CAPSULA 14,46
PESO DE CAP+S. HUM 75,40
PESO DE CAP+ S. SECO 46,28
CONTENIDO DE HUMEDAD 91,51
CONTENIDO MEDIO DE H. 91,51
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o
oH
.DEF
.UNIT.DEF
.CORREG.A
A
.DESV.ESF
Los cálculos respectivos fueron realizados de
acuerdo a la Teoría presentada anteriormente, que
se resume a continuación:
Con los datos de Esfuerzo Desviador y Deformación
Unitaria, se procede a trazar la curva Esfuerzo vs.
Deformación para cada probeta, como se muestra a
continuación:
6
AA*4A
A ims
o
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o
oH
.DEF
.UNIT.DEF
.CORREG.A
A
.DESV.ESF
V
W
h
h%1
h
s
ooo H*AV
Esfuerzo - Deformación
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
Deformación Unitaria
Esf.Desv.(Kg/cm2
)
0 Kg./cm2
1.0 Kg./cm2
2.0 Kg./cm2
3.0 Kg./cm2
Entonces se obtiene el valor del Esfuerzo Máximo de
Rotura, que nos permitirá graficar los Círculos de
Morh para cada probeta y determinar υ y c como se
muestra a continuación:
Esfuerzo Normal (Kg./cm2)
Esfuerzotangencial(Kg./cm2)
c =0.225
φ=20°31’
Círculos de Mohr
CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO DATOS DEDUCIDOS
Ensayo
N
Presión
Lateral
Tensión
Desv.
Presión
Rotura
Cohesión
Tg φ φ
Esfuerzo
Normal
Esfuerzo
Tangencial
Kg./cm2 Kg./cm2 Kg./cm2 c Kg./cm2 Kg./cm2
1 0 0.967 0.967 0.225 0.365 20 31’ 0.33 0.35
2 1 1.788 1.788 0.225 0.365 20 31’ 1.55 0.82
3 2 2.848 2.848 0.225 0.365 20 31’ 2.87 1.325
4 3 3.993 3.993 0.225 0.365 20 31’ 4.25 1.85
Finalmente se muestran una tabla que contiene los
datos de c y υ y además el resto de valores deducidos
del gráfico como son el Esfuerzo Normal y el Esfuerzo
Tangencial:
FORMATOS DE
LABORATORIO
Ensayo triaxial

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Ensayo triaxial

  • 2. OBJETIVO  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.
  • 3. 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.
  • 4. El ensayo se divide en dos etapas:  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“.  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“.
  • 5. Así los ensayos triaxiales pueden ser clasificados en: 1. No consolidados-no drenados (UU) o rápidos (Q). 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) o lentos (S). 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.
  • 6. 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.
  • 7. EQUIPO  Cámara triaxial  Máquina de compresión triaxial  Membrana de caucho  Molde metálico  Compresor de aire  Bomba de vacío  Balanza de precisión, aproximación 0,1 gr  Calibrador  Aro-sello de caucho  Tallador de muestras, cuchillas y sierras  Equipo para determinar el contenido de humedad
  • 8. Esquema de la Célula Triaxial
  • 9. 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).
  • 10. 2. 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.
  • 11. 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.
  • 12. 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.
  • 13. 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.
  • 14. CÁLCULOS  Se determina el área representativa inicial de la probeta (Ao) mediante la siguiente expresión: Donde: As = Área superior, calculada con el diámetro superior promedio Am = Área media, calculada con el diámetro medio promedio Ai = Área inferior, calculada con el diámetro inferior promedio 6 AA*4A A ims o
  • 15.  El volumen de la probeta ( V ), se determina de la siguiente manera: V = Ao * h  Los pesos específicos húmedo y seco, se calculan mediante las siguientes expresiones:  Las deformaciones para cada lectura del dial de cargas, se obtienen durante el ensayo. V W h h%1 h s
  • 16.  La deformación unitaria se calcula mediante la expresión que se muestra continuación:  Las cargas aplicadas se calculan multiplicando cada una de las lecturas del dial de cargas, por el factor de calibración del anillo. 100* mmh mmh %
  • 17.  Se determina el área corregida de la probeta (Ac), para cada lectura de deformación, de la siguiente manera:  El esfuerzo desviador (Δσ) para cada lectura de deformación, es el siguiente: 1 A A o c c 31 A P
  • 18. LoL Ro R Deformación en una Probeta Cilíndrica
  • 19.  La deformación Axial será:  La deformación Radial similarmente será: o o 1 L LL OriginalLongitud LongituddeCambio o o 3 R RR OriginalRadio RadioelenCambio
  • 20.  Y la deformación Volumétrica será: Donde:  De manera similar la deformación de corte puede ser definida como: o o V VV OriginalVolúmen VolúmenelenCambio v 31 *2v 2 31
  • 21.  Con los resultados obtenidos y codificados, se construye, para cada esfuerzo confinante (σ3), una gráfica a escala aritmética; ubicando, en las abscisas las deformaciones unitarias (ε), en porcentaje, y en las ordenadas el esfuerzo desviador (Δσ), en Kg/cm2. La gráfica permite determinar el Esfuerzo Desviador de falla (Δσ) para cada esfuerzo confinante (σ3), aplicado a la probeta.  Con los esfuerzos desviadores de falla, correspondientes a cada esfuerzo confinante (σ3), se determina (σ) y se obtiene el centro y radio de los correspondientes círculos de Mohr, mediante las siguientes expresiones: GRÁFICOS
  • 22. f31 2 Radio 31 2 Centro 31 o Trazar los Círculos de Mohr, para ello, elegir una escala de esfuerzos. A partir del origen y sobre el eje de las abscisas, llevar el valor del esfuerzo confinante (σ3), y desde este punto marcar el valor del esfuerzo desviador de falla (σ1 - σ3); este valor es el diámetro del círculo; por lo tanto, con centro en el punto medio del segmento así determinado, trazar el semicírculo correspondiente.
  • 23.  Una vez trazados los semicírculos del estado de esfuerzos de falla de todas las probetas ensayadas, dibujar la envolvente que mejor se ajuste a ellos, esta recibe el nombre de Línea de Resistencia Intrínseca o Envolvente de Mohr y representa aproximadamente, la variación de la resistencia al esfuerzo cortante en función de los esfuerzos normales aplicados.  El Ángulo de Fricción Interna del suelo (υ), es el que forma la envolvente con la horizontal (abscisas) y se determina en la gráfica por la pendiente de la envolvente. El valor de la cohesión (c), está dado por la ordenada al origen de dicha envolvente, medida a la misma escala con que se trazaron los círculos.
  • 26. 1. Con los siguientes datos obtenidos en un ensayo triaxial se pide calcular el ángulo de rozamiento interno y la cohesión del suelo. Datos: Cálculos Realizados:
  • 27. ENSAYO TRIAXIAL FECHA: 12-Enero-1979 PROCESO: 1 Ds= 3,5 cm LEC. DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM A. CORREG. ESF. DESV. Dm= 3,5 cm mm Cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2 Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6211 0,000 Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 10 0,926 0,0014 9,6349 0,096 Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 20 1,852 0,0036 9,6556 0,192 Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 35 3,241 0,0071 9,6903 0,334 Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 49 4,538 0,0107 9,7253 0,467 W= 113,55 g 1,00 0,100 60 5,557 0,0143 9,7606 0,569 γh= 1,686 g/cm3 1,25 0,125 71 6,575 0,0179 9,7961 0,671 γs= 0,881 g/cm3 1,50 0,150 86 7,964 0,0214 9,8318 0,810 σ3= 0,00 Kg/cm2 1,75 0,175 103 9,539 0,0250 9,8678 0,967 Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 90 8,335 0,0286 9,9041 0,842 2,25 0,225 81 7,501 0,0321 9,9406 0,755 2,50 0,250 69 6,390 0,0357 9,9775 0,640 MÁXIMO 0,967 FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD NUMERO DE CAPSULA 257 PESO DE CAPSULA 14,00 PESO DE CAP+S. HUM 58,65 PESO DE CAP+ S. SECO 37,34 CONTENIDO DE HUMEDAD 91,30 CONTENIDO MEDIO DE H. 91,30 .UNIT.DEF A .CORREG.A o oH .DEF .UNIT.DEF .CORREG.A A .DESV.ESF
  • 28. ENSAYO TRIAXIAL FECHA: 12-Enero-1979 PROCESO: 2 Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG. ESF. DESV. Dm= 3,5 cm mm cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2 Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000 Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 24 2,223 0,0014 9,6347 0,231 Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 59 5,464 0,0036 9,6550 0,566 Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 104 9,631 0,0071 9,6900 0,994 Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 129 11,947 0,0107 9,7253 1,228 W= 112,9 g 1,00 0,100 153 14,169 0,0143 9,7608 1,452 γh= 1,676 g/cm3 1,25 0,125 165 15,281 0,0178 9,7956 1,560 γs= 0,876 g/cm3 1,50 0,150 176 16,299 0,0214 9,8316 1,658 σ3= 1,00 Kg/cm2 1,75 0,175 183 16,948 0,0250 9,8679 1,717 Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 185 17,133 0,0286 9,9045 1,730 2,25 0,225 186 17,225 0,0321 9,9403 1,733 2,50 0,250 187 17,318 0,0357 9,9774 1,736 3,00 0,300 189 17,503 0,0429 10,0525 1,741 4,00 0,400 197 18,244 0,0571 10,2038 1,788 5,00 0,500 195 18,059 0,0714 10,3610 1,743 MÁXIMO 1,788
  • 29. FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD NUMERO DE CAPSULA 261 PESO DE CAPSULA 14,29 PESO DE CAP+S. HUM 66,43 PESO DE CAP+ S. SECO 41,55 CONTENIDO DE HUMEDAD 91,27 CONTENIDO MEDIO DE H. 91,27 .UNIT.DEF A .CORREG.A o oH .DEF .UNIT.DEF .CORREG.A A .DESV.ESF
  • 30. ENSAYO TRIAXIAL FECHA: 12-Enero-1979 PROCESO: 3 Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG. ESF.DESV. Dm= 3,5 cm mm cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2 Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000 Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 27 2,500 0,0014 9,6347 0,259 Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 54 5,000 0,0036 9,6550 0,518 Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 90 8,335 0,0071 9,6900 0,860 Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 115 10,650 0,0107 9,7253 1,095 W= 112,75 g 1,00 0,100 137 12,688 0,0143 9,7608 1,300 γh= 1,674 g/cm3 1,25 0,125 157 14,540 0,0178 9,7956 1,484 γs= 0,875 g/cm3 1,50 0,150 176 16,299 0,0214 9,8316 1,658 σ3= 2,00 Kg/cm2 1,75 0,175 187 17,318 0,0250 9,8679 1,755 Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 205 18,985 0,0286 9,9045 1,917 2,25 0,225 215 19,911 0,0321 9,9403 2,003 2,50 0,250 228 21,115 0,0357 9,9774 2,116 3,00 0,300 244 22,597 0,0429 10,0525 2,248 4,00 0,400 276 25,560 0,0571 10,2038 2,505 5,00 0,500 287 26,579 0,0714 10,3610 2,565 6,00 0,600 314 29,080 0,0857 10,5230 2.763 7,00 0,700 325 30,098 0,1000 10,6902 2,815 8,00 0,800 334 30,932 0,1143 10,8628 2,848 9,00 0,900 333 30,839 0,1286 10,0411 2,793 10,00 1,000 331 30,654 0,1429 11,2253 2,731 MÁXIMO 2,848
  • 31. FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD NUMERO DE CAPSULA 253 PESO DE CAPSULA 14,43 PESO DE CAP+S. HUM 63,37 PESO DE CAP+ S. SECO 40,00 CONTENIDO DE HUMEDAD 91,40 CONTENIDO MEDIO DE H. 91,40 .UNIT.DEF A .CORREG.A o oH .DEF .UNIT.DEF .CORREG.A A .DESV.ESF
  • 32. ENSAYO TRIAXIAL FECHA: 12-Enero-1979 PROCESO: 4 Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG. ESF.DESV. Dm= 3,5 cm mm cm (10-3)mm Kg UNITARIA cm2 Kg/cm2 Di= 3,5 cm 0,00 0 0 0,000 0,0000 9,6212 0,000 Dp= 3,50 cm 0,10 0,010 26 2,408 0,0014 9,6347 0,250 Ho= 7,00 cm 0,25 0,025 64 5,927 0,0036 9,6550 0,614 Ao= 9,62 cm2 0,50 0,050 102 9,446 0,0071 9,6900 0,975 Vo= 67,35 cm3 0,75 0,075 124 11,484 0,0107 9,7253 1,181 W= 112,4 g 1,00 0,100 162 15,003 0,0143 9,7608 1,537 γh= 1,669 g/cm3 1,25 0,125 188 17,411 0,0178 9,7956 1,777 γs= 0,871 g/cm3 1,50 0,150 211 19,541 0,0214 9,8316 1,988 σ3= 3,00 Kg/cm2 1,75 0,175 228 21,115 0,0250 9,8679 2,140 Cte.= 92,61 Kg/cm 2,00 0,200 244 22,597 0,0286 9,9045 2,281 2,25 0,225 265 24,542 0,0321 9,9403 2,469 2,50 0,250 280 25,931 0,0357 9,9774 2,599 3,00 0,300 307 28,431 0,0429 10,0525 2,828 4,00 0,400 350 32,414 0,0571 10,2038 3,177 5,00 0,500 388 35,933 0,0714 10,3610 3,468 6,00 0,600 418 38,711 0,0857 10,5230 3,679 7,00 0,700 443 41,026 0,1000 10,6902 3,838 8,00 0,800 464 42,971 0,1143 10,8628 3,956 9,00 0,900 476 44,082 0,1286 10,0411 3,993 10,00 1,000 478 44,268 0,1429 11,2253 3,944 11,00 1.100 473 43.805 0.1571 11.4144 3.838 12,00 1,200 475 43,990 0,1714 11,6114 3,789 14,00 1,400 474 43,897 0,2000 12,0265 3,614 MÁXIMO 3,993
  • 33. FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD NUMERO DE CAPSULA 254 PESO DE CAPSULA 14,46 PESO DE CAP+S. HUM 75,40 PESO DE CAP+ S. SECO 46,28 CONTENIDO DE HUMEDAD 91,51 CONTENIDO MEDIO DE H. 91,51 .UNIT.DEF A .CORREG.A o oH .DEF .UNIT.DEF .CORREG.A A .DESV.ESF
  • 34. Los cálculos respectivos fueron realizados de acuerdo a la Teoría presentada anteriormente, que se resume a continuación: Con los datos de Esfuerzo Desviador y Deformación Unitaria, se procede a trazar la curva Esfuerzo vs. Deformación para cada probeta, como se muestra a continuación: 6 AA*4A A ims o .UNIT.DEF A .CORREG.A o oH .DEF .UNIT.DEF .CORREG.A A .DESV.ESF V W h h%1 h s ooo H*AV
  • 35. Esfuerzo - Deformación 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Deformación Unitaria Esf.Desv.(Kg/cm2 ) 0 Kg./cm2 1.0 Kg./cm2 2.0 Kg./cm2 3.0 Kg./cm2
  • 36. Entonces se obtiene el valor del Esfuerzo Máximo de Rotura, que nos permitirá graficar los Círculos de Morh para cada probeta y determinar υ y c como se muestra a continuación:
  • 37. Esfuerzo Normal (Kg./cm2) Esfuerzotangencial(Kg./cm2) c =0.225 φ=20°31’ Círculos de Mohr
  • 38. CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO DATOS DEDUCIDOS Ensayo N Presión Lateral Tensión Desv. Presión Rotura Cohesión Tg φ φ Esfuerzo Normal Esfuerzo Tangencial Kg./cm2 Kg./cm2 Kg./cm2 c Kg./cm2 Kg./cm2 1 0 0.967 0.967 0.225 0.365 20 31’ 0.33 0.35 2 1 1.788 1.788 0.225 0.365 20 31’ 1.55 0.82 3 2 2.848 2.848 0.225 0.365 20 31’ 2.87 1.325 4 3 3.993 3.993 0.225 0.365 20 31’ 4.25 1.85 Finalmente se muestran una tabla que contiene los datos de c y υ y además el resto de valores deducidos del gráfico como son el Esfuerzo Normal y el Esfuerzo Tangencial: