Ensayo Compresión Simple

INTRODUCCION

 Compresión simple: 

El ensayo de compresión no confinada, también conocido con el nombre de ensayo de compresión simple o ensayo de compresión uniaxial, es muy importante en Mecánica de Suelos, ya que permite obtener un valor de carga última del suelo, el cual, como se verá más adelante se relaciona con la resistencia al corte del suelo y entrega un valor de carga que puede utilizarse en proyectos que no requieran de un valor más preciso, ya que entrega un resultado conservador. Este ensayo puede definirse en teoría como un caso particular del ensayo triaxial. Es importante comprender el comportamiento de los suelos sometidos a cargas, ya que es en ellos o sobre ellos que se van a fundar las estructuras, ya sean puentes, edificios o carreteras, que requieren de una base firme, o más aún que pueden aprovechar las resistencias del suelo en beneficio de su propia capacidad y estabilidad, siendo el estudio y la experimentación las herramientas para conseguirlo, y finalmente poder predecir, con una cierta aproximación, el comportamiento ante las cargas de estas estructuras. Debido a la compleja y variable naturaleza de los suelos, en especial en lo referido a la resistencia al esfuerzo cortante, existen muchos métodos de ensayo para evaluar sus características. Aun cuando se utilizan otros métodos más representativos, como el triaxial, el ensayo de compresión simple cumple el objetivo buscado, sin tener que hacer un método tan complejo ni usar un equipo que a veces puede ser inaccesible, lo que significa menor costo. Este método de ensayo es aplicable solo a materiales cohesivos que no expulsan agua durante la etapa de carga del ensayo y que mantienen su resistencia intrínseca después de remover las presiones de confinamiento, como las arcillas o los suelos cementados. Los suelos secos friables, los materiales fisurados, laminados o varvados, los limos, las turbas y las arenas no pueden ser analizados por este método para obtener valores significativos de la resistencia a la compresión no confinada.

 RESUMEN

El ensayo de compresión simple se realiza con el fin de determinar la resistencia o esfuerzo último de un suelo cohesivo a la compresión no confinada, mediante la aplicación de una carga axial con control de deformación y utilizando una muestra de suelo inalterada tallada en forma de cilindro, generalmente con una relación alto/diámetro igual a 2. Esta prueba tiene la ventaja de ser de fácil realización y de exigir equipo relativamente sencillo, en comparación con las pruebas triaxiales, si se desea ir al fondo de los mecanismos de falla que tienen lugar; por el contrario, los resultados de la prueba son de fácil aplicación a los trabajos de rutina, por lo menos en apariencia.

También se determinara la resistencia por medio de carga triaxial con control de deformación.

MUESTREO

Obtener por medio de una prueba de compresión simple, la resistencia del material en estado natural extraído del terreno, la muestra inalterada, es de un tamaño de aproximadamente 20 x 20.

OBJETIVOS

Compresión simple:

Determinar la resistencia a la compresión simple.

Definir adecuadamente el parámetro de resistencia “c”

Interpretar debidamente el tipo de falla que sufrió el material conforme a sus características.

Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el ensayo de compresión no confinada, aprendiendo las características de cada uno, y los cuidados que se deben tomar para realizar la experiencia.

Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en un registro ordenado de acuerdo a un método establecido.

Comprender con exactitud la metodología y procedimientos usados en el ensayo, incluido el tiempo e intervalos con los que será ensayada la muestra.

Construir el gráfico esfuerzo-deformación a partir de los datos obtenidos de la experiencia y de las fórmulas teóricas necesarias.

EQUIPO

↔ Prensa con buena aproximación o una prensa triaxial.

↔ Calibrador con vernier.

↔ Balanza con aproximación a 0.1 gr.

↔ Cronómetro.

↔ Molde cilíndrico.

↔ Pisón.

↔ Muestra de suelo

PROCEDIMIENTO

Muestra Inalterada  

1.  Si se trata de muestra inalterada, se labran los cilindros; también se pueden remoldear tratando de reproducir el peso volumétrico que se requiera, buscando que el diámetro de estos, sea de 3.3 cm y la altura sea de 2 a 2.5 veces el diámetro.
2.  La muestra es medida y pesada y se anota en el registro correspondiente.
3.  Si las muestras son labradas se medirán los diámetros: superior (Ds), central (Dc) e inferior (Di).
4.  De los diámetros anteriores se saca el promedio, el cual es multiplicado por 2.5, esto para obtener la altura que tendrá el espécimen.
5.  Se corta el espécimen a la altura media calculada, después de haberlo cortado, se toma la altura real del espécimen y es la que se anota como altura media (Hm).
6.  Se coloca la muestra en la prensa, se le coloca la placa de aplicación de carga.
7.  Se procede a aplicar la carga a la muestra, tomando lecturas de carga y deformación correspondiente a cada 15 segundos, hasta que el espécimen falle, esto es, que se registren 2 cargas iguales o que de una carga menor que la inmediata anterior.
8.  Se realizan los cálculos del registro y se obtiene el valor de la Cohesión del suelo con la siguiente fórmula:

Cohesión (c) = q/2

q = Esfuerzo máximo (kg / cm^2)

Procedimiento de prueba con aplicación directa de la carga.                                  (esfuerzo controlado)

1. Montar muestra en la base con base y cabezal ya instalado bien centrado bajo el marco de carga. Se verifica que el peso de marco de carga este completamente balanceado por el contrapeso y se coloca una pesa en la ménsula. se coloca el extensómetro o un micrómetro en el soporte pegado al marco de carga ajustado en cero.

2. Al mismo tiempo que aplicamos la priméra carga, activamos el cronómetro y antes de incrementar de nuevo la carga se registra la lectura del micrómetro 5 segundos antes de aplicar el siguiente incremento.

3. Mientras más se acerque la muestra a la falla, debemos observarla para detectar los posibles planos de falla, grietas y otros puntos de interés.

4. Si la muestra falla bruscamente registrase el tiempo transcurrido tras la aplicación del último incremento de carga; después quitense las pesas de la ménsula. Si no hay falla brusca , la prueba se dará por terminada al sufrir la muestra una deformación unitaria DEL ORDEN DE 20%.

5. Cortese la muestra del aparato y hagase un esquema de su falla y agrietamientos a una escala correcta.

6. Cortese una laja delgada, de unos 3 mm de espesor, paralela al plano de falla, para determinación del contenido de agua. El resto de la muestra se pondrá a secar para el mismo fin.

7. Calculase las deformaciones correspondientes a los diferentes esfuerzos, según los datos observados, calculado con áreas corregidas y dibujese un diagrama esfuerzo-deformación. 

CONCLUSIONES:

 

Compresión simple:

El ensayo de compresión simple o no confinada es un ensayo relativamente sencillo que nos permite medir la carga última a la que un suelo sometido a una carga compresión falla. Sin embargo es muy importante tener en cuenta las simplificaciones que este ensayo supone, y por las cuales no es un método exacto, sino más bien aproximado, a pesar de esto es un ensayo muy solicitado, ya que la sencillez de su método y el equipo que utiliza lo convierten en un ensayo de bajo costo en relación a otros relacionados, como el ensayo triaxial, que requiere de equipo más especializado.

Se podría decir que este ensayo es un caso particular del ensayo triaxial, en el que la presión lateral es igual a cero, y aunque esto pueda significar una imprecisión, pues no reproduce claramente las condiciones en el terreno, en realidad se obtiene un resultado más conservador, ya que la presión lateral de confinamiento ayuda al suelo a resistir la carga, y al no existir ésta el valor obtenido sería inferior al real, lo que deja al ingeniero con un margen de seguridad adicional. En este ensayo se trabaja manteniendo la deformación constante, lo que se controla por medio del dial o deformímetro solidario a la muestra de suelo y el cronómetro, siendo la carga aplicada, o resistida, lo que varía y produce la forma de la curva esfuerzo-deformación.

 

Bibliografía

 

• Apuntes y manuales de laboratorio de mecánica de suelos.   M. en C. Adolfo Morales Lozano
• Mecánica de Suelos.  Lambe-Whitman
• Morales Lozano Adolfo  “Material de estudio 2013” Universidad Autónoma de Guerrero
• Mecánica de Suelos, Juárez Badillo – Rico Rodríguez.