TALLER CONSOLIDACION
1. Se realizó un ensayo de consolidación unidimensional a una muestra de arcilla de 2 cm de espesor en un consolidómetro en el que estaba drenada por sus dos caras. Para dicho ensayo ensayo se tomó una muestra a 2.5 m desde la superficie, sobre un estrato de arcilla saturada cuyo espesor es de 5 m. Durante la exploración realizada, se encontró arena muy permeable por debajo del estrato de arcilla. A continuación se presentan los resultados del ensayo ejecutado en el cual se realizarán los cálculos respectivos para determinar asentamientos y tiempo de consolidación. Dicho ensayo se realizó para evaluar un proyecto cuyo incremento de carga uniformemente distribuida en la superficie del suelo será de 2 kg/cm2. a) Determinar y graficar las curvas de consolidación y compresibilidad obtenidas obtenidas en el ensayo. b) Hallar la RSC y determinar si la arcilla está o no sobreconsolidada de acuerdo acuerdo con la sobrecarga a la que estará sometida. c) Hallar el valor de Cv, Mv, Av, Cc, Cr d) ¿Cuál será el asentamiento del estrato de arcilla causado por la consolidación primaria? e) Determine el tiempo en días para que se lleve a cabo el 50% y el 90% de la consolidación. carga que involucra la carga a la cual será sometida con la f) Determine la permeabilidad k de la arcilla para el rango de carga que construcción prevista. Time (min)
(kg/cm²)
Displacement dial gage (cm)
e
t
d
0,12
0,7319
0,25
0,0445
0,50
0,7143
0,50
0,0483
1,00
0,6862
1,00
0,0551
2,00
0,6519
2,00
0,0635
4,00
0,6167
4,00
0,0762
8,00
0,5568
8,00
0,0912
4,00
0,5630
15,00
0,1067
2,00
0,5674
30,00
0,1173
1,00
0,5736
60,00
0,1217
0,5771
120,00
0,1232
240,00
0,1245
0,50
480,00
0,1245
1440,00
0,1245
2. Determinar el coeficiente de compresibilidad volumétrico m v de un estrato de arcilla de 10m de espesor, si se conoce que el asentamiento total de un edificio construido es de 4.53 cm bajo un incremento de presión de 0.52 kg/cm2. 3. Sobre un estrato de 10m de arcilla compresible se ha levantado un edificio. El estrato está confinado por dos estratos continuos de arena. En una prueba de consolidación hecha en esa arcilla, se usó una muestra de 2 cm de altura, drenada por ambas caras y el tiempo en la que la muestra llego al 50% de consolidación fue de 20 minutos. Calcule en años el tiempo en que el edificio hará que el estrato real alcance el mismo grado de consolidación. 4. En un laboratorio, una muestra en consolidación alcanzó su t50 en 8 minutos. La muestra tenía 2,5 cm de altura y estaba drenada por ambas caras. El estrato al cual pertenecía la muestra era de 8m de espesor y está limitado, por arriba, por una capa de arena suelta, permeable y por abajo un manto de roca sana impermeable. Calcule el tiempo en que el estrato alcanzará el 50% de la consolidación bajo una carga exterior constante y uniforme. 5. Una muestra de arcilla de 2 cm de espesor alcanzó el 50% de la consolidación en 5 minutos en un consolidómetro en el que estaba drenada por sus dos caras. Esta muestra representa a un estrato de la misma arcilla de 3 m de espesor drenado por ambas caras que estará bajo un terraplén. ¿En cuánto tiempo alcanzará el estrato el 50% de la consolidación bajo la carga del terraplén? 6. Un terraplén fue construido sobre una arcilla saturada de 5m de espesor subyacida por una Roca Caliza, muy meteorizada y fracturada. Se prevé un asentamiento total de 50 cm por efecto de la colocación del terraplén. Cuantos días deben pasar para que el asentamiento sea de 45 cm si se sabe que el coeficiente de consolidación de la arcilla es de 0.04 m2/día? 7. El coeficiente de consolidación de una arcilla es de 4.92E-04 cm²/seg. El estrato en cuestión, de 6 m de espesor, está situado entre dos capas de arena y se consolida bajo la carga impuesta por un edificio. Diga en cuanto tiempo alcanzará la arcilla el 50% de la consolidación. 8. La capa de arcilla del problema anterior tiene una capa de arena a 1.5 m bajo su frontera superior. Calcule el tiempo en que alcanzará el estrato de 6 m de espesor el 50% de la consolidación en la nueva condición 9. Un terraplén para una vía de 5 m de altura se cimentó sobre un depósito de arcilla con cantos rodados de 4 m de espesor que reposa sobre una arenisca. El material del relleno del terraplén se coloca a una densidad de 2 ton/m³ y su construcción dura 8 meses. Calcular el asentamiento que se producirá, dado que para la arcilla mv = 0.00012 m²/kN. ¿Cuánto tiempo recomendaría esperar para llevar a cabo el proceso de pavimentación del terraplén de modo que el mismo no sufra ningún daño si para la arcilla cv = 1.5 m²/año?
10. Se tiene un estrato de arcilla de 10 m de espesor que está suprayacido por otro estrato de arena de 6 m de espesor. El nivel freático está a 3 m de profundidad y el coeficiente de consolidación del suelo es de 4500 cm²/año. ¿Qué tiempo ha de transcurrir para que el grado de consolidación sea del 90? 11. Se espera que el asentamiento total de una estructura, debido a la consolidación de un estrato de arcilla drenado por los dos lados sea de 10 cm. Calcular los tiempos en días necesarios para que se presenten asentamientos de 2, 5, y 7 cm, sabiendo que el estrato de arcilla deformable es de 4m de espesor y su coeficiente de consolidación es de 0.0018 cm²/seg. 12. Durante una exploración para la construcción de una edificación se encontró a 2.5 m de profundidad una muestra de suelo en una arcilla saturada con un peso específico de 18.5 kN/m 3. A dicha muestra se le realizó un ensayo de consolidación en la que se obtuvo una curva de compresibilidad como se muestra a continuación. Determinar si este material se encuentra sobre consolidado o normalmente consolidado, y además el coeficiente de compresibilidad av para la zona de grandes cambios de volumen, ya que se pretende dicho valor para cálculo de asentamientos.
0,6500
0,6000
0,5500 s o í c a V n ó i c a l e R
0,5000
0,4500
0,4000 0,10
1,00
Esfuerzo
(kg/cm²)
10,00
TALLER COMPACTACION
1. Sobre una muestra de arcilla con arena fina que se utilizará en un lleno, se realizó una prueba de compactación Proctor estándar. En la tabla se muestran los pesos de las muestras, determinados en cinco cilindros de 992 cm³. También se indican las humedades del suelo obtenidas a partir de muestras pesadas antes y después del secado en horno. El peso unitario de los granos es de 2,65 g/cm³. Ensayo
1
2
3
4
5
Peso (kg)
1,748
1,817
1,874
1,896
1,874
Humedad (%)
17,73
19,79
21,59
23,63
25,75
Se pide trazar la curva de compactación de laboratorio y determinar los valores de la humedad óptima y la densidad seca máxima. Adicionalmente, se pide trazar las curvas de compactación teóricas correspondientes a porcentajes de saturación del 60%, 80% y 100%. 2. Se ha compactado un suelo por el lado húmedo utilizando un contenido de humedad del 15 %, obteniéndose un peso específico de 20.5 kN/m3. También se conoce que la gravedad específica de los sólidos es 2.70. Luego de haberse compactado el suelo el contenido de humedad disminuyó en 3 %, y por efecto de las lluvias alcanzó la saturación del 100 %.Determinar: a) El peso específico saturado del suelo por efecto de las lluvias. b) El peso específico seco que el suelo hubiese alcanzado si se hubiera mantenido el contenido de humedad, y el peso unitario seco teórico cuando el suelo se satura al 100 %. 3. Se debe realizar la compactación de un terr aplén de 900 m3 con un peso específico seco de 17.5 kN/m3. Para eso, se ha elegido un banco de préstamo donde el peso específico del suelo es 19.5 kN/m3 y el contenido de humedad promedio corresponde a 10%. Se ha observado que la mejor compactación se realiza a 20% de contenido de humedad. También se conoce que la gravedad específica de los sólidos es de 2.73. Se pide determinar: a) La cantidad de suelo húmedo que debe transportarse a obra. b) Peso unitario húmedo del terraplén con un grado de saturación del 95%. c) Cuanto peso hay que añadir a 10 m3 de suelo que llega del banco de préstamo a la obra. 4. Las especificaciones de compactación de un relleno requieren un grado de compactación del 95% con respecto al ensayo de compactación Proctor Estándar. Ensayos en el material que se va a utilizar indican que el peso específico seco máximo es de 19.49 kN/m3, con un contenido de humedad óptimo de 12%. El material de préstamo en su condición natural tiene un índice de vacíos de 0.6; si la gravedad específica de los sólidos es 2.65. Determinar el volumen mínimo de material de préstamo requerido para obtener 1 m3 de relleno compactado en forma aceptable. 5. Mencionar cuales son los factores principales de los que depende la compactación de un suelo en laboratorio 6. De acuerdo con la gráfica siguiente explique paso por paso cual es el procedimiento del ensayo del cono de arena.
7. Un suelo seco se mezcla en un 15% en peso con agua y es compactado para producir una muestra de 6 cm x 6 cm x 2 cm con 5% de aire. Calcular la porosidad y la masa del suelo requerida para tal efecto. Utilizar gravedad específica igual a 2.70. 8. De acuerdo con los siguientes datos, se pide determinar el peso específico de la arena y la constante del cono
