En una prueba triaxial, se sujeta una probeta cilíndrica a una presión hidrostática de confinamiento y, además, a una presión axial que puede variarse independientemente de la presión de confinamiento.
Los detalles esenciales del aparato para la prueba triaxial se muestran diagramáticamente en la fig. 4.2. La superficie cilíndrica de la muestra se cubre con una membrana de hule unida herméticamente a un pedestal en el extremo inferior y a una tapa en el superior. El conjunto está contenido en una cámara que puede llenarse de agua a cualquier presión; esta presión actúa lateralmente en la superficie cilíndrica de la muestra a través de la membrana de hule, y verticalmente a través de la tapa superior. La carga axial adicional se aplica por medio de un pistón que pasa a través de la parte superior de la cámara.
Se colocan piedras porosas en los extremos superior e inferior de la muestra, mismas que se conectan al exterior de la cámara con tuberías. Por medio de las conexiones puede medirse la presión del agua contenida en los poros de la muestra, si no se permite la expulsión del agua. Alternativamente, si se permite que el agua fluya a través de las cone1xiones, puede medirse la cantidad que entra o sale de la muestra durante la prueba. Al aplicar las cargas, se mide la deformación vertical de la muestra con un micrómetro.
La prueba, se realiza usualmente, manteniendo constante la presión de confinamiento y aumentando la presión vertical. Como el líquido no aplica esfuerzos cortantes en la periferia de la muestra, las presiones que obran en planos verticales del espécimen son esfuerzos principales. Debido a la simetría, todas estas presiones son iguales y se designan como a (fig. 4.3a). El esfuerzo vertical sobre planos horizontales es también un esfuerzo principal, que se designa por p1. El esfuerzo p1 puede también considerarse como p3 + Δp, donde Δp se llama diferencia de esfuerzo. Como Δp es usualmente positiva en las pruebas triaxiales de rutina, p1 es el esfuerzo principal mayor y p3 el menor. La curva esfuerzo- deformación relaciona la diferencia de esfuerzo Δp y la deformación axial unitaria E.
Figura 4.2. Detafles principales de la camara de compresión triaxial.
En cualquier etapa de la prueba, dado que se conocen p1 y p3 pueden calcularse el esfuerzo normal p y el esfuerzo cortante t sobre cualquier plano que forme un ángulo α con el plano sobre el cual actúa el esfuerzo principal mayor, de acuerdo con los principios del equilibrio, con las ecuaciones:
Estas ecuaciones representan puntos en un círculo en un sistema de coordenadas rectangular (fig. 4.3b), en el que el eje horizontal sea el de los esfuerzos principales y el eje vertical es el de los esfuerzos cortantes, Este círculo se llama círculo de esfuerzos.
Cada punto, como el D, del círculo de esfuerzos representa el esfuerzo normal y el esfuerzo cortante actuantes en un plano particular inclinado un ángulo a con la direccióndel plano en el que actúa el esfuerzo pnncipal mayor. Por la forma geometrica de la figura puede demostrarse que el ángulo central AO’D es igual a 2α.
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