teoría y ensayo

1. TEMA :
CONSOLIDACIÓN, ASENTAMIENTOS Y
ENSAYO DE LABORATORIO
ALUMNO:
VILLANUEVA ELIAS, JEAM PIERRE

2. CONSOLIDACIÓN
Concepto
Es un proceso de disminución de volumen del suelo en un tiempo dado por la aplicación
de una carga, produciéndose un asentamiento por la disipación del exceso de la presión
intersticial debida a la expulsión del agua a través del suelo.
Suelo Saturado
Por lo tanto, cuando un suelo se consolida ante la aplicación de una carga, se produce
una disminución de la relación de vacíos y un incremento del esfuerzo efectivo.
Vacíos
Sólido
P

3. COMPRESIBILIDAD
• Suelos no cohesivos como las gravas y arenas, se comprimen en un
tiempo relativamente corto debido a que su permeabilidad es
relativamente alta, por lo que los asentamiento en este tipo de suelos
ocurre durante la fase de construcción de la estructura (horas o días).
• Suelos cohesivos, como las arcillas, presentan alta compresibilidad,
pero como tienen baja permeabilidad, se comprimen en un tiempo
más largo que los no cohesivos, por lo que el fenómeno puede durar
años, e incluso siglos.
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO

4. FASES DE LA CONSOLIDACIÓN
• Compresión inicial: Deformación inmediata producto de la
aplicación de una carga, sin ningún cambio en el contenido de agua
del suelo.
• Consolidación primaria: Resultado de un cambio de volumen en
suelos saturados cohesivos debido a la expulsión del agua que ocupa
los espacios vacíos.
• Consolidación secundaria: Resultado del ajuste plástico de la
estructura de suelo. Deformación plástica de las partículas que
componen el suelo.
El estudio de las relaciones esfuerzo – deformación de los suelos ha
dado como resultado un comportamiento elasto – plasto – viscoso,
muy alejado de las hipótesis de ser un material linealmente elástico o
linealmente plástico, y debido a esa naturaleza se ha determinado que
cuando a un suelo se le aplica una fuerza, la deformación que se
produce es función del tiempo.
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO

5. CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
• Suelo está totalmente saturado y es homogéneo.
• Tanto el agua como las partículas de suelo son
incompresibles.
• La Ley de Darcy aplica para el flujo de agua.
• La variación de volumen es unidimensional en la
dirección del esfuerzo aplicado.
• El coeficiente de permeabilidad en esta
dirección permanece constante.
• La variación de volumen corresponde al cambio
en la relación de vacíos.
Hipótesis de la
Teoría de
Consolidación
Unidimensional

6. CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
El movimiento de las partículas de suelos ocurre sólo en dirección
vertical.
Analogía de Terzaghi (Transmisión de los esfuerzos externos a
esfuerzos efectivos)
Orificio
Pistón sin fricción
Cilindro de sección A
Resorte

7. ECUACIÓN DE CONSOLIDACIÓN
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CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
𝜕𝑢
𝜕𝑡
= 𝐶 𝑣
𝜕2
𝑢
𝜕𝑧2
Define que la variación de la presión de poro en el tiempo va a ser una función
de un valor constante (Cv) afectado de la variación de segundo orden de la
presión de poro con respecto a la posición dentro del estrato compresible.
𝐶𝑣 = Coeficiente de Consolidación
𝐶𝑣 =
𝑘(1 + 𝑒)
𝑎 𝑣 𝛾 𝑤
k = Permeabilidad
e = relación de vacíos
𝑎 𝑣= Coeficiente de compresibilidad (mide la razón de variación de la relación
de vacíos con la presión)
𝑎 𝑣 =
𝑑𝑒
𝑑𝑝
𝛾 𝑤= Peso específico del agua destilada a 4 ºC
𝑢 = 𝑓 𝑧, 𝑡 Presión neutra y es función de la profundidad z y el tiempo t

8. ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Ensayo de Consolidación
Carga
Anillo de
confinamiento
Agua
FINALIDAD DEL ENSAYO:
1. ¿Cuánto se deforma? Curva de compresibilidad
2. ¿En cuánto tiempo? Curva de consolidación
Muestra de suelo

9. CURVA DE CONSOLIDACIÓN
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CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Una curva para cada carga aplicada y se obtiene el parámetro de Cv
U (%)

10. CURVA DE CONSOLIDACIÓN
Marzo 2014
CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Es una gráfica que relaciona el grado de consolidación U(%) con el
tiempo(t). En las ordenas en escala aritmética y en las abscisas en
escala aritmética o semilogarítimica, respectivamente.
U(%) es la relación entre la consolidación que ya ha tenido lugar a esa
profundidad y la consolidación total que ha de producirse bajo el
incremento de carga impuesto.
La curva es asintótica debido a que llega un punto en que a medida que
pasa el tiempo, el grado de consolidación permanece constante.

11. ASENTAMIENTOS
Las tensiones transmitidas por las cimentaciones al suelo dan lugar a
deformaciones del terreno que se traducen
en asentamientos, desplazamientos horizontales y giros de la
estructura
Asientos admisibles

12. •Instantáneo (Si): se produce simultáneamente a la carga por un aumento de
las tensiones totales en el suelo. Ocurre por el peso de la estructura, sin que
tenga que ver nada con el desplazamiento del agua (sin drenaje). Domina en
suelos granulares
•Consolidación primaria (Sc): asentamiento diferido en el tiempo causado
por el drenaje de la humedad del suelo lo que produce cambios en las
tensiones efectivas. La expulsión de humedad del suelo generalmente es un
proceso a largo plazo que puede llevar de semanas a años.
•Fluencia o asiento de compresión secundaria (Ss): asiento elástico que se
activa después de que toda el agua drenable haya sido expulsada del suelo.
Ocurre con el tiempo a una tensión efectiva constante
Tipo de asentamientos en suelos

13. CÁLCULO DE ASENTAMIENTOS
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CONSOLIDACIÓN DE LA MASA DE SUELO
Ejercicio: En una prueba de consolidación de una muestra de arcilla
inalterada se obtuvieron los siguientes resultados:
𝑝1 = 1,65
𝐾𝑔
𝑐𝑚2 ; 𝑒1 = 0,895
𝑝2 = 3,10
𝐾𝑔
𝑐𝑚2 ; 𝑒2 = 0,732
Determine el asentamiento total de un estrato de esta arcilla de 10 m de
espesor.
∆𝐻 =
∆𝑒
1 + 𝑒1
𝐻
∆𝐻 =
0,163
1,895
10 𝑚
∆𝐻 = 0,86 𝑚

14. Realizado en el laboratorio de la universidad privada de Tacna para poder obtener la
cohesión y el ángulo de fricción de una muestra con el técnico Miguel.
ENSAYO DE CORTE DIRECTO

15. 1. MATERIALES
• Equipo para el ensayo
• Martillo
• Brocha
• Embudo
• Llaves
• Muestra
• Balanza
• Tara
• Tijera
• Periódico

16. DENSIDAD IN SITU

17. CONTENIDO DE HUMEDAD

18. 2. PROCEDIMIENTO
• Se pasa la muestra por la
malla n° 4 para poder poner
al horno con un peso de 800g
para trabajar con muestra
seca.
• Se retira del horno y se pesa
500g y se humedece la
muestra con 12.56g para
repartir en 3 recipientes cada
uno con 33.03.

19. • Ponemos la muestra en
el equipo en 3 capaz
compactando cada uno
horizontalmente.
• Apuntamos los datos de
fuerza cortante que nos
brinda la maquina por cada
cierta deformación
horizontal.

20. • Se retira la muestra cuando la
fuerza se mantiene constante.
En el caso de nuestro ensayo no
llego a ese limite solo lo retiramos
en el tiempo que el técnico lo
indico .

21. 3. DATO
LECTURA
DEFORMACIO
N
HORIZONTAL
FUERZA
CORTANTE
FUERZA
CORTANTE
LECTURA
DEFORMACION
VERTICAL
DEFORMACION
HORIZONTAL
DEFORMACION
VERTICAL
DEFORMACION
UNITARIA
HORIZONTAL
AREA
CORREGIDA
ESFUERZO
CORTANTE
(0,01mm) (N) (kg) (0,0001") (mm) (mm) (cm²) (Kg/cm²)
0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0000 0.000 36.00 0.00
5 7.68 0.78 -6.00 0.05 -0.0006 0.003 36.09 0.02
10 9.20 0.94 -8.00 0.10 -0.0008 0.005 36.18 0.03
15 10.60 1.08 -10.00 0.15 -0.0010 0.008 36.27 0.03
20 13.00 1.33 -11.00 0.20 -0.0011 0.010 36.36 0.04
30 17.10 1.74 -10.50 0.30 -0.0011 0.015 36.55 0.05
40 24.80 2.53 -10.50 0.40 -0.0011 0.020 36.73 0.07
50 31.40 3.20 -10.50 0.50 -0.0011 0.025 36.92 0.09
65 54.60 5.57 -6.00 0.65 -0.0006 0.033 37.21 0.15
80 81.80 8.34 -5.00 0.80 -0.0005 0.040 37.50 0.22
100 111.50 11.37 6.00 1.00 0.0006 0.050 37.89 0.30
120 129.80 13.23 17.00 1.20 0.0017 0.060 38.30 0.35
140 143.60 14.64 26.00 1.40 0.0026 0.070 38.71 0.38
160 156.80 15.98 36.00 1.60 0.0036 0.080 39.13 0.41
180 166.70 16.99 45.00 1.80 0.0045 0.090 39.56 0.43
200 177.00 18.04 51.00 2.00 0.0051 0.100 40.00 0.45
220 184.30 18.79 58.00 2.20 0.0058 0.110 40.45 0.46
240 193.10 19.68 64.00 2.40 0.0064 0.120 40.91 0.48
260 199.10 20.30 69.00 2.60 0.0069 0.130 41.38 0.49

22. 3. GRAFICO:

23. MAXIMO RESIDUAL
COHESIÓN ( C ) = 0.490 no se culmino
ANGULO DE FRICCIÓN ( f ) = 43.66 no se culmino
4. Resultados y observaciones
 Solo se realizo un ensayo el cual no se pudo tener
datos precisos de la cohesión
 No se realizo la humedad de la muestra ya que no se
culmino.
 No se culmino las fuerzas cortantes por que no llego
a ser constante.

24. CONCLUSIÓN
 Se obtuvo una cohesión aproximado de 0.49 .
 Se obtuvo un Angulo de fricción aproximado de 43.66°.
 Es un ensayo que requiere mucho tiempo y claridad en los datos del
equipo.
 Es necesario saber la densidad in situ de la muestra para facilitar el
trabajo.