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7/23/2019 CONSOLIDACION. CHEPE.docx

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UNIVERSIDAD ANDINA“NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ”

FILIAL-AREQUIPA

INGENIERIA CIVIL

CURSO:

MECANICA DE SUELOS

TEMA:CONSOLIDOMETRO

DOCENTE:ING. DAPHNE LEON

PERTENECIENTE A:WILLIAM RENATO CHANCUAÑA TURPO

AREQUIPA–PER!"#$

ENSA%O DE CONSOLIDACION



#. INTRODUCCI&N

La consolidación es un proceso que produce en suelos y consiste en lareducción del volumen total del suelo provocado por la colocación deuna carga o el drenaje del terreno.

Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la

posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano

horizontal permanece esencialmente la misma; así, el movimiento de

las partículas de suelo puede ocurrir solo en dirección vertical.

El asiento producido en suelos compresibles y saturados es debido a

las deormaciones volum!tricas a lo largo del tiempo ante la

disipación por drenaje de las presiones transmitidas al aguaintersticial por una carga aplicada y por la reducción de poros en el

suelo.

El "onsolidómetro tambi!n conocido como edómetro es un aparato de

laboratorio #til para conocer la compresibilidad de un suelo que va a

ser objeto de una consolidación, es un equipo el cual permite

determinar el asentamiento, que puede surir un suelo cuando es

sometido a diversas cargas bajo condiciones de saturación o en

estado natural.Este equipo tambi!n es usado para realizar ensayos de colapso de lossuelos y e$pansión libre o controlada por el m!todo edom!trico.

La %nalidad del ensayo de consolidación es determinar la velocidad ygrado de asentamiento que e$perimentar& una muestra de sueloarcilloso saturado al someterla a una serie de incrementos de presióno carga. El enómeno de consolidación, se origina debido a que si unsuelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el aguae$istente en los poros absorber& parte de dicha carga puesto que

esta es incompresible, pero con el transcurso del tiempo, escurrir& yel suelo ir& absorbiendo esa carga paulatinamente. Este proceso detranserencia de carga, origina cambios de volumen en la masa desuelo, iguales al volumen de agua drenada.

O'(ETIVOS

• "onstruir la curva de consolidación.

• "onocer a priori el comportamiento de los suelos compresiblesrente a la acción de cargas.

•

'redecir la magnitud de los asentamientos y su evolución en eltiempo.



• (eterminar los par&metros necesarios para calcular loshundimientos por consolidación y los tiempos en que estos seproducen.

ASUNTO DEL TRA'A(O:

• Este ensayo trata de la determinación del el índice decompresión cc, el índice de e$pansión "s y el esuerzo de pre)consolidación, los cuales de%nen la compresibilidad de lossuelos.

• *dem&s se determina el coe%ciente de consolidación cv, el cualcaracteriza la rata de compresión primaria.

IMPORTANCIA DEL ASUNTO:

• Es importante porque a partir de este se pueden establecer larelación entre la presión aplicada de un suelo y su reducción devolumen, y entre esta deormación y el tiempo necesario, paraque se veri%que se recurre a este laboratorio.

Este laboratorio brinda inormación #til al ingeniero para quepueda puede de%nir qu! tipos de estructuras pueden ircimentadas en dicho suelo sin que suran asentamientos ocolapsos.

COMO SE TRATO EL ASUNTO

'ara tratar el objetivo de esta pr&ctica +ensayo deconsolidación se ha visto como necesidad equipos en buenestado, equipos, calibrados y sobre todo la seriedad yconcentración de los participantes en la toma de datos.

• En este laboratorio se trabajó con un sistema conormado porun consolidómetro, un deormímetro, etc.

!. REVICION 'I'LIOGRAFICA

!.#. DEFINICION

La consolidación es un proceso que se produce en los suelos yconsiste en la reducción del volumen total del suelo provocado por lacolocación de una carga o el drenaje del terreno.

-u %nalidad es determinar la velocidad y grado de asentamiento quee$perimentar& una muestra de suelo arcilloso saturado al someterla auna serie de incrementos de presión o carga.



El enómeno de consolidación, se origina debido a que si un sueloparcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el aguae$istente en los poros absorber& parte de dicha carga puesto queesta es incompresible, pero con el transcurso del tiempo, escurrir& yel suelo ir& absorbiendo esa carga paulatinamente. Este proceso de

transerencia de carga, origina cambios de volumen en la masa desuelo, iguales al volumen de agua drenada.

En suelo granulares, la reducción del volumen de vacíos se producecasi instant&neamente cuando se aplica la carga, sin embargo ensuelos arcillosos tomar& mayor tiempo, dependiendo de actorescomo el grado de saturación, el coe%ciente de permeabilidad, lalongitud de la trayectoria que tenga que recorrer el uído e$pulsado,las condiciones de drenaje y la magnitud de la sobrecarga.

Los casos m&s importantes de consolidación son/• 0orre de 'isa

• "iudad de 1!$ico

• 2ogot&

3ruguay/ 0errapl!n de acceso al 'uente del 4ío -anta Lucía,*mpliación de 'ista de *eropuerto de "arrasco, etc.

!.!. HIPOTESIS DE LA TEOR)A DE LA CONSOLIDACI&N

• -e supone al suelo homog!neo, cohesivo y saturado.

• La compresión del suelo in situ es unidimensional

• La variación de volumen tiene su origen en la relajación del

• e$ceso de presión de poros

• El ujo es unidimensional

• El "oe%ciente de "onsolidación "v y 'ermeabilidad 5 ,

• permanecen constantes a lo largo del proceso.



!.*. PROCESO DE CONSOLIDACION

"uando el suelo se somete a una sobrecarga, los esuerzos totales seincrementan en esa misma cuantía.

En suelos saturados, esto conduce al incremento de la presión deporos; pero dado que el agua no resiste esuerzos cortantes, sin quese modi%que el nuevo esuerzo total, el e$ceso de presión intersticialse disipa a una velocidad controlada por la permeabilidad 6 del suelo,con lo que el esuerzo eectivo se va incrementando a medida que elagua uye.

!.+ CONSECUENCIAS DE LA CONSOLIDACION

• 7ncremento en el esuerzo eectivo

• 4educción en el volumen de vacíos

• 4educción en el volumen total

• *sentamientos en el terreno

*sentamientos en la estructura

!.$ PERMEA'ILIDAD % CONSOLIDACION

• -3EL8- *4E98-8-/ 5 alta, el asentamiento ocurrer&pidamente, generalmente al %nal de la construcción. 'arahallar la consolidación e$isten 1!todos o teorías de elasticidad.

-3EL8- *4"7LL8-8-/ 5 baja, el asentamiento ocurrelentamente, estructura sique asent&ndose durante a:osdespu!s de la construcción. 'ara hallar la consolidación se tomaen cuenta la teoría de 0erzaghi, que considera el asentamientototal y velocidad de asentamientos.

!., VELOCIDAD DE ASENTAMIENTO

EL tiempo en que se desarrolla asentamiento depende de/• "arga e$terna q<

"onductividad hidr&ulica 6<

En arenas se presenta los siguientes tipos de asentamiento/• -eco/ asentamiento instant&neo, es decir controlable en tiempo

de obra.• 9o saturado/ 6 alto/ asentamiento instant&neo, es decir

controlable en tiempo de obra.

• -aturado/ 6 alto/ asentamiento instant&neo, es decir controlableen tiempo de obra.



En arcillas se presenta los siguientes tipos de asentamiento/• -eco/ asentamiento instant&neo, es decir controlable en tiempo

de obra.• 9o saturado/ 6 bajo/ asentamiento dierido en tiempo

"onsolidación<, es decir debe preverse en etapa de proyectopara evitar alla de obra.

• -aturado/ 6 bajo/ asentamiento dierido en tiempo"onsolidación<, es decir debe preverse en etapa de proyectopara evitar alla de obra.

!. APLICACI&N DE CARGAS EN LOS SUELOS

(ónde/ δ total = δ el&stico > δ compresibilidad > δ secundarios

• δ elastico el&sticos, distorsión<δd = reeja el desplazamiento lateral del suelo debajo de lazapata. 'or lo general son peque:os y se pueden controlar enobra.

• δ comprensibilidad consolidación primaria<δc = asentamiento a largo plazo , reeja el cambio de volumenen el suelo como resultado de cambios en el esuerzo eectivodel suelo. -on altos y pueden causar %suramiento enconstrucciones si no se controlan. -e da en suelos %nossaturados.

• δ compresión secundaria consolidación secundaria<δs = asentamiento a largo plazo , reeja la reducción de

volumen en el suelo ante un esuerzo eectivo constante y es elresultado de la descomposición de la materia org&nica , yprocesos de reacomodación interna de las partículas porcambios ísicos y químicos del suelo.

!. ENSA%O DE CONSOLIDACI&N

!..# TEORIA /T01234567:



"uando un suelo parcial o totalmente saturado se carga, en uncomienzo el agua e$istente en los poros absorber& parte de dicha

carga puesto que esta es incompresible, pero con el transcurso deltiempo, escurrir& y el suelo ir& absorbiendo esa cargapaulatinamente. Este proceso de transerencia de carga, originacambios de volumen en la masa de suelo , iguales al volumen deagua drenada.

?rado de "onsolidación medio en unción del Factor de 0iempo/

!..! LA'ORATORIO /0893; <0 =;89;>6<3=6?87:

N;1@3 ASTM D!+*$

Este m!todo comprende un procedimiento para determinar lavelocidad y la magnitud de la consolidación del suelo cuando!ste est& con%nado lateralmente y adem&s est& cargado ydrenado a$ialmente.

El m!todo requiere que un elemento de suelo sea con%nadolateralmente y cargado a$ialmente mediante incrementos, bajo

la aplicación de un esuerzo constante, hasta que todo el e$cesode presiones de poro se haya disipado en cada incremento.(urante el proceso de compresión se toman medidas deldecremento en la altura de la muestra, y estos datos sonutilizados para calcular los par&metros que determinan larelación entre el esuerzo eectivo, y la relación de vacíos o ladeormación, y para calcular la velocidad a la cual lacompresión puede ocurrir.



La compresibilidad de los suelos, tal como se determina en esteensayo, es una de las propiedades m&s #tiles que pueden serobtenidas de los ensayos de laboratorio. Los datos del ensayode consolidación pueden ser utilizados para desarrollar unestimado de la velocidad y la cantidad de los asentamientostotales y dierenciales de una estructura o un terrapl!n. (e estamanera, los valores calculados son recuentemente deimportancia clave, en primer lugar en la selección del tipo decimentación y en segundo lugar en la evaluación de sucompetencia.

!. RESULTADOS DEL ENSA%O

Las Fases de consolidación son/• "onsolidación instant&nea/ reducción de vacíos por eliminación

de aire.• 'rimaria/ reducción de volumen por la e$pulsión del agua.

Fenómeno en el que se trans%ere la carga soportada por elagua al esqueleto mineral, esta es la consolidación propiamente

dicha.

-ecundaria/ cuando la consolidación se da por reajuste del

esqueleto mineral y luego de que la carga est& casi todasoportada por este y no por el agua.

!..# COEFICIENTE DE COMPRESI'ILIDAD /3B7:

• 'endiente de recta tangente a "urva de "ompresibilidad.



?eneralmente se calcula por carga.

!..! COEFICIENTE DE COMPRESI'ILIDAD VOLUMETRICO O

MODULO EDOMETRICO /@B7:-u pendiente variable indica una compresibilidad que cambia conel esuerzo.

!..* INDICE DE COMPRESI&N:

(ónde/ei = relación de vacíos para un estado.'i = presión transmitida al suelo para un estado.

!..+ COEFICIENTE DE CONSOLIDACI&N /CV7:

• E$presa velocidad de consolidación.

• "v no es constante durante consolidación y depende desobrecarga y conductividad hidr&ulica del suelo.



(ónde/ 0 = es el actor tiempo, cuyo valor es @,ABC para un tiempo deconsolidación del D@ , y @,G para un t=B@.

H = longitud para el m&$imo camino de drenaje durante un

incremento de carga dado. -i la muestra es doblemente drenada,el valor de H ser& la mitad de la altura de la misma.

t = tiempo para el correspondiente actor de tiempo, obtenido dela curva de consolidación.

!..$ ASENTAMIENTOS SECUNDARIOS

El %nal de la consolidación primaria ocurre despu!s de ladisipación del e$ceso de presión de poros.

!.., CARGA DE PRECONSOLIDACION /P=7:

• 'resión de pre consolidación/ Es la presión que representa lam&$ima que el suelo ha soportado en su historia geológica,antes de la ejecución de una prueba.

•

"ausas de la -obre)consolidación o pre Iconsolidación/A. 'rocesos de erosiónJ. Konas que han surido avance y retroceso de glaciaciones. 'rocesos de desecación y humedecimientoG. Fluctuación de nivel re&ticoD. *ntiguos terraplenes I cambios en morología del suelo

• Historia de esuerzos de las arcillas/ "omportamiento ) ε

depende de historia de tensiones

- A1=6>>3 N;1@3>@080 C;89;>6<3<3: *qu!lla que nunca

estuvo sometida a esuerzos mayores a las actualmentee$istentes

- A1=6>>3 S;10=;89;>6<3<3: *qu!lla que alguna vez estuvosometida a esuerzos mayores a las actualmente e$istentes

- P1096;8 <0 S;10=;89;>6<3=6?8 / 7: 1&$imo esuerzo a- que ha estado sometido el suelo en su historia

a< -e traza una tangente por el punto de mayor curvatura de lacurva.

b< 'or ese punto de tangencia se traza una línea horizontal.



c< -e traza la bisectriz del &ngulo ormado por la tangente y lalínea horizontal.

d< -e prolonga la recta virgen hasta interceptar la bisectriz.e< En el punto de intercepción del tramo recto y la bisectriz se

traza una vertical que permite leer en el eje de las abscisas el

valor de la carga de pre consolidación.

*. MATERIALES % METODOS

*.# MATERIALES:

a< *parato de carga/ "on precisión de [email protected] de la carga

aplicada.

b< Equipo de consolidación/ 3n dispositivo para mantener la muestra

dentro de un anillo el cual puede estar %jado a la base o puede ser

otante con piedras porosas sobre cada cara de la muestra. El

consolidómetro deber& proporcionar tambi!n medios para

sumergir la muestra, aplicar la carga vertical, y medir el cambio

de espesor de la muestra.

El "onsolidómetro, el cual est& compuesto por/

2ase con canales para permitir en drenaje del agua. *nillo que contiene la muestra de arcilla saturada. *nillo de sujeción, que vincula la base con el que contiene la

muestra mediante tornillos. 0ubos laterales que se comunican a trav!s de los canales de la

base con la piedra porosa inerior.

c< (eormímetro/ "on sensibilidad de @.@A mm.

d< E$tensómetro/ "on precisión @.@@A mm

e< Nuego de J piedras porosas

< 'apel %ltro para ser utilizado entre la muestra de suelo y la

piedra porosa.

g< "abezal de cargah< 1ecanismo de transmisión de cargai< "ronometro. j< 2alanza de laboratorio de sensibilidad de @.@A gr.



*.! METODOLOG)A PARA EL ENSA%O DE CONSOLIDACION:

El aparato utilizado para realizar este ensayo se denomina Edómetroy aplica el principio introducido por 0erzaghi de la compresión de unamuestra, generalmente indeormada, de altura peque:a con relaciónal di&metro, con%nada lateralmente por un anillo rígido y colocadaentre discos porosos. -i las condiciones reales correspondieren a unasituación de estrato semi)abierto se emplea entonces un solo discoporoso.

* pesar de lo peque:o de las muestras, el rozamiento que sedesenvuelve entre el suelo y la pared del anillo durante el ensayoconstituye una causa de error aunque no importante. -e ha notadoque la uerza de rozamiento lateral alcanza valores de orden del A@ aJ@ de la presión vertical aplicada.

*.!.# PREPARACION DE LA MUESTRA

a< 1oldeamos una muestra con la ayuda de un anillo, lo quepermitir& obtener uniormidad en las dimensiones.

b< "on la muestra resultante, colocamos una cantidad su%cienteen los recipientes para poder obtener el contenido de humedad.

c< -e realiza el con%namiento de la muestra, para ello se coloca elsuelo en el anillo, colocamos papel %ltro, las piedras porosas, ycerramos completamente el anillo.

*.!.! PROCEDIMIENTO DEL ENSA%O

a< "olocamos el anillo en el consolidometro adem&s deldeormimetro, y ajustamos correctamente. -e debe tomar encuenta para la lectura del deormimetro, que cada vuelta quede las manecillas correspondientes a la circunerencia masgrande, corresponde a un valor de J@@, mientras que lacircunerencia m&s peque:a se registran los decimales.

b< Enceramos el deormimetro, y aplicamos el primer incrementode carga, de A 6g, y realizamos lecturas para los tiempos de

@.A, @.JD, @.D@, A, J, G, , AD, @, O@, AJ@, JG@, G@, O@@ y AAG@minutos.



c< (espu!s de JG horas, se incrementa la carga a J6g, se realiza lalectura para los tiempos indicados anteriormente. Este mismoproceso lo realizamos para las cargas de G, , AO y J 6g.

d< 3na vez terminada laaplicación de las cargar, seeect#a el proceso dedescarga y recarga. El primero consiste en ir removiendo lascargas aplicadas, una por una, en intervalos de tiempo de A@minutos. 3na vez terminada la descarga, realizamos la recarga,es decir colocamos nuevamente una a una las cargas enintervalos de tiempo de A@ minutos cada una.

e< *l %nalizar el ensayo, se desmonta el equipo, se pesa lamuestra m&s el anillo, y se coloca la muestra en el horno. "onesto se podr& determinar el peso de los sólidos y peso del agua.

El anillo rígido procura reproducir en el laboratorio lo que ocurreen la naturaleza, donde la deormación lateral de la masa desuelo solicitado por la carga, es impedida por la restante partedel macizo terroso que la envuelve. La carga es aplicada sobrela piedra porosa superior por medio de un disco met&lico rígido

y la compresión es medida con el au$ilio de un micrómetro consensibilidad de @.@A mm.



+. CALCULOS % RESULTADOS

$. ANALISIS DE RESULTADOS

• (e los resultados obtenidos podemos inerir, que despu!s de unproceso de carga y descarga sobre una misma muestra desuelo, durante un determinado intervalo de tiempo para que seeectu! un establecido proceso de consolidación, esta muestrapresenta ciertas propiedades de estabilidad que se modi%cancontinuamente con el proceso de carga, es decir el suelo encuestión comienza a deormase y sus partículas internas inicianun proceso de reacomodamiento como respuesta al esuerzo alque se encuentran sometidas por el eecto de las cargasaplicadas sobre este suelo, adem&s, el agua atrapada entreestas partículas trata de salir para compensar la presión al cualse encuentran y las partículas comienzan a soportar unesuerzo de rose entre ellas, llamado esuerzo eectivo, comoresultado de la e$pulsión de agua.

• "on los datos obtenidos, logramos obtener el esuerzo eectivoproducto de las cargas aplicadas sobre el suelo y sucorrespondiente valor de la relación de vacios, paraposteriormente gra%car la relación de vacios al %nal de cadaproceso de carga o de descarga contra el logaritmo de loscorrespondientes esuerzos eectivos y obtuvimos una curva

parabólica que inicia desde el valor inicial de e, luego comienzaa bajar, haci!ndose notorio que en un punto determinado dondela relación de vacios y el esuerzo eectivo tienen magnitudesde @.CCJ y B@. respectivamente, la curva inicia un retrocesocomo resultado del correspondiente proceso de descarga, luegoesta curva, inicia nuevamente el proceso de disminución y apartir del punto donde e y el esuerzo eectivo vale @.O@C [email protected] respetivamente comienza a bajar de orma lineal y porende se presenta una línea perecta en este tramo cuyapendiente, el índice de compresión, es igual a @.J y el índicede e$pansión del @.@GOD.

• En esta gr&%ca, proyectamos o alargamos la línea virgen o decomprensión hacia arriba para interceptarla con una líneaparalela a la curva de re)compresión para obtener uncorrespondiente valor del esuerzo de pre)consolidación, esdecir, el m&$imo esuerzo al que se puede someter este suelo, yde este modo podemos clasi%car un determinado tipo de arcilla,como arcilla normalmente consolidada si Esta presenta unesuerzo in situ igual al esuerzo de pre)consolidación que paranuestro caso BG 5nPmJ. 'or otro lado podemos considerar la

arcilla como sobre consolidada si su esuerzo in situ es menor aeste esuerzo de pre)consolidación.



"omo una uente de distorsión de la con%abilidad de los datos oincertidumbres, podríamos postular la incurrencia en laslecturas erróneas en el (eormímetro para lo cual nosotrosrecomendamos para uturas practicas hacer lecturas con

dierentes grados de apreciación, es decir que dichas lecturas larealicen m&s de una persona a %n de garantizar la obtención deresultados mucho m&s pró$imos a los reales y una disminuciónde un posible grado de incertidumbre.

,. CONCLUSIONES

• Los resultados que aquí se obtienen permiten conormar unpatrón de comparación entre la vida pr&ctica del ingeniero civily la teoría pragm&tica en los respectivos laboratorios.

•

Este practica de consolidación permite cuanti%car de alg#nmodo la m&$ima capacidad que podría soportar el suelo sincausar inestabilidad en su estructura y de esta orma no seatente en el uturo con la tranquilidad en el entorno, social,cultural yPo ambiental.

0ambi!n podemos plantear que las deormaciones en las masasde suelos son proporcionales a las variables relación de vacíos yesuerzos eectivo, este esuerzo eectivo arroja una idea de lacapacidad de soportar esuerzos entre las partículas por causade los asentamientos ocurridos en la masa de suelo por el

hecho de haber sobrepasado su capacidad de resistir undeterminado esuerzo.

. RECOMEDACIONES

'ara mejorar el grado de con%abilidad de los resultados obtenidos enel laboratorio se recomienda/

• 4ealizar lecturas con%ables en el deormimetro de caratula.

•

0ratar de que la muestra en cuestión sea inalterada, es decir,que mantenga de alg#n modo sus propiedades intrínsecas desu con%guración.

• ?arantizar la permeabilidad en la muestra de suelo de talmanera que se

• permita la %ltración o e$pulsión del agua en el proceso deconsolidación.

4ealizar los respectivos c&lculos al %nal de cada proceso decarga y descarga para garantizar obtener las deormaciones#ltimas.

. 'I'LIOGRAFIA



- http/PPQQQ.arqhys.comPconstruccionPsuelos)consolidacion.html

- http/PPbiblioteca.uns.edu.pePsaladocentesParchivozPcurzozPelRconsolidometroRRRniEOoRpalaciosRyel6aRcivilRii.pd

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ANEO FOTOGRAFICO

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http://noticias.espe.edu.ec/hfbonifaz/files/2012/09/ENSAYO-DE-CONSOLIDACI%C3%93N.pdf


http://civilgeeks.com/2011/04/18/ensayo-astm-d-2435-80-en-espanol/










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