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GEOLOGIA Y MECANICA DE SUELOS

Consolidación Unidimensional Página 1

2010

ITA 5ºA

Ávila Paredes Jorge Arturo Prof: Isaac Bonola Alonso

Objetivo:

Este método provee los procedimientos para determinar la magnitud y la velocidad de consolidación de un suelo confinado lateralmente y con drenaje axial, cuando está sujeto a cargas aplicadas incrementalmente bajo esfuerzo controlado. Los resultados de este ensayo son usados para estimar la magnitud y velocidad de los asentamientos totales y diferenciales de una estructura o terraplén, información que es de suma importancia en el diseño de estructuras y la evaluación de su performance.

Estudio de la Consolidación Unidimensional (Norma ASTM D2435)

• La consolidación unidimensional se expresará como un asentamiento diferido en el tiempo que se presentará en arcillas saturadas o casi saturadas

• Ejemplos de consolidación:– Torre de Pisa– Ciudad de México

CONSOLIDACIÓN.• El volumen de la masa del suelo disminuye, pero los desplazamientos

horizontales de las partículas sólidas son nulos. Realizando la prueba de consolidación unidimensional sobre los especímenes representativos del suelo (inalterado), se pueden calcular la magnitud y la velocidad de los asentamientos probables debido a las cargas aplicadas.

• Las pruebas de compresión triaxial, compresión simple, proporcionan información sobre la resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. El grado de consolidación del estrato es solo función del factor tiempo T.

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Figura 6.2

Consolidación de los suelos.A una disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso, se llama proceso de consolidación. Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal permanece esencialmente la misma, el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir solo en dirección vertical.

Características de la Curva de Consolidación

• Consolidación Inicial: Reducción de vacíos por eliminación del aire

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Pistón de

cargaExtensómetr

o

Comparado

rq

Recipiente

anularMuestra

Anillo

rígido

Piedra porosa

Piedra porosa

• Consolidación Primaria: Reducción de vacíos por eliminación de agua

• Consolidación Secundaria: Reacomodo de las partículas sólidas bajo tensión efectiva constante

• La velocidad de consolidación se expresa mediante el Coeficiente de Consolidación (Cv )

• Cv no es constante durante la consolidación y dependerá de la sobrecarga aplicada y de la permeabilidad del suelo

la ecuación diferencial parcial (modelo matemático) de la consolidación unidimensional en suelos.Cv "2u = "u ......I."z2 "tdonde:u = presión del aguaCv = coeficiente de consolidación del sueloH = alturat = tiempo

Grado de Consolidación medio del estrato (U)

• Interesa conocer el asentamiento total del estrato en cada fase del proceso de consolidación

• Grado de Consolidación medio del estrato: Suma de los asentamientos verticales a diferentes profundidades. Valor medio de Uz en un t dado.

• U puede interpretarse como un área del diagrama Uz-Z y puede obtenerse como:

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m

0m

TM2

20 z

2e

M

21U

dZUU St es sólo función del Factor tiempo (T)St puede determinarse conociendo S y T

Coeficiente de pre consolidación o de compresibilidad (av)

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Índice de compresión o compresibilidad (Cc)

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MÉTODO DE CASAGRANDE

• Si s’p = s’o: suelo normalmente consolidado

• Si s’p > s’o: suelo preconsolidado

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METODOLOGIA:

1. Toma de muestras representativas de cada estrato2. Realización de ensayos edometricos. Determinacion de parámetros

iniciales Cc y eo.3. Calculo de las tensiones efectivas iniciales verticales existentes en cada

punto sigma, y los incrementos en la tensión debido a la carga aplicada del diferencial de sigma.

4. Obtención del asiento por estrato según:

5. Obtención del asiento total por suma de los anteriores:

6. En el caso de terreno homogéneo:

Historia de Tensiones de las Arcillas

• Arcilla Normalmente Consolidado: Aquél que nunca estuvo sometida a tensiones efectivas mayores que las existentes en el terreno

• Arcilla Preconsolidado: Aquél que alguna vez ha sufrido tensiones efectivas mayores que las existentes en el terreno

• Tensión de Preconsolidación (s’p ): Máxima tensión a que ha estado sometido el suelo en su historia

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Asentamiento para sigmavc que pasa de 1 a 2 kg/cm2 en estrato de 3mm de suelo

BIBLIOGRAFIAS:

MECANICA DE SUELOS 2

Edi. Limusa grupo Noriega, 2004

Juarez Badillo y Rico Rodriguez

LA INGENIERÍA DE SUELOS EN LAS VIAS TERRESTRES

Edi. Limusa grupo Noriega, 2005

Rico del castillo

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