Ensayo resistencia a tracción indirecta: ensayo brasileño

Introducción ensayo tracción rocas

La resistencia a tracción de un material rocoso se puede obtener a partir del ensayo de tensión o tracción uniaxial. Sin embargo, el procedimiento es costoso y difícil de realizar.

En la mecánica de rocas los campos de esfuerzos presentes en el terreno son variados, existiendo combinaciones de esfuerzos de compresión y tensión. Por esta razón, es necesario que la resistencia tensional se obtenga en condiciones compresivas, siendo así más representativo de las características reales del terreno.

El ensayo de tracción indirecta o ensayo brasileño es uno de los más simples, permitiendo determinar la resistencia a la fisuración en condiciones de tensión de las rocas. Esto se obtiene mediante la compresión diametral de una probeta cilíndrica. También se lo denomina ensayo de resistencia a la fisuración en tensión.

Otros ensayos muy comunes en la caracterización de un macizo rocoso son los ensayos de resistencia a compresión simple, ensayo triaxial o índice Schimazek.

Equipamiento y materiales necesarios ensayo tracción

• Dispositivo de carga: se utiliza para aplicar a carga sobre la probeta y realizar las mediciones de carga axial.

• Superficies portantes: es necesario que el equipo tenga superficies portantes con características específicas:
  • Un índice de dureza superior a 58 HRC.
  • Uno es un bloque rígido plano, mientras que el otro se asienta esféricamente.
  • Las superficies portantes no deben desviarse de la planeidad más de 0,0127 mm.
  • La parte móvil es necesario que se encuentre unida a la rótula esférica.
  • La cara portante debe poder girar e inclinarse en cualquier sentido.
• Bandas de apoyo: consiste en un amortiguador de cartón con un espesor de 1% del diámetro de la probeta. También puede ser de contrachapado de 6 mm de espesor. Se debe ubicar entre las superficies portantes y la probeta. La finalidad es la de disminuir la concentración de los esfuerzos.

Muestreo y preparación de probetas ensayo brasileño

Las muestras para el ensayo brasileño deben ser representativas de las rocas que se quieren evaluar. Para poder lograr esto es necesario que se realice un reconocimiento visual de los minerales, tamaño y forma de los granos y porosidad.

Las probetas de muestras deben tener características determinadas para que el procedimiento sea uniforme y se puedan comparar los resultados. Estos parámetros son:

• Deben ser cilindros rectos con un diámetro (d) mayor o igual a 50 mm y la altura (L) de dos a tres veces el diámetro. Otra condición para el diámetro es que tendrá que ser 10 veces mayor que el tamaño de grano de la roca.

• El diámetro de la muestra debe tener una precisión cercana a 0,1 mm como promedio de tres mediciones. Este diámetro medio se usa para calcular la sección transversal.
• Las bases deben ser planas y disponerse perpendiculares al eje y paralelas entre sí.
• La cara lateral en la probeta debe estar libre de irregularidades, siendo recta y lisa.
• No se puede añadir materiales de ajuste.
• Las condiciones de humedad de la probeta deben ser iguales a las que presenta el terreno hasta que se realice el ensayo. Asimismo, pueden realizarse ensayos con distinto contenido de humedad, registrándolo debidamente.

Procedimiento ensayo tracción

La serie de pasos necesaria para llevar a cabo este ensayo se detalla a continuación:

1. Marcas: previo al inicio del ensayo se le deben trazar dos líneas diametrales en las caras exteriores de la probeta. Esto se realiza  como guía para centrar la probeta en la máquina. También permite asegurar la orientación y medir correctamente el diámetro y el espesor.

2. Colocación: la probeta debe acomodarse de modo tal que las dos marcas realizadas estén alineadas con el centro de empuje de la superficie portante.

3. Carga: se inicia la aplicación de la carga de compresión. Esta se administra de forma continua y en aumento. Para que se realice correctamente, se debe alcanzar una velocidad constante de carga o deformación tal que la rotura ocurra entre 1 y 10 minutos luego de iniciar la carga. Bajo estas condiciones, la velocidad va corresponder a un rango entre 35,1 y 210,6 kg/cm²/min dependiendo el tipo de material rocoso sobre el cual se este trabajando.

Resultados ensayo tracción indirecta

Valor resistencia a la tracción indirecta

A este parámetro también se lo denomina resistencia a la fisuración en tensión y responde a la fórmula:

σ_t = 2 P / π L d

donde:

σ_t: resistencia a la tracción indirecta (Pa)

P: carga máxima aplicada que indique la maquina (N)

L: longitud de la probeta (mm)

d: diámetro de la probeta (mm)

Informe de los resultados ensayo

Los datos que deben presentarse detalladamente en el informe técnico del ensayo son:

• Procedencia de la probeta: dentro de este apartado se incluyen nombre del proyecto, número de sondeo, profundidad a la cual se tomó la muestra y ambiente en que esta fue conservada.
• Fecha del muestreo y fecha de la realización del ensayo.
• Descripción física de la probeta: es necesario caracterizar la muestra detallando tipo de roca, grandes inclusiones heterogéneas, orientación de los planos de fisuración aparentes, planos de estratificación y esquistosidad.
• Dimensiones de la probeta: principalmente se detallan la longitud y el diámetro. Deben cumplir con los requerimientos del ensayo. A su vez se especifican la dirección de la carga, en caso de que exista anisotropía, y el tipo de contacto que hay entre las bases de carga y la probeta.
• Contenido de humedad de la probeta en el momento del ensayo: debe expresarse si se encontraba tal como fue recibida, secada en el laboratorio al aire o en estufa, saturada. Es necesario que se especifique el grado de humedad definiéndolo como grado de saturación.
• Velocidad con la que se aplica la carga sobre la probeta.
• Velocidad en la que se genera la deformación.
• Resistencia a la fisuración en tensión: se calcula a partir de la fórmula presentada anteriormente. También se debe indicar la desviación típica o el coeficiente de variación del conjunto.
• Tipo y forma de rotura: para esto se realiza un esquema o croquis donde se indica la forma en que se generó la rotura y el ángulo de inclinación del plano de rotura.

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