Ensayo de Consolidación Unidimensional de suelos

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Laboratorio n°1: Ensayo de Consolidación Unidimensional de suelos

1. Introducción:

Cuando se somete un suelo a un incremento en presión (o carga), ocurre un reajuste de la estructura de suelo que podría considerarse primeramente como una deformación plástica correspondiente a una reducción en la relación de vacíos. Puede producirse también una pequeña cantidad de deformación elástica pero considerando la magnitud de las cargas (o presiones de contacto) involucradas y el hecho de que el módulo de elasticidad de los granos de suelo sea del orden de 20 MPa la deformación elástica (la cual es cuando la carga se remueva) es despreciable.

1. Objetivo:

Determinar experimentalmente parámetros representativos de un suelo fino saturado sometido a compresión y cuyo cambio de volumen se producirá con el tiempo.

Para este caso es necesario determinar:

Se obtendrá de la curva de comprensibilidad(ev vs σv):

• Índice de compresibilidad (Cc) .
• Índice de expansibilidad (Cs ) .
• Esfuerzo o presión de pre-consolidación (σ’p).

Se obtendrá de la curva de comprensibilidad:

• Coeficiente de consolidación (Cv).
• Coeficiente de comprensibilidad (Av).

1. Equipo usado:

El equipo usado para este laboratorio fueron los siguientes:

• Celda de consolidación – anillo de confinamiento

                                          – sistema drenaje

• Pórtico de carga – Set de pesas.
• Cronómetro
• Extensómetro -  0.01mm
• Herramientas de laboratorio e instrumentos.

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1. Procedimiento:

• Se talla con el anillo confinamiento el espécimen de prueba.
• El anillo con el espécimen se ensamblan en la celda de consolidación confinada entre piedras porosas y najo el pisón de caga.
• Sin colocar pesa alguna se transfiere el esfuerzo de juste o asiento equivalente a 0.05 Kg/cm2. Paralelamente se inunda la celda con agua y se coloca el extensómetro registrándose la lectura inicial con lo cual se da comienzo a la prueba.
• Se somete al espécimen a incrementos de esfuerzos vertical durante periodos de tiempo e 24 horas controlándose la deformación en períodos de tiempo normalizados.
• Al completarse el ciclo de comprensión se procede al desmontaje del espécimen retirando las pesas y registrándose los cambios de volumen en expansión hasta llegar nuevamente al esfuerzo de ajuste o asiento.

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1. Datos hallados y cálculos:

• ho = 2 cm            
•  D = 5 cm                  
• W molde sw = 126.92 gr      
• W molde = 56.38 gr              
• W recipiente = 16.07 gr    
• W recipiente sw = 140.96 gr      
• W recipiente s = 123.42 gr
• Peso inicial muestra (ωωi) = 126.92 - 56.38 =  70.54 gr
• Peso final muestra (ωωf) = 140.96 – 16.07 – 56.38 = 68.51 gr
• Peso seco de muestra (ωs) = 123.42 – 16.07 – 56.38 = 50.97 gr
• Peso Unitario agua (ɣω) = 1.00g/[pic 10]
• Gravedad específica (Gs) = 2.65

Etapa de compresión

• Lectura inicial (Lo) = 1.2310 cm            
• Lectura final (Lf) = 0.9745 cm

1. Cálculos y desarrollo del laboratorio:

6.1) Área de la muestra:

A = π*/4 = π*/4  19.63 [pic 11][pic 12][pic 13]

6.2) Volumen Inicial (Vi):

Vi = A*ho = 19.63*2 = 39.26 [pic 14]

6.3) Volumen Final (Vf):

Hf = ho – (Lo – Lf) = 2 – (1.2310 – 0.9745) = 1.7435 cm

Vf = A*hf = 19.63*1.7435 = 34.22 [pic 15]

6.4) Humedad inicial (ωi):

ωi =( ) * 100 =  * 100 = 38.40 %[pic 16][pic 17]

6.5) Humedad final (ωf):

ωf =( ) * 100 =  * 100 = 34.41 %[pic 18][pic 19]

6.6) Peso unitario inicial (ɣi):

ɣi =  =  = 1.90 g/[pic 20][pic 21][pic 22]

6.7) Peso unitario final (ɣf):

ɣf =  =  = 2.00 g/[pic 23][pic 24][pic 25]

6.8) Densidad Seca inicial (ɣdi):

ɣdi =  =  = 1.30 g/[pic 26][pic 27][pic 28]

6.9) Densidad Seca final (ɣdf):

ɣdf =  =  = 1.49 g/[pic 29][pic 30][pic 31]

6.10) Volumen de Sólidos (Vs):

Vs =  =  = 19.23 [pic 32][pic 33][pic 34]

6.11) Altura Teórica Sólidos (Hs):

Hs =  =  = 0.98 cm[pic 35][pic 36]

6.12) Relación Vacíos Inicial (eo):

eo =  =  =  = 1.04[pic 37][pic 38][pic 39]

6.13) Relación Vacíos Final (ef):

ef = eo -  = 1.04 -  = 0.26[pic 40][pic 41]

6.14) Variación de altura (∆hi):

∆hi = Lo – Lf

6.15) Deformación vertical (δv):

δvi =  * 100[pic 42]

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