2011 Ejercicio de Consolidación de Suelos
UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Laboratorio de suelos II-SEPTIEMBRE 2011 Presentado a: Ing. Pabló Narváez Mg. Geotecnia Presentado por: JHON FREDDY ROMERO ROMERO
INTRODUCCION
Al someter una masa de suelo saturado a un incremento de carga, esta es soportada inicialmente por el agua contenida en los poros, ya que ella es incompresible en comparación con la estructura del suelo. La presión que resulta en el agua a causa del incremento de la carga es llamada exceso de presión hidrostática. 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 acompañada por un cambio en el volumen del suelo igual al volumen de agua drenada. Este proceso es conocido como consolidación.
Este es un proceso que tiene un tiempo acotado de ocurrencia, comienza cuando se aplica el incremento de carga, y finaliza cuando la presión de los poros es igual a la hidrostática, 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 consolidación primaria, el suelo continua deformándose, aunque en menor magnitud, debido a un reacomodamiento de los granos. A este último proceso se lo denomina consolidación secundaria.
El asiento total, suponiendo que el último valor medido coincide con el momento en que desaparece todo el sobre presión intersticial creada al aplicar la carga, es una medida de la deformación del esqueleto del suelo. Si se realizan varios escalones de carga, se obtendrá una curva de compresibilidad, que relaciona la presión efectiva (en escala logarítmica) con la deformación del esqueleto mineral, expresada por el índice de poros o relación de vacíos.
TABLA DE CONTENIDO
1. OBJETIVOS......................................................................................................... 4 2. PRUEBA DE CONSOLIDACIÓN ......................................................................... 5 3. CALCULOS ......................................................................................................... 6 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................................... 10 5. CONCLUSIONES .............................................................................................. 11 6. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................. 12
1. OBJETIVOS
Objetivo
Identificar ciertos parámetros que se utilizan para predecir la velocidad y la magnitud del asentamiento de estructuras fundadas sobre suelos y arcillas. Además, el ensayo permite obtener información acerca de la historia de presiones a que ha sido sometido el suelo.
Objetivo especifico
Determinar a través de la base teórica cada uno de los parámetros y cálculos para este tipo de ensayo.
Lograr hacer un análisis de resultados a un suelo empleando este método de ensayo
2. PRUEBA DE CONSOLIDACIÓN
Sobre un espécimen de arcilla, se obtienen los siguientes resultados:
ESFUERZO APLICADO (KN/m2) H (mm)
0
25
50
100
200
400
800
19.6 0
19.2 5
18.9 8
18.6 1
18.1 4
17.6 8
17.2 4
Descarg a 17.92
La carga se mantiene constante durante un periodo de 24 horas. Al terminar el periodo de carga, esta se retira y se permite que la muestra se expanda durante 24 horas. Al final de esto la muestra tendrá un espesos de 17.92mm y el contenido de humedad es de 31.8%, el peso específico del suelo es 2.66. 1.
Graficar la curva e/Ơ’ y determinar el coeficiente de compresibilidad volumétrica (mv) para un intervalo de esfuerzo efectivos de (220 – 360) KN/m².
2.
Graficar la curva e/logƠ’ y con ella determinar el índice de compresibilidad (Cc) y la presión o carga de pre consolidación (Ơpv).
3.
Graficar una curva (mv)/ Ơ para este suelo.
4.
Usando los resultados de los numerales a, b, c. Determinar y comparar los valores de asentamientos por consolidación para una capa de 4 metros de espesor de la misma arcilla, cuando el esfuerzo efectivo promedio varía entre (220 – 360) KN/m².
3. CALCULOS
DATOS Altura inicial Gravedad específica de los sólidos Altura final Relación de vacíos final ef= wf*Gs/S Humedad final Grado de saturación final
Ho= Gs=
19.60 2.66
mm
Hf= ef=
17.92 0.85
mm
Ѡf= 31.80 % S2= 100.00 %
ESFUERZO APLICADO (KN/m2)
H (mm)
∆H (mm)
∆e
∆Ơ' (KN/m2)
e
Log Ơ' (KN/m2)
∆e/∆Ơ' (m2/ KN)
0 25 50 100 200 400 800 Descarga
19.60 19.25 18.98 18.61 18.14 17.68 17.24 17.92
-0.35 -0.27 -0.37 -0.47 -0.46 -0.44 0.68 0
-0.036 -0.028 -0.038 -0.049 -0.047 -0.045 0.070 0.000
0 25 25 50 100 200 400 0
1.023 0.987 0.959 0.921 0.872 0.825 0.780 0.850
1.40 1.70 2.00 2.30 2.60 2.90
0.00144 0.00112 0.00076 0.00049 0.00024 0.00011
Teniendo la relación de vacíos final, se procede a calcular los correspondientes ∆e, para después calcular la relación de vacíos de ese punto, todo lo anterior se desarrollara atrás hacia adelante.
1.
ESFUERZO 220 APLICADO (KN/m2) e 0.865 (
360
0.830 )
mv = 0.00013(m2/ KN) 2.
Método Casagrande
Ơ’P = 118 KN/m²
(
)
Cc= 0.149 m²/KN
3. ESFUERZO H ∆H APLICADO (mm) (mm) (KN/m2) 0 25 50 100 200 400 800 Descarga
19.60 19.25 18.98 18.61 18.14 17.68 17.24 17.92
-0.35 -0.27 -0.37 -0.47 -0.46 -0.44 0.68 0
∆e
∆Ơ' (KN/m2)
e
Log Ơ' (KN/m2)
∆e/∆Ơ'
mv
-0.036 -0.028 -0.038 -0.049 -0.047 -0.045 0.070 0.000
0 25 25 50 100 200 400 0
1.023 0.987 0.959 0.921 0.872 0.825 0.780 0.850
1.40 1.70 2.00 2.30 2.60 2.90
0.00144 0.00112 0.00076 0.00049 0.00024 0.00011
0.00072 0.00057 0.00040 0.00026 0.00013 0.00006
(
)
4.
1.
Cálculos de asentamientos.
(
)
(
2.
(
)
) ( (
)
(
)
)
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
1.
Se supone que las constantes de consolidación obtenidas en las pruebas de laboratorio son las mismas que rigen el proceso real que ocurre en la naturaleza, pero de forma más lenta claro está.
2.
En suelos granulares, la reducción del volumen de vacíos se produce casi instantáneamente cuando se aplica la carga, sin embargo en suelos arcillosos tomara mayor tiempo, dependiendo de factores como el grado de saturación, el coeficiente de permeabilidad, la longitud de la trayectoria que tenga que recorrer el fluido expulsado, la condiciones de drenaje y la magnitud de sobrecarga.
3.
La diferencia entre el asentamiento por consolidación en función del índice de compresión y del módulo volumétrico es de 9.8 .
5. CONCLUSIONES o Es de vital importancia para nosotros como futuros ingenieros civiles, identificar los diferentes comportamientos del suelo de nuestro país, pues sobre él se realizaran las cimentaciones de las obras. o La presión que resulta en el agua a causa del incremento de la carga es llamada exceso de presión hidrostática. 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 acompañada por un cambio en el volumen del suelo igual al volumen de agua drenada. Este proceso es conocido como consolidación. o Se realizó llevando a cabo el procedimiento y el simulacro del respectivo ensayo de consolidación y los cálculos se realizaron con los datos suministrados por el laboratorista. o El ingeniero civil y el geólogo forman un equipo muy importante a la hora de definir cuál suelo es apto para construir o no, ya que las estructuras presentan los problemas en cuanto a la buena o mala cimentación y a la buena elección del suelo.
6. BIBLIOGRAFIA
• Casagrande A. Karl Terzaghi…Teoría y práctica de mecánica de suelos. Selección de escritura por Karl Terzaghi. • Lambe T.W (1972) La integridad en proyectos de ingeniería civil, Karl Terzaghi. 1963 – 1972, ASCE New York 1974, Consolidación de suelos, pp. 314-335. •
ASTM D 2435-90.
Internet: • http://civilgeeks.com/tag/libro-de-terzaghi-de-mecanica-de-suelo/ Posted on 9 agosto, 2010 (7 months ago) in Mecánica. •
http://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos
• T.W. Lambe y R.V. Whitman - Mecánica de suelos. Mexico, 1997 ISBN 96818-1894-6 • Coduto, Donald (2001), Foundation Design, Prentice-Hall, ISBN 0-13-5897068 • (en coreano) Kim, Myung-mo (2000), Soil Mechanics, Munundang, Seúl, ISBN 89-7393-053-2
