COMPRENSIBILIDAD DE LOS SUELOS

CONSOLIDACION DE LOS SUELOS

En un proceso de deformación del suelo en forma vertical debido a fuerzas verticales o gravitacionales.

Esta consolidación se produce en un tiempo t.El proceso de consolidación en suelo cohesivos es lento (ejm arcillas )

En los suelos friccionantes finos como la arena aquellos q no tienen cohesion y el proceso de consolidación es rápido y en los friccionantes gruesos la consolidación es rápida pero a fuertes presiones . la relación entre la presión vertical , el asentamiento y el tiempo se investigan en el laboratorio por medio de una prueba edometrica

Ensayo de consolidación unidimensional

Las características de compresión de unos suelos determinados a partir de los ensayos de consolidación, usando un aparato edómetro o consolidometro

Usando el consolidometro de anillo flotante, la muestra de suelo inalterada ensayar se corta en forma de disco q s coloca dentro d un anillo metálico y entre dos discos de piedra porosa como si fuera un emparedaro, teniendo un diámetro ligeramente mas pequeño que el anillo metálico en la parte superior y el inferior con un diámetro ligeramente mayor figura 1 , figura 2

Se aplica presión uniforme a las caras superior e inferior y mediante los dichos de piedra porosa permiten q el arco presión de poros escape por dichos orificios con un extensómetro s mide los cambio de volumen.

El extensómetro nos mide el asentamiento q sufre la muestra.(ΔH)

La consolidación de anillo flotante s principalmente usada y así llamada por q se puede desplazar durante la consolidación dl suelo.

Con lo q respecta al anillo fijo es usado solo para pruebas de permeabilidad ejecutadas simultáneamente con lo de consolidación.

En lo referente a la aplicación de las cargas estas se hacen con incrementos permitiendo que cada incremento actue por un periodo de tiempo suficiente para que la velocidad de deformación se reduzca prácticamente a cero

En cada incremento de carga se hacen lecturas en el extenaometro para conocer la deformación correspondiente a diferente tiempo

CURVAS DE CONSOLIDACION

Con los datos de estas lecturas s dibujan n una grafica que tenga por absisas los valores de los tiempos transcurridos en escala logarítmica y como ordnadas las correspondientes lecturas

del extensómetro n escala aritmética siendo esa grafica una curva de consolidación q se obtine para cada incremento de carga aplicado …. Imagen de curva de consolidación

Para cada curva de consolidación hacmos una tabla considerando lecturas a los 15 s , 30 s 1 min hasta 24 hras …..pequeña tabla

ḻ P=N/A ḻ lectura del ḻ tiempo ḻ

ḻ (kg/cm2) ḻ extensómetro(mm) ḻ (min) ḻ

CURVAS DE COMPRESIBILIDAD

Una vez q el suelo alcanzo su max deformación bajo un incremento de carga aplicada, su relación de vacios llego a un valor menor q el inicial y q puede determinarse a partir de los datos iníciales d la muestra y lecturas del extensómetro

Así para cada incremento de carga aplicado se tiene finalmente un valor de la relación de vacios y otro d la presión correspondiente actuante sobre la superficie

De toda la prueba una vez aplicada todos los incrementos de carga se tienen valores para construir una grafica en cuyas abscisas se ponen los valores de la presión actuante en esc :aritmética o logarítmica en cuyas coordenadas se anotan las correspondientes de la relación d vacios en esc: aritmética

Estas curvas de llaman de comprensibilidad y de ellas se obtiene una en cada prueba de consolidación completa

….imagen curva común para suelos …..

Generalmente una curva de comprensibilidad se definen n 3 tramos diferentes

-el tramo A q es una curva q comienza casi horizontal y cuya curvatura es progresiva alcanzando su máxima n la proximidad de su unión con el tramo B

-el tramo B es generalmente recto y con ´l se llega al final d la etapa de carga de la prueba de aplicación l máximo incremento d carga al cual corresponde la máxima presión sobre la muestra.

A partir de este punto común en la prueba de consolidación someter al espécimen a una segunda etapa llamada de descarga , n lo q se sujeta el espécimen a cargas decrecientes, permaneciendo cada incremento el tiempo suficiente para q la velocidad de deformación se reduzca prácticamente a cero . En ésta etapa s tiene una recuperación del espécimen si bien este número llega a su relación de vacios inicial.

-el tramo C corresponde a esta segunda etapa con l espécimen llevado a carga final nula, como es usual

El tramos A de la curva suele llamarse ‘’ tramo de recompresion’’, l tramo B “tramo virgen” y el tramo C “tramo de descarga”

COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD

Sabemos q la curva de comprensibilidad tiene 3 tramos . terzagui demostro la existencia d un tramo recto para la cual hizo sucesivas cargas y descargas con una misma muestra

…… relación de vacio carga efectiva…….

En escala aritmética

De la 1 curva: pendiente de la curva

Av=Δe / Δ p (coeficiente de comprensibilidad)

En esc semilogaritmica

De la curva 2:pendiente de la curva

Cc= Δe /(Δ*log p) (indicador de compresión es adimensional )

CC=∆e

∆∗log (P)

CC=∆e

∆∗log (P0+∆ P )−log (P0)

CC=∆ e

log (P0+∆ PP0

)

INTERPRETACION DE LA COMPRENSIBILIDAD

Considérese un modelo de muestra de suelo sometido a un aumento de carga efectiva

Se supone q el proceso es dimensional es decir no hay cambio de las dimensiones laterales solo se modifica el espesor.

La variación d vol ( triangulo V) q resulta dl aumento de la carga efectiva (triangulo P) puede representarse en forma idealizado ya sea con el cambio de espesor (triangulo H) o el cambio de relación de vacio(triangulo e) con lo q la deformaciones volumétricas se pueden igualar de la forma siguiente :

(Δv)

(ΔV)/Vo = (ΔH)/Ho = (Δe) /( 1- e0)

Por consiguiente la variación dl espesor de una capa con espesor uncial Ho es

(ΔH)

ΔH =( Δe )/ (1+ e0))*Ho

ΔH : asentamiento por consolidación

Δ P : incremento de carga efectiva o presión ejercida

H o : espesor del estrato comprensible

Resulta evidente q la deformación volumétrica también es una f(x) del auemnto de la carga por lo qe la magnitud dl asentamiento por consolidación puede obtenerse a partir de

Sc = Δ H = mv (Δ P)Ho

Δ H = mv * Δ P . Hc

mv = coficiente de comprensibilidad volumetrica es la variacion dl volume unitario por aumento de la carga eefecitva

mv=¿

av1+e0

¿

INDICE DE COMPRESION

Cuando se traza una curva de relación de vacios (e) en función del logaritmo P a partir de los datos de la prueba, se encentra q la curva de consolidación virgen es casi una línea rcta . la pendiente de esta curva recibe el nombre de índice de compresión(Cc)

….imagen de curva de compresión……

Cc=Δe/(Δe*P)

Cc= Co – Cc*log (P1/Po)

Por consiguiente la relación de vacios para una variación determinada de la carag efectiva puede determinarse con

e1=e2−Cc∗log (P1 /P2)

El índice de comprensión de un suelo determinado puede considerarse como constante para los cálculos de asentamiento, cuando actué como una arcilla normalmente consolidada estableciendo q:e1=e2−Cc∗log (P1 /P2)

Asentamiento por consolidación

Sc=Cc*log(P1/Po).Ho/(H*e0)

Terzagui y peck dieron una solucion aproximada entre el índice de comprensión de arcilla normalmente consolidadda y su limite liquido

Cc= 0.009(LL- 10)

LL=% de limite liquido

Y para arcillas remoldeadas

Cc=0.007*(LL-10)

DETERMINACON D LA PRECONSOLIDACION

-arcilla naturalmente consolidada: es llamado así cuando durante su vida no estaba sujeta a ninguna carga opresiones verticales mayores q los existentes en la actualidad

-arcilla pre consolidada: es aquella sujeta a cargas anteriores que por alguna razones se lo a descargado

-arcilla fuertemente consolidada: es aquello q se asemeja a una roca como l caso de las lutitas

MÉTODO GRAFICO DE CASAGRANDE 1936

Mediante un grafico de Casagrande basado en la de curva q permitia determinar la carga efectiva de preconsolidacion, siguiendo el procedimiento que a continuación señalamos

…..grafico,,,,,,,

1.- localizar el punto P en la curvatura máxima entre A y B al trazar una long T

2.- por el puntado tangencia trazar una parallea al eje de presiones formándose el angulo

3.- trazamos una bisectriz P12

4.-se l prolonga la recta BC y obtenemos Q q es la interseccion con la bisectriz

5.- se baja una vertical BQ y obtenemos el punto Bo en la interseccion con el eje de presiones

-----imagn----

. determinacion de la consolidación primaria

….imagen…

Se traza una recta . asintótica a la zona inferiror del grafico y otro a la central

En la intersccion A se baja una vertical q determina To

ASENTAMIENTOS

↓100 TN

---------------------

SUELO FRICCIONANATE GRUESO

---------------------

H= ARCILLA

---------------------

sc=∆ H=mv∗∆ P∗H 0

Las 100 TN no llegan como 100 a la zona que divide los suelos

La masa resibe menos peso y menos aun las mas internas

Es por eso que se prefiere dividir H en varias partes si fuera posible de metro en metro

ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIÓN

-------------------

γ 2H 2

---------------------

γ 1H=H 1+H 1

-----------------------

P0=γ1∗H 1+γ 2∗H 2

SC=∆ H=m v∗∆ P∗H0

El ∆ P es lo que la estructura va a comprimir

ASENTAMIENTO DIFERENCIAL

↓P1 ↓P2 ↓P3

-------------------

ḻ ḻ ḻ

A B C

↕ ΔB

B’

-Si el suelo es homogéneo y las cargas son iguales no hay problema en el asentamiento

-si P2 es mayor q los demás y siendo el suelo homogéneo hay mayor asentamiento en se punto, a eso lo llamaremos asentamiento diferencial q ocurre también cuando el suelo no es homogéneo

ANALOGIA MECANICA DE TERZAGHI PARA EXPLICAR EL FENOMENOS DE CONSOLIDACION

En el deposito con sus celdas abiertas

Echamos agua hasta el raz y el piezómetro alcanza el nivel XX

Cerrando las válvulas y las salidas de los piezómetros y seguimos aplicando la presión P el agua se va a elevar en un tiempo To hasta un nivel Co

Si abrimos las válvulas exteriores del recipiente de agua saldrá al exterior y los piezómetros desencadenaran en un tiempo t=t1 en los piezómetros bajaran a diferentes alturas .

Si repetimos en descenso en la misma forma y así sucesivamente de tal manera q n un tiempo infinito el agua yo no trabajo si no solo los resortes.

σ=Pa + Pr

σ= presión total

Pa= presión del agua

Pr=presión resortes

En términos científicos

σ= u + σ’

σ=presión total

u=presión neutral

σ’=presión efectiva

ESTUDIO DE PRESIONES EN LOS SUELOS

En el comportamiento mecánico de los suelos se ha definido la presión efectiva o esfuerzo efectivo como aquel esfuerzo normal q gobierna los cambio volumétricos o la resistencia de un suelo.

PRESION EFECTIVA VERTICAL(Po): es el esfuerzo que se transmite por contacto entre partículas de suelo, debido a una carga P por unidad de área q actúa en la superficie de suelo

P0=P+μn

Un=presión neutral

PRESIÓN NEUTRAL μn :

es la presión del agua que se transmite a travz de sus poros, este incremento de presión es debido al peso del agua. N omodifica las propiedades del suelo, s or ello que se le denomina presión neutral.

La presión neutral se divide en :

-la presión hidrostática (μh): q corresponde a una distribución lineal del equilibrio estatico

-la presión en exceso de la hidrostática( μ):por lo que se tiene

P0=μh+μ

La presión hidrostática μh se calcula de la sgt. Forma

μh=γw∗z

γw es el peso espesifico del agua

Z es la altura ha hallar la presión

PRESIÓN TOTAL VERTICAL (P)

La presión vertical o normal total en cualquier punto de una sección atrvez de un suelo saturado esta formado por la PRESION NEUTRA o la PRESION DE POROS (μn) y la PRESION EFECTIVA (μ) que tiene su asiento exclusivamente en la fase solida del suelo

P=P0+μn