ENSAYO TRIAXIAL

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ENSAYO TRIAXIAL
MECANICA DE SUELOS II
DOCENTE:
Mg. LUZ MATILDE GARCIA GODOS PEÑALOZA
PRESENTADO POR:
CRUZ HUARCA, VLADIMIR
MAMANI CASTRO, REYNEIRO FRANCISCO
AREQUIPA – PERÚ
2023
ENSAYO TRIAXIAL
1. DEFINICION:
El esfuerzo cortante en los suelos, es el aspecto más importante de la Ingeniería Geotécnica. La capacidad de soporte de cimentaciones superficiales como profundas, la estabilidad de los taludes y el diseño de muros o paredes de retención, llevan implícito el valor de la resistencia al esfuerzo cortante.
El ensayo triaxial es utilizado habitualmente para determinar las propiedades resistentes y deformaciones de un suelo, cuando este 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.
2. OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL:
· Determinar los parámetros de resistencia al corte como son cohesión “C´” y Ángulo de fricción “Φ” a través del ensayo triaxial aplicado a una muestra de suelo suave.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
· Determinar el porcentaje de humedad del suelo que se ensayó.
· Graficar los círculos de Mohr para cada muestra y determinar gráficamente los parámetros de resistencia al corte.
· Determinar los esfuerzos principales mayor y menos para cada muestra del suelo estudiado.
3. TIPOS:
ENSAYOS TRIAXIALES MAS FRECUENTES:
Existen tres tipos de ensayos triaxiales. La diferencia entre cada uno de estos tipos de ensayos se basa en las condiciones aplicadas, durante el ensayo, a las muestras de suelo. Las muestras de suelo que pueden ensayar con estos métodos pueden ser inalteradas o compactadas a las densidades deseadas en el laboratorio para obtener sus propiedades mecánicas, a continuación, se presentan los diferentes tipos de triaxial:
	TIPO DE ENSAYO
	PROCESO DE CONSOLIDACION
	PROCESO DE ROTURA
	PARÁMETROS OBTENIDOS
	OBSERVACIONES
	UU Sin consolidación y sin drenaje
	No hay drenaje
	No hay drenaje
	Cu y Φ u
	No se mide la presión intersticial. El proceso de rotura es rápido.
	CU con consolidación y sin drenaje
	Hay drenaje
	No hay drenaje
	Cu y Φ u
	No se mide la presión intersticial. El proceso de rotura es rápido.
	CD Con consolidación y con drenaje
	Hay drenaje
	Hay drenaje
	Cd y Φ d
	Se mide la variación de volumen del agua intersticial. Velocidad de rotura adecuada para que no se generen tensiones intersticiales durante el proceso de rotura.
1. TRIAXIAL NO CONSOLIDADO NO DRENADO (UU): En este tipo de ensayo, como su nombre lo dice, no permite la consolidación de la muestra. Tampoco permite la entrada o salida de agua, ya que las válvulas permanecen cerradas en todo momento. Por lo tanto, la muestra nunca llegara a pasar por un proceso de saturación. Como no esta permitido el paso o salida de agua no se toma en cuenta la presión de poros, solo se aplican esfuerzos de confinamiento y un esfuerzo desviador para llevar la muestra a la falla. Los resultados obtenidos de este tipo de ensayo están en esfuerzos principales totales.
2. TRIAXIAL CONSOLIDADO NO DRENADO (CU) O ENSAYO R (rápido): Este ensayo consta de tres etapas: la primera etapa consiste en la saturación de la muestra; para verificar la saturación de la muestra se utiliza el factor B de Skempton. En la segunda etapa la muestra se consolida con esfuerzo de confinamiento constante; como se saturo a la muestra antes de consolidarla existe agua dentro del espécimen de suelo, por lo que se debe tomar en cuenta la presión de poros que ejerce el agua dentro de la misma. En la tercera etapa del ensayo se cierran las válvulas de entrada o salida de agua y se aplica un esfuerzo desviador para llevar a la falla a la muestra. Como se considera la presión de poros del ensayo CU, los resultados obtenidos están en esfuerzos principales efectivos. El ensayo triaxial CU se utiliza para determinar las propiedades de resistencia y deformación de los suelos. Se pueden realizar en muestras de suelo inalteradas o remoldadas.
3. TRIAXIAL CONSOLIDADO DRENADO (CD) O ENSAYO LENTO (L): El ensayo CD está compuesto de tres etapas. Las dos primeras etapas se realizan de la misma manera que la del ensayo CU, la diferencia entre estos dos ensayos radica en la ultima etapa. Durante la ultima etapa se deja abierta la válvula de drenaje; es decir, una vez finalizada la etapa de consolidación de la muestra no se cierran las válvulas de drenaje de la maquina triaxial. Al dejar las válvulas abiertas se permite que se consolide aun mas a medida que se aumenta la carga axial hasta la ruptura. En todo momento se toman datos de la presión de poros de la muestra. La velocidad de carga utilizada en este ensayo es muy baja, toma bastante tiempo en completarlo, por lo que no se justifica realizarlo a menos que sea un proyecto de obra civil muy grande.
A pesar de que los ensayos CU y CD toman mas tiempo que un ensayo UU, estos ensayos proporcionan al constructor y diseñador de obras civil datos mas probables de las propiedades mecánicas del suelo donde se va a construir, los cuales están presentes en todas las ecuaciones de resistencia, diseño de zapatas y losas entre otras. Los ensayos CU y CD toman en cuenta la presión de poros con los cuales se llegan a determinar los esfuerzos efectivos que soporta el suelo. Con estos esfuerzos efectivos se puede determinar la envolvente de falla utilizando el criterio de falla de Mohr-Coulomb y finalmente obtener los valores de ángulo de fricción interna y cohesión de una muestra de suelo. 
4. NORMA DEL ENSAYO:
Este ensayo está regido por las normas 
· UNE-EN ISO 17892-8:2019 y 
· UNE-EN ISO 17892-9:2019 
· 17ASTM D-4767 y 
· ASTM D-2850.
Es muy empleado para el calculo de todo tipo de contenciones del terreno y cimentaciones ya sean superficiales o profundas.
5. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO TRIAXIAL:
· Primero se prepara la cámara triaxial, colocando una placa en la base, después se coloca la muestra en el molde de forma cilíndrica junto con una membrana de caucho la misma que es sellado con elásticos en la parte superior e inferior.
· Una vez realizado, se coloca una placa por encima de la muestra verificando que esté completamente horizontal.
· Se conectan las mangueras de la placa a la cámara triaxial y se coloca un tubo de cristal que sirve para cubrir la cámara.
· Se aplica la presión de confinamiento y se ajusta el lector de deformación.
· Se prende la maquina y se registran las deformaciones y su respectiva carga hasta que se disminuya.
· Como paso final, se repite el ensayo para cada una de las muestras, pero variando la presión de confinamiento.
PROCEDIMIENTO:
1. Moldeo de la probeta: Para este ensayo se utilizará una probeta de suelo cohesivo compactado mediante el procedimiento del ensayo Harvard miniatura. Una vez moldeada la probeta, pesar y medir el diámetro y la altura de la misma.
2. Montaje de la probeta: Colocar la probeta sobre el cabezal inferior, localizado en la base de la cámara triaxial y luego el cabezal superior.
3. A continuación, colocar la membrana y las bandas elásticas. Para colocar la membrana se recurre al auxilio de un dispositivo especial que permite expandir la membrana y ubicarla sobre la probeta minimizando de esta forma la perturbación de la misma.
4. Para asegurar el correcto aislamiento entre la probeta y el líquido de la cámara triaxial, deben colocarse bandas elásticas que ajusten la membrana contra los cabezales inferior y superior.
5. Armado de la cámara triaxial:
5.1 luego de montada la probeta, proceder a colocar transparente y la tapa de la cámara triaxial, ajustando luego las tuercas de los tensores en forma uniforme.
5.2 Posteriormente se coloca el pistón de carga de manera que quede perfectamente alineado con el cabezal superior de la probeta.
5.3 Llenar la cámara triaxial con agua abriendo la válvula que conecta la base de la cámara con el tanque intermediario, dejando abierta la válvula de la tapa que permite la salida del aire hasta que por la misma salga agua.
5.4 Coloca la célula de la carga entre el pistón de carga y el vástago de laprensa.
5.5 Accionar la prensa hasta que el pistón de carga toque el cabezal superior de la probeta, deteniéndola en el momento justo en que se comience a registrar aumento de carga sobre la probeta.
5.6 Montar el extensómetro que medirá las deformaciones axiales de la probeta, colocándolo en lectura cero.
5.7 Incrementar lentamente la presión de cámara hasta alcanzar el valor correspondiente al primer escalón de carga “C1”.
5.8 Registrar la lectura de la célula de carga.
5.9 Comenzar a aplicar la carga axial con una velocidad constante igual a 1% de deformación axial de la probeta por minuto.
5.10 Cada 0.10 mm de deformación axial, registrar el valor de la carga. Continuar el ensayo hasta que la carga aplicada tienda a permanecer constante, en este punto detener la aplicación de carga.
5.11 Disminuir la carga axial hasta volver a la lectura de carga cero, en este punto registrar el valor de la deformación axial indicada en el extensómetro.
5.12 Aumentar lentamente a presión de cámara de valor escogido para el segundo escalón de carga “C2”.
5.13 Repetir los pasos 5.8 a 5.11.
5.14 Aumentar lentamente a presión de cámara al valor escogido para el tercer escalón de cargas “C3”.
5.15 Repetir los pasos 5.8 a 5.11 con la diferencia que ahora se debe continuar el ensayo hasta que se produzca la rotura de la probeta. Si el suelo de la probeta presenta un comportamiento de pico en el diagrama tensión-deformación, la rotura se manifiesta por que se produce un descenso brusco en la carga axial aplicada. En caso contrario, la carga continuara aumentando lentamente debiéndose llegar en este caso al 20% de deformación axial.
5.16 Disminuir lentamente la presión de cámara y evacuar el agua de la cámara hacia el tanque intermediario.
5.17 Desarmar la cámara triaxial y desmontar la probeta, observar el tipo de rotura y esquematizarlo.
5.18 Con una porción de suelo de la probeta determinar la humedad de la misma.
6. REFERENCIAS:
· CONCRELAB (MEDICION CONFIABLE).
https://www.concrelab.com/ensayo-triaxial/
· GEOTECNIA FACIL.
https://geotecniafacil.com/ensayo-triaxial/
· RESUMEN DE LA INVESTIGACION SOBRE LA INFLUENCIA DE LA HUMENDAD DE COMPACTACION EN EL COMPORTAMIENTO VOLUMENTRICO DE LOS SUELOS ARCILLOSOS.
https://www.studocu.com/pe/document/universidad-privada-del-norte/macanica-de-suelos/ensayo-triaxial/7330588
VIDEOS:
https://www.youtube.com/watch?v=MHJnEQxRks4
https://www.youtube.com/watch?v=Wwtn6cA36p4
7. CUESTIONARIO:
1. ¿Qué es la cohesión en una roca?
Es la fuerza interna que atrae los granos (los minerales) de la roca, y que pude depender de composición química y grado de alteración de la roca.
2. ¿Qué parámetros se puede calcular con el criterio de Mohr-Coulomb?
Se puede hallar los siguientes parámetros. La cohesión(C), ángulo de fricción interna(ø) y ángulo de ruptura(ε).
3. Cuando se alcanza la presión de confinamiento ¿dentro de que porcentaje se debe considerar para variar la presión de confinamiento mientras se realiza la carga axial?
Se debe mantener dentro de margen del 2% en precisión.
4. ¿Qué debe considerarse para elegir un adecuado ensayo triaxial para el suelo?
· El tipo de parámetros que se desean obtener.
· El tipo de suelo y su origen.
5. Explique las etapas del ensayo triaxial:
· Saturación. (Etapa 1)
· Consolidación. (Etapa 2)
· Compresión. (Etapa 3)
6. ¿influye las condiciones de drenaje en la resistencia al corte de un suelo?
La fuerza normal se aplica, y se demora la aplicación del corte hasta que se haya desarrollado todo el asentamiento; se aplica a continuación la fuerza cortante tan lento como sea posible para evitar el desarrollo de presiones de poros en la muestra.
7. Enuncie la diferencia principal entre los ensayos de corte directo y triaxial
datos más burdos o imperfectos, lo que te genera menor capacidad de carga del suelo comparado con la prueba triaxial.
8. Describa los distintos ensayos de compresión triaxial.
No consolidados – no drenados (UU) o rápidos (Q). Se impide el drenaje durante las dos etapas del ensayo.
Consolidados – no drenados (CU) o consolidados rápidos (RC). Se permite el drenaje solamente durante la primera etapa.
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 la segunda etapa y esperando que el suelo se consolide con cada incremento.
9. ¿Cuál es el objetivo del ensayo triaxial?
Determinar la resistencia al corte como son cohesión “C´” y Ángulo de fricción “Φ” 
10. ¿Qué se obtiene con los resultados?
Con los resultados que obtienes con el ensayo triaxial, se realiza la construcción gráfica de los correspondientes círculos de Mohr. Estableciendo seguidamente en primera aproximación, la mejor envolvente de dichos círculos, lo que nos permitirá determinar los valores de la cohesión «e» y del ángulo de rozamiento interno» t.
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