Ensayo Triaxial

OBJETIVOS

• Determinar los parámetros necesarios para conocer el esfuerzo sin consolidación y sin drenaje, de especimenes cilíndricos de suelos cohesivos en condiciones inalteradas.

• Proveer información para la determinación de la envolvente de Mohr.

TEORIA

Las pruebas de compresión Triaxial son las más usadas para determinar las características de esfuerzo-deformación y de resistencia de los suelos. Una muestra cilíndrica de suelo es sometida a esfuerzos normales y horizontales (de compresión o extensión) alrededor del cilindro. Las dimensiones generales de la muestra varían desde 3.3 cm. hasta 7.6 cm. de diámetro con una relación H/d entre la altura del cilindro de suelo y su diámetro, comprendida entre 2 y 3.

Se considera que los ensayos triaxiales dan mejores parámetros del suelo y la mejor información de esfuerzo-deformación. Esto es cierto solo cuando las muestras de suelo son sin perturbar y se tiene mucho cuidado en la tallada de las muestras y al colocarlas dentro de la membrana plástica.

En líneas generales, la prueba consiste en lo siguiente:

Una muestra cilíndrica, de material, se cubre con una membrana de goma y se le coloca en la cámara de compresión.

La presión lateral es aplicada uniformemente en la cámara cilíndrica mediante aire comprimido, agua o glicerina. La carga normal es aplicada, a través de un pistón, por medio de un gato de tornillo, o mediante una presión hidráulica. Al comenzar el ensayo, se igualan los esfuerzos 1 , 2 , 3 . Como la presión dentro de la cámara, es igual en todo sentido y dirección, tendremos:

1 = 2 = 3

Una vez alcanzado este estado de equilibrio, se aumenta la presión normal sin modificar la presión lateral existente, hasta que se produzca la falla de la muestra cilíndrica.

La relación entre los esfuerzos normales principales, en función de los parámetros  y c, es la siguiente:

1 = 3 tan2 (45 + /2) + 2c tan (45 + /2)

Cuando c = 0 (suelos sin cohesión)

1 = 3 tan2 (45 + /2

Hay tres tipos de pruebas triaxiales

1. - Consolidada - sin drenaje, también llamada consolidada - rápida o Qc.

2. - Sin consolidación - sin drenaje, también llamada sin consolidación rápida o Q

3. - Drenada, llamada también lenta o S.

El físico alemán Otto Mohr, ideo una representación gráfica para resolver las ecuaciones de los esfuerzos normales y de corte en un plano, que forme un ángulo “” con el esfuerzo principal menor (en este caso 3 ).

Mohr estableció la siguiente relación entre los esfuerzos normales y tangenciales:

((1 -3 )/2 )2 = 2 + ( - ( 1 + 3 )/2)2

Esta es la ecuación de un círculo cuyo centro tiene las ordenadas

y = 0

x = ( 1 + 3 )/2

Radio = 1 - 3

2

La representación gráfica de la ecuación anterior, mediante un circulo, es lo que se conoce con el nombre de “CIRCULO DE MOHR “. Mediante estos círculos de Mohr se puede determinar el esfuerzo normal y corte en cualquier plano, cuando se conocen los esfuerzos principales.

En la prueba Triaxial, la envolvente de los círculos de Mohr, nos dará el ángulo de fricción interna y la cohesión c del suelo ensayado. Se recomienda un mínimo de tres ensayos, variando cada vez los esfuerzos laterales 3 . En general, los ensayos triaxiales dan valores de , menores que los obtenidos mediante los ensayos de corte directo, habiéndose obtenido hasta 2 menos, en arenas densas.

PROCEDIMIENTO

1. Los especimenes deberán tener un diámetro mínimo de 1.3 pl. (3.3 cm.) y el tamaño máximo de las partículas contenidas dentro del espécimen de prueba será menor que 1/10 del diámetro de 2.8 pl. (7.11cm) o mayor, el tamaño máximo de la partícula será menor que 1/16 del diámetro del espécimen. Si después de realizada la prueba en un espécimen inalterado se encuentran partículas mayores que las mencionadas anteriormente, deberán registrarse esa información en las observaciones. La relación altura – diámetro estará entre 2 y 3. Las alturas y los diámetros se miden con un calibrador de vernier.

2. De una muestra inalterada grande lábrese los especimenes en un cuarto húmedo, teniendo cuidado en evitar cualquier cambio de humedad de la muestra.. Los especimenes a usar pueden ser de sección circular uniforme o de sección cuadrada, con los extremos perpendiculares al eje longitudinal del espécimen.

3. Determinar las dimensiones (altura y diámetro) y peso del espécimen.

4. Coloque el espécimen en una membrana plástica y séllelo respecto a la base y

parte inferior de dentro de la cámara de presión (antes pueden ser colocadas piedras porosas en

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