UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

FACULTAD: ARQUITECTURA, E INGENIERÍA CIVIL Y DEL AMBIENTE

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

MECANICA DE SUELOS - PRÁCTICAS

ÁREA TEMÁTICA:

PESO UNITARIO NATURAL

PERTENECE A:

ACUÑA ALARCON, RODRIGO

ANGULO ALFARO, YASHIRA

AGULAR PUMARIMAY, JOEL

LOPEZ CAYO, FRANKLIN

MACEDO BENAVENTE, EDSON

ROJAS GOMEZ, WILSON

GRUPO: MIERCOLES DE 11:00 AM A 1 PM

DOCENTE: ING. JULY NEIRA

FECHA DE ENTREGA: 04 de Julio de 2011

MECANICA DE SUELOS - ENSAYO DE CONSOLIDACION

INDICE:

1. INTRODUCCION.

1.1 MARCO TEORICO.1.2 OBJETIVOS.

2. DESARROLLO.

2.1 EQUIPO Y MATERIALES.

2.2 PRECEDIMIENTO DEL ENSAYO.2.2.1 DATOS OBTENIDOS.

2.3 CALCULOS.2.3.1 GRAFICOS Y RESULTADOS.

2.4 RESUMEN.

3. RECOMENDACIONES Y CONCLUCIONES.

3.1 RECOMENDACIONES.

3.2 CONCLUCIONES.

3.3 BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS.

1. INTRODUCCION.

El ensayo de consolidación, también llamado ensayo de compresión confinada, es de gran importancia, debido a que la consolidación es un problema natural de los suelos finos, como arcillas y limos, y todas las edificaciones fundadas sobre este tipo de suelo enfrentarán este fenómeno. Por lo anterior es de vital importancia conocer la velocidad de asentamiento total y diferencial de la estructura.

La consolidación es el proceso de asentamiento de los suelos antes mencionados, cuando están saturados y sujetos a incrementos de carga debido a la disipación de la presión de poros.

Todo lo anterior se refleja en los resultados obtenidos a partir del ensayo, el cual entrega la curva de esfuerzo deformación, la presión de pre consolidación y el coeficiente de consolidación.

El ensayo de consolidación es un ensayo bastante complicado debido a que tiene un complejo procedimiento, en el cual debemos ver como va variando el volumen del suelo al aplicar la carga, con una duración de 2 semanas aproximadamente, aunque en nuestro caso se verá una forma simplificada del ensayo, ya que por motivos de tiempo y espacio en el laboratorio no se podrá hacer completo. Este ensayo esta estandarizado por la norma norteamericana ASTM D-2435.

1.1. MARCO TEORICO.

La prueba de Consolidación Estándar consiste en comprimir verticalmente una muestra de suelo en estudio, confinándola en un anillo rígido. El suelo está sujeto a un esfuerzo en sus dos superficies planas; toda deformación ocurre en el eje vertical, las deformaciones elástica y cortante son insignificantes debido a que toda la superficie de la muestra se carga y no permite deformación lateral.

Los esfuerzos se aplican siguiendo una secuencia de cargas normalizadas o establecidas previamente, las cuales estarán de acuerdo al nivel de cargas que el suelo en estudio soportará en el futuro. En todos los casos y para cada incremento de carga la muestra sufre una primera deformación correspondiente al retraso hidrodinámico que se llama consolidación primaria y también sufre una deformación adicional debido a un fenómeno secundario.

Teóricamente es factible el fenómeno de consolidación cuando la muestra esta saturada, sin embargo, en la práctica se admite que también se genera un proceso similar en masas de suelos que no están 100% saturadas y por lo tanto, para estos casos se aplica también la teoría de la consolidación, teniendo presente que se trata sólo de una interpretación aproximada y que las conclusiones finales deben darse en base a las propiedades físico-químicas y límites de consistencia, acompañadas de una buena descripción de campo.

1.2. OBJETIVOS.

1.2.1. OBJETIVOS PRINCIPALECalcular el coeficiente de consolidaciónCalcular el índice de compresión

1.2.2. OBJETIVOS SECUNDARIOS

Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el ensayo de consolidación, aprendiendo las características de cada uno, y los cuidados que se deben tomar para realizar la experiencia.Obtener datos a partir de los ensayos y anotarlos en una tabla ordenada diseñada especialmente para este ensayo.Interpretar los datos obtenidos a través de formulaciones, tablas y gráficos, de manera que permitan sacar conclusiones sobre el ensayo realizado.Comprender la experiencia realizada, asimilando la metodología y procedimientos usados en el ensayo, incluido el tiempo e intervalos de medición.Conocer la magnitud y rapidez de los cambios de volumen de una muestra al ser sometida a un ensayo de consolidación.Construir las curvas de consolidación y establecer los puntos importantes a través del método de Casagrande, para la determinación de las características de compresibilidad del suelo y rapidez de consolidación.Aprender experimentalmente el fenómeno de la consolidación.

2. DESARROLLO.

2.1. EQUIPO Y MATERIALES.

1. Aparato de consolidación (edómetro): el aparato de consolidación corresponde a un brazo de longitud definida, por medio del cual es posible aplicar una carga a la muestra.

2. Porta probetas o celda de compresión: se usa para afirmar y confinar al suelo durante el ensayo.

3. Juego de pesas: son necesarias para aplicar las cargas al suelo en estudio. Son de distintos pesos, lo que permite ir colocándolas en forma gradual, conforme se avanza en el ensayo.

4. Deformímetro: el indicador de deformaciones debe ser un dial graduado a 0,02 mm, y con un rango de medición de por lo menos un 20% de la longitud del espécimen para el ensayo, o algún otro instrumento de medición, como un transductor que cumpla estos requerimientos.

5. Instrumentos de medición: micrómetro, u otro instrumento adecuado para medir las dimensiones físicas del espécimen dentro del 0,1% de la dimensión medida. Los pie de metro o calibradores Vernier no son recomendados para especímenes blandos que se deformarán a medida que los calibradores se colocan sobre el espécimen.

6. Cronómetro: un instrumento de medición de tiempo, que indique el tiempo transcurrido con una precisión de 1 segundo para controlar la aplicación de las cargas.

7. Balanza: la balanza usada para pesar los especímenes, debe determinar su masa con una precisión de 0,01 gramos.

8. Equipo misceláneo: incluye las herramientas para recortar y labrar la muestra, instrumentos para remoldear la muestra, y las hojas de datos.

2.2. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO.

1.- Obtención y preparación de muestras.

1.1 Se extrae muestra del suelo lo mas inalterada posible de un tamaño suficiente para poder trasportarla al laboratorio sin que ésta se desintegre y no se produzcan grietas internas que puedan alterar los resultados del ensayo.

Muestra de suelo inalterada

Marcado de la arcilla para el tallado

Cortado de la arcilla (procedimiento cauteloso)

Pulido del bloque de arcilla, toma forma de cilindro.

Culminación del pulid; comprobando con el anillo.

Verificación de las zonas donde falte pulir.

Introducción de la arcilla al anillo.

1.2 Se deben manejar las muestras cuidadosamente para prevenir cualquier alteración, cambios en la sección transversal y evitándose cualquier cambio en el contenido de agua del suelo.

2.- Preparación de la probeta.

2.1 Se talla la muestra de tal manera que se obtenga un volumen igual al del anillo del consolidómetro, este tallado se realiza de forma muy cuidadosa, en lo posible tratando que el material no se agriete en el tallado, realizado con un cuchillo.

Anilla del consolidometro.

2.2 El tamaño de la pastilla se mide con el mismo anillo, de esta manera se llega a una pastilla bien tallada cumpliendo con la condiciones anteriormente mencionadas.

Pastilla bien tallada

2.3 Antes del proceso de moldeo o tallado, se extraen porciones del suelo de la muestra para determinar el contenido de humedad exacto.

2.4 Una vez colocado la pastilla dentro del anillo, se determina el peso húmedo de la muestra.

3.- Procedimiento

3.1 Se arma el edómetro colocando la piedra porosa del fondo, por encima el conjunto

del anillo y la pastilla, se ajusta el mismo y sobre la pastilla se pone otra piedra porosa.

Piezas del ensamble del ensayo de consolidación.

3.2 Se ajusta el contrapeso del sistema de transmisión de cargas de manera que el

brazo del mismo estuviese en equilibrio.

Consolidometro.

3.3 Se coloca el edómetro debajo del yugo de carga interponiendo entre ambos una

esfera de acero y la zapata de igual superficie que la piedra porosa, para distribuir la carga.

El conjunto se centra para que la presión sea axial.

3.4 Se ubica el deformímetro adosándolo al yugo de manera que tuviera contacto con

el anillo, permitiendo medir la variación en la altura de la pastilla.

Deformimetro o dial.

3.5 Se colocan las pesas necesarias para transmitir a la muestra la presión

correspondiente al primer escalón de carga programado de 0,25 kg/cm², considerando

que cada kilogramo de las pesas trasmite 0,25 kg/cm² a la pastilla. El trabado del brazo

impide el impacto de las cargas sobre la muestra.

Soporte para las cargas, cargas serán en forma de discos.

3.6 Ubicadas las pesas, se procedió a destrabar el brazo considerando ese momento

como el inicio del escalón de carga y a partir del cual se tomaron las lecturas del

flexímetro.

3.8 Este procedimiento se repite en cada ciclo, aumentando la carga sucesivamente,

sin embargo, por razones de tiempo, en este ensayo sólo se midió la consolidación para la

primera carga.

3.9 Después de finalizado el ensayo, se desarma el equipo y se pesa la muestra para el cálculo del contenido de humedad.

Peso de la muestra después de ensayada

Muestra en el horno

2.2.1. DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO y CALCULO DE TABLASCOEFICIENTE DE CONSOLIDACION

Carga (kg) t (min) ∆ H (mm) Є H (mm) σ (kPa) е 40 0.25 1.102 0.055 18.898 203.083516 0.717 0.5 1.112 0.056 18.888 0.716 1 1.138 0.057 18.862 0.713 2 1.158 0.058 18.842 0.712 4 1.198 0.060 18.802 0.708 8 1.232 0.062 18.768 0.705 15 1.272 0.064 18.728 0.701 30 1.316 0.066 18.684 0.697 60 1.366 0.068 18.634 0.693 120 1.400 0.070 18.600 0.690 258 1.416 0.071 18.584 0.688 395 1.426 0.071 18.574 0.687 1308 1.458 0.073 18.542 0.684

1487 1.464 0.073 18.536 0.684 1814 1.470 0.074 18.530 0.683

Tabla N° 1 – Datos de la primera carga

Carga (kg) t (min) ∆ H (mm) Є H (mm) σ (kPa) е 80 0.25 1.7300 0.0865 18.2700 406.167032 0.65970203

0.5 1.7450 0.0873 18.2550 0.65833939 1 1.7700 0.0885 18.2300 0.65606831 2 1.7900 0.0895 18.2100 0.65425145 4 1.8460 0.0923 18.1540 0.64916424 8 1.9660 0.0983 18.0340 0.63826308 16 2.1000 0.1050 17.9000 0.62609012 211 2.6100 0.1305 17.3900 0.57976017 391 2.6800 0.1340 17.3200 0.57340116 486 2.6823 0.1341 17.3177 0.57319222 1586 2.6926 0.1346 17.3074 0.57225654

Tabla N° 2 – Datos de la segunda carga

Carga (kg) t (min) ∆ H (mm) Є H (mm) σ (kPa) е 120 0.5 2.7550 0.1378 17.2450 609.250547 0.56658794

1 2.7575 0.1379 17.2425 0.56636083 2 2.7610 0.1381 17.2390 0.56604288 4 2.7650 0.1383 17.2350 0.56567951 8 2.7670 0.1384 17.2330 0.56549782 15 2.7750 0.1388 17.2250 0.56477108 30 2.7820 0.1391 17.2180 0.56413517 121 2.7925 0.1396 17.2075 0.56318132 450 2.8170 0.1409 17.1830 0.56095567 1320 2.8810 0.1441 17.1190 0.55514172 1890 2.9850 0.1493 17.0150 0.54569404 2932 3.0750 0.1538 16.9250 0.53751817 3870 3.0950 0.1548 16.9050 0.53570131

Tabla N° 3 – Datos de la Tercera carga

GRAFICAS Y CALCULOS.

Grafica de la tabla N° 1 – Є vs. tiempo

Grafica de la tabla N° 2 – Є vs. tiempo

Grafica de la tabla N° 3 – Є vs. tiempo

INDICE DE COMPRESION

2.3. DATOS OBTENIDOS DE LAS TABLAS 1, 2 Y 3, PARA EL INDICE DE COMPRESICON.

σ (kpa) е min 203.083 0.6833406.167 0.5983

609.25 0.5357

Tabla N° 4 – datos para la grafica.

Grafica de la tabla N° 4 – σ vs. e

3. RECOMENDACIONES Y CONCLUCIONES.

3.1. RECOMENDACIONES.

Tratar de comprender teóricamente la elasticidad ya es bastante difícil, y cuando las

estructuras no son simples o los materiales no son uniformes se complica bastante, por eso

cuando vemos que los suelos no son homogéneos, que su comportamiento es elástico en un

rango muy pequeño, que pueden cambiar sus propiedades mecánicas con pequeñas

variaciones en el contenido de humedad, y que su estudio es de por sí bastante difícil, no

podemos dejar de darnos cuenta de la real importancia que tiene el estudio y el conocimiento

en esta materia, ya que es la única forma que como ingenieros seamos capaces de asimilar no

solo el conocimiento, sino también de asumir nuestra ignorancia y seguir profundizando en la

materia.

Con respecto a la experiencia en el laboratorio, es necesario recalcar que por motivos de

tiempo no se hizo el ensayo completo, por lo que muchas mediciones no pudieron realizarse,

por lo cual con las medidas obtenidas han sido fundamentales para comprender mejor las

materias vistas en las clases teóricas.

3.2. CONCLUCIONES.El coeficiente de consolidación promedio obtenido en laboratorio fue:El índice de compresión según la grafica de la tabla 4 es:

Es importante señalar que por motivos de tiempo y poco control no se pudo desarrollar este ensayo como debió de ser, por lo que justificamos así la aproximación y ajustes que hicimos a las graficas y/o tablas con el fin de llegar a una respuesta contundente y demostrar así las leyes que rigen la mecánica de suelos.

3.3. BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS.Mecanica de suelos – Peter L. Berry – David ReidMecanica de suelos – Juarez Badillo Rico Rodriguez