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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - UNPRG -

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN

CURSO

: MECÁNICA DE SUELOS II

DOCENTE

: ING. RODRÍGUEZ SERQUÉN, WILLIAM

RESPONSABLE

: GASTELO CAYOTOPA EDUARDO

CICLO

: 2017 – II

LAMBAYEQUE, DICIEMBRE DEL 2017

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Contenido 1.

INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 3

2.

OBJETIVO........................................................................................................ 3

Objetivos específicos ....................................................................................... 3 3.

MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 3

4.

MATERIALES Y EQUIPOS .................................................................................. 6 DISPOSITIVOS DE CARGA ...............................................................................................6 CONSOLIDÓMETRO .......................................................................................................7 CIZALLA Ó CORTADOR CILÍNDRICO.................................................................................7 BALANZA ......................................................................................................................8 MICRÓMETRO ...............................................................................................................8 HORNO .........................................................................................................................9 RELOJ ............................................................................................................................9 PIE DE REY.....................................................................................................................9 ANILLO..........................................................................................................................9

5.

PASOS A SEGUIR ........................................................................................... 10

6.

DATOS OBTENIDOS ....................................................................................... 12

7.

RESULTADOS ................................................................................................ 14

8.

CONCLUSIONES ............................................................................................. 15

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1. INTRODUCCIÓN El ensayo de consolidación, es de gran importancia, debido a que la consolidación es un problema natural de los suelos finos, como arcillas y limos, y todas las edificaciones fundadas sobre este tipo de suelo enfrentarán este fenómeno. El propósito fundamental del ensayo de consolidación es determinar ciertos parámetros que se utilizan para predecir la magnitud del asentamiento de estructuras fundadas sobre los distintos suelos Por eso es de vital importancia conocer el grado de asentamiento total y diferencial de la estructura. Los parámetros más importantes que se obtienen del suelo al realizar el ensayo son:  El índice de compresibilidad (Cc), que expresa la compresibilidad de una muestra.  La presión de pre consolidación (Pc), que indica la máxima presión que ha soportado el suelo en su historia geológica. 2. OBJETIVO Objetivo general:  Determinar el asentamiento que tendrá el suelo, por los métodos ya explicados en clases. Objetivos específicos  Conocer la magnitud y rapidez de los cambios de volumen de una muestra al ser sometida a un ensayo de consolidación.  Construir las curvas de consolidación y establecer los puntos importantes a través del método de Casagrande, para la determinación de las características de compresibilidad del suelo y rapidez de consolidación. 3. MARCO TEÓRICO 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. El fenómeno de consolidación se origina debido a que, si un suelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el agua existente en los poros absorberá parte de dicha carga puesto que esta es incompresible, pero con el transcurso del tiempo, escurrirá y el suelo irá absorbiendo esa carga paulatinamente.

Este proceso de transferencia de carga origina

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MECÁNICA DE SUELOS II | UNPRG cambios de volumen en la masa de suelo, iguales al volumen de agua drenada. En suelo granulares, la reducción del volumen de vacíos se produce casi instantáneamente cuando se aplica la carga, sin embargo, en suelos arcillosos tomará mayor tiempo, dependiendo de factores como el grado de saturación, el coeficiente de permeabilidad, la longitud de la trayectoria que tenga que recorrer el fluido expulsado, las condiciones de drenaje y la magnitud de la sobrecarga. Relación Para el Ensayo de Consolidación -

Altura de Sólidos Hs =

Ws γs x A

Donde Ws : Peso de Sólidos γs : Peso Específico de Sólidos A: Área del Anillo -

Relación de Vacíos Inicial e1 =

H1 −1 Hs

H1 : Altura Inicial de la Muestra Hs : Altura de Sólidos -

Altura Final H2 = H1 − ∆HT

Donde ∆HT : Deformación de la Muestra al final del Ensayo -

Relación de Vacíos Final e2 =

H2 −1 Hs

H2 : Altura de la Muestra al Final del Ensayo Hs : Altura de Sólidos

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Relación de Vacíos en un instante cualquiera ei = e1 −

∆Hi Hs

e1 : Relación de Vacíos Inicial ∆Hi : Deformación de la Muestra (Promedio de lecturas de micrómetros) Hs : Altura de Sólidos -

Altura Inicial de Agua Hw1 = w1 xHs xSs

w1 : Contenido de agua al Inicio antes de aplicar las cargas Hs : Altura de Sólidos Ss : Peso específico Relativo de Sólidos -

Altura Final de Agua Hw2 = w2 xHs xSs

w2 : Contenido de agua al Final después de descargar la muestra Hs : Altura de Sólidos Ss : Peso específico Relativo de Sólidos -

Grado de Saturación de Agua Inicial Gw1 =

Hw1 (H1 − Hs )

Hw1 : Altura de Agua Inicial -

Grado de Saturación de Agua Final Gw2 =

Hw2 (H2 − Hs )

Hw2 : Altura de Agua Final

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Figura 1.- Modelo de la muestra desde el instante inicial (I) y un instante cualquiera (i)

Figura 2.- Modelo de la muestra desde el instante (i) y el final (2)

4. MATERIALES Y EQUIPOS DISPOSITIVOS DE CARGA. - Un dispositivo adecuado para aplicar cargas verticales a la muestra. El dispositivo deberá ser capaz de mantener las

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MECÁNICA DE SUELOS II | UNPRG cargas especificadas durante períodos prolongados con una precisión de ± 0.5 % de la carga aplicada y deberá permitir la aplicación de un incremento de carga, dentro de un período de 2 segundos sin que se produzca

ningún

impacto de significación.

Foto N°1

CONSOLIDÓMETRO. - Un dispositivo para mantener la muestra dentro de un anillo el cual puede estar fijado a la base.

Foto N°2

CIZALLA Ó CORTADOR CILÍNDRICO, para tallar la muestra hasta el diámetro interior del anillo del consolidómetro, con el mínimo de alteración. El

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MECÁNICA DE SUELOS II | UNPRG cortador deberá tener una superficie altamente pulida y deberá cubrirse con un material de baja fricción.

Foto N°3

BALANZA con aproximación a 0.1 g o a 0.1% del peso total de la muestra.

Foto N°4

MICRÓMETRO, para medir el cambio de espesor de la muestra con una sensibilidad de 0.0025 mm (0.0001").

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Foto N°5

HORNO, que pueda mantener una temperatura uniforme de 110° ±5 °C. RELOJ: Para tomar las mediciones de tiempo.

Foto N°6

PIE DE REY: Para tomar medidas de la muestra y los instrumentos.

Foto N°7

ANILLO: La muestra de suelo estará dentro de este.

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Foto N°8

5. PASOS A SEGUIR  Tomar las medidas correspondientes del anillo.  Extraer la muestra por medio del anillo y el cuchillo. ✓ PREPARACIÓN DE LA MUESTRA 1. Evitar durante la preparación de la muestra alguna alteración en la estructura del suelo. 2. Preparación de la probeta por tallado de una muestra inalterada: Se emplea el anillo con un borde cortante. Se prepara en la muestra una zona con la superficie horizontal de tamaño apreciablemente mayor que el diámetro interior del anillo, con la precaución de mantener la orientación que tenía la muestra en el terreno. 3. Se sitúa el anillo sobre la mencionada zona con el borde cortante en contacto con la muestra. 4. Utilizando como guía la pared interior del anillo, se talla un cilindro cuyo diámetro es aproximadamente el diámetro interior del anillo y de altura superior a este. 5. Se va introduciendo el anillo en la muestra, hasta que esta sobresalga por la parte opuesta del borde cortante, cortándola en seguida por debajo  Pesar la muestra con el anillo.  Colocar la muestra al consolidómetro.  Ajustar y colocar la parte superior bien, sin antes haber puesto el papel filtro.  Colocar en ambos extremos los dos micrómetros.

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 Según el tiempo ya establecido ir colocando cargas de 0.25, 0.50, 1.00, 2.00, 4.00.  Una vez aplicados todos los incrementos de carga necesarios, se procede a quitar las cargas en decrementos, de la misma manera que fueron aplicados.  Terminado la descarga seque la muestra en el horno y obtenga su peso seco

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6. DATOS OBTENIDOS

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7. RESULTADOS

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8. CONCLUSIONES  El ensayo de consolidación es importante para nosotros porque nos permite conocer el comportamiento que tendrán los suelos blandos y/o saturados.  Los datos obtenidos muestran la gráfica “Curva de compresibilidad”, con la relación de vacíos y las cargas a las que estuvo expuesta la muestra.  Teniendo como base el ensayo de consolidación, y la obtención de la respectiva curva de compresibilidad; seleccionaremos del tramo de carga el radio máximo por inspección, paso siguiente se aplicara el método

de

Arthur

Casagrande

para

obtener

la

carga

de

preconsolidación (𝑃𝐶), dado por finalizado la ubicación del punto 𝑃𝐶, daremos paso a la verificación del OCR y aplicaremos el método de Schmertmann para obtener el resto de índices pedidos en la ecuación del asentamiento.

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