FAC ULTAD ULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL Y AR QUITECTURA QUITECTURA
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Índice 1) ¿Cuáles son las hipótesis en que se basa la teoría de consolidación? ...................................... 4 2) Deduzca la ecuación de comportamiento de la consolidación unidimensional ....................... 5 3) ¿Qué es el coeficiente de consolidación vertical? v ertical? ...................................................... .................................................................... .............. 7 4) ¿Qué es el coeficiente de comprensibilidad volumétrico? volu métrico? ................................................ ....................................................... ....... 8 5) ¿Qué es el factor de tiempo? ¿Su valor está afectado por el tipo de drenaje del estrato en estudio?............................................................................................................................................ estudio?............................................................................................................................................ 11 6) ¿Que es el grado de consolidación o porcentaje de consolidación? ....................................... 13 7) Describa el ensayo de consolidación unidimensional ............................................................ 14 8) ¿Sobre qué tipo de muestras lo ejecuta?................................................................................. 15 9) En una curva de consolidación. ¿Cuántos tipos de consolidación se pueden reconocer, a qué se deben? ......................................................................................................................................... 16 10) Describa el trazado de las curvas de consolidación de Casagrande y de ............................. 19 Taylor, a partir de los datos de laboratorio. Calcule el coeficiente de consolidación de Cv. Calcule el tiempo de consolidación de un estrato abierto de espesor H para un grado de consolidación del 85%...................................................... .......................................................................................................... ............................................................................................ ........................................ 19 19 l1) ¿Cambia el tiempo si el estrato es semiabierto, o sea drena hacia un solo lado?.................. 22 12) Describa el trazado de la curva de Compresibilidad ............................................................ 23 13) ¿Qué es el índice de Compresibilidad Cc, el coeficiente de compresibilidad av y el coeficiente de compresibilidad volumétrico mv? ............................................................................ 24 14) Defina la carga de pre-consolidación ................................................................................... 26
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15) ¿Cómo se definen los suelos pre-consolidados y normalmente consolidados? ................... 28 16) ¿Cómo se calcula el asentamiento en un suelo normalmente consolidado? ........................ 29 17) ¿Cómo se calcula el asentamiento en un suelo pre-consolidado? ........................................ 33 18) ¿Qué es H en la fórmula de d e cálculo del tiempo de consolidación? cons olidación? ...................................... 35 19) ¿Qué es h en la fórmula de cálculo del asentamiento? .................................................... ......................................................... ..... 37 20) ¿Influye la permeabilidad en el comportamiento del suelo? ................................................ 38 21) ¿Qué tipo de suelo asienta más, uno pre-consolidado o normalmente consolidado, por qué? ......................................................................................................................................................... 39 22) ¿Cómo vinculan los datos que se obtiene de las curvas de ensayo de consolidación y compresibilidad con la realidad in situ”? ........................................................................................ 40
23) ¿Cómo instrumentaría un estrato, que ha sido cargado con una carga uniforme de magnitud “q” (t/m2), para seguir el proceso de consolidación con solidación “in situ” y corroborar que este ha finalizado.
Determine q en función a las características ecológicas e hidro-geomorfológicas del escenario encargado como aplicación de los trabajos domiciliarios ................................................... ............................................................... ............ 41
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1) ¿Cuáles son las hipótesis en que se basa la teoría de consolidación?
La compresión del suelo IN SITU es unidimensional
El suelo es homogeneo, cohesivo cohesivo y saturado La variación de volumen tiene su origen en la relajación del exceso de presión de poros El Coeficiente de Consolidación (Cv) y el de permeabilidad (k) permanecen constante a lo largo del proceso
El flujo es unidimensional.
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2) Deduzca la ecuación de comportamiento de la consolidación unidimensional La Teoría de Consolidación Unidimensional de Terzagui relaciona tres parámetros:
El exceso de presión de poros ( u )
La profundidad (z) del estrato de arcilla
Y el tiempo (t) me dido desde el inicio de la consolidación. P.E. en el momento en que se aplica el incremento de esfuerzo total.
La ecuación diferencial que gobierna la consolidación es:
La solución a esta ecuación diferencial es bastante compleja, de hecho queda en series de Fourier y se necesitan emplear las condiciones de borde para soluciones particulares. Es por ello que muchas veces se emplean soluciones graficas para condiciones de borde particulares Que permiten determinar el grado de consolidación a cualquier profundidad para un Tv dado o el tiempo requerido para alcanzar un grado de consolidación U, a determinada profundidad.
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3) ¿Qué es el coeficiente de consolidación vertical? El coeficiente de consolidación se relaciona con el tiempo en que tendrá lugar una determinada cantidad de consolidación.
Como K y m v son constantes Cv C v también lo será.
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4) ¿Qué es el coeficiente de comprensibilidad volumétrico? Llamado también módulo edométrico, relación entre el incremento de esfuerzo compresivo y la deformación volumétrica unitaria en el ensayo de consolidación.
∆′ ∆ ∆1 1 Donde:
é Esta se obtiene al considerar el comportamiento del suelo bajo esfuerzo vertical-deformación. Terzaghi tomó este comportamiento como lineal para un incremento de carga en particular, como lo muestra la figura 1. Puesto que el cambio de deformación es proporcional al cambio de relación de vacíos, esto también explica la existencia ex istencia de una relación lineal de
′
(figura 2), lo cual es
completamente razonable siempre que la relación de incremento de presión sea casi igual a la unidad. La pendiente de la línea en la figura 2 se designa con
y se denomina coeficiente de
compresibilidad. Se tiene entonces:
′
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Figura 1. Relación 1. Relación
′
Figura 2. Relación 2. Relación
′
(Berry, 1998, págs. 133-134) A partir de la ecuación:
1
En la práctica, la relación entre el esfuerzo vertical efectivo y la relación de vacíos es ligeramente no lineal. El coeficiente de compresibilidad
se interpreta entonces como la
pendiente de la cuerda en un rango determinado de esfuerzos efectivos. Esto es relación de vacíos “e” se toma a partir de su valor inicial
. La
al empezar el incremento. Entonces,
está dado por:
+
(Ecuación 1)
Ahora tenemos que el elemento que se ensaya puede representarse antes y después de la consolidación con los diagramas que se muestran en la figura 3. Entonces:
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Figura 3. Representación 3. Representación de un elemento de suelo: a) antes de la consolidación, b) después de spués de la consolidación.
− − + + +
Donde
Δ
− +
es el asentamiento al final de la consolidación del elemento y
(Ecuación 2)
es la deformación
unitaria vertical final del elemento. Al sustituir la ecuación 2 en la ecuación 1 tenemos:
Y por tanto
ΔΔ Δ′1 se calcula para cualquier incremento de carga en particular. El coeficiente de
compresibilidad volumétrica disminuye a medida que el esfuerzo efectivo aumenta. Para el rango de esfuerzos efectivos que se encuentran a menudo en la práctica de la ingeniería, los valores de
para los suelos arcillosos tienden a estar comprendidos en el rango de 0.001 y 0.0001
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⁄.
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5) ¿Qué es el factor de tiempo? ¿Su valor está afectado por el tipo de drenaje del estrato en estudio? El factor tiempo (T) “es una función de las constantes físicas del sub-suelo que determinan el proceso
de consolidación” (Juarez Badillo & Rico, 1997, pág. 272 ) Está definido por:
∗ + ∗
Cv: Coeficiente de consolidación t: Tiempo de drenaje H: Distancia recorrido del agua
Dimensionalmente se tiene:
[
∗∗ ³∗ ∗²
] 1
Por lo tanto el factor de tiempo queda definido como un valor abstracto adimensional.
Por el tipo de drenaje del estrato. Este proceso gradual de drenaje, bajo la aplicación de una carga adicional y la transferencia asociada de presión de poro en exceso al esfuerzo efectivo, ocasiona el asentamiento dependiente del tiempo (consolidación) en el estrato de suelo arcilloso. (Braja .M Das, 2002, pág. 154)
Para otras condiciones, es decir decir diferentes condiciones de drenaje se resuelve la ecuación de comportamiento de forma similar. Una solución es de graficar las curvas teóricas de consolidación Uv (grado de consolidación)-Tv (factor de tiempo). En la cual dicha gráfica:
la curva C1 corresponde al caso de de ambas fronteras drenantes
En las curvas C2 y C3 corresponde al caso de una frontera y la otra impermeable.
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Curva teórica de consolidación para distintas condiciones de drenaje
Condiciones de drenaje y de carga para las curvas C1, C2 y C3
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6) ¿Que es el grado de consolidación o porcentaje de consolidación?
El grado de consolidación o porcentaje de consolidación para un suelo de profundidad ‘z’ y para un tiempo ‘t’ se define como la relación entre la consolidación que ya ha
ocurrido en ese lugar y la consolidación total que ha de producirse bajo el incremento de carga impuesto.
Otra manera de definir al grado de consolidación es llamarlo también como grado de disipación de la presión neutra.
Fuente:(Badillo E. J. & Alfonso Rico Rodriguez, 1973)
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7) Describa el ensayo de consolidación unidimensional La prueba de consolidación unidimensional es determinar el decremento de volumen y la velocidad con que este decremento se produce, en un espécimen de suelo, confinado lateralmente y sujeto a una carga axial. Durante la prueba se aplica una serie de incrementos crecientes de carga axial, Y por efecto de éstos, el agua tiende a salir del espécimen a través de piedras colocadas en su cara. El cambio de volumen se mide con un micrómetro montado en un puente fijo y conectado a la placa de carga sobre la piedra porosa superior. Y es que para cada incremento de carga aplicada se miden los cambios volumétricos usando intervalos apropiados para efectuar las mediciones. Y Estimando en forma indirecta el coeficiente de permeabilidad vertical. vertical. SEGÚN LA NORMA ASTM: D2435.
Ilustración 1: celda de anillo rígido .
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8) ¿Sobre qué tipo de muestras lo ejecuta? En ensayo de consolidación unidimensional no puede ser ejecutado para cualquier tipo de muestra es decir debemos definir ciertos parámetros para los cuales podremos predecir el comportamiento del suelo, por ejemplo:
Si un suelo está totalmente saturado y se le somete a esfuerzos totales, debido a las cargas externas aplicadas podemos asegurar que que se producirá un exceso de presión neutra, puesto que el agua no resiste al corte por ello la presión neutra se disipa hacia el exterior mediante un flujo de agua
En cambio sí un suelo está parcialmente saturado, el análisis resulta un poco más difícil debido a la presencia de gas ya que este puede comprimirse y no necesariamente se produciría un flujo de agua al exterior.
Es por ello que se plantea la siguiente hipótesis:
El suelo es homogéneo
El suelo está saturado y permanecerá así durante todo el proceso de consolidación.
Las partículas del suelo y agua son incompresibles
La compresión solo se da en sentido vertical (unidimensional) y no se produce movimiento de partículas en sentido horizontal.
El drenaje solo se produce en sentido vertical
Es validad la ley de Darcy y todas sus hipótesis
El coeficiente de permeabilidad k es es constante
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9) En una curva de consolidación. ¿Cuántos tipos de consolidación se pueden reconocer, a qué se deben? La curva de consolidación es aquella representación gráfica del comportamiento de una muestra de suelo sometido a un ensayo de consolidación unidimensional. La curva tiene como abscisas los valores de los tiempos transcurridos, en escala logarítmica y como ordenadas las correspondientes lecturas de deformaciones medidas con el extensómetro, en escala natural (JUAREZ BADILLO & RICO RODRIGUEZ, 2005).
La
Fig. Forma típica de una curva de
forma general de la curva de consolidación realizada en diversas muestras de suelo presentará un comportamiento en común. Se observa claramente el comportamiento en la primera fase de consolidación la formación de una curva casi parabólica (consolidación primaria)
y otra
representación que se aproximada a una recta (consolidación secundaria).
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Fig. Curva de consolidación. Fuente: mecánica de suelos tomo 1 (JUAREZ BADILLO & RICO RODRIGUEZ, 2005) .
En la figura anterior podemos confirmar lo mencionado en párrafos anteriores sobre la diferencia de la curva en los distintos tramos (primarios y secundarios). Así mismo la consolidación primaria y secundaria están separadas por el punto A en el cual se produce el 100% de consolidación teórica, determinada por el método de A. Casagrande. La naturaleza de la curva de consolidación en forma general se debe al reacomodo de partículas y pérdida de presión de poros. En el siguiente esquema se explican los factores de la consolidación.
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Fig. Curva de consolidación
Etapa I: Compresión inicial, causada principalmente por la precarga. Etapa II: Consolidación primaria, durante la cual el exceso de presión de poro por agua es gradualmente transferido a esfuerzos por la expulsión del agua de poro. Etapa III: Consolidación secundaria, ocurre después despu és de la total disipación del exceso de presión de poro y al reajuste plástico del suelo (DAS).
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10) Describa el trazado de las curvas de consolidación de Casagrande y de Taylor, a partir de los datos de laboratorio. Calcule el coeficiente de consolidación de Cv. Calcule el tiempo de consolidación de un estrato abierto de espesor H para un grado de consolidación del 85% Trazado de la curva de consolidación de Casagrande. Método del logaritmo del tiempo: Propuesta por Casagrande y Fadum (1940). Para un incremento de carga en un espécimen, se grafican los valores en un gráfico de deformación vs log(t).
n ó i c a m r o f e D
Tiempo (escala log)
Cálculo de coeficiente de consolidación: 1. Extienda las porciones de línea recta de las consolidaciones primaria y secundaria. La ordenada
del punto de intersección de las extensiones es la deformación al final del 100%(
) de
consolidación primaria. 2. La porción curva inicial es aproximada a una parábola sobre la escala natural. Seleccione
tiempos y
sobre la porción curva tal que = 4 . Haga la diferencia de la deformación del
espécimen durante el tiempo (
) igual a x.
3. trace DE, tal que DB=X. la deformación correspondiente a DE es
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.
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FICA- UNHEVAL 4. la deformada del punto F corresponde a un 50% de la consolidación y el tiempo igual a un
5
5. para un grado de consolidación promedio del 50%, 6. reemplazando en
5 ∗
5
.
=0.197
0 . 1 9 7 ∗ 5
, donde
es la trayectoria de drenaje promedio.
Trazado de la curva de consolidación de Taylor. Método de la raíz cuadrada del tiempo: sugerida por Taylor (1942). Para un incremento de carga en un espécimen, se grafican los valores en un gráfico de deformación vs
√
.
n ó i c a m r o f e D
Tiempo (escala
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FICA- UNHEVAL Cálculo de coeficiente de consolidación: 1. Dibuje una línea AB a través de la porción prematura de la curva.
2. Dibuje una línea AC tal que OC=1.15OB. La abscisa del punto D, que es la intersección de AC
y la curva de consolidación, da la raíz cuadrada del d el tiempo para una consolidación del 90% (
3. Para un 90% de consolidación, 4. Reemplazando en
∗
.
=0.848
.
0 . 8 4 8 ∗
Para calcular el tiempo de consolidación, si es drenado por dos lados, tenemos: para U = 85%, el valor de
Entonces:
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5
es de 0.684, por lo que
0.684 ∗5 2 0 . 1 7 1 ∗ 5 CONSOLIDACION DE SUELOS
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11) ¿Cambia el tiempo si el estrato es semiabierto, o sea drena hacia un solo lado? Sí, puesto que si el estrato es semiabierto se trabajará con
y no con
, este cambio
originará un cambio en el tiempo. Para calcular el tiempo de consolidación, si es drenado por un lado, tenemos: Para U = 85%, el valor de
5
es de 0.684, por lo que
0.684 ∗ 5
Entonces:
0 . 6 8 4 ∗ 5
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12) Describa el trazado de la curva de Compresibilidad El trazo de la curva de compresibilidad viene a ser la gráfica de la relación de vacíos (e) versus presión (P) en escala semilogarítmica.
F igura 1: C urva ur va r elación de vací vacíos os versus versus pre pr esión si ón
Fuente: Norma ASTM D 2435 – 90 90
Esta grafica permite determinar la carga de preconsolidación Pc en kg/cm 2, los índices de compresión, expansión y compresibilidad, de la siguiente manera: 1. Estime el punto máximo de curvatura, en la rama de carga (B). 2. En el punto (B) dibuje una línea tangente (C), y una línea paralela al eje de las presiones (D), y trace la bisectriz de estas dos rectas (E). 3. Extienda una tangente que pase por la parte lineal de la curva de carga (curva virgen) (F), hasta la intersección con la bisectriz (E) en el punto (G). 4. La proyección del punto (G) sobre el eje de las abscisas define la carga de preconsolidación, Pc.
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13) ¿Qué es el índice de Compresibilidad Cc, el coeficiente de compresibilidad av y el coeficiente de compresibilidad volumétrico mv? Índice de Compresibilidad Cc: Es la variación del índice de vacío como una función de la variación de la tensión efectiva σef representada en la escala logarítmica:
Índice de vacío e versus tensión efectiva σef
Por lo tanto, representa una de las características de deformación del suelo sobre-consolidado:
Donde: Δe
- Variación del índice de vacío Variación de la tensión
Δlogσef -
efectiva
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El coeficiente de compresibilidad av: Es la pendiente de la recta que se forma entre la relación de vacíos y presiones efectivas:
Relación e-
Coeficiente de compresibilidad volumétrico mv: Llamado también módulo edométrico; relación entre el incremento de esfuerzo compresivo y la deformación volumétrica unitaria en el ensayo de consolidación.
Donde: e0: es la relación de vacíos del suelo antes de un incremento de carga específico y de interés para el geotecnista:
Curvas relación de vacíos presión vertical. Fuente: Geología y Geotecnia .Consolidación .Consolidación Unidimensional de Mter.Ing.Silvia Angelone
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14) Defina la carga de pre-consolidación Es la máxima carga car ga o presión efectiva a la cual ha sido sometido un suelo durante su historia geológica. La determinación de la carga de pre-consolidación en base a la historia geológica del suelo no es posible, por lo que Casagrande desarrollo un método grafico para determinar determinar dicha carga en base a los datos obtenidos en el ensayo de consolidación. Dicho método se desarrolla a continuación. Determinación de la carga de pre-consolidación según Casagrande. I.
Mediante inspección visual determinar el punto A que corresponde al punto de mayor curvatura. Para ello es bueno recordar r ecordar que la curvatura es inversamente proporcional al radio de curvatura, o sea que es equivalente a buscar el punto de mínimo radio de curvatura de la curva.
Paso 1-Determinacion carga de pre-consolidación II.
Desde el punto A trazar una línea horizontal h y otra recta tangente a la curva en dicho punto llamada t.
Paso 2-Determinacion carga de pre-consolidación
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III.
Trazar la bisectriz del ángulo formado por las rectas h y t que pasa por el punto A, semirrecta b
Paso 3-Determinacion carga de pre-consolidación IV.
Por ultimo determinar el punto B, como la intersección entre la recta b y la prolongación del tramo recto de la curva del ensayo. La abscisa del punto B corresponde al valor de la carga o presión efectiva de pre-consolidación
´
Paso 4-Determinacion carga de pre-consolidación La determinación de la carga de pre-consolidación es fundamental para entender el comportamiento del suelo ante la aplicación de una sobrecarga.
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15) ¿Cómo se definen los suelos pre-consolidados y normalmente consolidados? Un suelo a lo largo de su historia estuvo sometido some tido a esfuerzos máximos de consolidación un grado de compresibilidad determinado. Cuando se hace un análisis del suelo y obtenemos una muestra para su ensayo, sucede s ucede una u na especie de liberación libe ración con su subsecuente subs ecuente modificación modi ficación de estado. Es así cuando obtenemos una curva de consolidación se observa tres tramos debida a la reducción de vacíos y aumentos de esfuerzos. El primero la curva de pre-consolidación, la curva virgen y la curva de recarga.
Fig. Curva de compresibilidad. compresibilidad.
A partir del análisis de la curva de compresibilidad podemos definir lo siguiente:
Suelos normalmente consolidados. Presión efectiva es la presión máxima que soportó el suelo en el pasado.
Suelos pre-consolidados. La presión efectiva es menor a la presión máxima que el suelo experimentó en estado natural (DAS).
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16) ¿Cómo se calcula el asentamiento en un suelo normalmente consolidado? Para estudiar la compresibilidad de un estrato confinado de arcilla se considera una muestra de arcilla lo más inalterada posible, que sea no sensitiva o de baja sensibilidad, y normalmente consolidada y extraída de una profundidad conocida. En el gráfico adjunto figura 16.1, el punto a, representa la relación de vacíos, efectiva,
, con la presión
, a la que se encuentra el suelo a esa profundidad antes señalada.
La línea a representa que, durante la toma de muestra, la presión que soporta la arcilla disminuye mucho, mientras que su contenido de humedad permanece casi igual, y si
≅ . La línea
KU
≅ →
representa el proceso de comportamiento del suelo no remoldeado ni alterado;
cuando la presión σ' aumenta, en el proceso o ensayo de consolidación, consecuentemente la
relación de vacíos disminuye. La prolongación recta de la Ku, f-d-b, intersecta con la
a en el
punto b. La experiencia indica que, para arcillas ar cillas normalmente consolidadas, el punto b se encuentra siempre a la izquierda del punto a.
FIGURA 16.1
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FICA- UNHEVAL Si a esa muestra se le añade agua, se amasa o remoldea, y se la consolida gradualmente
sometiéndola a cargas crecientes, se obtendrá en el diagrama e/logσ' la línea Kr. Por P or debajo del
punto c esta línea Kr es casi una recta, y aunque su inclinación es menor que la de Ku, su
prolongación intersecta con Ku en el punto f, que corresponde a ≈ 0,4 . En las curvas edométricas, considerando las líneas Kr y los puntos representativos del estado tensión-deformación de un suelo arcilloso, se puede, comparando su posición relativa, determinar si ese suelo arcilloso es pre-consolidado o no (figura 16.2)
FIGURA 16.2
Ku (natural, sin manipular)
Kr (amasada, remoldeada)
Si a está a la izquierda de Kr; por ej. a2 arcilla pre-consolidada
Si “a” está a la derecha de Kr; por ej. a1 consolidada
⇒ ⇒⇒
arcilla no pre-consolidada o normalmente
Antes de proceder al cálculo, debemos relacionar los resultados del ensayo de laboratorio con la situación del suelo in situ. Para ello recordemos la modelización del suelo, en este caso
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FICA- UNHEVAL compuesto por dos fases, y que sucede cuando se aplica una carga, se disminuye la altura del mismo porque disminuye la atura de vacíos (y se expulsa agua al exterior) y por lo tanto se reduce la relación de vacíos e. Se adopta un volumen de solidos unitario
1 ∆ ∆
por lo que
FIGURA 16.3 Modelización de suelos Por proporcionalidad se llega a que
∆HH 1 ∆e ∆H +∆ H Entonces para calcular el asentamiento total de un estrato de suelo normalmente consolidado, a tiempo infinito, se determina la curva de compresibilidad el valor de
como la pendiente de la
recta k. Cabe aclarar que k es una recta en escala logarítmica por lo tanto la pendiente debe ser determinada en dicha escala.
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(´∆e ∆´) ´ ∆e ̅
Y despejando de la ecuación el valor de
Llamando al asentamiento
∆H 1 (´ ´∆´) nos queda:
Siendo: S: asentamiento total del estrato a tiempo infinito H: altura o espesor total del estrato que consolida
´
= relación de vacíos inicial =índice de compresibilidad =presión efectiva de tapada actual (para suelos normalmente consolidado coincide con la
carga de pre-consolidación
∆´
´
)
=sobrecarga que ocasiona el proceso de consolidación =sobrecarga
BIBLIOGRAFIA Mauro Poliotti y Pablo Sierra- Geotecnia y geotecnia
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17) ¿Cómo se calcula el asentamiento en un suelo pre-consolidado? En suelos pre-consolidados podemos diferenciar dos casos para la determinación del asentamiento total S a tiempo infinito, el primero cuando la presión efectiva de tapada más la sobrecarga es menor que la carga de pre-consolidación , . En este caso una vez determinado el índice de recompresión como la pendiente de la recta de recompresión, el asentamiento se calcula como:
,
Siendo:
´ ∆∆´´ < ´´ 1 (´ ´∆´)
S: asentamiento total del estrato a tiempo infinito H: altura o espesor total del estrato
´ ∆´
= relación de vacíos inicial =índice de recompresión =presión efectiva efectiva de tapada actual actual =sobrecarga que ocasiona el proceso de consolidación =sobrecarga
El segundo caso es aquel donde donde la suma de la presión efectiva de tapada tapada más la sobrecarga supera a la carga de pre-consolidación, es decir , para calcular el asentamiento son necesarios varios índices, de recompresión y de compresibilidad, determinamos como las pendientes de las rectas de recompresión y virgen respectivamente
´ ∆∆´´ > ´´
Rectas virgen y de recompresión r ecompresión – suelo suelo pre-consolidado El asentamiento se calcula con la siguiente ecuación:
Siendo:
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1 (´ ´ ∆´) 1 (´ ´∆´) CONSOLIDACION DE SUELOS
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S: asentamiento total del estrato a tiempo infinito H: altura o espesor total del estrato
´ ´ ∆´ ∆´ ´ ´ ∆´ ∆∆´ ∆∆´´
= relación de vacíos inicial
= relación de vacíos correspondiente al punto de pre-consolidación =índice de compresibilidad =índice de recompresión =presión efectiva efectiva de tapada actual actual
=carga de pre-consolidación pre-consolidación =sobrecarga que ocasiona el proceso de consolidación =sobrecarga
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18) ¿Qué es H en la fórmula de cálculo del tiempo de consolidación? De la fórmula de
ó .
Donde:
% % ó á . Δ
La figura 4 muestra un estrato de arcilla de espesor 2
localizada entre dos estratos de arena
altamente permeables. Si el estrato de arcilla es sometido a una presión creciente
, la presión de
poro del agua en cualquier punto A en el estrato estr ato de arcilla aumentará. Para especímenes drenados d renados por arriba y abajo,
es igual a la mitad de la altura promedio del espécimen durante la
consolidación. Para especímenes drenados únicamente por un lado,
es igual a la altura
promedio del espécimen durante la consolidación.
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Figura 4. Estrato 4. Estrato de arcilla sometido a consolidación. (Das, 2001)
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19) ¿Qué es h en la fórmula de cálculo del asentamiento? La “h” está definida como el e spesor de la capa del subestrato.
Calculo del asentamiento por consolidación primaria
Asentamiento causado por consolidación unidimensional
+ ´´+∆´ + ´+∆´ ´ =′ ∗ ∗
Calculo del asentamiento por consolidación secundario
C’α: índice de compresión secundaria
t1 t2: tiempo H: espesor de la capa de arcilla del suelo
Bibliografía Braja .M Das. (2002). fundamentos de ingenenieria geotecnica. mexico. ing Silvia Angelone. (2007). consolidacion unidimensional unidimensional de suelos. argentina: file:///D:/junior/libros/geotecnia%20II/Consolidacion%20unidim%20de%20suelos_2011s2.pdf. Juarez Badillo, & Rico. (1997). mecanica de suelos. tomo 1.
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20) ¿Influye la permeabilidad en el comportamiento del suelo? En los suelos granulares la permeabilidad es alta, lo cual permite un flujo rápido de agua, y se disipa rápidamente el exceso de presión neutra. En consecuencia, el asentamiento se completa en general, al finalizar la aplicación de las cargas. En los suelos finos arcillosos, la permeabilidad es muy baja, por lo que el flujo de agua es muy lento, y la disipación del exceso de presión neutra es muy lenta. En consecuencia el suelo puede continuar deformándose durante varios años después de finalizada la construcción de la obra que trasmite la carga. El proceso de consolidación se aplica a todos los suelos, pero es más importante estudiarlo en aquellos donde la permeabilidad es baja. Es necesario predecir:
El asentamiento total de la estructura.
El tiempo o velocidad a la cual se produce dicho asentamiento.
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21) ¿Qué tipo de suelo asienta más, uno pre-consolidado o normalmente consolidado, por qué? Una arcilla normalmente consolidada asentará más que una arcilla pre-consolidada, puesto que, al aplicar una carga a un suelo pre-consolidado, éste empezará a consolidar por una rama de pendiente CS menor que la pendiente de una rama ram a de compresión noval CC, que sería la rama r ama por donde empezaría a consolidar un suelo s uelo normalmente consolidado. Criterio personal
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22) ¿Cómo vinculan los datos que se obtiene de las curvas de ensayo de consolidación y compresibilidad con la realidad in situ”? Como ya se ha expuesto el proceso de consolidación se traduce en una disminución de volumen a medida que se aplica una carga. Teniendo en cuenta las hipótesis realizadas dicha reducción de volumen es debido a la expulsión del agita que se encuentra en los poros del suelo y por lo tanto en una reducción de altura lo que implica imp lica el asentamiento del estrato. El ensayo de consolidación brinda la información suficiente para poder calcular ia magnitud de dicho asentamiento mediante la curva de compresibilidad que se puede dibujar mediante diferentes
relaciones (e vs log ’; e vs ’’; e vs log ’’) aunque en general se expresa como relación de vacíos en escala natural versus carga (presión efectiva) en escala logarítmica. (Figura 22)
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23) ¿Cómo instrumentaría un estrato, que ha sido cargado con una carga uniforme de magnitud “q” (t/m2), para seguir el proceso de consolidación “in situ” y corroborar que
este ha finalizado. Determine q en función a las características ecológicas e hidrogeomorfológicas del escenario encargado como aplicación de los trabajos domiciliarios Se realiza el sondeo mecánico. También realizando el ensayo de consolidación en el laboratorio y observar el porcentaje de compactación que este tiene.
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