GEOLOGIA

ENSAYO DE CARGA PUNTUAL


Generalidades:

El ensayo de carga puntual se utiliza para determinar la resistencia a la compresión simple de fragmentos irregulares de roca, testigos cilíndricos de sondajes o bloques, a partir del índice de resistencia a la carga puntual (Is), de tal forma que el stress aplicado se convierte a valores aproximados de UCS, según el diámetro de la muestra.
Elprocedimiento consiste en romper una muestra entre dos puntas cónicas metálicas accionadas por una prensa.
Las ventajas de este ensayo son que se pueden usar muestras de roca irregulares sin preparación previa alguna y que la maquina es portátil.

Procedimiento
1. Concebir una idea general de la roca en cuanto a su litología y estructuras.
2. Identificar las muestras.
3. Medir las dimensionesde la muestra.
4. La muestra se introduce en la máquina de ensayos y los punzones se cierran para establecer contacto a lo largo de un diámetro del testigo (D).
5. La distancia L existente entre los puntos y el extremo libre más cercano, debe ser al menos 0,5 D. La distancia D se medirá con precisión (ensayos diametrales).
6. La carga se incrementara de forma constante, de tal manera que seproduzca la rotura entre 10 s y 60 s, quedando registrada la carga P.
7. Dependiendo del tipo de muestra (ver figura 1), se sitúa el testigo entre las puntas cónicas de la máquina, resguardando que se cumplan las configuraciones de carga y requerimientos de forma del testigo.
8. Se recubre la maquina con una bolsa resistente cuyo fin será el de evitar que al momento de fallar la roca no saltenfragmentos y dañen a personas u objetos de alrededor.
9. Una persona se encarga de medir la presión a la cual está siendo sometida la muestra mediante un manómetro conectado directamente a la prensa hidráulica.
10. Una segunda persona será la encargada de ir aumentando paulatinamente la presión en la prensa hidráulica.
11. Una vez falle el testigo se retira y se analizan las condiciones y modo deruptura (figura 2).







Parámetros:



Figura 1: Configuración de carga y requerimientos en la forma de los testigos (a) muestra diametral, (b) muestra axial, (c) bloque y (d) muestra irregular. L = largo, W = ancho, D = distancia entre conos y De = diámetro del núcleo equivalente




Figura 2: Modos típicos de falla para muestras validas e invalidas (a) muestras diametralesvalidas; (b) muestras axiales validas; (c) bloques validos; (d) muestras invalidas.
1. Estándares definidos por el ISRM (International Society for Rock Mechanics) y ASTM (American Society for Testing Materials).
2. Cuando una muestra de roca es arcillosa, bandeada, pizarrosa, o de otro modo observable anisotrópico, debe ser ensayada en direcciones que darán los valores máximo y mínimo de fuerza engeneral, paralela y normal a los planos de anisotropía.




3. Se obtienen resultados de la prueba más fuerte cuando el eje central es perpendicular a los planos de debilidad; Por lo tanto, cuando sea posible, el núcleo debe ser perforado en esta dirección. El ángulo entre el eje del núcleo y la normal a la dirección de menor resistencia no debe exceder los 30 °.


Cálculos:

1. Elíndice de carga puntual sin corrección, se calcula de la siguiente manera:
 
(MPa)
 
Dónde:
 
P = carga de falla, se mide en N

OBS: Debido a que la presión se realiza a través de puntas cónicas, es necesario realizar una corrección, la cual es: P = valor medido en la maquina * 14.426 cm2)
 
De = Diámetro del núcleo equivalente (D= para muestras diametrales), se mide en metros.
 De2 = D2 para muestra diametrales, se mide en mm2.
De2 = 4A/π para muestras irregulares, axiales o bloques, se mide en mm2.
  Dónde:
 
A= W.D = Área de la sección transversal mínima

2. Para tener el valor del Is(50) se multiplica a la ecuación del Is por un factor de corrección f:

 
 
  Dónde:
  f = Factor de corrección, está...