PRACTICA 1 1. OBJETIVOS
Observar cual es el comportamiento de un estrato de suelo, provocado por la construcción de cimentaciones u otras cargas que lo comprime. Determinar cuales son los parámetros de los que q ue depende la consolidación. Analizar el asentamiento causada por las cargas aplicadas. Obtener el coeficiente de consolidación (Cv). Calcular los diferentes parámetros como So, S100, permeabilidad, coeficiente de compresión secundaria.
2. INTRODUCCIÓN Consolidación
La compresión es causad a por a) deformación de las partículas del suelo, b) reacomodo de las partículas del suelo, y c) expulsión de agua o aire de los espacios vacíos. En general, el asentamiento del suelo causado por cargas se divide en tres amplias categorías: 1. Asentamiento inmediato, provocado por la deformación elástica del suelo seco y de suelos húmedos y saturados sin ningún cambio en el contenido de agua. 2. Asentamiento por consolidación primaria, es el resultado de un cambio de volumen en suelos saturados cohesivos debido a la expulsión del agua que ocupa los espacios vacíos. 3. Asentamiento por consolidación secundaria, se observa en suelos saturados cohesivos y es resultado del ajuste plástico de la estructura del suelo. Prueba de consolidación unidimensional en laboratorio
El procedimiento de prueba de la consolidación fue primero sugerido por Terzaghi, la cual se efectúa en un consolidómetro. La figura muestra un diagrama esquemático de un consolidómetro. El espécimen de suelo se coloca dentro de un anillo metálico con dos piedras porosas, una en la parte superior del espécimen y otra en el fondo. Los especímenes son usualmente
de 63,5mm de diámetro y 25,4 mm de espesor. La carga sobre el espécimen se aplica por medio de un brazo de palanca y la compresión se mi de por medio de un micrómetro calibrado. El espécimen se mantiene bajo agua durante la prueba. Cada carga se mantiene usualmente durante 24 horas. Después se duplica la presión sobre el espécimen y se continúa la medición de la compresión. Al final se determina el peso seco del espécimen de la prueba. La forma general de la gráfica de deformación del espécimen versus tiempo para un incremento dado de carga se muestra en la figura. En la gráfica se observan tres etapas distintas que se describen como sigue: Compresión inicial, principalmente por la precarga. Etapa
I:
causada
Etapa II: Consolidación primaria, durante la
cual el exceso de presión de poro por agua es gradualmente transferido a esfuerzos efectivos por la expulsión del agua de poro. Etapa III: Consolidación secundaria, ocurre
después de la total disipación del exceso de presión de poro del agua cuando alguna deformación del espécimen tiene lugar debido al reajuste plástico de la estructura del suelo. Analogía del muelle
El proceso de consolidación suele ser explicado con el modelo idealizado de un sistema compuesto por un muelle, un cilindro con un agujero y relleno de agua. En este sistema el muelle representa la compresibilidad o la estructura propia del suelo, y el agua es el fluido que se encuentra en los huecos entre los poros.
La consolidación primaria se puede asemejar al mecanismo de un émbolo relleno de agua y sin salida. 1. El cilindro está completamente lleno de agua, y el agujero está cerrado (Suelo saturado) 2. Una carga es aplicada sobre el muelle mientras el orificio sigue cerrado. En esta etapa, el agua resiste la carga aplicada. (Desarrollo de presiones excesivas en los poros de agua) 3. Cuando se abre el orificio, el agua comienza a drenar y el muelle se acorta. (Drenaje excesivo de los poros de agua) 4. Después de cierto tiempo, el drenaje de agua termina. Ahora el muelle resiste por si solo la carga aplicada. (Total disipación del exceso de presión de agua en los poros. Fin de la consolidación.
3. PROCEDIMIENTO
Se procede a tomar el diámetro la altura y el peso del anillo con el que vamos a trabajar. Luego se amasa la muestra de suelo a utilizar sobre una superficie plana y limpia. Se procede a engrasar el anillo donde la muestra va ha ser colocada. Se procede a trabajar con la muestra con el objetivo de sacar el contenido humedad y el Gs. Se procede a colocar la muestra en el anillo. Colocamos papel filtro tanto por encima del anillo como por debajo, luego de esto se procede a colocar las piedras porosas. Luego se procede a colocar el anillo en la cámara, y se encera el dial. Se pone las pesas a utilizar en el piso en forma secuencial, se debe asegurar que todas las pesas se encuentren presentes. Armado el consolidómetro se procede a dejarlo sin carga durante 24 horas. Al siguiente día se pone la primera carga que es de 0,25 para el siguiente día se procede aponer el doble del día anterior. Para la descarga se debe retirar la cuarta parte de la carga total colocada en ese instante.
4. CÁLCULOS
DATOS Anillo Diámetro Interior (cm)
5
Altura (cm)
2
Peso (gr)
70,43
Panillo + muestra (gr)
138,46
GRAVEDAD ESPECÍFICA
P matraz + Agua (gr)
675,6
Temperatura
Temperatura 1 (°C)
18,5
(°C)
Temperatura 2 (°C)
18
16
1,0007
Temp. Promedio (°C)
18,25
18
1,0004
P matraz + suelos + agua (gr)
716
20
1,0000
P cápsula (gr)
248,9
22
0,9996
P cápsula + suelo seco (gr)
313,53
24
0,9991
Gs =
2,668
26
0,9989
A
CONTENIDO DE HUMEDAD Cap. 38
Cap. 33
P Cápsula (gr)
23,75
P Cápsula (gr)
24,8
P suelo humedo + cápsula (gr)
89,2
P suelo humedo + cápsula (gr)
93,6
P suelo seco + cápsula (gr)
70,5
P suelo seco + cápsula (gr)
73,7
Contenido de Humedad (%)
40,70
Contenido de Humedad (%)
40
P muestra + anillo (gr)
137,24
Cap. B P Cápsula (gr)
5,26
P suelo humedo + cápsula (gr)
71,46
P suelo seco + cápsula (gr)
53,36
Contenido de Humedad (%)
37,63
Día 1 Tiempo
Raiz
(min)
Tiempo
Deformació n ϵ (mm)
0
0
0,0000
0
6
0,1
0,3162
0,135
15
0,25
0,5000
0,144
30
0,5
0,7071
0,154
60
1
1,0000
0,165
120
2
1,4142
0,179
240
4
2,0000
0,195
480
8
2,8284
0,211
900
15
3,8730
0,225
1800
30
5,4772
0,237
3600
60
7,7460
0,245
7200
120
10,9545
0,256
14400
240
15,4919
0,261
28800
480
21,9089
0,267
86400
1440
37,9473
0,275
Tiempo (s)
Día 2 Tiempo
Raiz
Deformació
(min)
Tiempo
n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
0,344
15
0,25
0,5000
0,352
30
0,5
0,7071
0,360
60
1
1,0000
0,371
120
2
1,4142
0,385
240
4
2,0000
0,399
480
8
2,8284
0,416
900
15
3,8730
0,431
Tiempo (s)
1800
30
5,4772
0,446
3600 7200
60 120
7,7460 10,9545
0,457
14400
240
15,4919
0,473
28800
480
21,9089
0,480
86400
1440
37,9473
0,490
0,466
Día 3 Tiempo
Raiz
Deformació
(min)
Tiempo
n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
0,607
15
0,25
0,5000
0,625
30
0,5
0,7071
0,644
60
1
1,0000
0,668
120
2
1,4142
0,697
240
4
2,0000
0,731
480
8
2,8284
0,768
900
15
3,8730
0,801
1800
30
5,4772
0,827
3600
60
7,7460
0,845
7200
120
10,9545
0,859
14400
240
15,4919
0,870
28800
480
21,9089
0,881
86400
1440
37,9473
0,896
Tiempo (s)
Día 4 Tiempo
Raiz
Deformació
(min)
Tiempo
n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
1,126
15
0,25
0,5000
1,143
30
0,5
0,7071
1,164
60
1
1,0000
1,200
120
2
1,4142
1,243
240
4
2,0000
1,295
480
8
2,8284
1,355
900
15
3,8730
1,402
1800
30
5,4772
1,440
3600
60
7,7460
1,463
7200
120
10,9545
1,479
14400
240
15,4919
1,493
28800
480
21,9089
1,505
86400
1440
37,9473
1,524
Tiempo (s)
Día 5 Tiempo
Raiz
Deformació
(min)
Tiempo
n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
1,739
15
0,25
0,5000
1,770
30
0,5
0,7071
1,804
60
1
1,0000
1,850
120
2
1,4142
1,908
240
4
2,0000
1,985
480
8
2,8284
2,044
900
15
3,8730
2,144
1800
30
5,4772
2,215
3600
60
7,7460
2,250
7200
120
10,9545
2,272
14400
240
15,4919
2,290
28800
480
21,9089
2,307
86400
1440
37,9473
2,331
Tiempo (s)
Día 6 Tiempo
Raiz
Deformació
(min)
Tiempo
n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
2,542
15
0,25
0,5000
2,569
30
0,5
0,7071
2,605
60
1
1,0000
2,656
120
2
1,4142
2,733
240
4
2,0000
2,836
480
8
2,8284
2,962
900
15
3,8730
3,068
1800
30
5,4772
3,142
3600
60
7,7460
3,181
7200
120
10,9545
3,207
14400
240
15,4919
3,227
28800
480
21,9089
3,246
86400
1440
37,9473
3,272
Tiempo (s)
Día 7 Tiempo
Raiz
(min)
Tiempo
Deformació n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
3,427
15
0,25
0,5000
3,471
30
0,5
0,7071
3,519
60
1
1,0000
3,585
120
2
1,4142
3,680
240
4
2,0000
3,805
480 900
8 15
2,8284 3,8730
3,953
1800 3600
30 60
5,4772 7,7460
4,157
7200
120
10,9545
4,225
14400
240
15,4919
4,247
28800
480
21,9089
4,266
86400
1440
37,9473
4,293
Tiempo (s)
4,075 4,199
Día 8 Tiempo
Raiz
Deformació
(min)
Tiempo
n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
4,055
15
0,25
0,5000
4,048
30
0,5
0,7071
4,037
60
1
1,0000
4,017
120
2
1,4142
3,986
240
4
2,0000
3,942
480
8
2,8284
3,891
900
15
3,8730
3,851
1800
30
5,4772
3,828
3600
60
7,7460
3,817
7200
120
10,9545
3,811
14400
240
15,4919
3,804
28800
480
21,9089
3,801
86400
1440
37,9473
3,795
Tiempo (s)
Día 9 Tiempo (s)
Tiempo
Raiz
(min)
Tiempo
Deformació n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
3,658
15
0,25
0,5000
3,643
30
0,5
0,7071
3,630
60
1
1,0000
3,617
120
2
1,4142
3,595
240
4
2,0000
3,569
480
8
2,8284
3,538
900
15
3,8730
3,443
1800
30
5,4772
3,341
3600
60
7,7460
3,269
7200
120
10,9545
3,233
14400
240
15,4919
3,212
28800
480
21,9089
3,199
86400
1440
37,9473
3,183
Día 10 Tiempo
Raiz
Deformació
(min)
Tiempo
n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
3,130
15 30
0,25 0,5
0,5000 0,7071
3,123
60
1
1,0000
3,091
120
2
1,4142
3,072
240 480
4 8
2,0000 2,8284
3,052
900
15
3,8730
2,961
1800
30
5,4772
2,887
3600
60
7,7460
2,803
7200
120
10,9545
2,734
14400
240
15,4919
2,689
28800
480
21,9089
2,661
86400
1440
37,9473
2,631
Tiempo (s)
3,110
3,012
Día 11 Tiempo
Raiz
(min)
Tiempo
Deformació n ϵ (mm)
6
0,1
0,3162
2,609
15
0,25
0,5000
2,602
30
0,5
0,7071
2,594
60
1
1,0000
2,582
120
2
1,4142
2,564
240
4
2,0000
2,539
Tiempo (s)
480
8
2,8284
2,500
900
15
3,8730
2,448
1800
30
5,4772
2,377
3600
60
7,7460
2,264
7200
120
10,9545
2,144
14400
240
15,4919
2,037
28800
480
21,9089
1,962
86400
1440
37,9473
1,895
Método de Casagrande T50=
0,197
Día
t50 (s)
t100 (s)
S100 (mm)
S0 (mm)
S50 (mm)
S50 (cm)
Hd (cm)
Cv
1
4,1
60
0,258
0,13
0,194
0,019
0,990
0,047
2
3,9
53
0,46
0,336
0,398
0,040
0,980
0,049
3
2,8
31
0,845
0,59
0,718
0,072
0,964
0,065
4
2,8
28
1,46
1,09
1,275
0,128
0,936
0,062
5
3,1
27,5
2,22
1,7
1,960
0,196
0,902
0,052
6
3,1
24,5
3,13
2,49
2,810
0,281
0,860
0,047
7
3,1
22
4,16
3,36
3,760
0,376
0,812
0,042
8
3,05
22
3,83
4,8
4,315
0,432
0,784
0,040
9
16
60
3,23
3,68
3,455
0,346
0,827
0,008
10
19
110
2,73
3,15
2,940
0,294
0,853
0,008
11
49
320
1,98
2,63
2,305
0,231
0,885
0,003
Método de Taylor T90
0,848
Día
t90 (s)
S90 (mm)
S90 (cm)
Hd (cm)
Cv
1
2,25
0,184
0,018
0,991
0,370
2
3,42
0,194
0,019
0,990
0,243
3
3,8
0,729
0,073
0,964
0,207
4
7,84
1,355
0,136
0,932
0,094
5
7,98
2,062
0,206
0,897
0,085
6
13,6
3,070
0,307
0,847
0,045
7
14,21
4,065
0,407
0,797
0,038
8
16,4
3,848
0,385
0,808
0,034
9
53,3
3,275
0,328
0,836
0,011
10
77,44
2,778
0,278
0,861
0,008
11
185
2,079
0,208
0,896
0,004
Curva deformaciones – esfuerzo efectivo
Ho (mm) Sm (mm)
20 0
Día
S100 (mm)
ΔH
ϵ
σ (kg/cm^2)
1
0,258
0,258
0,0129
0,25
2
0,46
0,46
0,023
0,50
3
0,845
0,845
0,04225
1,00
4
1,46
1,46
0,073
2,00
5
2,22
2,22
0,111
4,00
6
3,13
3,13
0,1565
8,00
7
4,16
4,16
0,208
16,00
8
3,83
3,83
0,1915
4,00
9
3,23
3,23
0,1615
1,00
10
2,73
2,73
0,1365
0,25
11
1,98
1,98
0,099
0,00
Curva relación de vacíos – esfuerzo efectivo Día
LD (mm)
Hv (mm)
Vv (cm 3)
e
(kg/cm 2)
1
-0,275
-0,275
-0,527
-0,022
0,25
2
-0,490
-0,490
-0,939
-0,039
0,50
3
-0,896
-0,896
-1,718
-0,071
1,00
4
-1,524
-1,524
-2,922
-0,121
2,00
5
-2,331
-2,331
-4,469
-0,184
4,00
6
-3,272
-3,272
-6,272
-0,259
8,00
7
-4,293
-4,293
-8,230
-0,340
16,00
8
-3,745
-3,745
-7,179
-0,296
4,00
9
-3,183
-3,183
-6,102
-0,252
1,00
10
-2,631
-2,631
-5,044
-0,208
0,25
11
-1,895
-1,895
-3,633
-0,150
0,00
5. EQUIPO
Camara de consolidación Piedra porosa Anillo donde se pone la muestra Sujetador
Centrados de carga Lector digital Estabilizador Equipo de consolidación
6. COMENTARIOS Y RECOMENDACIONES
Al momento de colocar la carga se recomienda hacerlo con cautela ya que esto puede afectar los datos ha obtenerse. Se recomienda ir graficando cada día la curva esfuerzo – logaritmo de tiempo, para así poder identificar a tiempo los posibles errores. Se recomienda humedecer el papel filtro antes de ser colocado. Observar que no existan burbujas de aire entre el papel y la muestra.
7. CONCLUSIONES
La razón por el cual en cierto punto; el aumento de contenido de humedad tiende a reducir el peso específico seco, es porque el agua toma los espacios vacíos que podrían haber sido ocupados por las partículas sólidas. Mientras se incrementa el Esfuerzo de Compactación, el Peso Específico Seco Máximo también aumenta. Mientras se incrementa el Esfuerzo de Compactación, el Contenido de Agua Óptimo decrece.
8. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica; Braja M. Das. Laboratorio de Suelos; Cesar Monroy y Patricio Torres http://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos
