UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL
ÍNDICE
1. Introducción 2. Definición de la consolidación consolidació n 3. Hipótesis fundamental de la la teoría de Terzaghi Terzaghi 4. Términos referidos a la consolidación 5. Fases de la consolidación consolidació n 6. Prueba de consolidación unidimensional unidimensiona l 7. Coeficiente Coeficient e de la consolidación 8. Relación del coeficiente coeficiente de consolidación consolidación y otros parámetros parámetros 9. Ensayos de consolidación de suelos
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INTRODUCCIÓN
Los materiales que se utilizan en ingeniería, al aplicarles fuerzas exteriores, sufren deformaciones, de acuerdo con una determinada relación esfuerzo-deformación. En un suelo saturado al que se le aplican fuerzas exteriores se le provoca una deformación, pero no es instantánea.
A un proceso de disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso de tiempo, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo se le llama proceso de consolidación.
Frecuentemente ocurre el proceso de consolidación cuando la posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal permanece esencialmente la misma; así el movimiento de las partículas del suelo puede ocurrir solo en dirección vertical; esta es la consolidación unidimensional o unidireccional. La consolidación de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. Es un proceso asintótico, es decir, que al comienzo es más veloz, y se va haciendo cada vez más lento, hasta que el suelo llega a una nueva situación de equilibro en la que ya no se mueve. El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre él puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación, figuración e incluso el colapso de la misma. En muchos casos es necesario pre-consolidar el suelo antes de proceder a la construcción de una obra importante, como puede ser, por ejemplo, un edificio o una carretera. La pre consolidación se hace el terreno con un peso semejante o mayor que el que deberá soportar una vez construida la obra, para esto se deposita en la zona interesada una cantidad de tierra con el peso equivalente de la obra.
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LA CONSOLIDACIÓN 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 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 romperse si se producen con gran amplitud.
La consolidación es el resultado del asentamiento de una masa de suelo saturado que al eliminar el fluido del suelo va a reducirse el volumen, llegando a un equilibrio de masas que será denominado como consolidación.
Causa
Carga
Efecto
Asentamiento
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Resultado
Consolidación
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CONSOLIDACION DE SUELOS DEFINICIÓN 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. Asiento producido en suelos compresibles y saturados, debido a las deformaciones volumétricas a lo largo del tiempo, ante la disipación por drenaje de las presiones transmitidas al agua intersticial por una carga aplicada y por la reducción de los poros del suelo.
DIFERENCIA ENTRE COMPACTACION Y CONSOLIDACION La compactación incrementa la densidad de un suelo no saturado, por reducción en el volumen de vacíos (aire). Mientras que la consolidación es un proceso que incrementa la densidad de un suelo saturado, producto de la expulsión de agua de los vacíos, es diferido en el tiempo.
¿POR QUE ES NECESARIO ESTUDIAR LA CONSOLIDACION? La teoría de consolidación nos permite (o predecir) la magnitud de los asentamientos y la velocidad (tiempo) en que ellos se producción. DOC. ING. EDGAR ACURIO CRUZ CURSO: MECANICA DE SUELOS II
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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL Asentamientos diferenciales pueden ocasionar el colapso de estructura.
RELACION
ENTRE
POROSIDAD,
PERMEABILIDAD
Y
CONSOLIDACION
CONSECUENCIAS DE LA CONSOLIDACIÓN –
Incremento en el esfuerzo efectivo
–
Reducción en el volumen de vacíos
–
Reducción en el volumen total
–
Asentamientos en el terreno
–
Asentamientos en la estructura
PERMEABILIDAD Y CONSOLIDACIÓN SUELOS ARENOSOS El asentamiento ocurre rápidamente, generalmente al final de la construcción
SUELOS ARCILLOSOS El asentamiento ocurre lentamente, estructura sique asentándose durante años Después de la construcción.
TEORÍA - ANALOGÍA MECÁNICA DE TERZAGHI
Cuando un suelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el agua existente en los poros absorberá parte de dicha carga puesto que esta es incompresible, DOC. ING. EDGAR ACURIO CRUZ CURSO: MECANICA DE SUELOS II
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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA CARRERA PROFESIONAL INGENIERIA CIVIL pero con el transcurso del tiempo, escurrirá y el suelo irá absorbiendo esa carga paulatinamente. Este proceso de transferencia de carga, origina cambios de volumen en la masa de suelo, iguales al volumen de agua drenada.
HIPÓTESIS
FUNDAMENTALES
DE
LA
TEORÍA
DE
LA
CONSOLIDACIÓN o
Se supone al suelo homogéneo, cohesivo y saturado.
o
La compresión del suelo in situ es unidimensional
o
La variación de volumen tiene su origen en la relajación del exceso de presión de poros
o
El flujo es unidimensional
o
El Coeficiente de Consolidación C.V. y Permeabilidad K, permanecen constantes a lo largo del proceso.
FASES DE CONSOLIDACIÓN 1.
CONSOLIDACIÓN INSTANTÁNEA:
reducción de vacíos por eliminación
de aire.
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CONSOLIDACIÓN PRIMARIA: reducción
de volumen por la expulsión del
agua. Fenómeno en el que se transfiere la carga soportada por el agua al esqueleto mineral, esta es la consolidación propiamente dicha. 3.
CONSOLIDACIÓN 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.
COEFICIENTE DE CONSOLIDACIÓN (CV): o
Expresa velocidad de consolidación.
o
Cv no es constante durante consolidación y depende de sobrecarga y conductividad hidráulica del suelo.
Donde:
T = es el factor tiempo, cuyo valor es 0,197 para un tiempo de consolidación del 50 %, y 0,848 para un t=90%.
H = longitud para el máximo camino de drenaje durante un incremento de carga dado. Si la muestra es doblemente drenada, el valor de H será la mitad de la altura de la misma.
t = tiempo para el correspondiente factor de tiempo, obtenido de la curva de consolidación.
T, tiempo teórico H, altura efectiva t, experimental
COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD (KV):
Kv=cv* DOC. ING. EDGAR ACURIO CRUZ CURSO: MECANICA DE SUELOS II
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TÉRMINOS REFERIDOS A LA CONSOLIDACIÓN: o
ARCILLA NORMALMENTE CONSOLIDADA: Es
aquella que nunca ha
tenido una fatiga de consolidación mayor a la existente en el momento actual.
o
ARCILLA PRE CONSOLIDADA: Es consolidación mayor a la
aquella que ha tenido una fatiga de
actual (por erosión, descenso del nivel freático,
desecación, etc.)
o
FATIGA MÁXIMA DE CONSOLIDACIÓN:
Es la fatiga máxima de
consolidación que ha actuado alguna vez en el suelo.
o
RAZÓN DE PRE CONSOLIDACIÓN: Es el cociente entre la σ σσ σv
Max
de consolidación que ha sufrido el suelo en un tiempo t y la fatiga de consolidación actual. (RPC < 1,5 - 2,0).
CONSOLIDACION UNIDIMENCIONAL ASENTAMIENTOS SECUNDARIOS El final de la consolidación primaria ocurre después de la disipación del exceso de presión de poros.
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ENSAYO DE CONSOLIDACION
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