Diálogo Año del Diálogo
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y la Reconciliación Nacional
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FACULTAD DE INGENIERÍA INFORME DE LABORATORIO 3 CURSO:
INGENIERÍA GEOTÉCNICA
BLOQUE:
FC-PRECIV07B1M
PROFESOR:
CONTRERAS FAJARDO, RAUL IVAN
INTEGRANTE :
CÓDIGO
DELGADO HUAÑEC, LIZANDRO
1420920
ESCALANTE CURO, ELMERSON
1420934
HUAMANI MENA, EVER JOSE ENRIQUE
1421029
LIMA - PERÚ
2018 - I
A Dios por habernos dado la vida, voluntad y oportunidad de estudiar. También a nuestros padres por todo el apoyo mancomunado en nuestra vida estudiantil. Y al profesor del curso, por todas las enseñanzas transmitidas.
A Dios por habernos dado la vida, voluntad y oportunidad de estudiar. También a nuestros padres por todo el apoyo mancomunado en nuestra vida estudiantil. Y al profesor del curso, por todas las enseñanzas transmitidas.
ÍNDICE GENERAL
1 PRUEBA TRIAXIAL DE CORTE .............................................. ............................................................. ...............1 1.1
OBJETIVOS ............................................................................................................ ........................................................................................ .................... 1
1.2
FUNDAMENTO TEÓRICO ................................................................................... ...................................................... ............................. 1
1.2.1
DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES QUE SE UTILIZARON ............ 2
1.2.1.1 Máquina de compresión triaxial................................................ triaxial.................................................................... .................... 2 1.2.1.2 Muestra .................................................. ...................................................................................................... ....................................................... ... 3 1.2.1.3 Cubo de secado ............................................... ............................................................................................. .............................................. 3 1.2.1.4 Pedestal o Celda ....................................................... ............................................................................................ ..................................... 3 1.2.1.5 Vernier (pie de rey) ................................................. ....................................................................................... ...................................... 4 1.2.1.6 Cámara triaxial ................................................ .............................................................................................. .............................................. 4 1.2.1.7 Transductor de volumen .................................................. ............................................................................... ............................. 4 1.2.1.8 Panel de control ....................................................... ............................................................................................ ..................................... 5 1.2.1.9 Programa ................................................ .................................................................................................... ....................................................... ... 5 1.2.1.10
Piedras porosas ..................................................... .......................................................................................... ..................................... 5
1.2.1.11
Papel de filtro, discos y tiras. ................................................ .................................................................... .................... 6
1.2.1.12
Equipo para tallar probetas .................................................... ........................................................................ .................... 6
1.2.1.13
Látex ................................................... ....................................................................................................... ....................................................... ... 6
1.3
PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA ......................................................... .. ................................................................. .......... 7
1.4
RESULTADOS ....................................................................................................... 8
1.5
DISCUSIÓN DE RESULTADOS ........................................................ ......................................................................... .................23
1.6
CONCLUSIÓN ...................................................... ...................................................................................................... ................................................25
2 REFERENCIAS.................................. ................................................... ................................. ................................. ...................... .....26
INDICE DE TABLAS
INDICE DE TABLAS Tabla 1: Datos Iniciales De La Muestra..................................................................................8 ..........9 Tabla 2: Datos Del Ensayo..............................................................................................
Tabla3: D.iniciales-E1...........................................................................................................10 Tabla 4: Datos Del Ensayo....................................................................................................11 Tabla 5: D.Iniciales-E2.........................................................................................................12 13 Tabla 6: Datos Del Ensayo...................................................................................................13
Tabla7: D.Iniciales-E2..........................................................................................................14 14 Tabla 8: Fuente-Manuel de Matos Fernandes......................................................................17 17
INDICE DE FIGURAS Figura 1: Diagrama de un equipo de prueba triaxial.............................................................1 Figura 2: Dispositivo de carga axial...................................................................................... 2 Figura 3: Probeta de arcilla.................................................................................................... 3 Figura 4: Cubo de secado......................................................................................................3 Figura 5: Celda......................................................................................................................3 Figura 6: Vernier o pie de rey utilizado para medir ............................................................... ............................................................... 4 Figura 7: Cámara triaxial.......................................................................................................4 triaxial.......................................................................................................4 Figura 8: Unidad de cambio de volumen o transductor de volumen.....................................4 Figura 9: Panel de control utilizada para un buen control de presiones................................ ................................5 5 Figura 10: Software utilizada para el ensayo triaxial............................................................5 Figura 11: Piedras porosas, utilizadas en laboratorio............................................................5 Figura 12: Papel filtr o................................................................................................... o.................................................................................................. ..........6 .........6 Figura 13: Tallador, utilizado para sacar un cilindro perfecto. ..............................................6
Figura 14: Deformación Axial Vs Esfuerzo Desviador............................................... ..........15 Figura 15: Deformación Vertical Vs Poro-Presión............................................................... .15 Figura 16: Deformación Axial Vs A De Skempton............................................... ................17 Figura 17: P, P’ VS Q........................................................ ....................................................18 Figura 18: P, P’ VS Q PARA U0=0...................................................... ................................18 Figura 19: Grafica de P-Q para esfuerzos totales.............................. .................................................20
Figura 20: Circulo de morh……………………..............................................................……….….21 Figura 21:P-Q EFECTIVOS (Empleando las ecuaciones para encontrar c‘y ∅′ ).............................21 Figura 22: Graficas del círculo de morh para esfuerzos-efectivos.....................................................22
RESUMEN
Este trabajo tiene como finalidad obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo complejo, pero la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada. El ensayo de Triaxial consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana de caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presión normal ó axial ( σ 1 ), sin modificar la presión lateral aplicada ( σ 3 ), hasta que se produzca la falla, como no existen esfuerzos
tangenciales sobre la cara de la muestra cilíndrica, el esfuerzo axial y la presión de confinamiento, son los esfuerzos principal mayor y principal menor respectivamente. Al incremento de esfuerzo axial, se denomina esfuerzo desviador. Realizando por lo menos 3 pruebas, con presiones laterales diferentes, en un gráfico se dibujan los círculos de Mohr que representan los esfuerzos de falla de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan los parámetros φ y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las
condiciones en que este trabajará, las alternativas para realizar el ensayo serán consolidado no drenado (CU), no consolidado no drenado (UU) o consolidado drenado (CD). Para este informe se desarrolló por el método consolidado no drenado (CU), este método cubre la determinación de los esfuerzos y de las relaciones esfuerzo-deformación de una muestra cilíndrica de suelo saturada, que puede ser inalterada o remoldeada, cuando es isotrópicamente consolidada para luego someterla a corte por compresión en condiciones no drenadas, el cual se realizará a una velocidad constante de deformación axial (deformación controlada). A lo largo del informe se mostrará detalle a detalle todos los procedimientos y cálculos realizados.
PALABRAS CLAVE
Prueba Triaxial:
La prueba de ensayo triaxial es uno de los métodos más confiables para determinar los parámetros de la resistencia al cortante. Blader: Es una cámara constituida por un cilindro de bandas de plexiglás, una placa base, una placa superior y una membrana de 7ule 3ue trabaja como interface aire / agua.
Parámetros: Son los resultados obtenidos del ensayo en el laboratorio los cuales te dan la cohesión y el ángulo de fricción. Consolidado – no drenado (CU):
Se permite el drenaje en la primera etapa hasta que la presión de confinamiento efectiva sea igual a la presión de cámara. Se impide el drenaje durante la aplicación del esfuerzo desviador.
INTRODUCCIÓN Su principal finalidad es obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante. Es un ensayo complejo, pe ro la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada. Consiste en colocar una muestra cilíndrica de suelo dentro de una membrana de caucho o goma, que se introduce en una cámara especial y se le aplica una presión igual en todo sentido y dirección. Alcanzado ese estado de equilibrio, se aumenta la presión normal ó axial (σ 1), sin modificar la presión lateral aplicada (σ 3), hasta que se produzca la falla. Realizando por lo menos 3 pruebas, compresiones laterales diferentes, en un gráfico se dibujan los círculos de Mohr que representan los esfuerzos de falla de cada muestra y trazando una tangente o envolvente a éstos, se determinan los parámetros φ y c del suelo. Dependiendo del tipo de suelo y las condiciones en que este trabajará, las alternativas para realizar el ensayo serán consolidados no drenado (CU), no consolidado no drenado (UU) o consolidado drenado (CD).
1
1.1
PRUEBA TRIAXIAL DE CORTE
OBJETIVOS El objetivo de este trabajo es determinar los parámetros de resistencia de los suelos mediante el ensayo Triaxial, esto comprende diferentes métodos que son: Ensayo de compresión triaxial consolidado no drenado (CU) con o sin medición de la presión de poros, el ensayo consolidado drenado (CD) y el ensayo no consolidado no drenado (UU) con o sin medición de presión de poros y de esta manera se podrá calcular los parámetros de resistencia, obtener parámetros del suelo y la relación esfuerzo deformación a través de la determinación del esfuerzo cortante, la información que entrega es la más representativa del esfuerzo cortante que sufre una masa de suelo al ser cargada.
1.2
FUNDAMENTO TEÓRICO
Prueba Triaxial de corte Es uno de los métodos más confiables disponibles para la determinación de los parámetros de resistencia cortante. Es ampliamente utilizada para la investigación y las pruebas convencionales. La prueba se considera confiable por las siguientes razones: Proporciona información sobre el comportamiento esfuerzo- deformación del suelo que la prueba de corte directo no. Proporciona condiciones de esfuerzo más uniformes que la prueba de corte directo al hacer su concentración de esfuerzos a lo largo del plano de falla. Proporciona más flexibilidad en términos de la trayectoria de carga.
F igura 1: Diagrama de un equipo de prueba triaxial.
1
Esta prueba se puede realizar mediante tres métodos pero el que utilizaremos es la tercera prueba.
Esta prueba se puede realizar mediante tres métodos pero el que utilizaremos es la tercera prueba.
Prueba consolidad drenada (CD): En suelos cohesivos granulares y el drenaje es permanente. Se somete la muestra primero a una presión de confinamiento envolvente, σ 3, por la compresión del fluido de la cámara. A medida que se aplica la presión de confinamiento, la presión de confinamiento, la presión de agua intersticial de la muestra aumenta por Uc.
Prueba consolidada no drenada (UU): En suelos cohesivos arcillosos. En esta prueba, durante la aplicación de presión de la cámara σ 3, no está permitido el drenaje de la muestra de suelo. La muestra de prueba se corta para que falle por la aplicación del esfuerzo desviador sin que permita el drenaje.
Prueba consolidada no drenada (CU): Solamente para cohesivos arcillosos, estos ensayos son conocidos como ensayos rápidos y se permite el drenaje durante la primera etapa solamente. Este tipo de prueba es el más común y es el que se realizó en este informe presentado. En esta prueba la muestra de suelo saturado primero es consolidada por una presión envolvente σ 3 del fluido en la cámara, que resulta en drenaje. Después de que la presión de poro generada por la aplicación de presión de confinamiento se disipa completamente. Con este método de prueba se obtendrá el esfuerzo total, el esfuerzo efectivo y la presión de agua de los poros, así como también datos útiles para determinar las propiedades de esfuerzo y deformación del suelo tal como la envolvente de esfuerzos de Mohr.
1.2.1 DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS Y MATERIALES QUE SE UTILIZARON 1.2.1.1 Máquina de compresión triaxial Este aparato tiene la capacidad suficiente y el adecuado control, para proporcionar la velocidad de carga y en el cual sean mínimas las vibraciones debidas a su operación. Constituye de una báscula de plataforma con yugo de carga accionado por un gato de tornillo, un aparato de carga muerta, un dispositivo de carga hidráulica, un tornillo accionado por un motor de velocidad variable.
Fi ura 2: Dispositivo de carga axial.
2
1.2.1.2 Muestra
1.2.1.2 Muestra Suelo cohesivo arcilloso, muestra inalterada.
F igura 3: Probeta de arcilla
1.2.1.3 Cubo de secado
Utilizado para que la muestra se mantenga húmeda.
F igura 4: Cubo de secado
1.2.1.4 Pedestal o Celda
Tiene una serie de válvulas, por un lado se colocan la contrapresión o la presión de poros que entra por la parte superior y por la parte debajo de la muestra y la otra válvula es para colocar la presión de cámara y el último sensor para medir la contrapresión.
F igura 5: Celda
3
1.2.1.5 Vernier (pie de rey)
1.2.1.5 Vernier (pie de rey)
Instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros. .
F igura 6: Vernier o pie de rey utilizado para medir.
1.2.1.6 Cámara triaxial
La cámara en su interior tiene unas celdas de cargas y allí es donde va a registrar la carga axial
F igura 7: Cámara triaxial.
1.2.1.7
Transductor de volumen
Mide cuanto de agua ingresa y sale.
F igura 8: Unidad de cambio de volumen o transductor de volumen.
4
1.2.1.8 Panel de control
1.2.1.8 Panel de control
Utilizada para controlar las presiones.
F igura 9: Panel de control utilizada para un buen control de presiones.
1.2.1.9 Programa Nos muestra los datos necesarios para los cálculos a realizarse
F igura 10: Software utilizada para el ensayo triaxial.
1.2.1.10 Piedras porosas
Se usarán para proporcionar drenaje al espécimen.
F igura 11: Piedras porosas, utilizadas en laboratorio.
5
1.2.1.11 Papel de filtro, discos y tiras.
1.2.1.11 Papel de filtro, discos y tiras.
El papel de filtro no será soluble en agua y el coeficiente de permeabilidad no será menor a 1x10- 5 cm/s para una presión normal de 550 kPa. Los papeles de filtro en forma de disco serán de igual diámetro al de la muestra y se podrán colocar entre las piedras porosas y la probeta de ensayo para evitar obstrucción de los discos porosos. Las tiras de papel de filtro son usadas para disminuir el tiempo requerido de prueba, éstas se colocarán en la superficie lateral del cilindro. En el ensayo, para evitar la presión lateral en la muestra, la tira de papel de filtro deberá cubrir menos del 50% del área lateral de la muestra.
F igura 12: Papel filtro.
1.2.1.12 Equipo para tallar probetas
Este equipo incluye un marco, herramientas apropiadas para desbastar y tallar, calibrador Vernier que pueda medir las dimensiones de la muestra con aproximación a 0.25 mm (0.01"), un cortador de muestras, un dispositivo para cortar los extremos, y un extractor d e muestras.
F igura 13: Tallador, utilizado para sacar un cilindro perfecto.
1.2.1.13 Látex Se coloca para la interface entre el suelo y el agua, para que no ingrese el agua.
6
1.3
PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA
1.3
PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA
Procedimientos del ensayo triaxial:
Se reconstituye la muestra alterada teniendo en cuenta los datos como la densidad, contenido de humedad, el volumen que depende la altura y el diámetro que se relaciona con el tamaño de la partícula.
luego de ya tener listo la muestra cilíndrica, se procede a tomar el diámetro en la parte superior, media y superior de la muestra.
Se Instala en una celda triaxial. Para lo cual, primero se pone la piedra porosa sobre el pedestal y así mismo el papel filtro.
Luego se procede a colocar la muestra sobre la piedra porosa y colocar la rejilla a lo largo de los lados de la muestra, de manera que proporcionen el sistema deseado para las trayectorias del drenaje.
Empleando un dilatador de membranas al vacío, se coloca sobre la muestra una membrana delgada e impermeable; colocar anillos en O u otros sellos de presión alrededor de la membrana a la altura del pedestal para proporcionar un sello efectivo.
Colocar la cámara de ensayo con la muestra en el dispositivo de carga, y llenar con fluido.
Saturar la línea de drenaje antes de comenzar el ensayo, aplicando vacío a una línea de drenaje mientras que el extremo de la otra se halle sumergido en un recipiente con agua. Esto extrae el aire atrapado entre la muestra y la membrana y llena las líneas de drenaje con agua del recipiente.
Aplicar una pequeña contrapresión y una presión de cámara mayor que la contrapresión, para consolidar; hacer que fluya el agua lentamente de la línea de presión de poros. Conéctese la línea de presión de poros al aparato de medida.
Luego se aumenta la contrapresión y la presión de la cámara paulatinamente, hasta cuando la lectura de presión de poros indique que se ha logrado equilibrio en toda la muestra.
Mantener la presión de la cámara aproximadamente 34.5 kPa (5 lb/pul 2 ) mayor que la contrapresión para
evitar flujo entre
la muestra
y la
membrana. Continúese
aumentando la contrapresión y la presión de confinamiento hasta que la respuesta de la presión de poros indique saturación.
7
Aumentar la presión de la cámara hasta que la diferencia entre ésta y la contrapresión iguale
Aumentar la presión de la cámara hasta que la diferencia entre ésta y la contrapresión iguale la presión deseada de consolidación. Se requiere un mínimo de tres presiones de consolidación diferentes para definir una envolvente de falla.
Después de la falla, se quita todas las presiones y se drena el fluido de confinamiento de la cámara de ensayo.
1.4
Se pesa la muestra y se coloca en el horno para determinar la humedad y el peso unitario.
Finalmente, con los resultados se grafica la curva de falla empleando el circulo de Mohr.
RESULTADOS
CÁLCULOS Y DATOS DE LABORATORIO
8
ENSAYO N° 1
Para una presión de confinamie nto de 50KPa.
Tabla 2: Datos
Del Ensayo
LVDT (mm)
Presión de Celda (kPa)
Contra Presión (kPa)
poro presión (kPa)
Fuerza axial (N)
Variación Volumétrica Unitaria (Kgf)
0.00000
179.12315
128. 87715
152.83344
0.55464
21.56702
0.14149
178.73766
129.26148
153.47398
22.74013
21.56702
0.28299
179.12315
128.87715
154.11453
24.40404
21.57387
0.42448
179.12315
129.26148
154.37074
33.27824
21.57616
0.56597
178.73766
129.13337
155.01129
37.71534
21.57844
0.70747
178.99465
129.13337
155.52372
46.03490
21.56702
0.84896
178.99465
129.13337
156.03615
49.91736
21.58530
0.99045
178.99465
128.87715
156.42048
55.46373
21.57616
1.13194
178.99465
129.13337
157.06102
58.79155
21.58986
1.27344
178.99465
129.13337
157.57346
61.56474
21.58301
2.67550
178.99465
129.13337
160.90428
83.19560
21.58530
4.07757
178.73766
128.87715
162.18536
95.95225
21.59672
5.47964
178.60916
128.87715
162.82590
105.93572
21.61728
6.88171
178.60916
128.62093
162.82590
122.02021
21.61956
8.28377
178.48067
128.62093
162.69780
128.12122
21.61956
9.68584
178.09518
128.62093
162.82590
130.89440
21.62185
11.08791
178.35217
128.74904
162.82590
141.98715
21.64469
12.48997
178.35217
128.62093
162.44158
150.30671
21.65611
13.89204
178.09518
128.74904
162.05725
154.74381
21.65611
15.29411
178.09518
128.62093
161.54482
161.39945
21.65383
16.69617
178.09518
128.74904
161.16049
171.38293
21.66982
18.09824
178.09518
128.62093
160.77617
176.37466
21.68124
19.50031
178.09518
128.74904
160.51995
179.14785
21.68124
20.90238
178.09518
128.62093
160.13563
190.24059
21.69038
22.30444
178.35217
128.62093
160.08212
195.46373
21.79089
9
Tabla 3:
D. iniciales-E1
10
ENSAYO N° 2
Para una presión de confinamiento de 100KPa.
Tabla 4: Datos
Del Ensayo Variación Volumétrica Unitaria (Kgf) 23.599
LVDT (mm)
Presión de Celda (kPa)
Contra Presión (kPa)
poro presión (kPa)
Fuerza axial (N)
0.000 0.141
295.764 296.150
196.419 196.291
235.425 235.767
2.219 18.858
0.283 0.424
296.407 296.150
196.419 196.674
236.075 236.595
24.959 30.505
23.566 23.555
0.566
296.278
197.057
237.376
31.060
23.543
0.707
296.535
196.929
238.546
53.245
23.520
0.849
294.864
197.057
239.457
70.994
23.552
0.990
295.892
196.419
240.497
86.523
23.541
1.132 1.273
296.921 296.535
196.036 196.929
241.668 244.920
100.389 109.818
23.501 23.541
2.676
296.407
196.547
255.715
144.206
23.501
4.078 5.480
294.864 295.892
196.674 196.419
262.479 266.511
156.962 165.282
23.499 23.490
23.592
ENSAYO N° 2
Para una presión de confinamiento de 100KPa.
Tabla 4: Datos
Del Ensayo Variación Volumétrica Unitaria (Kgf) 23.599
LVDT (mm)
Presión de Celda (kPa)
Contra Presión (kPa)
poro presión (kPa)
Fuerza axial (N)
0.000 0.141
295.764 296.150
196.419 196.291
235.425 235.767
2.219 18.858
0.283 0.424
296.407 296.150
196.419 196.674
236.075 236.595
24.959 30.505
23.566 23.555
0.566
296.278
197.057
237.376
31.060
23.543
0.707
296.535
196.929
238.546
53.245
23.520
0.849
294.864
197.057
239.457
70.994
23.552
0.990
295.892
196.419
240.497
86.523
23.541
1.132 1.273
296.921 296.535
196.036 196.929
241.668 244.920
100.389 109.818
23.501 23.541
2.676
296.407
196.547
255.715
144.206
23.501
4.078 5.480
294.864 295.892
196.674 196.419
262.479 266.511
156.962 165.282
23.499 23.490
6.882 8.284 9.686
295.250 294.607 295.764
196.419 196.291 195.908
267.942 269.113 268.982
185.249 193.014 204.107
23.520 23.541 23.513
11.088 12.490 13.892 15.294
293.964 294.992 294.478 294.864
195.781 195.781 195.908 195.908
269.113 268.982 267.812 267.942
215.754 229.620 241.822 254.024
23.513 23.525 23.511 23.483
16.696 18.098
294.864 294.864
195.908 195.653
266.541 265.861
268.444 280.092
23.476 23.476
19.500 20.902 22.304
295.121 295.620 295.864
195.653 195.652 195.65.31
262.869 261.444 259.410
297.286 303.874 311.254
23.460 23.459 23.460
23.592
11
Tabla 5: D.Iniciales-E2
12
ENSAYO N° 3
Para una presión de confinamiento de 200KPa.
Tabla 6: Datos
Del Ensayo Variación Volumétrica Unitaria (Kgf) 17.391
LVDT (mm)
Presión de Celda (kPa)
Contra Presión (kPa)
poro presión (kPa)
Fuerza axial (N)
0.000 0.141
399.667 399.281
199.288 199.288
241.822 244.457
2.219 130.894
0.283 0.424
399.281 399.281
199.161 199.288
245.907 246.434
174.711 212.426
17.352 17.352
0.566
399.281
199.288
250.124
242.931
17.339
0.707
399.024
199.288
252.496
265.117
17.318
0.849
399.281
199.288
254.209
281.290
17.323
0.990
399.281
199.288
256.318
293.403
17.320
1.132 1.273
399.281 399.024
199.288 199.288
258.426 260.403
313.370 330.009
17.311 17.307
2.676
399.024
199.288
277.271
451.475
17.286
4.078 5.480
398.767 399.153
199.161 199.034
289.395 297.039
491.409 526.905
17.288 17.277
6.882 8.284
398.767 398.638
199.034 198.779
301.915 304.814
574.604 601.781
17.277 17.295
17.366
ENSAYO N° 3
Para una presión de confinamiento de 200KPa.
Tabla 6: Datos
Del Ensayo Variación Volumétrica Unitaria (Kgf) 17.391
LVDT (mm)
Presión de Celda (kPa)
Contra Presión (kPa)
poro presión (kPa)
Fuerza axial (N)
0.000 0.141
399.667 399.281
199.288 199.288
241.822 244.457
2.219 130.894
0.283 0.424
399.281 399.281
199.161 199.288
245.907 246.434
174.711 212.426
17.352 17.352
0.566
399.281
199.288
250.124
242.931
17.339
0.707
399.024
199.288
252.496
265.117
17.318
0.849
399.281
199.288
254.209
281.290
17.323
0.990
399.281
199.288
256.318
293.403
17.320
1.132 1.273
399.281 399.024
199.288 199.288
258.426 260.403
313.370 330.009
17.311 17.307
2.676
399.024
199.288
277.271
451.475
17.286
4.078 5.480
398.767 399.153
199.161 199.034
289.395 297.039
491.409 526.905
17.288 17.277
6.882 8.284 9.686 11.088 12.490 13.892 15.294
398.767 398.638 398.510 399.281 399.153 399.024 399.024
199.034 198.779 198.652 198.652 198.652 198.652 198.524
301.915 304.814 305.605 305.473 305.605 303.760 302.310
574.604 601.781 643.934 687.196 723.247 767.063 820.309
17.277 17.295 17.277 17.304 17.329 17.311 17.343
16.696 18.098
399.024 399.153
198.524 198.524
301.256 297.829
865.234 890.748
17.343 17.311
19.500 20.902 22.304
399.281 399.157 399.457
198.652 198.652 198.775
297.566 297.327 297.142
929.572 945.548 956.588
17.343 17.313 17.346
17.366
13
Tabla 7:
D.Iniciales-E2
14
GRAFICAS
Figura 14: Deformación Axial
Vs Esfuerzo De sviador
Deformación axial vs Esfuerzo desviador 220 200 180 ) a 160 P K ( 140
E1 (50 KPa) E2 (100 Kpa)
120 r 100 o d 80 a i v 60 s e 40 d o 20 z r e 0 u f s E
E3 (200 Kpa)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Deformación axial
(%)
GRAFICAS
Figura 14: Deformación Axial
Vs Esfuerzo De sviador
Deformación axial vs Esfuerzo desviador 220 200 180 ) a 160 P K ( 140
E1 (50 KPa) E2 (100 Kpa)
120 r 100 o d 80 a i v 60 s e 40 d o 20 z r e 0 u f s E
E3 (200 Kpa)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Deformación axial
(%)
Figura 15: Deformación Vertical Vs P oro-Pres ión
Deformación Vertical vs Poro-Presión
70 60 50 ) a P K (
n ó i s e r P o r o P
40 30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Deformación Ver tical (%) E1 (50KPa)
E2 (100KPa)
15
1.1 El parámetro A de Ske mpton-Deformación.
El cálculo de los parámetros de Skempton para solicitación isotrópica está expresada por:
Du B Ds 3 A Ds 1 Ds 3
Solicitación isotrópica
Du B Ds 3 A Ds 1 Ds 3
,
0
Du B Ds 3 BDs c
Ds 3 0
Du A Ds 1 BDs d
Ds 1 Ds 3
Etapa de corte
Du B Ds 3 A Ds 1 Ds 3 A
Du Ds d
,
Du
2Dq
16
Los parámetros A varía com el tipo de suelo y el nivel de esfuerzos, por lo tanto, se deben tomar em general, los valores correspondientes a la ruptur. Se debe presentar a traves de una grafica la variación del parámetro A de Skempton versus la deformación axial para cada ensayo. Además determinar los parámetros A cuando se alcanza la ruptura y hacer la comparativa con el sigueinte cuadro:
Figura 16: De formación Axial Vs A De Skempton
Deformación axial vs A de Skempton
1.00 0.90 0.80
E1 (50KPa)
n0.70 o t p 0.60 m e k S0.50 e d A0.40
E2 (100KPa) E3 (200 Kpa)
0.30 0.20 0.10 0.00 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Deformación Vertical
(%)
17
Figura 17: P, P’ VS Q
p,p´ vs q
120 110
p´-q E1 (50KPa) p´-q E2 (100KPa) p´-q E3 (200KPa) p-q E1 (50KPa) p-q E2 (100KPa)
100 90
) a P K ( q
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
p, p´(KPa)
Figura 18: P, P’ VS Q PARA U0 =0
p,p´ vs q para u0=0
120 110 100 90 80
) a P K ( q
70 60 50 40 30 20 10 0 0
20
40
60
80
p´-q E1 (50KPa)
100
120
140
160
180
p-q E1 (50KPa)
200
220
240
260
280
300
p´-q E2 (100KPa)
320
p, p´(KPa)
18
Cálculos de los parámetros del ensayo de laboratorio
Se puede obtener los diagramas p-q propuesto por Lambe (1964) ya sea para los esfuerzos totales y efectivos. Se definen de la siguiente manera:
Esfuerzos totales:
=
Esfuerzos efectivos:
+
+ ′ =
=
′ =
′ ′
Como lo que nos interesa es conocer los parámetros c y ∅ existe una relación para calcularlos a partir del diagrama p-q, y están dados por: Del diagrama p-q
= + () ⅇ (∅) = ()
= co( ∅) Finalmente:
= + (∅)
Los parámetros c y ∅ se puede hallar para cualquier estado de esfuerzo en el suelo, de las cuales en el más útil es cuando justo ocurre la ruptura porque justamente con estos valores se necita para diseñar cimentaciones, es decir conocer la capacidad portante de un suelo, que es fundamental para las obras de ingenier ía. Los resultados en el laboratorio son: Para los esfuerzos totales:
19
Para los esfuerzos efectivos:
Con los resultados de p-q se grafica del punto inicial al final para formar una recta:
Figura 19: Grafica de P-Q PARA ESFUERZOS TOTALES
Luego se une los tres puntos para formar la recta envolvente, en la que = . / y () = . . Empleando las ecuaciones descritas anteriormente :
ⅇ(∅) = () ∅ = sen− (0.19692) = .°
= co ( ∅) = . / = 6. 91 + (11.36)
20
GRAFICAS DEL CIRCULO DE MORH
GRAFICAS DEL CIRCULO DE MORH
Figura 20: Circulo de morh
De la misma manera se procede para los esfuerzos efectivos: Grafica de p-q efectivos:
Figura 21:P-Q EFECTIVOS (Empleando las ecuaciones para encontrar c‘y ∅′ )
ⅇ (∅′) = (′) ∅′ = sen− (0.2693) = .° ′ =
= . co ( ∅)
/
′ = + (∅ ) ′ ′ = 3.75 + (15.62) ′
21
Grafica del círculo de morh para los esfuerzos efectivos:
Grafica del círculo de morh para los esfuerzos efectivos: Figura 22: Graficas del círculo de morh para esfuerzos-efectivos
22
1.5 DISCUSIÓN DE RESULTADOS
La investigación de suelos es la base para un buen diseño de una obra civil. Cuando se envían muestras de un suelo a un laboratorio para ser ensayadas, dichos resultados son a su vez la base para el análisis y toma de decisiones. Sin embargo, dichos resultados de laboratorio son útiles y contribuyen a decisiones acertadas sólo si reflejan las condiciones que representan adecuadamente la superficie de suelo que se requiere intervenir. Ahora, por su parte los resultados emitidos por un laboratorio tienen que arrojar resultados confiables, producto de la ejecución de ensayos debidamente normados y con los equipos adecuados.
Dando como parámetro final del ensayo triaxial por el método consolidado no drenado (CU), una cohesión no drenada = la cohesión se mide kg/cm2. Los suelos arcillosos tienen cohesión alta de [0,25 kg/cm2 - 1.5 kg/cm2], o más. Los suelos limosos tienen muy poca, y en las arenas la cohesión es prácticamente nula, por lo que es aceptable la cohesión obtenida ya que está dentro del rango de los valores de cohesión de suelos arcillosos y el Ángulo de fricción obtenido es
∅ = 11.36°
de esfuerzos totales y C = 6.91 kg/cm2, dado este valor significa que es una arena limosa. Obtuvimos dichos valores siguiendo la norma ASTM-D 2850, D4767 y AASHTO-T 296, T 297 y según ésta, los especímenes deberán tener un diámetro mínimo de 33 mm (1.3") y el mayor tamaño de partícula dentro de la muestra de ensayo deberá ser menor que 1/10 de su diámetro. Para muestras con diámetro de 71 mm (2.8") o más, la partícula mayor deberá ser menor que 1/6 del diámetro. La relación altura-diámetro (h/d) debe estar entre 2 y 2.5, siendo preferible 2, valor que se puede disminuir hasta 1.25 cuando se usen placas lubricadas. Se deberán efectuar las mediciones con aproximación a 0.10 mm (0.05") empleando un calibrador Vernier u otro dispositivo adecuado.
Según los resultados del laboratorio los valores de Skempton A son D. Iniciales – E1 y D. Iniciales – E2 son 0.4 y 0.5 lo cual nos indica un suelo arcilla ligeramente consolidada y finalmente D. Iniciales – E3 obtenemos un valor A = 0.8 nos indica que es tipo de suelo normalmente consolidada
En el ensayo triaxial no drenado, el drenaje está impedido y no puede ocurrir cambio de volumen y la presión de poros aumenta. Para el caso de arenas densas el drenaje implicaría un aumento de volumen luego de una pequeña compresión
23
inicial, pero como no se permite el drenaje el aumento de volumen es imposible y se desarrolla una presión de poros negativa.
Es importante tener especial cuidado de concentrar y medir las presiones requeridas, ya sean presiones de cámara como contrapresiones, en sus respectivos componentes (blader) y luego transferirlas a los especímenes de forma gradual, para que la muestra se altere lo menos posible. Finalmente una manipulación adecuada de las muestras, mínimo contacto con las mismas, tanto en su moldeo/ remoldeo como en su colocación en las cámaras, y una prevención extrema en la pérdida de humedad de los especímenes, son fundamentales como punto de partida para un óptimo desempeño del ensayo a ejecutar.
24
1.6 CONCLUSIÓN
La investigación de suelos es la base para un buen diseño de una obra civil. Cuando se envían muestras de un suelo a un laboratorio para ser ensayadas, dichos resultados son a su vez la base para el análisis y toma de decisiones. Sin embargo, dichos resultados de laboratorio son útiles y contribuyen a decisiones acertadas sólo si reflejan las condiciones que representan adecuadamente la superficie de suelo que se requiere intervenir. Ahora, por su parte los resultados emitidos por un laboratorio tienen que arrojar resultados confiables, producto de la ejecución de ensayos debidamente normados y con los equipos adecuados, de los cuales de los ensayos obtuvimos los parámetros: Cohesión no drenada = C = 6.91 kg/cm2 cohesión se mide kg/cm2. Los suelos arcillosos tienen cohesión alta de 0,25 kg/cm2 a 1.5 kg/cm2, o más. Los suelos limosos tienen muy poca, y en las arenas la cohesión es prácticamente nula, por lo que es aceptable la cohesión obtenida ya que está dentro del rango de los valores de cohesión de suelos arcillosos normalmente consolidado y el Ángulo de fricción obtenido es
∅ = 11.36°
, dado este valor significa
que es una arena limosa . Al obtener el parámetro B= 0.8 estamos dentro del rango que el propio autor asigno, pero para no incurrir en errores en el cálculo del parámetro B de Skempton. Es conveniente considerar y valorar la opción de la saturación de los especímenes en pruebas como las no consolidadas no drenadas, especialmente si se está al frente de suelos tropicales. Es importante tener especial cuidado de concentrar y medir las presiones requeridas, ya sean presiones de cámara como contrapresiones, en sus respectivos componentes y luego transferirlas a los especímenes de forma gradual, para que la muestra se altere lo menos posible. Como en el ensayo CU no se permite el drenaje durante la aplicación del esfuerzo desviador, puede realizarse rápidamente Finalmente una manipulación adecuada de las muestras, mínimo contacto con las mismas, tanto en su moldeo/ remoldeo como en su colocación en las cámaras, y una prevención extrema en la pérdida de humedad de los especímenes, son fundamentales como punto de partida para un óptimo desempeño del ensayo a ejecutar.
25
2
REFERENCIAS
[1] Bowles, J. (1980). Manual de laboratorio EDITOIAL Mcde suelos en Ingeniería civil. (A.Arrieta,
*
Trad) Bogotá, Colombia: EDITORIAL McGRAW-HILL LATINOAMERICANA, S.A.
[2] Juáres Badillo, E. Rico Rodríguez, A. (2005). Mecánica de suelos: Fundamentos de
INGENIERÍA GEOTÉCNICA. D.F. México: EDITORIAL LIMUSA, S.A. [3] Das, B (2001). Fundamentos de ingeniería geotécnica. (I. Bernal Carreño, Trad.) D.F. México: * *
Thomson Learning.
[4] Berry . P. & Reid, D (1993). Mecánica de suelos. (B. Caicedo. Trad.) Bogotá, Colombia: * * * * * *
EDITORIAL McGRAW-HILL LATINOAMERICANA, S.A.
[5] ASTM-D 2850, D4767 y AASHTO-T 296, T 297 Ensayo Triaxial. [6] American Society for Testing and Materials, ASTM D – 2850 -03a(2007), Standard Test Method
for Unconsolidated-Undrained Triaxial Compression Test on Cohesive Soils, EEUU. [7] American Society for Testing and Materials, ASTM D 4767-11, Standard Test Method for
Consolidated Undrained Triaxial Compression Test for Cohesive Soils, EEUU
26
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Profesor: Contreras Fajardo, Raúl Ivan Curso: Ingeniería Geotécnica Bloque: FC-PRECIV07B1M Laboratorio: Campus 7 – Pachacamac Informe Nº 4 Compresión axial no Confinada en Suelos Cohesivos (Consolidación)
Alumnos:
DELGADO HUAÑEC, Lizandro
Código: 1420920
ESCALANTE CURO, Elmerson
Código: 1420934
HUAMANI MENA, Ever José Enrique
Código: 1421029
LIMA – PERÚ 2018 – 01
INDICE 1.- RESUMEN .............................................................................................................................. 3 1.1.
Palabras Clave ............................................................................................................... 3
2.- INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 4 3.- EQUIPOS Y MATERIALES .................................................................................................. 5 5.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO ......................................................................................... 6 6.- DATOS Y RESULTADOS ..................................................................................................... 8 7.- INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS.................................................................... 12 8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..................................................................... 13 9.- BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 14 ANEXOS..................................................................................................................................... 15
1.- RESUMEN Se ha procedido a calcular de manera experimental, con base en la teoría de consolidación unidimensional propuesta por Terzaghi, los parámetros de consolidación definidos como el coeficiente de consolidación vertical C V, y el coeficiente de compresibilidad volumétrica m v, a partir de los datos tomados en el laboratorio, mediante el uso de herramientas gráficas . Para luego determinar la deformación y el ángulo de fricción interno para una muestra. Determinar la rata y la magnitud de la consolidación de la muestra de suelo cuando se confina uniaxial en incrementos de carga controlados. Así obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación, para unas determinadas cargas aplicadas a dicha muestra. Y finalmente encontrar los valores máximos de los esfuerzos cortantes para las diferentes cargas aplicadas. Que se complementan con la gráfica de esfuerzo normal contra cortantes máximos.
1.1.
Palabras Clave
Consolidación unidimensional: la que ocurre en un espécimen de suelo sometido a una carga compresiva cuando la dirección de drenaje coincide con la dirección de la carga. Consolidómetro: llamado también edómetro u odómetro; instrumento utilizado en el laboratorio para evaluar las características de compresibilidad, consolidación y de potencial de expansión del suelo. Curva de cero vacíos con aire: conocida también como curva de saturación; representación gráfica de la variación del peso unitario seco, o la densidad seca, de un suelo saturado, en función de su contenido de humedad. Índice de consistencia, Ic: medida de la consistencia o la facilidad relativa con que un suelo puede ser deformado dada por la relación numérica entre (a) la diferencia entre límite líquido y el contenido de agua de un suelo, y (b) su índice de plasticidad.
3
2.- INTRODUCCIÓN
Uno de los problemas más estudiados en la ingeniería civil, más exactamente en el campo de la geotecnia, se refiere a la obtención de las propiedades hidráulicas del suelo y su aplicación a obras civiles. Habiendo en la actualidad diferentes comportamientos mecánicos de los suelos saturados, a nivel mundial, está relacionado con su formación e historia geológica, y este dicho comportamiento no pasa desapercibido en los suelos peruanos. La aplicación de carga unidimensional sobre el suelo saturado da origen a la deformación de sus partículas que lo constituyen, y a la salida de aire y/o agua presentes en el, dando origen al fenómeno de la consolidación. Se requiere realizar este ensayo para aprovechar el suelo saturado, por medio de la consolidación unidimensional de los suelos para proyectos viales e hidráulicos. Si este ensayo resulta de acuerdo a las normas indicadas, podría ser de gran utilidad y así mejorar la calidad de infraestructuras donde la población vivirá con el pasar de los años.
4
3.- EQUIPOS Y MATERIALES
Equipos
Dispositivos de cargas
Consolidometro (Edómetro)
Deformímetro
Cronometro
Balanza digital de sensibilidades de 0.01 gr.
Piedras porosas
Papel de filtro para ser utilizado entre la muestra del suelo y la piedra porosa
Cabezal de carga
Martillo de compactación apropiado.
Elementos menores (cuchillo o espátula cortante, probeta, etc.)
Pie de rey
Materiales
Suelo extraído en calicata de Campus N° 7 Pachacamac - USIL
5
5.- PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
De acuerdo con la norma I.N.V. E – 151 el objetivo del ensayo de consolidación es “estimar la rata y la magnitud de la consolidación de muestras de suelos cuando se confinan lateralmente y se cargan y drenan axialmente”. En sí su finalidad es determinar la velocidad y grado de asentamiento que experimentará una muestra de suelo arcilloso saturado al someterla a una serie de incrementos de presión o carga. De esta manera se tiene que el procedimiento desarrollado durante el laboratorio de consolidación es el siguiente: 1.
Se determinó el peso, la altura y el diámetro del anillo, así como el peso de la piedra porosa que fueron colocadas sobre la muestra.
2.
Se tomó una muestra inalterada de suelo proveniente de la calicata de Campus 7 Pachacamac. La profundidad aproximada de la muestra oscila entre los 1.6 y 1.7m.
3.
Se encontró ya tallada la muestra dentro del anillo aprovechando los bordes cortantes que posee facilitando de esta manera el proceso. Del suelo sobrante, se tomaron muestras representativas las cuales se usaron para determinar la humedad natural, gravedad específica de los sólidos y los límites de Atterberg.
4.
Sobre cada cara de la probeta, se colocó un papel filtro y sobre éste, cada una de las piedras porosas saturadas, que se ajustaban dentro del anillo. Este conjunto se llevó al consolidómetro.
Se colocó el consolidómetro en el dispositivo de carga cuya relación de brazo se tomó de 1:10. 5.
6.
Se inició el proceso de carga con 2 kg, bajo la condición de que debía doblarse dicha cantidad cada vez que se retomará este procedimiento. La muestra se cargó hasta alcanzar un valor de 32 kg en el brazo. Para cada incremento de carga se tomaron los valores de deformación antes de la nueva carga y los valores de deformación de los datos obtenidos en el laboratorio se presentan en las Tablas 2, 3, 4, 5, 6 y 7.
7.
Con los valores de gravedad específica, humedad natural y límites de Atterberg, se calculó la relación de vacíos inicial e o. Con este valor y con la ecuación (9) presentada a continuación, se halló el valor de la relación de vacíos e, correspondiente a cada incremento de carga..
6
(9)
= − (1 + )
Dónde: e0 es la relación de vacíos inicial. ε es la deformación unitaria.
Se calcularon los valores del esfuerzo efectivo para cada incremento de carga a partir de la siguiente relación: 8.
v
c arg a vertical aplicada
P
A
área de la muestra
(10)
Dónde: P: es la suma de 10 veces la carga aplicada en el brazo más el peso de la esfera y la piedra porosa que cubren la muestra.
D
2
4 A: es el área de la muestra (11), con D igual al diámetro interior del anillo. Los valores de esfuerzos efectivos para cada incremento de carga, se presentan en la Tabla 17.
9.
Con base en los datos obtenidos en la tablas que hacen referencia al proceso de carga, se graficaron las curvas de Deformación vs. Raíz de tiempo para cada uno de los incrementos de carga.
10. Usando los valores obtenidos en las tablas que
hacen referencia a la relación de vacíos y a los esfuerzos efectivos para cada incremento de carga respectivamente, se construyó la curva de recompresión.
11. Finalmente se calcularon los parámetros de consolidación cv y mv, a
partir de la curva de consolidación y de la curva de carga y descarga respectivamente. Los valores determinados para los coeficientes de consolidación vertical Cv.
7
6.- DATOS Y RESULTADOS
Datos: DATOS DEL ESPECIMEN
Contenido de agua inicial
(%)
31.5
Altura
(cm)
2.54
Contenido de agua final
(%)
28.4
Diámetro Gravedad de Sólidos (Gs)
(cm)
6.31
Saturación inicial Saturación final
(%)
93.4
(%)
99.3
2.58
ETAPA DE CARGA TIEMPO
LECTURAS DEL DIAL DE DEFORMACIÓN (mm)
(minutos)
0.5 kg/cm2
1.0 kg/cm2
1.5 kg/cm2
2.5 kg/cm2
3.5 kg/cm2
0.00
0.000
0.287
0.724
1.059
1.681
0,13 (8 seg.)
0.178
0.465
0.803
1.255
1.770
0,27 (16 seg.)
0.191
0.483
0.815
1.256
1.778
0,33 (20 seg.)
0.198
0.495
0.823
1.349
1.803
0,50 (30 seg.)
0.208
0.513
0.838
1.377
1.829
1.00
0.216
0.533
0.861
1.430
1.862
2.00
0.226
0.554
0.879
1.463
1.879
4.00
0.231
0.569
0.894
1.488
1.895
8.00
0.236
0.587
0.914
1.514
1.925
15.00
0.246
0.602
0.935
1.516
1.953
30.00
0.251
0.607
0.953
1.519
1.976
60 (1 hora)
0.257
0.638
0.973
1.519
2.001
120 (2 horas)
0.267
0.648
0.998
1.608
2.027
240 (4 horas)
0.274
0.665
1.016
1.628
2.080
1470 (24 horas)
0.287
0.724
1.059
1.681
2.080
ETAPA DE DESCARGA TIEMPO
LECTURAS DEL DIAL DE DEFORMACIÓN (mm)
(minutos)
2.5 kg/cm2
1.5 kg/cm2
1.0 kg/cm2
0.5 kg/cm2
0.0 kg/cm2
0.00
2.080
2.032
1.996
1.962
1.928
1.00
2.042
2.013
1.983
1.953
1.920
2.00
2.040
2.010
1.980
1.949
1.919
4.00
2.037
2.007
1.975
1.946
1.915
8.00
2.034
2.000
1.969
1.940
1.908
15.00
2.032
1.996
1.962
1.928
1.901
RESULTADOS Presión de Preconsolidación (PC)
Indice de Compresión (CC) Indice de Expansión (CS)
Tabla 1: Datos tomados en laboratorios de Suelos y Pavimentos.
8
Cálculos: (METODO TAYLOR)
0.5 kg/cm2 Def. T (min) (mm)
0 0.13 0.27 0.33 0.5 1 2 4 8 15 30 60 120 240 1470
0.000 0.178 0.191 0.198 0.208 0.216 0.226 0.231 0.236 0.246 0.251 0.257 0.267 0.274 0.287
ETAPA DE CARGA (TIEMPO REAL) 1.0 kg/cm2 1.5 kg/cm2 2.5 kg/cm2 Def. Def. Def. T (min) T (min) T (min) (mm) (mm) (mm)
0 0.13 0.27 0.33 0.5 1 2 4 8 15 30 60 120 240 1470
0.287 0.465 0.483 0.495 0.513 0.533 0.554 0.569 0.587 0.602 0.607 0.638 0.648 0.665 0.724
0 0.13 0.27 0.33 0.5 1 2 4 8 15 30 60 120 240 1470
0.724 0.803 0.815 0.823 0.838 0.861 0.879 0.894 0.914 0.935 0.953 0.973 0.998 1.016 1.059
0 0.13 0.27 0.33 0.5 1 2 4 8 15 30 60 120 240 1470
1.059 1.255 1.256 1.349 1.377 1.430 1.463 1.488 1.514 1.516 1.519 1.519 1.608 1.628 1.681
3.5 kg/cm2 Def. T (min) (mm)
0 0.13 0.27 0.33 0.5 1 2 4 8 15 30 60 120 240 1470
1.681 1.770 1.778 1.803 1.829 1.862 1.879 1.895 1.925 1.953 1.976 2.001 2.027 2.080 2.080
0.5 kg/cm2 Traiz Def. (min) (mm)
ETAPA DE CARGA (RAIZ DEL TIEMPO) 1.0 kg/cm2 1.5 kg/cm2 2.5 kg/cm2 Traiz Def. Traiz Def. Traiz Def. (min) (mm) (min) (mm) (min) (mm)
3.5 kg/cm2 Traiz Def. (min) (mm)
0.00 0.36 0.52 0.57 0.71 1.00 1.41 2.00 2.83 3.87 5.48 7.75 10.95 15.49 38.34
0.00 0.36 0.52 0.57 0.71 1.00 1.41 2.00 2.83 3.87 5.48 7.75 10.95 15.49 38.34
0.00 0.36 0.52 0.57 0.71 1.00 1.41 2.00 2.83 3.87 5.48 7.75 10.95 15.49 38.34
0.000 0.178 0.191 0.198 0.208 0.216 0.226 0.231 0.236 0.246 0.251 0.257 0.267 0.274 0.287
0.287 0.465 0.483 0.495 0.513 0.533 0.554 0.569 0.587 0.602 0.607 0.638 0.648 0.665 0.724
0.00 0.36 0.52 0.57 0.71 1.00 1.41 2.00 2.83 3.87 5.48 7.75 10.95 15.49 38.34
0.724 0.803 0.815 0.823 0.838 0.861 0.879 0.894 0.914 0.935 0.953 0.973 0.998 1.016 1.059
0.00 0.36 0.52 0.57 0.71 1.00 1.41 2.00 2.83 3.87 5.48 7.75 10.95 15.49 38.34
1.059 1.255 1.256 1.349 1.377 1.430 1.463 1.488 1.514 1.516 1.519 1.519 1.608 1.628 1.681
1.681 1.770 1.778 1.803 1.829 1.862 1.879 1.895 1.925 1.953 1.976 2.001 2.027 2.080 2.080
9
Curvas de consolidacion ( Metodo de Taylor) √
-0.050
(min)
0.00 2.50 5.00 7.50 10.00 12.50 15.00 17.50 20.00 22.50 25.00 27.50 30.00 32.50 35.00 37.50 40.00
0.100 0.250 0.400 0.550 0.700
0.5 kg/cm2
) 0.850 m m 1.000 ( n o i 1.150 c a 1.300 m r o 1.450 f e D 1.600
1.0 kg/cm2 1.5 kg/cm2 2.5 kg/cm2 3.5 kg/cm2
1.750 1.900 2.050 2.200 2.350 2.500
Calculo del Índice de Vacíos: Carga aplicada Lectura final 0 0 0.5 0.287 1 0.724 1.5 1.059 2.5 1.681 3.5 2.080 2.5 2.032 1.5 1.996 1 1.962 0.5 1.928 0 1.901 Hs
13.1
Hv
12.3
H
25.4
H 25.40 25.11 24.68 24.34 23.72 23.32 23.37 23.40 23.44 23.47 23.50
Hs 13.1 13.1 13.1 13.1 13.1 13.1 13.1 13.1 13.1 13.1 13.1
Hv 12.30 12.01 11.58 11.24 10.62 10.22 10.27 10.30 10.34 10.37 10.40
e 0.94 0.92 0.88 0.86 0.81 0.78 0.78 0.79 0.79 0.79 0.79
10
Gráfica de Consolidación.
Curva de Compresibilidad 0.94
CARGA
DESCARGA
0.92 0.90 S 0.88 O I C A0.86 V E D E 0.84 C I D N I 0.82
0.80 0.78 0.76 0.1
1
10
CARGA APLICADA
Tabla: Esfuerzo normal e índice de vacíos.
GN
e
1
0.25
0.0249
2
0.5
0.042
3
1
0.0827
4
1.5
0.1115
5
2
0.1368
6
3
0.182
7
2
0.1802
8
1.5
0.1777
9
1
0.1739
10
0.5
0.1636
0.257
0.034
11
7.- INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS
Se obtuvo una presión de pre consolidación de 1.10 kg/Cm2 lo que quiere decir es que es el esfuerzo máximo al cual este suelo ha sido sometido a lo largo de su historia geológica. Se obtuvo un Índice de compresibilidad (Cc) = 0.257, lo cual no cumple con los parámetros que debería estar en un Cc = 0.34, por ser un tipo de Arcilla blanda.
A partir de los resultados obtenidos del ensayo de la muestra analizado en el laboratorio, los cuales se muestran en las gráficas y tablas anteriores. De los cuales podemos afirmar que la relación de vacíos según la curva para una carga de 0.5 kg es poco lenta, pero después la deformación aumente con más rapidez para una carga de 1.5 kg, es decir la relación de vacíos se reduce con mayor rapidez a medida que va aumentando la carga.
12
8.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El ensayo de consolidación es un tema muy importante para nosotros como estudiantes de ingeniería civil, sobre todo en el Perú que abundan las zonas de suelos arcillosos y que pasan gran parte del año saturado, porque son precisamente éstas las condiciones básicas, además de la aplicación de una carga constante, para que se produzca el fenómeno de la consolidación. Es importante conocer el comportamiento a futuro de la estructura sobre el terreno ya que al construir sobre un suelo estamos aplicando una carga muy grande, sin embrago es difícil predecir el comportamiento a futuro, ya que son muchas las variables utilizadas. Con la elaboración de este ensayo y aplicando la metodología dispuesta en las normas ASTM D-2435 y ASTM D 3080, podemos concluir que el suelo se deforma por la acción de un determinado esfuerzo, que la consolidación del suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. El no tomar en cuenta estos movimientos del suelo puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación del edificio o se pueden generar fisuras en las paredes o pisos, lo que es perjudicial para la duración de las estructuras.
13
9.- BIBLIOGRAFÍA
Das Braja M. (1,984), "Principles of Foundation Engineering", Brooks/Cole Engineering Division, Monterrey, California.
•
Lambe T.W. y Whitman R.V. (1969) Soils Mechanics, New York, John Wiley and Sons.
•
Terzaghi K. y Peck R.B (1697), “Soils Mechanics in Engineering Practice”. New York, Wiley and Sons.
14