Unidad VIII. “Consolidación.”

Unidad VIII.

“Consolidación.”

Al observar depósitos de material muy suave situados en el fondo de una masa de agua, por ejemplo un lago, se nota que el suelo reduce su volumen conforme pasa el tiempo y aumentan las cargas por sedimentación sucesiva. A un proceso de disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo, se le llama proceso de consolidación.

Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas solidas sobre un mismo plano horizontal permanece esencialmente la misma; así, el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir solo en dirección vertical; esta es la consolidación unidireccional o unidimensional.

 Distribución de presiones, efectivas, neutras y totales.

o La presión efectiva se transmite a través de los contactos entre partículas. La magnitud de la presión en estos contactos depende de la relación entre el área total en un corte cualquiera y el área que aquéllos ocupan. Puede haber rotura de bordes, lo que origina una redistribución de las presiones y un asentamiento.

o La presión neutra se transmite a través del agua, requiere, por lo tanto, que haya continuidad de la misma. El suelo debe estar saturado.

o La presión normal total es la carga total aplicada al suelo en una determinada profundidad.

 Teoría de consolidación (analogía mecánica de Terzaghi).

Considérese un cilindro de área de sección recta A, provisto de un pistón sin fricción, con pequeña perforación en el.

El pistón esta soportado por un resorte unido al fondo del cilindro y éste esta totalmente lleno de un fluido incompresible. Si se coloca sobre el pistón una carga P, manteniendo el orificio cerrado, es evidente que el resorte no puede deformarse nada y, así, toda la carga p estará soportada por el fluido.

Pero si se permite que el fluido salga por el orificio, abriendo este, también es evidente que habrá una transferencia gradual de carga del fluido al resorte; en efecto, entre el interior y el exterior del cilindro, en el orificio, habrá en un principio una diferencia de presión igual a P/A, que genera el gradiente necesario para que el fluido salga por el orificio, permitiendo la deformación del resorte, que tomara carga de acuerdo con la ley de Hooke.

Si en lugar de un cilindro con su resorte se considera una serie de cilindros comunicados como se muestra, la distribución inicial de presiones en el agua será lineal (línea 1-2 de la figura.)

No habrá ninguna tendencia en el fluido a moverse, si se desprecia el peso propio de los pistones y resortes o si se considera que el dispositivo llego al equilibrio en el comienzo del experimento.

Considérese ahora un estrato de suelo de extensión infinita según un plano horizontal y de un espesor, H, tal que la presión debida al peso propio del suelo y del agua del mismo pueda considerarse despreciable, en comparación a las presiones producidas por las cargas aplicadas.

 Prueba de consolidación unidimensional.

o Equipo para la prueba:

1. Consolidometro incluyendo el anillo para la ubicación de la muestra.

2. Un micrómetro de 0.001cm.

3. Cortadores para labrar la muestra.

4. Cronometro.

5. Capsulas.

6. Horno.

7. Balanzas.

8. Termómetros.

9. Una cierta cantidad de algodón hidrófilo.

10. Piedras porosas.

o Preparación de la muestra:

1. Determínese y anótese el peso propio del anillo para confinar la muestra y de dos placas de vidrio.

2. Colóquese una masa de arcilla inalterada del tamaño del anillo de consolidación y, girando el anillo, córtese la muestra con un cortador hasta sus dimensiones correctas.

3. Retírese la porción de la muestra que sobresalga por la cara superior del anillo, hasta lograr una superficie continua a nivel.

4. Colóquese una placa de vidrio, ya pesada, sobre el anillo; inviértase este y repítase la remoción del material en la cara inferior.

5. Anótese muy cuidadosamente y detallada descripción de la muestra.

6. Usando una balanza, pésese el conjunto demuestra, anillo y placas de vidrio.

7. Retírense las placas de vidrio y, en su lugar, céntrense cuidadosamente las piedras porosas ligeramente humedecidas en sus bases, presionándolas muy suavemente contra la muestra, a fin de lograr que se adhieran.

8. Colóquese un anillo de algodón hidrófilo, húmedo, en torno a la piedra porosa superior, cubriendo la parte superior del espacio entre el anillo y la cazuela.

o Procedimiento de la prueba:

1. Retirado el pequeño peso actuante sobre el marco de carga, colóquese en la ménsula el primer incremento de carga, evitando que el marco cause impacto sobre la muestra y usando los pesos apropiados.

2. Obsérvese y anótese lecturas del micrómetro en intervalos de tiempo adecuados, 6seg, 15seg, 30seg, 1, 2, 4, 8, 15, 30min, 1, 2, 4, 8 hrs, etc.

3. Dibujar la curva de consolidación.

4. Definir el tramo recto de consolidación secundaria, se considera que se completo la primaria.

5. Seleccionar un tiempo correspondiente a un punto que caiga en el tramo de consolidación secundaria a todas ellas.

6. Quitar las cargas en decrementos.

7. Hacer lecturas en diferentes tiempos para cada carga actuante en el ciclo de descarga, dibujando las curvas de expansión, análogas a las anteriores de consolidación.

8. Permitir que la muestra se expanda durante 48hrs.

9. Quitar

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