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• Yudith Rosario

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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

ÍNDICE:

Introducción ___________________________________________ Pág. 02 01.- Objetivos __________________________________________ Pág. 03 02.- Marco Teórico ______________________________________ Pág. 03 03.- referencias normativas _______________________________ Pág. 05 04.- Materiales y Equipos _________________________________ Pág. 06 05.- Procedimiento ______________________________________ Pág. 07 06.- Formulas__________________________________________ Pág. 10 07.- Presentación de Datos y Memoria de Cálculo _____________ Pág. 05 08.-Análisis e Interpretación de Resultados __________________ Pág. 05 09.- Conclusiones _______________________________________ Pág. 05 10.- Recomendaciones ___________________________________ Pág. 06 11.- Anexos ____________________________________________ Pág. 06 12.-Recomendaciones y conclusiones________________________ Pág. 06 13.- Bibliografía _________________________________________ Pág. 06

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INTRODUCCION Todos los materiales, al ser sujetos a cambios en condiciones de esfuerzo, experimentan deformaciones, Que pueden ser o no dependientes del tiempo, varía según el material a analizar. Las relaciones más sencillas se producen en los materiales elásticos, donde el esfuerzo y las deformaciones son proporcionales e independientes al tiempo. En un suelo saturado al que se le aplican fuerzas exteriores se le provoca una deformación, pero no es instantánea. A un proceso de disminución de volumen provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo se le llama proceso de consolidación; el movimiento de las partículas de suelo ocurre en dirección vertical, esta es la consolidación unidimensional. Que en la consolidación unidimensional el volumen de la masa de suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partículas sólidas son nudos, si el material depositado llega a en lugar donde se construya una estructura ya se observa el comportamiento del suelo, podrá notarse que los estratos se comprimen aún más. Una prueba de consolidación unidimensional estándar se realiza sobre una muestra ladrada en forma de cilíndrica aplastado es decir como pequeña altura en comparación de diámetro de la sección recta, la muestra se coloca en el interior de un anillo se coloca entre dos piedras porosas una de en cada cara de la muestra las piedras son de sección circular y de diámetro ligeramente. Las características de la consolidación de los estratos de arcilla pueden realizarse en esta prueba y de esta manera calcular la magnitud y velocidad de los asentamientos debido a las cargas aplicadas.

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1.-Objetivos Objetivo general:  Determinar la consolidación inicial y final, asentamientos y la velocidad,

coeficiente de consolidación de un suelo mediante se le va aplicando una carga determinada durante un tiempo.

Objetivos específicos: 

Determinar asentamientos y la velocidad con que ese decremento se produce en un suelo.



Realizar las gráficas de deformación versus tiempo para cada uno de los valores de carga y obtener el coeficiente de consolidación en cada caso mediante el uso del método de logaritmo del tiempo.



Analizar y hacer conclusiones tomando como referencia los resultados del ensayo.

2.-Marco teórico La consolidación son asentamientos que experimentan algunos suelos producto que el escape del agua debido a las sobrecargas. El coeficiente de consolidación es el parámetro utilizado para describir la velocidad a la que la arcilla saturada u otro tipo de suelo se somete a la consolidación, la medida está en centímetros cuadrados por segundo. El coeficiente de consolidación se determina por ajustes del tiempo, experimental o teórica, desarrollando por alguno de los siguientes métodos:  

Raíz cuadrada del tiempo (Taylor), es una consolidación rápida. Logaritmo del tiempo (Casa Grande), es una consolidación lenta.

En general, el asentamiento del suelo causado por cargas se divide en tres amplias categorías:

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Al observar los depósitos de material muy blandos situados en el fondo de una masa de agua, por ejemplo, un lago, se nota que el suelo reduce su volumen conforme pasa el tiempo y aumentan las cargas sobre el suelo, se les llama proceso de consolidación.

Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación permanece esencialmente igual la posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal. Así, el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir solo en la dirección vertical, proceso denominado consolidación unidimensional.

La consolidación de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. Es un proceso asintótico, es decir, que al comienzo es más veloz, y se va haciendo cada vez más lento, hasta que el suelo llega a una nueva situación de equilibrio en la que ya no se mueve.

El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre él puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación, figuración e incluso el colapso de la misma. En muchos casos es necesario preconsolidar el suelo antes de proceder a la construcción de una obra importante, como puede ser, por ejemplo, un edificio o una carretera. La pre consolidación se hace el terreno con un peso semejante o mayor que el que deberá soportar una vez construida la obra, para esto se deposita en la zona interesada una cantidad de tierra con el peso equivalente de la obra.

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3.-REFERENCIAS NORMATIVAS: 

-ASTM D2435 - 80

Norma estándar de ensayo para propiedades unidimensional de suelos (ASTM D 2435-80).

de

consolidación

Este método comprende un procedimiento para determinar la velocidad y la magnitud de la consolidación del suelo cuando éste está confinado lateralmente y además está cargado y drenado axialmente. El método requiere que un elemento de suelo sea confinado lateralmente y cargado axialmente mediante incrementos, bajo la aplicación de un esfuerzo constante, hasta que todo el exceso de presiones de poro se haya disipado en cada incremento. Durante el proceso de compresión se toman medidas del decremento en la altura de la muestra, y estos datos son utilizados para calcular los parámetros que determinan la relación entre el esfuerzo efectivo, y la relación de vacíos o la deformación, y para calcular la velocidad a la cual la compresión puede ocurrir.



-AASHTO T 2160-03



I.N.V E – 151 – 07

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4.-Materiales y Equipos a) Dispositivo de carga:  Marco de carga.  Deformimetro. b) Consolidometro  Base del consolidometro.  Cilindro del consolidometro.  Las postas.  Anillo abrazador o collarín.  Pernos de sujeción.  Carga de relleno o pistón de carga.  Esfera que hace contacto con la presión.  Molde.  Piedras porosas. c) Otros equipos necesarios  Nivel de mano.  Balanza.  Horno.  Cronometro.  Recipientes.  Espátula.  Cúter. d) Materiales  Muestra inalterada.  Papel filtro.  Agua destilada.

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5.-Procedimiento

PASO 1. Reconocimiento de materiales FIGURA N°01

Fuente:

PASO 2: Se saca las dimensiones (diámetro y altura) con el molde

PASO 3: Se talla la muestra (se corta con ayuda de la espátula y uso del lubricante)

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FIGURA N°02

Fuente:

PASO 4: Se pesa el anillo Se pesa el molde + anillo

PASO 5: Se lleva al cilindro de consolidación PASO 6: Se sumerge 2 hrs. Las piedras porosas para drenar la muestran PASO 7: Se pone la primera piedra porosa Luego papel filtro en ambas caras de la muestra Luego se pone la segunda piedra porosa encima de la muestra PASO 8:

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Se pone el anillo abrasador PASO 9: Se pone los anillos de sujeción PASO 10: Se pone al medio de la piedra porosa el pison con la esfera para hacer contacto con la viga PASO 11: La viga tiene que estar a nivel PASO 12: Se inician las lecturas de etapa de CARGA -carga de asiento inicial -carga 1.42 PSI -carga 2.84 PSI -carga 5.69 PSI -carga 11.38 PSI -carga 22.76 PSI PASO 13: Luego se lectura la etapa de DESCARGA -carga 11.38 PSI -carga 5.69 PSI -carga 2.84 PSI -carga 1.42 PSI -carga 0.00 PSI

DATOS A REGISTRARSE:

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-Peso propio de anillo en gramos -Peso de anillo + muestra húmeda de gramos -Altura inicial de la muestra en centímetros -Diámetro de la muestra en centímetros -Lecturas del deformimetro -Humedad inicial y final de la muestra en base a los datos anteriores

6.-FORMULAS 1. CALCULO PARA EL AREA DE LA MUESTRA

𝑨=

𝛑 ∗ 𝐃𝟐 𝟒

2. CALCULO DEL VOLUMEN 𝑉 =𝐴∗𝐻

3. CALCULO DE LA DENSIDAD HUMEDA

𝐷𝐻 =

𝑊ℎ𝑢𝑚 𝑉𝑚

4. CALCULO DEL ESPECIMEN HUMEDO 𝑊𝑤 = 𝑊ℎ𝑢𝑚 − 𝑊𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜

5. CALCULO DEL PESO DEL SOLIDO o PESO SECO 𝑊𝑆 = 𝑊𝑠𝑒𝑐𝑜 − 𝑊𝑎𝑛𝑖𝑙𝑙𝑜

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6. CALCULO DE ALTURA DEL SOLIDO O PESO SECO 𝐻𝑆 =

𝑊𝑆 𝐴 ∗ 𝐺𝑆

7. CALCULO DE RELACION DE VACIOS INICIAL

𝑒𝑜 =

𝐻 − 𝐻𝑠 𝐻𝑠

8. CALCULO DE LA ALTURA FINAL DE LA MUESTRA 𝐻𝐹 = 𝐻𝑜 − ∆𝐻

9. CALCULO DE RELACION DE VACIOS FINAL

𝑒𝑓 =

𝐻𝑓 − 𝐻𝑠 𝐻𝑠

10. CALCULO DE ASENTAMIENTO 𝐴𝑆𝐸𝑁𝑇𝐴𝑀 = 𝐿𝑒𝑐𝑡. 𝐷𝐸 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 𝐷𝐸 𝐴𝑆𝐼𝐸𝑁𝑇𝑂 − 𝐿𝐸𝐶𝑇. 𝑁1,2 …

11. CALCULO DE LA ALTURA FINAL 𝐻𝐹 = 𝐻o – ASENTAM. N1,2…

12. CALCULO DE LA ALTURA PROMEDIO

𝐻𝑝 =

𝐻𝐹𝑛1 + 𝐻𝐹𝑛2 2

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13. CALCULO DE LA ALTURA DRENADA 𝐻𝑑 =

𝐻𝑝 2

14. CALCULO DE LA DENSIDAD SECA

𝐷𝑠𝑒𝑐𝑎 =

𝑊𝑠 𝑣

15. CALCULO DE LA RELACION DE VACIOS 𝑒=

𝐻𝑓 − 𝐻𝑠 𝐻𝑠

16. CALCULO DE DEFORMACION VERTICAL

𝜀(%) =

𝐻𝑜 − 𝐻𝑓 ∗ 100 𝐻𝑜

17. CALCULO DEL COEFICIENTE DE CONSOLIDACION

𝐶𝑉 =

0.197 ∗ ℎ 𝐷2 𝑡50

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7.-Presentación de Datos y Memoria de Cálculo Datos Generales Limite Liquido Limite Plástico Índice de plasticidad Gravedad especifica Clasificación del suelo

65.23% 26.25% 38.98% 2.43 CL

7.1 Contenido de Humedad: Humedades de consolidación unidimensional

Suelo Húmedo + Tarro Suelo Seco + Tarro Peso del Tarro Peso del Agua Peso del suelo Seco Humedad

Gr Gr Gr Gr Gr %

FINAL: 143.02 125.67 85.3 17.35 40.37 42.98

7.1 Contenido de Humedad: Humedades de consolidacion unidimensional

Suelo Humedo + Molde Peso del Molde Peso del Suelo Humedo Peso del suelo Seco Peso del Agua Humedad

Gr Gr Gr Gr Gr %

FINAL: 118.3 61.8 56.5 40.37 16.13 39.96

7.2 Gravedad Especifica de los Solidos A.Peso de la fiola(gr.) 92.93 B.Peso de la fiola + muestra seca(gr.) 192.97 C.Peso de la muestra seca(gr.) 100.04 401.8 D.Peso del agua + fiola + muestra seca(gr.) E.Peso del agua + fiola(gr.) 342.93 F.Gravedad especifica(Gs.) 2.43

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7.3 Datos de la muestra y Calculos G.Gravedad especifica de los solidos(Gs) H.Peso del suelo humedo (inicial) I.Diametro de la muestra (Cm) J.Altura de la muestra (Cm) Ho K.Area de la muestra (Cm2) L.Volumen de la muestra en el anillo (Cm3) M.Densidad humeda (g/cm3)Wh/Vmh N.Peso nde los solidos Ws O.Altura de los solidos Hs=Ws/(A*Gs)(cm) P.Relacion de vacios inicial Eo = (Ho - Hs)/Hs Q.Variacion de altura de la muestra ∆H (cm) R.Altura final de la muestra Hf (cm) S.Relacion de vacios final ef=(Hf-Hs)/Hs

Carga (kg) Carga (psi) TIEMPO (S/M/Hs) 0seg 6seg 15seg 30seg 1min 2min 4min 8min 15min 30min 1Hs 2Hs 4Hs 8Hs 24Hs

TIEMPO (min) 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 15.00 30.00 60.00 120.00 240.00 480.00 1440.00

2.43 56.50 4.99 2.00 19.56 39.11 1.44 40.37 0.85 1.35 0.65 1.35 0.59

7.4 Registro de Datos de Etapa de Carga 0.1 0.2 0.4 0.8 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

1.6 kg/cm2

1.42

2.84

5.69

11.38

22.76

deform. (mm) 0.195 0.287 0.299 0.311 0.332 0.365 0.413 0.485 0.574 0.697 0.815 0.900 0.965 0.995 1.018

deform. (mm) 1.018 1.025 1.028 1.032 1.048 1.064 1.092 1.134 1.200 1.268 1.333 1.402 1.446 1.500 1.511

deform. (mm) 1.511 1.545 1.554 1.566 1.585 1.612 1.650 1.706 1.779 1.880 1.982 2.088 2.188 2.242 2.286

deform. (mm) 2.286 2.345 2.356 2.370 2.395 2.430 2.488 2.566 2.660 2.841 2.968 3.093 3.200 3.267 3.320

deform. (mm) 3.320 3.345 3.353 3.363 3.402 3.450 3.522 3.618 3.863 3.988 4.148 4.279 4.312 4.428 4.465

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Carga (kg) Carga (psi) TIEMPO (S/M/Hs) 0seg 6seg 15seg 30seg 1min 2min 4min 8min

TIEMPO (min) 0.00 0.10 0.25 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00

7.4 Registro de Datos de Etapa de Descarga 0.1 0.2 0.4 0.8 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2

1.6 kg/cm2

0.00

1.42

2.84

5.69

11.38

deform. (mm) 3.855 3.734 3.611 3.496 3.375 3.254 3.132 3.013

deform. (mm) 4.061 4.032 4.007 3.974 3.941 3.912 3.884 3.855

deform. (mm) 4.139 4.130 4.116 4.104 4.093 4.080 4.071 4.061

deform. (mm) 4.220 4.206 4.196 4.184 4.173 4.161 4.152 4.139

deform. (mm) 4.465 4.360 4.312 4.300 4.281 4.250 4.234 4.220

Etapa de Carga ALTURA Relacion carga lectura Densidad COEFC. DE asentamiento de Deformacion aplicada final seca T50 CONSOLID. FINAL Promedio Drenada (mm) vacios vertical (%) (kg/cm2) (mm) (g/cm3) (cm2/min) (mm) (mm) (mm) (e) 0.05 0.195 0.000 20.000 20.000 10.000 22.5 0.0218 0.1 1.018 0.823 19.177 19.589 9.794 23 0.20888 0.2 1.511 1.316 18.684 18.931 9.465 30 0.15476 0.4 2.286 2.091 17.909 18.297 9.148 18 0.2493 0.8 3.32 3.125 16.875 17.392 8.696 15 0.28438 1.6 4.465 4.270 15.730 16.306 8.151

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Etapa de Carga ALTURA Relacion carga lectura Densidad COEFC. DE asentamiento de Deformacion aplicada final seca T50 CONSOLID. FINAL Promedio Drenada (mm) vacios vertical (%) (kg/cm2) (mm) (g/cm3) (cm2/min) (mm) (mm) (mm) (e) 1.6 4.465 4.270 15.730 16.303 8.151 1.312 0.930 92.982 0.8 4.22 4.025 15.975 15.853 7.926 1.292 1.016 101.550 0.4 4.139 3.944 16.056 16.016 8.008/ 1.285 1.005 100.500 0.2 4.061 3.866 16.134 16.095 8.048 1.279 1.005 100.470 0.1 3.855 3.660 16.340 16.237 8.119 1.263 1.018 101.260

3.50

Relación de Vacíos (e)

3.00

2.50

2.00

1.50

1.00

0.50

0.00 0.10

1.00

10.00

100.00

Presión - Kg / cm³

12.- Conclusiones y Recomendaciones.  

Utilizar un reloj, cronometro, una cámara fotográfica para hacer las lecturas correspondientes. Anotar y recolectar los datos correctamente.

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En conclusión, se resumen que curva de consolidación se nase4meja a una ARCILLA NORMALMENTE CONSOLIDADA CON BAJA EXPANSIVIDAD.

13.- Bibliografía https://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos https://es.slideshare.net/diego095/informe-mecanica-de-suelos-consolidacion-unidimensionalfinal https://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Consolidacion%20unidim%20de%20suelos_201 12.pdf

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