Ensayo de Consolidación Unidimensional IV

Ensayo: ENSAYO DE CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL PRACTICA IV

Docentes: Teoría:

Integrantes: Integrantes:

UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ INGENIERIA CIVIL - FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS PURAS

Laboratorio de suelos II

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Introducción Este ensayo describe el procedimiento para determinar el grado de asentamiento que experimenta una muestra de suelo al someterla a una serie de incrementos de presión o c argas. Todos los materiales, al ser sujetos a cambios en las condiciones de esfuerzos, experimentan deformaciones, que pueden o no ser dependientes del tiempo. Las relaciones entre los esfuerzos, las deformaciones y el tiempo, varían según el material a analizar. Las relaciones más sencillas se producen en los materiales elásticos lineales, donde el esfuerzo y la deformación son proporcionales e independientes del tiempo. Las

características

esfuerzo-

deformación-tiempo de un suelo dependerán, no solo del tipo de suelo y su estado de consistencia, sino también de la forma en que es cargado, estratégica,

de etc.

su Es

ubicación necesario

estudiar estas características del Imagen 1 APAZA JARA Jessica Lisbeth (Tipos de asentamiento)

suelo, debido a que en general estos

sufren

deformaciones

superiores a las de la estructura que le transmite la carga y no siempre se producen instantáneamente ante la aplicación misma de la carga. Las deformaciones del suelo debidas a la aplicación de una carga externa (figura 2) son productos de una disminución del volumen total de la masa del suelo y particularmente una reducción del volumen de vacíos, ya que el volumen de solidos es constante, por lo tanto dichas deformaciones son productos de una disminución de la relación de vacíos del suelo como se muestra en la figura 3. Si estos vacíos están llenos de agua (suelo saturado), como al fluido lo consideramos incompresible, dicha disminución de la relación de vac íos, solo es posible si el volumen de líquido disminuye por lo tanto se produce un flujo de líquido hacia algún estrato permeable. Si en cambio el suelo en sus vacíos posee aire y agua (suelo parcialmente saturado) o solo aire, la disminución de la relación de vacíos se produce por una compresión de los gases que posee.

Imagen 2 CHOQUEHUANCA LUQUE Cristhian Paul (Proceso de consolidación)


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Objetivos 

El objetivo de la prueba de consolidación unidimensional es determinar el asentamiento del volumen y a la velocidad con que este se produce, en un espécimen de suelo, sujeto a una carga axial. Durante la prueba se aplica una serie de incrementos crecientes de cargas, y por defecto de estos, el agua tiende a salir del espécimen a través de filtraciones.



Determinar el coeficiente de consolidación (CV)

Marco referencial CONSOLIDACIÓN DE SUELOS La consolidación es un proceso que se produce en los suelos y consiste en la reducción del volumen total del suelo provocado por la colocación de una carga o el drenaje del terreno. Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de los suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación Imagen 3 LIPA CARITA Richard (Elemento diferencial del suelo)

de solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producen asientos, es decir, hundimientos verticales, en las construcciones que pueden llegar a

romper si se producen con gran amplitud. La compresión es causada por: la deformación de las partículas del suelo; reacomodo de las partículas del suelo y la expansión de agua o aire de los espacios vacíos. En general, el asentamiento causado por cargas se divide en tres amplias categorías:

Fases de consolidación Consolidación instantánea: reducción de vacíos por eliminación de aire. Primaria: reducción de volumen por la expulsión del agua. Fenómeno en el que se transfiere la carga soportada por el agua al e squeleto mineral, esta es la consolidación propiamente dicha. Secundaria: cuando la consolidación se da por reajuste del esqueleto mineral y luego de que la carga está casi toda soportada por este y no por el agua.

Consolidación primaria Este método asume que la consolidación ocurre en una sola dimensión. Los datos de laboratorio utilizados han permitido construir una interpolación entre la deformación o el índice de vacíos y la tensión efectiva en una escala logarítmica. La pendiente de la interpolación es el índice de compresión. La ecuación para el asiento de consolidación de un suelo normalmente consolidado puede ser determinada entonces como:

Consolidación secundaria


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La consolidación secundaria tiene lugar después de la consolidación primaria a consecuencia de procesos más complejos que el simple flujo de agua como pueden ser la reptación, la viscosidad, la materia orgánica, la fluencia o el agua unida mediante enlace químico algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es imperceptible pero puede llegar a ser muy importante para otros materiales como la turba.

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. En estos casos y en otros similares, las características de la consolidación de los estratos de arcilla pueden investigarse cualitativamente, con aproximación razonable, realizando pruebas como un ensayo edométrico o ensayos triaxiales sobre especímenes representativos del suelo, extraídos en forma inalterada. Se puede así calcular la magnitud y la velocidad de los asentamientos probables a las cargas aplicadas así como el tiempo de consolidación.

Prueba de consolidación unidimensional en laboratorio El procedimiento de prueba de la consolidación unidimensional fue primero sugerido por terzaghi (1925). La cual se efectúa en un consolimetro (llamado a veces odómetro).

Imagen 4 QUISPE QUISPE Katherine Yuselmi (Tipos de ensayo en laboratorio)

El espécimen de suelos se coloca dentro de un anillo metálico con dos piedras porosas, una en la parte superior del espécimen y otra en el fondo. Los especímenes son usualmente de 63.5mm de diámetro y 25.4mm de espesor. La carga sobre el espécimen se aplica por medio de un brazo de palanca y la compresión se mide por medio de un micrómetro calibrado. El espécimen se mantiene


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bajo agua durante la prueba. Cada carga se mantiene usualmente durante 24h, después se duplica la presión sobre el espécimen y se continúa la medición de la compresión. Al final se determina el peso seco del espécimen. La forma general de la gráfica de deformación del espécimen versus tiempo para un incremento dado de cargas se muestra en la figura. La cuales se describen en el gráfico de tres etapas y son:

Imagen 5 SUCASACA MEDINA Junior Raimundo (Grafico de consolidación del CV método Casagrande)

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 efectivos por la expulsión dela gua de poro. Etapa III: consolidación secundaria, ocurre después de la total disipación del exceso de presión de poro de agua cuando alguna deformación del espécimen tiene lugar debido al reajuste plástico de la estructura del suelo.

Imagen 6 YUCRA CRUZ Justino Luis (resolución de gráfico)


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CONCLUCIONES Con la elaboración de este ensayo, y aplicando la metodología dispuesta en las normas, se llegó a obtener un coeficiente de permeabilidad de 1.68*10-9 cm2/s, por lo que se puede decir que el suelo es impermeable y corresponde a una arcilla. En la tabla que se dispone a continuación, hay valores para definir el grado de permeabilidad y tipo de suelo al que corresponde el coeficiente de permeabilidad:

Imagen 7 MAMANI Rodrigo Wilson http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/permeabilidad.pdf

RECOMENDACIONES En general el suelo analizado presenta una tasa de consolidación típica de las arcillas normalmente consolidadas, con un esfuerzo de pre consolidación igual a 4KPa, un índice de compresibilidad de 0.25 y de re compresibilidad de 0.05. Este tipo de suelos se caracterizan por tener una compresibilidad media y por 39 lo tanto se requiere el diseño de una cimentación con todas las precauciones pertinentes, prefiriéndose en algunos casos cimentaciones de tipos profundas o flotantes, con el fin de evitar el apoyo directo de la estructura sobre los estratos superficiales débiles. Así coeficientes volumétricos, elásticos y

mismo

el

suelo

presentó

de permeabilidad dentro de los rangos de los

valores esperados para arcillas de tipo normalmente consolidadas por lo que en general los resultados del ensayo se consideran confiables y sirven como base para apoyar las decisiones que se deban tomar en el diseño del tipo y dimensionamiento de cimentación que sea mejor usar


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Ensayo de Consolidación Unidimensional IV

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