UNIDAD02 - SUELOS2

7/24/2019 UNIDAD02 - SUELOS2

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CONSOLIDACIN

UNIDIMENSIONAL DE SUELOS


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Consolidacin unidimensional desuelos

Definicin

Asentamiento que experimentan algunos suelosproducto del escape del agua debido asobrecargas


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Consolidacin unidimensional desuelos

Hiptesis fundamentales de la teora deconsolidacin

1. Se supone el suelo: Homogneo, cohesivo y saturado2. La compresin del suelo IN SITU es unidimensional

3. La variacin de volumen tiene su origen en la relajacindel exceso de presin de poros

4. El flujo es unidimensional5. El Coeficiente de Consolidacin (Cv) y el de

permeabilidad (k) permanecen constante a lo largo del

proceso


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Deformacin Plstica

Definicin

Es una reduccin en la relacin de vacos, bajo unincremento de presin (o carga)

Deformacin plstica ensuelos granulares

Deformacin plstica ensuelos finos


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Deformacin plstica en suelos granulares(grano grueso)

Condiciones en que se presenta:1. Suelo seco

2. Suelo parcialmente saturado

3. Suelo completamente saturado4. Carga aplicada al suelo


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Deformacin prcticamente instantnea


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Deformacin prcticamente instantnea


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Deformacin plstica en suelos finos

Condiciones en que se presenta:

1. Grano fino saturado parcial o totalmente

El tiempo para lograr la deformacin plsticay la reduccin de vacos es mucho mayor y

depender de:


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El tiempo para lograr la deformacin plsticay la reduccin de vacos es mucho mayor ydepender de

1. Grado de saturacin2. El coeficiente de permeabilidad del suelo

3. Las propiedades del fluido de los poros

4. La longitud de la trayectoria que debe recorrer elfluido expulsado de la muestra para encontrar elequilibrio


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El tiempo para lograr la deformacin plsticay la reduccin de vacos es mucho mayor ydepender de

1. Grado de saturacin2. El coeficiente de permeabilidad del suelo

3. Las propiedades del fluido de los poros

4. La longitud de la trayectoria que debe recorrer elfluido expulsado de la muestra para encontrar elequilibrio


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Consolidacin de Suelos

Se define consolidacin como la deformacinplstica debida a la reduccin en la relacin devacos (generalmente llamada asentamiento)

la cual es funcin del tiempo.


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La diferencia entre compresin yasentamiento por consolidacin es que laconsolidacin depende del tiempo.


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Consolidacin primaria


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Diagrama de consolidacin de una capacompresible de arcilla


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Definicin de trminos

1. Arcilla normalmente Consolidada

Es aquella que nunca ha tenido una fatiga deconsolidacin mayor a la existente en el

momento actual.

2. Arcilla pre-consolidada (P.C.)

Es aquella que ha tenido una fatiga deconsolidacin mayor a la actual


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Definicin de trminos

1. Fatiga mxima de consolidacin

Es la fatiga mxima de consolidacin que ha actuadoalguna vez en el suelo

2. Razn de pre-consolidacin

RPC= vmx/ vc

Es el cociente entre la vmx de consolidacin que ha

sufrido el suelo en un tiempo t y la fatiga deconsolidacin actual vc( 1,52,0)


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Caractersticas o parmetros de laconsolidacin de suelos

1. ndice de compresin o de compresibilidad (Cc)

v

eCc

log


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Caractersticas o parmetros de laconsolidacin de suelos

1. ndice de compresin o de compresibilidad (Cc)

v

eCc

log

El Cc define caractersticas deesfuerzo-deformacin del suelo, yse relaciona con cuantaconsolidacin o asentamiento

tendr lugar.


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Caractersticas o parmetros dela consolidacin de suelos

2. Coeficiente de pre-consolidacin o decompresibilidad ( av )

vc

e

av


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vc

e

av


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El coeficiente mide la razn devariacin de la relacin de vacoscon la presin.

Y el valor de av depende de lapresin actuante sobre el suelo yno es constante del mismo.


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3. Coeficiente de consolidacin vertical

w*av

)1(

ekCv


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3. Coeficiente de consolidacin vertical

w*av

)1(

ekCv


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4. Coeficiente de compresibilidad volumtrica

e1

a v

vm


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4. Coeficiente de compresibilidad volumtrica

Fsicamente expresa lacompresibilidad del suelo,relacionndola con suvolumen inicial.


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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv)

El Cv se determina por ajustes de curvastiempo, experimental y terica,desarrollndose por alguno de los siguientes

mtodos.

- Raz cuadrada del tiempo (Taylor)

- Logaritmo del tiempo (Casagrande)


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Esquema del ensayo de consolidacin


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Esquema del ensayo de consolidacin


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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv) Taylor

UCM Ingeniera en Construccin


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90

2

90

2

90 848,0

t

H

t

HTcV

t90

D100=Ds-10/9(Ds-90)

Ds

D90


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90

2

90

t

HTcV

90

2

90 )2/(

t

HTcV

Drenaje simple

Drenaje doble

H

Drenaje

H1

H2

Drenaje

D i i d l fi i d


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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv) Casagrande

t100

t50

D100

t1=4*t2

D0


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D t i i d l fi i t d


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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv) Casagrande

50

2

50

2

50V

tH196,0

tHTc

2

0100

50DDD


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Graficas deformacin v/s carga


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Escala natural

Relacin de

vacos (e)

Presin ()

v

e-

a

v


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Escala logartmica


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Determinacin de la preconsolidacin


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Determinacin de la preconsolidacin

c

v< c preconsolidada

v >c normalmente consolidada


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UCM Ingeniera en Construccin


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Calculo asentamiento total

Vo

Vs

H

Vs

Vo

e

e

1

H

VV

VV

V

VV

V

VV

V

V

V

V

V

V

e

e

s

i

s

s

s

s

s

i

s

o

0

0

0

10

011

Demostracin


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Por lo tanto

01 e

eH

vCcev

eCc

log

log

Recordar


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vCce

HH log*

1 0

0

000 log)log(log vvvv

0

00

0

log*1

*

v

vv

e

CcH


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0

00

0

log*1

*

v

vv

e

CcH

La formula es conservadora

Los clculos se realizan al centro del estrato


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D i i d l i d


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Determinacin del tiempo deconsolidacin

Estrato arcilloso de espesor 2H,en el cual el agua puede

drenar por el extremo superiore inferior.

D t i i d l ti d


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Grado de consolidacin U del suelo se expresa como.

U = Asentamiento en el instante TAsentamiento al final de la consolidacin

maxU

D t i i d l ti d


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Grado de consolidacin U del suelo seexpresa como.

f

yeeeeU

0

0 Si u= 0 entonces U = 100%En los puntos interiores, utilizarla ecuacin Uy

D t i i d l ti d


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vovf

vovyU

El porcentaje de consolidacin, U, se definecomo el porcentaje promedio del esfuerzo

adicional , que es soportado por elaumento del esfuerzo efectivo y representa elporcentaje de la compresin total o mximaque ya ha ocurrido en el estrato


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Adems de los valores del grado de consolidacin Uy, tambin es necesariocalcular el grado promedio de consolidacin U*y. Este refleja el asentamiento

en la superficie de la carga.


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Grado de consolidacin v/s T

Esta curva permite obtener el

grado de consolidacin endiferentes instantes.


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Determinacin del tiempo de


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La permeabilidad del suelo, que rige la velocidad de filtracin delagua.

El espesor del estrato, que influye en el gradiente hidrulico y en elvolumen de agua que debe filtrarse como en la distancia que debeatravesar.

El nmero de fronteras permeables del estrato, por las cuales puedael agua salir, lo cual influye en la distancia que el agua debe atravesar yen el gradiente hidrulico.

La relacin de vacos y la velocidad con que sta cambio con lapresin, lo cual influye en el volumen de agua y en la manera como lapresin neutra disminuye con la prdida de agua.


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Resumen del mtodo de clculo

1. Toma de muestra representativa de cada estrato.

2. Realizacin de ensayos edomtricos.

Determinacin de parmetros iniciales Cc y e0.

3. Clculo de las tensiones efectivas iniciales verticales

existentes en cada punto (),y los incrementos en

la tensin debido a la carga aplicada .


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4. Obtencin del asentamiento por estrato.

5. Obtencin del asiento total por la suma de los distintos

estratos.

Htotal= Hi

v

vv

e

HCci

log

1

*

0


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6. Determinar el tiempo de asentamiento.

T = factor de tiempo adimensional

H = Espesor del estrato

=> H drenaje simple

=> H/2 drenaje doble

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