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Abancay, enero del 2018
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“AÑO DE LA IGUALDAD Y LA NO VIOLENCIA
CONTRA LAS MUJERES”
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EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE
SUELOS COHESIVOS
ASIGNATURA: GEOTECNIA
DOCENTE: PH.D. ING. LUCY MARISOL GUANUCHI ORELLANA
ALUMNO: WILMER ALBERTO TUÑOQUE ZELA
CÓDIGO: 142394
E-MAIL: snike.060293@gmail.com
FECHA: 3 DE ENERO DEL 2017
SEMESTRE ACADÉMICO: 2017 – II
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DEDICATORIA
Dedico este presente trabajo principalmente a mis padres que siempre me brindaron su ayuda
a lo largo de mi vida, que con su dedicación y enseñanzas pude aprender los valores que hoy
forman parte de mí.
A la Universidad Nacional Micaela Bastidas, que me ha inculcado los valores profesionales a lo
largo de esta etapa universitaria.
A mi Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil, que a través de mis docentes me ha
dado la experiencia y conocimiento de esta gran carrera.
A mi docente Ph.D. Ing. Lucy Marisol Huanuchi Orellana, que ha sido parte de mi formación y
me ha transmito su conocimiento y sobretodo la pasión por la carrera de ingeniería civil.
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RESUMEN
Este trabajo está dividido en 20 ítems lo cual se especifica de la siguiente manera:
 Introducción.- Se dará a conocer este ensayo de laboratorio “Expansión o Asentamiento
Potencial de Suelos Cohesivos Unidimensionalmente”.
 Glosario.- Se detallara las palabras técnicas usadas para mayor comprensión del lector.
 Justificación.- Se argumentara el motivo del trabajo y la importancia de este ensayo de
laboratorio.
 Objetivo General.- Es el fin principal de este ensayo.
 Objetivos Específicos.- Son los fines aplicativos para temas u trabajos en relación a este
ensayo de laboratorio.
 Marco Teórico.- Es la teoría base en la que se desarrollara este ensayo.
 Evolución en el tiempo.- Es como ha ido cambiando a través del tiempo el desarrollo de
este ensayo de laboratorio.
 Materiales.- Son los instrumentos básicos empleados para este ensayo.
 Equipos.- Son instrumentos más sofisticados a diferencia de los materiales.
 Normas.- Es el listado de las leyes normadas que se emplearan rigurosamente en este
ensayo.
 Formulas.- Son expresiones matemáticas que se emplearan usando los datos obtenidos
para obtener y analizar matemáticamente el comportamiento físico de la muestra.
 Variables o Indicadores.- Esta dividido en variables dependientes e independientes, en la
cual el operario podrá manejar y modificar estas variables o magnitudes para poder analizar
el comportamiento de la muestra.
 Técnicas de Recolección de datos.- Es el método de cómo obtener los datos para luego
poder usarlas en las formulas.
 Procedimiento.- Es la secuencia o pasos del desarrollo de este ensayo.
 Procesamiento de Datos.- Donde se visualizara y colocara a través de tablas y/o fórmulas
para la obtención de resultados.
 Conclusiones.- Aquí se dará el análisis de los resultados finales y del proceso a lo largo de
este ensayo, además se plasmaran las ideas fundamentales, significativas, indispensables y
contundentes.
 Bibliografía.- Serán las reseñas que fundamentan y sustentan este trabajo, serán de
carácter impreso y/o electrónico.
 Anexos.- Son los mapas, figuras, modelos, fotos sobre el ensayo, etc., donde ayudara a
mejorar la comprensión de este trabajo.
 Tablas.- Son visualizadores que ayudaran mejor el análisis de los resultados obtenidos.
 Cuadros.- Listas que se presentan dentro de un cuadro.
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ÍNDICE
Página
DEDICATORIA........................................................................................................................4
RESUMEN .............................................................................................................................5
ÍNDICE...................................................................................................................................6
1. INTRODUCCIÓN A LA TEMÁTICA........................................................................................7
2. GLOSARIO .........................................................................................................................8
3. JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................9
4. OBJETIVO GENERAL.........................................................................................................11
5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS..................................................................................................11
6. MARCO TEÓRICO.............................................................................................................11
7. EVOLUCIÓN EN EL TIEMPO..............................................................................................12
8. MATERIALES....................................................................................................................13
9. EQUIPOS .........................................................................................................................13
10. NORMAS .....................................................................................................................15
11. FÓRMULAS..................................................................................................................15
12. VARIABLES E INDICADORES .........................................................................................16
13. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS........................................................................16
14. PROCEDIMIENTO.........................................................................................................17
15. PROCESAMIENTO DE DATOS........................................................................................19
16. CONCLUSIONES...........................................................................................................23
17. BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................24
18. ANEXOS.......................................................................................................................24
19. TABLAS........................................................................................................................31
20. CUADROS ....................................................................................................................36
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1. INTRODUCCIÓN A LA TEMÁTICA
El ensayo de “Expansión o Asentamiento potencial unidimensional de Suelos Cohesivos”
es un método en la cual podemos determinar la expansión o asentamiento de un suelo
frente a una carga (asentamiento) Figura 1. y frente a un aumento de humedad
(expansión). Figura 2.
Figura 1. Asentamiento en una vía principal de una ciudad.
Figura 2. Hinchamiento del suelo en una vivienda.
Como su nombre bien lo indica es unidimensional, lo cual significa que se analizara el
cambio vertical del suelo (aumento o disminución del volumen de suelo). Se podría decir
que es un método en la cual es importante en la fase de pre – construcción, la cual nos
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dará qué tipo de cimentación se empleara para contrarrestar el asentamiento o
hinchamiento. Actualmente existen diversas formas de cimentación en las cuales son
óptimas para cada tipo de suelo. Figura 3.
Figura 3. Tipos de cimentaciones más usados. Fuente: Cementos Pacasmayo.
Este método es muy riguroso y delicado ya que un mínimo error o descuido en la
elaboración del ensayo podría alterar los resultados de manera muy significativa, por lo
cual existen normas para la elaboración y muestreo del manejo de la muestra.
Se usara una muestra inalterada o compactada, ya que si fuese de lo contrario alteraría
al modelamiento del suelo in situ y esto sería perjudicial en la elaboración del proyecto.
Figura 4.
Figura 4. Muestra Inalterada de un suelo. Fuente: Curso taller de mecánica de suelos
(Universidad Nacional de Ingeniería).
2. GLOSARIO
Términos establecidos en base a la Norma Técnica Peruana (NTP 339.136), las cuales son
las siguientes:
a. Levantamiento: Incremento en la altura vertical, Δh, de una columna de suelo “in
situ”, de altura h debido a la absorción de agua.
b. Porcentaje de levantamiento o asentamiento: Incremento o decremento con
respecto al cambio en altura vertical, Δh, a la altura original de una columna de suelo
in situ.
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c. Asentamiento: Decremento en la altura vertical, Δh, de una columna de suelo in
situ, de altura h.
d. Hinchamiento: Incremento en la elevación o dilatación de una columna de suelo,
luego de la absorción de agua.
e. Hinchamiento libre: Porcentaje de levantamiento, luego de la absorción de agua a
la presión de asiento.
f. Hinchamiento primario: Hinchamiento arbitrario de corto plazo, usualmente
caracterizado como la intersección de la tangente a la curva inversa de la curva de
deformación vs logaritmo de tiempo con la tangente de porción de línea recta que
representa el hinchamiento secundario o a largo plazo. Figura 5.
g. Hinchamiento secundario: Hinchamiento arbitrario de largo plazo usualmente
caracterizado como la porción lineal de la curva deformación vs logaritmo de
tiempo, trazada luego de completar el hinchamiento primario o de corto termino.
Figura 5.
h. Índice de hinchamiento: Pendiente de la curva de presión de recuperación –
relación de vacíos, en grafico semilogaritmico.
i. Presión de hinchamiento: Es la presión que evita que la muestra se hinche como se
describe en el método C, o aquella presión que se requiere para que la muestra
regrese a su estado original (relación de vacíos, altura) después del hinchamiento,
según el método A o B.
Figura 5. Curva Tiempo – Hinchamiento. Fuente: NTP 339.170 2002 (revisada el 2015).
3. JUSTIFICACIÓN
Los asentamientos producidos en los edificios o cualquier tipo de construcción, generan
un incremento en el costo para la sociedad, ya que producen daños a la estructura del
edificio y a las construcciones vecinas.
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Por lo expuesto se debe aumentar el control de estos parámetros geotécnicos, lo cual
nos dará un cálculo preciso del comportamiento del suelo.
Cualquier tipo de estructura está apoyada en el suelo lo cual si nuestro suelo se
comportara aleatoriamente y de manera poco resistente, ocasionaría daños
irreversibles en la estructura. Ya que son deformaciones que presentan en el suelo en el
momento de ser cargado con la estructura.
Se podrá ver las alternativas de solución para poder reducir o eliminar el potencial
expansivo del suelo.
Nuestro planeta cuenta con muchos tipos de suelos lo cual se comportan
aleatoriamente, por lo cual nuestro país peruano no es la excepción frente a estos
fenómenos geotécnicos. Por lo cual es de vital importancia para todo trabajo de
ingeniería analizar este parámetro.
Nuestra provincia de Abancay cuenta con zonas de suelo expansivo y colapsable ante
asentamientos, por ejemplo el sector de FONAVI la cual ha presentado muchos reportes
de daños lo cual ha sido informado por INDECI – Apurímac. Figura 6.
Figura 6. Mapa de tipo de suelos de la ciudad de Abancay – Apurímac. Fuente: Mapa
de peligros de la ciudad de Abancay, proyecto INDECI: PNUD PER/02/051 00014426 –
Ciudades Sostenibles.
Tambien se puede observar la capacidad portante del suelo ya que en la ciudad de
Abancay la mayor proporcion de las viviendas tienen el mismo tipo de cimentación lo
cual podria ocasionar problemas graves en un futuro ante un evento sismico de gran
escala. Figura 7.
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Figura 7. Mapa temático de capacidad portante de la ciudad de Abancay – Apurímac.
Fuente: Mapa de peligros de la ciudad de Abancay, proyecto INDECI: PNUD PER/02/051
00014426 – Ciudades Sostenibles.
Finalmente es dar a conocer a los ingenieros y personas interesadas en el tema, sobre
cómo actúa el suelo ante cargas, lo cual le dará una perspectiva mucho más amplia sobre
la expansión potencial.
4. OBJETIVO GENERAL
- Determinar la magnitud de hinchamiento o asentamiento de suelos cohesivos
relativamente inalterados o compactados.
5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Determinar la magnitud del hinchamiento o asentamiento bajo una presión vertical
conocida.
- Determinar la magnitud de presión vertical necesaria para mantener sin variación el
volumen de especímenes axialmente cargados y lateralmente confinados.
6. MARCO TEÓRICO
Basado en la “Teoría de Consolidación”, la cual establece que un aumento de esfuerzo
es causado por la construcción de cimientos u otras cargas que comprime las capas del
suelo. La compresión es causada:
- Deformación de partículas del suelo.
- Reorientación de las partículas del suelo.
- La expulsión de aire o agua de los espacios vacíos.
En general, el asentamiento del suelo causado por la carga puede dividirse en dos
amplias categorías:
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- Asentamiento Elástico, que es causado por la deformación elástica del suelo seco y
de los suelos húmedos y saturados sin ningún cambio en el contenido de humedad.
Los cálculos de los asentamientos elásticos se basan generalmente en ecuaciones
derivadas de la teoría de elasticidad.
- Asentamiento de Consolidación, que es el resultado del cambio de volumen en un
suelo cohesivo saturado debido a la expulsión de agua intersticial. El asentamiento
de consolidación es dependiente del tiempo.
PRINCIPIOS DE CONSOLIDACIÓN
Cuando una capa de suelo saturado se somete a un aumento del esfuerzo, la presión del
agua intersticial se incrementa repentinamente. En los suelos arenosos que son
altamente permeables, el drenaje causado por el aumente en la presión de agua
intersticial se completa inmediatamente. Este drenaje de agua intersticial se acompaña
de una reducción en el volumen de la masa del suelo, loque se traduce en asentamiento.
Debido al rápido drenaje del agua intersticial en suelos arenosos, el asentamiento
elástico y de consolidación ocurre simultáneamente.
Cuando una capa de arcilla compresible saturada se somete a un aumento del esfuerzo,
el asentamiento elástico se produce inmediatamente. Debido a que la conductividad
hidráulica de la arcilla es significativamente menor que la de la arena, el exceso de
presión de poros generado por la carga se disipa gradualmente durante un largo
periodo. Por lo tanto, el cambio de volumen asociado (es decir, la consolidación) en la
arcilla puede continuar por mucho tiempo después del asentamiento elástico. El
asentamiento causado por consolidación en arcilla puede ser varias veces mayor que el
asentamiento elástico.
Se conocen como suelos expansivos aquellos que presentan expansiones o contracción,
o sea cambios de volumen cuando varía su humedad o contenido de agua. Los suelos
expansivos como la arcilla tienen la propiedad de absorber una gran cantidad de agua y
retenerlo causado por su estructura geométrica, el agua produce el incremento de
volumen en la muestra y además una reducción volumétrica drástica al perder agua por
secado.
Los suelos cohesivos son de gran plasticidad lo cual produce muchos problemas en el
proceso constructivo por el aumento de volumen considerable a distinción de otros
tipos de suelos. Estos cambios producen los asentamientos que dañan gravemente a las
estructuras.
7. EVOLUCIÓN EN EL TIEMPO
- Karl Terzaghi
- Lambe Whitman (1959)
- Fu H. Chen (1975)
- Brackley (1975)
- Hussein El Arabí.
Building and Road Research Institute, University of Khartoum, Sudan.
- Woodward y Lundgren (1969)
𝑆 = 0.00216 × 𝑃 × 𝐼2.44
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- Ranganatham y Satyanarayana (1965)
𝑆 = 0.00413 × 𝑆 × 𝐼2.67
- Nayak y Christense (1971)
𝑆 = 0.0229 × 𝑃 × 𝐼1.45
×
𝑐
𝑤
+ 6.38
- Ecuacion de Vijayvergiya y de Ghazzaly (1973)
log( 𝑆 × 𝑃) =
1
12
× [0.4 × 𝐿𝐿 − 𝑤 + 5.5]
Basada en contenido de humedad.
8. MATERIALES
a. Piedras porosas
Las piedras deberán ser de grano suave y suficientemente fino para minimizar la
intrusión de suelo dentro de las piedras, si no se usa el papel de filtro; y podrá
reducir falsos desplazamientos causados por el asentamiento del espécimen en
contra de las superficies de las piedras porosas. Tales desplazamientos pueden ser
significativos, especialmente si éstos y la presión aplicada son pequeños.
Las piedras porosas pueden ser secadas al aire.
Las piedras porosas pueden fijarse cerca al anillo del consolidómetro para evitar
extrusiones ó punzonamiento a altas presiones verticales. Las dimensiones de
piedras apropiadas son descritas en la parte 5.3 del método de la NTP 339.154.
Un tamaño de poro recomendable es de 10 µm, si es que no se usa el papel de filtro.
El papel de filtro no es recomendable debido a su alta compresibilidad y no debe
usarse en la medición de hinchamiento/asentamiento de arcillas duras y cuando se
mida la presión de hinchamiento por el Método C.
b. Membrana plástica, hoja de aluminio o papel toalla humectante
Una cubierta suelta, poco firme para encerrar la muestra, anillo y piedras porosas
antes de inundar la muestra, usados para minimizar la evaporación del espécimen.
9. EQUIPOS
a. Edómetro
Un aparato de carga o edómetro de 250 kg de capacidad, provisto de un lector de
carga y un dial lector de deformación de 0,01 mm de precisión. Figura 8.
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Figura 8. Tipos de Edómetro. Fuente: Manual de Laboratorio de Suelos en
Ingeniería Civil (Joseph Bowles)
b. Consolidómetro
Un consolidómetro, equipo compuesto por una caja de bronce estanca, un anillo de
bronce de 63 mm de diámetro y 24 mm de altura con sus bordes cortantes para
tallar la muestra, un disco de moldeo para rebajar la muestra en una profundidad
de 2 y 4 mm.
c. Juego de masas
Un juego de masas para alcanzar las presiones de ensayo.
d. Horno
Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de
mantenerse en 110º ± 5º C.
e. Balanza
Balanza de capacidad superior a 1000 gr y precisión de 0,01 gr.
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10. NORMAS
a. Normas Técnicas Peruanas
- NTP 339.170:2001 Métodos de ensayo normalizados para la determinación
del hinchamiento unidimensional o potencial de asentamiento de suelos cohesivos.
- NTP 339.127:1998 Método de ensayo para determinar el contenido de
humedad de un suelo.
- NTP 339.128:1999 Método de ensayo para el análisis granulométrico.
- NTP 339.129:1999 Método de ensayo para determinar el limite líquido,
limite plástico e índice de plasticidad de suelos.
- NTP 339.131:1998 Método de ensayo para determinar el peso específico
relativo de las partículas solidad de un suelo.
- NTP 339.136:1999 Símbolos, unidades, terminologías y definiciones.
- NTP 339.141:1999 Método de ensayo para la compactación del suelo en
laboratorio utilizando una energía modificada (2,700KN-m/m3
(56,000pie-lbf/pie3
)).
- NTP 339.142:1999 Método de ensayo para la compactación del suelo en
laboratorio utilizando una energía estándar (600KN-m/m3
(12,400pie-lbf/pie3
).
- NTP 339.151:2001 Practicas estándar para la preservación y transporte de
suelos.
- NTP 339.154:2001 Método de ensayo estándar para las propiedades de
consolidación unidimensional de suelos.
b. Normas Técnicas de Asociación
- ASTM D4546-96 Standard Test Methods for One – Dimensional Swell or
Settlement Potential of Cohesive Soils.
- ASTM D 1587:1994 Practice for Thin – Walled Tube Sampling of Soils.
- ASTM D3550:1984 (Reapproved 1995) Standard Practice for Ring-Lined
Barrel Sampling of Soils.
- ASTM D3740:1999 Standard practice for Minimum Requirements for
Agencies Engaged in the Testing and/or Inspection of Soil and Rock as Used in
Engineering Design and Construction.
- ASTM D3877:1996 Standard Test Methods for One-Dimensional Expansion,
Shrinkage, and Uplift Pressure of Soil – Lime Mixtures.
11. FÓRMULAS
 Método A
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒 𝑠𝑒 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100 = (
𝛾 𝑑0
𝛾 𝑑𝑠𝑒
− 1) × 100
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100 = (
𝛾 𝑑0
𝛾 𝑑
− 1) × 100
 Método B
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒 𝑣0 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100 = (
𝛾 𝑑0
𝛾 𝑑
− 1) × 100
 Método C
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∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒2 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100
12. VARIABLES E INDICADORES
Se tiene en las variables independientes a los esfuerzos o presiones σ.
A las variables dependientes a la relación de vacíos e, y a al porcentaje de levantamiento
Δh/h. Figura 9.
Figura 9. Resultados de ensayos a la compresión lateralmente confinada sobre
muestras de suelo preparadas en laboratorio. (a) Curvas e – p típicas; (b) las mismas
curvas representadas en escala e – log (p). Fuente: Mecánica de suelos en la ingeniería
aplicada (Karl Terzaghi).
13. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
El reporte deberá incluir la información requerida en la NTP 339.154, y también deberá
incluirse lo siguiente:
Todos las secuencias del procedimiento, incluyendo cambios en la secuencia de carga.
El porcentaje de levantamiento o asentamiento para una presión vertical dada y presión
de hinchamiento σsp o presión de hinchamiento corregida σ´sp, El índice de compresión
Cc, y el índice de hinchamiento Cs, deberán ser reportados si es que son evaluados.
Deben describirse todas las variaciones de los procedimientos descritos para el cálculo
de estos parámetros y de los procedimientos de corrección usados para determinar el
% de levantamiento o asentamiento y σ´sp.
El tipo de agua usada para inundar la muestra será importante para determinar el tipo
de proceso interno.
PRECISIÓN Y SESGO ESTADÍSTICO
PRECISIÓN
La información para determinar la precisión de éste método está siendo evaluada
SESGO ESTADÍSTICO
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No hay valores de referencias aceptados para este método, por consiguiente no se
puede determinar las desviaciones.
14. PROCEDIMIENTO
1) Prepare el anillo con el espécimen instalado en él, con papel de filtro seco si se usa
y piedras porosas secadas al aire en el dispositivo de carga. Encierre la muestra, el
anillo, el papel filtro y la piedra porosa tan pronto como sea posible con una
cobertura suelta de membrana plástica, papel toalla húmedo u hoja de aluminio,
para minimizar los cambios en el contenido de humedad y volumen de la muestra
debido a la evaporación. Esta envoltura deberá ser cortada y retirada al tiempo de
saturación del espécimen.
2) Aplique una presión de asiento constante, σse, de por lo menos 1 KPa (20lbf/ft2).
Dentro de los 5 minutos después de la aplicación de σse, ajuste el extensómetro de
deformación para la lectura inicial o cero.
3) En la Figura 10 se muestra una representación gráfica de los resultados de los tres
métodos de prueba alternativos, incluidas las correcciones para compresibilidad del
consolidómetro. Estos métodos de ensayo son desarrollados de acuerdo con la NTP
339.154 excepto por lo siguiente:
3.1)Método A: Después de registrar la lectura de la deformación inicial para la presión
de asiento, se inunda la muestra y se registran las deformaciones después de varios
lapsos de tiempo. Las lecturas para 0,1 min; 0,2 min; 0,5 min; 1 min; 2 min; 4 min; 8
min; 15 min y 30 min, y 1 hora, 2 horas, 4 horas, 8 horas, 24 horas, 48 horas y 72
horas son usualmente satisfactorias. Continúe leyendo hasta que el hinchamiento
primario se complete, tal como se determina en el método ilustrado en la Figura 1.
Después de completar el hinchamiento, aplicar una presión vertical de
aproximadamente 5 kPa, 10 kPa, 20 kPa, 40 kPa, 80 kPa, etc. (100 lbf/pie2, 200
lbf/pie2, 400 lbf/pie2, 800 lbf/pie2, 1600 lbf/pie2, etc.) con cada presión mantenida
constante de acuerdo con el acápite 11.4 de la NTP 339.154. Mantenga la presión
hasta que la muestra sea recomprimida a su relación inicial de vacío/altura, la
duración de cada incremento de carga debe ser igual y de una duración que asegure
el 100 % de la consolidación primaria (Véase el acápite 11.2 o 11.6 de la NTP
339.154).
NOTA 1: La duración de un incremento de carga típico es de 1 día.
NOTA 2: La presión vertical deberá ser aplicada para recomprimir el espécimen a
una relación de vacíos menor que la relación de vacíos inicial (punto 6 de la Figura
10, Método A), debido a que la magnitud exacta de la presión vertical requerida
para recomprimir el espécimen a su relación de vacíos inicial es desconocida. Las
unidades de carga equipadas con reguladores neumáticos, son ideales para este
propósito.
3.2)El método A puede ser modificado para colocar un esfuerzo vertical inicial σ1, sobre
el espécimen equivalente a la presión vertical estimada del suelo in situ dentro de
los 5 minutos de aplicada la presión de asiento y asegurando la lectura del cero de
deformación. Lea la deformación dentro de los 5 minutos y retire la presión vertical,
excepto la presión de asiento. Registre la deformación dentro de los 5 minutos
después de retirar σ1, inunde la muestra y continúe la prueba como esta en la parte
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3.1. Esta modificación proporciona una corrección de la lectura de deformación
inicial a σse en un esfuerzo más cercano para simular la relación de vacíos in situ del
suelo.
3.3)Método B: Aplique una presión vertical excediendo la presión de asiento dentro de
los 5 minutos de colocada la presión de asiento. Lea la deformación dentro de 5
minutos de colocada la presión vertical. La muestra se inunda inmediatamente
después de leída y registrada la deformación, en lapsos de tiempo similar a 3.1,
hasta completar el hinchamiento primario. Continúe el ensayo como en 3.1.
3.4)Método C: Aplique un esfuerzo inicial, σ1, equivalente a la presión vertical in situ
estimada o presión de hinchamiento dentro de los 5 minutos después de colocar la
presión de asiento. Lea la deformación dentro de los 5 minutos después de colocar
σ1, e inmediatamente inunde el espécimen con agua. Aplicar incrementos de
esfuerzo vertical tanto como sea necesario para prevenir el hinchamiento (Véase
Nota 3). Las variaciones en las lecturas de deformación al momento de saturar la
muestra bajo el esfuerzo σ1, deben ser mantenidas preferentemente dentro de los
0,005 mm (0,0002 pulgadas) y no más que 0,01mm (0,0004 pulgadas). Cargue la
muestra de acuerdo con 3.1, sin alejarse de la tendencia del hinchamiento
(usualmente toda la noche). Los incrementos de carga deberán ser suficientes para
definir el punto máximo de curvatura en la curva de consolidación y para determinar
la pendiente de la curva de compresión virgen. La curva de recuperación siguiente
a la consolidación deberá ser determinada tal como se ilustra en la Figura 10
(Método C). La duración de los decrementos de carga de recuperación, deberán
estar de acuerdo con 11.6 de la NTP 339.154.
NOTA 3: El uso de pequeños incrementos en peso, proporciona un adecuado control
como sea necesario para prevenir el hinchamiento.
4) Las mediciones deberán incluir el tiempo de lectura, esfuerzo aplicado, deformación
observada y correcciones por compresión de miembros.
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Figura 10. Curva relación de vacíos – presión. Fuente NTP 339.170 2002 (revisada el
2015).
15. PROCESAMIENTO DE DATOS
1) Calcular la relación de vacíos inicial o altura, contenido de humedad, peso unitario
seco y húmedo, y grado de saturación, de acuerdo a la NPT 339.154. Los cálculos de
la relación de vacíos o porcentaje de levantamiento, están basados en la lectura final
para cada incremento de hinchamiento y para cada incremento o decremento de
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hinchamiento. La relación de vacíos o porcentaje de levantamiento debería ser
graficada versus el logaritmo de la presión vertical, como por ejemplo los tres
métodos gráficamente ilustrados en la Figura 10. El porcentaje de levantamiento
deberá ser relativo a una altura inicial de la muestra, ho, observado para una presión
vertical apropiada, σ. La relación de vacíos o el porcentaje de levantamiento versus
la presión vertical en escala aritmética puede ser usada para aplicaciones prácticas.
2) Los puntos del gráfico de e versus lim
10
𝜎 (Figura 10) pueden ser usados para evaluar
los parámetros de hinchamiento y asentamientos del suelo ensayado.
2.1)Método A: El hinchamiento libre a la presión de asiento referida a la relación de
vacíos e0, está dado por la siguiente expresión (Véase Figura 10 – Método A)
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒 𝑠𝑒 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100 = (
𝛾 𝑑0
𝛾 𝑑𝑠𝑒
− 1) × 100
Donde:
Δh = Cambio en la altura de la muestra
h0 = Altura inicial de la muestra ese = Relación de vacíos después de estabilizado el
hinchamiento a la presión de asiento σse
eo = Relación de vacíos inicial
γdo = Peso unitario seco a la relación de vacíos e0
γdse = Peso unitario seco a la relación de vacío ese
NOTA 5: La Figura 2 (Método A) ilustra el hinchamiento libre a la presión de asiento σse
= 1 kPa (20 lbf/pie2).
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
0,908 − 0,785
1,000 + 0,785
× 100 = 6,9%
NOTA 5: El porcentaje de levantamiento de 6,9 % podría leerse directamente desde la
coordenada derecha de la Figura 10 (Método A) para ese = 0,908, punto 4.
2.2)El porcentaje de levantamiento a la presión vertical, σ sobre la presión de
hinchamiento σsp, referida a e0 ó a una presiónvertical apropiada inicial σν0,es como
sigue: (Véase Figura 10 (Método A)):
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100 = (
𝛾 𝑑0
𝛾 𝑑
− 1) × 100
Donde:
e = Relación de vacíos a la presión vertical, y
γd = Peso unitario seco a la relación de vacíos e
NOTA 6: La Figura 10 (Método A) ilustra un porcentaje de levantamiento como sigue:
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∆ℎ
ℎ0
× 100 =
0,830 − 0,785
1,000 + 0,785
× 100 = 2,5%
Donde:
e = eνo = 0.830 y
σ = σνo = 100 kPa (2000 lbf/pie2)
La presión de hinchamiento, σsp, está dada por 400 kPa (8350 lbf/pie2), referida a eo =
0,785
2.3)La Figura 2 podría ser graficada con el peso unitario seco, γd, versus el logaritmo de
la presión aplicada, σ, en vez de la relación de vacíos e versus el logaritmo de σ, si
es que no se determinó la gravedad específica. El hinchamiento para cualquier
cambio en peso unitario seco dentro de los límites de los resultados de la prueba,
podrían ser determinados de una manera similar a la descrita en 13.2.1.
2.4)Método B: El porcentaje de levantamiento a la presión vertical σνo, aplicada
siguiendo la presión de asiento (véase 4.1.2) relativa a eo, está dada por la expresión
siguiente (véase Figura 10, Método B):
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒 𝑣0 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100 = (
𝛾 𝑑0
𝛾 𝑑
− 1) × 100
Donde:
eνo = relación de vacíos después de estabilizado el hinchamiento a la presión vertical σνo
, y
γdvo = peso unitario seco a la relación de vacíos eνo
NOTA 7: La Figura 10 (Método B) ilustra un porcentaje de levantamiento como sigue:
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
0,820 − 0,785
1,000 + 0,785
× 100 = 2,0%
Donde:
σ = σvo = 100 kPa (2000 lbf/pie2), y
σsp = presión de hinchamiento = 350 kPa ( 7 300 lbf/pie2) para eo = 0,785
El cálculo del asentamiento es similar si la muestra se contrae a la presión vertical
aplicada luego del acceso del agua.
2.5)Método C: La presión de hinchamiento σsp (punto 3, Figura 2, Método C), deberá
ser corregida hacia arriba por un procedimiento de construcción conveniente. El
disturbamiento del suelo y el proceso de ajuste de la presión vertical puede permitir
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que ocurra alguna expansión del volumen, el cual reduce la presión de
hinchamiento máxima observada.
NOTA 8: Los procedimientos de corrección convenientes incluyen aquellos basados en
la presión de preconsolidación σvm. Un procedimiento de construcción para suelos que
fallan sobre la curva de “compresión virgen”, cuando la curva de recomprensión no es
aparente es como sigue: (a) Localice el punto de curvatura máxima (punto 5, Figura 10,
Método C), (b) dibuje una horizontal, una tangente y una línea bisectriz, a través del
punto de curvatura máxima, (c) dibuje la parte virgen de la curva de compresión hacía
atrás hasta interceptar la bisectriz a la presión de preconsolidación σvm ó 780 kPa (Figura
10, Método C). La presión de hinchamiento se toma como la presión de
preconsolidación. La pendiente de la curva de recuperación de esos suelos, es
usualmente mucho menor que los de la curva de compresión.
NOTA 9: Un procedimiento de construcción modificado podría ser usado para suelos
que fallen sobre la curva de recompresión, Figura 10, Método C. El procedimiento de
construcción es como sigue: (a) Localice el punto de curvatura máxima (Punto 4, Figura
10, Método C), (b) dibuje una horizontal, una tangencial y una línea de bisección a partir
del punto de máxima curvatura, (c) Extienda la línea de recomprensión a través de la
bisectriz. La intersección de la línea de recomprensión con la bisectriz se designa como
la presión de hinchamiento corregida, σ´sp, la cual es de 380 kPa para el ejemplo en la
Figura 10 (Método C). Un detalle de esta construcción se muestra en la Fig. 3. σ´sp en
este caso es menor que σvm. Si la línea de recomprensión no está bien definida, dibuje
una línea paralela con la curva de recuperación para relaciones de vacíos mayores que
eo a partir de la bisectriz. A menudo pueden ser necesarios incrementos de carga para
definir cualquier curva de recomprensión.
2.6)Dibuje una curva paralela conveniente con la curva de recuperación (ó
recompresión), para relaciones de vacíos mayores que eo a través de la presión de
hinchamiento corregida σ´sp, a la relación de vacíos inicial eo dada por el punto 3,
Figura 10 (Método C) para obtener el porcentaje de levantamiento para cualquier
presión relativa a σ´sp, y eo, dentro del rango de los resultados de la prueba.
NOTA 10: El porcentaje de levantamiento calculado por el método C para σvo = 100 kPa
(2000 lbf/pie2) es el siguiente:
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒 𝑣0 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100 =
8,828 − 0,785
1,000 + 0,785
× 100 = 2,4%
2.7)El porcentaje de asentamiento (porcentaje de levantamiento negativo), puede ser
evaluado a partir de la relación de vacíos e2 excediendo la presión de hinchamiento
corregida, como se indica a continuación:
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
𝑒2 − 𝑒0
1 + 𝑒0
× 100
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NOTA 11: La Figura 11 (Método C) ilustra el porcentaje de hinchamiento como sigue:
∆ℎ
ℎ0
× 100 =
0,671 − 0,785
1,000 + 0,785
× 100 = −6,4%
Donde:
e2 = 0,671, y
σ2 = 2 560 kPa (53 000 lbf/pie2)
Figura 11. Detalles de construcción para el método C. Fuente: NTP 339.170 2002 (revisada el
2015).
16. CONCLUSIONES
- Con este método se puede determinar cómo será el comportamiento frente a
cargas, y así determinar el asentamiento.
- La humedad en suelos arcillosos provoca que se hinche de manera significativa, lo
cual es útil en zonas del Perú donde se presenten este tipo de zonas.
- Se puede tener un parámetro del tipo de suelo y la reacción ante cargas, lo cual será
útil en el Ordenamiento Territorial.
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- La ciudad de Abancay presenta zonas de suelos que pueden asentarse, lo cual sería
conveniente un estudio para poder ver que solución se puede dar a las viviendas de
ese lugar.
17. BIBLIOGRAFÍA
- Braja M. Das. Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Cuarta Edición. México,
Cengage Learning, 2013. 636 p.
- Karl Terzaghi y Ralph B. Peck. Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. Segunda
Edición. España, Editorial “El Ateneo” S.A., 1978. 722 p.
- Joseph E. Bowles. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. Primera
Edición. México, McGraw-Hill, 1981. 213 p.
- Eulalio Juárez Badillo y Alfonso Rico Rodríguez. Mecánica de Suelos, Tomo II. México,
Editorial Limusa S.A., 1973. 562 p.
- Normal Técnica Peruana. Métodos de ensayo normalizados para la determinación
del hinchamiento unidimensional o potencial de asentamiento de suelos cohesivos.
2015 – 05 – 14, primera edición. INDECOPI. 21 p.
18. ANEXOS
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19. TABLAS
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20. CUADROS
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Expansión o asentamiento potencial de suelos

  • 2. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 1 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC “AÑO DE LA IGUALDAD Y LA NO VIOLENCIA CONTRA LAS MUJERES” ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS ASIGNATURA: GEOTECNIA DOCENTE: PH.D. ING. LUCY MARISOL GUANUCHI ORELLANA ALUMNO: WILMER ALBERTO TUÑOQUE ZELA CÓDIGO: 142394 E-MAIL: snike.060293@gmail.com FECHA: 3 DE ENERO DEL 2017 SEMESTRE ACADÉMICO: 2017 – II
  • 3. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 2 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
  • 4. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 3 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS
  • 5. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 4 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DEDICATORIA Dedico este presente trabajo principalmente a mis padres que siempre me brindaron su ayuda a lo largo de mi vida, que con su dedicación y enseñanzas pude aprender los valores que hoy forman parte de mí. A la Universidad Nacional Micaela Bastidas, que me ha inculcado los valores profesionales a lo largo de esta etapa universitaria. A mi Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil, que a través de mis docentes me ha dado la experiencia y conocimiento de esta gran carrera. A mi docente Ph.D. Ing. Lucy Marisol Huanuchi Orellana, que ha sido parte de mi formación y me ha transmito su conocimiento y sobretodo la pasión por la carrera de ingeniería civil.
  • 6. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 5 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL RESUMEN Este trabajo está dividido en 20 ítems lo cual se especifica de la siguiente manera:  Introducción.- Se dará a conocer este ensayo de laboratorio “Expansión o Asentamiento Potencial de Suelos Cohesivos Unidimensionalmente”.  Glosario.- Se detallara las palabras técnicas usadas para mayor comprensión del lector.  Justificación.- Se argumentara el motivo del trabajo y la importancia de este ensayo de laboratorio.  Objetivo General.- Es el fin principal de este ensayo.  Objetivos Específicos.- Son los fines aplicativos para temas u trabajos en relación a este ensayo de laboratorio.  Marco Teórico.- Es la teoría base en la que se desarrollara este ensayo.  Evolución en el tiempo.- Es como ha ido cambiando a través del tiempo el desarrollo de este ensayo de laboratorio.  Materiales.- Son los instrumentos básicos empleados para este ensayo.  Equipos.- Son instrumentos más sofisticados a diferencia de los materiales.  Normas.- Es el listado de las leyes normadas que se emplearan rigurosamente en este ensayo.  Formulas.- Son expresiones matemáticas que se emplearan usando los datos obtenidos para obtener y analizar matemáticamente el comportamiento físico de la muestra.  Variables o Indicadores.- Esta dividido en variables dependientes e independientes, en la cual el operario podrá manejar y modificar estas variables o magnitudes para poder analizar el comportamiento de la muestra.  Técnicas de Recolección de datos.- Es el método de cómo obtener los datos para luego poder usarlas en las formulas.  Procedimiento.- Es la secuencia o pasos del desarrollo de este ensayo.  Procesamiento de Datos.- Donde se visualizara y colocara a través de tablas y/o fórmulas para la obtención de resultados.  Conclusiones.- Aquí se dará el análisis de los resultados finales y del proceso a lo largo de este ensayo, además se plasmaran las ideas fundamentales, significativas, indispensables y contundentes.  Bibliografía.- Serán las reseñas que fundamentan y sustentan este trabajo, serán de carácter impreso y/o electrónico.  Anexos.- Son los mapas, figuras, modelos, fotos sobre el ensayo, etc., donde ayudara a mejorar la comprensión de este trabajo.  Tablas.- Son visualizadores que ayudaran mejor el análisis de los resultados obtenidos.  Cuadros.- Listas que se presentan dentro de un cuadro.
  • 7. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 6 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ÍNDICE Página DEDICATORIA........................................................................................................................4 RESUMEN .............................................................................................................................5 ÍNDICE...................................................................................................................................6 1. INTRODUCCIÓN A LA TEMÁTICA........................................................................................7 2. GLOSARIO .........................................................................................................................8 3. JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................9 4. OBJETIVO GENERAL.........................................................................................................11 5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS..................................................................................................11 6. MARCO TEÓRICO.............................................................................................................11 7. EVOLUCIÓN EN EL TIEMPO..............................................................................................12 8. MATERIALES....................................................................................................................13 9. EQUIPOS .........................................................................................................................13 10. NORMAS .....................................................................................................................15 11. FÓRMULAS..................................................................................................................15 12. VARIABLES E INDICADORES .........................................................................................16 13. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS........................................................................16 14. PROCEDIMIENTO.........................................................................................................17 15. PROCESAMIENTO DE DATOS........................................................................................19 16. CONCLUSIONES...........................................................................................................23 17. BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................24 18. ANEXOS.......................................................................................................................24 19. TABLAS........................................................................................................................31 20. CUADROS ....................................................................................................................36
  • 8. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 7 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 1. INTRODUCCIÓN A LA TEMÁTICA El ensayo de “Expansión o Asentamiento potencial unidimensional de Suelos Cohesivos” es un método en la cual podemos determinar la expansión o asentamiento de un suelo frente a una carga (asentamiento) Figura 1. y frente a un aumento de humedad (expansión). Figura 2. Figura 1. Asentamiento en una vía principal de una ciudad. Figura 2. Hinchamiento del suelo en una vivienda. Como su nombre bien lo indica es unidimensional, lo cual significa que se analizara el cambio vertical del suelo (aumento o disminución del volumen de suelo). Se podría decir que es un método en la cual es importante en la fase de pre – construcción, la cual nos
  • 9. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 8 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL dará qué tipo de cimentación se empleara para contrarrestar el asentamiento o hinchamiento. Actualmente existen diversas formas de cimentación en las cuales son óptimas para cada tipo de suelo. Figura 3. Figura 3. Tipos de cimentaciones más usados. Fuente: Cementos Pacasmayo. Este método es muy riguroso y delicado ya que un mínimo error o descuido en la elaboración del ensayo podría alterar los resultados de manera muy significativa, por lo cual existen normas para la elaboración y muestreo del manejo de la muestra. Se usara una muestra inalterada o compactada, ya que si fuese de lo contrario alteraría al modelamiento del suelo in situ y esto sería perjudicial en la elaboración del proyecto. Figura 4. Figura 4. Muestra Inalterada de un suelo. Fuente: Curso taller de mecánica de suelos (Universidad Nacional de Ingeniería). 2. GLOSARIO Términos establecidos en base a la Norma Técnica Peruana (NTP 339.136), las cuales son las siguientes: a. Levantamiento: Incremento en la altura vertical, Δh, de una columna de suelo “in situ”, de altura h debido a la absorción de agua. b. Porcentaje de levantamiento o asentamiento: Incremento o decremento con respecto al cambio en altura vertical, Δh, a la altura original de una columna de suelo in situ.
  • 10. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 9 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL c. Asentamiento: Decremento en la altura vertical, Δh, de una columna de suelo in situ, de altura h. d. Hinchamiento: Incremento en la elevación o dilatación de una columna de suelo, luego de la absorción de agua. e. Hinchamiento libre: Porcentaje de levantamiento, luego de la absorción de agua a la presión de asiento. f. Hinchamiento primario: Hinchamiento arbitrario de corto plazo, usualmente caracterizado como la intersección de la tangente a la curva inversa de la curva de deformación vs logaritmo de tiempo con la tangente de porción de línea recta que representa el hinchamiento secundario o a largo plazo. Figura 5. g. Hinchamiento secundario: Hinchamiento arbitrario de largo plazo usualmente caracterizado como la porción lineal de la curva deformación vs logaritmo de tiempo, trazada luego de completar el hinchamiento primario o de corto termino. Figura 5. h. Índice de hinchamiento: Pendiente de la curva de presión de recuperación – relación de vacíos, en grafico semilogaritmico. i. Presión de hinchamiento: Es la presión que evita que la muestra se hinche como se describe en el método C, o aquella presión que se requiere para que la muestra regrese a su estado original (relación de vacíos, altura) después del hinchamiento, según el método A o B. Figura 5. Curva Tiempo – Hinchamiento. Fuente: NTP 339.170 2002 (revisada el 2015). 3. JUSTIFICACIÓN Los asentamientos producidos en los edificios o cualquier tipo de construcción, generan un incremento en el costo para la sociedad, ya que producen daños a la estructura del edificio y a las construcciones vecinas.
  • 11. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 10 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Por lo expuesto se debe aumentar el control de estos parámetros geotécnicos, lo cual nos dará un cálculo preciso del comportamiento del suelo. Cualquier tipo de estructura está apoyada en el suelo lo cual si nuestro suelo se comportara aleatoriamente y de manera poco resistente, ocasionaría daños irreversibles en la estructura. Ya que son deformaciones que presentan en el suelo en el momento de ser cargado con la estructura. Se podrá ver las alternativas de solución para poder reducir o eliminar el potencial expansivo del suelo. Nuestro planeta cuenta con muchos tipos de suelos lo cual se comportan aleatoriamente, por lo cual nuestro país peruano no es la excepción frente a estos fenómenos geotécnicos. Por lo cual es de vital importancia para todo trabajo de ingeniería analizar este parámetro. Nuestra provincia de Abancay cuenta con zonas de suelo expansivo y colapsable ante asentamientos, por ejemplo el sector de FONAVI la cual ha presentado muchos reportes de daños lo cual ha sido informado por INDECI – Apurímac. Figura 6. Figura 6. Mapa de tipo de suelos de la ciudad de Abancay – Apurímac. Fuente: Mapa de peligros de la ciudad de Abancay, proyecto INDECI: PNUD PER/02/051 00014426 – Ciudades Sostenibles. Tambien se puede observar la capacidad portante del suelo ya que en la ciudad de Abancay la mayor proporcion de las viviendas tienen el mismo tipo de cimentación lo cual podria ocasionar problemas graves en un futuro ante un evento sismico de gran escala. Figura 7.
  • 12. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 11 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Figura 7. Mapa temático de capacidad portante de la ciudad de Abancay – Apurímac. Fuente: Mapa de peligros de la ciudad de Abancay, proyecto INDECI: PNUD PER/02/051 00014426 – Ciudades Sostenibles. Finalmente es dar a conocer a los ingenieros y personas interesadas en el tema, sobre cómo actúa el suelo ante cargas, lo cual le dará una perspectiva mucho más amplia sobre la expansión potencial. 4. OBJETIVO GENERAL - Determinar la magnitud de hinchamiento o asentamiento de suelos cohesivos relativamente inalterados o compactados. 5. OBJETIVOS ESPECÍFICOS - Determinar la magnitud del hinchamiento o asentamiento bajo una presión vertical conocida. - Determinar la magnitud de presión vertical necesaria para mantener sin variación el volumen de especímenes axialmente cargados y lateralmente confinados. 6. MARCO TEÓRICO Basado en la “Teoría de Consolidación”, la cual establece que un aumento de esfuerzo es causado por la construcción de cimientos u otras cargas que comprime las capas del suelo. La compresión es causada: - Deformación de partículas del suelo. - Reorientación de las partículas del suelo. - La expulsión de aire o agua de los espacios vacíos. En general, el asentamiento del suelo causado por la carga puede dividirse en dos amplias categorías:
  • 13. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 12 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL - Asentamiento Elástico, que es causado por la deformación elástica del suelo seco y de los suelos húmedos y saturados sin ningún cambio en el contenido de humedad. Los cálculos de los asentamientos elásticos se basan generalmente en ecuaciones derivadas de la teoría de elasticidad. - Asentamiento de Consolidación, que es el resultado del cambio de volumen en un suelo cohesivo saturado debido a la expulsión de agua intersticial. El asentamiento de consolidación es dependiente del tiempo. PRINCIPIOS DE CONSOLIDACIÓN Cuando una capa de suelo saturado se somete a un aumento del esfuerzo, la presión del agua intersticial se incrementa repentinamente. En los suelos arenosos que son altamente permeables, el drenaje causado por el aumente en la presión de agua intersticial se completa inmediatamente. Este drenaje de agua intersticial se acompaña de una reducción en el volumen de la masa del suelo, loque se traduce en asentamiento. Debido al rápido drenaje del agua intersticial en suelos arenosos, el asentamiento elástico y de consolidación ocurre simultáneamente. Cuando una capa de arcilla compresible saturada se somete a un aumento del esfuerzo, el asentamiento elástico se produce inmediatamente. Debido a que la conductividad hidráulica de la arcilla es significativamente menor que la de la arena, el exceso de presión de poros generado por la carga se disipa gradualmente durante un largo periodo. Por lo tanto, el cambio de volumen asociado (es decir, la consolidación) en la arcilla puede continuar por mucho tiempo después del asentamiento elástico. El asentamiento causado por consolidación en arcilla puede ser varias veces mayor que el asentamiento elástico. Se conocen como suelos expansivos aquellos que presentan expansiones o contracción, o sea cambios de volumen cuando varía su humedad o contenido de agua. Los suelos expansivos como la arcilla tienen la propiedad de absorber una gran cantidad de agua y retenerlo causado por su estructura geométrica, el agua produce el incremento de volumen en la muestra y además una reducción volumétrica drástica al perder agua por secado. Los suelos cohesivos son de gran plasticidad lo cual produce muchos problemas en el proceso constructivo por el aumento de volumen considerable a distinción de otros tipos de suelos. Estos cambios producen los asentamientos que dañan gravemente a las estructuras. 7. EVOLUCIÓN EN EL TIEMPO - Karl Terzaghi - Lambe Whitman (1959) - Fu H. Chen (1975) - Brackley (1975) - Hussein El Arabí. Building and Road Research Institute, University of Khartoum, Sudan. - Woodward y Lundgren (1969) 𝑆 = 0.00216 × 𝑃 × 𝐼2.44
  • 14. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 13 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL - Ranganatham y Satyanarayana (1965) 𝑆 = 0.00413 × 𝑆 × 𝐼2.67 - Nayak y Christense (1971) 𝑆 = 0.0229 × 𝑃 × 𝐼1.45 × 𝑐 𝑤 + 6.38 - Ecuacion de Vijayvergiya y de Ghazzaly (1973) log( 𝑆 × 𝑃) = 1 12 × [0.4 × 𝐿𝐿 − 𝑤 + 5.5] Basada en contenido de humedad. 8. MATERIALES a. Piedras porosas Las piedras deberán ser de grano suave y suficientemente fino para minimizar la intrusión de suelo dentro de las piedras, si no se usa el papel de filtro; y podrá reducir falsos desplazamientos causados por el asentamiento del espécimen en contra de las superficies de las piedras porosas. Tales desplazamientos pueden ser significativos, especialmente si éstos y la presión aplicada son pequeños. Las piedras porosas pueden ser secadas al aire. Las piedras porosas pueden fijarse cerca al anillo del consolidómetro para evitar extrusiones ó punzonamiento a altas presiones verticales. Las dimensiones de piedras apropiadas son descritas en la parte 5.3 del método de la NTP 339.154. Un tamaño de poro recomendable es de 10 µm, si es que no se usa el papel de filtro. El papel de filtro no es recomendable debido a su alta compresibilidad y no debe usarse en la medición de hinchamiento/asentamiento de arcillas duras y cuando se mida la presión de hinchamiento por el Método C. b. Membrana plástica, hoja de aluminio o papel toalla humectante Una cubierta suelta, poco firme para encerrar la muestra, anillo y piedras porosas antes de inundar la muestra, usados para minimizar la evaporación del espécimen. 9. EQUIPOS a. Edómetro Un aparato de carga o edómetro de 250 kg de capacidad, provisto de un lector de carga y un dial lector de deformación de 0,01 mm de precisión. Figura 8.
  • 15. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 14 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Figura 8. Tipos de Edómetro. Fuente: Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil (Joseph Bowles) b. Consolidómetro Un consolidómetro, equipo compuesto por una caja de bronce estanca, un anillo de bronce de 63 mm de diámetro y 24 mm de altura con sus bordes cortantes para tallar la muestra, un disco de moldeo para rebajar la muestra en una profundidad de 2 y 4 mm. c. Juego de masas Un juego de masas para alcanzar las presiones de ensayo. d. Horno Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110º ± 5º C. e. Balanza Balanza de capacidad superior a 1000 gr y precisión de 0,01 gr.
  • 16. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 15 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 10. NORMAS a. Normas Técnicas Peruanas - NTP 339.170:2001 Métodos de ensayo normalizados para la determinación del hinchamiento unidimensional o potencial de asentamiento de suelos cohesivos. - NTP 339.127:1998 Método de ensayo para determinar el contenido de humedad de un suelo. - NTP 339.128:1999 Método de ensayo para el análisis granulométrico. - NTP 339.129:1999 Método de ensayo para determinar el limite líquido, limite plástico e índice de plasticidad de suelos. - NTP 339.131:1998 Método de ensayo para determinar el peso específico relativo de las partículas solidad de un suelo. - NTP 339.136:1999 Símbolos, unidades, terminologías y definiciones. - NTP 339.141:1999 Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía modificada (2,700KN-m/m3 (56,000pie-lbf/pie3 )). - NTP 339.142:1999 Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía estándar (600KN-m/m3 (12,400pie-lbf/pie3 ). - NTP 339.151:2001 Practicas estándar para la preservación y transporte de suelos. - NTP 339.154:2001 Método de ensayo estándar para las propiedades de consolidación unidimensional de suelos. b. Normas Técnicas de Asociación - ASTM D4546-96 Standard Test Methods for One – Dimensional Swell or Settlement Potential of Cohesive Soils. - ASTM D 1587:1994 Practice for Thin – Walled Tube Sampling of Soils. - ASTM D3550:1984 (Reapproved 1995) Standard Practice for Ring-Lined Barrel Sampling of Soils. - ASTM D3740:1999 Standard practice for Minimum Requirements for Agencies Engaged in the Testing and/or Inspection of Soil and Rock as Used in Engineering Design and Construction. - ASTM D3877:1996 Standard Test Methods for One-Dimensional Expansion, Shrinkage, and Uplift Pressure of Soil – Lime Mixtures. 11. FÓRMULAS  Método A ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒 𝑠𝑒 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100 = ( 𝛾 𝑑0 𝛾 𝑑𝑠𝑒 − 1) × 100 ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100 = ( 𝛾 𝑑0 𝛾 𝑑 − 1) × 100  Método B ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒 𝑣0 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100 = ( 𝛾 𝑑0 𝛾 𝑑 − 1) × 100  Método C
  • 17. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 16 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒2 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100 12. VARIABLES E INDICADORES Se tiene en las variables independientes a los esfuerzos o presiones σ. A las variables dependientes a la relación de vacíos e, y a al porcentaje de levantamiento Δh/h. Figura 9. Figura 9. Resultados de ensayos a la compresión lateralmente confinada sobre muestras de suelo preparadas en laboratorio. (a) Curvas e – p típicas; (b) las mismas curvas representadas en escala e – log (p). Fuente: Mecánica de suelos en la ingeniería aplicada (Karl Terzaghi). 13. TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS El reporte deberá incluir la información requerida en la NTP 339.154, y también deberá incluirse lo siguiente: Todos las secuencias del procedimiento, incluyendo cambios en la secuencia de carga. El porcentaje de levantamiento o asentamiento para una presión vertical dada y presión de hinchamiento σsp o presión de hinchamiento corregida σ´sp, El índice de compresión Cc, y el índice de hinchamiento Cs, deberán ser reportados si es que son evaluados. Deben describirse todas las variaciones de los procedimientos descritos para el cálculo de estos parámetros y de los procedimientos de corrección usados para determinar el % de levantamiento o asentamiento y σ´sp. El tipo de agua usada para inundar la muestra será importante para determinar el tipo de proceso interno. PRECISIÓN Y SESGO ESTADÍSTICO PRECISIÓN La información para determinar la precisión de éste método está siendo evaluada SESGO ESTADÍSTICO
  • 18. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 17 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL No hay valores de referencias aceptados para este método, por consiguiente no se puede determinar las desviaciones. 14. PROCEDIMIENTO 1) Prepare el anillo con el espécimen instalado en él, con papel de filtro seco si se usa y piedras porosas secadas al aire en el dispositivo de carga. Encierre la muestra, el anillo, el papel filtro y la piedra porosa tan pronto como sea posible con una cobertura suelta de membrana plástica, papel toalla húmedo u hoja de aluminio, para minimizar los cambios en el contenido de humedad y volumen de la muestra debido a la evaporación. Esta envoltura deberá ser cortada y retirada al tiempo de saturación del espécimen. 2) Aplique una presión de asiento constante, σse, de por lo menos 1 KPa (20lbf/ft2). Dentro de los 5 minutos después de la aplicación de σse, ajuste el extensómetro de deformación para la lectura inicial o cero. 3) En la Figura 10 se muestra una representación gráfica de los resultados de los tres métodos de prueba alternativos, incluidas las correcciones para compresibilidad del consolidómetro. Estos métodos de ensayo son desarrollados de acuerdo con la NTP 339.154 excepto por lo siguiente: 3.1)Método A: Después de registrar la lectura de la deformación inicial para la presión de asiento, se inunda la muestra y se registran las deformaciones después de varios lapsos de tiempo. Las lecturas para 0,1 min; 0,2 min; 0,5 min; 1 min; 2 min; 4 min; 8 min; 15 min y 30 min, y 1 hora, 2 horas, 4 horas, 8 horas, 24 horas, 48 horas y 72 horas son usualmente satisfactorias. Continúe leyendo hasta que el hinchamiento primario se complete, tal como se determina en el método ilustrado en la Figura 1. Después de completar el hinchamiento, aplicar una presión vertical de aproximadamente 5 kPa, 10 kPa, 20 kPa, 40 kPa, 80 kPa, etc. (100 lbf/pie2, 200 lbf/pie2, 400 lbf/pie2, 800 lbf/pie2, 1600 lbf/pie2, etc.) con cada presión mantenida constante de acuerdo con el acápite 11.4 de la NTP 339.154. Mantenga la presión hasta que la muestra sea recomprimida a su relación inicial de vacío/altura, la duración de cada incremento de carga debe ser igual y de una duración que asegure el 100 % de la consolidación primaria (Véase el acápite 11.2 o 11.6 de la NTP 339.154). NOTA 1: La duración de un incremento de carga típico es de 1 día. NOTA 2: La presión vertical deberá ser aplicada para recomprimir el espécimen a una relación de vacíos menor que la relación de vacíos inicial (punto 6 de la Figura 10, Método A), debido a que la magnitud exacta de la presión vertical requerida para recomprimir el espécimen a su relación de vacíos inicial es desconocida. Las unidades de carga equipadas con reguladores neumáticos, son ideales para este propósito. 3.2)El método A puede ser modificado para colocar un esfuerzo vertical inicial σ1, sobre el espécimen equivalente a la presión vertical estimada del suelo in situ dentro de los 5 minutos de aplicada la presión de asiento y asegurando la lectura del cero de deformación. Lea la deformación dentro de los 5 minutos y retire la presión vertical, excepto la presión de asiento. Registre la deformación dentro de los 5 minutos después de retirar σ1, inunde la muestra y continúe la prueba como esta en la parte
  • 19. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 18 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL 3.1. Esta modificación proporciona una corrección de la lectura de deformación inicial a σse en un esfuerzo más cercano para simular la relación de vacíos in situ del suelo. 3.3)Método B: Aplique una presión vertical excediendo la presión de asiento dentro de los 5 minutos de colocada la presión de asiento. Lea la deformación dentro de 5 minutos de colocada la presión vertical. La muestra se inunda inmediatamente después de leída y registrada la deformación, en lapsos de tiempo similar a 3.1, hasta completar el hinchamiento primario. Continúe el ensayo como en 3.1. 3.4)Método C: Aplique un esfuerzo inicial, σ1, equivalente a la presión vertical in situ estimada o presión de hinchamiento dentro de los 5 minutos después de colocar la presión de asiento. Lea la deformación dentro de los 5 minutos después de colocar σ1, e inmediatamente inunde el espécimen con agua. Aplicar incrementos de esfuerzo vertical tanto como sea necesario para prevenir el hinchamiento (Véase Nota 3). Las variaciones en las lecturas de deformación al momento de saturar la muestra bajo el esfuerzo σ1, deben ser mantenidas preferentemente dentro de los 0,005 mm (0,0002 pulgadas) y no más que 0,01mm (0,0004 pulgadas). Cargue la muestra de acuerdo con 3.1, sin alejarse de la tendencia del hinchamiento (usualmente toda la noche). Los incrementos de carga deberán ser suficientes para definir el punto máximo de curvatura en la curva de consolidación y para determinar la pendiente de la curva de compresión virgen. La curva de recuperación siguiente a la consolidación deberá ser determinada tal como se ilustra en la Figura 10 (Método C). La duración de los decrementos de carga de recuperación, deberán estar de acuerdo con 11.6 de la NTP 339.154. NOTA 3: El uso de pequeños incrementos en peso, proporciona un adecuado control como sea necesario para prevenir el hinchamiento. 4) Las mediciones deberán incluir el tiempo de lectura, esfuerzo aplicado, deformación observada y correcciones por compresión de miembros.
  • 20. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 19 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Figura 10. Curva relación de vacíos – presión. Fuente NTP 339.170 2002 (revisada el 2015). 15. PROCESAMIENTO DE DATOS 1) Calcular la relación de vacíos inicial o altura, contenido de humedad, peso unitario seco y húmedo, y grado de saturación, de acuerdo a la NPT 339.154. Los cálculos de la relación de vacíos o porcentaje de levantamiento, están basados en la lectura final para cada incremento de hinchamiento y para cada incremento o decremento de
  • 21. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 20 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL hinchamiento. La relación de vacíos o porcentaje de levantamiento debería ser graficada versus el logaritmo de la presión vertical, como por ejemplo los tres métodos gráficamente ilustrados en la Figura 10. El porcentaje de levantamiento deberá ser relativo a una altura inicial de la muestra, ho, observado para una presión vertical apropiada, σ. La relación de vacíos o el porcentaje de levantamiento versus la presión vertical en escala aritmética puede ser usada para aplicaciones prácticas. 2) Los puntos del gráfico de e versus lim 10 𝜎 (Figura 10) pueden ser usados para evaluar los parámetros de hinchamiento y asentamientos del suelo ensayado. 2.1)Método A: El hinchamiento libre a la presión de asiento referida a la relación de vacíos e0, está dado por la siguiente expresión (Véase Figura 10 – Método A) ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒 𝑠𝑒 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100 = ( 𝛾 𝑑0 𝛾 𝑑𝑠𝑒 − 1) × 100 Donde: Δh = Cambio en la altura de la muestra h0 = Altura inicial de la muestra ese = Relación de vacíos después de estabilizado el hinchamiento a la presión de asiento σse eo = Relación de vacíos inicial γdo = Peso unitario seco a la relación de vacíos e0 γdse = Peso unitario seco a la relación de vacío ese NOTA 5: La Figura 2 (Método A) ilustra el hinchamiento libre a la presión de asiento σse = 1 kPa (20 lbf/pie2). ∆ℎ ℎ0 × 100 = 0,908 − 0,785 1,000 + 0,785 × 100 = 6,9% NOTA 5: El porcentaje de levantamiento de 6,9 % podría leerse directamente desde la coordenada derecha de la Figura 10 (Método A) para ese = 0,908, punto 4. 2.2)El porcentaje de levantamiento a la presión vertical, σ sobre la presión de hinchamiento σsp, referida a e0 ó a una presiónvertical apropiada inicial σν0,es como sigue: (Véase Figura 10 (Método A)): ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100 = ( 𝛾 𝑑0 𝛾 𝑑 − 1) × 100 Donde: e = Relación de vacíos a la presión vertical, y γd = Peso unitario seco a la relación de vacíos e NOTA 6: La Figura 10 (Método A) ilustra un porcentaje de levantamiento como sigue:
  • 22. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 21 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ∆ℎ ℎ0 × 100 = 0,830 − 0,785 1,000 + 0,785 × 100 = 2,5% Donde: e = eνo = 0.830 y σ = σνo = 100 kPa (2000 lbf/pie2) La presión de hinchamiento, σsp, está dada por 400 kPa (8350 lbf/pie2), referida a eo = 0,785 2.3)La Figura 2 podría ser graficada con el peso unitario seco, γd, versus el logaritmo de la presión aplicada, σ, en vez de la relación de vacíos e versus el logaritmo de σ, si es que no se determinó la gravedad específica. El hinchamiento para cualquier cambio en peso unitario seco dentro de los límites de los resultados de la prueba, podrían ser determinados de una manera similar a la descrita en 13.2.1. 2.4)Método B: El porcentaje de levantamiento a la presión vertical σνo, aplicada siguiendo la presión de asiento (véase 4.1.2) relativa a eo, está dada por la expresión siguiente (véase Figura 10, Método B): ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒 𝑣0 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100 = ( 𝛾 𝑑0 𝛾 𝑑 − 1) × 100 Donde: eνo = relación de vacíos después de estabilizado el hinchamiento a la presión vertical σνo , y γdvo = peso unitario seco a la relación de vacíos eνo NOTA 7: La Figura 10 (Método B) ilustra un porcentaje de levantamiento como sigue: ∆ℎ ℎ0 × 100 = 0,820 − 0,785 1,000 + 0,785 × 100 = 2,0% Donde: σ = σvo = 100 kPa (2000 lbf/pie2), y σsp = presión de hinchamiento = 350 kPa ( 7 300 lbf/pie2) para eo = 0,785 El cálculo del asentamiento es similar si la muestra se contrae a la presión vertical aplicada luego del acceso del agua. 2.5)Método C: La presión de hinchamiento σsp (punto 3, Figura 2, Método C), deberá ser corregida hacia arriba por un procedimiento de construcción conveniente. El disturbamiento del suelo y el proceso de ajuste de la presión vertical puede permitir
  • 23. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 22 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL que ocurra alguna expansión del volumen, el cual reduce la presión de hinchamiento máxima observada. NOTA 8: Los procedimientos de corrección convenientes incluyen aquellos basados en la presión de preconsolidación σvm. Un procedimiento de construcción para suelos que fallan sobre la curva de “compresión virgen”, cuando la curva de recomprensión no es aparente es como sigue: (a) Localice el punto de curvatura máxima (punto 5, Figura 10, Método C), (b) dibuje una horizontal, una tangente y una línea bisectriz, a través del punto de curvatura máxima, (c) dibuje la parte virgen de la curva de compresión hacía atrás hasta interceptar la bisectriz a la presión de preconsolidación σvm ó 780 kPa (Figura 10, Método C). La presión de hinchamiento se toma como la presión de preconsolidación. La pendiente de la curva de recuperación de esos suelos, es usualmente mucho menor que los de la curva de compresión. NOTA 9: Un procedimiento de construcción modificado podría ser usado para suelos que fallen sobre la curva de recompresión, Figura 10, Método C. El procedimiento de construcción es como sigue: (a) Localice el punto de curvatura máxima (Punto 4, Figura 10, Método C), (b) dibuje una horizontal, una tangencial y una línea de bisección a partir del punto de máxima curvatura, (c) Extienda la línea de recomprensión a través de la bisectriz. La intersección de la línea de recomprensión con la bisectriz se designa como la presión de hinchamiento corregida, σ´sp, la cual es de 380 kPa para el ejemplo en la Figura 10 (Método C). Un detalle de esta construcción se muestra en la Fig. 3. σ´sp en este caso es menor que σvm. Si la línea de recomprensión no está bien definida, dibuje una línea paralela con la curva de recuperación para relaciones de vacíos mayores que eo a partir de la bisectriz. A menudo pueden ser necesarios incrementos de carga para definir cualquier curva de recomprensión. 2.6)Dibuje una curva paralela conveniente con la curva de recuperación (ó recompresión), para relaciones de vacíos mayores que eo a través de la presión de hinchamiento corregida σ´sp, a la relación de vacíos inicial eo dada por el punto 3, Figura 10 (Método C) para obtener el porcentaje de levantamiento para cualquier presión relativa a σ´sp, y eo, dentro del rango de los resultados de la prueba. NOTA 10: El porcentaje de levantamiento calculado por el método C para σvo = 100 kPa (2000 lbf/pie2) es el siguiente: ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒 𝑣0 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100 = 8,828 − 0,785 1,000 + 0,785 × 100 = 2,4% 2.7)El porcentaje de asentamiento (porcentaje de levantamiento negativo), puede ser evaluado a partir de la relación de vacíos e2 excediendo la presión de hinchamiento corregida, como se indica a continuación: ∆ℎ ℎ0 × 100 = 𝑒2 − 𝑒0 1 + 𝑒0 × 100
  • 24. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 23 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL NOTA 11: La Figura 11 (Método C) ilustra el porcentaje de hinchamiento como sigue: ∆ℎ ℎ0 × 100 = 0,671 − 0,785 1,000 + 0,785 × 100 = −6,4% Donde: e2 = 0,671, y σ2 = 2 560 kPa (53 000 lbf/pie2) Figura 11. Detalles de construcción para el método C. Fuente: NTP 339.170 2002 (revisada el 2015). 16. CONCLUSIONES - Con este método se puede determinar cómo será el comportamiento frente a cargas, y así determinar el asentamiento. - La humedad en suelos arcillosos provoca que se hinche de manera significativa, lo cual es útil en zonas del Perú donde se presenten este tipo de zonas. - Se puede tener un parámetro del tipo de suelo y la reacción ante cargas, lo cual será útil en el Ordenamiento Territorial.
  • 25. GEOTECNIA EXPANSIÓN O ASENTAMIENTO POTENCIAL UNIDIMENSIONAL DE SUELOS COHESIVOS 24 | P á g i n a UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC ESCUELA ACEDÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL - La ciudad de Abancay presenta zonas de suelos que pueden asentarse, lo cual sería conveniente un estudio para poder ver que solución se puede dar a las viviendas de ese lugar. 17. BIBLIOGRAFÍA - Braja M. Das. Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Cuarta Edición. México, Cengage Learning, 2013. 636 p. - Karl Terzaghi y Ralph B. Peck. Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. Segunda Edición. España, Editorial “El Ateneo” S.A., 1978. 722 p. - Joseph E. Bowles. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. Primera Edición. México, McGraw-Hill, 1981. 213 p. - Eulalio Juárez Badillo y Alfonso Rico Rodríguez. Mecánica de Suelos, Tomo II. México, Editorial Limusa S.A., 1973. 562 p. - Normal Técnica Peruana. Métodos de ensayo normalizados para la determinación del hinchamiento unidimensional o potencial de asentamiento de suelos cohesivos. 2015 – 05 – 14, primera edición. INDECOPI. 21 p. 18. ANEXOS
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