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Laboratorio 4. Ensayo de Consolidacin Unidimensional de los Suelos

I. INTRODUCCIN

uando en un suelo ino saturado se !resentanincrementos de car"a# las !resiones de !orosaumentan y el $olumen del suelo disminuyelentamente mientras %ue el a"ua drena y se

disminuye esta !resin. Este !roceso es estudiado en ellaboratorio mediante el ensayo de ConsolidacinUnidimensional o Com!resin Coninada !ara suelos.C

En el !resente inorme se busca !redecir el com!ortamientoante consolidacin de un suelo ino# al cimentar cual%uier ti!ode estructura sobre este. La construccin de obras ci$ilessobre suelos arcillosos y&o limosos# "eneran !rocesos de car"ay descar"a# %ue "eneralmente suren asentamientos a lar"o

!la'o debido a las !ro!iedades mec(nicas del suelo.

)*ora# !odemos $er %ue el estudio de los asentamientos encual%uier estructura cimentada en el suelo# el tiem!o en %ueesta ocurre y el conocimiento del com!ortamiento mec(nicodel suelo# es muy im!ortante !ara !oder !redecir cmo $a aser la res!uesta del suelo ante este enmeno durante laconstruccin de la obra y su $ida +til.

II. O,-ETIO

Determinar la ma"nitud de la consolidacin de unamuestra de suelo cuando se conina lateralmente y se !ermite

el drena/e en la direccin de la car"a 0)1ialmente2#

someti3ndola a incrementos de car"a controlados en un tiem!oestandari'ado 0Norma INI)S IN E5652.

III. 7)TERI)LES87ETODOLO9:);.5 7aterialesy E%ui!os.

;.5.5 7uestra de suelo ya !re!arada.;.5.< Dis!ositi$os de car"a.;.5.; Consolidmetro= es !arte del !erme(metro y se usa

!ara !ermitir el lu/o libre del a"ua.;.5.4 Cortador cil>ndrico= se utili'a !ara tallar la muestra

*asta el di(metro interior del anillo delconsolidmetro.

;.5.6 ,alan'a.;.5.? @orno= !ara !oder tomar el $alor de la *umedad de la

muestra de suelo.;.5.A Deorm>metro= con este se !odr( medir el cambio de

es!esor de la muestra.;.5.B Cronmetro= se utili'a !ara medir en dierentes

tiem!os el asentamiento %ue se sucede en la muestra.;.5. Reci!ientes= se utili'an !ara calcular el contenido de

*umedad de la muestra.

;.< 7etodolo">a.

ara em!e'ar# se determin el !eso# la altura y el di(metro

Resumen Son diversas las causas por las que se puede generar asentamiento en el suelo, una de las principales est

ligada al incremento constante de carga a la que ve sometido el terreno. La consolidacin es el proceso de disminucin de

volumen que tiene lugar al presentarse la disipacin en las presiones de poros por la salida del agua y que da como

resultado los asentamientos totales o diferenciales en la masa de suelo, causando la disminucin de la relacin de vacos

aumentando el esfuerzo efectivo del suelo y su resistencia al cortante. Este proceso ocurre en periodos de tiempo muy

largos en suelos finos arcillas y limos! y periodos algo cortos en suelos granulares. En este caso se restringe el

movimiento "orizontal de las partculas, por lo que #nicamente se pueden reacomodar verticalmente en el mismo sentido

de aplicacin de la carga!, as, a este proceso se le conoce como consolidacin unidimensional o compresin confinada.

$ala%ras &lave' &onsolidacin (nidimensional, )sentamiento, &oeficiente de &onsolidacin *ertical, +actor de iempo

*ertical.

Abstract Several causes for which settlement can be generated on the ground, a major is linked to the steady increasein load at which the soil is subjected . Consolidation is the volume reduction process which takes place at present dissipation

pore pressures in the water outlet and resulting in the total or differential settlement of the soil mass , causing a decrease in

void ratio increasing the effective stress and soil shear strength . This process occurs in very long periods of time in lightsoils clay and silt ! and some short periods in granular soils. "n this case the hori#ontal motion of the particles is restricted ,

so that only you can rearrange vertically in the same direction of load application ! , so this process is known as

dimensional confined consolidation or compression.

$ey words% &ne'dimensional Consolidation, Settlement, Consolidation (atio )ertical, )ertical Time *actor.

ENSAYO DE CONSOLIDACINUNIDIMENSIONAL DE LOS

SUELOS.

Jose Sebastin Parra Campos Cd. 215266_____________________________

Andrs Camilo Vargas Cru Cd. 21!"## _________________________________

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del anillo# as> como el !eso de la !iedra !orosa %ue ueroncolocados sobre la muestra. Lue"o se tom una muestrainalterada de suelo. Esta muestra se tall dentro del anilloa!ro$ec*ando los bordes cortantes %ue !osee acilitando deesta manera el !roceso. Del suelo sobrante# se tomaronmuestras re!resentati$as las cuales se usaron !ara determinarla *umedad natural# "ra$edad es!ec>ica de los slidos.

Sobre cada cara de la !robeta# se coloc un !a!el iltro ysobre 3ste# cada una de las !iedras !orosas saturadas# %ue sea/ustaban dentro del anillo. Este con/unto se lle$ alconsolidmetro# y lue"o 3ste consolidmetro se coloc en eldis!ositi$o de car"a cuya relacin de bra'o se tom de 5=5.

Se inici el !roceso de car"a con un esuer'o de #6 F"&cm#ba/o la condicin de %ue en cada incremento de car"a# esteesuer'o deb>a ser du!licado. La muestra se car" *astaalcan'ar un $alor de esuer'o de ;? F"&cm.

ara cada incremento de car"a se tomaron los $alores dedeormacin antes de la nue$a car"a y los $alores dedeormacin !ara los si"uientes tiem!os 0dados en minutos yse"undos2# lue"o de la a!licacin de 3sta= =# =4# =56# =;4#5=# 5=;4# os y a los esuer'os eecti$os !ara cadaincremento de car"a res!ecti$amente# se construy la cur$a derecom!resin. Lue"o se calcularon los !ar(metros deconsolidacin c$ y m$# a !artir de la cur$a de consolidacin yde la cur$a de car"a y descar"a res!ecti$amente. Ginalmentese determin los $alores de H !ara cada esuer'o eeci$o.

I. R ESULT)DOS8DISCUSIN

4.5 Resultados de los ensayos adicionales

-unto con el ensayo de Consolidacin Unidimensional sereali' un an(lisis de la *umedad natural inicial y inal y"ra$edad es!eciica. No se reali' el an(lisis "ranulom3tricode la muestra debido a %ue no ue !osible %ue el laboratoristasuministrara estos datos a los estudiantes.

4.5.5 @umedad Naturalnatural

La *umedad natural inicial y la *umedad inal se *all conla si"uiente ormula# tomando como e/em!lo los datos de la*umedad inal

=( Wmh+recpWms+recp )

(Wms+ recpWrecp ) =

157.28136.52136.5285.2

final=40.45

4.5.os

n= e

1+e=

1.09

1+1.09 n=0.52

4.5.

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El !eso unitario seco se !uede *allar con la si"uiente

ormula y con los $alores denatural y e %ue ya se

calcularon

d= Gs

1+e

d= 5.sticas del ensayo

Tabla 1. Datos del anillo.

En la si"uiente tabla se !resentan los datos tomados de lasdeormaciones a dierentes estados de car"a# lasdeormaciones est(n en 54!ul.

Tabla 2. Lectura del deor!i!etro "or cada esuer#o.

;

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4.;.5 7KTODO T)8LOR

Se"+n el m3todo de Taylor# !odemos encontrar el $alor del

coeiciente de consolidacin $ertical CV con ayuda de la

Gi"ura < %ue muestra el 9rado de Consolidacin

UVy#

los $alores de es!esor !romedio y el tiem!o en el %ue se

alcan'a el de la consolidacint90 . Las "r(icas de

vst se muestran en las Gi"uras 5 a B con sus

res!ecti$os datos de los t90 .

Esuer'o de .6 F"&cma# sin embar"o# ya %ue se reali' una descri!cin$isual# se !udo *acer una descri!cin tentati$a acerca del ti!ode material de la muestra.

La eta!a de !recar"a corres!onde a un asentamientoinmediato de la muestra de suelo. ara este ensayo# la eta!a de

!recar"a se tom como la !rimera car"a corres!ondiente a 5.6F".

Se !udo com!robar %ue en el ensayo se !resentaron al"unoserrores en la toma de datos o en el ensayo mismo# debido a%ue muc*os de los !untos de las mismas# no re!resentanielmente las tendencias adecuadas. ara este caso# o!tamos

!or !resentar l>neas de tendencia %ue normali'aran yre!resentaran acertadamente el com!ortamiento terico de las

"r(icas de evs y e vs log # !ara as># obtener

resultados %ue sean m(s cercanos a la realidad.

. CONCLUSIONES

) !esar %ue no ue !osible reali'ar el ensayo de"ranulometr>a sobre el material de la muestra obtenida de una

!eroracin !ara el ensayo de consolidacin# se !udodeterminar %ue !osiblemente el material de la muestracorres!ond>a a un LI7O DE )LT) CO7RESI,ILID)D.

En este ensayo se !udo $er %ue el esuer'o in situera menor%ue el esuer'o de !reconsolidacin# !or lo %ue !odemos $er%ue la muestra re!resenta un de!sito de suelo +ormalmenteConsolidado# indicando %ue !ara ese $alor el suelo no *alle"ado al esuer'o m(1imo %ue !udo *aber so!ortado durante

su *istoria "eol"ica.

ara un suelo normalmente consolidado como el de estecaso# los asentamientos son muc*o mayores %ue los !osiblesen un suelo altamente !reconsolidado# debido a %ue durante el

!roceso de car"a la consolidacin se !roduce directamentesobre la l>nea de consolidacin $ir"en.

En la !rediccin de los asentamientos desde el !unto de$ista terico# estos diieren de los %ue realmente ocurren in

situ. Esto sucede debido a las condiciones es!ec>icas en el%ue se !one en !r(ctica la teor>a de consolidacin# !or otrolado# el inter$alo tan corto de tiem!o en %ue se reali'aron losensayos de laboratorio# no simulan ielmente las condicionesinsitu y siem!re se !resenta un ran"o de error.

La dierencia de asentamientos en las estructuras ori"inamomentos lectores adicionales %ue deben ser !re$istos !ara

!oder ser disi!ados. Estos asentamientos son debidos acambios en la com!osicin mineral"ica del suelo y de sus

!ro!iedades mec(nicas# lo %ue conlle$a a cambios de!ermeabilidades en e1tensiones relati$amente !e%ueJas de lamasa de suelo.

Las !ruebas de consolidacin se *acen "eneralmente conarcillas saturadas# dado %ue en estas la disi!acin de la !resin

intersticial ocurre muy lentamente lo cual !ermite %ue unaestructura des!u3s de $arios aJos de construida contin+e!resentando asentamientosM caso contrario ocurre con lossuelos "ranulares.

Cuando las arcillas tienen un contenido de a"ua bastanteba/o# las car"as transmitidas sobre ellas !roducenasentamientos casi %ue inmediatos# sin embar"o cuando estasest(n muy *+medas# se "eneran sobre !resiones de !oros yasentamientos %ue !ueden tener lu"ar des!u3s de $arios aJos.El suelo arcilloso tambi3n en al"unos casos al *umedecerse# se

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*inc*a ori"inando le$antamientos y roturas en cual%uierestructura %ue este undada sobre ella.

En la mayor>a de ensayos de consolidacin unidimensional#el anillo de coninamiento es met(lico e im!ermeable# demodo %ue el lu/o de a"ua se delimita a la direccin a1ial0direccin $ertical !aralela a la a!licacin de la car"a2#

entonces# el an(lisis de asentamientos y consolidacin en lossuelos en cam!o# se sim!liica a +nicamente una direccin#asumiendo %ue el lu/o en las otras direcciones 0direccin*ori'ontal2 es relati$amente !e%ueJo !or%ue la e1tensin de lamasa de suelo es si"niicati$amente mayor en direccin*ori'ontal %ue la !roundidad a la %ue se e1trae la muestra.

REGERENCI)S

5sicas de los Suelos. Ed. 7c.9raQ@ill. ,o"ot(. 5A.

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