prueba de consolidación de suelos y hallado de parámetros Cv,Cc,T,etc.

1. “UNIVERSIDAD NACIONAL
DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO”
FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERIA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE ING. CIVIL
MECÁNICA DE SUELOS II
INTEGRANTES:
CENTENO CABRERA HENDEL 140945
PHILCO GARAY KEVIN 144331
ANDRADE CABALLERO AMILCAR 131548
SERGIO LUIS QUIÑONEZ ORDÓÑEZ 091591
CCOA HANAMPA JHON 140955
Cusco 2020-I
LABORATORIO DE CONSOLIDACIÓN

2. INTRODUCCIÓN
Cuando sesomete un suelo aun incremento en presión (o carga),ocurre un reajuste de la estructura
de suelo que podría considerarse primeramente como una deformación plástica correspondiente a
una reducción en la relación de vacíos. Puede producirse también una pequeña cantidad de
deformación elástica, pero considerando la magnitud de las cargas (o presiones de contacto)
involucradas y el hecho de que el módulo de elasticidad de los granos de suelo sea del orden de 20
MPa la deformación elástica (la cual es recuperable cuando la carga se remueva) es despreciable.
Todos los materiales experimentan deformaciones cuando se los sujeta a un cambio en las
condiciones de esfuerzos.
Las características esfuerzo-deformación del acero o del hormigón son ya conocidas por Uds. y
pueden determinarse con un razonable grado de confianza.
Las características esfuerzo-deformación de un suelo dependerá del tipo de suelo, de la forma en
que es cargada, donde se ubica en la natural, etc.
. Sufriendo en general deformaciones superiores a las que sufre la estructura que transmite la
carga, por ejemplo. Además, estas deformaciones no siempre se producen instantáneamente ante
la aplicación de la carga, sino a lo largo del tiempo.

3. Cuando un depósito se somete a un incremento de esfuerzos totales, como resultado de cargas
externas aplicadas, se produce un
exceso de presión intersticial. Puesto que el agua no resiste al corte, la presión neutra se disipa
mediante un flujo de agua al exterior, cuya velocidad de drenaje depende de la permeabilidad del
suelo.
Esta disipación de presión intersticial debida al flujo de agua hacia el exterior se denomina
CONSOLIDACION, proceso que tiene dos consecuencias:
 Reducción del volumen de poros, por lo tanto, reducción del volumen total, produciéndose
un asentamiento. Se considera que en el proceso de consolidación unidimensional
la posición relativa de las partículas sobre un mismo plano horizontal permanece
esencialmente igual, el movimiento de las mismas sólo puede ocurrir verticalmente.
 Durante la disipación del exceso de presión intersticial, la presión efectiva aumenta y se
incrementa la resistencia del suelo.
Por lo tanto, cuando un suelo se consolida ante una carga externa se produce una disminución de
la relación de vacíos y un incremento del esfuerzo efectivo.
En los suelos granulares la permeabilidad es alta por lo tanto y se disipa rápidamente las presiones
neutras. En consecuencia, el asentamiento se termina al final de la construcción.
En los suelos finos arcillosos, la permeabilidad es muy baja y se disipa muy lentamente las presiones
neutras. En consecuencia, puede seguir deformándose varios años después de finalizada la
construcción.
El proceso de consolidación se aplica a todos los suelos, pero es más importante en aquellos donde
la permeabilidad es baja. Es necesario predecir:
 El asentamiento total de la estructura
 El tiempo o velocidad a la cual se produce dicho asentamiento
OBJETIVOS

4. OBJETIVO GENERAL
 Determinar los parámetros necesarios para calcular los hundimientos por consolidación y
los tiempos en que estos se producen.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Determinar el asentamiento por consolidación.
 Determinar las gráficas cambio de altura versus tiempo.
 Hallar indirectamente la permeabilidad del suelo.
 Determinar el esfuerzo coeficiente de consolidación en la carga realizada.
 Determinar el coeficiente de consolidación volumétrica
MARCO TEÓRICO
El procedimiento de prueba de consolidación unidimensional fue sugerido por primera vez por
Terzaghi (1925). Esta prueba se lleva a cabo en un consolidómetro (a veces referido como un
edómetro). La figura 1 es el diagrama esquemático de un consolidómetro. La muestra de suelo se
coloca dentro de un anillo de metal con dos piedras porosas, una en la parte superior de la
probeta y otra en la parte inferior. Los especímenes tienen generalmente 63.5 mm de diámetro y
25.4 mm de espesor. La carga de la probeta es aplicada a través de un brazo de palanca y la
compresión se mide mediante un micrómetro calibrado. Durante la prueba, la muestra se
mantiene bajo el agua. Cada carga generalmente se mantiene durante 24 horas. Después de eso la
carga por lo general se duplica, duplicando así la presión sobre la muestra, y se continúa con la
medición de la compresión. Al final de la prueba, se determina el peso en seco de la muestra de
ensayo. La figura 2 muestra una prueba de consolidación en curso (lado derecho). La forma
general de la gráfica de deformación de la muestra en función del tiempo para un incremento de
carga dada se muestra en la figura 3.
Figura 1:

5. Figura 2:
Figura 3:
A partir del diagrama de la figura 3 se puede observar que hay tres etapas, que son:

6.  Etapa I: Compresión inicial, que es causada sobre todo por la precarga.
 Etapa II: Consolidación primaria, durante la cual el exceso de presión del agua intersticial
se transfiere gradualmente en esfuerzo efectivo por la expulsión de la misma.
 Etapa III: Consolidación secundaria, se produce después de la disipación total del exceso
de presión del agua intersticial, cuando se lleva a cabo alguna deformación de la muestra
debido al reajuste plástico del suelo.
NORMATIVIDAD
ASTM D 2435-90
ALCANCE
Este ensayo describe el procedimiento para determinar el grado de asentamiento que
experimenta una muestra de suelo al someterla a una serie de incrementos depresión o carga.
MUESTRA DE ENSAYO
Para este ensayo generalmente se utilizan muestras inalteradas (ASTM D3550) obtenidas de
bloques inalterados grandes fabricados y sellados con parafina en el campo. El almacenamiento de
muestras: selladas cubierta con parafina. La muestra deberá ser inalterada tal que no pierdan
humedad y que no haya evidencia desecamiento parcial ni de contracción de los extremos de la
muestra. El tiempo de almacenamiento deberá reducirse al mínimo.

7. DATOS Y PROCESAMINETO DEL LABORATORIO
PROCESO DE CARGA
PROCESO DE CARGA DEL ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN
TIEMPO
TRANSCURRIDO
Lectura del deformímetro de Asentamientos (mm)
0.1kg/cm² 0.2kg/cm² 0.4kg/cm² 0.8kg/cm² 1.6kg/cm² 3.2kg/cm² 6.4kg/cm²
0h 00m 00s 2.425 3.42 3.8575 4.4425 5.25 6.1725 7.1825
0h 00m 7.5s 2.625 3.5075 3.94 4.5625 5.37 6.34 7.3275
0h 00m 15s 2.65 3.51 3.9475 4.58 5.4025 6.3675 7.34
0h 00m 30s 2.6725 3.52 3.9625 4.6025 5.4175 6.39 7.3725
0h 01m 00s 2.7125 3.5325 3.99 4.6375 5.4675 6.4325 7.4175
0h 02m 00s 2.775 3.5475 4.0225 4.685 5.5225 6.4875 7.485
0h 04m 00s 2.8625 3.575 4.06 4.7475 5.605 6.5625 7.5725
0h 08m 00s 2.9775 3.61 4.115 4.8275 5.7075 6.67 7.6775
0h 15m 00s 3.09 3.65 4.175 4.905 5.805 6.7825 7.785
0h 30m 00s 3.215 3.69 4.26 4.9925 5.9025 6.895 7.9
1h 00m 00s 3.2825 3.7325 4.3075 5.0625 5.98 6.98 7.9975
2h 00m 00s 3.32 3.76 4.3325 5.1175 6.06 7.04 8.0525
4h 00m 00s 3.35 3.79 4.3675 5.165 6.1075 7.085 8.1175
8h 00m 00s 3.375 3.8225 4.39 5.215 6.1425 7.13 8.165
16h 00m 00s 3.3975 3.8375 4.4175 5.23 6.1675 7.1675 8.1975
24h 00m 00s 3.42 3.8575 4.4425 5.25 6.1725 7.1825 8.24
Obtención del cuadro esfuerzo vs deformación
Carga (kg)
Lectura
Inicial
(mm)
Lectura
Final
(mm)
Cambiosen
Altura
ΔH(mm)
Cambio en
la Relación
de Vacíos
Δe
Relaciónde
Vacíos
e
Esfuerzo
P(kg/cm2)
0 2.4250 0.0000 0.0000 0.0000 1.1575 0.0
2 0.0000 3.4200 3.4200 0.3689 0.7886 0.1
4 3.4200 3.8575 3.8575 0.4161 0.7414 0.2
8 3.8575 4.4425 4.4425 0.4792 0.6783 0.4
16 4.4425 5.2500 5.2500 0.5663 0.5912 0.8
31 5.2500 6.1725 6.1725 0.6659 0.4916 1.6
63 6.1725 7.1825 7.1825 0.7748 0.3827 3.2
126 7.1825 8.2400 8.2400 0.8889 0.2686 6.4

8. donde
Obteniendo así la curva de compresión
De la cual obtuvimos con la formula
Cc 0.357158037
1.1574973 0
0.78856526 0.1
0.74137001 0.2
0.67826321 0.4
0.59115426 0.8
0.4916397 1.6
0.38268608 3.2
0.26860841 6.4
Relacion de
Vacios
e
Esfuerzo
P(kg/cm2)
0.788565264
0.741370011
0.678263215
0.591154261
0.491639698
0.382686084
0.268608414
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.1 1 10
RELACIONDEVACIOSe
ESFUERZO P (Kg/cm2)
CURVA DECOMPRESION

9. PROCESO DE DESCARGA
PROCESO DE DESCARGA DEL ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN
TIEMPO
TRANSCURRIDO
Lectura del deformímetro de Asentamientos (mm)
3.2kg/cm² 1.6kg/cm² 0.8kg/cm² 0.4kg/cm² 0.2kg/cm² 0.1kg/cm²
0h 00m 00s 8.24 8.2175 8.105 7.97 7.88 7.78
0h 00m 7.5s 8.2475 8.1842 8.055 7.9575 7.84 7.7725
0h 00m 15s 8.245 8.17 8.0525 7.955 7.8375 7.7625
0h 00m 30s 8.24 8.165 8.05 7.95 7.835 7.765
0h 01m 00s 8.235 8.15 8.0425 7.9425 7.8325 7.7625
0h 02m 00s 8.23 8.14 8.03 7.93 7.825 7.7525
0h 04m 00s 8.225 8.1225 8.0125 7.91 7.81 7.7375
0h 08m 00s 8.2175 8.105 7.97 7.88 7.78 7.71
0h 15m 00s 8.2175 8.105 7.97 7.88 7.78 7.71
0h 30m 00s 8.2175 8.105 7.97 7.88 7.78 7.71
1h 00m 00s 8.2175 8.105 7.97 7.88 7.78 7.71
Obtención del cuadro esfuerzo vs deformación
Carga (kg)
Lectura
Inicial
(mm)
Lectura
Final
(mm)
Cambiosen
Altura
ΔH(mm)
Cambio en
la Relación
de Vacíos
Δe
Relaciónde
Vacíos
e
Esfuerzo
P(kg/cm2)
63 ….. …… 0 0 0.3827 3.2
31 8.2400 8.2175 -0.0225 -0.0024 0.3851 1.6
16 8.2175 8.1050 -0.1350 -0.0121 0.3972 0.8
8 8.1050 7.9700 -0.2700 -0.0146 0.4118 0.4
4 7.9700 7.8800 -0.3600 -0.0097 0.4215 0.2
2 7.8800 7.7800 -0.4600 -0.0108 0.4323 0.1
0 7.7800 7.7100 -0.5300 -0.0076 0.4399 0.0
Donde
Relaciónde
Vacíos
e
Esfuerzo
P(kg/cm2)
0.38268608 3.2
0.38511327 1.6
0.39724919 0.8
0.4118123 0.4
0.42152104 0.2
0.43230852 0.1

10. 0.43985976 0
De igual manera con la formula
Cs 0.032968434
Obtención de pc
0.382686084
0.385113269
0.397249191
0.411812298
0.421521036
0.432308522
0.38
0.39
0.4
0.41
0.42
0.43
0.44
0.1 1 10
RELCIONDEVACIOS
ESFUERZO P(kg/cm2)
CURVA DEEXPANSION

11. PC 0.75 kg/cm2
Cc 0.357158037
Cs 0.032968434
Δp 0.4 kg/cm2
H 200 cm
ϒnat 0.00195 kg/cm3
Po 0.195 kg/cm2
Po+Δp 0.595 kg/cm2
eo 1.1575
PC(0.62) ≥ Po+Δp(0.60)
S 1.480662301 cm
En este caso hablamos de un tipo(B) suelo preconsolidada
Del siguiente cuadro obtenemos los siguientes datos
Para
PARA
P=0.1kg/cm²
Tiempo
(min)
Deformímetro
0.125 2.6250
0.25 2.6500
0.5 2.6725
1 2.7125
2 2.7750
4 2.8625
8 2.9775
15 3.0900
30 3.2150
60 3.2825
120 3.3200
240 3.3500
480 3.3750
960 3.3975
1440 3.4200

12. D100 3.3
D0 2.55
D50 2.925
Para los demás datos hacemos lo mismo y obtenemos los siguientes
resultados.
PARA PARA PARA
P=0.2kg/cm² P=0.4kg/cm² P=0.8kg/cm²
D100 3.775 D100 4.3075 D100 5.1
D0 3.492 D0 3.903 D0 4.52
D50 3.6335 D50 4.10525 D50 4.81
T 120 T 120 T 110
PARA PARA PARA
P=1.6kg/cm² P=3.2kg/cm² P=6.4kg/cm²
D100 6.25 D100 6.95 D100 7.95
D0 5.312 D0 6.298 D0 7.26
D50 5.781 D50 6.624 D50 7.605
T 106 T 90 T 100

13. Tenemos una tabla resumida de los valores obtuvimos
esfuerzo
(Kg/cm2)
Deformación
Unitaria
€
Módulo de
elasticidad
E
(Kg/cm2)
Altura
Prom. para
el
Incremento
de Carga
Hp
(mm)
Altura de
Drenaje Hd
(mm)
Tiempo para
el 50% de
Consolidación
(mm)
Coeficiente
de
Consolidación
Cv(mm)
6.4 0.359125 17.8210929 12.8175 9.8204375 100 0.189988756
3.2 0.308625 10.3685703 13.8275 9.8456875 90 0.212185553
1.6 0.2625 6.0952381 14.75 9.86875 106 0.181002534
0.8 0.222125 3.60157569 15.5575 9.8889375 110 0.175134943
0.4 0.192875 2.07388205 16.1425 9.9035625 120 0.16101557
0.2 0.171 1.16959064 16.58 9.9145 120 0.161371418
0 0 0 20 10 120 0.164166667
Se desea determina el asentamiento “S” producido en campo causado por una sobrecarga
uniforme de 0.40 kg/cm2, para el suelo arcillo estudiado, siendo los parámetros obtenidos;
además considerar que el estrato de arcilla es homogéneo y abarca desde la superficie hasta una
profundidad de 2.0m, la densidad natural de la arcilla es igual a 1.95 gr/cm3.
¿Cuánto tiempo pasara para que ocurra el 50% de la consolidación primaria? causado por la sobrecarga.
Considerar que el suelo tiene libre drenaje solo en la parte superior ya que debajo de él existe un estrato
impermeable.
Muestra
t50= 120 min
hdr=9.9
campo
t50= x min
hdr=200
𝑡 =
120 ∗ 2002
9.9
t= 484848.5 min o t=5 dias