Consolidacion de suelos en ingenieria

ENSAYO DE CONSOLIDACION

NATALIA TATIANA CASTRO Cod. 170701

YINETH VIVIANA CORONEL Cod. 170963

YARINETH CARVAJAL Cod. 170997

MARIA LAURA OCHOA Cod. 171269

KAREL QUIÑONEZ Cod. 171375

CATHERIN PINO Cod. 170968

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

INGENIERIA CIVIL

OCAÑA

2015

ENSAYO DE CONSOLIDACION

NATALIA TATIANA CASTRO Cod. 170701

YINETH VIVIANA CORONEL Cod. 170963

YARINETH CARVAJAL Cod. 170997

MARIA LAURA OCHOA Cod. 171269

KAREL QUIÑONEZ Cod. 171375

CATHERIN PINO Cod. 170968

INGENIERA. LEIDY JOHANA QUINTERO LEMUS

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

INGENIERIA CIVIL

OCAÑA

2015

INTRODUCCION

Todos los materiales, al ser sujetos a cambios en las condiciones de esfuerzos, experimentan deformaciones, que pueden o no ser dependientes del tiempo. Las relaciones entre los esfuerzos, las deformaciones y el tiempo, varían según el material a analizar. Las relaciones más sencillas se producen en los materiales elásticos lineales, donde el esfuerzo y la deformación son proporcionales e independientes del tiempo.

Las características esfuerzo- deformación- tiempo de un suelo dependerán, no solo del tipo de suelo y su estado de consistencia, sino también de la forma en que es cargado, de su ubicación estratigráfica, etc. Es necesario estudiar estas características del suelo, debido a que en general estos sufren deformaciones superiores a las de la estructura que le transmite la carga y no siempre se producen instantáneamente ante la aplicación misma de la carga.

MARCO TEORICO

CONSOLIDACION

Al proceso mediante el cual el suelo experimenta una reducción de su volumen durante un determinado tiempo debido a un aumento de cargas se lo conoce con el nombre de consolidación. La carga y descarga de los estratos de suelo se debe tanto a causas naturales como provocadas por el hombre - deposición geológica, erosión, formación de terraplenes, edificación con fundaciones directas, excavaciones, etc. Generalmente se desarrollan bajo condiciones de compresión unidimensional ya que existe un confinamiento lateral provocado por el suelo mismo. Se considera que los estratos tienen gran extensión horizontal en comparación con su espesor. Durante la consolidación, el agua contenida en los vacíos es expulsada a través de ellos, de esta manera disminuye gradualmente la presión de los poros de agua y aumentan las presiones efectivas hasta recuperar el estado de equilibrio. El volumen de la masa de suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partículas sólidas son nulos.

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SUELOS NORMALMENTE CONSOLIDADOS Y PRECONSOLIDADOS

Un suelo se dice que es normalmente consolidado cuando durante su pasado geológico nunca fue sometido a presiones efectivas superiores a la que actualmente experimenta. Queda definido por oposición, cuándo un suelo es preconsolidado. Existen dos métodos posibles para definir el estado inicial de consolidación o lo que es lo mismo, si un suelo está preconsolidado o no. Esto es, mediante el cálculo del OCR (over consolidation ratio) o de la σ’vc (presión de preconsolidación). Se define OCR como la relación entre la presión vertical máxima a la que fue sometido el suelo y la presión actual. Y σ’vc a la presión máxima bajo la que ha estado sometida la muestra. Un estrato de suelo puede quedar preconsolidado debido a diferentes causas entre las cuales se pueden nombrar: la erosión y el deshielo que disminuyen el peso sobre el estrato, y la desecación y descenso de la napa freática que generan altas presiones efectivas. Es posible que para un suelo cementado, la curva de compresibilidad obtenida de un ensayo de consolidación muestre una presión de preconsolidación aparente (Bjerrum 1967). [2]

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Figura 2.representacion gráfica de una arcilla preconsolida y normalmente consolidada

Consolidación inicial (CI): Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo.

CONSOLIDACIÓN PRIMARIA .Posterior a la consolidación inicial, la consolidación primaria se define como la reducción en el volumen de la masa de un suelo, causada por la aplicación de una carga adicional permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo, debido a la disipación de la presión de poros.

CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA .Se define como la reducción en el volumen de la masa del suelo en un fenómeno de flujo viscoso, causada por la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo, este efecto se hace notable en las curvas de consolidación, mediante un tramo típico sensiblemente recto en el trazado semilogarítmico. Puesto que la compresión secundaria representa esencialmente un reacomodo adicional de la estructura interna del suelo después de que la mayor parte de la carga ha sido transferida del agua a la materia sólida, se estima que las velocidades de este tipo de compresión dependan del esfuerzo efectivo. cuanto menor resulte el incremento de carga, en porcentaje de la carga precedente aplicada, menos clara resulta la transición entre los efectos primario y secundario. Para suelos altamente orgánicos y a la vez bastante porosos tales como la turba, la compresión primaria ocurre normalmente en forma simultánea con la aplicación de la carga, Das (99) afirma por lo tanto para el caso de un terraplén construido sobre un depósito de turba, en quien interese conocer el proceso de asentamiento ocurrido una vez terminada la estructura, se necesitará prestar especial atención a la consolidación secundaria, pues la compresión del material se deberá a ella, casi en su totalidad.[ 3]              

Figura 3. 

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PROCESO  DE CONSOLIDACION

Dada la necesidad de conocer o predecir la velocidad de los asentamientos de las estructuras y su correspondiente magnitud, como así también la historia de presiones de un determinado estrato de suelo, adquiere gran importancia la ejecución de ensayos de consolidación. Luego de la preparación de la muestra de suelo, lo cual incluye enrase, colocación de las piedras porosas y el papel filtro, saturación, pesaje y medición de la altura inicial, se ubica el aro edómetro en posición para ensayar y se posiciona el instrumento de medición que se decida utilizar. Para evitar la pérdida de agua y por lo tanto la disminución del grado de saturación de la muestra durante el ensayo, se recomienda llenar de agua la célula que contiene al aro. Una vez verificada la horizontalidad del marco móvil del dispositivo y el alcance del recorrido de la palanca de carga, se procede a comenzar el ensayo de consolidación.

[pic 5]

Figura 4.montaje de la muestra

Se aplican incrementos de carga de magnitud variable que provocan la deformación del suelo en dirección axil. Dicho asentamiento no se producirá de manera uniforme durante cada escalón de carga, sino que en los primeros segundos será significativamente mayor. Luego, a medida que transcurre el tiempo, la velocidad de deformación se va reduciendo. Durante cada escalón de carga se efectúan una serie de mediciones, se registra la lectura del flexímetro para intervalos de tiempo adecuados y se confecciona un gráfico que relaciona la compresión del suelo con la raíz del tiempo. Una vez alcanzada la máxima presión que se desee, se comienza a efectuar la descarga, que suele realizarse mediante 3 o 4 decrementos. Se registra principalmente el comienzo y el final del proceso de deformación que en este caso se manifiesta mediante un hinchamiento - aumento de volumen - del estrato de suelo, ya que está permitido el ingreso de agua al interior de la muestra a través de las piedras porosas tanto superior como inferior. Una vez finalizado el ensayo, se recomienda que la muestra repose durante 48 horas o bien hasta no registrar expansión en el flexímetro en un período de 24 horas. Al terminar el ensayo, se desarma el consolidómetro, se calcula la humedad en ese instante y se mide la altura final de la muestra.

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Figura 5. Proceso de Consolidación

REPRESENTACIÓN DEL ENSAYO

Las deformaciones del suelos debidas a la aplicación de una carga externa son producto de una disminución del volumen total de la masa del suelo y particularmente una reducción del volumen de vacíos, ya que el volumen de los sólidos es constante, por lo tanto dichas deformaciones son producto de una disminución dela relación de vacíos del suelo.

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Figura6. Gráfica Deformación vs Tiempo

Si estos vacíos están llenos de agua (suelo saturado), como al fluido lo consideramos incomprensible, dicha disminución de la relación de vacíos, solo es posible si el volumen del líquido disminuye por lo tanto un flujo de líquido hacia un estrato permeable. Si en cambio el suelo es sus vacíos posee aire y agua (suelo parcialmente saturado) o solo aire, la disminución de la relación de vacíos se produce por una composición de los gases que posee.

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