Materiales Y Ensayos

COMPRESIBILIDAD DE LOS ESTRATOS DE SUELOS

Compresibilidad de Minerales Triturados y de Suelos Amasados

Para representar la compresibilidad de los suelos se hace a través de la curva de compresibilidad, la cual expresa la relación esfuerzo-deformación de los suelos.

Los suelos cohesivos como la arena y la grava son de baja compresibilidad y se comprimen en un corto tiempo.

Compresibilidad de las Arenas Inalteradas

Las arenas en la naturaleza son diferentes que las preparadas en laboratorio, pero si en ambos casos se presentan relaciones de vacíos, lo quiere decir que sus compresibilidades son aproximadamente iguales.

Compresibilidad de las Arcillas

Es la fracción fina del suelo que se estudia en el laboratorio por medio de la prueba de compresión confinada o ensayo de consolidación, representando las cargas externas en sentido vertical y se mide su deformación.

Figura. 17. Detalle de la colocación de la muestra en el consolidómetro

Fuente: libro Mecánica de los Suelos Tomo I. Juárez Badillo y Alfonso Rico R. (2001).

Consolidación

Es todo proceso relacionado con la reducción del volumen del suelo en función del tiempo y la carga. La consolidación puede ser primaria o secundaria.

Consolidación Primaria: Es el reacomodo de los materiales sólidos a partes más estables y finalmente se da una reducción importante del volumen del suelo.

Consolidación Secundaria: Se refiere a un mayor reajuste estructural del material del suelo a un estado más firme.

Teoría de la Consolidación Unidimensional. (Terzaghi 1925)

Se detallarán algunas hipótesis.

• La deformación es unidimensional.

• El agua fluye verticalmente.

• El suelo es saturado y homogéneo.

• Se puede aplicar la ley de Darcy.

• El agua y los granos son incompresibles.

Ecuación Diferencial que define el proceso de Consolidación Unidimensional con Flujo Vertical

x

Establece la relación entre la presión u, la profundidad z y el tiempo t para determinar la distribución de presiones que se producen en la masa del suelo. El término x se llama Coeficiente Consolidación (Cv), expresando sus unidades en cm²/seg.

Grado o Porcentaje de Consolidación (Uz%)

Se refiere a una profundidad que existe en esa consolidación o a una que se producirá bajo la sobrecarga aplicada.

Figura 18. Distribución de presiones efectiva y neutral en un estrato de arcilla sujeto a consolidación.

Fuente: libro Mecánica de los Suelos Tomo I. Juárez Badillo y Alfonso Rico R. (2001).

Grado Medio de Consolidación (U%)

Es la relación de la consolidación durante cierto tiempo t, entre la consolidación final.

Uz%=

Curvas Teóricas de Consolidación

Para conseguir estas curvas basta con graficar una relación de U% Vs. Tv, sobre escala logarítmica y/o logarítmica.

Figura 19. Curvas teóricas de consolidación en escala natural y logarítmica

Fuente: http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/j.torres/materias/Mecanica%20de%20Suelos/Consolidacion.pdf

Expresiones Empíricas que relacionan U% y Tv

 Para U% ≤ 60%:

 Para U% > 60%:

Curva Real de Consolidación

Se obtiene en el laboratorio mediante el ensayo de consolidación, aplicada a una muestra inalterada. Primero se debe definir en qué puntos se presumirá el 0% y 100% de consolidación para hacer la respectiva comparación entre la curva real y la teórica.

Determinación de los Tiempos de Consolidación

Se utilizan dos métodos:

a) Método de Casagrande: En el tramo recto de la curva se dibuja la recta tangente sobre el punto de inflexión (i), donde la intersección de estas detalla el 100% de consolidación primaria. Luego tomamos a t1 arbitrariamente siempre y cuando este se encuentre ubicado antes del 50% de consolidación de forma tal que pueda ser visualizado. Seguidamente establecemos el punto que corresponda al tiempo t1/4; a esta diferencia

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