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INFORME DE LABORATORIO ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN
NICOLÁS PERDOMO PERDOMO CARVAJAL CARVAJAL CAMILA ANDREA SARMIENTO YEISON FERLEY PEÑA JHON ALEXANDER NIEVES
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ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN
Nicolás Perdomo Perdomo Carvajal cód. 1080296839 1080296839 Camila Andrea Sarmiento cód. 1094282305 Yeison Ferley Peña cód. 1094278111 John Alexander Nieves cód. 1094277566
DOCENTE ING. VÍCTOR HUGO VERJEL TARAZONA.
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CONTENIDO pág.
INTRODUCCION……………………….………………………......................6 1. OBJETIVOS……………………………………………………………..…6 1.1 GENERAL…………………………………………………….……..6 1.2 ESPECIFICOS …………………………………………….……........6 2. JUSTIFICACIÓN………………………………………………………........7 3. ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN…………………………....……............7 3.1 Marco teórico………………………………………………………..7 3.2 Materiales y Equipos……………………………………………......9 3.3 Procedimiento………………………………………………….…...12 3.4 Cálculos y Resultados………………..…………………….………17 4. CONCLUSIONES………………………………………………..….........18 5. ANEXOS……………………………………………………..…………….19 6. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………..…......42 7. WEBGRAFÍA …………………………………………………….…..........43
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LISTA DE TABLAS Pág.
Tabla 1. Lecturas de cargas y deformaciones ……………………………..…..17 Tabla 2. Contenido de humedad…………………………...………………….17 Tabla 3. Grado de saturación de la muestra...………………………………….18 Tabla 4. Dimensiones del anillo…………….…………………………………18
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LISTA DE FIGURAS Pág.
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Figura 1. Espátula…………………………………………………………………… 9 Figura 2. Deformimetro……………………………………………………………..10 Figura 3. Muestra de suelo………………………………………………………….. 10 Figura 4. Papel filtro………………………………………………………………...11 Figura 5. Cargas aplicadas………………………………………………………….. 11 Figura 6. Probeta………………………………………………….............................12 Figura 7. Preparación de la muestra…………………………………………………12 Figura 8. Colocación de la muestra en el anillo…………………………………….. 13 Figura 9. Pesado del anillo con la muestra…………………………………………..13 Figura 10. Utilización de papel filtro…………………………..................................13 Figura 11. Colocación del anillo en el consolidómetro……………………..............14 Figura 12. Ajuste de cargas………………………………........................................14 Figura 13. Consolidómetro ajustado y calibrado……………………………………14 Figura 14. Colocación de cargas (1 kg)…………………..........................................15 Figura 15. Adición de cargas (16 kg)…………………………………………….....15 Figura 16. Adición de cargas (32 kg)…………………………………….................15 Figura 17. Peso de la muestra húmeda…………………………...............................16 Figura 18. Colocación de la muestra en el horno…………………………………… 16 Figura 19. Pesado de la muestra seca…………………………………………..…....16 Figura 20. Relación de vacíos vs presión……………………………………...........17 Figura 21. Anexo pre informe………………………………………………………. 19 Figura 22. Anexo pre informe…………………………………………. ....................20 Figura 23. Anexo formatos………………………………………………………..…21 Figura 24. Anexo formatos………………………………………………………… ...22 Figura 25. Anexo formatos…………………………………………………………....23
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INTRODUCCIÓN En el tema de las construcciones, varios factores son tenidos en cuenta para la realización de obras que contribuyen al desarrollo social, cultural y económico de una nación, dichos factores son de vital análisis para poder así, ejecutar con eficiencia proyectos constructivos. En el presente análisis de laboratorio, tomaremos como referencia el suelo, el cual es el elemento primordial por el cual las obras en un gran porcentaje reposan sobre éste. El suelo, posee diversas características, las cuales nos otorgan firmeza y estabilidad a las obras, pero también, en ocasiones, algunas de éstas juegan en nuestra contra proporcionándonos problemas que deberán ser manejados con respectivos. Específicamente en nuestro trabajo, estudiaremos la consolidación, una propiedad del suelo, específicamente en suelos finos como los limos cohesivos y las arcillas, para lo cual, aplicaremos cargas superficiales en una sola dimensión, para determinar con exactitud el comportamiento de un suelo arcilloso, parcialmente saturado, y de esta manera, corroborar posibles asentamientos que se nos pueden presentar en diversas obras.
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1. OBJETIVOS 1.1 General: - Estudiar los niveles asentamiento presentados en una muestra de suelos por la acción de cargas unidimensionales 1.2 Específicos: - Analizar el cambio de volumen establecido en una muestra de suelos, minimizándose así su número de relación de vacíos. - Observar el nivel de permeabilidad de un suelo, conociendo la forma como el fluido (agua) sale de éste respecto al tiempo que tarda en salir. - Estudiar los asentamientos presentados en una muestra de suelo fina arcillosa, de acuerdo a las cargas superficiales aplicadas sobre éste.
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2. JUSTIFICACIÓN El suelo, como primordial agente en las obras de construcción, es d vital importancia analizar y estudiar sus características, las cuales pueden jugar a favor o en contra de nosotros como ingenieros civiles. Específicamente en este trabajo, analizaremos las variaciones y cambios de volumen, que se pueden presentar en un suelo por acción de cargas superficiales (consolidación). Dicho estudio, nos proporcionará información acerca de los posibles asentamientos que se puedan presentar en un suelo ante cargas sobre éste en un determinado tiempo, lo cual, no haría saber con exactitud la necesidad de un eficiente sistema de cimentación para mitigar o minimizar los posibles riesgos que contrae un asentamiento en una estructura. 3. ENSAYO DE COMPACTACIÓN
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3.1 MARCO TEÓRICO. Los suelos, al igual que los otros materiales usados en la construcción, sufren deformaciones bajo el efecto de un esfuerzo aplicado sobre ellos. Sin embargo, si se considera que la mayoría de los materiales son elásticos, la relación que existe en los suelos y deformaciones es más complicada. La deformación que sufre un suelo bajo la acción de una carga no se presenta inmediatamente después de la aplicación del esfuerzo, tal como sucede en los materiales elásticos, ya que para el reacomodamiento de las partículas, que es la parte principal de la deformación, necesita expulsar parte de los fluidos y si el suelo es poco permeable, la expulsión de dicha agua requiere mucho tiempo. Cuando un proyectista de cimentaciones observa que el terreno sobre el cual va a desplantarse una estructura está formado por una capa de arcilla blanda, generalmente toma todas las precauciones necesarias a fin de evitar que la estructura sufra asentamiento excesivo. Sin embargo, si en la superficie existe un espeso estrato de arena y bajo dicho estrato se encuentra una capa de arcilla blanda, muchos proyectistas creen que el asentamiento de la estructura dependerá exclusivamente de la naturaleza del suelo situado inmediatamente debajo de la misma, y por ello, si la arcilla blanda se
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Debido a la frecuencia con que han aparecido asentamientos no previstos, originados por este tipo de fenómeno, la compresibilidad de los estratos confinados de arcilla ha recibido una creciente atención durante los últimos años. Debido a ello se han elaborado métodos que permiten estimar la magnitud y distribución de los asentamientos, de modo que si se considera que ellos resultan excesivos se pueda modificar el proyecto de cimentación. Con el fin de establecer la relación entre la presión aplicada de un suelo y su reducción de volumen, y entre esta deformación y el tiempo necesario, para que se verifique, se recurre en el laboratorio a la prueba de consolidación unidimensional, originalmente ideada por el Dr. Karl von Terzaghi, a quien se debe la teoría de la consolidación. La prueba consiste en aplicar carga a un espécimen de suelo confinado lateralmente, de tal manera que se deforme en una sola dirección. Para la ejecución de la prueba existen varios modelos de aparatos; sin embargo, uno de los más comunes es el diseñado por el Dr. Arthur Casagrande y conocido como consolidómetro de anillo libre. El aparato consta de un anillo rígido (A) dentro del cual se coloca el espécimen de suelo (S), que se protege en ambas caras circulares por medio de piedras porosas (F) que permiten la salida del agua del espécimen al ser comprimido éste. El conjunto se coloca dentro de un cilindro (C) en el que puede ponerse agua si se desea mantener el espécimen saturado. La carga al espécimen se aplica mediante el sistema de placa, marco y colgador de pesas del consolidómetro. Las deformaciones que sufre el espécimen bajo una carga aplicada se registra en un micrómetro, y un cronómetro permite conocer el tiempo que transcurre para alcanzar la deformación producida por un incremento de carga. La carga se va aplicando en incrementos elegidos, de tal manera que cada uno de ellos duplique el valor de la presión anterior. Para cada uno de los incrementos de presión se lleva un registro de la forma como progresa la deformación a través del tiempo, haciendo uso del micrómetro y del cronómetro. Con los resultados obtenidos se construye una gráfica en papel semilogarítmico que permite conocer, entre otras cosas, e tiempo en el cual se ha alcanzado la consolidación completa del espécimen bajo el incremento de carga correspondiente. Éste es un dato importante para saber cuándo se debe agregar el siguiente incremento de carga.
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PRACTICO de Yacimientos
deformación cuyo origen no es del todo conocido aún, pero que se atribuye al reacomodo plástico de las partículas del suelo. Terzaghi llamó a esta parte del fenómeno consolidación secundaria. El punto B corresponde teóricamente al tiempo en el que la presión del agua de los poros (presión neutra) del espécimen se ha disipado casi completamente; en ese momento se considera que la presión total p aplicada está siendo soportada por las partículas del suelo y se verifica la ecuación P=pi Siendo p la presión total originada por la carga y pi la presión intergranular o efectiva soportada por las partículas. Se dice entonces que se ha logrado el 100% de consolidación primaria. Terminada la prueba de consolidación del espécimen bajo el último incremento de carga se tendrá una serie de valores de deformaciones finales de cada prueba, es decir, medidas al finalizar la consolidación bajo cada incremento de carga. Conocidos el peso húmedo, la humedad, el volumen y la densidad de los sólidos se puede calcular su relación de vacíos inicial.
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Espátula
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3.2 MATERIALES
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Imagen 1. Espátula Fuente propia suelos 1 BB
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Deformímetro (1/10)
Imagen 2. Deformímetro Fuente propia suelos 1 BB
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Muestra
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Papel filtro
Imagen 4. Papel filtro Fuente propia suelos 1 BB -
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Cargas
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Probeta
Imagen 6. Probeta Fuente propia suelos 1 BB
3.3 PROCEDIMIENTO
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Preparación de la muestra (400 gr) con una humedad del 20%.
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Colocación de la muestra en el anillo
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Imagen 8. Colocación de la muestra en el anillo Fuente propia suelos 1 BB Pesado del anillo con la muestra
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Imagen 9. Pesado del anillo con la muestra Fuente propia suelos 1 BB Utilización de material de papel filtro sobre las caras de la muestra
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Colocación del anillo con la muestra sobre la capsula del deformímetro
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Imagen 11. Colocación del anillo en el consolidometro Fuente propia suelos 1 BB Ajuste de cargas sobre el espécimen
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Imagen 12. Ajuste de cargas Fuente propia suelos 1 BB Consolidometro ajustado y calibrado
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Colocación de cargas (1 kg)
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Imagen 14. Colocación de cargas (1kg) Fuente propia suelos 1 BB Adición de cargas ( 16 kg)
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Imagen 15. Adición de cargas (16 kg) Fuente propia suelos 1 BB Adición de cargas (32 kg) última carga.
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Peso de la muestra extraída del deformímetro
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Imagen 17. Peso de la muestra húmeda Fuente propia suelos 1 BB Colocación de la muestra en el horno
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Imagen 18. Colocación de la muestra en el horno Fuente propia suelos 1 BB Pesado de la muestra después de 24 horas en el horno.
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3.4 CÁLCULOS Y RESULTADOS Carga Aplicada (kg/cm²) 1.00 2.00 6.00 8.00 16.00 32.00
Lectura Final (plg.) 0.0230 0.0390 0.0360 0.0755 0.1080 0.1855
2H (plg.) 0.7526 0.7366 0.7396 0.7001 0.6676 0.5901
Altura Vacíos (plg.) 2H - 2Ho 0.5021 0.4861 0.4891 0.4496 0.4171 0.3396
Relación de Vacíos e
2.0040 1.9402 1.9521 1.7945 1.6647 1.3554
Tabla 1. Lecturas de cargas y deformaciones con cálculo de relación de vacíos 2.50 2.00 ) e ( 1.50 s o í c a V 1.00 e d n ó 0.50 i c a l e R 0.00
1.00
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10.00 Kg/cm³ Presión-
100.00
Imagen 20. Relación de vacíos vs presión Coeficiente de consolidación 0.05() 0.05(.778)
Cv=
50
Read Free For 30
Gs= =
=
=0.013 cm2/min
83.5 30.9
= 2,14
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CONTENIDO DE HUMEDAD Sign In
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PESO DE LA MUESTRA
Inicial
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Peso anillo Peso del agua Peso suelo seco Humedad
g Ws % %
55.94 38.99 27.60 20.00
55.94 38.99 27.60 0.00
Tabla 2. Contenidos de humedad GRADO DE SATURACIÓN % Inicial 20 Final 0
Tabla 3. Grados de saturación de la muestra Ws Altura de sólidos, 2Ho=
=
0.6363 cm;
0.2505
plg.
Gs*Dw*A DIMENSIONES DEL ANILLO ALTURA 1.97 cm DIÁMETRO 5.08 cm ÁREA 20.27 cm²
0.78 plg. 2.00 plg.
Peso Unitario inicial 1.668 g/cm3 Tabla 4. Dimensiones del anillo
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4. CONCLUSIONES Read Free For 30 Days Sign In
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Se evidencia claramente mediante la gráfica de relación de vacíos respecto a cargas, qué el asentamiento producido es directamente proporcional al aumento de las cargas. - La arcilla, como material fino y cohesivo, mantiene una postura poco permeable, lo cual hace que la perdida de agua en relación con el tiempo tenga bastante tardanza y por ello, la relación de vacíos en primera instancia con las
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La deformación de la estructura física de una arcilla aplicando una fuerza unidimensional, es relativamente mínima al aumento de cargas, ya que por ser un material fino, la relación de vacíos existente es poca y al momento de comprimir la muestra, los asentamientos presentados no son mayores. El problema radica, en que con las arcillas, tendremos asentamientos progresivos con el tiempo, de acuerdo a la humedad presente en las mismas.
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5. ANEXOS
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Imagen 21. Anexo pre informe Fuente propia suelos 1 BB
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Imagen 22. Anexo pre informe
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6. 7. -
BIBLIOGRAFÍA Mecánica de suelos y cimentación de Carlos Crespo Villalaz. Joseph e. Bowles manual de laboratorio de mecánica de suelos WEBGRAFÍA https://civilgeeks.com/2011/11/25/hoja-de-calculo-excel-para-ensayo-deconsolidacion/