Norma INV E-153-07

•

ESTÁCIO

Mateus Ribeiro

29/11/2021

¡Este material tiene más páginas!

Entonces, ¿te gustó este material?

Ayude a animar a otros estudiantes a mejorar el contenido

¿Te gustó este material? ¡Compartir! 🧡

Superestructura Vial

23 Materiales compartidos

Descarga la aplicación para disfrutar aún más

Lea materiales sin conexión, sin usar Internet. Además de muchas otras características!

Vista previa del material en texto

PARÁMETROS DE RESISTENCIA DEL SUELO MEDIANTE COMPRESIÓ N
TRIAXIAL

I.N.V. E – 153 – 07

1. OBJETO

1.1 Los métodos descritos en esta norma se refieren a la determinación de los
parámetros de resistencia de los suelos mediante el ensayo de compresión
triaxial. Los métodos descritos son: el ensayo no consolidado no drenado (UU)
con o sin medición de las presiones de poros y el ensayo de compresión
triaxial consolidado no drenado (CU) con o sin medición de la presión de
poros. Los parámetros obtenidos son la cohesión no drenada del suelo (c u), o el
ángulo de fricción interna (φ ) y la cohesión (c), respectivamente para cada
tipo de ensayo y cuando se midan las presiones de agua en los poros, se podrán
calcular los valores efectivos de la fricción interna y la cohesión, (φ ' y c').

1.2 Esta norma puede describir materiales, operaciones y equipos que involucren
riesgo. La norma no define todos los posibles riesgos que de ella se derivan
por su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las prácticas de sanidad y
seguridad antes de hacer uso de ella.

2. ALCANCE

2.1 Ensayo no consolidado no drenado (UU)

Este método cubre la determinación de los esfuerzos y de las relaciones
esfuerzo-deformación de una muestra cilíndrica de suelo inalterada o
remoldeada. Las muestras son sujetas a un confinamiento por la presión que
ejercerá un fluido en una cámara del triaxial. El drenaje de la muestra no se
permite durante la prueba y ni en el corte por compresión, el cual se realizará a
una velocidad constante de deformación axial (deformación controlada).

Este método de prueba, provee los datos para determinar las propiedades de
esfuerzo y las relaciones del esfuerzo-deformación en condiciones no drenadas
del suelo, así como también lo hace la norma INV E – 152. Los esfuerzos
obtenidos serán expresados en esfuerzos totales, no serán corregidos por la
presión de poros.

2.2 Ensayo consolidado no drenado (CU)

Este método cubre la determinación de los esfuerzos y de las relaciones
esfuerzo-deformación de una muestra cilíndrica de suelo saturada, que puede
ser inalterada o remoldeada, cuando es isotropicamente consolidada para luego
someterla a corte por compresión en condiciones no drenadas, el cual se
realizará a una velocidad constante de deformación axial (deformación
controlada).
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 2

Con este método de prueba se obtendrá el esfuerzo total, el esfuerzo efectivo y
la presión de agua de los poros, así como también datos útiles para determinar
las propiedades de esfuerzo y deformación del suelo tal como la envolvente de
esfuerzos de Mohr y el módulo de Young.

Generalmente se prueban tres muestras consolidadas a diferentes esfuerzos de
consolidación efectivos, según lo que se desee obtener del ensayo y sus
requerimientos, para definir una envolvente de esfuerzos.

3. DEFINICIONES

3.1 Esfuerzo desviador – El valor de la diferencia entre los esfuerzos principales.

3.2 Contrapresión – El valor de una presión de agua de poros aplicada a la muestra
de suelo, para que los vacíos que estén llenos de aire se llenen de agua con el
fin de saturar la muestra.

3.3 Esfuerzo de consolidación efectivo – La diferencia entre la presión de
confinamiento leída (presión de la cámara triaxial) sobre la muestra y la
presión de agua de los poros en el momento de empezar a realizar el corte.

3.4 Falla de la muestra – Es la condición de esfuerzos en la cual se considera
fallada la muestra de ensayo, esta es considerada desde dos puntos de vista,
uno es cuando se alcanza el máximo esfuerzo desviador o dos, el valor del
esfuerzo desviador que se logra cuando la muestra ha alcanzado una
deformación del 15%, se tomará el que ocurra primero. Según el uso y el
requerimiento del ensayo se podrán adoptar otros criterios de falla.

3.5 Presión de poros – Presión del agua de los poros presentes en la muestra.

4. USO Y SIGNIFICADO

4.1 Ensayo no consolidado no drenado (UU)

En este método de prueba, el esfuerzo de falla de un suelo es determinado en
términos de esfuerzos totales, por lo tanto depende de la presión desarrollada
en el agua de los poros durante la carga, y como no se permite el drenaje de
los fluidos de la muestra, por consiguiente, la presión de agua de los poros y el
esfuerzo de falla resultantes, diferirán de los que se obtienen en el caso donde
el drenaje es permitido.

Si las muestras de la prueba están 100% saturadas, la consolidación no podrá
ocurrir cuando la presión de confinamiento es aplicada, ni durante el corte, ya
que el drenaje no se permite. Por consiguiente, si se prueban varias muestras
del mismo material, y si ellas están en, aproximadamente, la misma humedad y
la misma relación de vacíos, cuando se fallen, éstas tendrán, aproximadamente ,
el mismo esfuerzo de corte de falla, y por lo tanto la envolvente de Mohr será
una línea recta horizontal. En el caso que las muestras estén parcialmente
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 3
saturadas o el grado de saturación es menor del 100%, la consolidación puede
ocurrir cuando la presión de confinamiento es aplicada y durante el corte,
aunque el drenaje no sea permitido, por consiguiente, si varias muestras del
mismo material se prueban a diferentes presiones de confinamiento, no se
obtendrá el mismo esfuerzo de corte de falla, y la envolvente de Mohr no será
una línea horizontal.

Los parámetros de resistencia al corte no drenados del suelo, son aplicables a
situaciones dónde se asume que las cargas actúan rápidamente de tal manera
que no hay tiempo suficiente para que se produzca un fenómeno de
consolidación.

4.2 Ensayo consolidado no drenado (CU)

El esfuerzo de falla de un suelo saturado en el ensayo de compresión triaxial
depende de los esfuerzos aplicados, el tiempo de consolidación, la velocidad
de deformación, y la historia tensional del suelo.

En este método de prueba, las características de corte son bajo condiciones no
drenadas y es aplicable a situaciones de campo donde la consolidación
primaria del terreno, bajo un esfuerzo, a ocurrido totalmente (ha transcurrido
un tiempo suficiente para ésto), para luego ser sometido a cargas o a un
cambio en su condición de esfuerzos que actúan rápidamente de tal manera que
no hay tiempo suficiente para que se produzca una disipación del exceso de
presión de poros nuevamente.

Usando la presión de agua de los poros la cual se mide durante la prueba, los
parámetros de resistencia al corte pueden ser determinados en términos de
esfuerzos efec tivos. Este tipo de resistencia a l corte es aplicable a situaciones
de campo que presenten condiciones de drenaje totales (hay una disipación del
exceso de presión de poros totalmente), donde las presiones de poros en el
campo se pueden estimar y cuando las condiciones en el sitio sean similares a
el método de prueba.

5. EQUIPO

5.1 Dispositivo de carga axial – El dispositivo de carga axial puede ser cualquier
aparato de compresión eléctrico, hidráulico, neumático o de otro tipo con la
suficiente capacidad y el adecuado control, para proporcionar la velocidad de
carga prescrita en las Secciones 7.1.6 y 7.2.9 de esta norma.

Deberán ser mínimas las vibraciones debidas a su operación de tal manera que
no altere las dimensiones de la muestra o la presión de poros cuando las
válvulas estén cerradas. Esto se podrá comprobar al colocar la muestra a la
velocidad de ensayo seleccionada y colocando un vaso con agua de tal manera
que no se generen ninguna onda visible en éste último.

La velocidad de avance del dispositiv o de carga no se deberá desviar en más
del ±1% del valor seleccionado para el ensayo sin importar el tipo de prueba.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 4
A manera de ejemplo, se muestra en la Figura 1 un aparato para este propósito,
el cual puede consistir de una báscula de plataforma con yugode carga
accionado por un gato de tornillo, un aparato de carga muerta, un dispositivo
de carga hidráulica, un tornillo accionado por un motor de velocidad variable o
cualquier otro sistema de compresión (de esfuerzo o de deformación
controlada), que te nga la suficiente capacidad y precisión adecuada.

Figura 1 . Dispositivo típico de carga

5.2 Dispositivo para medir la carga axial – Podrá ser un anillo de carga, una celda
electrónica de carga, una celda hidráulica de carga o cualquier otro dispositivo
capaz de medir con una precisión que este dentro del ±1.0 % de la carga axial
anticipada de falla.

El dispositivo para medir la carga axial podrá ser parte del dispositivo de carga
axial, si el dispositivo para medir se encuentra dentro de la cámara tria xial,
éste deberá ser insensitivo a los esfuerzos horizontales y a la magnitud de la
presión de cámara.

Cuando se emplee un anillo de carga, normalmente éste se hallará montado en
la parte exterior de la cámara de presión. Se puede emplear también una celda
electrónica para medir las cargas axiales aplicadas a la probeta de ensayo
como se muestra en la Figura 2.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 5

Figura 2 . Aparato de carga con equipo electrónico accesorio

Dicha celda se deberá montar en el interior de la cámara triaxial y, cuando se
la emplee, se necesitará además el siguiente equipo electrónico accesorio para
indicar la carga:

5.2.1 Amplificador – Que aumente las señales eléctricas de la cámara de carga de
manera que sean suficientemente grandes para que puedan ser detectadas
mediante un voltímetro digital o un registrador gráfico de tira.

5.2.2 Fuente de potencia – De voltaje constante para excitar la celda de carga o el
transductor de presión.

5.2.3 Puente de balanceo – Para balancear los circuitos eléctricos del sistema de
medida.

5.2.4 Voltímetro – Digital o registrador gráfico, para medición de la carga o presión.

5.3 Indicador de deformación vertical – El indicador de deformación vertical del
espécimen podrá ser cualquier dispositivo de medida que cumpla los requisitos
generales descritos en este Sección, como un indicador de dial, un LVDT
(Linear Variable Differential Transformer), un extensiómetro u otro tipo. Estos
deberán tener una precisión de al menos un 0.02% de la longitud inicial de la
probeta, y permitirán obtener la deformación hasta un mínimo del 20 % de la
longitud inicial de la probeta de ensayo.

5.4 Cámara de Compresión Triaxial – Empleada para contener el espécimen y el
fluido de confinamiento, durante el ensayo. La cámara del triaxial utilizada
deberá tener capacidad para colocar una presión igual a la presión de
confinamiento máximo (Ensayo UU) o la capacidad para colocar una presión
igual a la suma del esfuerzo de consolidación efectivo y la contrapresión
(Ensayo CU).

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 6
Deberá consistir de un plato superior y un plato de base, separados por un
cilindro, que podrá ser de cualquier material capaz de resistir las presiones
aplicadas, pero preferiblemente se usará un material transparente o un cilindro
que posea puntos de observación para ver el comportamiento de la muestra.

En el plato superior de la cámara triaxial, deberá haber una válvula de abertura
tal que el aire se puede forzar a salir fuera de la cámara cuando ésta se va
llenando con fluido. En el plato de base deberá tener una entrada a través de la
cual el líquido de confinamiento se le proporcionará a la cámara triaxial.

Deberá poseer entradas colocadas en la base inferior (pedestal) de la probeta
que proporcionarán conexión a la base superior (cabezal) de tal manera que se
pueda realizar la saturación (aplicación de contrapresión), el drenaje, y la
medición de la presión de poros cuando sea necesario, según sea el método de
prueba.

Las partes accesorias asociadas con la cámara incluyen: Piedras porosas, dos
placas lubricadas para las bases de la muestras, O-rings u otro tipo de sellos,
válvulas de cierre, tubos de plástico para drenaje resistentes a la temperatura,
tapa superior, pistón de carga axial, membrana de caucho, papel de filtro, dial
con su soporte y demás accesorios para realizar el ensayo adecuadamente.

5.5 Pistón de carga ax ial – El pistón que atraviesa el plato superior de la cámara y
su sello se debe diseñar para que la variación en la carga axial debido a la
fricción no exceda del 0.1% de la carga axial de falla y para que no halla
pandeo lateral apreciable del pistón durante el corte.

Un diámetro del pistón de mínimo 1/6 del diámetro del espécimen es usado
con éxito en muchos laboratorios para minimizar el pandeo lateral de éste
mismo.

5.6 Dispositivos de aplicación de presión y vacío – Los controles de la presión de
cámara y de contrapresión deberán ser capaces de aplicar y controlar las
presiones dentro de un rango de ±2 kPa para presiones de consolidación
efectivas menores de 200 kPa y dentro de un rango de ± 1% para presiones de
consolidación efectivas mayores que 200 kPa.

El dispositivo de control de vacío será capaz de aplicar y controlar vacíos
parciales dentro de un rango de ± 2 kPa. Los dispositivos pueden consistir en
mecanismos auto-compensados de mercurio, reguladores de presión neumática,
una combinación de estos , o cualquier otro dispositivo que cumpla con las
tolerancias requeridas.

5.7 Dispositivos para la medición de la presión y el vacío – Los dispositivos de
medición para la presión de la cámara, la contrapresión, y el vacío, podrán ser
cualquier clase de dispositivo que cumpla la precisión indicada en la Sección
5.6.

5.8 Aparato para la medición de presión de poros – Este aparato puede consistir
en un manómetro cerrado, un indicador de cero presión, o un transductor de
presión o cualquier otro dispositivo que cumpla con las tolerancias de la
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 7
Sección 5.6 y que adicionalmente durante el corte no drenado, al medir la
presión de poros, permita que la fuga de agua sea nula o despreciable.

Cuando se emplee un transductor de presión, se podrá utilizar con el mismo
equipo electrónico usado para monitorear las cargas.

5.9 Dispositivo para la medición del cambio de volumen – El dispositivo que
medirá la cantidad de volumen de agua que entrará o drenará de la muestra,
podrá ser de cualquier clase, pero deberá cumplir con que tenga una precisión
de ± 0.05% del volumen total de la probeta de ensayo. Generalmente se utiliza
una bureta graduada pero no es una disposición obligatoria .

5.10 Base superior (Cabezal) y Base inferior (Pedestal) de la probeta – Se
diseñarán para proporcionar drenaje en ambos extremos de la muestra, con la
opción de deshabilitar totalmente el drenaje cuando sea necesario, y en el caso
del ensayo no consolidado no drenado (UU) se podrá utilizar bases que no
permitan drenaje. Deberán ser construidos de un materia l rígido, no corrosivo,
e impermeable y cada uno debe tener una superficie de contac to plana y
redonda con la muestra (ensayo UU) o con las piedra porosas.

Se construirá la base superior (cabezal) de tal manera que su masa sea la
mínima posible. La masa del cabezal y de la piedra porosa (si es colocada)
podrá ser como máximo el 10% de l la carga axial de falla y en el caso que la
masa de estos dos elementos sea mayor que el 0.5 % de la carga axial de falla
y mayor que 50 g, se deberá corregir la carga axia l aplicada sumándole el peso
del cabezal más el de la piedra porosa.

El diámetro de las bases será igual al diámetro inicial de la probeta de ensayo.
Las bases deberán proporcionar que la muestra, al ser colocada en la cámara
triaxial, no experimente movimientos laterales o inclinación, y el cabezal será
construido de tal manera que la excentricidad del contacto pistón-cabezal
medido con respecto al eje vertical de la muestra no exceda 1.3 mm. La
inclinacióndel cabezal durante la prueba deberá ser mínima.

5.11 Piedras porosas – Se usarán para proporcionar drenaje al espécimen. El
coeficiente de permeabilidad de los discos podrá ser aproximadamente igual a
1x10 - 4 cm/s, o uno que se ajuste a los requerimientos de la muestra. Los discos
deberán ser limpiados regularmente por ultrasonido o por ebullición y por
cepillado verificando si poseen obstrucciones.

5.12 Papel de filtro, discos y tiras – El papel de filtro no será soluble en agua y el
coeficiente de permeabilidad no será menor a 1x10- 5 cm/s para una presión
normal de 550 kPa.

Los papeles de filtro en forma de disco serán de igual diámetro al de la
muestra y se podrán colocar entre las piedras porosas y la probeta de ensayo
para evitar obstrucción de los discos porosos.

Las tiras de papel de filtro son usadas para disminuir el tiempo requerido de
prueba, éstas se colocarán en la superficie lateral del cilindro. En el ensayo,
para evitar la presión lateral en la muestra, la tira de papel de filtro deberá
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 8
cubrir menos del 50% del área lateral de la muestra. Una ecuación para
corregir el esfuerzo desviador por el efecto de las tiras de papel de filtro se da
en la Sección 8.2.8.

5.13 Membrana de caucho – La membrana de caucho usada en el ensayo deberá ser
completamente impermeable. Se inspeccionarán las membranas
cuid adosamente antes de usarlas para verificar su total estanquidad, si no se
cumple se deberá desechar.

Para que la membrana de caucho ofrezca el menor confinamiento a la muestra,
el diámetro de esta membrana elástica deberá estar entre el 90% y 95% de la
muestra. El espesor de la membrana no debe exceder el 1% del diámetro de la
muestra.

La membrana se sellará a las bases de la muestra con anillos en forma de O
(O-rings ), los cuales deberán tener un diámetro entre el 75% y 85% del
diámetro de las bases (cabezal y pedestal), o se sellará por otros medios que
proporcionen una impermeabilidad perfecta.

Una ecuación para corregir el esfuerzo desviador por el efecto de la rigidez de
la membrana se da en las Secciones 8.1.6 y 8.2.9.

5.14 Válvulas – Se utilizarán válvulas que produzcan un mínimo cambio de
volumen o de presión de poros cuando se opera. Una válvula se acepta que
produce un cambio mínimo, si abriendo o cerrando la válvula, en un sistema
saturado de agua, la válvula no induce un cambio de presión de poros mayor a
0.7 kPa. Se han encontrado que las válvulas de bola proporcionan estas
características; sin embargo, cualquier otro tipo de válvula se puede usar si
cumple con la tolerancia especificada. Todas las válvulas deben ser capaces de
resistir las pres iones aplicadas en el ensayo sin provocar fugas.

5.15 Equipo para tallar las probetas – Este equipo incluye un marco, herramientas
apropiadas para desbastar y tallar, calibrador Vernier que pueda medir las
dimensiones de la muestra con aproximación a 0.25 mm (0.01"), un cortador de
muestras, un dispositivo para cortar los extremos, y un extractor de muestras.

5.16 Horno para secamiento – Un horno termostáticamente controlado que pueda mantener
una temperatura de 110º ± 5° C (230º ± 9° F) para determinar el contenido de humedad
de los especímenes.

5.17 Balanzas – Para muestras cuyo peso sea inferior a 100 g, se deberá utilizar una
balanza con precisión de 0.01g, y para muestras de 100 g o más, una balanza
con precisión de 0.1 g.

5.18 Equipo Misceláneo – Equipo de laboratorio para compactar las muestras, un
calibrador para medir las dimensiones de la muestra, un dilatador o expansor
de membrana, cronómetro, opcionalmente un registrador de datos automático,
recipientes para determinaciones de humedad, un desaireador de agua, los
formatos de informe que se requieran y cualquier otro dispositivo necesario
para realizar correctamente el ensayo.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 9
6. PREPARACIÓN DE PROBETAS

6.1 Tamaño de la probeta – Los especímenes deberán tener un diámetro mínimo de
33 mm (1.3") y el mayor tamaño de partícula dentro de la muestra de ensayo
deberá ser menor que 1/10 de su diámetro. Para muestras con diámetro de 71
mm (2.8") o más, la partícula mayor deberá ser menor que 1/6 del diámetro. Si
después de la conclusión del ensayo de una muestra inalterada, se encuentran
partículas de mayor tamaño, se deberán hacer las anotaciones correspondientes
en e l Informe. La relación altura-diámetro (h/d) debe estar entre 2 y 2.5, siendo
preferible 2, valor que se puede disminuir hasta 1.25 cuando se usen placas
lubricadas. Se deberán efectuar las mediciones con aproximación a 0.10 mm
(0.05") empleando un calibrador Vernier u otro dispositivo adecuado.

6.2 Muestras inalteradas – Se pueden preparar muestras inalteradas a partir de
muestras de mayor tamaño o de muestras obtenidas de acuerdo con la norma
INV E – 105.

6.2.1 Cuando se reciben tubos con muestras en el laboratorio, éstas se sacan por
extrusión mediante un gato u otro método que no las altere.

6.2.2 Se toman muestras para determinar la humedad, y se cortan especímenes de la
longitud deseada; se identifica el suelo visualmente con ayuda de la norma
INV E – 102 y se recubren los especímenes con parafina, manteniéndolos en
una cámara húmeda y fría hasta que vayan a ser ensayados.

6.2.3 Tallado de la muestra:

Las muestras de tubo se podrán ensayar sin ser desbastadas, excepto para
emparejar los extremos, si las condiciones de la muestra así lo exigen. Si es
necesario desbastarlas, se deberán manejar con cuidado para evitar su
alteración y cambios en la sección transversal o pérdida de humedad. El corte,
en cuanto sea posible, se deberá efectuar en una cámara con humedad
controlada procurando evitar a toda costa cualquier cambio en la humedad.

El molde del desbastador de muestras se construye en tal forma que el cortador
cilíndrico se mueva verticalmente, sin movimiento horizontal alguno. El
diámetro interior del cortador deberá ser alrededor de 0.13 mm (0.005") mayor
que el diámetro deseado del espécimen de ensayo, excepto para una longitud
de 3.2 mm (1/8") en el extremo del corte, donde dicho diámetro deberá ser
igual al de la probeta. Se ce ntra la muestra bajo el cortador y se baja hasta la
parte deseada, aflojando las tuercas de las aletas.

Después de que esté en posición, se empuja el cortador lentamente hacia abajo
dentro de la muestra, simultáneamente se recorta el exceso de suelo empleando
un cuchillo filoso. Cuando se haya bajado el marco a su posición final y se
halle el cortador lleno con suelo, se remueve éste y se saca por extrusión el
espécimen mediante el bloque de extrusión. Para asegurar la menor alteración
posible, el cortador deberá tener un recubrimiento de baja fricción. Si la
superficie de la muestra extraída no es lisa, se emplean pedazos de los recortes
de suelo para llenar cualquier vacío.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 10
Después de esto, se empuja suavemente el cortador sobre la muestra para
garantizar una vez más un espécimen del tamaño adecuado. Cualquier otro
método de desbaste será aceptable siempre que, para el material ensayado, sólo
produzca una alteración mínima en la muestra.

Se coloca el espécimen en el aparato para cortar los extremos y se desbasta de
manera que éstos sean perpendiculares al eje longitudinal de la muestra
circular uniforme.

6.2.4 Se efectúan varias medidas del diámetro y de la altura de la muestra y se
determina la masa del espécimen de ensayo. Si no se emplea la muestra
completa para la determinación de humedad, se toma con este objeto una
muestra representativa de los recortes y se coloca inmediatamente en un
recipiente cubierto.

6.3 Muestras Remoldeadas – S e pueden preparar especímenes a partir de una
muestra inalterada fallada o de una alterada. El método de moldeo y la
compactación se pueden variar para producirel peso unitario, la humedad y la
estructura del suelo deseadas.

Si las muestras no son moldeadas al tamaño requerido, el equipo empleado
para desbastar muestras de suelo inalteradas se puede emplear también para las
de material remoldeado. Cualquier método empleado para remoldear material
que muestre resultados de ensayo similares, es satisfactorio.

7. PROCEDIMIENTO

Los procesos de consolidación (si se requiere) y de corte de la muestra se
realizarán en un ambiente dónde las fluctuaciones de temperatura estén dentro
de un rango menor a ± 4° C y no haya contacto directo con la luz del sol.

Los procedimientos descritos en las Secciones siguientes se refiere n al equipo
mostrado en las Figuras 3 y 4.

7.1 Procedimiento método de prueba no consolidado-no drenado (UU)

7.1.1 Se deberá preparar el pedestal (base inferior) colocando una piedra porosa
sobre éste, si las bases poseen drenajes, si no es así se podrá hacer el ensayo
sin piedras porosas. También en lugar de la piedra porosa se podrá emplear un
espaciador adecuado de plexiglas pulido o de un material similar.

7.1.2 Se colocará un disco pulido de plexiglas o de teflón ligeramente mayor que la
muestra sobre la piedra porosa, si éstas son utilizadas en el pedestal y se deben
cubrir las bases, independientemente del montaje, con una película delgada de
grasa de silicona. Las bases engrasadas se emplean para reducir la fricción
entre la muestra y éstas y permitir así una deformación más uniforme. Se
colocará la muestra sobre la base ya preparada. Si se usa una relación h/d de
2.0 o mayor, los discos pulidos de plexiglas o teflón no se necesitan.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 11

Figura 3 . Esquema típico de un aparato triaxial

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 12

Figura 4 . Aparato para el ensayo triaxial

7.1.3 Empleando un dilatador de membranas al vacío, se deberá colocar sobre la
muestra una membrana delgada e impermeable, asegurándola con O-rings u
otros sellos de presión alrededor de la membrana, a la altura del pedestal, para
proporcionar un sello efectivo. Se volverá a realizar un procedimiento análogo
al descrito en la Sección 7.1.2, colocando un disco pulido engrasado, una
piedra porosa (si se utiliza) y el cabezote superior sobre la probeta cilíndrica
de ensayo. Se colocarán O-rings u otros sellos de presión alrededor de la
membrana en el cabezote superior, con el fin de proporcionar un sello efectivo
en el extremo de la muestra. Se podrá colocar una capa delgada de grasa de
silicona en las superficies verticales de las bases para ayudar con la
impermeabilidad del montaje.

Se deberá colocar el cilindro hueco de la cámara triaxial, sobre la base y se
deberá asegurar.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 13
Se deberá colocar el pistón de carga dentro de la cámara a través de la guía y
se bajará hasta que entre, se asiente y se alinee correctamente con el cabezal.
Se registrará la lectura de desplazamiento cuando el pistón entre en ajuste
final. Durante este procedimiento se deberá cuidar que no se aplique un
esfuerzo axial al espécimen mayor del 0.5% del esfuerzo de compresión de
falla estimado. Si el peso del pistón es suficiente para aplicar un esfuerzo axial
mayor al 0.5% del esfuerzo de compresión de falla estimado, se debe asegurar
el pistón sobre el cabezal después de verificar el ajuste y la alineación y se
dejará así hasta la aplicación de la presión de cámara.

En cualquier caso se deberá asegurar el pistón de carga con el dispositivo de
fijación, para que no salga expulsado con velocidad cuando se apliquen
presiones en la cámara triaxial.

7.1.4 Se colocará la cámara con la muestra en el dispositivo de carga y se llenará
con fluido (aunque el procedimiento se podrá hacer al contrario). Se aplica,
mediante el regulador de presión, una presión de cámara aproximadamente
igual a la presión de confinamiento soportada por el suelo a la profundidad a la
cual fue tomada la muestra.

Se deberá esperar aproximadamente 10 minutos después de la aplicación de
presión de la cámara para permitir que la muestra se estabilice bajo ésta, antes
de a la aplicación de la carga axial.

7.1.5 Se colocará en movimiento el aparato de carga y se dejara en funcionamiento
por algunos minutos, a la velocidad de ensayo deseada, para compensar
cualquier efecto separado o combinado, por fricción o por empuje, debido a la
presión de la cámara. Se anota la lectura cero de los dispositivos de medida de
carga y deformación cuando el pistón se ponga en contacto con la cabeza de
compresión.

7.1.6 Se anotan las lecturas de carga y deformación a intervalos suficientemente
pequeños, para definir exactamente la curva esfuerzo-deformación.

La rata de deformación se deberá hallar dentro del rango de 0.3%/min a
1.0%/min, 1%/min para los materiales plásticos y 0.3%/min para los materiales
frágiles que llegan a la falla aproximadamente entre el 3% al 6% de la
deformación.

Se continúa la carga hasta el 15% de la deformación axial, excepto cuando no
se haya alcanzado el máximo esfuerzo desviador, en este caso se llevará hasta
el 20% de la deformación axial o hasta un 5% más de deformación axial a
partir de donde el máximo esfuerzo desviador ocurrió.

La falla se tomará de acuerdo a los criterios descritos en esta norma en la
Sección 3.4.

7.1.7 Después de la falla, se deberá quitar toda presión y se drenará el fluido de
confinamiento de la cámara. Se desmontará el aparato de ensayo, se examinará
la muestra y se hará un esquema del tipo de falla y/o se tomará una fotografía.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 14
Se determinará la masa para luego secar la muestra con el fin de determinar la
humedad y la masa unitaria de ésta.

7.2 Procedimiento método de prueba consolidado - no drenado (CU)

7.2.1 Montaje – Antes de montar la muestra se deberán realizar las verificaciones de
que los discos porosos y los tubos de drenaje de la muestra no esté n
obstruidos, pasando aire o agua a través de estos.

Dependiendo de cómo se vaya a realizar la saturación de la muestra se
comenzará el ensayo con el sistema de drenaje seco (método de inicio de
ensayo en seco ) o con el sistema de drenaje saturado (método de inicio de
ensayo saturado ), las piedras porosas deberán poseer coincidentemente el
mismo estado de humedad del sistema de drenaje (secas o saturadas).

El método de inicio de ensayo en seco es recomendado para los especimenes
con saturación inicial menor al 90%, este método desplaza el aire antes de
aplicar la contrapresión y baja la contrapresión necesaria para lograr la
saturación. También se recomienda este método para los especimenes de
suelos expansibles; si se usa el método de inicio de ensayo saturado, será
necesario obtener las dimensiones del espécimen después de montado, lo cual
es un procedimiento engorroso.

7.2.2 Se prepara el pedestal así:

• Se coloca una piedra porosa sobre el pe destal (base inferior) y sobre ésta
discos de papel de filtro si se van a usar.

• Se coloca la muestra sobre la piedra porosa (y el disco de papel de filtro) y, si
se van a usar, se adhieren tiras de papel de filtro a lo largo de los lados de la
muestra (no deberán cubrir más del 50% de su área lateral), de manera que
proporcionen el sistema deseado para las trayectorias de l drenaje.

• Se verificará que todo quede correctamente alineado y centrado

7.2.3 Empleando un dilatador de membranas al vacío, se coloca sobre la muestra una
membrana delgada e impermeable; se colocan O-rings u otros sellos de presión
alrededor de la membrana a la altura del pedestal para proporcionar un sello
efectivo; si es necesario, se colocan tiras filtrantes adicionales, y nuevamente
se repetirá un procedimiento análogo colocando piedras porosas, papel de
filtro (opcional) y el cabezote superior sobre el espécimen. Se colocan O-ringsu otro sello de presión alrededor de la membrana en el cabezote superior, para
proporcionar un sello efectivo en la parte superior de la muestra. Se podrá
colocar una capa delgada de grasa de silicona en las superficies vertica les de
las bases para ayudar con la impermeabilidad del montaje siempre y cuando no
se utilicé papel de filtro.

Se deberá colocar el cilindro hueco de la cámara triaxial, sobre la base y se
deberá asegurar.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 15
Se deberá asegurar que las líneas de drenaje no estén funcionando, se
verificará la alineación de la muestra, su cabezal y todos sus aditamentos.

Si se inicia el ensayo con el método en seco, se aplicará un vacío parcial de
aproximadamente 35 kPa (para no exceder los esfuerzos de consolidación) a la
muestra a través de la línea de drenaje del cabezal, antes de verificar el
alineamiento de la muestra con su cabezal y todos sus aditamentos.

Se deberá colocar el pistón de carga dentro de la cámara a través de la guía y
se bajará hasta que entre, se asiente y se alinee correctamente con el cabezal.
Se registrará la lectura de desplazamiento cuando el pistón entre en ajuste
final. Durante este procedimiento se deberá asegurar que no se aplique un
esfuerzo axial al espécimen mayor del 0.5% del esfuerzo de compresión de
falla estimado.

Se deberá asegurar el pistón de carga con el dispositivo de fijación, para que
no salga expulsado con velocidad cuando se apliquen presiones en la cámara
triaxial.

Se deberá llenar la cámara triaxial con fluido, cuidando de que no quede aire
atrapado en ella.

7.2.4 Saturación – El objetivo de la fase de saturación del ensayo es llenar todos los
vacíos de la muestra con agua sin que se apliquen esfuerzos indeseables a ella,
o permitiendo que la muestra se expanda.

La saturación generalmente se realiza aplicando contrapresión de agua a los
poros de la muestra expulsando el aire de los poros por dos métodos:

1) Aplicando un vacío parcial al espécimen y al sistema de drenaje, el cual debe
estar en condiciones secas (así como las piedras porosas y demás aditamentos,
método de inicio de ensayo seco), permitiendo que el agua desaireada sature el
sistema mientras se mantiene el vacío.

2) Por el método de inicio de ensayo saturado, permitiendo que exista flujo de
agua antes de montar el espécimen.

7.2.4.1 Inicio de la saturación con el método de inicio de ensayo seco

Se colocará el máximo posible vacío parcial en el cabezal de la muestra. Si el
esfuerzo de consolidación efectivo con el cual se va a fallar la muestra es
menor que el máximo vacío parcial, se aplicará uno más bajo. El efecto de
esfuerzo generado entre el vacío parcial aplicado y la presión de cámara nunca
debe exceder el esfuerzo de consolidación efectivo y no deberá ser menor de
35 kPa para permitir el flujo a través del la muestra. Después de
aproximadamente 10 minutos, permita que el agua desaireada se percole por la
muestra desde el pedestal al cabezal, aplicando un vacío que no deberá ser
menor de 20 kPa.

Se deberá garantizar que exista siempre un esfuerzo efectivo positivo de por lo
menos 13 kPa en la base inferior de la muestra durante este procedimiento.
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 16

Cuando el agua salga en la bureta conectada al cabezal del espécimen, se
cerrará la válvula de la base inferior y se llenará la bureta con agua desaireada.
Se procederá a reduc ir el vacío actuante en el cabezal de la muestra a través de
la bureta, a la presión atmosférica, mientras simultáneamente se irá
aumentando la presión de la cámara en una cantidad igual. Este procedimiento
se realizará lentamente de tal manera que no exis ta diferencia entre la presión
de poros de las bases de la muestra.

Se deberá verif icar que la presión de poros se haya estabilizado, cerrando las
válvulas de drenaje y midiendo el cambio de presión de poros hasta que se
vuelva constante. Si el cambio es de menos del 5% con respecto a la presión de
la cámara, se asumirá que la presión de poros se ha estabilizado y se procederá
a aplicar contrapresión.

7.2.4.2 Inicio de la saturación con el método de inicio de ensayo saturado

Después de llenar la bureta conectada al cabezal de la muestra, con el agua
desaireada, se deberá aplicar una presión de cámara de 35 kPa o menor y se
abrirá la válvula de drenaje de l espécimen. Cuando la presión de poros en el
pedestal del espécimen se estabilice, según el método descrito en la Sección
anterior (7.2.4.1) o cuando la lectura de la bureta se estabilice, se procederá a
aplicar contrapresión.

7.2.5 Se deberá aplicar simultáneamente el aumento de la presión de cámara y la
contrapresión con el drenaje de la muestra abierto para que el agua desaireada
de la bureta (conectada preferiblemente a las dos bases de la muestra) pueda
fluir en la muestra.

Para evitar pre-esfuerzos indeseables en la muestra mientras se aplican las
contrapresiones, las presiones se deben aplicar incrementalmente utilizando
tiempos adecuados entre los incrementos para permitir la igualación de la
presión de poros en toda la muestra.

El tamaño de cada incremento puede estar entre 35 kPa y 140 kPa,
dependiendo de la magnitud del esfuerzo de consolidación efectivo y el grado
de saturación de la muestra. La diferencia entre la presión de cámara y la
contrapresión al momento de aplicarla no debe exceder 35 kPa a menos que
sea necesario controlar la expansión de la muestra. La diferencia entre la
presión de cámara y la contrapresión también debe permanecer dentro de un
rango de ± 5% cuando las presiones se elevan y dentro de un ± 2% cuando se
estabilicen.

Para verificar la estabilización después de la aplicación de un incremento de
una contrapresión, se cerrará el drenaje del espécimen y se medirá el cambio
en la presión de poros en intervalos mayores a un minuto. Si el cambio en la
presión de poros es menor del 5% de la diferencia entre la presión de la cámara
y la contrapresión, se podrá realizar otro incremento de contrapresión o se
podrán realizar las mediciones necesarias para obtener el parámetro B (Sección
7.2.6 de esta norma) para determinar si la saturación se ha completado. Se
considerará que la saturación de la muestra se ha completado si el valor de B
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 17
es igual o mayor a 0.95 o si este parámetro se vuelve invariante al realizar
incrementos de contrapresión.

7.2.6 Se define el parámetro B, de presión de poros, así:

donde:

u∆ = cambio en la presión de poros que ocurre en la muestra debido a un
cambio de la presión de cámara ( 3σ∆ ) cuando las válvulas de drena je
de la muestra están cerradas, y
3σ∆ = cambio en la presión de cámara.

Para realizar las mediciones necesarias para obtener el parámetro B, se deberá
cerrar las válvulas de drenaje, registrar la presión de poros (u) y aumentar la
presión de la cámara en el valor escogido de acuerdo con la Sección 7.2.5.

Después de aproximadamente 2 minutos, se determina y registra la presión de
poros máxima inducida, se calcula el u∆ . La presión de poros puede disminuir
después de la respuesta inmediata y aumentar ligeramente con el tiempo, si
esto ocurre se deberán graficar los valores u∆ vs. tiempo hasta que la curva se
vuelva asintótica tomándose este valor como el de cálculo. Un gran aumento
de u∆ con el tiempo o un valor de u∆ mayor que 3σ∆ indique una filtración
de fluido de la cámara en la muestra y una disminución de los valores de u∆
con el tiempo puede indicar una filtración en el sistema de medición de la
presión de poros por fuera de la cámara.

Posteriormente se procederá a calcular el valor de B de acuerdo a la ecuación
de esta Sección.

Se volverá a aplicar el misma esfuerzo de consolidación efectivo como existía
antes de obtener el parámetro B, por dos opciones , reduciendo la presión de la
cámara en lo que se aumento o por aumentode la contrapresión equilibrando el
aumento en la presión de cámara de acuerdo con la Sección 7.2.5 de esta
norma.

Si el parámetro B es igual a o mayor que 0.95 o si no se registra cambio en el
valor de B al ir aplicando contrapresiones, se procederá a realizar la
consolidación, si no es el caso se realizará cíclicamente el proceso de
saturación, recalculando B.

7.2.7 Consolidación – El objetivo de la consolidación es permitir que la muestra
alcance el equilibrio en un estado drenado, bajo el esfuerzo de consolidación
efectivo, en el cual se determinará el esfuerzo de falla.

3σ∆
∆
=
u
B
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 18
Los datos de consolidación se irán registrando para determinar cuando se
completa el proceso (la consolidación) y para calcular la velocidad de
deformación de corte que se usará

Se reajustara el pistón de carga dentro de la cámara a través de la guía y se
acomodara hasta que se asiente y se alinee correctamente con el cabezal. Se
registrará la lectura de desplazamiento cuando el pistón entre en ajuste final.
Durante este procedimiento se deberá asegurar que no se aplique un esfuerzo
axial al espécimen mayor del 0.5% del esfuerzo de compresión de falla
estimado. Se levantará el pistón una pequeña distancia asegurándolo sobre la
muestra.

Con las válvulas de drenaje cerradas, se mantendrá constante la máxima
contrapresión aplicada y se aumentará la presión de cámara hasta que la
diferencia entre la presión de cámara y la contrapresión sea igual al esfuerzo
de consolidación efectivo requerido para la prueba. La consolidación en fases
se podría requerir cuando se usan tiras de papel de filtro lateralmente, y la
relación del incremento de carga excede de dos.

Se deberá registrar la lectura inicial de la bureta de drenaje y se abrirán las
válvulas de drenaje. En los intervalos de tiempo 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 4, 8, 15, y
30 minutos y a las 1,2, 4, y 8 horas, o más (o menos) tiempo si es requerido,
hasta alcanzar el 100% de la consolidación más un ciclo del logaritmo del
tiempo, se registrarán las lecturas de la bureta. Se graficará el cambio de
volumen a partir de los datos obtenidos de la bureta contra el logaritmo del
tiempo o contra la raíz cuadrada del tiempo. Determine el 100% de la
consolidación, y realice el procedimiento de una manera análoga a la descrita
en la norma INV E – 151. Adicionalmente se deberá obtener el tiempo
necesario para obte ner el 50% de la consolidación primaria (t50 ).

7.2.8 Corte de la muestra – Antes de someter la muestra a carga axial, se realizarán
los siguientes procedimientos o se deberá tener en cuenta que:

• La presión de cámara debe permanecer constante mientras se realiza el proceso
de carga, que es no drenado.

• Se abrirán o cerrarán las válvulas apropiadas, de tal manera que en el proceso
de corte se pueda medir la presión de poros y no se permita el drenaje de la
muestra.

• Se colocará la cámara triaxial en el dispositivo de carga axial correctamente
alineado con éste, con el pistón de carga (evitando fuerzas laterales) y si es el
caso con el medidor de desplazamiento vertical.

• Se reajusta el pistón de carga dentro de la cámara a través de la guía y se
acomoda hasta que se asiente y se alinee correctamente con el cabezal.
Durante este procedimiento se deberá asegurar que no se aplique un esfuerzo
axial al espécimen mayor del 0.5% del esfuerzo de compresión de falla
estimado.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 19
• Se colocará en movimiento el aparato de carga y se dejará funcionar por
algunos minutos, a la velocidad de ensayo deseada, para compensar cualquier
efecto separado o combinado, por fricción o por empuje, debido a la presión de
la cámara. Se anota la lectura cero de los dispositivos de medida de carga y
deformación, cuando el pistón se ponga en contacto con la cabeza de
compresión.

7.2.9 La carga axial que se deberá aplicar al espécimen será aquella que tenga una
velocidad de deformación tal que proporcione una estabilización de las
presiones de poro en la falla en toda la muestra.

Si se asume que la falla ocurre después del 4% de la deformación axial, una
velocidad de deformación de ensayo, se puede determinar con la siguiente
ecuación:

donde:

'ε = velocidad de deformación, y

t50 = tiempo necesario para obtener el 50% de la consolidación primaria.

Si la falla se estima que se obtiene en un valor más bajo que el 4%, se
reemplaza este valor por el estimado en la ecuación anterior.

Los valores medidos de carga, deformación y de presión de poros se
registrarán como mínimo en incrementos de cada 0.1% a 1% de la deformación
axial, de tal manera que se puedan definir correctamente las curvas esfuerzo-
deformación.

La falla se tomará de acuerdo a los criterios descritos en esta norma en la
Sección 3.4.

7.2.10 Cuando el corte se ha completado, se deberá remover la carga axial, quitar
todas las presiones (de cámara y contrapresión), se deberán cerrar todas la s
válvulas que conducen a la muestra y se drenará el fluido de confinamiento de
la cámara de ensayo. Se desarma todo el conjunto y sus aditamentos, cuidando
que cuando se realice esta operación la muestra tome la menor cantidad de
agua de los accesorios circundantes, luego se examinará el espécimen y se hará
un esquema del modo de falla y/o se tomará una foto.

Se deberá pesar la muestra y colocar en un horno para secamiento con el fin de
determinar la humedad y el peso unitario.

5010
%4´
t
=ε
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 20
8. CÁLCULOS

8.1 Cálculos método de prueba no consolidado - no drenado (UU)

8.1.1 Se calcula la deformación axial, para una carga dada, así:

ih
h∆
=ε

donde:

h∆ = cambio de longitud de la muestra determinado por el indicador de
deformación, y

h i = altura o longitud de la muestra antes de cargarla, se le restará a la inicial
(h0) en el caso que exista un oh∆ (una reducción en la altura).

8.1.2 Se calcula el área promedio de la sección transversal (A), para una carga dada,
así:

)1( ε−
= i
A
A

donde:

A 0 = área de la sección transversal pr omedio inicial de la muestra, y

ε = deformación axial para la carga dada.

En el caso que la aplicación de la presión de cámara dé como resultado un
cambio en la longitud del espécimen, A0 , se debe corregir. Esto se podrá
realizar asumiendo que el diámetro de la muestra después del cambio de
volumen es (di ):






 ∆−=
0
0
0 1 h
hdd i

8.1.3 El esfuerzo desviador por unidad de área ( dσ ), para una carga dada es:

A
P
d =−= 31 σσσ

donde:

31 σσ − = la diferencia de los esfuerzos principales de la muestra ,
P = la carga desviadora aplicada , y
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 21
A = área promedio de la correspondiente sección transversal.

8.1.4 Se dibuja la curva esfuerzo-deformación con el esfuerzo desviador como
ordenada y la correspondiente deformación en porcentaje como abscisa, de
esta gráfica se seleccionara el esfuerzo desviador de falla de acuerdo a los
criterios dados en la Sección 3.4 de esta norma.

8.1.5 Se utiliza el valor de 31 σσ − en el punto de falla para dibujar en el formato del
ensayo el diámetro del círculo de Mohr. Se localiza el centro del círculo de
Mohr en un punto que tenga el valor de )( 31213 σσσ −+ a lo largo del eje
del esfuerzo total.

8.1.6 Para calcular la corrección del esfuerzo desviador por causa de la membrana
de caucho, se usará la siguiente ecuación:

d
tE mm
d
1
21
4
)(
ε
σσσ =−∆=∆

donde:

dσ∆ = corrección para ser substraída del esfuerzodesviador,
d = diámetro de la muestra,
Em = módulo de Young para el material de la membrana,
tm = espesor de la membrana, y
1ε = deformación axial.

Esta corrección se usará, si el error en la obtención del esfuerzo desviador
supera el 5% debido a la rigidez de la membrana de caucho.

El efecto de la rigidez de la membrana sobre el esfuerzo lateral se asume como
despreciable.

El módulo de Young del material de la membrana de caucho se puede
determinar sujetando o colgando una tira del material de 10 mm de ancho
sobre una vara delgada, se colocará otra vara al otro extremo de la membrana,
para luego medir la fuerza por unidad de desplazamiento obtenida para estirar
el material. Luego el valor del módulo de Young se puede calcular así:

LA
FL
Em
m∆
=

donde:

Em = módulo de Young para el material de la membrana,
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 22
F = fuerza aplicada para estirar la membrana,
A m = área transversal inicial de la membrana (espesor por ancho),
L = longitud inicial de la membrana, y
L∆ = cambio en la longitud de la membrana debido a la aplicación de F.

Un valor típic o de Em para las membranas de látex es 1400 kN/m
2.

8.1.7 Los esfuerzos totales principales en la falla se obtendrán así:

3σ = esfuerzo total principal menor, igual a la presión de la cámara en la falla.

1σ = esfue rzo total principal mayor, es el esfuerzo desviador de falla más la
presión de la cámara en la falla.

8.1.8 Se calculará el grado inicial de saturación de la muestra usando la masa inicial
y sus dimensiones, en base a la gravedad específica de acuerdo a la norma INV
E – 128.

8.2 Cálculos método de prueba consolidado - no drenado (CU)

8.2.1 Se calculará el grado inicial de saturación y su relación de vacíos de la
muestra usando la masa inicial y sus dimensiones, en base a la gravedad
especifica de acuerdo a la norma INV E – 128.

8.2.2 Se calcularán las propiedades después de la consolidación de la muestra,
calculando sus dimensiones, así:

00 hhhc ∆−=

donde:

hc = a ltura de la muestra después de la consolidación,
h0 = a ltura de la muestra inicial, y
0h∆ = cambio de Altura de la muestra después de la consolidación.

El área de la muestra después de la consolidación, se puede obtener por dos
métodos:

Método A

c
csat
c h
VVV
A
∆−∆−
= 0

donde:

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 23
A c = área de la muestra después de la consolidación,
V 0 = volumen de la muestra inicial,
cV∆ = cambio de volumen durante la consolidación, el obtenido de las
lecturas de la bureta , y
satV∆ = cambio de volumen de la muestra durante la saturación, el cual se
obtiene de :

0
03 h
h
VV ssat
∆
=∆

donde:

sh∆ = cambio de altura de la muestra durante la saturación.

Método B

c
swf
c h
VV
A
+
=

donde:

V wf = volumen final de agua, de acuerdo a la determinación final de humedad,
V s = volumen de sólidos, calculado como:

ws
s
s G
w
V
γ
=

donde:

w s = masa de sólidos.
Gs = gravedad especifica
wγ = densidad del agua

Se calculará el grado final de saturación y su relación de vacíos de la muestra
usando la masa de la muestra y las dimensiones recalculadas después de la
consolidación, en base a la gravedad específica de acuerdo a la norma INV E –
128.

8.2.3 Se calcula la deformación axial, para una carga dada, así:

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 24
ch
h∆
=ε

donde:

h∆ = cambio de longitud de la muestra determinado por el indicador de
deformación, y
hc = altura o longitud de la muestra después de la consolidación.

8.2.4 Se calcula el área promedio de la sección transversal (A), para una carga dada,
así:

)1( ε−
= c
A
A

donde:

A 0 = área de la sección transversal promedio después de la consolidación de la
muestra, y
ε = deformación axial para la carga dada.

8.2.5 El esfuerzo desviador por unidad de área ( dσ ); para una carga dada es:

A
P
d =−= 31 σσσ

donde:

31 σσ − = la diferencia de los esfuerzos principales de la muestra ,
P = la carga desviadora aplicada , y
A = área promedio de la correspondiente sección transversal.

8.2.6 El esfuerzo principal menor efectivo ( 3'σ ), para una carga axial aplicada es:

u−= 33' σσ

donde:

3σ = esfuerzo principal menor total, y
u = presión de poros en la muestra inducida por la carga axial, que es la
medida me nos la contrapresión.

Instituto Nacional de Vías
E 153 - 25
8.2.7 Se deberá preparar un gráfico que muestre la relación entre la presión de poros
y la deformación unitaria, si se midieron las presiones de poros.

Se dibujará un gráfico que muestre la relación entre el esfuerzo desviador
unitario (como ordenada) y la deformación unitaria, (como abscisa).

Se deberá realizar los demás gráficos complementarios requeridos, para
determinar y evaluar diferentes comportamientos en la muestra.

8.2.8 Con el valor máximo del esfuerzo desviador ( 31 σσσ −=d ) y los valores de
f3σ y f3'σ ( fdf 31 σσσ += y fdf 31 '' σσσ += ), se dibujarán los círculos
de Mohr; o se resta la presión de poros (u) a los esfuerzos principales
determinados.

Cuando todos los círculos de Mohr hayan sido dibujados, se dibuja una línea
que sea lo más tangente posible a todos los círculos. La intersección de esta
línea con el eje de ordenadas, es el valor de la cohesión c (c', cohesión efectiva
si se hace con los esfuerzos principales efectivos) y el ángulo entre esta línea y
la horizontal, es el ángulo de fricción interna φ ( 'φ , ángulo de fricción
efectiva si se hace con los esfuerzos principales efectivos).

8.2.9 Para calcular la corrección del esfuerzo desviador por efecto de las tiras de
papel de filtro laterales, si son utilizadas, se usarán las siguientes ecuaciones:

Para deformaciones axiales superiores al 2%

c
fpfp
d A
PK
=−∆=∆ )( 21 σσσ

donde:

dσ∆ = corrección para ser substraída del esfuerzo desviador,
K fp = carga impuesta por unidad de longitud de perímetro, cubierto por el
papel de filtro. Generalmente K fp = 0.19 kN/m,
P fp = perímetro cubierto por el papel de filtro, y
A c = área de la muestra después de la consolidación.

Para deformaciones axiales inferiores al 2%

c
fpfp
d A
PK
εσσσ 50)( 21 =−∆=∆

donde:

ε = deformación axial de la muestra.
Instituto Nacional de Vías
E 153 - 26

8.2.10 Para calcular la corrección del esfuerzo desviador por causa de la membrana
de caucho, se usará la siguiente ecuación:

c
mm
d d
tE 1
21
4
)(
ε
σσσ =−∆=∆

donde:

dσ∆ = corrección para ser substraída del esfuerzo desviador,
dc = diámetro de la muestra después de la consolidación,
Em = módulo de Young para el material de la membrana,
tm = espesor de la membrana, y
1ε = deformación axial.

Esta corrección se usará, si el error en la obtención del esfuerzo desviador
supera el 5% debido a la rigidez de la membrana de caucho.

El efecto de la rigidez de la membrana sobre el esfuerzo la teral se asume como
despreciable.

El módulo de Young del material de la membrana de caucho se puede
determinar tal y como se explica en la Sección 8.1.6 de esta norma.

9. INFORME

Para cada uno de los tipos de ensayo el informe incluirá lo siguiente (Todos no
son obligatorios en el ensayo UU):

9.1 La cohesión no drenada o, la cohesión y el ángulo de fricción interna (en
términos de esfuerzos totales y/o efectivos) obtenidos de acuerdo con el tipo
del ensayo.

9.2 Tipo de ensayo ejecutado (CU, UU) con indicación de si se midieron las
presiones de poros.

9.3 Dimensiones, forma y tipo del espécimen, esto es, cilíndrico o prismático e
inalterado o remoldeado.

9.4 Relación altura-diámetro.

9.5 Descripción visual.

9.6 Masa unitaria inicial, humedad y grados de saturación antes y después del
ensayo.

Instituto Nacionalde Vías
E 153 - 27
9.7 Método de saturación (método seco o saturado)

9.8 Contrapresión total aplicada y el valor de B obtenido al final de la saturación,
junto con los datos obtenidos en este proceso.

9.9 El esfuerzo de consolidación efectivo.

9.10 Rata promedio de deformación hasta la falla en porcentaje.

9.11 Los valores de los esfuerzos desviadores y principales (totales y efectivos) en
la falla.

9.12 Las curvas esfuerzo-deformación.

9.13 Se anota cualquier condición anormal y datos que pudieran ser necesarios para
interpretar adecuadamente los resultados obtenidos.