Ensayo de Compresión Simple – Excel

En esta práctica de laboratorio donde se determina la resistencia última a la compresión no confinada de un suelo cohesivo y semi-cohesivo. Esperamos que les sea útil en los informes de sus proyectos.

Este ensayo es un caso particular del ensayo de compresión triaxial donde la resistencia al corte de una muestra cilíndrica de suelo es medida bajo esfuerzos laterales nulos, es decir sin confinamiento lateral (σ3 = 0).

No hay pérdida de humedad durante el ensayo, por tanto, el volumen de la muestra se mantiene constante.

La longitud de la muestra cilíndrica es de 2 a 3 veces su diámetro, con el objeto de reducir al mínimo el efecto, sobre las condiciones de rotura, ya que los ensayos con muestras demasiado bajas o demasiado altas no dan resultados confiables.

Ventajas

La ventaja del ensayo de compresión simple con respecto al de corte directo, es que se producen esfuerzos y deformaciones más uniformes.

Otra ventaja es que 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 ultima 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

1. 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.

2. 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 y Resultados

– Se tienen las lecturas del extensómetro, hasta que la muestra falla y se mide el ángulo α.

– 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:

Por cuanto:

Luego despejando A’, se obtiene:

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:

Por último, se puede dibujar la gráfica con los resultados obtenidos de esfuerzo vs deformación, como sigue: