Ensayo triaxial

MECANICA DE SUELOS II
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA
CIVIL
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU – FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
 1.- INTRODUCCIÓN
Su principal finalidad es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo -
deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo
complejo, pe ro 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. Alcanzado ese estado de equilibrio,
se aumenta la presión normal ó axial (σ 1), sin modificar la presión lateral
aplicada (σ 3), hasta que se produzca la falla.
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).
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.

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2.- OBJETIVOS:
 El objetivo primordial en el ensayo triaxial es determinar los
parámetros de resistencia efectivos c' y Φ' del suelo.
 Dibujar los círculos de mohr.
3.- 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 e 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

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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.
 Una célula sumergible, situada dentro de la cámara, que nos
permite conocer las cargas axiales aplicadas a la probeta.
 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.).
4.-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.

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 Colocación de la célula triaxial y llenado de agua desaireada.
 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 completarse la consolidación anterior y teniendo en
cuenta el tipo de ensayo 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 poros.
5.-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

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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.
TIPOS DE ENSAYOS TRIAXIALES:
• Consolidado – drenado (CD): el drenaje se permite en las dos ultimas
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 presión de confinamiento efectiva sea igual a la presión de
cámara. Se impide el drenaje durante la aplicación del esfuerzo desviador.
• No consolidado – no drenado (UU): no se permite el drenaje en ninguna de
las dos etapas.
Ensayo triaxial no consolidado, no drenado (UU)
En este tipo de ensayo, como su nombre lo indica, no se permite el drenaje de
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 3 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

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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.
Figura 6.53. Envolvente de falla no drenado resultante del triaxial UU.
Para poder dibujar el círculo de Mohr de esfuerzos es indispensable determinar los esfuerzos
principales 1 y 3. Durante el ensayo triaxial (UU), se recolectan periódicamente valores de
los deformímetros que controlan el anillo de carga y la deformación de la probeta (L). La
deformación vertical , es calculada con la siguiente expresión:
 = Deformación vertical del espécimen de suelo

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7.-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.
• Aún cuando el suelo pueda fallar debido a la aplicación de grandes
esfuerzos de compresión, el suelo falla realmente al corte.
• Muchos problemas 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.
8.-BIBLIOGRAFÍA:
 JUÁREZ BADILLO – MECÁNICA SUELOS II
 PRINCIPIOS DE INGENIERIA DE CIMENTACIONES -BRAJA M.DAS
9.-ANEXOS:

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 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 tabn
su altura.
FOTO 1
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 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.
FOTO 3
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 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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 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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 En la figura se observa lectorado las deformaciones.
 En la figura se observa la muestra después del ensayo.
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