Compresion Simple Para Suelos Cohesivos No Confiados

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

CENTRO PERUANO JAPONES DE

INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y

MITIGACION DE DESASTRES

SEMINARIO TALLER DE

MECANICA DE SUELOS

Y EXPLORACIÓN

GEOTECNICA

9 al 11 de setiembre de 1992

SEMINARIO TALLER DE

MECANICA DE SUELOS

Y EXPLORACIÓN

GEOTECNICA

9 al 11 de setiembre de 1992

Primera Edición realizado por:

Ing. Antonio Campos Sigüenza e Ing. Oscar Vásquez Huamaní

CISMID-FIC-UNI, 1992

Primer Edición Versión digital realizado por:

Ing. Silene Minaya González

Docente Departamento de Mecánica de Suelos-FIC-UNI, Febrero 2002

PRESENTACIÓN

El CENTRO PERUANO-JAPONES DE INVESTIGACIONES SÍSMICAS Y

MITIGACION DE DESASTRES (CISMID) de la Facultad de Ingeniería Civil (FIC) de la

Universidad Nacional de Ingeniería (UNI), es un centro de investigaciones y académico que

estudia de manera multidisciplinaria en coordinación con instituciones afines, los desastres

naturales que ocurren en el Perú y en los países del Area Andina; difunde los resultados y

las técnicas desarrolladas en el CISMID y en otros países, particularmente en el Japón, con

la finalidad de mitigar sus efectos.

El CISMID fue creado por la Facultad de Ingeniería Civil de la UNI en acuerdo

tomado por su Consejo de Facultad en Sesión del 16 de junio de 1986.

El Comité Directivo del CISMID, conformado por autoridades de la UNI y

miembros de la representación Japonesa, determina la política a seguir y los programas

anuales de actividades en el CISMID.

El Comité Ejecutivo, conformado por autoridades de la FIC y expertos de la

Misión Japonesa, fija las prioridades de los proyectos de investigación, coordina la

participación de sus miembros en los mismos y la aplicación de los resultados de los

estudios por los sectores que queden afectados por desastres naturales. Aprueba los

programas de estudio de los seminarios y cursos regulares.

Una de las actividades principales del CISMID es la difusión de los resultados de

las investigaciones del Centro y de las técnicas desarrolladas en el Japón u otros países,

mediante publicaciones, conferencias y programas de video TV.

Con el apoyo económico de la AGENCIA DE COOPERACIÓN INTERNACIONAL

DEL JAPÓN (JICA) se han editado e impreso 8 publicaciones y fotocopiado numerosos

Informes de Investigación, correspondientes a las actividades académicas mas importantes

desarrolladas en el CISMID durante el año 1992.

La presente publicación SEMINARIO TALLER DE MECANICA DE SUELOS Y

EXPLORACIÓN GEOTECNICA, corresponde a los trabajos presentados en el seminario

realizado en el CISMID durante los días 9, 10 y 11 de setiembre de 1992.

Expresamos nuestro agradecimiento a las Instituciones, a los Expositores y

Autoridades que han hecho posible la realización de dicho evento; asimismo a todos los

participantes, quienes han dado realce al evento.

Expresamos un especial reconocimiento a la AGENCIA DE COOPERACIÓN

INTERNACIONAL DEL JAPÓN (JICA) por su constante apoyo a todas las actividades del

CISMID.

ASTM Designación : D2166-66

Métodos de Ensayo Estándar para la

RESISTENCIA A LA COMPRESION NO-CONFINADA DE SUELO COHESIVO

1.0 ALCANCE

1.1 Estos métodos de ensayo cubren la determinación de la resistencia a la compresión noconfinada

de suelo cohesivo en las condiciones inalterada y remoldeada, empleado la

aplicación de la carga ya sea por deformación controlada o por esfuerzo controlado. El

propósito principal del ensayo de compresión no-confinada es obtener de manera rápida

valores cuantitativos aproximados de la resistencia a la compresión para permitir su

ensayo sin confinamiento.

2.0 DOCUMENTOS APLICABLES

2.1 Normas ASTM

D-1587 Método para el Muestreo de Suelos mediante tubos de Pared Delgada.

3.0 DEFINICION

3.1 Resistencia a la compresión no-confinada. La carga por unidad aérea a la cual un

espécimen prismático o cilíndrico de suelo fallará en un ensayo de compresión simple.

En estos métodos de ensayo se toma la resistencia a la compresión no-confinada como

la carga máxima alcanzada por unidad de área, o la carga por unidad de área al 20% de

deformación axial, la que se obtenga primero durante un ensayo.

4.0 APARATOS

4.1 Dispositivo de Carga Axial.- El dispositivo puede ser una plataforma de balanza

equipada con un yugo con gato activador de carga, un aparato de carga muerta, un

dispositivo de carga hidráulico, o cualquier otro equipo de compresión con suficiente

capacidad y control para proporcionar la velocidad de carga indicada en las secciones 6

y 7. Para un suelo con una resistencia a la compresión no-confinada menos de 1.0

ton/pie² (100 Kpa), el equipo deberá ser capaz de medir la carga con una precisión de

0.01 ton/pie² (1 Kpa). Para un suelo con una resistencia a la compresión de 1.0 ton/pie²

o mayor, el equipo deberá ser capaz de medir la carga con aproximación de 0.05

ton/pie² (5Kpa).

4.2 Extractor de Muestra.- Deberá ser capaz de extraer el testigo de suelo del tubo

muestreador en la misma dirección del recorrido de la muestra en el tubo y con

perturbación mínima a la muestra. Las condiciones al tiempo de la remoción de la

muestra pueden dictaminar la dirección de la remoción, pero el objetivo principal es

mantener al mínimo el grado de perturbación.

4.3 Indicador de Deformación.- El indicador de deformación deberá ser un dial indicador

graduado a 0.001 pulg. (0.03 mm), teniendo un rango de movimiento de al menos el

20% de la longitud del espécimen, u otro dispositivo de medición que cumpla con estos

requerimientos.

4.4 Calibrador Vernier.- Adecuado para medir las dimensiones físicas del espécimen con

una aproximación de 0.01 pulg (0.25 mm).

4.5 Cronómetro.- Se deberá emplear un cronómetro con aproximación al segundo, que

indique el tiempo transcurrido desde el inicio del ensayo, para establecer la velocidad de

aplicación del esfuerzo o la deformación indicados en las Secciones 6 y 7.

4.6 Horno.- Un horno controlado termostaticamente capaz de mantener una temperatura de

230±9°F (110±5°C), para el cálculo del contenido de humedad de las muestras.

4.7 Balanzas.- Las balanzas deberán ser apropiadas para el pesado de los especímenes

de suelo. Los especímenes de menos de 100 grs. deberán ser pesados con

aproximación a 0.01 gr. mientras que los especímenes mayores de 100 grs. deberán ser

pesados con aproximación a 0.1 gr.

4.8 Aparatos Diversos.- Herramientas para el tallado de los especímenes, aparato para el

remoldeo, latitas para el contenido de humedad y hojas de cálculo, como sean

requeridos.

5.0 PREPARACION DE ESPECIMENES EN ENSAYO

5.1 Tamaño del Espécimen.- Los especímenes deberán tener un diámetro mínimo de 1.3

pulg (33 mm). La partícula de mayor tamaño contenida en el espécimen deberá ser

menor que un décimo del diámetro del espécimen. Para especímenes con diámetro

mayor de 2.8 pulg. (71.1 mm), la partícula de mayor tamaño deberá ser menor que un

sexto del diámetro del espécimen. Si después de terminar un ensayo de un espécimen

inalterado se encuentra partículas de mayor tamaño que el permitido, indique lo anterior

en los resultados. La relación altura-diámetro deberá estar entre 2 y 3. Mida la altura y el

diámetro del espécimen con una aproximación de 0.01 pulg (0.25 mm), mediante el

calibrador vernier u otro equipo apropiado.

5.2 Especímenes Inalterados.- Prepare los especímenes inalterados de muestras

inalteradas grandes o de muestras obtenidas según el Método D-1587. Los

especímenes obtenidos con tubos muestreadores pueden ensayarse sin tallado,

excepto para fines de conformación de los extremos si las condiciones de la muestra

justifican este procedimiento. Maneje cuidadosamente los especímenes para prevenir

alteraciones en la sección transversal y pérdidas en el contenido de humedad. Si la

compresión o cualquier otro tipo de perturbación notable sería causada por el equipo de

extracción, parta el tubo muestreador longitudinalmente o córtelo en secciones

pequeñas para facilitar la remoción del espécimen sin perturbación. Prepare los

especímenes tallados, cuando sea posible, en un cuarto con humedad controlada.

Realice el mayor esfuerzo para prevenir cualquier cambio en el contenido de húmeda

del suelo. Los especímenes deberán ser de una sección transversal uniforme, circular o

cuadrada, con sus extremos perpendiculares el eje longitudinal del espécimen. Donde

pequeñas piedras o desmoronamientos resulten en irregularidad excesiva en los

extremos, cubra el espécimen con un espesor mínimo de yeso, hidrostone o material

similar. Donde las condiciones lo permitan, puede utilizarse un torno vertical que

acomode toda la muestra, como una ayuda para tallar el espécimen al diámetro

requerido. Cuando es importante prevenir el desarrollo de fuerzas de capilaridad, selle el

espécimen con una membrana de plástico, chaquetas plásticas delgadas o con una

cobertura de grasa o plástico rociado, inmediatamente después de la preparación y

durante el ensayo. Determine el peso del espécimen de ensayo. Si todo el espécimen

no será usado en el contenido de humedad, obtenga una muestra representativa de los

sobrantes para este propósito, y colóquela inmediatamente en un recipiente cubierto.

5.3 Especímenes Remoldeados.- Los especímenes pueden ser preparados de una

muestra inalterada fallada o de una muestra alterada. En el caso de las muestras

inalteradas falladas, cubra el material con una membrana delgada de caucho y trabaje el

material íntegramente con los dedos para asegurar un remoldeo completo. Tenga

mucho cuidado de evitar incorporar aire en el espécimen, de obtener una densidad

uniforme, de remoldear a la misma relación de vacíos del espécimen inalterado y de

preservar el contenido de humedad natural del suelo. Compacte el material alterado en

un molde de sección circular, que tenga las dimensiones que cumplan lo establecido en

5.1. Los especímenes compactados pueden ser preparados a cualquier densidad y

contenido de humedad predeterminados, y si se requiere pueden ser saturados antes de

ensayarse. En el informe debe reportarse si se saturó el espécimen. Después que se ha

formado el espécimen, enrase los extremos perpendiculares al eje longitudinal,

remuévalo del molde y determine su peso.

6.0 PROCEDIMIENTO UTILIZANDO DEFORMACION CONTROLADA

6.1 Coloque el espécimen en el dispositivo de carga, de modo que esté centrado en la base.

Ajuste el dispositivo de carga cuidadosamente de modo que la tapa superior contacte

ligeramente con el espécimen. El indicador de deformación debe estar en cero. Aplique

la carga para producir una deformación axial a una velocidad de 0.5 a 2%/minuto y

registre los valores de carga y deformación cada 30 segundos. Regule la velocidad de

deformación de modo que el tiempo aproximado para la falla de especímenes no

sellados nunca exceda 10 minutos (Nota 1). Continúe la carga hasta que los valores de

carga disminuyan el aumento de la deformación, o hasta que se alcance el 20% de la

deformación. La velocidad de deformación empleada para ensayar especímenes

sellados puede reducirse si se estima que es deseable para obtener mejores resultados,

debiendo indicarse esto en el informe, como se requiere en 9.1.7. Determine el

contenido de humedad del espécimen de ensayo total, a menos que se haya obtenido

sobrantes representativos del espécimen para este propósito, como en el caso de los

especímenes inalterados.

NOTA 1.- Esto significa que materiales más blandos, que presentan mayores

deformaciones en la falla, deben ensayarse a mayor velocidad. De modo inverso,

materiales rígidos o frágiles que presentan deformaciones pequeñas en la falla, deben

ensayarse a una velocidad menor.

6.2 Prepare un dibujo del espécimen de ensayo en la falla, mostrando el ángulo de

inclinación de la superficie de falla, si es posible de ser medido.

7.0 PROCEDIMIENTO UTILIZANDO ESFUERZO CONTROLADO

7.1 Antes del ensayo, estime la carga de falla del espécimen (Nota 2). Coloque el

espécimen en el dispositivo de carga, de modo que está centrado en la base. Ajuste el

dispositivo de carga cuidadosamente de modo que la tapa superior contacte ligeramente

con el espécimen. El indicador de deformación debe estar en cero. Coloque una carga

inicial en el espécimen igual a un décimo a un quinceavo de la carga de falla estimada.

Después que ha transcurrido 1/2 minuto, lea la deformación y coloque otra carga en el

espécimen, igual a la primera. Repita este proceso hasta la falla o hasta el 20% de

deformación. Permita 1/2 minuto entre cada incremento de carga. Lea y registre la

deformación antes de cada incremento de carga. Si llega a ser obvio durante el ensayo

que más de 15 y menor de 10 incrementos de carga se requerirán para fallar el

espécimen ajuste las cargas incrementales de acuerdo a lo anterior. Determine el

contenido de humedad del espécimen de ensayo empleando todo el espécimen, a

menos que se hayan obtenido sobrantes representativos para este propósito, como en

el caso de los especímenes inalterados.

NOTA 2.- Esta estimación puede ser hecha en base a experiencia con un material

similar, o cuando esto falta, puede utilizarse algún tipo de equipo de penetración en las

partes no usadas del espécimen.

7.2 Prepare un dibujo del espécimen de ensayo en la falla, mostrando el ángulo de

inclinación de la superficie de falla, si es posible de ser medido.

8.0 CALCULOS

8.1 Calcule la deformación axial,

...