ensayo de consolidacion unidimensional

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE MECANICA DE SUELOS

INDICEINTRODUCCIN OBJETIVOS EQUIPOS MARCO TEORICO MEMORIA DE CLCULO CUESTIONARIO CONCLUSIONES RECOMENDACIONES word word word word mano individual mano grupal mano grupal mano grupal


INTRODUCCINAl someter una masa de suelo saturado a un incremento de carga, sta es soportada inicialmente por el agua contenida en los poros, ya que ella es incompresible en comparacin con la estructura del suelo. La presin que resulta en el agua a causa del incremento de la carga es llamada exceso de presin hidrosttica. A medida que el agua drena de los poros del suelo, el incremento de carga es transmitido a la estructura del suelo. La transferencia de carga es acompaada por un cambio en el volumen del suelo igual al volumen de agua drenada. Este proceso es conocido como consolidacin. Este es un proceso que tiene un tiempo acotado de ocurrencia, comienza cuando se aplica el incremento de carga, y finaliza cuando la presin de los poros es igual a la hidrosttica, o lo que es lo mismo, cuando se ha producido la totalidad de la transferencia de carga del agua a la estructura de suelo. Terminado este proceso llamado consolidacin primaria, el suelo contina deformndose, aunque en menor magnitud, debido a un reacomodamiento de los granos. A este ltimo proceso se lo denomina consolidacin secundaria. El asiento total, suponiendo que el ltimo valor medido coincide con el momento en que desaparece toda la sobrepresin intersticial creada al aplicar la carga, es una medida de la deformacin del esqueleto del suelo. Si se realizan varios escalones de carga, se obtendr una curva de compresibilidad, que relaciona la presin efectiva (en escala logartmica) con la deformacin del esqueleto mineral, expresada por el ndice de poros o relacin de vacos. El propsito fundamental del ensayo de consolidacin es determinar ciertos parmetros que se utilizan para predecir la velocidad y la magnitud del asentamiento de estructuras fundadas sobre arcillas. Adems, el ensayo permite obtener informacin acerca de la historia de presiones a que ha sido sometido el suelo. Los parmetros ms importantes que se obtienen del suelo al realizar el ensayo son: a) El coeficiente de consolidacin (Cv), que indica el grado de asentamiento del suelo bajo Un cierto incremento de carga y vinculado a la velocidad del mismo. b) El ndice de compresibilidad (Cc), que expresa la compresibilidad de una muestra. c) La presin de preconsolidacin (Pc), que indica la mxima presin que ha soportado el Suelo en su historia geolgica


OBJETIVOSo o Conocer el comportamiento de los suelos cuando son confinados lateralmente y cuando son cargados axialmente de manera controlada. Ser capaces de predecir la magnitud del asentamiento de los suelos y calcular los parmetros: Cv = Coeficiente de consolidacin Cc = ndice de compresin Cr = ndice de recompresin p = Presin de pre consolidacin Calcular la grafica deformacin vs log (tiempo). Calcular la grafica deformacin vs .

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EQUIPOSo CONSOLIDMETRO Este equipo permite determinar el asentamiento, que puede sufrir un suelo cuando es sometido a diversas cargas bajo condiciones de saturacin o en estado natural. Esta constituido por una celda de consolidacin, que consta de un anillo en el cual se encuentra confinado lateralmente un espcimen, de suelo el cual lleva en su parte superior e inferior una piedra porosa que permite la fluidez del agua que se encuentra en los poros de la muestra al aplicarle carga. En la parte superior del anillo se encuentra un vstago de carga en el que se aplican las presiones de asentamiento a las que se desea someter la muestra. Las deformaciones que experimenta el espcimen son medidas a travs de un micrmetro de deformacin. Este equipo tambin es usado para realizar ensayos de colapso de los suelos y expansin libre o controlada por el mtodo edomtrico.


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DISCOS POROSOS ANILLOS DEL ESPCIMEN

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DEFORMMETRO

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EQUIPAMIENTO COMPLEMENTARIO BALANZA HORNO


MARCO TEORICO Mtodo del logaritmo del tiempoSe grafica en escala semilogartmica la curva deformacin (ordenadas) Vs log tiempo (abscisas).

Procedimiento para determinar el 100,0 y 50 % terico de consolidacin primaria: Trace una lnea recta (C) a travs de los puntos que representan las lecturas finales y que exhiben una tendencia recta y una inclinacin suave. Trace una segunda recta tangente a la parte ms pronunciada de la curva (D). la interseccin entre las dos rectas representa la deformacin d100, y tiempo t100, correspondiente al 100% de la consolidacin primaria. La consolidacin que sobrepase el 100% se define como consolidacin secundaria. Determine la deformacin que representa el 0% de la consolidacin primaria, escogiendo un punto de la curva prximo al eje de deformacin (t1), observe el tiempo que le corresponde, localice sobre la curva el punto cuya abscisa sea cuatro veces la del punto original elegido (t2): la diferencia de ordenadas entre ambos puntos se duplica y ste valor se lleva a partir del segundo punto mencionado, sobre una paralela al eje de ordenadas obtenindose de este modo un tercer punto sobre el cual se har pasar una paralela al eje de los tiempos que es la que define el 0% terico de consolidacin. Al punto medio del segmento entre el 0 y 100% terico de consolidacin corresponder el 50%. El tiempo correspondiente a este porcentaje t50, queda determinado por la abscisa del punto de interseccin de la curva y una paralela al eje de los tiempos, trazada por el punto medio del segmento. La determinacin de t50 debe hacerse para cada una de las curvas obtenidas en el proceso de consolidacin.


Mtodo de la raz cuadrada del tiempo:Se grafica en escala aritmtica la curva deformacin (ordenadas) Vs raz cuadrada del tiempo.

Procedimiento para determinar el 0,90 y 100% de consolidacin primaria: Trace una segunda lnea recta (c) tomando dos o ms puntos de la lnea correspondientes del 0% de la consolidacin y multiplique las abscisas correspondientes por la constante de 1.15. la interseccin de sta con la curva define por su abscisa el tiempo que corresponde al t90. La deformacin al 100% de la consolidacin primaria es 1/9 mayor que la diferencia entre las deformaciones a 0 y 90% de consolidacin. Trace una lnea recta (A) a travs de los puntos que representan las lecturas inicales que muestra una tendencia de lnea recta. Extrapole la lnea hasta t=0 y obtenga la ordenada de deformacin que representa el 0% de la consolidacin primaria. Calcule el coeficiente de consolidacin para cada incremento de carga, como sigue: Para curva deformacin Vs log tiempo.

Para curva deformacin Vs raz cuadrada del tiempo


Cv = coeficiente de consolidacin, cm2/s. Hm2 = longitud promedio de la trayectoria de drenaje para cada incremento de carga. t50, t90 = tiempo correspondiente al grado de consolidacin para 50% 90%, s min. Grafique la curva relacin de vacios (e) versus presin (P) en escala semilogartmica.

Esta grfica es conocida como: curva de comprensibilidad, que permite determinara la carga de preconsolidacin Pc, en Kg/cm2, los ndices de compresin, expansin y comprensibilidad, de la siguiente manera: Carga de preconsolidacin: o o o o Estime el punto mximo de curvatura, en la rama de carga (B). En el punto (B) dibuje una lnea tangente (C), y una lnea paralela al eje de las presiones (D), y trace la bisectriz de estas dos rectas (E). Extiende una tangente que pase por la parte lineal de la curva de carga (curva virgen) (F), hasta la interseccin con la bisectriz (E) en el punto (G). La proyeccin del punto (G) sobre el eje de las abscisas define la carga de preconsolidacion, Pc.

ndice de compresin La pendiente de la curva virgen del tramo de carga determina el ndice de compresin Cc, mediante la siguiente expresin: o

e = Variacion de la relacin de vacios. P= Variacion de los logaritmos de la presin.


ndice de expansin: La pendiente de la parte recta del tramo de descarga determina el ndice de expansin Ce, mediante la siguiente expresin:

e3e2 = Variacin de la relacin de vacios. P2P3 = Variacin de los logaritmos de la presin.


Procedimiento de ensayo1. EXTRACCIN DE LA MUESTRA o o Se extrae una muestra representativa del suelo Parte de dicha muestra se emplea para colocarse en el molde cilndrico para ser ensayada, el sobrante se emplea para calcular los lmites de attemberg de dicho suelo.

2. MONTAJE DE LA MUESTRA Y PREPARACIN PARA ENSAYAR o Se coloca papel filtrante y una piedra porosa en la base del molde de consolidacin. Para una muestra remoldeada se coloca en capas. o Se utiliza el pisn para lograr la densidad de campo. Este procedimiento se repite hasta llenar la altura del molde. o Se coloca el papel filtrante y la piedra porosa superiores. Luego se coloca el anillo superior.


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Con una pipeta el molde es llenado de agua (saturacin de la muestra de suelo).

3. COLOCACIN DE LA MUESTRA Y SATURACIN o La muestra es llevada a un consolidmetro.

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Colocamos agua para saturar la muestra de suelo.

4. INCREMENTO DE CARGA Y CONTROL DE EXPANSIN o

Coloque cargas sobre el consolidmetro para obtener presiones sobre el suelo de aproximadamente 30.40, 61.80, 123.60, 248.20, 495.40, 991.80 etc. KPa, (para producir estas presiones se deben aplicar cargas de 1, 2, 4, 8, 16, 32, Kg respectivamente). antes de aplicar un incremento de presin, registre la altura de la muestra.


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La duracin de cada incremento de carga debe ser de 24 horas. Inmediatamente aplicado cada incremento de carga, ponga en marcha el cronmetro y registre las lecturas de deformacin de la muestra a intervalos de 0.1,0.25,0.5,1,2,4,8,15,y 30 minutos y 1,2,4,8, y 24 horas.

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Una vez tomada la ltima lectura con el ultimo incremento de carga, descargue el suelo mediante reducciones de carga. Para disminuir la expansin durante la descarga, deber descargarse la muestra hasta la carga establecida de 5 KPa (100 lb/ft 2 ) para duelos firmes y de 2 3 KPa (alrededor de 50 lb/ft 2) para suelos blandos. Una vez que se ha concluido en ensayos, quite la carga final y desarme rpidamente la caja de consolidacin. Pese la masa de la muestra extrada de la caja de consolidacin (MTf) pesando el conjunto anillo mas muestra y restando la masa del anillo, con una precisin de 0.01g. Seque la muestra en el horno hasta una masa constante a una temperatura de 110 5 C (230 9F), y determine el contenido de humedad final, (Wf) de acuerdo con la norma ASTM D 2216.

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Clculoso Peso seco del espcimen: Ws

o Contenido de humedad inicial y final: wi (%) y wf (%)

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Densidad seca:

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Volumen de slidos

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Altura equivalente de slidos


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Relacin de vacios inicial y final: ei y ef

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Grado de saturacin antes y despus del ensayo: Si y Sf.

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Deformacin vs logaritmo de tiempo.

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Deformacin vs raz cuadrada de tiempo.

ensayo de consolidacion unidimensional

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