INFOR INFORME ME Nro 03-2012-LAB. MECANICA DE SUELOS II – VI VI SEMESTRE/UANCV-PUNO SEÑOR(A) : Ing. Mónica Emérita García Blanco Docente de Lab. De Mecánica de Suelos II ASUNTO
: ENS!" DE #"NS"LID#I$N %NIDIMENSI"NL DE S%EL"S &'(#)I# Nro. *+
FECA
: &uno, -unio */+
1. U!" U!"#$ #$#" #"%& %& Lab. De Suelos 0&uno1
2. Nor'$ Este ensa2o esta estandari3ado 4or la norma norteamericana S)M D56+7.
3. O!*+", ",o o •
•
'econ 'econoce ocerr el méto método do 4ara 4ara medi medirr la conso consolilidac dació ión n unid unidim imen ensi sion onal al de muestras de suelos cuando estas se con8inan lateralmente 2 son sometidas a di8erentes cargas de 4resión teniendo en cuenta un drena-e a9ial. Inter4retar las grá8icas donde se encuentran las curas de consolidación como las de com4resibilidad, determinando los 4arámetros ;ue nos darán in8ormación en el dise
. I&+r I&+ro o# ##" #"%& %& En el mundo mundo de la la ingeniería ingeniería ciil ciil las las condiciones condiciones ;ue ;ue determinan determinan la calidad calidad de una obra están sometidas sometidas 4or di8erentes 8actores= uno de los más im4ortantes es el suelo en donde se constru2e una determinada edi8icación. #uando se somete es8uer3os a un suelo, su8re cambios de olumen en 8unción del tiem4o. Durante dic>o 4eríodo es desalo-ada el agua contenida 4or el suelo, 4roduciéndose así un aumento de la 4resión. Si tales 4resiones son 4ositias el 4roceso se denominará denominará consolidación. consolidación. Si las 4resiones son negatias, negatias, 4or lo cual el suelo tiende a aumentar de olumen, el 4roceso se denominará e94ansión.
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La consolidación se a4lica a todos los suelos, 4ero en la 4ráctica sólo tiene interés en el caso de estructuras cimentadas en de4ósitos de arcillas, 4ues en suelos ;ue son altamente 4ermeables, el drena-e causado 4or el incremento en la 4res 4resió ión n de 4oro 4oross se lle llea a a cabo cabo inmed nmedia iattamen amentte 2 de est esta mane manera ra el asenta asentamie miento nto inmedi inmediato ato 2 la consol consolidac idación ión se e8ect? e8ect?an an simult simultánea áneament mente. e. Sin embargo no es el caso 4ara suelos arcillosos, ;ue tienen ba-a 4ermeabilidad 2 su asentamiento 4or consolidación de4ende del tiem4o, tanto así ;ue es 4osible ;ue el agri agriet etam amie ient nto o de una una estr estruc uctu tura ra 4ued 4ueda a ocur ocurri rirr a
i 4ara suelos 8inos.
. E" E"o o M$+ M$+*r *r"$ "$4* 4*
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5. M$ M$r# r#o o T* T*%r"# %r"#o o ENSAO DE CONSOLIDACION El 4roceso de consolidación es un 4roceso de disminución de olumen, ;ue tiene en un la4s la4so o 4ro 4rooc ocad ado o 4or 4or un aume aument nto o de las carg cargas as sobr sobre e el suel suelo. o. Arecuen Arecuentem tement ente e ocurre ocurre ;ue durant durante e el 4roceso 4roceso de consoli consolidac dación ión la 4osici 4osición ón relatia de las 4artículas sólidas sobre un mismo 4lano >ori3ontal 4ermanece esencialmente la misma= así, el moimiento de las 4artículas de suelo 4uede ocurrir solo en dirección ertical. l obserar los de4ósitos de material mu2 suae situados en el 8ondo de una masa de agua, 4or e-em4lo el de un lago, se nota ;ue el suelo reduce su olumen con8orme 4asa el tiem4o 2 aumentan las cargas 4or sedimentación sucesia. En este caso citado, la consolidación seria de este ti4o, considerado ;ue los estratos de4ositados tienen gran e9tensión >ori3ontal, en com4aración con su es4esor. En la consolidación unidimensional el olumen de la masa de suelo disminu2e, 4ero los des4la3amientos >ori3ontales de las 4artículas sólidas son nulos. En este caso, las características de la consolidación de los estrat estratos os de arcill arcilla a 4ueden 4ueden inest inestiga igarse rse cuantit cuantitati atiam ament ente e con a4ro9i a4ro9imaci mación ón ra3o ra3ona nabl ble, e, real reali3 i3an ando do la 4rue 4rueba ba de cons consol olid idac ació ión n unid unidim imen ensi sion onal al sobr sobre e es4ecímenes re4resentatios del suelo, e9traídos en 8orma tan inalterada como sea 4osible.
6ENERALIDADES #uando se somete un suelo co>esio saturado a un incremento incremento de carga, ocurre un tras4aso de esta carga desde el agua a la estructura de suelo en el tiem4o. Inicialmente, de acuerdo a la teoría, ese incremento de carga e9terior lo toma integralmente el agua debido a ;ue, 4or una 4arte, es incom4resible, 2 4or otra, el suel suelo o del del ;ue ;ue esta estamo moss >abl >ablan ando do 4res 4resen enta ta una una ba-a ba-a 4erm 4ermea eabi bililida dad. d. Este Este incremento de carga tomado 4or el agua 4roduce e9cesos en la 4resión neutra 4or sobre las 4resiones >idrostáticas. l cabo de un tiem4o t, 4arte de este e9ceso de 4resión neutra es disi4ado, trans8iriéndose esa 4arte de la carga a la estructura de suelo, resultando en un incremento de tensiones e8ectias. El resultado de este incremento gradual de tensiones erticales e8ectias 4roduce asentamientos en terreno. #uando el suelo es 4ermeable, como es el caso de un suelo granular, o cuando la carga se a4lica a un suelo 8ino seco 0o con ba-o grado de saturación1, el 4roceso de de8ormación de8ormación con reducción reducción en el el índice índice de acíos acíos tiene lugar lugar en un un 4eríodo tan corto ;ue es 4osible considerar considerar el 4roceso como instantáneo. instantáneo. En estos casos e9iste una de8ormación ertical 4rácticamente inmediata, 4ero no se reconoce como consolidación.
PROCESOS EN LA L A CONSOLIDACI7N CONSOLIDACI7N %na arcilla 4uede encontrarse en terreno normalmente consolidada 0arcilla N#1 o 4reconsolidada 0arcilla . Se dice ;ue una arcilla es normalmente consolidada
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cuando nunca 8ue sometida en su 4asado geológico a cargas ma2ores ;ue las e9istentes a>ora en terreno. &or otro lado, si la arcilla estuo en el 4asado cargada 4or estratos de suelo ;ue 8ueron 4osteriormente erosionados, o 4or cargas de >ielo en una é4oca glacial, se la denomina 4reconsolidada 0también e9iste la 4reconsolidación 4or secamiento o 4or descenso de la na4a 8reática con 4osterior recu4eración1. El ensa2o 4ermite igualmente conocer si se trata de una arcilla N# o &# tras com4arar la tensión e8ectia ;ue la muestra tiene en terreno 0a 4artir de la estratigra8ía 2 4ro8undidad de la muestra1 con la 4resión de 4reconsolidación ;ue, como se erá más adelante, se obtiene de la cura de consolidación.
8. Pro# Pro#* *"' "'"* "*&+ &+o o l 4re4arar la muestra, esta 4uede saturarse estando com4letamente e9enta de carga o bien con una carga 4re8i-ada, 4re8i-ada, seg?n el 4roblema 4roblema ;ue se tenga, siguiendo siguiendo en ambos casos el mismo 4rocedimiento
$) Luego de >aber moldeado la muestra dentro de un anillo de consolidación, tomar una muestra re4resentatia 2 utili3arla 4ara determinar su contenido de >umedad, la graedad es4ecí8ica 0Gs1, 4eso del suelo >?medo, la altura del muestra al inicio de la 4rueba 0i1 2 su diámetro. La altura mínima de la muestra muestra deberá ser de /+ mm. 0*.7 4ulg.1, 4ero no deberá ser menor ;ue /* eces el diámetro má9imo de la 4artícula. !) Luego se monta el consolidómetro 2 4ara ello em4e3amos 4or colocar la 4ied 4iedra ra 4oros 4orosa a 0ca4 0ca4a a dren drenant ante1 e1 en el anill anillo o 2 aseg asegura uramo moss los los 4ernos 4ernos 2 asimismo aseguramos el so4orte. #) Des4ués se engrasa el anillo 2 se coloca un 4a4el 8iltro, colocando encima la muestra de suelo, nueamente cubrimos con un 4a4el 8iltro 2 una 4iedra 4orosa en la cara su4erior su4erior.. La enta-a enta-a del anillo anillo 8i-o 8i-o consiste consiste en ;ue reduce reduce la 4érdida 4or 8ricción a lo largo de las 4aredes de la muestra entre el suelo 2 el anillo 2 la elocidad del ensa2o es casi cuatro eces ma2or. #omo se 4re4ara el anillo 4ara el ensa2o. #olocación del 4a4el 8iltro 4reciamos la colocación de la muestra dentro del anillo >ora colocamos la 4rotección 4ara eitar ;ue el agua 8iltre 4or lugares no deseados. Des4ués se colocó el consolidómetro consolidómetro en el dis4ositio dis4ositio de carga 2 se >i3o un ) Des4ués bree contacto entre el 4istón de la celda 2 la barra de carga, se a4unta el día, la >ora 2 la lectura del de8ormímetro. Dentro de los cinco minutos siguientes a la a4licación de ésta, a-?stese el de8ormímetro 4ara la lectura inicial o 4ara la lectura de cero.
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*) Des4ués el reserorio de la celda de consolidación debería a>ora ser llenado con agua. Si se em4lea otros ti4os de 4órtico debería nielarse con 4esos de bronce 0igual al 4eso del agua a ser aos 4esos sin a8ectar el e;uilibrio de la iga. 9) #on la adición de agua, la muestra em4ie3a a e94andirse. Se deben a4licar cargas adicionales adicionales 4ara 4reenir la e94ansión de la muestra. muestra. Note ;ue debe mantenerse constante el es4esor de la muestra de suelo, 4or lo tanto el de8ormímetro debe indicar una com4resión igual a la de8le9ión del e;ui4o. #uan #uando do la mues muestr tra a lleg llega a al e;ui e;uililibri brio o a olu olumen men cons consta tant nte, e, la 4res 4resió ión n a4licada se conoce como 4resión de e94ansión 0inc>amiento1. :) Des4ués de alcan3ar la 4resión de e94ansión, se aumenta la 4resión de cons consol olid idac ació ión n en incr increm emen ento tos, s, a4li a4lica cand ndo o carg cargas as en una una 4rog 4rogre resi sión ón geométrica con una relación incremental C4 4 / con una secuencia *.7, *.7*, /, , 6, F @g.cm etc., de modo ;ue la 4resión se dobla con cada carga adicional. "tras relaciones increméntales de carga 4ueden utili3arse, 4ero 4arece ;ue si dic>a relación no es su8icientemente grande 2 el suelo tiende a desarrollar una resistencia interna a la carga 2 la de8ormación total de la muestra será menor ;ue la obtenida con una relación incremental de C4 4 /. En el momento coneniente, a4licar el 4rimer incremento de carga 2 simultáneam simultáneamente ente tomar lectura lectura de de8ormación de8ormación a tiem4os tiem4os transcurridos transcurridos /, , 6, H, /*, /7, +*, H*, /* minutos etc., contados a 4artir del momento cuando se a4li a4licó có la carg carga. a. Esta Estass lect lectur uras as de tiem tiem4o 4o5a 5ase sent ntam amie ient nto o sólo sólo son son re;ueridas 4ara muestras saturadas. Las lecturas deberán continuarse 4or lo menos >asta ;ue se >aga 4atente la 4endiente de la com4resión lineal secundaria característica del asentamiento, contra el logaritmo del tiem4o. &ara &ara suel suelos os con con una una ba-a ba-a conso consolilidac dació ión n 4rim 4rimar aria ia,, las las carga cargass deber deberán án mantenerse 4or lo menos durante 6 >oras. En casos e9tremos o cuando ;uieran ealuarse las características de consolidación secundaria, deberán a4licarse durante un 4eríodo más largo. ;) Des4ués de 6 >oras o como se >a2a establecido, cambiar la carga al sigu siguie ient nte e alo alorr 2 nue nueam amen ente te toma tomarr lect lectur uras as a inte inter ral alos os de tiem tiem4o 4o controlados como en el 4aso anterior. ") #ontinuar cambiando cargas tomando lecturas de de8ormación contra tiem4o discurrido a traés de todo el rango de cargas del consolidómetro 0o >asta ;ue arbitra arbitraria riamen mente te se determi determine1. ne1. l colocar colocar las cargas cargas en la ménsul ménsula a deberá siem4re eitarse el im4acto. ) uítense las cargas en decrementos= generalmente se ;uitan las tres cuartas 4artes de la 4resión total en el 4rimer decremento 2 des4ués, en cada uno de los restantes, se retira la mitad de la carga ;ue reste.
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<) Des4ués de retirar toda la carga, 4ermítase ;ue la muestra se e94anda descargada durante 6F >oras o, 4re8eriblemente, >asta ;ue no se registre e94ansión en el micrómetro en un 4eríodo de 6 >oras. )erminar la 4rueba, ;uítese el micrómetro 2 desármese el consolidómetro. 4) l )erminar #uid #uidado adosa same ment nte e sé;u sé;uese ese el agua agua del del anil anillo lo de cons consol olid idaci ación ón 2 de la su4er8 su4er8ici icie e de la muestr muestra, a, coló;u coló;uense ense dos 4lacas 4lacas de idrio, idrio, 4reiam 4reiament ente e taradas, cubriendo la muestra 2 el anillo 2 4ésese el con-unto 0anótese el dato como: tara más suelo >?medo1.
') Sé;uese la muestra 2 obténgase su 4eso seco. =. C>4# >4#4o
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?. Co&# Co 4" "o& o&* * La com4resibilidad de los suelos, tal como se determina en este ensa2o, es una una de las las 4ro4i 4ro4ied edade adess más más ?til ?tiles es ;ue ;ue 4ued 4ueden en ser ser obte obteni nidas das de los los ensa2os ensa2os de laboratorio. laboratorio. Los datos del ensa2o de consolidación consolidación 4ueden ser utili3ados utili3ados 4ara desarrollar desarrollar un estimado estimado de la elocidad 2 la cantidad cantidad de los asentamientos totales 2 di8erenciales de una estructura o un terra4lén. De esta, manera, los alores calculados son 8recuentemente de im4ortancia clae, en 4rimer lugar en la selección del ti4o de cimentación 2 en segundo lugar en la ealuación de su com4etencia.
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#uando las arcillas tienen un contenido de agua bastante ba-o, las cargas transmitid transmitidas as sobre ellas no 4roducen 4roducen muc>os asentamientos, asentamientos, sin embargo embargo cuan cuando do se >ume >umede dece cen n 4rod 4roduc ucen en seg? seg?n n el ti4o ti4o a ;ue ;ue 4ert 4erten ene3 e3ca can n asent asentam amie ient ntos os de consi conside derac ració ión. n. Es im4o im4ort rtan ante te obse obser rar ar tamb tambié ién n el desarrollo de estos con res4ecto al tiem4o.
10.R*#o'*&$#"o&* !a ;ue el ensa2o de laboratorio es unidimensional 4or el >ec>o ;ue se usa un anillo metálico 4ara con8inar la muestra, no se 4ermite 8lu-o o moimiento de agua en un sentido lateral, todo 8lu-o de agua 2 el moimiento del suelo sucede en la dirección ertical. En el terreno ocurre algo de moimiento lateral de agua, así como moimiento lateral de suelo. Ninguno de estos e8ectos es 4robablemente tan im4ortante cuando se considera el asentamiento global, debido a la consolidación basada en la e9tra4olación de resultados de laboratorio a la situación de terreno= 4ero de todas maneras >abría ;ue tener en cuenta este 8enómeno 4ara conocer con ma2or 4recisión el 4osible com4ortamiento real del suelo estudiado.
11. I4+r$#"o&*
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NOMBRE FIRMA DEL ESTUDIANTE ------------------------------------------------MAMANI LIMACI@ L" A4!*r+o COD 2?2021
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