Consolidacion unidimensional

LAB. SUELOS IICARRERA ACADEMICA PROFESIONAL DE “INGENIERIA CIVIL”

ENSAYO DE CONSOLIDACION UNIDIMENSIONALOBJETIVOS:- Determinar EL DECREMENTO DE VOLUMEN Y LA VELOCIDAD CON QUE ESE DECREMENTO SE PRODUCE EN UN SUELO, UTILIZANDO EL METODO DE ENSAYO ASTM D. 2435

-DETERMINAR LOS PARAMETROS DE LA CONSOLIDACION COMO SON EL COEFICIENTE DE CONSOLIDACION DE PRECONSOLIDACION

- CONOCER A PRIORI EL COMPORTAMIENTO DE LOS SUELOS COMPRESIBLES FRENTE A LA ACCIÓN DE CARGAS (CURVA E – LOG P ´)

-PREDECIR LA MAGNITUD DE LOS ASENTAMIENTOS Y SU EVOLUCIÓN EN EL TIEMPO (PARÁMETROS CC, CR, CV )

- ESTIMAR EN FORMA INDIRECTA EL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD VERTICAL (V=K .I)

REFERENCIAS NORMATIVAS: ASTM D3080-98 ASTM D2435 AASHTO T 216 0.03

Este método describe procedimientos para determinar la resistencia al corte consolidado drenado de un suelo en corte directo. El ensayo puede ser conducido en corte simple o corte doble. La prueba de corte directo es adecuada para un ensayo consolidado drenado porque las trayectorias de drenaje a través del espécimen de ensayo son cortas, permitiendo por esto que los excesos de las presiones de poro sean disipados bastante rápidamente. El ensayo puede ser hecho sobre todo tipo de suelos y sobre muestras inalteradas o remoldadas.

Los resultados del ensayo son aplicables a situaciones de campo donde la consolidación completa ha ocurrido bajo la sobrecarga existente, y la falla es alcanzada lentamente de modo tal que los excesos de presiones de poro son disipados. El ensayo también es útil para determinar la resistencia al corte a lo largo de planos débiles reconocibles dentro del material de suelo.

El ensayo no es adecuado para el desarrollo de relaciones exactas de esfuerzos - deformación del espécimen de prueba, debido a la distribución no uniforme de los desplazamientos y esfuerzos de corte. La baja velocidad de los desplazamientos permite la disipación del exceso de presiones de poro, pero también permite el flujo plástico de suelos cohesivos blandos. Se deberá tener cuidado para que las condiciones de ensayo representen aquellas que están siendo investigadas.

“UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ”


MARCO CONCEPTUAL: DEFINICIÓN-.

• La muestra ensayada está saturada en forma total (Sr=100%)

• Flujo de agua vertical, no horizontal (kh=0)

• Se desprecia la compresibilidad del agua y de las partículas de suelo frente a la compresibilidad de la masa del suelo

• Es válida la ley de Darcy.

El exceso de presión intersticial generado por los incrementos de esfuerzos debidos a la sobrecarga que representa una estructura, se disipan mediante el flujo de agua contenida en la masa de suelo. La disipación de dicho exceso por medio del flujo de agua se debe a la incapacidad que ésta tiene para resistir esfuerzos de corte y se denomina consolidación. Este proceso se origina debido a que al cargar una masa de suelo dicha carga es inicialmente absorbida por el agua contenida en los poros de suelo, no obstante, al transcurrir el tiempo el agua iniciará un flujo ascendente obligando a las partículas de suelo a soportar los incrementos de esfuerzos generados por la carga. El anterior planteamiento y definición implica:

1. Una reducción en el volumen de poros, por tanto un cambio volumétrico manifestado en asentamientos en el suelo de fundación y por ende en la estructura.

2. Un aumento del esfuerzo efectivo, que a su vez incrementa la resistencia al corte del suelo.

El estudio del proceso de consolidación se basa en la teoría unidimensional propuesta por Terzagui, la cual concluye que la ecuación de comportamiento que rige los procesos de consolidación vertical es:

CV∂2ue∂ z2 =

∂ue∂ t (1)

Donde Cv es el coeficiente de consolidación vertical expresado por:

CV=kV (1+e )ρW gaV (2)

Los estudios de Terzagui también definen el coeficiente de compresibilidad volumétrica mv como:

mv=av

1+e (3)

Para solucionar la ecuación (1) se asume un área cargada de dimensiones infinitas, donde la presión aplicada q es constante y absorbida en primera instancia por el agua intersticial en forma de un exceso de presión uoe. De lo anterior y luego de un análisis diferencial la solución a esta ecuación es:

ueuoe

=∑m=0

m=∞ 2Msen[M (1− z

H )]exp (−M 2TV ) (4)



Donde: M= π

2(2m+1 )

con m = 0, 1,2,…,∞ H = longitud máxima de la altura de drenaje. Tv = factor de tiempo vertical definido por:

T V=cv t

H 2 (5)

La ecuación 4 puede simplificarse al definir el grado de consolidación UV como:

UV=ee−eeo−et (6)

Expresión que al aplicar el principio de esfuerzos efectivos es equivalente a:

UV=1−ueuoe (7)

Esta relación demuestra que el grado de consolidación de un elemento es igual a la disipación del exceso de presión intersticial. Por tanto la ecuación que define el grado de consolidación es:

UV=1−∑m=0

m=∞ 2Msen [M (1− z

H )]exp (−M 2T V ) (8)

De la ecuación (8) se deduce que el grado de consolidación es función del factor de profundidad z/H y del factor de tiempo vertical Tv. Este hecho ha permitido la creación de un método aproximado resultante de las gráficas de UV en función de z/H y TV, cuya precisión y exactitud es aceptable en el ámbito ingenieril actual.

Figura 1.Grado de consolidación Uv en función del factor de profundidad z/H y del factor de tiempo Tv

Sin embargo el cálculo de este valor depende de dos parámetros anteriormente expuestos que son el coeficiente de consolidación vertical cv y el coeficiente de compresibilidad mv, los cuales se determinan experimentalmente a través del ensayo de consolidación.



Tabla de ensayo



Ensayo edométrico



MATERIAL Y EQUIPOS:- Dispositivos de carga.- Consolidómetro.- Piedras porosas- Termómetro.- Balanza digital, de sensibilidades 0.01 gr. 0.1 gr.- Cortador cilíndrico.- Horno para secado de las muestras para temperaturas de 110 ± 5 °C (230 ± 9 °F).- Indicador de caratula o deformímetro.- Espátulas flexibles 20 mm ancho x 70 mm de largo.- Sierra de alambre- Cronómetro.- Recipientes para el contenido de humedad.



PROCEDIMIENTOS:

1. PASO 1: Se determinó el peso, la altura y el diámetro del anillo, así como el peso de la piedra porosa que fueron colocadas sobre la muestra.

Se tomó una muestra inalterada de suelo proveniente de la cantera de Tunjuelito. La profundidad aproximada de la muestra oscila entre los 6.5 y 7.0 m.


2. PASO 2: Se talló la muestra dentro del anillo aprovechando los bordes cortantes que posee facilitando de esta manera el proceso. Del suelo sobrante, se tomaron muestras representativas las cuales se usaron para determinar la humedad natural, gravedad específica de los sólidos y los límites de Atterberg.

Sobre cada cara de la probeta, se colocó un papel filtro y sobre éste, cada una de las piedras porosas saturadas, que se ajustaban dentro del anillo. Este conjunto se llevó al consolidómetro.

3. PASO3:Se colocó el consolidómetro en el dispositivo de carga cuya relación de brazo se tomó de 1:10.

Se inició el proceso de carga con 2 kg, bajo la condición de que debía doblarse



3. PASO3:Se colocó el consolidómetro en el dispositivo de carga cuya relación de brazo se tomó de 1:10.

Se inició el proceso de carga con 2 kg, bajo la condición de que debía doblarse

4. PASO 4: Al completar el ciclo de carga se inició el de descarga, el cual se realizó en forma proporcional a la carga (se quitó la mitad de la carga que se encontraba en el brazo). Los valores de deformación se tomaron para los siguientes instantes de tiempo luego de la descarga: 0:04, 0:15, 0:34, 1:00, 1:34 y 30:00. Los datos obtenidos se presentan en la Tabla 9, 10, 11 y 12.




CALCULOS RESULTADOS Y ANALISIS:



ETAPA DE CARGA

De igual manera, se relacionan a continuación los datos tomados para la etapa de carga para cada una de las variaciones que se tomaron de ésta, de manera que:

Carga al final del brazo de 1 kg

Tiempo (mm:ss) Deform. (1*10-4 in) Deform.(1*10-4 cm) Deform. (cm) L (cm) Deformación unitaria (d/l) t (s) √ t(s−1)

00:00 76 193,0400 0,0193 1,8807 0 0,000:04 92 233,6800 0,0041 1,8766 0,0022 4 2,000:15 95 241,3000 0,0048 1,8759 0,0026 15 3,900:34 97 246,3800 0,0053 1,8754 0,0028 34 5,801:00 100 254,0000 0,0061 1,8746 0,0033 60 7,701:34 102 259,0800 0,0066 1,8741 0,0035 94 9,702:15 104 264,1600 0,0071 1,8736 0,0038 135 11,603:04 106 269,2400 0,0076 1,8731 0,0041 184 13,604:00 107 271,7800 0,0079 1,8728 0,0042 240 15,5

0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0

0.0018

0.0023

0.0028

0.0033

0.0038

0.0043

0.0048

0.0053

0.0058

0.0063

0.0068

PESA 1kgLINEA OB

RAIZ(t) [raiz(s)]

Defo

rmac

ión

unita

ria [

- ]

CONCLUCIONES:1. Al aplicar el método cortante tenemos gran información acerca del suelo.



2. Dado que se desconocen las propiedades geológicas y geotécnicas del terreno, en primer lugar, no se hace posible determinar el peso unitario total ni la constante de permeabilidad k que caracteriza a cada uno de los estratos que lo conforman. De esta manera, se tiene que el conocimiento de los esfuerzos geoestáticos producidos por el peso propio de su estructura y por cargas externas aplicadas al mismo, no son posible de determinar. Por ende, la relación de sobreconsolidación RSC, que permite conocer si el suelo es sobreconsolidado o normalmente consolidado y que depende directamente del esfuerzo geoestático inicial σ 'V 0, no puede ser determinado para el caso particular de este ensayo.

3. Los objetivos fueron cumplidos y se logró el ensayo.

RECOMENDACIONES:1. Con el fin de evitar inconvenientes generados por la pérdida o

confusión de la toma de datos, se recomienda que la recolección de estos sea llevada de una manera responsable, seria y consecutiva, teniendo en cuenta el hecho de que todas las personas que participamos en el desarrollo del ensayo, dependemos de estos valores para la realización de los cálculos y análisis del mismo.

2. Debemos controlar el tiempo indicado para ver los datos

BIBLIOGRAFIA

LAMBE, William & WHITMAN, Robert. Mecánica de suelos. Instituto Tecnológico de Massachusetts. México: Limusa, 2008.

Consultado en <http://www.slideshare.net/guest7fb308/consolidacin-unidimensional-de-los-suelos>


http://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtml


ANEXOS:











UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ

FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS

DOCENTE: ING. YESENIA LLANQUI QUISPE

CURSO: LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS II



SECCION: VI-CALUMNO-QUIROZ RUIZ, CHRISTIAN MIJAIL-AGUILAR CALSINA, HUGO




Engineering

Consolidacion unidimensional