Embed Size (px)
Citation preview
Índice
• Definición de consolidación unidimensional
• Teoría de la consolidación unidimensional
• Compresión vs consolidación
• Consolidación radial
2
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
3
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Ensayo edométrico¿dónde entra el tiempo?
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
0,1 1 10 100 1000
De
sp
laza
mie
nto
Log (t)
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion
4
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
El problema de la consolidación
Índice
• Definición de consolidación unidimensional
• Teoría de la consolidación unidimensional
• Compresión vs consolidación
• Consolidación radial
5
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
6
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Teoría de la consolidación
Hipótesis
• Granos y agua incompresibles
• Suelo saturado
• Flujo y movimiento unidireccionales
• Ley de Darcy
• Permeabilidad y rigidez constantes en todo el proceso
∆��
�� = 0 ��
∆�
Teoría de la consolidación
En un instante dt ocurren a la vez
• Se expulsa agua dVl
• El cuadrado disminuye su volumen dVs
Líquido: Por continuidad + Darcy
Sólido: La reducción de volumen produce un incremento de tensión efectiva vertical
7
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
dz
v
v+dv
�� =��
���� � �� = �
��
���� � �� = �
��ℎ
����� � �� =
�
��
���
����� � ��
�� =��
���� � �� =
1
����
����
���� � ��
Teoría de la consolidación
Como la tensión total es constante
Por lo que el equilibrio de la fase sólida queda como
Como los volúmenes son iguales (suelo saturado) queda
8
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
�����
=���
�
��+��
��= 0
�� =��
���� � �� =
1
����
��
���� � ��
�� =�
��
���
����� � �� =
1
����
��
���� � �� → ��
���
���=��
��
�� =� � ������
dz
v
v+dv
9
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Teoría de la consolidación
El grado de consolidación instantáneo U es el cociente entre el asentamiento y el asentamiento final
El tiempo requerido para alcanzar un grado de consolidación depende de la máxima distancia hf
que debe recorrer el agua
U=0%Toda la tensión está en el agua
U=50% La mitad
de la tensión la toma el suelo,
al otra mitad todavía está
en el agua
∆��
ℎ�
u s’ e k
Variación en z(m) y t(seg)
10
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
U%: Área bajo las curvas
Teoría de la consolidaciónSolución de Taylor (1961)
�% =100
∆��� ∫ � � �� = � ��
11
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Teoría de la consolidaciónSolución de Taylor (1961)
�% < 60% → �� ≅�
4��
�% > 60% → �� ≅ −0.932 log 1 − � − 0.0851
� =��ℎ�
�
��
El grado de consolidación instantáneo Ues el cociente entre el asentamiento y el asentamiento final
El tiempo requerido para alcanzar un grado de consolidación dado se calcula con
�% ��0 025 0.04950 0.19775 0.47790 0.84895 1.129~99 ~3100 ∞
12
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Teoría de la consolidaciónSolución de Taylor (1961)
13
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Tabla de ensayo
Tabla
Escalón de carga
s´ DH DHac H De e H/2 t50 Cv av mv k
(kPa) (mm) (mm) (Ho-DHac) (DHac/Hs) (eo-De) (mm) (seg) (cm2/seg) (kPa
-1) (kPa
-1) (cm/seg)
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
1 1000 1000000
Log T
Lectu
ra
Ecuaciones
�� =���
�2
�
���
���� = 1 + ��∆�
∆�
� =��������
14
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Determinación gráfica de 0% y 100%
Fin de consolidaciónprimaria (U=100%)
Comienzo de consolidación primaria(U=0%)
Índice
• Definición de consolidación unidimensional
• Teoría de la consolidación unidimensional
• Compresión vs consolidación
• Consolidación radial
15
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
16
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Compresión vs. consolidación
La compresión primaria es un fenómeno elastoplástico acrónico
La consolidación es un fenómeno de flujo cuyavelocidad depende dela permeabilidad del suelo
��� ��� log �
���
��
��
log �
�
��
Ejercicios
• Cálculo de coeficientes Cv , k (pizarrón)
• Tiempo de consolidación de un depósito que drena por ambos lados
• Tiempo de consolidación de un depósito que drena por un solo lado
17
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Índice
• Definición de consolidación unidimensional
• Teoría de la consolidación unidimensional
• Compresión vs consolidación
• Consolidación radial
18
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Drenes verticales
Para acelerar el proceso de consolidación se pueden instalar drenes verticales que inducen flujo radial
19
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Drenes verticales
Para acelerar el proceso de consolidación se pueden instalar drenes verticales que inducen flujo radial
20
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
núcleo
camisa
Drenes verticales
Para acelerar el proceso de consolidación se pueden instalar drenes verticales que inducen flujo radial
21
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
Teoría de consolidación radial
Analogía con la consolidación vertical
Solución (Barron 1942)
Consolidación radial + vertical
22
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
�����
���+��
��= 0 → ��
���
���+1
�
��
��+��
��= 0 �� =
�� � �
��
�� = 1 − ������� �� =
�� � �
�� �� = ln�
�−3
4
1 − ��� = 1 − �� 1 − ��
Solución gráfica para el diseño de drenes verticales
23
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
(Woodward 2005)
Bibliografía
Básica
• Jiménez Salas y otros. Geotecnia y Cimientos. Ed. Rueda
• Powrie. Soil Mechanics. Ed. Spon
Complementaria
• Mitchell. Fundamentals of soil behavior. Wiley.
• Terzaghi, Peck y Mesri. Soil Mechanics in Engineering Practice. Wiley
• USACE. Settlement analysis.
Con
solid
aci
ón d
e s
ue
los
24
