Consolidacion unidimensional

LAB. SUELOS IICARRERA ACADEMICA PROFESIONAL DE “INGENIERIA CIVIL”
“UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ”
ENSAYO DE CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL
OBJETIVOS:
- 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.

MARCO CONCEPTUAL:
 DEFINICIÓN-.
• La muestraensayadaestásaturadaen formatotal (Sr=100%)
• Flujode aguavertical,nohorizontal (kh=0)
• Se desprecialacompresibilidaddel aguayde las partículasde suelofrente ala
compresibilidadde lamasadel suelo
• Es válidalaleyde Darcy.
El exceso de presión intersticial generado por los incrementos de esfuerzos debidos a la sobrecargaque
representaunaestructura,sedisipanmedianteelflujodeaguacontenidaenlamasadesuelo.Ladisipación
dedichoexcesopormediodelflujodeaguasedebealaincapacidadqueéstatienepararesistiresfuerzos
de cortey se denominaconsolidación.Este procesoseoriginadebidoa que al cargarunamasade suelo
dichacargaesinicialmenteabsorbidaporelagua contenidaenlosporosdesuelo,noobstante,altranscurrir
eltiempoelaguainiciaráunflujoascendenteobligandoalaspartículasdesueloasoportarlosincrementos
de esfuerzos generadosporla carga.El anteriorplanteamientoydefinición implica:
1. Unareducciónenelvolumendeporos,portanto uncambiovolumétricomanifestadoenasentamientos
en elsuelo defundaciónypor endeen laestructura.
2. Un aumentodelesfuerzo efectivo, quea su vez incrementalaresistenciaalcortedelsuelo.
El estudiodelprocesodeconsolidaciónsebasaenlateoría unidimensionalpropuestaporTerzagui,lacual
concluyequelaecuacióndecomportamientoquerigelosprocesosdeconsolidaciónverticales:
t
u
z
u
C ee
V





2
2
(1)
Donde Cv es elcoeficientedeconsolidaciónverticalexpresadopor:
 
VW
V
V
ga
ek
C



1
(2)
Los estudiosde Terzaguitambiéndefinenelcoeficientedecompresibilidadvolumétrica mv como:
e
a
m v
v


1
(3)
Para solucionar la ecuación (1) se asume un área cargada de dimensiones infinitas, donde la presión
aplicada qesconstante y absorbidaenprimerainstanciaporelaguaintersticialenformade unexcesode
presión uoe. Delo anteriory luegodeun análisisdiferencial lasoluciónaestaecuaciónes:
 V
m
m
oe
e
TM
H
z
Msen
Mu
u 2
0
exp1
2












 

 (4)

Donde:  12
2
 mM

conm = 0, 1,2,…,∞
H = longitudmáximadelaalturade drenaje.
Tv = factorde tiempoverticaldefinidopor:
2
H
tc
T v
V  (5)
La ecuación4puedesimplificarsealdefinirelgradodeconsolidaciónUV como:
to
e
V
ee
ee
U


 (6)
Expresiónqueal aplicarelprincipiodeesfuerzosefectivos es equivalentea:
oe
e
V
u
u
U  1 (7)
Esta relacióndemuestraqueelgradode consolidacióndeunelementoes iguala la disipacióndel exceso
de presiónintersticial.Portanto la ecuaciónquedefineelgradodeconsolidaciónes:
 V
m
mV TM
H
z
Msen
M
U 2
0
exp1
2
1 











 

 (8)
De la ecuación(8)se deducequeelgradode consolidaciónesfuncióndelfactorde 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 yexactitud es aceptable en el ámbito ingenieril
actual.
Figura 1.Grado de consolidación Uv en función del factor de profundidad z/H ydel factor de tiempo T v
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
experimentalmenteatravés delensayo 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. PASO1: Se determinóel
peso, laaltura y el diámetro
del anillo,así comoel pesode
la piedraporosaquefueron
colocadassobrelamuestra.
Se tomóuna muestrainalterada
de suelo provenientede la cantera
de Tunjuelito.Laprofundidad
aproximadadelamuestraoscila
entre los 6.5 y 7.0 m.
2. PASO2: 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:Secolocó el consolidómetro
en el dispositivo de carga cuyarelación de
brazo se tomó de 1:10.
Se inició el proceso de carga con 2 kg,
bajo la condición de que debía doblarse
dicha cantidad cada vez que se retomará
este procedimiento. La muestra se cargó
hasta alcanzar un valor de 32 kg en el
brazo.
4. PASO4: 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:
ETAPADE CARGA
De igualmanera,serelacionanacontinuaciónlosdatostomadosparalaetapade cargaparacadaunade
las variacionesquesetomaronde ésta, de maneraque:
Cargaal final del brazo de1kg
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 0,0
00:04 92 233,6800 0,0041 1,8766 0,0022 4 2,0
00:15 95 241,3000 0,0048 1,8759 0,0026 15 3,9

00:34 97 246,3800 0,0053 1,8754 0,0028 34 5,8
01:00 100 254,0000 0,0061 1,8746 0,0033 60 7,7
01:34 102 259,0800 0,0066 1,8741 0,0035 94 9,7
02:15 104 264,1600 0,0071 1,8736 0,0038 135 11,6
03:04 106 269,2400 0,0076 1,8731 0,0041 184 13,6
04:00 107 271,7800 0,0079 1,8728 0,0042 240 15,5
CONCLUCIONES:
1. Al aplicarel método cortante tenemosgraninformaciónacercadel suelo.
2. Dado que se desconocenlaspropiedadesgeológicasygeotécnicasdel
terreno,enprimerlugar,nose hace posible determinarel pesounitariototal
ni la constante de permeabilidadkque caracterizaa cada unode losestratos
que loconforman.De estamanera,se tiene que el conocimientode los
esfuerzosgeoestáticosproducidosporel pesopropiode suestructuray por
cargas externasaplicadasal mismo,nosonposible de determinar.Porende,
la relaciónde sobreconsolidaciónRSC,que permite conocersi el sueloes
sobreconsolidadoonormalmente consolidadoyque dependedirectamente
del esfuerzogeoestáticoinicial 𝜎′ 𝑉0,nopuede serdeterminadoparael caso
particularde este ensayo.
3. Los objetivos fueroncumplidosyse logró el ensayo.
0.0018
0.0028
0.0038
0.0048
0.0058
0.0068
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
Deformaciónunitaria[-]
RAIZ(t) [raiz(s)]
PESA
1kg
LINEA
OB

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>

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-C
ALUMNO
-QUIROZ RUIZ, CHRISTIAN MIJAIL
-AGUILAR CALSINA, HUGO

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