Consolidacion

Prueba de consolidacion

Objetivo.

Reconocer y utilizar correctamente los materiales y el equipo necesario para realizar el ensayo de consolidación, aprendiendo las características de cada uno, y los cuidados que se deben tomar para realizar la experiencia.

Conocer la magnitud y rapidez de los cambios de volumen de una muestra al ser sometida a un ensayo de consolidación.

Construir las curvas de consolidación y establecer los puntos importantes a travésdel método de Casagrande, para la determinación de las características de compresibilidad del suelo y rapidez de consolidación.

Comprender la experiencia realizada, asimilando la metodología y procedimientos usados en el ensayo, incluido el tiempo e intervalos de medición

Conocer el comportamiento de los suelos compresibles frente a la acción de cargas.

Predecir la magnitud de los asentamientos y su evolución en el tiempo (parámetros Cc, Cr, Cv)

Estimar en forma indirecta el coeficiente de permeabilidad vertical (v=k .i)

Introducción.

La prueba de consolidación, también llamado ensayo de compresión confinada, es de gran importancia, debido a que la consolidación es un problema natural de los suelos finos, como arcillas y limos, y todas las edificaciones fundadas sobre este tipo de suelo enfrentarán este fenómeno. Por lo anterior es de vital importancia conocer la velocidad de asentamiento total y diferencial de la estructura.

La consolidación es el proceso de asentamiento de los suelos antes mencionados, cuando están saturados y sujetos a incrementos de carga debido a la disipación de la presión de poros. Todo lo anterior se refleja en los resultados obtenidos a partir del ensayo, el cual entrega la curva de esfuerzo deformación, la presión de pre-consolidación y el coeficiente de consolidación.

La prueba de consolidación es un ensayo bastante complicado debido a que tiene un complejo procedimiento, en el cual debemos ver como va variando el volumen del suelo al aplicar la carga, con una duración de 2 semanas aproximadamente, aunque en nuestro caso se verá una forma simplificada del ensayo, ya que por motivos de tiempo y espacio en el laboratorio no se podrá hacer completo. Este ensayo esta estandarizado por la norma norteamericana ASTM D-2435.

Conceptos.

Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de los suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación de solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producen asientos, es decir, hundimientos verticales, en las construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud.

Consolidación primaria

Este método asume que la consolidación ocurre en una sola dimensión. Los datos de laboratorio utilizados han permitido construir una interpolación entre la deformación o el índice de vacios y la tensión efectiva en una escala logarítmica. La pendiente de la interpolación es el índice de compresión.

Consolidación secundaria

La consolidación secundaria tiene lugar después de la consolidación primaria a consecuencia de procesos más complejos que el simple flujo de agua como pueden ser la reptación, la viscosidad, la materia orgánica, la fluencia o el agua unida mediante enlace químico algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es imperceptible pero puede llegar a ser muy importante para otros materiales como la turba.

Teoría de la consolidación

Terzaghi propuso el modelo mostrado en la figura para ilustrar el proceso de consolidación, lo cual se conoce como analogía mecánica de Terzaghi. El mismo consiste en un recipiente cilíndrico lleno de agua, con un resorte dentro y sobre él un pistón con una válvula. El resorte representa el esqueleto mineral de un suelo y el agua sería el agua intersticial del suelo. Se supone que el pistón sin fricción es soportado por el resorte. Al aplicar una carga al pistón con la válvula cerrada, la longitud del resorte permanece invariable, puesto que el agua se considera incompresible. Si la carga induce un aumento dela presión total, entonces la totalidad de este aumento debe ser absorbido por un aumento igual de la presión del agua. Cuando se abre la válvula, el exceso de presión de agua en la cámara causa el flujo de ésta hacia afuera, la presión disminuye y el pistón se hunde a medida que se comprime el resorte. En esta forma, la carga se transfiere en forma gradual al resorte, reduciendo su longitud, hasta que toda la carga es soportada por el mismo. Por consiguiente, en la etapa final, el aumento de la presión efectiva es igual al aumento de la presión total, y el exceso de presión de agua se reduce a cero. La velocidad de compresión depende del grado de apertura de la válvula, esto es análogo a la permeabilidad del suelo.

Si el estrato que consolida es libre de drenar por sus caras superior e inferior, el mismo es llamado capa abierta, y su espesor se denota por 2H. Si el agua sólo puede escapar a través de una superficie, el estrato es llamado semi-abierto. El espesor de los estratos semi-abiertos se denota por H.

Se puede considerara a la consolidación del suelo como un medio para realizar un estudio de esfuerzo–deformación en el cual interviene la variación del volumen de la muestra (se reduce), lo que ocasiona la disminución de la cantidad de vacíos al interior de la muestra. Según el comportamiento de las deformaciones en función de los esfuerzos y a través del tiempo, se generan tres maneras de asentamiento de un suelo:

ASENTAMIENTO INMEDIATO:

Se debe a la plasticidad del suelo ya que no pierde agua sino que las variaciones que presenta son producto del reacomodo y las deformaciones de las partículas; puede darse en suelos secos, húmedos, saturados.

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN PRIMARIA:

Se da principalmente en suelos saturados, se produce expulsión de agua loque genera una reducción del volumen.

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA:

Se da en suelos saturados e inmediatamente después de la consolidación primaria, se produce

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