6. PRESENTACION DE RESULTADOS
of 28
/28
Embed Size (px)
Transcript of 6. PRESENTACION DE RESULTADOS
Microsoft Word - Tesina.doc53
6. PRESENTACION DE RESULTADOS
6.1 Resultados en triaxial a compresión drenado saturado En esta campaña experimental se realizaron 18 ensayos, 9 para cada una de las 2 granulometrías estudiadas mediante ensayos triplicados a cada una de las 3 presiones de confinamiento propuestas, esto es, 50kPa, 100kPa y 150kPa. 6.1.1 Consolidación isótropa Se exponen a continuación una serie de figuras (figuras 12 y 13) que ilustran el comportamiento de las diferentes muestras ensayadas durante la fase de consolidación isótropa de los ensayos triaxiales.
Relación índice de poros - tensión media de Lambe (UPC 7)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
pl (kPa)
e (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 12. Relación e – pl en fase de compresión isótropa para las muestra de UPC 7
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
54
Relación índice de poros (log)- tensión media de Lambe (UPC 7)
0,1
1 0 20 40 60 80 100 120 140 160
pl (kPa)
e (lo
g)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 13. Relación e(log) – pl en fase de compresión isótropa para las muestra de UPC 7
Se pueden distinguir dos pautas de comportamiento diferentes, debido a que no ha sido descontada la penetración de membrana durante la primera fase de los ensayos: esto genera una distorsión en los resultados en la primera etapa de los ensayos (0 a 20kPa aproximadamente). En la figura 14 se pueden ver las relaciones entre las deformaciones verticales y volumétricas para UPC 7 en la fase de consolidación isótropa. Se observa una primera etapa debida a la penetración de membrana y después una correlación 1:3.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
55
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 14. Relación entre deformaciones verticales y volumétricas en fase de compresión isótropa para muestras UPC 7
Cabe destacar que los ensayos 1,2 y 3 se realizaron hasta una presión de cámara de 150kPa, los ensayos 4, 6 y 7 hasta 100kPa y los ensayos 5, 8 y 8 hasta 50kPa, por tanto es conveniente representar todos los resultados juntos debido a que poseen tramos de comportamiento comunes. De la misma manera que antes, el no descontar la penetración de la membrana se refleja en dos pautas de comportamiento diferentes: una aproximadamente lineal (a partir de εv ≥ 0,15) y otra también lineal pero de diferente pendiente. Seguidamente se muestran gráficos tensión media – deformación vertical y deformación vertical – deformación radial correspondientes también a la fase de consolidación isótropa de las muestras UPC 7 (ver figuras 15 y 16). En el caso de la figura 16 se observa que después de la perturbación por penetración de membrana, la relación entre deformaciones radiales y verticales es 1:1.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
56
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
pl (kPa)
εz (a
di m
.) Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 15. Relación tensión media de Lambe – deformación vertical durante
la consolidación isótropa en UPC 7
Relación deformación radial - vertical (UPC 7)
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 16. Relación deformación radial–vertical (consolidación isótropa
UPC 7)
57
También se puede observar en esta última figura la influencia de la penetración de la membrana en los resultados obtenidos. Se observa una variación del radio de la probeta más acusada en la etapa inicial que a lo largo del ensayo a causa del volumen desalojado en la probeta por penetración de la membrana. En etapas posteriores la relación entre deformaciones radial y vertical se puede interpretar como relación 1:1. Para deformaciones muy altas (εz ≥ 0,14), las variaciones radiales tienden a ser menores que las verticales Para los ensayos con el tamaño UPC 25, también estudiados con el aparato triaxial utilizado, los resultados se muestran en las figuras 17, 18 19 y 20:
Relación índice de poros - tensión media de Lambe (UPC 25)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
pl (kPa)
e (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 17. Relación entre el índice de poros y la tensión media de Lambe para UPC 25 durante consolidación isótropa
Los ensayos 10, 11 y 12 se efectuaron bajo un confinamiento de 150kPa, los ensayos 13, 14 y 15 bajo 100kPa y los ensayos 16, 17 y 18 bajo 50kPa.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
58
Relación índice de poros - tensión media de Lambe (UPC 25)
0,1
1 0 20 40 60 80 100 120 140 160
pl (kPa)
e (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 18. Relación entre el índice de poros (log) y la tensión media de
Lambe (cons. isotrópica, UPC 25)
Relación deformación volumétrica - vertical (UPC 25)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 19. Relación entre deformación volumétrica y vertical durante
consolidación isótropa en muestras UPC 25
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
59
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 20. Relación entre deformación radial y vertical durante consolidación isótropa en muestras UPC 25
En estas figuras la dispersión de los datos es muy superior al de las muestras de UPC 7 ya que para el UPC 25 el no tener en cuenta la penetración de la membrana distorsiona mucho los resultados. Al ser el tamaño de los trozos mayor también lo es la penetración de la membrana (εv = 0,1 para UPC 7 y εv = 0,15 para UPC 25). En cuanto a la variación de la deformación vertical con la tensión media de Lambe para el UPC 25, los resultados se muestran en la figura 21:
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
60
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
pl (kPa)
εz (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 21. Relación entre tensión media de Lambe y la deformación vertical durante consolidación isótropa (UPC 25)
Salvo en el caso del ensayo 11, los resultados presentan poca dispersión independientemente de cual sea la presión de cámara final alcanzada durante la fase de consolidación isótropa 6.1.2 Aplicación de esfuerzo desviador De igual forma que en el apartado anterior, a continuación mostramos la variación radial y volumétrica de las probetas con su deformación vertical, esta vez referida a la fase desviadora del ensayo triaxial. Los resultados de relaciones entre deformaciones se muestran en las figuras 22 y 23:
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
61
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 22. Relación entre deformación volumétrica y vertical durante el desviador (UPC 7)
Relación deformación radial - vertical
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 23. Relación entre deformaciones radiales y verticales de la probeta durante desviador (UPC 7)
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
62
Se puede llegar a apreciar en esta última figura el “abarrilamiento” de la probeta para una deformación vertical del 12,5% aproximadamente (respecto al inicio de la fase desviadora, no acumulado) ya que se observa un cambio en la pendiente correspondiente a una mayor variación de radio para la misma variación de deformación vertical. En cuanto a la variación del volumen de la probeta con la deformación vertical, los resultados muestran bastante dispersión para confinamientos de 150kPa (ensayos 1, 2 y 3) aunque la pauta de comportamiento es similar para todos los ensayos. Finalmente queda representar los gráficos deformación vertical – tensión desviadora de los ensayos realizados en esta campaña (figura 24).
Relación esfuerzo desviador - deformación vetical (UPC 7)
0
50
100
150
200
250
300
εz (adim.)
qc (k
Pa )
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 24. Relación tensión desviadora de Cambridge – deformación
vertical para UPC 7
Para estos ensayos se observa poca desviación de resultados salvo quizá para el ensayo 9 y en general para etapas tempranas de la fase desviadora del ensayo. En cualquier caso, no se observa rotura de ninguna muestra mediante ensayos triaxiales convencionales. Se puede intuir algo similar a rotura para confinamientos bajos (ensayos 5, 8 y 9, a 50kPa) aunque las limitaciones
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
63
del aparato triaxial no nos han permitido continuar los ensayos a niveles de deformación vertical superiores. Para el tamaño UPC 25 los resultados se muestran en las figura 25 y 26:
Relación deformación volumétrica - vertical (UPC 25)
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 25. Relación entre deformaciones volumétrica y vertical durante la
aplicación de la tensión desviadora (UPC 25)
En el caso del tamaño UPC 25 las diferencias entre presiones de cámara son más evidentes: para mayores confinamientos (ensayos 10, 11 y 12), las probetas presentan menos deformación volumétrica en relación a las ensayadas con menor presión de cámara y también en relación a sus homónimas en el tamaño UPC 7.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
64
-0,45
-0,4
-0,35
-0,3
-0,25
-0,2
-0,15
-0,1
-0,05
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 26. Relación entre deformaciones radial y vertical durante la
aplicación del esfuerzo desviador (UPC 25)
Para las probetas de UPC 25 se observa un inicio de “abarrilamiento” para una deformación en la fase desviadora de aproximadamente el 5%, en comparación con el 12,5% aproximadamente para el tamaño UPC 7. Por lo que respecta a las figura 27, que relaciona la deformación vertical de las probetas con el esfuerzo desviador de Cambridge aplicado, el comportamiento es similar al de las probetas de UPC 7 si bien en este caso la asíntota horizontal que se intuía entonces deja de intuirse para el tamaño UPC 25. También se puede observar que salvo en el caso del ensayo 11 hay poca desviación de los datos entre ensayos del mismo tipo (misma tensión de confinamiento durante la fase del desviador).
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
65
0
50
100
150
200
250
300
350
400
εz (adim.)
qc (k
Pa )
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 27. Relación entre deformación vertical y esfuerzo desviador de
Cambridge durante la fase desviadora del triaxial (UPC 25).
6.2 Resultados en triaxial drenado saturado aplicando extensión lateral En este apartado se incluyen los resultados de la campaña experimental de expansión lateral en aparato triaxial, que constó de 6 ensayos, 3 para UPC 7 a 50kPa, 100kPa y 150kPa de tensiones de confinamiento y 3 para UPC 25, con iguales tensiones de confinamiento. De igual forma que para el apartado anterior, separamos los resultados en función de si pertenecen a la fase de consolidación isótropa o a la fase del desviador del ensayo triaxial. Aunque los resultados de la fase de consolidación isótropa no merecen tanta atención, pues es de esperar que se obtengan los mismos resultados que en el apartado anterior, se han incluido ya que tal y como se explica en el capítulo de método de ensayo se efectuó una pequeña modificación en el modo de ensayo durante la fase de consolidación (se saturaron las muestras a un confinamiento de 10kPa en vez de al 50% de la tensión de confinamiento final). De esta manera, tal y como se puede observar a continuación, los resultados de medida de variación de volumen son más exactos y no presentan tanta desviación en las primeras fases del ensayo.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
66
6.2.1 Consolidación isótropa En la figura 28 se muestran las curvas índice de poros – tensión media de Lambe obtenidas en los 6 ensayos de esta campaña experimental:
Relación índice de poros - tensión media de Lambde
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
pl (kPa)
e (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 28. Curvas índice de poros – tensión media de Lambe en consolidación isótropa para UPC 7 y UPC 25
Se puede observar que los resultados son similares a la fase de consolidación isótropa de los ensayos triaxiales convencionales del apartado anterior, pero con menos distorsión en la fase inicial ya que al saturar antes las muestras las medidas de cambio de volumen fueron mas precisas. Los mismos resultados se pueden expresar en forma de curvas semilogarítmicas, para establecer una relación lineal entre la variación del índice de poros y la tensión media de Lambe (figura 29):
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
67
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
ln(pl)
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 29. Relación entre el logaritmo del índice de poros y la tensión media de Lambe para UPC 7 y UPC 25
El resumen de la figura anterior se muestra en la tabla 7:
Ensayo Tamaño σ3 máx (kPa) λ exp_lat1 UPC 25 150 0,255 exp_lat2 UPC 25 100 0,210 exp_lat3 UPC 25 50 0,215 exp_lat4 UPC 7 150 0,214 exp_lat5 UPC 7 100 0,216 exp_lat6 UPC 7 50 0,226
Tabla 7. Resumen de la figura 29 De esta forma, obtenemos una relación lineal muy bien ajustada entre el índice de poros y la tensión media de Lambe, que se ajusta a un valor del parámetro λ entre 0,21 y 0,22, si rechazamos el valor de 0,25 obtenido en el ensayo a 150kPa del tamaño UPC 25, que se desvía de los demás resultados.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
68
Por lo que respecta a las curvas que relacionan deformaciones verticales con deformaciones volumétricas y radiales, los resultados son también similares a los obtenidos mediante ensayos triaxiales convencionales, como se puede ver en las figuras 30 y 31.
Relación deformación volumétrica - deformación vertical
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25
100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 30. Relación entre deformaciones verticales y volumétricas durante
consolidación isótropa para UPC 7 y UPC 25
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
69
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 31. Relación entre deformaciones verticales y radiales durante
consolidación isótropa para UPC 7 y UPC 25
También como en el caso del apartado anterior, las relaciones entre deformaciones para la fase de consolidación isótropa son prácticamente lineales salvo por la distorsión inicial provocada por la penetración de membrana en las primeras etapas del ensayo, que aquí tampoco han sido descontadas de la variación volumétrica de las probetas. También se obtienen resultados similares en las curvas que relacionan la tensión media de Lambe con las deformaciones verticales en las probetas, tal y como se muestra en la figura 32.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
70
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
pl (kPa)
εz (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 32. Relación entre deformaciones verticales y tensión media de Lambe durante consolidación isótropa para UPC 7 y UPC 25
Los resultados de esta última figura tampoco difieren en demasía de los obtenidos en los ensayos triaxiales convencionales durante la fase de consolidación isótropa, salvo en que presentan menos dispersión de resultados a lo largo de todas las curvas. 6.2.2 Aplicación de tensión desviadora También en esta campaña experimental es interesante observar las relaciones entre deformaciones verticales, radiales y volumétricas (figuras 33 y 34):
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
71
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 33. Relación entre deformaciones volumétricas y verticales durante
la extensión lateral para UPC 7 y UPC 25
Relación deformación radial - vertical
εz (adim.)
εr (a
di m
.) 50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 34. Relación entre deformaciones radiales y verticales durante la
extensión lateral para UPC 7 y UPC 25
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
72
Es importante destacar que las probetas ensayadas no empiezan a expandirse lateralmente hasta que alcanzan cierto valor de deformación vertical, que varia entre el 4% y el 12,5% (desde el inicio de la fase desviadora, no acumulada). A partir de ese momento, las probetas dilatan, si bien este comportamiento dilatante es más acusado para el tamaño UPC 25 que para el UPC 7. Se observa dispersión en los resultados pero todos los ensayos son coherentes independientemente de la tensión inicial de confinamiento desde la que se parta. Por lo que respecta a la variación radial de la probeta durante la extensión lateral, los resultados presentan menos dispersión y se observa un comportamiento homogéneo salvo en los últimos instantes de los ensayos, una vez las probetas entran en rotura (en esta campaña experimental se observa claramente una caída en las resistencias para ciertos niveles de deformación). Para este tipo de ensayos, el “abarrilamiento” de la probeta se estima a partir del 10% de deformación radial desde el inicio de la fase desviadora. La trayectoria tensional llevada a cabo durante esta campaña experimental difieres de la de los ensayos triaxiales convencionales, ya que su pendiente durante la fase desviadora es negativa (avanzamos liberando tensión media y incrementando tensión desviadora). Las trayectorias en tensiones efectivas, representadas en el plano de Lambe, seguidas durante los 6 ensayos de la campaña, así como las curvas tensión desviadora de Cambridge – deformación vertical, se exponen en las figuras 35 y 36 respectivamente:
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
73
pl' (kPa)
kP a)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 35. Trayectorias en tensiones efectivas de los 6 ensayos de extensión lateral para UPC 7 y UPC 25 en el plano de Lambe.
Relación tensión desviadora de Cambridge - deformación vertical
0
20
40
60
80
100
120
εz (adim.)
qc (k
Pa )
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 36. Curvas tensión desviadora de Cambridge – deformación vertical
para UPC 7 y UPC 25 en ensayos de extensión lateral
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
74
Lo más destacable de esta última figura es que se observa claramente la rotura de todas las probetas ensayadas. Durante el ensayo, esta fase destaca por el hinchamiento lateral de las probetas a un ritmo mayor que el de deformación vertical, provocando una caída de la tensión desviadora aplicada al incrementar muy rápidamente su área de aplicación (el área media de las probetas). Concretamente, en el caso del segundo ensayo (partiendo de 100kPa de confinamiento con tamaño UPC 7), el ensayo se dejó en marcha una vez alcanzada la rotura de la probeta, adquiriendo medidas de volumen, carga y deformaciones. Sin variar la carga aplicada, no se observan variaciones importantes de la deformación vertical de la probeta pero si de su deformación volumétrica (se aprecia claramente en la figura 33) pero si en cambio de su área, provocando una caída de la tensión desviadora aplicada. 6.3. Resultados en triaxial drenado saturado con varios ciclos de carga y descarga Esta campaña experimental consta de 6 ensayos, 3 para UPC 7 a 50kPa, 100kPa y 150kPa de presión de confinamiento y otros tantos para el tamaño UPC 25. Para llevar a cabo estos resultados se intercalaron ciclos de descarga total – recarga durante la fase desviadora del triaxial a fin de evaluar la relación tensión desviadora – deformación vertical en recarga (algo asimilable a un módulo elástico, si bien no podemos concluir que mediante estas descargas el material se encontrase en fase elástica, algo similar a lo que ocurre con las arenas) y la relación entre la presión media de Cambridge y la deformación volumétrica, asimilable a una coeficiente de compresibilidad volumétrica, aunque no en sentido estricto por las razones anteriormente expuestas. Todos los resultados que se muestran en este apartado hacen solamente referencia a la fase desviadora, ya que la fase de consolidación es idéntica a la de apartados anteriores. Las curvas tensión - deformación características de esta campaña durante la fase desviadora del triaxial se muestran en la figura 37. Las curvas tensión media de Cambridge – deformación volumétrica se muestran en la figura 38.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
75
Relación tensión desviadora de Cambridge - deformación vertical (UPC 25, 150kPa)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
εz (adim.)
qc (k
Carga 1ª Descarga 1ª Recarga 1ª Descarga 2ª Recarga 2ª
Figura 37. Curva tensión desviadora de Cambridge – deformación vertical durante la fase desviadora para UPC 25 (confinamiento 150KPa)
Relación tensión media de Cambridge - deformación volumétrica (UPC 25, 150kPa)
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
pc (kPa)
εv (a
di m
Carga 1ª Descarga 1ª Recarga 1ª Descarga 2ª Recarga 2ª
Figura 38. Relación tensión media de Cambridge – deformación volumétrica
durante la fase desviadora UPC 25 (confinamiento 150kPa)
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
76
De estas curvas obtenidas en los ensayos, y ajustando las ramas de 1ª y 2ª recarga a rectas mediante mínimos cuadrados, hemos obtenido 2 valores de qc/εz (asimilable a un módulo elástico) y 2 valores de pc/εv (asimilable a un módulo de compresibilidad volumétrica) por ensayo Los resultados de esta campaña se muestran en las tablas 8 y 9, aunque los resultados completos y todas las curvas obtenidas se pueden ver en las fichas de los ensayos del anejo de resultados experimentales. Ensayo Tamaño Confinamiento qc/εz 1ª recarga qc/εz 2ª recarga
NFU_E4 UPC 7 150 kPa 2180,5kPa 1868kPa NFU_E5 UPC 7 100kPa 1587,5kPa 1737,8kPa NFU_E9 UPC 7 50kPa 972,89kPa 950,73kPa NFU_E6 UPC 25 150kPa 1986,8kPa 1952,2kPa NFU_E7 UPC 25 100kPa 1578,6kPa 1464,2kPa NFU_E8 UPC 25 50kPa 865,45kPa 899,77kPa
Tabla 8. Resultados de los ajustes lineales de qc/εz en las curvas de descarga – recarga para UPC 7 y UPC 25
Ensayo Tamaño Confinamiento pc/εv 1ª recarga pc/εv 2ª recarga NFU_E4 UPC 7 150kPa 2686,3kPa 3056,4kPa NFU_E5 UPC 7 100kPa 1587,5kPa 1737,8kPa NFU_E9 UPC 7 50kPa 920,27kPa 919,82kPa NFU_E6 UPC 25 150kPa 3233kPa 3016,9kPa NFU_E7 UPC 25 100kPa 1714,9kPa 1858,5kPa NFU_E8 UPC 25 50kPa 1024,8kPa 1047,5kPa Tabla 9. Resultados de los ajustes lineales de pc/εv en las curvas descarga
– recarga para UPC 7 y UPC 25 Para completar la información también se muestran las relaciones entre deformaciones volumétricas y radiales con las deformaciones verticales durante estos ciclos de carga – recarga para el UPC 25 a 150kPa de confinamiento, aunque los resultados completos para cada ensayo se pueden encontrar en el anejo de resultados experimentales. Las relaciones se pueden ver en las figuras 39 y 40.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
77
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 εz (adim.)
εv (a
di m
Carga 1ª Descarga 1ª Recarga 1ª Descarga 2ª Recarga 2ª
Figura 39. Relación entre deformaciones volumétricas y verticales en los ciclos de descarga – recarga para UPC 25 a 150kPa de confinamiento
Relación deformación radial - vertical (UPC 25, 150kPa)
-0,3
-0,25
-0,2
-0,15
-0,1
-0,05
εz (adim.)
εr (a
di m
Carga 1ª Descarga 1ª Recarga 1ª Descarga 2ª Recarga 2ª
Figura 40. Relación entre deformaciones radiales y verticales en los ciclos
de descarga – recarga para UPC 25 a 150kPa de confinamiento
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
78
6.4 Resultado del ensayo triaxial saturado no drenado Con el equipo utilizado no se pudieron lograr las presiones de cámara y de cola suficientes como para eliminar por completo las burbujas de aire de las probetas, por lo que ha sido imposible efectuar esta campaña experimental por completo. El coeficiente B conseguido con el aparato triaxial ha sido de 0,5. Además, el valor de voltajes de salida del transductor de presiones era poco preciso (presentaba mucho ruido) para registrar correctamente las variaciones de presión interna de las probetas, por lo que los resultados de medida de presión han tenido que ser filtrados mediante una interpolación polinómica. Para el tratamiento de los resultados obtenidos se han interpolado las curvas tensión desviadora de Cambridge – deformación vertical y presión intersticial – deformación vertical, tal y como se observa en las figura 41 y 42 respectivamente:
Tensión desviadora de Cambridge - deformación vertical y = -1,8638E+04x4 + 1,3521E+04x3 - 3,5018E+03x2 + 4,3260E+02x + 1,9760E+00
0
5
10
15
20
25
30
35
qc (kPa)
εz (a
di m
.)
Figura 41. Interpolación de la curva qc-εz obtenida en el ensayo no drenado con UPC 7 a 25kPa de confinamiento.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
79
Variación de la presión intersiticial con la deformación vertical
y = -8,20182E+02x4 + 1,29859E+03x3 - 7,07154E+02x2 + 1,45088E+02x + 3,28430E+02
326
328
330
332
334
336
338
340
342
344
εz (adim.)
u (k
Pa )
Figura 42. Interpolación de la variación de la presión de poros con la
deformación vertical para UPC 7 a 25kPa de confinamiento. A continuación (ver figura 43) se muestran la trayectoria en tensiones efectivas de un ensayo en UPC 7 con 25kPa de confinamiento (350 de presión de cámara y 325 de presión de cola), debidamente interpolados:
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
80
0
5
10
15
20
25
30
35
pc' (kPa)
qc (k
Trayectoria T.E. Envolvente de rotura
Figura 43. Trayectoria de tensiones efectivas en el plano de Cambridge
para UPC 7 a 25kPa de confinamiento.
6. PRESENTACION DE RESULTADOS
6.1 Resultados en triaxial a compresión drenado saturado En esta campaña experimental se realizaron 18 ensayos, 9 para cada una de las 2 granulometrías estudiadas mediante ensayos triplicados a cada una de las 3 presiones de confinamiento propuestas, esto es, 50kPa, 100kPa y 150kPa. 6.1.1 Consolidación isótropa Se exponen a continuación una serie de figuras (figuras 12 y 13) que ilustran el comportamiento de las diferentes muestras ensayadas durante la fase de consolidación isótropa de los ensayos triaxiales.
Relación índice de poros - tensión media de Lambe (UPC 7)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
pl (kPa)
e (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 12. Relación e – pl en fase de compresión isótropa para las muestra de UPC 7
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
54
Relación índice de poros (log)- tensión media de Lambe (UPC 7)
0,1
1 0 20 40 60 80 100 120 140 160
pl (kPa)
e (lo
g)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 13. Relación e(log) – pl en fase de compresión isótropa para las muestra de UPC 7
Se pueden distinguir dos pautas de comportamiento diferentes, debido a que no ha sido descontada la penetración de membrana durante la primera fase de los ensayos: esto genera una distorsión en los resultados en la primera etapa de los ensayos (0 a 20kPa aproximadamente). En la figura 14 se pueden ver las relaciones entre las deformaciones verticales y volumétricas para UPC 7 en la fase de consolidación isótropa. Se observa una primera etapa debida a la penetración de membrana y después una correlación 1:3.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
55
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 14. Relación entre deformaciones verticales y volumétricas en fase de compresión isótropa para muestras UPC 7
Cabe destacar que los ensayos 1,2 y 3 se realizaron hasta una presión de cámara de 150kPa, los ensayos 4, 6 y 7 hasta 100kPa y los ensayos 5, 8 y 8 hasta 50kPa, por tanto es conveniente representar todos los resultados juntos debido a que poseen tramos de comportamiento comunes. De la misma manera que antes, el no descontar la penetración de la membrana se refleja en dos pautas de comportamiento diferentes: una aproximadamente lineal (a partir de εv ≥ 0,15) y otra también lineal pero de diferente pendiente. Seguidamente se muestran gráficos tensión media – deformación vertical y deformación vertical – deformación radial correspondientes también a la fase de consolidación isótropa de las muestras UPC 7 (ver figuras 15 y 16). En el caso de la figura 16 se observa que después de la perturbación por penetración de membrana, la relación entre deformaciones radiales y verticales es 1:1.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
56
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
pl (kPa)
εz (a
di m
.) Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 15. Relación tensión media de Lambe – deformación vertical durante
la consolidación isótropa en UPC 7
Relación deformación radial - vertical (UPC 7)
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 16. Relación deformación radial–vertical (consolidación isótropa
UPC 7)
57
También se puede observar en esta última figura la influencia de la penetración de la membrana en los resultados obtenidos. Se observa una variación del radio de la probeta más acusada en la etapa inicial que a lo largo del ensayo a causa del volumen desalojado en la probeta por penetración de la membrana. En etapas posteriores la relación entre deformaciones radial y vertical se puede interpretar como relación 1:1. Para deformaciones muy altas (εz ≥ 0,14), las variaciones radiales tienden a ser menores que las verticales Para los ensayos con el tamaño UPC 25, también estudiados con el aparato triaxial utilizado, los resultados se muestran en las figuras 17, 18 19 y 20:
Relación índice de poros - tensión media de Lambe (UPC 25)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
pl (kPa)
e (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 17. Relación entre el índice de poros y la tensión media de Lambe para UPC 25 durante consolidación isótropa
Los ensayos 10, 11 y 12 se efectuaron bajo un confinamiento de 150kPa, los ensayos 13, 14 y 15 bajo 100kPa y los ensayos 16, 17 y 18 bajo 50kPa.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
58
Relación índice de poros - tensión media de Lambe (UPC 25)
0,1
1 0 20 40 60 80 100 120 140 160
pl (kPa)
e (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 18. Relación entre el índice de poros (log) y la tensión media de
Lambe (cons. isotrópica, UPC 25)
Relación deformación volumétrica - vertical (UPC 25)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 19. Relación entre deformación volumétrica y vertical durante
consolidación isótropa en muestras UPC 25
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
59
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 20. Relación entre deformación radial y vertical durante consolidación isótropa en muestras UPC 25
En estas figuras la dispersión de los datos es muy superior al de las muestras de UPC 7 ya que para el UPC 25 el no tener en cuenta la penetración de la membrana distorsiona mucho los resultados. Al ser el tamaño de los trozos mayor también lo es la penetración de la membrana (εv = 0,1 para UPC 7 y εv = 0,15 para UPC 25). En cuanto a la variación de la deformación vertical con la tensión media de Lambe para el UPC 25, los resultados se muestran en la figura 21:
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
60
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
pl (kPa)
εz (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 21. Relación entre tensión media de Lambe y la deformación vertical durante consolidación isótropa (UPC 25)
Salvo en el caso del ensayo 11, los resultados presentan poca dispersión independientemente de cual sea la presión de cámara final alcanzada durante la fase de consolidación isótropa 6.1.2 Aplicación de esfuerzo desviador De igual forma que en el apartado anterior, a continuación mostramos la variación radial y volumétrica de las probetas con su deformación vertical, esta vez referida a la fase desviadora del ensayo triaxial. Los resultados de relaciones entre deformaciones se muestran en las figuras 22 y 23:
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
61
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 22. Relación entre deformación volumétrica y vertical durante el desviador (UPC 7)
Relación deformación radial - vertical
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 23. Relación entre deformaciones radiales y verticales de la probeta durante desviador (UPC 7)
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
62
Se puede llegar a apreciar en esta última figura el “abarrilamiento” de la probeta para una deformación vertical del 12,5% aproximadamente (respecto al inicio de la fase desviadora, no acumulado) ya que se observa un cambio en la pendiente correspondiente a una mayor variación de radio para la misma variación de deformación vertical. En cuanto a la variación del volumen de la probeta con la deformación vertical, los resultados muestran bastante dispersión para confinamientos de 150kPa (ensayos 1, 2 y 3) aunque la pauta de comportamiento es similar para todos los ensayos. Finalmente queda representar los gráficos deformación vertical – tensión desviadora de los ensayos realizados en esta campaña (figura 24).
Relación esfuerzo desviador - deformación vetical (UPC 7)
0
50
100
150
200
250
300
εz (adim.)
qc (k
Pa )
Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 6 Ensayo 7 Ensayo 5 Ensayo 8 Ensayo 9
Figura 24. Relación tensión desviadora de Cambridge – deformación
vertical para UPC 7
Para estos ensayos se observa poca desviación de resultados salvo quizá para el ensayo 9 y en general para etapas tempranas de la fase desviadora del ensayo. En cualquier caso, no se observa rotura de ninguna muestra mediante ensayos triaxiales convencionales. Se puede intuir algo similar a rotura para confinamientos bajos (ensayos 5, 8 y 9, a 50kPa) aunque las limitaciones
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
63
del aparato triaxial no nos han permitido continuar los ensayos a niveles de deformación vertical superiores. Para el tamaño UPC 25 los resultados se muestran en las figura 25 y 26:
Relación deformación volumétrica - vertical (UPC 25)
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 25. Relación entre deformaciones volumétrica y vertical durante la
aplicación de la tensión desviadora (UPC 25)
En el caso del tamaño UPC 25 las diferencias entre presiones de cámara son más evidentes: para mayores confinamientos (ensayos 10, 11 y 12), las probetas presentan menos deformación volumétrica en relación a las ensayadas con menor presión de cámara y también en relación a sus homónimas en el tamaño UPC 7.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
64
-0,45
-0,4
-0,35
-0,3
-0,25
-0,2
-0,15
-0,1
-0,05
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 26. Relación entre deformaciones radial y vertical durante la
aplicación del esfuerzo desviador (UPC 25)
Para las probetas de UPC 25 se observa un inicio de “abarrilamiento” para una deformación en la fase desviadora de aproximadamente el 5%, en comparación con el 12,5% aproximadamente para el tamaño UPC 7. Por lo que respecta a las figura 27, que relaciona la deformación vertical de las probetas con el esfuerzo desviador de Cambridge aplicado, el comportamiento es similar al de las probetas de UPC 7 si bien en este caso la asíntota horizontal que se intuía entonces deja de intuirse para el tamaño UPC 25. También se puede observar que salvo en el caso del ensayo 11 hay poca desviación de los datos entre ensayos del mismo tipo (misma tensión de confinamiento durante la fase del desviador).
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
65
0
50
100
150
200
250
300
350
400
εz (adim.)
qc (k
Pa )
Ensayo 10 Ensayo 11 Ensayo 12 Ensayo 13 Ensayo 14 Ensayo 15 Ensayo 16 Ensayo 17 Ensayo 18
Figura 27. Relación entre deformación vertical y esfuerzo desviador de
Cambridge durante la fase desviadora del triaxial (UPC 25).
6.2 Resultados en triaxial drenado saturado aplicando extensión lateral En este apartado se incluyen los resultados de la campaña experimental de expansión lateral en aparato triaxial, que constó de 6 ensayos, 3 para UPC 7 a 50kPa, 100kPa y 150kPa de tensiones de confinamiento y 3 para UPC 25, con iguales tensiones de confinamiento. De igual forma que para el apartado anterior, separamos los resultados en función de si pertenecen a la fase de consolidación isótropa o a la fase del desviador del ensayo triaxial. Aunque los resultados de la fase de consolidación isótropa no merecen tanta atención, pues es de esperar que se obtengan los mismos resultados que en el apartado anterior, se han incluido ya que tal y como se explica en el capítulo de método de ensayo se efectuó una pequeña modificación en el modo de ensayo durante la fase de consolidación (se saturaron las muestras a un confinamiento de 10kPa en vez de al 50% de la tensión de confinamiento final). De esta manera, tal y como se puede observar a continuación, los resultados de medida de variación de volumen son más exactos y no presentan tanta desviación en las primeras fases del ensayo.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
66
6.2.1 Consolidación isótropa En la figura 28 se muestran las curvas índice de poros – tensión media de Lambe obtenidas en los 6 ensayos de esta campaña experimental:
Relación índice de poros - tensión media de Lambde
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
pl (kPa)
e (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 28. Curvas índice de poros – tensión media de Lambe en consolidación isótropa para UPC 7 y UPC 25
Se puede observar que los resultados son similares a la fase de consolidación isótropa de los ensayos triaxiales convencionales del apartado anterior, pero con menos distorsión en la fase inicial ya que al saturar antes las muestras las medidas de cambio de volumen fueron mas precisas. Los mismos resultados se pueden expresar en forma de curvas semilogarítmicas, para establecer una relación lineal entre la variación del índice de poros y la tensión media de Lambe (figura 29):
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
67
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
ln(pl)
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 29. Relación entre el logaritmo del índice de poros y la tensión media de Lambe para UPC 7 y UPC 25
El resumen de la figura anterior se muestra en la tabla 7:
Ensayo Tamaño σ3 máx (kPa) λ exp_lat1 UPC 25 150 0,255 exp_lat2 UPC 25 100 0,210 exp_lat3 UPC 25 50 0,215 exp_lat4 UPC 7 150 0,214 exp_lat5 UPC 7 100 0,216 exp_lat6 UPC 7 50 0,226
Tabla 7. Resumen de la figura 29 De esta forma, obtenemos una relación lineal muy bien ajustada entre el índice de poros y la tensión media de Lambe, que se ajusta a un valor del parámetro λ entre 0,21 y 0,22, si rechazamos el valor de 0,25 obtenido en el ensayo a 150kPa del tamaño UPC 25, que se desvía de los demás resultados.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
68
Por lo que respecta a las curvas que relacionan deformaciones verticales con deformaciones volumétricas y radiales, los resultados son también similares a los obtenidos mediante ensayos triaxiales convencionales, como se puede ver en las figuras 30 y 31.
Relación deformación volumétrica - deformación vertical
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25
100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 30. Relación entre deformaciones verticales y volumétricas durante
consolidación isótropa para UPC 7 y UPC 25
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
69
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18
εz (adim.)
εr (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 31. Relación entre deformaciones verticales y radiales durante
consolidación isótropa para UPC 7 y UPC 25
También como en el caso del apartado anterior, las relaciones entre deformaciones para la fase de consolidación isótropa son prácticamente lineales salvo por la distorsión inicial provocada por la penetración de membrana en las primeras etapas del ensayo, que aquí tampoco han sido descontadas de la variación volumétrica de las probetas. También se obtienen resultados similares en las curvas que relacionan la tensión media de Lambe con las deformaciones verticales en las probetas, tal y como se muestra en la figura 32.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
70
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
pl (kPa)
εz (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 32. Relación entre deformaciones verticales y tensión media de Lambe durante consolidación isótropa para UPC 7 y UPC 25
Los resultados de esta última figura tampoco difieren en demasía de los obtenidos en los ensayos triaxiales convencionales durante la fase de consolidación isótropa, salvo en que presentan menos dispersión de resultados a lo largo de todas las curvas. 6.2.2 Aplicación de tensión desviadora También en esta campaña experimental es interesante observar las relaciones entre deformaciones verticales, radiales y volumétricas (figuras 33 y 34):
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
71
εz (adim.)
εv (a
di m
.)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 33. Relación entre deformaciones volumétricas y verticales durante
la extensión lateral para UPC 7 y UPC 25
Relación deformación radial - vertical
εz (adim.)
εr (a
di m
.) 50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 34. Relación entre deformaciones radiales y verticales durante la
extensión lateral para UPC 7 y UPC 25
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
72
Es importante destacar que las probetas ensayadas no empiezan a expandirse lateralmente hasta que alcanzan cierto valor de deformación vertical, que varia entre el 4% y el 12,5% (desde el inicio de la fase desviadora, no acumulada). A partir de ese momento, las probetas dilatan, si bien este comportamiento dilatante es más acusado para el tamaño UPC 25 que para el UPC 7. Se observa dispersión en los resultados pero todos los ensayos son coherentes independientemente de la tensión inicial de confinamiento desde la que se parta. Por lo que respecta a la variación radial de la probeta durante la extensión lateral, los resultados presentan menos dispersión y se observa un comportamiento homogéneo salvo en los últimos instantes de los ensayos, una vez las probetas entran en rotura (en esta campaña experimental se observa claramente una caída en las resistencias para ciertos niveles de deformación). Para este tipo de ensayos, el “abarrilamiento” de la probeta se estima a partir del 10% de deformación radial desde el inicio de la fase desviadora. La trayectoria tensional llevada a cabo durante esta campaña experimental difieres de la de los ensayos triaxiales convencionales, ya que su pendiente durante la fase desviadora es negativa (avanzamos liberando tensión media y incrementando tensión desviadora). Las trayectorias en tensiones efectivas, representadas en el plano de Lambe, seguidas durante los 6 ensayos de la campaña, así como las curvas tensión desviadora de Cambridge – deformación vertical, se exponen en las figuras 35 y 36 respectivamente:
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
73
pl' (kPa)
kP a)
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 35. Trayectorias en tensiones efectivas de los 6 ensayos de extensión lateral para UPC 7 y UPC 25 en el plano de Lambe.
Relación tensión desviadora de Cambridge - deformación vertical
0
20
40
60
80
100
120
εz (adim.)
qc (k
Pa )
50kPa UPC 7 100kPa UPC 7 150kPa UPC 7 50kPa UPC 25 100kPa UPC 25 150kPa UPC 25
Figura 36. Curvas tensión desviadora de Cambridge – deformación vertical
para UPC 7 y UPC 25 en ensayos de extensión lateral
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
74
Lo más destacable de esta última figura es que se observa claramente la rotura de todas las probetas ensayadas. Durante el ensayo, esta fase destaca por el hinchamiento lateral de las probetas a un ritmo mayor que el de deformación vertical, provocando una caída de la tensión desviadora aplicada al incrementar muy rápidamente su área de aplicación (el área media de las probetas). Concretamente, en el caso del segundo ensayo (partiendo de 100kPa de confinamiento con tamaño UPC 7), el ensayo se dejó en marcha una vez alcanzada la rotura de la probeta, adquiriendo medidas de volumen, carga y deformaciones. Sin variar la carga aplicada, no se observan variaciones importantes de la deformación vertical de la probeta pero si de su deformación volumétrica (se aprecia claramente en la figura 33) pero si en cambio de su área, provocando una caída de la tensión desviadora aplicada. 6.3. Resultados en triaxial drenado saturado con varios ciclos de carga y descarga Esta campaña experimental consta de 6 ensayos, 3 para UPC 7 a 50kPa, 100kPa y 150kPa de presión de confinamiento y otros tantos para el tamaño UPC 25. Para llevar a cabo estos resultados se intercalaron ciclos de descarga total – recarga durante la fase desviadora del triaxial a fin de evaluar la relación tensión desviadora – deformación vertical en recarga (algo asimilable a un módulo elástico, si bien no podemos concluir que mediante estas descargas el material se encontrase en fase elástica, algo similar a lo que ocurre con las arenas) y la relación entre la presión media de Cambridge y la deformación volumétrica, asimilable a una coeficiente de compresibilidad volumétrica, aunque no en sentido estricto por las razones anteriormente expuestas. Todos los resultados que se muestran en este apartado hacen solamente referencia a la fase desviadora, ya que la fase de consolidación es idéntica a la de apartados anteriores. Las curvas tensión - deformación características de esta campaña durante la fase desviadora del triaxial se muestran en la figura 37. Las curvas tensión media de Cambridge – deformación volumétrica se muestran en la figura 38.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
75
Relación tensión desviadora de Cambridge - deformación vertical (UPC 25, 150kPa)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
εz (adim.)
qc (k
Carga 1ª Descarga 1ª Recarga 1ª Descarga 2ª Recarga 2ª
Figura 37. Curva tensión desviadora de Cambridge – deformación vertical durante la fase desviadora para UPC 25 (confinamiento 150KPa)
Relación tensión media de Cambridge - deformación volumétrica (UPC 25, 150kPa)
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
pc (kPa)
εv (a
di m
Carga 1ª Descarga 1ª Recarga 1ª Descarga 2ª Recarga 2ª
Figura 38. Relación tensión media de Cambridge – deformación volumétrica
durante la fase desviadora UPC 25 (confinamiento 150kPa)
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
76
De estas curvas obtenidas en los ensayos, y ajustando las ramas de 1ª y 2ª recarga a rectas mediante mínimos cuadrados, hemos obtenido 2 valores de qc/εz (asimilable a un módulo elástico) y 2 valores de pc/εv (asimilable a un módulo de compresibilidad volumétrica) por ensayo Los resultados de esta campaña se muestran en las tablas 8 y 9, aunque los resultados completos y todas las curvas obtenidas se pueden ver en las fichas de los ensayos del anejo de resultados experimentales. Ensayo Tamaño Confinamiento qc/εz 1ª recarga qc/εz 2ª recarga
NFU_E4 UPC 7 150 kPa 2180,5kPa 1868kPa NFU_E5 UPC 7 100kPa 1587,5kPa 1737,8kPa NFU_E9 UPC 7 50kPa 972,89kPa 950,73kPa NFU_E6 UPC 25 150kPa 1986,8kPa 1952,2kPa NFU_E7 UPC 25 100kPa 1578,6kPa 1464,2kPa NFU_E8 UPC 25 50kPa 865,45kPa 899,77kPa
Tabla 8. Resultados de los ajustes lineales de qc/εz en las curvas de descarga – recarga para UPC 7 y UPC 25
Ensayo Tamaño Confinamiento pc/εv 1ª recarga pc/εv 2ª recarga NFU_E4 UPC 7 150kPa 2686,3kPa 3056,4kPa NFU_E5 UPC 7 100kPa 1587,5kPa 1737,8kPa NFU_E9 UPC 7 50kPa 920,27kPa 919,82kPa NFU_E6 UPC 25 150kPa 3233kPa 3016,9kPa NFU_E7 UPC 25 100kPa 1714,9kPa 1858,5kPa NFU_E8 UPC 25 50kPa 1024,8kPa 1047,5kPa Tabla 9. Resultados de los ajustes lineales de pc/εv en las curvas descarga
– recarga para UPC 7 y UPC 25 Para completar la información también se muestran las relaciones entre deformaciones volumétricas y radiales con las deformaciones verticales durante estos ciclos de carga – recarga para el UPC 25 a 150kPa de confinamiento, aunque los resultados completos para cada ensayo se pueden encontrar en el anejo de resultados experimentales. Las relaciones se pueden ver en las figuras 39 y 40.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
77
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 εz (adim.)
εv (a
di m
Carga 1ª Descarga 1ª Recarga 1ª Descarga 2ª Recarga 2ª
Figura 39. Relación entre deformaciones volumétricas y verticales en los ciclos de descarga – recarga para UPC 25 a 150kPa de confinamiento
Relación deformación radial - vertical (UPC 25, 150kPa)
-0,3
-0,25
-0,2
-0,15
-0,1
-0,05
εz (adim.)
εr (a
di m
Carga 1ª Descarga 1ª Recarga 1ª Descarga 2ª Recarga 2ª
Figura 40. Relación entre deformaciones radiales y verticales en los ciclos
de descarga – recarga para UPC 25 a 150kPa de confinamiento
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
78
6.4 Resultado del ensayo triaxial saturado no drenado Con el equipo utilizado no se pudieron lograr las presiones de cámara y de cola suficientes como para eliminar por completo las burbujas de aire de las probetas, por lo que ha sido imposible efectuar esta campaña experimental por completo. El coeficiente B conseguido con el aparato triaxial ha sido de 0,5. Además, el valor de voltajes de salida del transductor de presiones era poco preciso (presentaba mucho ruido) para registrar correctamente las variaciones de presión interna de las probetas, por lo que los resultados de medida de presión han tenido que ser filtrados mediante una interpolación polinómica. Para el tratamiento de los resultados obtenidos se han interpolado las curvas tensión desviadora de Cambridge – deformación vertical y presión intersticial – deformación vertical, tal y como se observa en las figura 41 y 42 respectivamente:
Tensión desviadora de Cambridge - deformación vertical y = -1,8638E+04x4 + 1,3521E+04x3 - 3,5018E+03x2 + 4,3260E+02x + 1,9760E+00
0
5
10
15
20
25
30
35
qc (kPa)
εz (a
di m
.)
Figura 41. Interpolación de la curva qc-εz obtenida en el ensayo no drenado con UPC 7 a 25kPa de confinamiento.
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
79
Variación de la presión intersiticial con la deformación vertical
y = -8,20182E+02x4 + 1,29859E+03x3 - 7,07154E+02x2 + 1,45088E+02x + 3,28430E+02
326
328
330
332
334
336
338
340
342
344
εz (adim.)
u (k
Pa )
Figura 42. Interpolación de la variación de la presión de poros con la
deformación vertical para UPC 7 a 25kPa de confinamiento. A continuación (ver figura 43) se muestran la trayectoria en tensiones efectivas de un ensayo en UPC 7 con 25kPa de confinamiento (350 de presión de cámara y 325 de presión de cola), debidamente interpolados:
Caracterización del comportamiento mecánico de neumáticos troceados
80
0
5
10
15
20
25
30
35
pc' (kPa)
qc (k
Trayectoria T.E. Envolvente de rotura
Figura 43. Trayectoria de tensiones efectivas en el plano de Cambridge
para UPC 7 a 25kPa de confinamiento.
