ensayo de Consolidación Unidimensional

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS PURAS E.A.P. DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE SUELOS II Ensayo: ENSAYO ENSAYO DE D E CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL PRACTICA IV

Docentes: Teoría: Practica:

Integantes:

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

Laboratorio de suelos II

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ENSAYO DE CONSOLIDACI0N UNIDI1ENSIONAL

Into,"cc$2n Este ensayo describe el procedimiento para determinar el grado de asentamiento que experimenta una muestra de suelo al someterla a una serie de incrementos de presión o cargas. Todos los materiales, al ser sujetos a cambios en las condiciones de esuer!os, experimentan deormaciones, que pueden o no ser dependientes del tiempo. Las relaciones entre los esuer!os, las deormaciones y el tiempo, "ar#an seg$n el material a anali!ar. Las relaciones más sencillas se producen en los materiales elásticos lineales, donde el esuer!o y la deormación son proporcionales e independientes del tiempo. Las caracter#sticas esuer!o%deormación%tiempo de un suelo dependerán, no solo del tipo de suelo y su estado de consistencia, sino tambi&n de la orma en que es cargado, de su ubicación estrat&gica, etc. Es necesario estudiar estas caracter#sticas del suelo, debido a que en general estos suren deormaciones superiores a las de la estructura que le transmite la carga y no siempre se Laboratorio de suelos II

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producen instantáneamente ante la aplicación misma de la carga. Las deormaciones del suelo debidas a la aplicación de una carga externa ()gura 2* son productos de una disminución del "olumen Iagen ) APA6A !ARA !ess$ca L$s/et7 8T$-os ,e total de la masa del suelo y asenta$ento9 particularmente una reducción del "olumen de "ac#os, ya que el "olumen de solidos es constante, por lo tanto dic+as deormaciones son productos de una disminución de la relación de "ac#os del suelo como se muestra en la )gura '. i estos "ac#os están llenos de agua (suelo saturado*, como al -uido lo consideramos incompresible, dic+a disminución de la relación de "ac#os, solo es posible si el "olumen de l#quido disminuye por lo tanto se produce un -ujo de l#quido +acia alg$n estrato permeable. i en cambio el suelo en sus "ac#os posee aire y agua (suelo parcialmente saturado* o solo aire, la disminución de la relación de "ac#os se produce por una compresión de los gases que posee.

Iagen ' CO;UEUANCA LU;UE C$st7$an Pa"# 8Poceso ,e conso#$,ac$2n9

O/3et$4os •

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El objeti"o de la prueba de consolidación unidimensional es determinar el asentamiento del "olumen y a la "elocidad con que este se produce, en un esp&cimen de suelo, sujeto a una carga axial. urante la prueba se aplica una serie de incrementos crecientes de cargas, y por deecto de estos, el agua tiende a salir del esp&cimen a tra"&s de )ltraciones. eterminar el coe)ciente de consolidación (/0*

1aco e5eenc$a# CONSOLIDACI0N DE SUELOS La consolidación es un proceso que se produce en los suelos y consiste en la reducción del "olumen total del suelo pro"ocado por la colocación de una carga o el drenaje del terreno.


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e denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de "olumen de los suelos )nos co+esi"os (arcillas y limos plásticos*, pro"ocado por la actuación de Iagen = LIPA CARITA R$c7a, 8E#eento ,$5eenc$a# ,e# s"e#o9 solicitaciones (cargas* sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producen asientos, es decir, +undimientos "erticales, en las construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud. La compresión es causada por la deormación de las part#culas del suelo3 reacomodo de las part#culas del suelo y la expansión de agua o aire de los espacios "ac#os. En general, el asentamiento causado por cargas se di"ide en tres amplias categor#as

Fases ,e conso#$,ac$2n Conso#$,ac$2n $nstant
Conso#$,ac$2n -$a$a Este m&todo asume que la consolidación ocurre en una sola dimensión. Los datos de laboratorio utili!ados +an permitido construir una interpolación entre la deormación o el #ndice de "ac#os y la tensión eecti"a en una escala logar#tmica. La pendiente de la interpolación es el #ndice de compresión. La ecuación para el asiento de consolidación de un suelo normalmente consolidado puede ser determinada entonces como

Conso#$,ac$2n sec"n,a$a La consolidación secundaria tiene lugar despu&s de la consolidación primaria a consecuencia de procesos más complejos que el simple -ujo de agua como pueden ser la reptación, la "iscosidad, la materia orgánica, la -uencia o el agua unida mediante enlace qu#mico algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es imperceptible pero puede llegar a ser muy importante para otros materiales como la turba.

D$5eenc$a ente conso#$,ac$2n y co-actac$2n La consolidación es un proceso acoplado de -ujo y deormación producida en suelos totalmente saturados. Por lo tanto, no es posible +ablar de consolidación en terrenos en los que el grado de saturación es inerior a 5 ya que en ese caso +ablamos de compactación. 6 ra#! de esto, +ablamos de compactación cuando Laboratorio de suelos II

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el terreno no está totalmente saturado y act$an uer!as sobre el terreno tales como la succión capilar del agua intersticial. En estos casos y en otros similares, las caracter#sticas de la consolidación de los estratos de arcilla pueden in"estigarse cualitati"amente, con aproximación ra!onable, reali!ando pruebas como un ensayo edom&trico o ensayos triaxiales sobre espec#menes representati"os del suelo, extra#dos en orma inalterada. e puede as# calcular la magnitud y la "elocidad de los asentamientos probables a las cargas aplicadas as# como el tiempo de consolidación.

P"e/a ,e conso#$,ac$2n "n$,$ens$ona# en #a/oato$o El procedimiento de prueba de la consolidación unidimensional ue primero sugerido por ter!ag+i (5827*. La cual se eect$a en un consolimetro (llamado a

"eces odómetro*. Iagen > ;UISPE ;UISPE ?at7e$ne Y"se#$ 8T$-os ,e ensayo en #a/oato$o9

El esp&cimen de suelos se coloca dentro de un anillo metálico con dos piedras porosas, una en la parte superior del esp&cimen y otra en el ondo. Los espec#menes son usualmente de 9'.7mm de diámetro y 27.1mm de espesor. La carga sobre el esp&cimen se aplica por medio de un bra!o de palanca y la compresión se mide por medio de un micrómetro calibrado. El esp&cimen se mantiene bajo agua durante la prueba. /ada carga se mantiene usualmente durante 21+, despu&s se duplica la presión sobre el esp&cimen y se contin$a la medición de la compresión. 6l )nal se determina el peso seco del esp&cimen. La orma general de la grá)ca de deormación del esp&cimen "ersus tiempo para un incremento dado de cargas se muestra en la )gura. La cuales se describen en el grá)co de tres etapas y son


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Iagen @ SUCASACA 1EDINA !"n$o Ra$"n,o 8Gaco ,e conso#$,ac$2n ,e# CV to,o Casagan,e9

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 transerido a esuer!os eecti"os por la expulsión dela gua de poro. Etapa III consolidación secundaria, ocurre despu&s de la total disipación del exceso de presión de poro de agua cuando alguna deormación del esp&cimen tiene lugar debido al reajuste plástico de la estructura del suelo.

Iagen * YUCRA CRU6 !"st$no L"$s 8eso#"c$2n ,e g<co9


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CONCLUCIONES /on la elaboración de este ensayo, y aplicando la metodolog#a dispuesta en las normas, se llegó a obtener un coe)ciente de permeabilidad de Laboratorio de suelos II

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5.9;<5=%8 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, +ay "alores para de)nir el grado de permeabilidad y tipo de suelo al que corresponde el coe)ciente de permeabilidad

Imagen :1A1ANI Ro,$go $#son+ttp>>icc.uc".cl>geotecnia>='?docencia>=2?laboratorio>manual?laboratorio>permeabilidad. pd

RECO1ENDACIONES En general el suelo anali!ado presenta una tasa de consolidación t#pica de las arcillas normalmente consolidadas, con un esuer!o de pre consolidación igual a 1@Pa, un #ndice de compresibilidad de =.27 y de re compresibilidad de =.=7. Este tipo de suelos se caracteri!an por tener una compresibilidad media y por '8 lo tanto se requiere el diseAo de una cimentación con todas las precauciones pertinentes, pre)ri&ndose en algunos casos cimentaciones de tipos proundas o -otantes, con el )n de e"itar el apoyo directo de la estructura sobre los estratos super)ciales d&biles. 6s# mismo el suelo presentó coe)cientes "olum&tricos, elásticos y de permeabilidad dentro de los rangos de los "alores esperados para arcillas de tipo normalmente consolidadas por lo que en general los resultados del ensayo se consideran con)ables y sir"en como base para apoyar las decisiones que se deban tomar en el diseAo del tipo y dimensionamiento de cimentación que sea mejor usar


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