Práctica 10. Compresión Simple

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
UNIDAD TICOMÁN
Mecánica de suelos
Práctica 10. Compresión Simple
28/Noviembre/2021
OBJETIVO
Dar a conocer el procedimiento del ensayo de compresión simple en donde
producen esfuerzos y deformaciones más uniformes y como determinarlas.
INTRODUCCIÓN
Este ensayo también se llama ensayo de compresión simple o compresión
uniaxial, consiste en el moldeo de un cuerpo de prueba cilíndrico y en su
cargamento por la acción de una carga axial. La carga aplicada en una única
dirección, dando libertad al cuerpo de prueba para deformarse en otras
direcciones sin cualquier restricción.
Determina la resistencia a la compresión no confinada (qu), de un cilindro de suelo
cohesivo o semi-cohesivo, e indirectamente la resistencia al corte (qc), por la
expresión. 𝒒𝒄 = 𝒒𝒖𝟐(𝒌𝒈/𝒄𝒎𝟐) Este cálculo se basa en el hecho de que el esfuerzo
principal menor es cero (ya que al suelo lo rodea sólo la presión atmosférica) y
que el ángulo de fricción interna (Φ) del suelo se supone cero.
Debido a numerosos estudios, se ha hecho evidente que este ensayo
generalmente no proporciona un valor bastante confiable de la resistencia al corte
de un suelo cohesivo, debido a la pérdida de la restricción lateral provista por la
masa de suelo, las condiciones internas del suelo como el grado de saturación o la
presión de poros que no puede controlarse y la fricción en los extremos
producidas por las placas de apoyo.
El aparato de comprensión simple es tan solo útil para ensayos rápidos sobre
suelos predominantemente arcillosos que están saturados o casi saturados. Se
podrá realizar de dos maneras:
-Control de deformación: es ampliamente utilizado, controlando la velocidad de
avance de la plataforma del equipo.
-Control de esfuerzos: realiza incrementos de carga, lo que puede causar errores
en las deformaciones unitarias al producirse una carga adicional de impacto al
aumentar la carga, por lo que resulta de prácticamente nula utilización.
Como el ensayo de compresión simple en arcillas relativamente impermeables se
efectúa cargando la probeta con bastante rapidez, resulta que, en definitiva,
constituye también un ensayo sin drenaje si dicha arcilla está saturada. Como el
ensayo de compresión simple es extraordinariamente fácil y barato de realizar,
resulta que muy pocas veces se hacen los ensayos triaxiales en suelos saturados.
Según el valor de la resistencia máxima a compresión simple, una arcilla se puede
clasificar de acuerdo con Terzaghi y Peck, 1955.
Ventajas
-Producen esfuerzos y deformaciones más
uniformes.
-La superficie de falla tiende a desarrollarse en la
zona más débil de la muestra, mientras que en el
ensayo de corte directo la falla ocurre a lo largo
de una superficie predeterminada, la cual puede
no ser la más débil.
El ensayo de compresión simple permite determinar:





La última resistencia a la compresión simple (q última).
La última resistencia del corte, aproximada.
El ángulo de fricción interna (Φ) aproximado.
La cohesión (C).
El módulo de elasticidad (E), para el caso de deformación lateral no
impedida.
Tipo de Falla
-Falla Normal: La muestra falla produciendo un ángulo α (ángulo que forma el
plano de falla con la dirección del esfuerzo principal menor σ3), típica de suelos
poco cohesivos. La carga es aplicada a una velocidad que haga comprimir la
muestra de suelo a razón de 0,5% a 1% de su altura por minuto.
-Falla por Barrilamiento o Falla Plástica, puede ocurrir para arcillas muy blandas y
no se rompen durante la prueba, sino que se deforman, entonces se considera
como carga de ruptura la que corresponde a una disminución de altura de la
muestra de suelo de un 20% de su altura inicial.
Cálculos
Se calcula la deformación unitaria, así:
Donde:
Δh = variación de la altura leída en el extensómetro (lecturas del extensómetro
inicial menos la lectura del extensómetro final).
h = altura inicial de la muestra.
Los esfuerzos que se producen en el suelo durante el ensayo se pueden calcular a
partir de la hipótesis basada en el volumen constante de la muestra, es decir:
Donde:
A’ = área de la muestra corregida después de aplicada la carga.
A = área inicial de la muestra.
ε = deformación unitaria.
El esfuerzo en cualquier momento «t» del ensayo será:
Gráfica con los resultados obtenidos de esfuerzo vs
deformación
EQUIPO Y MATERIALES





Extractor de pruebas
Balanza de torsión de 0.01 gr
Micrómetro aprox. 0.0001
Extensómetro aprox. 0.01 mm
Aparato de comprensión simple, con anillo de carga calibrado y acción
hidráulica.
PROCEDIMIENTO
La muestra se puede hacer fallar mediante dos procedimientos
-Esfuerzo controlado: cuando se tienen materiales rígidos (suelos cementados en
estado seco, concreto, roca).
-Deformación controlada: se usan en suelos blandos, debido a que, a una carga
mínima, corresponden deformaciones considerables.
1. Preparar la muestra por remoldeo, tallado o por extracción por empuje o
corte del tubo del toma muestras.
2. Pesar la muestra.
3. Limpiar y revisar el aparato de compresión simple, verificando que funcione
correctamente.
4. Nivelar el cabezal de carga y colocarlo a una distancia y colocarlo a una
distancia ligeramente mayor a la altura de la muestra.
5. Colocar el micrómetro y el extensómetro, para tomar las lecturas de la
carga y deformación respectivamente.
6. Checar que las válvulas se encuentren cerradas.
7. Llenar el tanque de aire a presión hasta registrar una lectura en el
manómetro de 80 a 120 lb.
8. Bajar el pedal manteniendo fija hasta que la probeta haya fallado.
9. Montar el espécimen por la válvula hasta que la placa superior haga
contacto ligeramente con la muestra (sin aplicar ninguna carga).
10. Tomar las lecturas iniciales en el micrómetro, extensómetro y cronometro
registrándolas.
11. Si seguirán con el procedimiento controlando las deformaciones, se pueden
fijar la variación en el extensómetro ya sea a cada 10,20,50,100 centésimas
de milímetro. por lo tanto, una vez establecidos estos valores, habrá que,
correlacionarlos simultáneamente con las lecturas proporcionadas por el
micrómetro al ir transcurriendo el ensaye.
12. Abrir la válvula sometiendo la probeta a la velocidad de deformación
especificada hasta que la carga después de haber llegado a un máximo
empiece a decrecer (materiales arenosos). Es conveniente tomar varias
lecturas después de que ha fallado la muestra. En el caso de los suelos
plásticos el ensaye debe de suspenderse cuando la deformación
corresponda a un 20% con respecto a la altura inicial.
13. Después de que ha fallado la muestra levantar el pedal y abrir totalmente la
válvula esto hará que baje el vástago de carga.
EJEMPLO DE RESULTADOS Y CÁLCULOS
Mg(gr)
1030.87
Diámetro (cm)
7.235
Perímetro (cm)
22.73
Altura (cm)
16.8
Área (cm2)
41.11
Deformación ε (%)
Deformación (mm) Lectura anillo Fuerza (Kg)
Esfuerzo σ (Kpa)
1
1.68
39
5.884
0.1431
1.431
2
3.36
65
9.373
0.2280
2.280
3
5.04
88
12.460
0.3031
3.031
4
6.72
105
14.741
0.3586
3.586
5
8.4
116
16.217
0.3945
3.945
6
10.08
119
16.620
0.4043
4.043
Efuerzo vs Deformación
4,500
4,000
3,500
Esfuerzo
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
0,500
0,000
0
1
2
3
4
Deformación
5
6
7
COMENTARIO
En este reporte se han desarrollado los conceptos teóricos relacionados con la
resistencia de corte, además de los procedimientos de ensayos de identificación
de muestras para la realización de las pruebas de compresión simple. Los
resultados son importantes ya que se emplean para determinar que la mezcla de
concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia
especificada para una estructura determinada.
Por otra parte, ser un ensayo que lleva su tiempo para la preparación de la
muestra, pero ya para la compresión simple no, para llegar a los cálculos no se
usan formulas laboriosas solo se trata de entender, al igual que la gráfica.
REFERENCIAS
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https://es.slideshare.net/CALIQH/informe-compresion-simple-para-s-cdocx70803302
 https://www.uteycv.esiaz.ipn.mx/comunidad/geotecnia/apuntes/Compresion%2
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resistencia a compresión simple | Estudios Geotécnicos. estudiosgeotecnicos.
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https://estudiosgeotecnicos.info/index.php/ensayos-de-laboratorio-resistenciade-los-suelos-1/
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https://www.youtube.com/watch?v=OavIahoKTM&t=205s&ab_channel=JohanaRuales
 Ing, L. (2018, 16 diciembre). Ensayo de Compresión Simple – Excel. La
Librería del Ingeniero. Recuperado 28 de noviembre de 2021, de
https://www.libreriaingeniero.com/2017/10/ensayo-de-compresion-simple-delsuelo.html