1° INFORME DE SUELOS II.doc

8/18/2019 1° INFORME DE SUELOS II.doc

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“UNIVERSIDAD NACIONAL DECAJAMARCA”

Facultad de Ingeniería

Escuela Académico Profesional de IngenieríaCivil

Inf r!e N" #$ENSA%O DE CONSOLIDACI&N DE SUELOS

Curso: Mecánica de Suelos II

Docente: Ing. MCs. Raúl ValeraGuerra

Alumnos: - De la Cruz Julca, Benito

- Llanos Garc a, Cristian- Vás!uez C"á#ez, Victor$ugo- Vás!uez Vás!uez, %eison"arl&n- Regalado C"á#ez, %ansi- Ruit'n (astor, Dennis- Sánc"ez Mu)oz, Dora

Ciclo: VI


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ENSAYO DE CONSOLIDACION DE

SUELOS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

CAJAMARCA

Año: *+

PRIMERA PRACTICA DE LABORATORIO

ENSA%O DE CONSOLIDACION DE SUELOS

I' RESUMEN

En la actualidad, uno de los ensayos requeridos por todo EMS para una

muestra es el de Consolidación nia!ial para lo cual el presente informe nos

muestra los detalles requeridos para su reali"ación#

Ca$e resaltar que al aplicar una serie de cargas al suelo, éste sufre una

deformación, la cual no es notoria inmediatamente ya que e!iste un factor tiempo

que interviene directamente so$re el efecto de deformación, de$ido a que las

partículas del suelo tienden a ser alteradas muy lentamente, dependiendo de la

intensidad de las cargas y del tipo de las mismas#

El profesional responsa$le del EMS, adem%s del dise&ador de lacimentación del proyecto de$er% tomar todas las precauciones del caso para su

dise&o, para lo cual considerar% el tipo de suelo, donde se alo'ar% la futura

estructura#

Profesionales anteriores a nosotros, $asados en el método e!perimental

(an creado métodos que nos permitan calcular la magnitud y distri$ución de los

asentamientos de modo que si se consideran e!cesivas se puede modificar el

proyecto de la cimentación#

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II' IN(RODUCCION

Como sa$emos la carrera de Ingeniería Civil englo$a un campo demasiadoamplio de conocimientos es por ello que e!isten diversas disciplinas contenidas,

siendo una de las m%s importantes la mec%nica de suelos ya que ésta se dedica a

darnos una descripción y una idea de cómo es el comportamiento del suelo dentro

de las construcciones#

)a mec%nica de suelos viene a ser una disciplina la cual nos $rinda información de

cómo act*a el suelo en las construcciones, por ello es indispensa$le tener el

conocimiento so$re el suelo ya que este generalmente es la $ase de todaconstrucción#

+entro de la mec%nica de suelos tenemos diversos temas, siendo uno de ellos la

consolidación de suelos# Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de

reducción de volumen de los suelos finos co(esivos arcillas y limos pl%sticos-,

provocado por la actuación de solicitaciones cargas- so$re su masa y que ocurre

en el transcurso de un tiempo generalmente largo, lo cual provoca asentamientos

en las construcciones#

El presente informe corresponde al ensayo de consolidación de suelos, el cual

(emos reali"ado en el la$oratorio para tener una idea de cómo se daría el proceso

de consolidación en la realidad y de esta manera prevenir ciertos pro$lemas que

se pueden dar en la realidad#

Se reali"a so$re muestras inalteradas y para efecto de éste ensayo se

utili"ó una muestra e!traída de la cercanía del campus universitario#

+e los resultados o$tenidos se reali"a la gr%fica de .iempo vs +eformación,

aquí se o$serva la variación de deformación conforme los esfuer"os aplicados al

suelo se incrementanEsta es una forma de que el estudiante y futuro profesional

se familiarice con los ensayos requeridos para todo EMS#

III' O)JE(IVOS

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O)JE(IVOS *ENERALES/# +eterminar el asentamiento que se o$tiene por cada carga usada en el

ensayo de consolidación de suelos y di$u'ar la curva de compresi$ilidad de

la muestra en estudio#

0# Comprender el tema de consolidación de suelos y comparar el ensayo

(ec(o en la$oratorio con lo que se puede dar en la realidad,

específicamente dentro de una construcción#

1# +eterminar ciertas propiedades físicas del suelo como2 densidad, peso

específico, contenido de (umedad, relación de vacíos# )as cuales nos

ayudaran en el desarrollo del ensayo reali"ado#

O)JE(IVOS ES+ECIFICOS

/# 3$tener el diagrama de esfuer"o deformación de suelos co(esivos#

0# 4amiliari"arse con el método para o$tener su deformación unitaria,

esfuer"o a!ial, el módulo de elasticidad y el resultado o$tener el valor para

suelos co(esivos#

1# +e la gr%fica de .iempo 5 deformaciones unitarias se o$tiene el t67, t/77 y

t7, apro!imadamente#

IV' E,UI+O % MA(ERIALES

5 Anillo met%lico#

5 M%quina de compresión inconfinada#

5 Muestra inalterada#

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5 Cuc(illo#

5 Sierra

5 8alan"a de tres escalas con sensi$ilidad 7#/7 gr#

5 Cronómetro#59ernier#

V' *ENERALIDADES

Para comen"ar nuestra pr%ctica de$emos tener una peque&a noción del

tema del cual vamos a reali"ar nuestra respectiva pr%ctica o ensayo#

)a resistencia de suelos arcillosos no alterados por agentes atmosféricos pude

ser determinada mediante este ensayo, que no es m%s que un su$stituto deotros m%s incómodos, que se reali"an en el campo# +e$ería usarse la misma

muestra en este ensayo y en los de la clasificación#

El ensayo de consolidación unidimensional de un suelo, es unia!ial y la

pro$eta se mantiene sin ning*n respaldo lateral mientras soporta la compresión

vertical# Este ensayo es muy parecido al tradicional de un cilindro de (ormigón,

salvo que las pro$etas son muc(as m%s peque&as así como las cargas

necesarias para romperlas# Se reali"a corrientemente so$re una muestrainalterada de suelo con el contenido natural de (umedad# Este ensayo se limita

a suelos co(esivos, ya que los que no tiene co(esión tal como la arena seca-

no pueden permanecer sin algo que lo sostenga#

Este aparto es ligero y f%cilmente transporta$le, pudiéndose usar con la misma

facilidad tanto en el la$oratorio como en el campo# )a carga se aplica por medio

de una manivela de mano y una ca'a de engrana'e de precisión# )a velocidad

de deformación se puede regular girando la manivela a la velocidad

conveniente#

C n- lidaci.n de l - -uel -'

Cuando la compresión de una masa de suelo depende del tiempo, ésta se

denomina consolidación# Al igual que todos los asentamientos del suelo, la

consolidación es una deformación elastopl%stica que resulta en una

permanente reducción de la relación de vacíos de$ido a un incremento de

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los esfuer"os# )a diferencia esencial entre compresión ordinaria y

asentamiento por consolidación es que ésta *ltima depende del tiempo#

El proceso de consolidación en los suelos ocurre de tal forma que la posiciónrelativa de las partículas no varía y *nicamente e!iste un despla"amiento

vertical de las mismas, a este fenómeno se lo conoce como Consolidación

nidimencional o nidireccional, si $ien en la realidad, esto no sucede

e!actamente, se puede considerar como tal, ya que los estratos de suelos

son de gran e!tensión (ori"ontal, en comparación con su espesor# En

consecuencia, el volumen de la masa de suelo disminuye pero los

despla"amientos (ori"ontales de las partículas son nulos#

)as características de consolidación de estratos de arcilla, pueden estudiarse

y cuantificarse mediante ensayos de consolidación nidireccional, llevadas a

cavo en el la$oratorio, so$re muestras cilíndricas ac(atadas de mayor

di%metro que altura-, o$tenidas tan inalteradamente como sea posi$le# En

estas prue$as el fenómeno real de consolidación que usualmente tarda a&os

en desarrollarse, es reproducido en tiempos relativamente muy cortos, pero

en el que las constantes de consolidación son las mismas en am$os

procesos#

En-a/ de C n- lidaci.n Unidi!enci nal'

El ensayo se lleva a ca$o so$re muestras cilíndricas de poca altura

totalmente confinadas lateralmente por un anillo de $ronce# En las $ases

superior e inferior se colocan piedras porosas de di%metro ligeramente

menor al de la muestra# El con'unto se coloca en la llamada ca"uela del

consolidómetro# Por medio de un marco se carga se aplican deferentes

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cargas so$re la muestra que son repartidos en toda la sección carga

uniformemente repartidas-# Mediante un e!tensómetro se registra la

deformación que ocurre en la muestra#

)as cargas son aplicadas en ciclos, permitiendo que cada carga produ"ca en

la muestra, toda la deformación posi$le antes de incrementarla# Se toman

lecturas del e!tensómetro a diferentes tiempos con lo que se o$tienen las

curvas de Consolidación#

Cur0a de C n- lidaci.n'

Se di$u'a a escala semilogarítmica, es decir, el tiempo de ensayo a escala

logarítmica en el e'e de a$scisas y como ordenadas a escala natural, las

lecturas del e!tensómetro# Se o$tiene una curva por cada incremento de

carga#

C n- lidaci.n Secundaria'

)a consolidación ocurre, como ya se di'o, por la desaparición del aguaintersticial li$re, sin em$argo, una ve" evacuada el agua el suelo se sigue

deformando de$ido al rompimiento de partículas sólidas a causa de la

presión así como al reacomodo de las mismas# A esta *ltima etapa del

roceso de consolidación se la conoce como consolidación secundaria, y a la

anterior, primaria#

Deter!inaci.n de la C n- lidaci.n +ri!aria'

+e suelo co(esivo e inalterado sometido a la prue$a de compresión

confinada en el consolidómetro generalmente demuestra curvas

características asentamiento 5 vs 5 tiempo#

En esta gr%fica puede distinguirse entre el primer tramo de consolidación

primaria y el segundo tramo de consolidación secundaria# Sin em$argo, no

es tan f%cil determinar e!actamente el punto teórico de /77 % de

consolidación primaria# En el tra"o semilogarítmico normalmente

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encontramos este punto en la "ona en transición entre la parte inclinada de

amplia curvatura y del tramo casi recto final# Coincide con esta deformación

del /77: de consolidación el tiempo t /77 transcurrido durante el ensayo# Por

otro lado, con el 67: de consolidación primaria el tiempo t 67# Se determinaa partir de la curva de consolidación para cada incremento de carga#

O1 de c n- lidaci.n 2ri!aria

+e$ido a que la curva de consolidación inicialmente es una par%$ola, puede

u$icarse gr%ficamente en el 3: de consolidación primaria mediante el

siguiente método2Escoger un tiempo cualquiera tal que tenga notoriamente menos del

67: de consolidación, o$teniendo el punto ;$;#

$icar el punto


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Cur0a te.rica de c n- lidaci.n

Se define >rado de Consolidación ; " :-; del suelo a una profundidad ;?; yen un tiempo ;t; a la relación entre la consolidación (a$ida a esa profundidad

y la total a producirse $a'o el incremento de carga impuesto#

El grado de consolidación es función del llamado 4actor .iempo ;.; que es

una cantidad dimensional resultante de la solución de la ecuación diferencial

de consolidación, definida como2

+ónde2

Av @ Coeficiente de Comprensi$ilidad

γ @ Peso Específico del agua grBcm 0-

t @ .iempo necesario para alcan"ar " :-

@ Espesor Efectivo, depende de condiciones de drenado#

. @ 4actor .iempo dependiente " :-e @ =elación de 9acíos inicial

+ar3!etr - de C n- lidaci.n

Coeficiente de Comprensibilidad (Av)

Es un índice que se relaciona con la magnitud de asentamiento total que puede

producirse $a'o cierto incremento de carga# Matem%ticamente es la pendiente

de la curva de comprensi$ilidad en el punto de que se trate, es decir e!presa la

relación entre la diferencia en proporción de vacíos y la diferencia entre

presiones#

Coeficiente de Consolidaci!n (Cv)

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Es un índice que se relaciona con el tiempo necesario para que el suelo

alcance una determinada cantidad de consolidación# Es una relación teórica

que e!presa en forma simplificada la ecuación diferencial del proceso de

consolidación, dada por la e!presión2

+onde2

2 M%!ima trayectoria de agua depende de las condiciones de

drenado-#

t672 .iempo en minutos correspondiente al 67: de consolidación para

el incremento de carga considerado#

Coeficiente de "ariaci!n "ol#m$trica (Mv)

E!presa la comprensi$ilidad del suelo relacion%ndolo con su volumen inicial#

+onde2

Av2 Coeficiente de Comprensi$ilidad#

e2 =elación de 9acíos inicial en dic(o incremento de carga#

Determinaci!n del Coeficiente de Permeabilidad

Mediante la prue$a de consolidación puede o$tenerse el coeficiente de

permea$ilidad de suelos muy finos que resulta difícil y (asta imposi$le con

perme%metros corrientes# Por e!istir una correlación entre la permea$ilidad y el

proceso de consolidación, el coeficiente de permea$ilidad se calcula como2

+onde2

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Av @ Coeficiente de Comprensi$ilidad cm 0Bseg- para cierto

incremento de carga#

@ M%!ima trayectoria de agua cm- teniendo en cuenta las

deformaciones anteriores# γ @ Peso Específico del agua#

e m @ =elación de vacíos medio para el incremento de carga#

t67 @ .iempo del t 67 de consolidación primaria para el incremento de

carga#

M!d#lo de elasticidad

Por medio del proceso de consolidación tam$ién puede o$tenerse el módulo de

elasticidad de un suelo que es un requisito indispensa$le para los c%lculos de

asentamiento de estructuras#

3 sea, la diferencia de presiones seg*n incremento de carga- dividida entre lasdiferencia de las deformaciones unitarias para el mismo incremento de carga-#

Asentamiento Total Primario

El asentamiento total primario de suelo en función del tiempo, puede calcularse

usando los par%metros de consolidación tal como sigue2

VI' +ROCEDIMIEN(O

D#/#5 3$tener las medidas del anillo de $ronce del consolidómetro de

compresión tales como el di%metro interior y altura, después pesarlas#

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D#0#5 )uego de reali"ar las medidas correspondientes se procede a o$tener

una muestra inalterada del terreno en investigación de la profundidad

adecuada#

D#1#5 +eterminar con un porción de esta los siguientes datos2

- Peso específico de los sólidos#

- +ensidad aparente#

- Contenido de (umedad#

- +ensidad seca#

- =elación de vacíos inicial#

D#D#5 .allar la muestra que ser% sometida al ensayo, para lo cual seselecciona la cara superior de la muestra total que fue e!traída de la

calicata, tomando el sentido real del estrato de suelo y so$re ésta se

descu$re una %rea que permita el (incado del anillo (asta que la

muestra entre al anillo-, y evite que le queden vacíos#

D#6#5 E!traer el anillo con la masa de suelo que esta en su interior y se

enrasa con ayuda de un cuc(illo y una sierra, se de$e de'ar una

superficie completamente uniforme, para de'ar mayor %rea decontacto y los resultados a o$tener sean óptimos# Inmediatamente se

enparafina la muestra matri" para que permane"ca inalterada

D# #5 Pesar el anillo con la muestra y nuevamente determinar la densidad

aparente del anillo como control-#

D#6#5 Ensam$lar el anillo con la muestra-, piedras porosas previamente

saturadas y anillo de goma en el consolidómetro, a'ustando los

tornillos de fi'ación#

D# #5 Ensam$lar todo el equipo en el marco de carga aplicando una mínima

presión#

D#F#5 Montar adecuadamente el e!tensómetro registrando el módulo del dial

y la lectura inicial#

D#G#5 aplicar la carga en incrementos presión2 /#7, 0#7, D#7 , G#7 HgBcm0-#

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D# #5 =eali"ar las lecturas de deformación en cada incremento de carga a

los2 J


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!nillo

!"M# 10

m# 2$m *.+*

$s(%r&cm ' ) *.0

DA(OS +ARA DE(ERMINAR EL +ESO ES+EC4FICO DE LOS SOLIDOS'

se nos adiciono ese dato porloque no (u$o ra"ón de calcularse

CON(ENIDO DE 5UMEDAD

CONTENIDO DE UMEDAD ( INAL)TARA N*

t!r!(%r) */.2 * *0.2t"M#(%r) 3 .3 33. 30t"Ms(%r) 3*.* 3 .* 3*.+ 1.* 1.0 1./s *. 1.* .3(,)

* .0+ *2.*2 * .1*(,)-ROM

EDIO*0.+00

RESUL(ADO DE CALCULOS6

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- Peso del agua2 K @1#6F

- Peso de Sólidos2 s @#/1#F

- Contenido de umedad2 %K @0 #76

- Sección de la muestra2 A @ 07#0Fcm 0

- Peso específico de los sólidos2 γ s @ 0# 6 grBcm1#

- Peso específico aparente2 γ m @0#70/grBcm 1#

+7$ 89g:c! ; <

C4RG4 +5gV4RI4CI67 D8 (

9I8M(6:S;M;$s< L8C9=R4+seg *+12.0

seg *+ 0./1+seg *++/.>in *++3.1

*>in *++*.3>in *++

>in *++>in *+++./

1+>in *+++.$s *+++.*

*$s *+++.

$s *+++

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+7; 89g:c!;

<

C4RG4 *+5gV4RI4CI67 D8(

9I8M(6:S;M;$s< L8C9=R4+seg *+1

seg *+11+seg *+13./

>in *+13.*>in *+13.3>in *+13.

>in *+13.1>i *+13.*

1+>i *+13.$s *+13

*$s *+11.3$s *+11.

$s *+11.

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+7= 89g:c! ; <

C4RG4 3+5gV4RI4CI67 D8(

9I8M(6:S;M;$s< L8C9=R4+seg *+11.

seg *+**.

1+seg *+ /./>in *+ .1*>in *+ 2.3>in *+ 3.0

>in *+ *./>in *+ .

1+>in *++3$s *++*.

*$s *++ .3$s //1

$s //1

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+7> 89g:c! ; <

C4RG4 +5gV4RI4CI67 D8(

9I8M(6:S;M;$s< L8C9=R4+seg //1

seg /021+seg /03./

>in /0*.0*>in /0+.13>in / .

>in / .3>in / 1.

1+>in / +.1$s /33.*

*$s /* .3$s /*2.0

$s /*2

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C =9A +E C3MP=ESI8I)I+A+

-RESION(.%&cm/)

LECT0 ,

LECT100,

DE ORM

(mm)

2(mm)

e e23(mm)

t40(min)

C5(cm/&

.%)1 *+ .

1*+++.

+0+. *3 . /+ 0.3+/ +./3/ +.2 +.*3+

/ *+++.+0

*+11. +.112/ . 0 0.*20 +./3+ 1 +.+ /

6 *+11. //3.*

+.1/0 . 1* 0. +./13 +.+ *

7 //3.* /*1.1 +.2+/ .2/3 0.+1 +./* 1+ +.++0

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VIII' CONCLUSIONES 6

na ve" reali"ado el ensayo de Consolidación nia!ial se (a llegado a la

conclusión de que este ensayo se limita a suelos co(esivos o semico(esivos,

ya que no tienen co(esión como la arena seca- no pueden permanecer sin

algo que lo sostenga#

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El aparato utili"ado para este ensayo se puede usar con facilidad en el

la$oratorioL ya que la carga se aplica por medio de una manivela de mano y

una ca'a de engrana'e de precisión# )a velocidad de deformación se puede

regular girando la manivela la velocidad conveniente#

I?' RECOMENDACIONES

na forma de o$tener óptimos resultados de éste ensayo, sería si los

responsa$les del mismo consideren las siguientes recomendaciones2

/# 3$tener una muestra $ien enrasada, evitar la presencia de vacíos y dar una completa %rea de contacto entre la muestra de suelo y la placa de

aplicación de carga#

0# Colocar la muestra en forma correcta es decir mantener una verticalidad

que permita un $uen resultado#

1# =eali"ar las medidas lo m%s e!actamente posi$le para evitar errores al

(acer la gr%fica .IEMP3 5 +E43=MACI3 #

D# Conservar la muestra inalterada en un lugar adecuado para que no sufraalteraciones#

6# =eali"ar un $uen pesado y medida del anillo#

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?' )I)LIO*RAFIA

• LAMBE, William - WHITMAN, Robert. "MECANICA DE SUELOS". Editorial

Lim !a, Ter era Reim#re!i$%, M&'i o, ()*).

• +UARE BADILLO, E lalio - RICO RODRI UE , Al o%!o. "MECANICA DE

SUELOS". Editorial Lim !a, Ter era Edi i$%, M&'i o, ()/0.

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