CONSOLIDACION DE LOS SUELOS
NOMBRE CURSO DOCENTE SEMESTRE SECCION
: ROXANA ELIZABETH CALCINA MAMANI : LABORATORIO DE SUELOS II : RONALD YANQUI QUISPE : SEXTO : “C”
ENSAYO DE CONSOLIDACION DE LOS SUELOS
CONCEPTO:
Es la deformación que sufre un suelo atraves del tiempo por efectos de la aplicación de una carga, la velocidad con que se deforma un suelo depende del grado de saturación y la intensidad de la carga. La consolidación de un suelo depende básicamente de su permeabilidad.
¿QUE TIPOS DE SUELO SON?
En todos los casos y para todos los incrementos el espécimen sufre una primera deformación debido al proceso de expulsión del agua o del aire que se le llama deformación primaria.
Suelos finos cohesivos.
Suelos saturados.
SEGÚN LA NORMA ASTM: D2435
LA CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL ES LA DEFORMACION PLASTICA O UNA RELACION DE VACIOS DEL SUELO LO CUAL ES DEPENDIENTE DE UN FACTOR COMO: presión de poros, la permeabilidad del suelo en un determinado TIEMPO. El proceso de consolidación es un proceso de disminución de volumen, que tiene en un lapso provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo. Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal permanece esencialmente la misma; así, el movimiento de las
TERMINOLOGIA BASICA PROCESOS DE UNA CONSOLIDACION.
CONSOLIDACION INICIAL(CI)
Es la reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga aplicada, debida principalmente ala expulsión de y compresión del aire contenido en los vacíos de los suelos
CONSOLIDACION PRIMARIA (CP)
Es al reducción en el volumen de la masa de un suelo originada originada por la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada de una transferencia de carga de agua alas partículas solidas del suelo
CONSOLIDACION SECUNDARIA (CS)
Es la reducción del volumen de masa del suelo causada por la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa luego de que la mayor parte de la carga asido transferida alas partículas solidas del suelo
TERMINOLOGIA BASICA ¿EN QUE TIPOS DE OBRAS? CONSTRUCCION DE EDIFICIOS. CONSTRUCCION DE PUENTES. CONSTRUCCION DE PRESAS. OTROS. COMO LAS OBRAS VERTICALES.
¿el propósito fundamental es determinar parámetros que se utilizan para predecir la velocidad i la magnitud del asentamiento de las estructuras?
Coeficiente de consolidación. Índice de compresibilidad (C/c)
Hipótesis fundamentales de la teoría de consolidación
Se supone el suelo: Homogéneo, cohesivo y saturado La compresión del suelo IN SITU es unidimensional La variación de volumen tiene su origen en la relajación del exceso de presión de poros
El flujo es unidimensional El Coeficiente de Consolidación (Cv) y el de permeabilidad (k) permanecen constante a lo largo del proceso
Diferencia entre consolidación y compactación
La consolidación es un proceso acoplado de flujo y deformación producida en suelos totalmente saturados. Por lo tanto, no es posible hablar de consolidación en terrenos en los que el grado de saturación es inferior a 1 ya que en ese caso hablamos de compactación. A raíz de esto, hablamos de compactación cuando el terreno no está totalmente saturado y actúan fuerzas sobre el terreno tales como la succión capilar del agua intersticial.
Consideraciones fundamentales sobre consolidación Cuando un estrato de suelo saturado está sometido a un incremento de esfuerzos, la presión de poro del agua aumenta repentinamente. En suelos arenosos que son altamente permeables, el drenaje causado por el incremento en la presión de poro de agua se lleva inmediatamente debido a eso el asentamiento es inmediato y la consolidación se efectúan simultáneamente. En suelos arcillosos que tienen baja permeabilidad, el asentamiento por consolidación depende del tiempo.
Cuando un depósito saturado se somete a un incremento de esfuerzos totales, como resultado de cargas externas aplicadas, se produce un exceso de presión intersticial (presión neutra). Puesto que el agua no resiste al corte, la presión neutra se disipa mediante un flujo de agua al exterior, cuya velocidad de drenaje depende de la permeabilidad del suelo.
ENSAYO. OBJETIVO GENERAL.
Conocer el comportamiento de consolidación de los suelos finos y gruesos, frente a la aplicación de una carga con ensayos en el laboratorio y además conocer el fenómeno que ocurre en la realidad con la construcción de obras civiles.
MARCO TEORICO
se puede decir que son asiento producido en suelos compresibles y saturados debido a las deformaciones volumétricas a lo largo del tiempo, ante la disipación por drenaje de las presiones transmitidas al agua intersticial por una carga aplicada y por la reducción de los poros del sueloO TEORICO:
EQUIPOS Y MATERIALES
Consolidómetro (también llamado edómetro) Molde de consolidómetro de sección igual a 100cm2 el cual está compuesto por:
base de bronce con canales para permitir drenajes de agua. anillo de bronce de sujeción que vincula la base con el que contiene la muestra. anillos de bronce que contiene la muestra de arcilla saturada. tornillos de fijación y juntas de goma para sellar las uniones. tubos laterales que se comunican a través de los canales de la base con la piedra porosa inferior.
EQUIPOS Y MATERIALES
Juego de dos piedras porosas. Papel de filtro para ser usado entre la muestra del suelo entre la piedra porosa. Cabezal de carga. Mecanismos de transición de carga a palancas. Extensiómetro con precisión 0.001plg. Balanza de laboratorio de sensibilidad 0.01gr. Horno de secado. Elementos menores (cuchillo, espátula, cortante, probeta, presa filtros, etc.) Cronómetro.
PROCEDIMIENTO
Moldee cuidadosamente una muestra dentro de un anillo de consolidación (consolidómetro); de la raspadura resultante del proceso de moldeo, tome una muestra representativa y utilícela para determinar el contenido de humedad. coloque cuidadosamente la muestra de suelo en el anillo con piedras porosas saturadas en contacto con las caras superior e inferior; asegúrese de que las piedras porosas entren en el anillo y no haya posibilidad de contacto entre las piedras porosas y el anillo durante el proceso de carga. coloque el consolidómetro en el aparato de carga y ajuste el deformímetro; recuerde que para las lecturas debe considerarse una posible compresión de la muestra de 4 a 12 mm.
Aplique una carga de inicialización de 0. kg/cm2 para suelos blandos y de 0.10 para suelos firmes; verifique nuevamente que las piedras porosas no se apoyen sobre el anillo; coloque el deformímetro en 0.
Aplique el primer incremento de carga (carga adicional suficiente para desarrollar el primer incremento de carga) y simultáneamente tome lecturas de deformación a tiempos de 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, 120 min., y a continuación por ejemplo, 4, 8, 16, horas, etc. Hasta que las variaciones de lecturas de deformación resulten muy pequeñas.
Después de 24 horas o como se haya establecido, o cuando el ΔH entre dos lecturas sea suficientemente pequeño, incrementar la carga y nuevamente tomar lecturas a intervalos de tiempo controlados como en el paso anterior; si se utiliza el proceso de ensayo “rápido”, se deben tomar suficientes tiempos en las lecturas en el tercero y cuarto incremento de carga, para establecer la pendiente que permitirá calcular la consolidación
continúe incrementando cargas y tomando lecturas de deformación versus tiempo hasta llegar a la carga. al final del ensayo, coloque la muestra en el horno, incluyendo todas las partículas que se hayan caído fuera del anillo, para obtener el peso de los sólidos WS y obtenga por diferencias el volumen final de agua Vwf; compare WS con el valor calculado a partir del contenido de humedad inicial en el paso 1 (si se hizo la determinación del contenido de humedad).
Ejercicio de Aplicación 1
A continuación se dan los resultados de una prueba de consolidación en la consolidación en laboratorio sobre un espécimen obtenido en campo: masa seca del espécimen = 116.74 g., altura del espécimen al inicio de la prueba = 25.4 mm, = 2.72, y diámetro del espécimen = 63.5 mm. Efectuar los cálculos necesarios. Presión, ′
Altura final del espécimen al final
(kN/)
De la consolidación (mm)
0
25.4
50
25.19
100
25.00
Solución De la ecuación tenemos: = Altura de los sólidos
Gs = Densidad de los sólidos del suelo A = Área del espécimen
=
=
116.74
[4 6.35
Altura final del
′
espécimen al final
= −
(kN/)
De la consolidación
(mm)
= /
(mm)
= Peso específico del agua
Presión,
2](2.72)(1/3
= 1.356 = 13.56
0
25.4
11.84
0.873
50
25.19
11.63
0.858
100
25.00
11.44
0.843
200
24.29
10.73
0.791
400
23.22
9.66
0.712
800
22.06
8.50
0.627
Ejercicio de Aplicación 2
Sea ha estimado el coeficiente de consolidación de una arcilla es de 0.5610−52/ que el promedio de la humedad natural del depósito es 40%, el peso específico relativo de los sólidos es 2.8 gr/cm3. El índice de comprensión es 0.36 y su relación de vacíos es 1.12. Si el depósito de arcilla tiene un espesor de 6.10m y se encuentra entre los estratos de grava así mismo si se conoce que la presión efectiva por peso propio en el centro del estrato de arcilla es de 19.53 tn/m2 y el incremento de presión que producirá el asentamiento es de 2.82 tn/m2, se solicita calcular la magnitud del asentamiento final que por efecto de la consolidación ocurrirá en el terreno así mismo el tiempo para los diferentes grados de
DATOS
Coeficiente de consolidación Cv = 0.5610−52/
Promedio de humedad natural w = 40%
Peso específico de los sólidos ɣs = 2.8 gr/cm3
Índice de compresión Cc = 0.36
Relación de vacíos e = 1.12
Altura del suelo H = 6.10m
Presión aplicada P = 19.53 tn/m2
Incremento de presión AP = 2.82 tn/m2
Magnitud del asentamiento S = ?
Tiempo de consolidación t = ?
SOLUCIÓN
=
∗
+ .
+
.+. .
= +. ∗ .
= . .
=
Despejando para el tiempo:
=
∗2
=
∗ 2
Para H se toma la mitad por que la presión se produce en el centro ∗(3.05)2
=
= 1661160.714
= 3.20 ñ
0.56 10 −5 2/
t= U%
años
t (años)
T 0
3.2
0
S (cm)
0.000
0
10
0.008
0.026
0.6
15
0.018
0.058
0.9
20
0.031
0.099
1.2
25
0.049
0.157
1.5
30
0.071
0.227
1.8
35
0.096
0.307
2.1
40
0.126
0.403
2.4
45
0.159
0.509
2.7
50
0.197
0.630
3
55
0.238
0.762
3.3
60
0.237
0.758
3.6
65
0.342
1.094
3.9
70
0.405
1.296
4.2
CONCLUSIONES
En este método se especifica la sensibilidad de las mediciones de carga y deformación. La precisión corresponde a los esfuerzos aplicados a la deformación resultante en la muestra se pueden calcular a partir de las dimensiones de esta.
El ensayo de consolidación nos sirve para saber la disminución de volumen del suelo frente a una carga aplicada en un determinado tiempo.
El ensayo de consolidación nos permite determinar el contenido de humedad natural el índice de compresión la relación de vacíos altura de la muestra, presión aplicada donde con estos datos llegamos a obtener la magnitud del asentamiento y el tiempo de consolidación
RECOMENDACIONES
Es necesario un método estadístico que incluye tanto el programa de muestreo como los resultados del ensayo para establecer de manera significativa la precisión. Las variaciones de los sondeos o perforación de las calicatas necesitan una exhausto análisis y precisión de las pudiéndose notarse los asentamientos con base de ensayos de consolidación
