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El fenómeno de la consolidación unidimensional de los suelos
Presentado por:Gustavo OrjuelaLeandro OspinaDiego MorenoMartha Plata
Todos los materiales experimentan deformación cuando se les sujeta a un cambio en sus condiciones de esfuerzo.
La deformación de la mayoría de los suelos aun bajo cargas pequeñas es mucho mayor que la de los materiales estructurales y se desarrolla en el trascurso del tiempo.
Observaciones generales
Observaciones generales
El proceso de deformación en las arcillas tiene lugar casi completamente en un largo lapso
Los suelos cuando se deforman pueden presentar cambios de forma (distorsión) y de volumen (compresión o expansión).
Proceso de disminución de volumen, en un lapso de tiempo, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo.
Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas solidas sobre un mismo plano horizontal permanece esencialmente la misma; así, que el movimiento de partículas de suelo se puede ocurrir solo en dirección vertical; esta es la consolidación unidireccional.
Consolidación de los suelos
Consolidación del suelo
Si eventualmente, el anterior material depositado llega a subyacer en el lugar donde se construya una estructura y se observa el comportamiento del suelo, podrá notarse que los estratos del suelo se comprimen aun más, bajo las nuevas cargas que se les comunica.
Las características de consolidación de los estratos de arcilla pueden investigarse cuantitativamente, con aproximación razonable, y se le llama “prueba de consolidación unidimensional”
1. Se le hace a una muestra de suelo tan inalterada como sea posible
2. Se calcula la magnitud y la velocidad de los asentamientos probables debido a las cargas aplicadas.
Los asentamientos predichos en el laboratorio siempre son mayores a los reales, esto puede ser a que se supone que las constantes de consolidación son las mismas en el proceso rápido de laboratorio los cuales son mucho mas lento en la naturaleza.
Por medio del marco de carga mostrado, se aplican cargas a la muestra, repitiéndolas uniformemente en toda su área, el extensómetro permite llevar un registro de deformaciones, las cargas se aplican en incrementos, permitiendo que cada incremento actué por un periodo suficiente para que la velocidad de deformación se reduzca prácticamente a cero
En cada incremento de carga se toman lecturas en el extensómetro, para conocer la deformación correspondiente a diferentes tiempos.
Luego se grafican los valores de los tiempos transcurridos en escala logarítmica y como ordenadas las respectivas lecturas del extensómetro en escala natural.
A: tramo de recompresión B: tramo virgen C: tramo de descarga
Características de consolidación de los suelos relativamente gruesos
La expansión que representa la deformación recuperable elásticamente es del mismo orden de magnitud para la arena suelta y la compacta.
La arena compacta es mas elástica que la arena suelta, puesto que la expansión es mucho mayor en estado compacto que en el suelto
Al comprimirse una arena suelta esta internamente va a seguir teniendo su estructura de arena suelta, para que esta se vuelva arena compacta se debe someter a vibración, varillado u otro efecto dinámico.
Si se someten a consolidación materiales de forma laminar, se observaran cambios de volumen mucho mas acentuados.
Curvas de compresibilidad con alto contenido de partículas laminares
Analogía mecánica de Terzaghi
Es una modificación de un modelo originalmente sugerido con otros fines por Lord Kelvin.
Analogía mecánica de Terzaghi
La velocidad de transferencia depende del tamaño del orificio y de la viscosidad del fluido.
Línea 1-2: la distribución inicial en el agua será lineal.
Línea 3-4: si se aplica bruscamente una carga P al primer pistón.
En cada cámara la presión sigue una ley lineal y las discontinuidades en las presiones representadas en los tramos horizontales, se producen en los orificios.
Analogía mecánica de Terzaghi
Si se considera el volumen de las cámaras muy pequeño y el numero de ellas muy grande, el modelo se acercara a la condición que prevalece en los suelos.
La línea quebrada representa la distribución de presión en un numero pequeño de cámaras que tiende a convertirse en una curva continua.
En el suelo, la estructuración de las partículas solidas puede considerarse representadas por los resortes del modelo, el agua intersticial libre por el fluido incomprensible de las cámaras y los canalículos capilares por los orificios de los émbolos.
Analogía mecánica de Terzaghi
Analogía mecánica de Terzaghi
= + presión. : incremento de presión. : presión total. = + : parte de la carga. presión del agua intersticial.
Analogía mecánica de Terzaghi
