Laboratorios Corte Directo Compresion Inconfinada PDF

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Laboratorios Corte Directo Compresion Inconfinada....

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INFORME DE LABORATORIO

CORTE DIRECTO Y COMPRESION INCONFINADA

PRESENTADO POR: JHOE FRANCISCO HOYOS RUIZ – 20161379055 GORDITO HERMOSO MI AMOR, PECHOCHO CARE NALGA

MECÁNICA DE SUELOS

Presentado a: ING. ALVARO MANRIQUE MUÑOZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN CONSTRUCCIONES CIVILES BOGOTÁ AGOSTO 8 DE 2020

TABLA DE CONTENIDO

Pág. OBJETIVOS 1. LABORATORIO CORTE DIRECTO 3 1.1. Resumen 3 1.2. Equipo 3 1.3. Procedimiento 3 1.4. Datos recolectados en el laboratorio 4 1.5. Ecuaciones 6 1.6. Cálculos 7 1.7. Esfuerzo vs deformación 10 1.8. Esfuerzo normal vs resistencia al corte 10 2. LABORATORIO COMPRESION INCONFINADA 12 2.1. Resumen ………12 2.2. Equipo 12 2.3. Procedimiento …………………..12 2.4. Datos recolectados en el laboratorio …. 13 2.5. Cálculos ……………………………………… 14 2.6. Resultados 16 …... 2.6.1. Resumen de resultados 16 2.7. Análisis de grafica 17 2.8. Análisis de resultados 18 CONCLUSIONES

1

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

 Someter a una muestra de suelo al ensayo de corte directo para determinar su resistencia al corte y determinar la resistencia a la compresión inconfinada de suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

            

Determinar el peso de la muestra de suelo Determinar el volumen ocupado por la muestra de suelo Calcular el peso específico de la muestra de suelo Someter la muestra al ensayo de corte directo Realizar las respectivas gráficas de esfuerzo vs deformación Obtener los esfuerzos normales de las gráficas Realizar la gráfica de esfuerzos normales vs resistencia al corte Calcular el ángulo de fricción interna del suelo Representar gráficamente e interpretar la relación que existe entre el esfuerzo normal y la deformación unitaria. Determinar la resistencia a la compresión no confinada (qu), de un cilindro de suelo, e indirectamente la resistencia al corte (qc). Determinar el esfuerzo máximo y consistencia de la muestra de suelo. Estimar de manera correcta la deformación máxima de la muestra. Fallar la muestra de suelo.

2

1. LABORATORIO CORTE DIRECTO

1.1.

RESUMEN

El ensayo consiste en: Colocación de la muestra de ensayo en el dispositivo de corte directo; Aplicación de una carga normal determinada; Disposición de los medios de drenaje y humedecimiento de la muestra, Consolidación de la muestra bajo la carga normal; (e) Liberación de los marcos que sostienen la muestra; (f) Aplicación de la fuerza de corte para hacer fallar la muestra. Generalmente tres o más muestras son ensayadas, cada una bajo fuerza normal diferente, para determinar los efectos sobre la resistencia al corte y las deformaciones. El intervalo de las cargas normales usadas deberá ser el apropiado y en concordancia para las condiciones del suelo investigado. 1.2.         1.3.

EQUIPO Aparato o Dispositivo de corte directo. Caja de corte. Piedras porosas. Balanza. Anillos para el tallado de la muestra. Horno de secado. Dispositivo para la aplicación de la fuerza de corte. Dispositivo para la aplicación de la fuerza normal. PROCEDIMIENTO

Se ensambla la caja de corte con los marcos alineados y se bloquea para no permitir efectos de corte prematuros en la muestra. Se aplica una ligera capa de grasa entre los marcos para lograr impermeabilidad durante la consolidación y reducir la fricción durante el corte. Se introduce la muestra de ensayo con sumo cuidado. Se conectan los dispositivos de carga y se ajustan los medidores de desplazamiento lateral de corte. Inmediatamente después y tan pronto como sea posible aplicar la fuerza normal predeterminada, se llena el depósito de agua hasta un nivel por encima de la muestra, permitiendo el drenaje y por lo tanto la consolidación.

3

Durante el proceso de la consolidación se deben registrar las lecturas de desplazamiento normal, en tiempos apropiados, antes de aplicar un nuevo incremento de la fuerza. 1.4.

DATOS RECOLECTADOS EN EL LABORATORIO

Tabla 1 Muestra 1

Muestra 1 Peso inicial (g)

141,36

Altura muestra (mm)

30

Lado (mm)

60

Área (cm²)

36

Carga Normal (Kg)

18

Esfuerzo normal (Kg/cm²)

0,5

Tabla 2 Muestra 2

Muestra 2 Peso inicial (g)

142,25

Altura muestra (mm)

30

Lado (mm)

60

Área (cm²) Carga Normal (Kg)

36 36

Esfuerzo normal (Kg/cm²)

1

Tabla 3 Muestra 3

Muestra 3 Peso inicial (g)

143,25

Altura muestra (mm)

31

Lado (mm)

60

Área (cm²)

36 4

Carga Normal (Kg) Esfuerzo normal (Kg/cm²)

72 2

Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Lectura Fuerza de Lectura Esfuerzo Lectura Esfuerzo deformímetro corte deformímetro nominal de deformímetro nominal de horizontal horizontal horizontal corte horizontal corte (mm) (Kg) (mm) (kg/cm²) (mm) (kg/cm²) 0 0 0 0 0 0 0,023 0,79789501 0,011 0,02175061 0,013 0,02175206 0,074 1,59579001 0,084 0,04445188 0,063 0,04442073 0,143 2,39368502 0,153 0,06683166 0,124 0,06676694 0,262 3,19158002 0,226 0,08932666 0,208 0,08927289 0,367 3,98947503 0,416 0,11237157 0,276 0,11184536 0,489 4,78737003 1,85 0,14157858 0,392 0,13473732 0,549 5,58526504 1,902 0,16547082 0,512 0,15782836 0,85 6,38316004 2,023 0,18989969 0,699 0,18151466 2,429 7,18105505 2,293 0,21564096 0,853 0,20526874 2,664 7,97895005 2,543 0,24169065 1,145 0,23034512 3,143 8,77684506 2,823 0,26846996 1,245 0,25424286 3,523 9,57474006 3,235 0,29714314 1,397 0,27879649 4,265 0,33391282 1,566 0,30377908 1,717 0,32259601 1,901 0,35456813 2,111 0,38095496 2,681 0,41285491 3,234 0,44569901 3,335 0,47213866 3,652 0,50259566 3,852 0,53149167 3,956 0,5588692

5

1.5. 

ECUACIONES Área corregida: '

A = A 0−b ∙ δ h ' A [ cm2 ] : Área corregida. 2 A 0 [ cm ] : Área inicial.

b[ cm] : Ancho de la caja. δ h [ cm] : Desplazamiento horizontal.



γ=

Cálculo de peso específico del suelo:

W v W: Peso neto. V: Volumen.



Porcentaje de humedad:

w %=

Ww ∗100 Ws Ww: Peso del agua. Ws: Peso de los sólidos.



Esfuerzo de corte nominal:

6

t=

F A

t: Esfuerzo nominal de corte, en kPa. F: Fuerza de corte, en N. A: área inicial del espécimen. Esfuerzo normal que actúa en el espécimen:



n=

h N h: Esfuerzo normal. N: Fuerza normal que actúa sobre el espécimen, en N.

1.6.

CÁLCULOS

Contenido de humedad ω Recipiente Peso del recipiente (g) Peso del recipiente+suelo (g) Peso del recipiente+suelo seco (g) Humedad ω (%) Wt (g) γt (g/cm³) γd (g/cm³)

MUESTRA 1 14 20,79 46,35 33,29

104,480 141,36

1,309 0,640

Tabla 4 Cálculos Muestra 1

Muestra 1 Lectura deformimetro Deformacion Fuerza de corte Area Esfuerzo normal horizontal (mm) unitaria (%) horizontal (Kg) corregida(cm²) (kg/cm²)

Esfuerzo nominal de corte (kg/cm²)

0 0,023 0,074

0,000 0,038 0,123

0,000 0,798 1,596

36,000 35,986 35,956

0,500 0,500 0,501

0,000 0,022 0,044

0,143 0,262

0,238 0,437

2,394 3,192

35,914 35,843

0,501 0,502

0,067 0,089

7

0,367

0,612

3,989

35,780

0,503

0,112

0,489

0,815

4,787

35,707

0,504

0,134

0,549

0,915

5,585

35,671

0,505

0,157

0,85 2,429 2,664

1,417 4,048 4,440

6,383 7,181 7,979

35,490 34,543 34,402

0,507 0,521 0,523

0,180 0,208 0,232

3,143

5,238

8,777

34,114

0,528

0,257

3,523

5,872

9,575

33,886

0,531

0,283

Contenido de humedad ω Recipiente Peso del recipiente (g) Peso del recipiente+suelo (g) Peso del recipiente+suelo seco (g) Humedad ω (%) Wt (g) γt (g/cm³) γd (g/cm³)

MUESTRA 2 16 20,62 54,85 38,67

89,640 142,25

1,317 0,695

Tabla 5 Cálculos Muestra 2

Muestra 2 Lectura deformimetro Deformacion Fuerza de corte Area horizontal (mm) unitaria (%) horizontal (Kg) corregida(cm²) 0 0,000 0,000 36,000 35,993 0,011 0,018 0,783 35,950 0,084 0,140 1,596 35,908 0,153 0,255 2,394 35,864 0,226 0,377 3,192 35,750 0,416 0,693 3,989

Esfuerzo Esfuerzo normal nominal de (kg/cm²) corte (kg/cm²) 1,000 0,000 1,000 0,022 1,001 0,044 1,003 0,067 1,004 0,089 1,007 0,112

34,890 34,859

1,032 1,033

0,137 0,160

7,979

34,786 34,624 34,474

1,035 1,040 1,044

0,183 0,207 0,231

4,705

8,777

34,306

1,049

0,256

3,235

5,392

9,575

4,265

7,108

10,373

34,059 33,441

1,057 1,077

0,281 0,310

1,85

3,083

4,787

1,902

3,170

5,585

2,023

3,372

6,383

2,293

3,822

7,181

2,543

4,238

2,823

8

Contenido de humedad ω Recipiente Peso del recipiente (g) Peso del recipiente+suelo (g) Peso del recipiente+suelo seco (g) Humedad ω (%) Wt (g) γt (g/cm³) γd (g/cm³)

MUESTRA 3 19 19,64 52,94 36,99

91,931 143,25

1,284 0,669

Tabla 6 Cálculos Muestra 3

Muestra 3 Lectura deformimetro Deformacion Fuerza de corte Area horizontal (mm) unitaria (%) horizontal (Kg) corregida(cm²) 0 0,000 0,000 36,000 35,992 0,013 0,022 0,783 35,962 0,063 0,105 1,596 35,926 0,124 0,207 2,394 35,875 0,208 0,347 3,192 35,834 0,276 0,460 3,989 35,765 0,392 0,653 4,787 35,693 0,512 0,853 5,585 35,581 0,699 1,165 6,383 35,488 0,853 1,422 7,181 35,313 1,145 1,908 7,979

Esfuerzo normal (kg/cm²) 2,000 2,000 2,002 2,004 2,007 2,009 2,013 2,017 2,024 2,029 2,039

Esfuerzo nominal de corte (kg/cm²) 0,000 0,022 0,044 0,067 0,089 0,111 0,134 0,156 0,179 0,202 0,226

35,253 35,162 35,060 34,970 34,859 34,733

2,042 2,048 2,054 2,059 2,065 2,073

0,249 0,272 0,296 0,313 0,343 0,368

1,245

2,075

8,777

1,397

2,328

9,575

1,566

2,610

10,373

1,717 1,901

2,862 3,168

10,958 11,968

2,111

3,518

12,766

9

1.7.

2,681

4,468

13,564

3,234

5,390

14,362

3,335 3,652

5,558 6,087

15,160 15,958

3,852

6,420

16,756

3,956

6,593

17,554

34,391 34,060 33,999 33,809 33,689 33,626

2,094 2,114 2,118 2,130 2,137 2,141

0,394 0,422 0,446 0,472 0,497 0,522

ESFUERZO vs DEFORMACIÓN

Esfuerzo vs Deformación 1

Esfuerzo (kg/cm2)

1 0 0.5 kg/cm2 1 kg/cm2 2 kg/cm2

0 0 0 0

0

1

2

3

4

5

6

7

Deformación (%)

Ilustración 1 Esfuerzo / Deformación

1.8.

ESFUERZO NORMAL vs RESISTENCIA AL CORTE

Esfuerzo normal ultimo Esfuerzo cortante ultimo 0,531 0,283 1,077 0,310 2,141 0,522

Y =mx + b Resistencia al corte para cualquier punto = 0.1556(x) + 0.1771 C= 0.1771 10

Arctan (0.1561) = 8. 84º Ángulo de fricción interna = 8. 84º (¿)+0.1771 ϕ τ =0.1556∗tan ¿ τ =0.2013

Kg 2 cm

0.60

0.50

f(x) = 0.16 x + 0.18

0.40

0.30

0.20

0.10

0.00 0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

1.80

2.00

2.20

2.40

Ilustración 2 Esfuerzo normal / Resistencia al corte

Podemos decir que se observa una tendencia de proporcionalidad, es decir, que a medida que aumenta el esfuerzo sobre la masa de suelo se incrementa dicha deformación hasta alcanzar el máximo valor de esfuerzo soportado por el suelo.

11

2. LABORATORIO COMPRESION INCONFINADA

2.1.

RESUMEN

La resistencia a la compresión encofinada, es la carga por unidad de área a la cual una probeta de suelo, cilíndrica o prismática, falla en el ensayo de compresión simple. Este ensayo consiste en determinar la resistencia a la compresión inconfinada de suelos cohesivos bajo condiciones inalteradas o remoldeadas, aplicando carga axial, usando cualquiera de los métodos de resistencia controlada o deformación controlada. Este ensayo se emplea únicamente para suelos cohesivos, ya que en un suelo carente de cohesión no puede formarse una probeta sin confinamiento lateral. 2.2.        

2.3.

EQUIPO Calibrador. Plato evaporador. Equipo de compresión simple. Balanza Horno. Tensiómetro. Cronómetro Molde para toma de muestras.

PROCEDIMIENTO

12

  







2.4.

Se miden la altura y el diámetro o lado de la probeta, con una precisión de 0.1 mm mediante un calibrador con nonio o un objeto análogo. Se pesa la muestra. Se coloca la probeta en la prensa de modo que quede perfectamente centrada. Se acciona el dispositivo de avance lo estrictamente necesario para que la probeta toque a la placa superior de la prensa. Se pone en cero el indicador de deformaciones. Para el caso de la deformación controlada, se acciona la prensa de modo que la velocidad de deformación unitaria de la probeta esté comprendida entre ½ % y 2% por minuto. Se toman medidas de las deformaciones y de las cargas cada 30 segundos hasta que las cargas comiencen a disminuir o hasta llegar a una deformación axial del 20% (lo que antes suceda). Se escogerá una velocidad en que la rotura ocurra en un lapso entre 1 y 10 minutos. Hágase un esquema de la forma de rotura. Si la rotura se produce a través de un plano inclinado, es conveniente medir el ángulo de inclinación de dicho plano. De la parte de la probeta en donde se ha producido la rotura se toma una pequeña muestra en el recipiente y se determina su humedad. También se determina la humedad de toda probeta, anotando los pesos y haciendo las operaciones que se indican en la hoja de cálculos. DATOS RECOLECTADOS EN EL LABORATORIO

promedi o en mm Apique Nº Profundidad (m): Nivel freático (m):

Altura (h) mm 110,61 111,34 111,02

Diámetro (d) mm 49,78 50,01 49,38

110,99

49,72

Área en mm 1946,253018 1964,280477 1915,102231 1947,479051

1 2,9

W4 masa del suelo ensayado (g)

306

2,5

13

Tabla 7 Datos recolectados Determinación del contenido de humedad Recipiente Nº 6 W3 recipiente 118,9 (g) W1 espécimen húmedo (g) + 150,9 recipiente (g) W2 espécimen seco (g) + 134,3 recipiente (g) % de humedad 107,8

Resistencia a la compresión inconfinada Diámetro inicial D0 cm 4,97 Área inicial A0 19,47 cm2 Altura inicial L0 11,10 cm Volumen inicial V0 216,15 cm3 gama g/cm3 1,42

Los siguientes datos fueron suministrados por el docente.

Tiempo (min) 0 30 60 90 150 210 270 450 480 480 510 540 570 600

2.5.

Carga axial (KN) 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,08 0,08 0,08 0,09 0,09

Deformación (mm) 0 0,19 1,19 1,71 2,4 3,63 4,89 8,76 9,42 9,42 10,15 10,84 11,58 12,33

CALCULOS 14

 Deformación unitaria ε=

∆L LO

Ε= Deformación unitaria axial para la carga dada. ΔL= Cambio en longitud de la muestra, igual al cambio entre la lectura inicial y final del indicador de deformación. LO= Longitud inicial de la muestra.  Área de contacto A c=

A0 1−ε

Ac= Área corregida. A0= Área inicial promedio de la probeta. E= Deformación unitaria axial para la carga dada.  Esfuerzo σ=

P Ac

σ= Esfuerzo P= Fuerza aplicada Ac= Área de Contacto  Humedad w %=

W 2−W 3 ×100 W 3−W 1

W% = Humedad en porcentaje W2 = Peso del material más recipiente W3 = Peso del material más recipiente seco W1 = Peso del recipiente 15

W = 107.8%  Gama Gama=

2.6.

W4 V0

RESULTADOS

tabla 1: En esta tabla podemos ver el cálculo de las deformaciones unitarias, área de contacto y esfuerzo. Tabla 8 Cálculo de las deformaciones unitarias, área de contacto y esfuerzo.

Tiempo (min)

Carga axial (KN)

Deformación (mm)

Deformación total (mm)

Deformación Unitaria e1 (mm)

Deformación Unitaria e1 (%)

1-e1

Ac (cm2)

Ac (m2)

qu=V (kpa)

0

0

0

0

0,000

0,000

1,000

19,475

0,001947479

0

30

0,01

0,19

0,19

0,002

0,171

0,998

19,508

0,001950819

5,1260533

60

0,02

1,19

1,38

0,012

1,243

0,988

19,720

0,001971998

10,141998

90

0,03

1,71

3,09

0,028

2,784

0,972

20,033

0,00200325

14,975663

150 210

0,04 0,05

2,4 3,63

5,49 9,12

0,049 0,082

4,946 8,217

0,951 0,918

20,488 21,218

0,002048822 0,002121829

19,523416 23,564578

270

0,06

4,89

14,01

0,126

12,623

0,874

22,288

0,002228817

26,920107

450

0,07

8,76

22,77

0,205

20,515

0,795

24,501

0,002450133

28,569882

480 480

0,08 0,08

9,42 9,42

32,19 41,61

0,290 0,375

29,003 37,490

0,710 0,625

27,430 31,155

0,002743029 0,003115461

29,164837 25,678381

510

0,08

10,15

51,76

0,466

46,635

0,534

36,493

0,003649345

21,921743

540

0,08

10,84

62,6

0,564

56,401

0,436