Ensayo Triaxial

ENSAYO TRIAXIAL

El esfuerzo cortante de un suelo se ha definido como la última o máxima resistencia que el suelo puede soportar. Específicamente, se ha expresado como la resistencia interna que ofrece la masa de suelo por área unitaria para resistir la falla al deslizamiento a lo largo de cualquier plano dentro de él.

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. Desde otro punto de vista, el diseño de los pavimentos, se ve influenciado de una forma indirecta por la resistencia al cortante de los suelos, ya sea en el análisis de la estabilidad de un talud o en el diseño de los muros de retención y de forma directa, a través del diseño de las fundaciones que soportan el pavimento.

El esfuerzo cortante puede ser determinado de muchas maneras, algunos de los ensayos más comunes inclinadas son la veleta, ensayos de penetración estándar, así como algunos otros tipos de ensayos, los cuales en su mayoría no evitan los problemas asociados con la alteración de la muestra debido a su extracción en el campo, sin dejar de lado que ofrecen información sumamente importante. Sin embargo, muchos de esos métodos determinan la resistencia al cortante indirectamente a través de correlaciones. Por otra parte, en el laboratorio existe una serie de ensayos que usualmente se realizan dentro del ámbito de la ingeniería para evaluar las propiedades de resistencia de cada material que conforma el suelo. Entre estos se pueden citar el corte directo y los ensayos de compresión triaxial.

ENSAYO TRIAXIAL

Su principal finalidad es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo - deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo complejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada.

Consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana de caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presión normal ó axial (σ1 ), sin modificar la presión lateral aplicada (σ3 ), hasta que se produzca la falla.

El agua de la cámara puede adquirir cualquier presión deseada por la acción de un compresor comunicado con ella. La carga axial se transmite al espécimen por medio de un vástago que atraviesa la parte superior de la cámara. La presión que se ejerce con el agua que llena la cámara es hidrostática y produce por lo tanto, esfuerzos principales sobre el espécimen, iguales en todas las direcciones, tanto lateral como axialmente. En las bases del espécimen actuará además de la presión del agua, el efecto transmitido por el vástago de la cámara desde el exterior.

Realizando por lo menos 3 pruebas, con presiones laterales diferentes, en un gráfico se dibujan los círculos de Mohr que representan los esfuerzos de falla de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan los parámetros φ y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajará, las alternativas para realizar el ensayo serán consolidado no drenado (CU), no consolidado no drenado (UU) o consolidado drenado (CD).

Tipos de pruebas Triaxiales

Prueba con consolidación y con drenaje (CD)

La característica fundamental de la prueba es que los esfuerzos aplicados al espécimen son efectivos. Primeramente se aplica al suelo una presión hidrostática, manteniendo abierta la válvula de comunicación con la bureta y dejando transcurrir el tiempo necesario para que haya consolidación completa bajo la presión actuante. Cuando el equilibrio estático interno se haya restablecido, todas las fuerzas exteriores estarán actuando sobre la fase sólida del suelo, es decir, producen esfuerzos efectivos, en tanto que los esfuerzos neutrales en el agua corresponden a la condición hidrostática. La muestra se lleva a la falla a continuación aplicando la carga axial en pequeños incrementos, cada uno de los cuales se mantiene el tiempo necesario para que la presión en el agua, en exceso de la hidrostática, se reduzca a cero.

Grafica 1 Envolvente ensayo CD

Prueba con consolidación y sin drenaje (CU)

Por este método se busca la determinación de esfuerzos y relaciones esfuerzo-deformación de una muestra de suelo cilíndrica y saturada, que puede ser inalterada o re moldeada par luego someterla a corte por compresión en condiciones no drenadas, el cual debe ser realizado a una velocidad constante axial para de esta manera obtenerlo con deformación controlada.

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

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

Usando la presión de poros de agua (medida durante el ensayo), los parámetros de la resistencia al corte pueden ser

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