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Mecánica de Suelos Consolidación Unidimensional de Suelos

Jorge Alberto Cabrera Salvatierra

Mecánica De Suelos Tema:

teoría de consolidación asentamiento por consolidación PARTE 1 CONOCIMIENTOS BASICOS

INTRODUCCION

INTRODUCCION Esquema Ilustrativo capilla Suurhusen (Alemania) Torre de Pisa (Italia)

INTRODUCCION

CONCEPTO DE CONSOLIDACION Es un proceso simultaneo de flujo y deformación producida en suelos totalmente saturados. Por lo tanto, no es posible hablar de consolidación en terrenos en los que el grado de saturación es inferior al 100%. Cuando el suelo es sujeto a una presión debido a una cimentación cargada hay tres tipos de asentamientos : a) Inicial b) Consolidación primaria c) Consolidación secundaria .

INTRODUCCION

FASES DE ASENTAMIENTOS DE UNA ÁREA (CIMENTACIÓN) CARGADA. 1 Asentamiento elástico

2 Asentamiento por consolidación primaria

3 Asentamiento por consolidación secundaria

TIEMPO Inmediato (horas o días) En cualquier tipo de terreno (gruesos y finos)

Años En suelos a media y baja permeabilidad Generalmente en suelos Finos

Siglos En suelos a media y baja permeabilidad Generalmente en suelos Finos

INTRODUCCION Compactación: Es la densificación del suelo, lograda por medios dinámicos, con el propósito de mejorar sus propiedades ingenieriles. Consolidación: Es la reducción gradual de volumen del suelo por compresión debido a cargas estáticas. También puede darse por pérdida de aire o agua, o por un reajuste de la fábrica textural.

Faces del Suelo

a) ARCILLA PRECONSOLIDADA: Es aquella que recibe hoy cargas menores de las que en su historia geológica ha tenido. Esta arcilla es más dura. b) ARCILLA NORMALMENTE CONSOLIDADA: Es aquella que nunca en su historia geológica ha soportado las cargas actuales. Esta es más compresible Estableciendo si la Arcilla es NC o PC , Debemos comparar la tensión vertical efectiva de terreno, σ𝑣𝑜 con la presión de preconsolidación, σ,𝑝𝑐 , para saber si la arcilla está normalmente consolidado (NC) o preconsolidada (PC). , • Si σ𝑣𝑜 > σ,𝑝𝑐 se trata de una arcilla NC , • Si σ𝑣𝑜 < σ,𝑝𝑐 se trata de una arcilla PC, siempre que estas diferencias sean significativas

Arcillas Pre-Consolidadas y Normalmente Consolidadas

LINEA DE TIEMPO

INTRODUCCION

Edómetro digital - Edómetro informatizado

INTRODUCCION

Curva de Consolidación 0%

50%

100%

Escala Semilogarítmica

INTRODUCCION

Curva de Consolidación Escala Semilogarítmica

INTRODUCCION

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN PRIMARIA (EN SUELOS SATUROS). El incremento de carga , debido a la compresión y deformación elástica, crea un incremento de presión hidrostática en el medio poroso. Este exceso de presión de poro puede reducirse en el tiempo debido a una expulsión gradual de agua. La expulsión de agua produce un cambio de volumen que es dependiente del tiempo

INTRODUCCION

El incremento de carga , con las compresión y deformación elástica, crea un incremento de presión hidrostática en el medio poroso. Esto exceso de presión de poro puede ser reducido en el tiempo Con una expulsión gradual de agua . La expulsión de agua produce un cambio de volumen que es dependiente del tiempo. Esto proceso requiere a veces años para ser completado… (teoría de Terzaghi 1943)

INTRODUCCION

Modelo analógico de Terzaghi del proceso de La válvula regla la tasa de expulsión consolidación

del agua y el Transferencia de la carga a un sistema de resortes che se comprime. Si no hay expulsión de agua el sistema es Incompresible.

Evolución en le tiempo de la Presión de poros y transferencia de la carga adicional como Incremento neto de la presión eficaz

INTRODUCCION

Material en la muestra es uniforme. • Partículas solida y moléculas de agua son Incompresible. • Flujo e deformación uni-dimensional • Espacio poroso todo saturado • Es valida la ley de Darcy. • Permeabilidad constante en todas la direcciones. • Compresibilidad linear del suelo.

En el modelo analógico la Válvula equivale al coeficiente de permeabilidad K de la ley de Darcy. Supuestos básicos del modelo de consolidación de Terzaghi

FORMULARIO CONSOLIDACIÓN (ASENTAMIENTOS) I.- ASENTAMIENTOS EN ARCILLAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS: Arcillas normalmente consolidadas, son aquellas que nunca estuvieron sometidas a una presión mayor que la que corresponde a la cubierta actual. Es decir que la que soporta al presente por efecto de las capas de suelo situadas sobre ellas. 𝑎𝑣 =

Coeficiente de Compresibilidad:

Coeficiente de compresibilidad del volumen:

𝑚𝑣 =

∆𝑒 ∆𝜎′

𝑎𝑣 (1 + 𝑒𝑜 )

∆𝒆 𝟏 + 𝒆𝒐

Asentamiento

𝑺=𝑯

Asentamiento

𝑺 = 𝑯 𝒎𝒗 𝜟𝜎 ,

Asentamiento

Indice de compresion

𝑆=

𝐶𝑐 ∗ 𝐻 𝜎′𝑜 + ∆𝜎′ log10 ( ) 1 + 𝑒𝑜 𝜎′𝑜

𝐶𝑐 =0.009(LL-10%)

a. Si es capa abierta.- La arcilla se encuentra entre estratos de arenas o mantos permeables. Por tanto, el agua para abandonar el estrato tiene que recorrer:H/2 b. Si es capa semiabierta.- La arcilla se encuentra sobre una frontera impermeable; por tanto el agua para abandonar el estrato, tiene que recorrer la distancia: H Proporcion de tiempo

Proporcion de tiempo

Relación de vacios vs razon de alturas

𝑡1

ℎ 12

𝑡2

= ℎ2

𝑡1

𝑈12

𝑡2

2

= 𝑈2

1+𝑒𝑜 1+𝑒 𝑓

2

ℎ

= ℎ𝑜 𝑓

II.- ARCILLAS PRECONSOLIDADAS. Son aquellas que alguna vez en su historia geológica, han estado sometidas a presiones mayores de la que resulta de su cubierta actual. Esta mayor presión temporaria pudo haber sido causada por el peso de estrato de suelo, que fueron luego erosionados por el peso de hielo que más tarde se derritió o por desecación de la arcilla. Si: Si:

𝑪 𝑷𝒐 𝑪 𝑷𝒐

≫ 0.11+ 0.037 ⇒ Es arcilla preconsolidada. ≪ 0.11+ 0.037 ⇒ Es arcilla consolidada.

C = Cohesión Donde: Po = Presión efectiva; I.P. = Índice de plasticidad S'= 0.25S

III.- TEORÍA DE LA CONSOLIDACIÓN. Proceso de disminución de volumen que tiene lugar en un lapso de tiempo provocado por un incremento de las cargas sobren el suelo.Si se aumenta la carga que actúa sobre una capa de suelo poroso, saturado, compresible como es el caso de la arcilla, la capa se comprime y expulsa agua de sus poros. A este fenómeno se le llama consolidación. T v .H 2

Tiempo de consolidación.

t=

Factor tiempo.(ver tabla)

TV =

Factor tiempo (adimensional):

𝑇𝑣 =

Coeficiente de consolidación

CV =

Coeficiente de permeabilidad

K=

Cv

𝑡.𝐾(1+𝑒𝑜 ) 𝑎 𝑣 .𝛶𝑤 .𝐻 2

𝐶𝑣 ∗ 𝑡𝑣 𝐻2

𝐾.(1+𝑒) 𝛶𝑤 .𝑎 𝑣

𝐶𝑣 𝛶𝑤 𝑎 𝑣 1+𝑒

Grado Medio de Consolidación:

𝒔𝒕 = 𝐀𝐬𝐞𝐧𝐭𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐜𝐚𝐩𝐚 𝐞𝐧 𝐞𝐥 𝐭𝐢𝐞𝐦𝐩𝐨 𝒔𝒑 = 𝐀𝐬𝐞𝐧𝐭𝐚𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 𝐝𝐞𝐟𝐢𝐧𝐢𝐭𝐢𝐯𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐜𝐚𝐩𝐚 𝐝𝐞 𝐜𝐨𝐧𝐬𝐨𝐥𝐢𝐝𝐚𝐜𝐢ó𝐧 𝐩𝐫𝐢𝐦𝐚𝐫𝐢𝐚

Para U = 0 A 60%:

Para U > 60%:

𝑈% =

𝑇𝑣 =

𝑠𝑡 𝑠𝑝

𝜋 𝑈% 2 ∗( ) 4 100

𝑇𝑣 = 1.781 − 0.933 log10 (100 − 𝑈%)

Aplicaciones y Ejercicios

Indicar el asentamiento que sufre el estrato de arcilla que se muestra y el tiempo que se producirá un asiento equivalente al 90% de 21.8cm

𝐶𝑣 ∗ 𝑡𝑣 𝑇𝑣 = 𝐻2 Datos:

𝐶𝑐 ∗ 𝐻 𝜎′𝑜 + ∆𝜎 𝑆= log10 ൭ ൱ 1 + 𝑒𝑜 𝜎′𝑜 0.08 ∗ 10 4 + 10 𝑆= log10 ቆ ቇ 1+1 4

S=0.22m

H=10 U%=90 Tv =0.848 (TABLAS) Cv=0.0348𝑚2 /hora.

0.848=

0.0348∗𝑡𝑣 102

𝑡𝑣 =2436.78hr=101.53 dias

Problema 2 La figura que se muestra el perfil de un suelo. La carga uniformemente distribuida sobre la superficie del terreno es Aa. Estime el asentamiento primario del estrato de arcilla, considerando los siguientes valores: H1 = 1.5 m, H2 = 2m, H3 = 2.5 m 𝐶𝑐 ∗ 𝐻 𝜎′𝑜 + ∆𝜎 Arena: e = 0.62, Gs = 2.62 𝑆= log10 ൭ ൱ 1 + 𝑒 𝜎′ 𝑜 𝑜 Arcilla: e = 0.98, Gs = 2.75, LL = 50 𝐶𝑐 =0.009(LL-10%)= 𝐴𝜎 = 110 kN/m2

NIVEL FREATICO

ARENA H=1.5m ARENA H=2m

ARCILLA H=2,5m

𝐴𝜎 = 110 kN/m2 H3=2.5m Arena: e = 0.62, Gs = 2.62 Peso especifico seco=15.87kn/m3 Peso especifico saturado=6.06kn/m3 Arcilla: e = 0.98, Gs = 2.75 Peso especifico saturado=18.48kn/m3

𝜎′𝑜 =54.26kn/m2 𝑆= ROCA SANA

0.36 ∗ 2.75 54.96 + 110 log10 ൭ ൱ 1 + 0.98 54.96

Problema 3 Un estrato arcilloso de 6m ,doblemente drenado con un coeficiente de consolidación Cv=0.5 m2/mes recibe una carga ¿Cuánto tiempo tardara en asentarse 50 cm si dicha carga producirá un asentamiento de 60cm?

𝐶𝑣 ∗ 𝑡𝑣 𝑇𝑣 = 𝐻2 DATOS:

H=3m U%=83.33 Tv =0.643 (TABLAS) Cv=0.5𝑚2 /mes. ARCILLA

Arena

RESPUESTA t v= Rpta:11.57 meses

Problema 4

𝐶𝑣 ∗ 𝑡𝑣 𝑇𝑣 = 𝐻2 DATOS:

H=3m Tv =0.197 (TABLAS) Cv=4.92x10−4 𝑐𝑚2 /seg.

RESPUESTA t v= Rpta:417 días

Problema 5

El tiempo requerido para 50% de consolidación de un estrato de arcilla de 25 mm de espesor (drenada arriba y abajo) en el laboratorio es de 2 minutos 20 segundos. ¿Qué tiempo le tomará (en días) a un estrato de arcilla de 3 m de espesor de la misma arcilla, en el campo y bajo el mismo incremento de presión, alcanzar 50% de consolidación? En el campo se tiene un estrato de roca en el fondo de la arcilla.

ℎ12 = 2 ℎ2

𝑡1 𝑡2

(25:2)2 140 = 2 3000 𝑡

T=93.33 días

Problema 6

En referencia al problema anterior. ¿Cuánto tiempo (en días) tiene que pasar para que ocurra un 30% de consolidación primaria en el campo?

𝑡1 𝑈12 = 2 𝑡2 𝑈2

Arena

Roca

93.33 502 = 2 𝑡2 30 t 2= 33.6 dias

Problema 7 El edificio construido sobre la superficie del perfil que se indica en la figura, aumenta la presión existente sobre la arcilla N. C. en 1.8 Kg./cm2. Calcule el asentamiento promedio del edificio. Presión producido por el edificio en el punto “A”(sobre la arcilla) =1.8 Kg./cm2 Cc=0.009(LL-10%)

H=7.50m e=1.112 Cc=0.315

Po=4.5(2040)+6(1040)=15420kg/ m2 𝛥𝑃 = 1.8 Kg./cm2

Problema 8 Dado el perfil de suelo mostrado en la fig. y sabiendo que el edificio trasmite , al punto “A” una presión de 0.25 Tn/m2 y al punto B una presión de 0.88 Tn/m2. Determinar el asentamiento diferencial entre el punto “A” y “B”. Cc=0.009(LL-10%)

H=1.50m e=0.8

Cc=0.5 Po=2.1x240+1.1x360=900gr/m2 𝛥𝑃 = 88 gr/cm2

𝑠𝐴 =

150𝑥0.5 (900+25) 𝐿𝑜𝑔 =0.5cm 1+0.8 900

𝑠𝐴 =

150𝑥0.5 (900+88) 𝐿𝑜𝑔 =1.69cm 1+0.8 900

Asentamiento diferencial entre el punto A y B=1.69-0.5=1.19cm

Problema 9 En una prueba de consolidación de una muestra de arcilla inalterada, se obtuvieron los siguientes datos: P1 = 1.50 Kg/cm2 e1 = 1.30 P2 = 3.00 Kg/cm2 e2 = 1.18 H = 1.30 cm. (altura de la muestra) a) Calcule el coeficiente de compresibilidad, b) Calcule el coeficiente de variación volumétrica. c) Calcule el coeficiente de permeabilidad. d) Calcule el coeficiente de consolidación. Si el tiempo requerido para alcanzar el 50 % de consolidación es de 20 minutos.

Para la muestra de arcilla tenemos:

ΔP =𝑃2 - 𝑃1 =1.50-3.00=1.50 Δ e=𝑒1 - 𝑒2 =1.30-1.18 =0.12

c) Calcule el coeficiente de permeabilidad

d) coeficiente de consolidación.

𝐶𝑣 =

0.196𝐻 2 0.196𝑋1.302 = 𝑇50 20𝑋60

= 0.028𝑐𝑚/𝑠𝑒𝑔

Problema 10 A continuación se dan los resultados de una prueba de consolidación en laboratorio sobre un espécimen obtenido en campo: masa seca del espécimen = 116.74 g, altura del espécimen al inicio de la prueba = 25.4 mm, Gs = 2.72, Y diámetro del espécimen = 63.5 mm. Solución De la ecuación (6.2), tenemos 𝑊𝑠 𝐻𝑠 = 𝐴𝐺𝑆 𝑌𝑤

=

116.74 =1.355cm 31.67𝑥2.72𝑥1

Podemos ahora preparar la siguiente tabla: Se muestra La gráfica e-Iog a'

Efectúe los cálculos necesarios y dibuje una curva e-log 𝜎’.

Mecánica De Suelos Tema:

teoría de consolidación asentamiento por consolidación

PARTE 2 Repaso y complemento

CONTENIDO 1.

Teoría de Consolidación Unidimensional de Terzaghi

2.

Suelos Normalmente Consolidados y Preconsolidados

3.

Parámetros que Definen la Teoría de Consolidación ✓Coeficiente de Compresibilidad (av) ✓Coeficiente de Compresibilidad Volumétrica (mv) ✓Índice de Compresión (Cc) ✓Coeficiente de Consolidación (Cv)

4.

Ensayo de Consolidación Unidimensional

5.

Esfuerzo de Pre Consolidación (Máximo Esfuerzo Histórico)

6.

Espesor de Drenaje Efectivo

7.

Tiempo de Consolidación y Grado De Consolidación

8.

Asentamientos por Consolidación

1.

TEORÍA DE CONSOLIDACIÓN .

Cuando el suelo se somete a una sobrecarga q los esfuerzos totales se incrementan en esa misma cuantía. En suelos saturados, esto conduce al incremento de la presión de poros; pero dado que el agua no resiste esfuerzos cortantes, sin que se modifique el nuevo esfuerzo total, el exceso de presión intersticial se disipa a una velocidad controlada por la permeabilidad k del suelo, con lo que el esfuerzo efectivo se va incrementando a medida que el agua fluye. Así , en la cuantía de la sobrecarga q , cuando se reduce la presión de poros que se habían incrementado se incrementa el esfuerzo efectivo.

Esto significa reducción de la relación de vacíos e incremento del esfuerzo efectivo.

Aumento del esfuerzo total Reducción de la Relación de Vacíos Drenaje de agua (Disminuye Presión de Poros) Reducción del espesor de la masa sefectivo = stotal –(ASENTAMIENTO) m ➔ si m = 0 sefectivo = stotal

2.

TÉRMINOS REFERIDOS A LA CONSOLIDACIÓN . .

Arcilla Normalmente Consolidada : Es aquella que nunca ha soportado esfuerzos de consolidación mayor a la existente en el momento actual. Esta arcilla es más dura.

Arcilla Preconsolidada : Es aquella que ha soportado esfuerzos de consolidación mayor a la actual (por erosión, descenso del nivel freático, desecación, etc ). Esta es más compresible. Esfuerzo Máximo de Consolidación : Es el máximo esfuerzo de consolidación que ha actuado alguna vez en el suelo.

Razón de Preconsolidación ( RPC = svmáx / svc ) Es el cociente entre la svmáx de consolidación que ha sufrido el suelo en un tiempo t y esfuerzo de consolidación actual . ( RPC < 1,5 - 2,0 )

3.

ENSAYO EDOMÉTRICO .

Su finalidad es determinar la velocidad y grado de asentamiento que experimentará una muestra de suelo arcilloso saturado al someterla a una serie de incrementos de presión o carga

4. PROCESO DE ENSAYO ✓Carga inicial pequeña según el tipo de terreno. ✓Se mantiene la carga hasta consolidación (24 horas). ✓Se hacen nuevos escalones de carga (duplicando). ✓Se descarga por escalones. ✓En cada escalón se mide la altura de la muestra. ✓Se pesa la muestra (Wt). ✓Se deseca y se vuelve a pesar (Ws).

RESULTADO DEL ENSAYO EDOMÉTRICO Índices de Vacíos

Inicial

Final

Deformación Unitaria

eo =

ef =

Vo − Vs H o A − H s A H o H s = = Vs Hs A Hs H f Hs Hs

H eo − e f = = Hi 1 + eo

CURVAS EDOMÉTRICAS 0,680 0,68 0,675 0,68 0,670 0,67 0,665 0,67 0,660 eo 0,66 0,655 0,66 0,650 e1 0,65 0,645 0,65 0,640 0,64 0,635 0,64 0,630 0,63 0,630

Relación de Vacíos

Relación de Vacíos

A partir de las curvas edométricas, se determinan los parámetros que definen la teoría de Consolidación.

0,62

1

2

so

3

4

s1

5

6

7

8

9

Presión Vertical (Kg/cm2)

0,62 0,61

Coeficiente 0,61 de Compresibilidad Volumétrica: Compresión del suelo por 0,60 unidad de espesor original bajo la influencia de un de15 Porosidad: de la30porosidad − e 1e 1 Variación eunitario Coeficiente De Compresibilidad: de la relación de e0 eoede aumento 10 20 Disminución 25Variación 35(n) por o −5presión. e − e 1  e 1 av == anv = o 1 unidad de volumen original de suelo. vacíos en el ensayo de consolidación o en un periodo de Presión Vertical (kg/cm2) m = = = v  s s − s 1 + eo 11 + e0o incremento 1 +deecarga s 1 + e s − s 1+ e o

o

1

2

o

CURVAS EDOMÉTRICAS Igualmente suele relacionarse la variación de la relación de vacíos con el logaritmo (10) de la presión vertical. 0,68 0,68 0,67 0,67

Relación de Vacíos

0,66 0,66

Índice de Compresión

Cc =

e  s 0 + s  Log10   s 0  

0,65 0,65 0,64 0,64 0,63 0,63 0,62 0,62 0,61 0,61 0,60 0,01

Existe correlación entre el límite líquido y Cc Cc = 0,1 0,007 ( LL - 10 )1 - Muestras Remoldeadas 10 100 Cc = 0,009 ( LL - 10Presión ) - Arcillas normalmente consolidadas Vertical (kg/cm2) Cc = 0,85 W 3/2 - Arcillas blandas

.

0,655

Se determina el punto de máxima inflexión de la curva (e – Log10sv). (Punto a) 0,65

Por a0,645 se traza una línea paralela al eje x y una tangente a la curva. a 0,64 El ángulo formado por estas dos rectas (a) es el ángulo de preconsolidación. Relación de Vacíos (e)

5.

DETERMINACIÓN DEL ESFUERZO MÁXIMO DE CONSOLIDACIÓN (MÁXIMO ESFUERZO HISTÓRICO)

a

0,635

Se traza una bisectriz por a. 0,63

0,625 Se prolonga la última parte de la curva de recompresión (parte recta). 0,62

El antilogaritmo de la coordenada en x del punto de intersección entre la bisectriz y la 0,615 prolongación es, el MÁXIMO ESFUERZO HISTÓRICO SOPORTADO POR EL SUELO.0,61 0,605 0,1

1

10 Esfuerzo vertical (Kg/m 2)

logsmáx

100

7.

.

TIEMPO DE CONSOLIDACIÓN, GRADO DE CONSOLIDACIÓN (U) El tiempo que tarda una masa de suelo sometida al proceso de consolidación, en reducir su volumen por efecto de cargas sobreimpuestas, se denomina TIEMPO DE CONSOLIDACIÓN. La reducción de volumen por efecto de estas cargas sobreimpuestas al suelo, puede expresarse en términos de porcentaje, estableciendo así el GRADO DE CONSOLIDACIÓN de la masa de suelo DEPENDEN DE LOS PARAMETROS QUE RIGEN LA TEORÍA DE CONSOLIDACIÓN, DEL FACTOR TIEMPO PARA UNA DETERMINADO GRADO DE CONSOLIDACIÓN Y DEL ESPESOR EFECTIVO DE DRENAJE (TERZAGHI Y FRÖLICH ,1936)

TvH 2 av w TvH 2 w t= = k (1 + eo ) kmv

donde: Tv: Factor tiempo para un determinado U% H: Espesor efectivo de drenaje w: Peso específico del agua saturante av, mv: Coeficientes de compresibilidad y compresibilidad volumétrico eo: Relación de vacíos inicial

FACTOR TIEMPO PARA UNA DETERMINADO GRADO DE CONSOLIDACIÓN FACTOR TIEMPO (Tv) PARA UN DETERMINADO GRADO DE CONSOLIDACIÓN (U%) 0

Grado de Consolidación (U%)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Factor Tiempo (Tv)

Tomado de LAMBE, 1999

Grado de consolidación Vs Factor tiempo

Esta curva permite obtenr el grado de consolidación en diferentes instantes

6.

ESPESOR EFECTIVO DE DRENAJE

.

Máximo recorrido que debe realizar una gota de agua, durante en drenaje de esta como consecuencia del proceso de consolidación a la cual esta siendo sometida una capa de suelo. DRENAJE DOBLE

DRENAJE SENCILLO

PERMEABLE ARCILLA PERMEABLE

PERMEABLE H

Eef = H/2

ARCILLA IMPERMEABLE

H

Eef = H

COEFICIENTE DE CONSOLIDACIÓN (CV) Es una relación teórica establecida para simplificar la ecuación diferencial DATOS REALES DATOS REALES del proceso de consolidación. 2 5500 5500 o 0%

k (1 + e ) k Cv = =  w av  w mv 0%

Lecturas del Extensómetro Lecturas del Extensómetro (milésimas de milímetro) (milésimas de milímetro)

5250 5250

5000 5000

 cm   seg   

4750

4750 A partir de los resultados 50% de una prueba Edométrica se obtienen los valores 4500 más exactos para la determinación de grados de consolidación, tiempos de consolidación y asentamientos. 4500 4250

90% 4000 4250

100% 3750 4000 3500

3750

0,1

1

0

1

10

100

1000

10000

Tiempo (min)3 2

t90%4

5

tiempo ( min )

0,197 2 Tv90% 0,848 2 50% H Cv = H = t50% t90% 50% 90%

8.

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN .

Desplazamiento vertical de la superficie de un estrato de suelo como consecuencia del proceso de consolidación.

Aumento del esfuerzo total Reducción de la Relación de Vacíos Drenaje de agua (Disminuye Presión de Poros) Reducción del espesor de la masa sefectivo = stotal –(ASENTAMIENTO) m ➔ si m = 0 sefectivo = stotal

Este cálculo supone un estrato horizontal en condiciones geostáticas.

Para un estrato de diferentes propiedades o para diferentes estratos, el asentamiento total es igual a la suma de los asentamientos de dichos estratos. eo se supone constante y sabemos que : e = Vv/Vs

eo =

Vo − Vs H o A − H s A H o − H s HV = = = Vs Hs A Hs Hs

1 + eo = 1 +

HV H o = Hs Hs

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN

HV H e = =  H = eH s Hs Hs HV H o Ho 1 + eo = 1 + =  Hs = Hs Hs 1 + eo de aquí que:

eH o H = con: 1 + eo

Cc =

e  s 0 + s  Log10   s 0  

se tiene:

n s ScU %   s 0i + s  Cc Cc 0 + s U % H = Htotal = Sc Sc = H oi Log ==  o Log 10  10 máx i =1 1 + es Scmáx 1 + eo  oi 0   s 0i 

TEST :CONSOLIDACION

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

De ejemplos: asentamientos por consolidación en obras de ingeniería. ¿Qué problemas se presentan en las estructuras? ¿Qué información quisiera tener en el momento de proyectar una obra Defina el proceso de consolidación unidimensional Describa la analogía de Terzagui ¿Cuáles son las hipotesis en que se basa la teoría de consolidación Interprete la ecuación del acertamiento de la consolidación unidimensional ¿Qué es el coeficiente de consolidación vertical? ¿Qué es el coeficiente de comprensibilidad volumétrica? ¿Qué es el factor tiempo (FT)? ¿El FT se ve afectado por el tipo de drenaje del estrato en estudio? ¿Qué es el grado de consolidación o porcentaje de consolidación? ¿Describa el ensayo de consolidación unidimensional? ¿Sobre qué tipo de muestras se ejecuta el ensayo de consolidación unidimensional? En la curva de consolidación ¿Cuántos tipos de consolidación se pueden reconocer? Describir el trazado de las curvas de consolidación de CASAGRANDE Y TAYLOR Indicar como calcula Cv Indicar como se calcula el tiempo de consolidación para un grado de consolidación del 85% ¿Cambia el tiempo de consolidación según el drenaje? Describa el trazado de la curva de compresibilidad

BIBLIOGRAFÍA LAMBE, William y WHITMAN Robert. Mecánica de Suelos. Editorial Limusa. Novena Reimpresión, 1.993. Direcciones Electrónicas: http://eleusa.com/pdf/spanish/Consolidacion.pdf http://www1.unne.edu.ar/cyt/tecnológicas/t-036.pdf http://icc.ucv.cl/geotecnia/laboratorio/consolidación/consolidacion.htm