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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

Facultad: Ingeniería Curso: Mecánica de suelos II Escuela de formación: Ingeniería Civil Profesor: Ing. Donayre Córdova, Oscar

Título del informe: Ensayo consolidación unidimensional de suelos Alumno: MORALES LLAJA OSCAR ALEXIS 201111608

Grupo: 1-2 Fecha: 20/01/2016

I. Introducción: La consolidación unidimensional es la deformación plástica o una relación de vacíos de suelo lo cuales dependen de un factor como: presión de poros, la permeabilidad del suelo en un determinado tiempo II. Objetivos: Determinar experimentalmente parámetros de deformación que se produce en un suelo fino saturado, sometidos a comprensión y en periodos de tiempos prolongados siendo lo más importante: III. Fundamento Teórico: - índice de compresibilidad (Cc) Es la pendiente de la porción recta de la curva y mide el grado de compresibilidad de grado de un suelo (ultima parte de la curva de carga) Define características de esfuerzo – deformación del suelo y se relaciona con cuanta consolidación o asentamiento tendrá lugar dándose mediante la siguiente ecuación: 𝐶𝑐 =

−∆𝑒 ∆logσ

- Índice de expansibilidad (Cs) Es la pendiente de la porción de descarga dela curva de compresibilidad. Puede definirse según la expresión siguiente: 𝐶𝑠 =

−∆𝑒 𝜎1 log⁡( ) 𝜎2

- Presión o esfuerzo de preconsolidación (𝝈) Se llama presión de preconsolidacion 𝝈 a la máxima presión efectiva que ha soportado un suelo a lo largo de su historia - Coeficiente de consolidación (Cv) Para el cálculo de coeficiente de consolidación. En cada escalón de carga se utilizara la siguiente expresión: Tx𝐻2 𝐶𝑣 = t

T: Factor tiempo adimensional t: tiempo - Coeficiente de compresibilidad (ac) Es la curva de compresibilidad, se distinguen tres tramos bien diferenciados: la rama de comprensión, la rama virgen y la rama de descarga. La variación de índice de vacíos es lineal con el logaritmo de tensiones aplicadas es por eso que se puede determinar la pendiente de esta recta ∆𝑒 𝑎𝑐 = ∆𝜎 IV. Equipo Utilizado: - Celda de consolidación o edómetro - Anillo de confinamiento - Sistema de drenaje - Pórtico de carga - Micronometro o extensómetro - Cronometro - Instrumentos y herramientas de laboratorio

V. Procedimiento de Ensayo: 1) tomar el anillo de confinamiento 2) El anillo con la muestra se coloca en la celda de consolidación 3) Sin pesas se transfiere la presión de asiento: 0.05kg/cm² 4) Colocando el extensómetro se transfiere las presiones: - 0.125 kg/cm² - 0.500 kg/cm² - 1.000 kg/cm² - 2.000 kg/cm² - 4.000 kg/cm² - 8.000 kg/cm² 5) Completando el ciclo de compresión se procede al desmontaje, retirando las pesas y registrando las deformaciones en expansión hasta llegar nuevamente a la presión de asiento 6) En cada ciclo de presión se debe registrar el cambio de altura que produce en la muestra en periodo de tiempo estandarizado, hasta completar un periodo de 24hr VII. Cálculos: -

Altura de la muestra (ho): 2,0 cm Diámetro de la muestra (D): 5,0 cm Peso inicial de la muestra (Wi): 67.56 gr Peso final de la muestra (Wf): 66.02 gr Peso seco de la muestra (Ws): 45.85 gr Gravedad especifica (Gs): 2,77 Peso unitario agua (𝛾w): 1,00 gr/cmᶾ Lectura inicial (Lo): 1.4055 cm Lectura final (Lf): 1.2470 cm

1. Area de la muestra (A): 𝝅𝑫𝟐 𝜋52 𝑨= ⁡⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡⁡ ⁡ = 𝟏𝟗, 𝟔𝟑𝟓⁡𝒄𝒎𝟐 𝟒 4 2. Volumen inicial (Vi): 𝐕𝐢 = ⁡𝐀 × 𝒉𝒐⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡⁡⁡19,635 × 2⁡ = 𝟑𝟗, 𝟐𝟕𝟎⁡𝒄𝒎𝟐 ⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡

3. Volumen final (Vf): 𝒉𝒇 = 𝒉𝒐 − (𝑳𝒐 − 𝑳𝒇) ⁡ → ⁡2 − (1.4055 − 1.2470) ⁡ = 𝟎. 𝟏𝟓𝟖𝟓⁡𝒄𝒎⁡⁡ 𝑽𝒇 = 𝑨 × 𝒉𝒇⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡19.635 × 0.1585 = 3.112⁡𝒄𝒎𝟐

4. Contenido de humedad inicial (Ѡi): Ѡ𝐢 =

𝐰𝐢 − 𝐰𝐬 × 𝟏𝟎𝟎 𝐰𝐬

67.56 − 45.85 × 100 = 𝟒𝟕. 𝟑𝟓%⁡ 45.85

5. Contenido de humedad final (Ѡf):

Ѡ𝐟 =

𝐰𝐟 − 𝐰𝐬 × 𝟏𝟎𝟎 𝐰𝐬

66.02 − 45.85 × 100 = 𝟒𝟑. 𝟗𝟗% 45.85

6. Peso unitario inicial (𝜸i): 𝜸𝐢 =

𝑾𝒊⁡ 67.56⁡ ⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡ ⁡ = 𝟏. 𝟕𝟐⁡𝐠𝐫/𝐜𝐦ᶾ⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡ 𝑽𝒊 39.270

7. Peso unitario final (𝜸f): 𝜸𝐟 =

𝑾𝒇⁡ 66.02⁡ ⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡ ⁡ = 𝟐𝟏. 𝟐𝟏⁡𝐠𝐫/𝐜𝐦ᶾ⁡⁡ 𝑽𝒇 3.112

8. Densidad seca inicial (𝜸di): ⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡𝜸𝐝𝐢 =

𝑾𝒔⁡ 45.85⁡ ⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡ ⁡ = 𝟏. 𝟏𝟕⁡𝐠𝐫/𝐜𝐦ᶾ⁡⁡ 𝑽𝒊 39.270

9. Densidad seca final (𝜸df): 𝜸𝐝𝐟 =

𝑾𝒔⁡ 45.85⁡ ⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡ ⁡ = 𝟏𝟒. 𝟕𝟑⁡𝐠𝐫/𝐜𝐦ᶾ 𝑽𝒇 3.112

10. Volumen solidos (Vs): 𝑽𝒔 =

𝑾𝒔⁡ 45.85⁡ ⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡ ⁡ = 𝟏𝟔. 𝟓𝟓𝒄𝐦ᶾ 𝑮𝒔 × 𝜸𝒘 2.77 × 1.00

11. Altura teórica, solidos (Hs): 𝑯𝒔 =

𝑽𝒔⁡ 16.55 ⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡ ⁡ = 𝟎. 𝟖𝟒𝒄𝐦 𝑨 19.635

12. Relación de vacíos inicial (eo):

𝐞𝐨 =

(𝒉𝐨 − 𝐇𝐬)⁡ 𝑯𝒔

⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡

(2 − 0.84)⁡ 0.84

⁡ = 𝟏. 𝟑𝟖

13. Relación de vacíos final (ef):

𝐞𝐟 = 𝐞 −

(𝑳𝐨 − 𝑳𝐟) 𝑯𝒔

⁡⁡⁡⁡ → ⁡⁡⁡⁡1.38 −

1.4055 − 1.2470

14. Variación de altura (Δhi): 𝚫𝐡𝐢 = 𝑳𝒐 − 𝑳𝒇⁡⁡⁡ Δh1 = 0 = 0𝑐𝑚⁡⁡ Δh2 = 1.4055 − 1.3820 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟓𝒄𝒎 Δh3 = 1.3820 − 1.3741 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟕𝟗𝒄𝒎 Δh4 = 1.3741 − 1.3492 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟒𝟗𝒄𝒎 Δh5 = 1.3492 − 1.3148 = 𝟎. 𝟎𝟑𝟒𝟒𝒄𝒎 Δh6 = 1.3148 − 1.2470 = 𝟎. 𝟎𝟔𝟕𝟖𝒄𝒎 Δh7 = 1.2470 − 1.2500 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟎𝒄𝒎 Δh8 = 1.2500 − 1.2530 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟎𝒄𝒎 Δh9 = 1.2530 − 1.2564 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟒𝒄𝒎 Δh10 = 1.2564 − 1.2610 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟔𝒄𝒎 Δh11 = 1.2610 − 1.2730 = −𝟎. 𝟎𝟏𝟐𝟎𝒄𝒎

15. Deformacion vertical (𝜹i): 𝜹𝒊 =

𝛿1 =

0 × 100 = 𝟎 2

𝛿2 =

0.0235 × 100 = 𝟏. 𝟏𝟕𝟓 2

𝛿3 =

0.0079 × 100 = 𝟎. 𝟑𝟗𝟓 2

𝚫𝐡𝐢 × 𝟏𝟎𝟎 𝒉𝒐

0.84

⁡ = 𝟏. 𝟏𝟗𝟏

𝛿4 =

0.0249 × 100 = 𝟏. 𝟐𝟒𝟓 2

𝛿5 =

0.0344 × 100 = 𝟏. 𝟕𝟐𝟎 2

𝛿6 =

0.0678 × 100 = 𝟑. 𝟑𝟗 2

𝛿7 =

−0.0030 × 100 = −𝟎. 𝟏𝟓 2

𝛿8 =

−0.0030 × 100 = −𝟎. 𝟏𝟓 2

𝛿9 =

−0.0034 × 100 = −𝟎. 𝟏𝟕 2

𝛿10 =

−0.0046 × 100 = −𝟎. 𝟐𝟑 2

𝛿11 =

−0.0120 × 100 = −𝟎. 𝟔𝟎 2

16. Variacion de relación de vacios (Δei): 𝚫𝐞𝐢 =

Δe1 =

0 =𝟎 0.84

Δe2 =

0.0235 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟕𝟗 0.84

Δe3 =

0.0079 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟗𝟒 0.84

𝚫𝐡𝐢 𝑯𝒔

Δe4 =

0.0249 = 𝟎. 𝟎𝟐𝟗𝟔 0.84

Δe5 =

0.0344 = 𝟎. 𝟎𝟒𝟎𝟗 0.84

Δe6 =

0.0678 = 𝟎. 𝟎𝟖𝟎𝟕 0.84

Δe7 =

−0.0030 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟓 0.84

Δe8 =

−0.0030 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟓 0.84

Δe9 =

−0.0034 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟎 0.84

Δe10 =

−0.0046 = −𝟎. 𝟎𝟎𝟓𝟒 0.84

Δe11 =

−0.0120 = −𝟎. 𝟎𝟏𝟒𝟑 0.84

17. Relacion de vacios (ei):

𝐞𝐢 = 𝐞𝐨 − 𝚫𝐞𝐢 e1 = 1.38 − 0 = 𝟏. 𝟑𝟖 e2 = 1.38 − 0.0279 = 𝟏. 𝟑𝟓𝟐 e3 = 1.352 − 0.0094 = 𝟏. 𝟑𝟒𝟐 e4 = 1.342 − 0.0296 = 𝟏. 𝟑𝟏𝟐 e5 = 1.312 − 0.0409 = 𝟏. 𝟐𝟒𝟏 e6 = 1.241 − 0.0807 = 𝟏. 𝟏𝟔𝟎

e7 = 1.160 − (−0.0035) = 𝟏. 𝟏𝟔𝟑 e8 = 1.163 − (−0.0035) = 𝟏. 𝟏𝟔𝟔 e9 = 1.166 − (−0.0040) = 𝟏. 𝟏𝟕𝟎 e10 = 1.170 − (−0.0054) = 𝟏. 𝟏𝟕𝟓 e11 = 1.175 − (−0.0143) = 𝟏. 𝟏𝟖𝟗 18. Altura promedio (Hpi): 𝐇𝐩𝐢 = 𝐡𝐨 − 𝚫𝐡𝐢 Hp1 = 2 − 0 = 𝟐𝒄𝒎 Hp2 = 2 − 0.0235 = 𝟏. 𝟗𝟕𝟔𝒄𝒎 Hp3 = 1.976 − 0.0079 = 𝟏. 𝟗𝟔𝟖𝒄𝒎 Hp4 = 1.968 − 0.0249 = 𝟏. 𝟗𝟒𝟑𝒄𝒎 Hp5 = 1.943 − 0.0344 = 𝟏. 𝟗𝟎𝟖𝒄𝒎 Hp6 = 1.908 − 0.0678 = 𝟏. 𝟖𝟒𝟎𝒄𝒎 Hp7 = 1.840 − (−0.0030) = 𝟏. 𝟖𝟒𝟑𝒄𝒎 Hp8 = 1.843 − (−0.0030) = 𝟏. 𝟖𝟒𝟔𝒄𝒎 Hp9 = 1.846 − (−0.0034) = 𝟏. 𝟖𝟒𝟗𝒄𝒎 Hp10 = 1.849 − (−0.0046) = 𝟏. 𝟖𝟐𝟒𝒄𝒎 Hp11 = 1.824 − (−0.0120) = 𝟏. 𝟖𝟑𝟔𝒄𝒎

19. Altura efectiva o drenaje (Hdi): 𝐇𝐝𝐢 =

Hd1 =

2 =𝟏 2

Hd2 =

1.976 = 𝟎. 𝟗𝟖𝟖 2

𝐇𝐩𝐢 𝟐

Hd3 =

1.968 = 𝟎. 𝟗𝟖𝟒 2

Hd4 =

1.943 = 𝟎. 𝟗𝟕𝟏 2

Hd5 =

1.908 = 𝟎. 𝟗𝟓𝟒 2

Hd6 =

1.840 = 𝟎. 𝟗𝟐𝟎 2

Hd7 =

1.843 = 𝟎. 𝟗𝟐𝟏 2

Hd8 =

1.846 = 𝟎. 𝟗𝟐𝟑 2

Hd9 =

1.849 = 𝟎. 𝟗𝟐𝟓 2

Hd10 =

1.824 = 𝟎. 𝟗𝟏𝟐 2

Hd11 =

1.836 = 𝟎. 𝟗𝟏𝟖 2

20. Grado de saturación (S): Inicial: ⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡Si =

Gs × Ѡi 2.77 × 47.35 × 100⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡ = 𝟗𝟓. 𝟎𝟒⁡⁡%⁡ eo 1.38

Final: Sf =

Gs × Ѡf 2.77 × 43.99 × 100⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡ = 𝟖𝟖. 𝟐𝟗⁡⁡ eo 1.38

VIII. Gráficos:

VIII. Conclusiones y recomendaciones: Después de finalizar el ensayo de consolidación en cada tiempo determinado y con un equivalente de pesas puestas en serie de cargas (kg) obteniendo lecturas verticales en determinado tiempos, se realizaron cálculos obteniendo como resultado una curva de compresibilidad (e vs 𝜎v): un índice de compresibilidad de 0.261 obtenido de dicha pendiente, un índice de expansibilidad de -1.232 - Se realizó la curva de consolidación, aplicando el método de Casagrande, donde se escogio 4 curvas obteniendo los coeficiente de consolidación y de compresibilidad para cada curva escogida - Se halló el grado de saturación estando en el rango propiamente dicho -El contenido de humedad aumenta debido a que estaba parcialmente saturado y ahora está totalmente saturado -Se obtuvo de cada curva t50