FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TIPO DE CONSOLIDACION. CONSOLIDACION. 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 de solicitaciones solicitaciones (cargas) sobre su masa y que q ue ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo.
Al observar los depósitos depósitos de material material muy suave suave situados en en el fondo de una masa de agua, por ejemplo un lago, se nota que el suelo reduce su volumen conforme pasa el tiempo y aumentan las cargas por p or sedimentación sucesiva. A un proceso de disminución de volumen, que tenga lugar un lapso, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo, se le llama proceso de consolidación. Frecuentemente Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas esencialmente esencialmente la misma,; así, el movimiento movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir solo en direcciones vertical; esa es la consolidación consolidación unidireccional o unidimensional, en el caso situado arriba, por ejemplo, la consolidación seria de este tipoconsiderando que los estratos de depósitos tienen gran extensión horizontal, encomparación con su espesor, en la consolidación unidimensional, unidimensional, por lo tanto, el volumende la masa de suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partículassólidas son nulos. Si eventualmente, el anterior material depositado llega a subyacer en el lugar dondese construya una estructura y se observa el comportamiento ulterior del suelo, podrá notarseque los estratos se comprimen aun mas, bajo las nuevas cargas que se comunica, el que losdesplazamientos horizontales de la arcilla sean o no esencialmente nulos, dependerá devarios factores si el estrato de arcilla es relativamente delgado y esta confinado entre elestrato de arena o grava o de materiales mas rígidos o si el estrato de arcilla aun siendogrueso, contiene gran cantidad de capas delgadas de arena, ocurre que la deformaciónlateral de la arcilla se restringe tanto que puede despreciarse en comparación a losdesplazamientos losdesplazamientos verticales. En estos casos las características de la consolidación de los estratos de arcilla, puedeninvestigarse puedeninvestigarse cuantitativamente con aproximación aproximación razonable, realizando pruebas deconsolidación unidimensional unidimensional sobre especimenes especimenes representativos del suelo, extraídos enforma tan inalterada como sea posible. Se puede así calcular la magnitud y la velocidad delos asentamientos probables debidos a las cargas aplicadas. Desde luego es cierto que en las pruebas de laboratorio hechas con muestraspequeñas muestraspequeñas se produce la consolidación en tiempo muy cortos en comparación con el tiempoen el que el estrato real de arcilla se consolidara bajo la carga de la estructura. Hecho en laaplicación de las teorías a la practica pr actica de la mecánica de suelos, se supone que todas lasconstantes de consolidación consolidación son las mismas en el proceso rápido de laboratorio que en elmucho mas lento que tiene lugar en la naturaleza. Si este es el caso o no, no se sabe en la actualidad es posible que lo anterior sea unode los factores que influyen en el hecho observado de q ue los asentamientos predichos sonmayores que los reales.
Una prueba de consolidaciónestándar se realiza sobre una muestra labrada enforma de cilindro aplastado , es decir de pequeña altura en comparación al diámetro de lasección recta. La muestra se coloca en el interior de un anillo , generalmente de bronce ,que le proporciona un completo confinamiento lateral. El anillo se coloca entre dos piedrasporosas, una en cada cara de la muestra; las piedras son de sección circular y de diámetroligeramente menor que el diámetro interior del anillo. El conjunto se coloca en la cazuelade un consolido metro este es de tipo flotante. Hoy principalmente usado y así llamadoporque se puede desplazar durante la consolidación del suelo. Se aplican cargas a la muestra, repartiéndolas uniformemente en toda su área con eldispositivo formado por la esfera metálica y la placa colocada sobre la piedra porosasuperior. Un extensometro apoyado en el marco de carga móvil y ligado a la cazuela fija ,permite llevar un registro de las deformaciones en el suelo. Las cargas se aplican en incrementos, permitiendo que cada incremento obre por un periodo de tiempo suficiente para que la velocidad de deformación se reduzca prácticamente a cero. En cada incremento de carga se hacen lecturas en el extensometro, para conocer la deformación correspondiente a diferentes tiempos.
El coeficiente de consolidacion de una arcilla es de 4.92 * 10-4 cm2 / seg, el estrato en cuestion de H =6 m de espesor esta situado entre dos capas de arena y se consolida bajo la carga compuesta por un edificio, diga en cuanto tiempo (dias) alcanzara la arcilla el 50% de consolidación primaria. Cv = 4.92 * 10 -4 H = 6 m – 600 cm t = dias H/2por estar entre dos capas T = Cv t/H2 donde : T = numero adimensional llamado factor tiempo que esta en funcion del % de asentamiento(consolidación) Cv = espesor de consolidación H = espesor de la muestra t = Tiempo correspondiente al grado de consolidación T = Cv t/H2 t = T H2 / Cv= (0.197) (300) 2 / 4.92 * 10 -4 T50 = 0.197 por tabla t =36 * 106 * 1 dia/ 86400 seg t = 417 dias
El coeficiente de consolidación de una arcilla es de 5.32 *10-4 cm/seg el estrato de esta arcilla es de 8.50 mts de espesor y esta situado entre dos capas de arena en cuanto tiempo en días alcanzara la arcilla el 60% la consolidación primaria. Cv = 5.32 *10-4 H = 8.50 = 850 cm/2 = 425 cm T = dias T60 = 0.287 T = Cv t/H2 t = T H2 / Cv t =(0.287) (425)2 / 5.32 *10-4 t =97 * 106 seg. * 1 día / 86400 seg. t = 1127.80 =1128 dias
Sobre un estrato de 10 metros de arcilla compresible se ha levantado un edificio es estrato esta confinado por dos estratos continuos de arena. En una prueba de consolidación hecha en esa arcilla se uso una muestra de 2 cm de altura, drenadas por ambas caras y el tiempo en que la muestra llega 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. H = 2 cm/2= 1 cm T50 = 0.197 t = 20 minutos =1200 segundos H = 10 metros =100 cm / 2 = 500 cm T = Cv t/H2 Cv = T H2 / t Cv = (0.197) (1 cm) 2 / 1200 seg t = T H2 / Cv t =(0.197) (500)2 / 1.6 * 10 -4 t = 300 * 1016seg t = 300 * 1016 seg * 1 dia / 86400 seg = 3476 dias t = 3476 dias * 1 año /365 dias t = 9.5 años
