• Author / Uploaded
• Antony Olivas

• Categories
• Fundación (Ingeniería)
• Mecánica de suelos
• Mecánica Continua
• Naturaleza
• Ingeniería civil

Citation preview

Consolidación de Suelos 1. Definición: Es el incremento de esfuerzo causado por la construcción de cimientos u otras cargas que comprimen las capas de suelo. Esta es causada por la deformación de partículas del suelo, el cambio de las partículas del suelo como la expulsión de su fase de vacíos. En general, el asentamiento del suelo causado por la carga o el suelo es muy fino y cohesivo (arcillas y limos plásticos) 1. Asentamiento elástico o inmediato: Es causado por la deformación elástica del suelo seco y de los suelos húmedos, secos, arcillosos saturados sin ningún cambio en el contenido de humedad. 2.

Asentamiento de consolidación: Es el resultado del cambio de volumen en un suelo cohesivo saturado debido a la expulsión de agua retenida.

2. Principios de Consolidación Cuando una capa de suelo saturado al ser sometidas a un aumento del esfuerzo, y la presión del agua se incrementa repentinamente. En los suelos arenosos que son altamente absorbentes y el cambio es causado por el aumento en la presión de agua. Si una capa de arcilla saturada y compresible es sometida a un aumento de esfuerzo se produce un asentamiento elástico, debido a su conductividad hidráulica la arcilla es significativamente menor que la arena, el exceso de la presión generada en los poros por la carga se disipan gradualmente durante periodos de tiempo. Es posible representarse en un modelo simple que consiste en un cilindro con un resorte en su centro. En un cilindro lleno de agua y este tiene un pistón impermeable unida al resorte y una válvula, al emplear una carga P sobre el pistón y se mantiene la válvula cerrada toda la carga P será recibida por el agua el cual es incompresible, no existirá una deformación en el resorte y el exceso de Presión Hidrostática se da a entender como: Donde: P: Carga P A: Area sección

de la transversal

Podemos interpretar: P = Ps + Pw Ps: Carga soportada por el resorte Pw: Carga soportada por el agua Cuando la válvula se encuentra cerrada al momento de colocar la carga P Ps= 0

y

Pw= P

Cuando la válvula se abra el agua fluye hacia el exterior (c), este reduce su presión hidrostática y aumenta la compresión del resorte, interpretándose como Ps > 0

y

Pw < P

(Es decir ∆u < P/A)

Y después de un tiempo el agua fluirá exteriormente hasta dejar su presión hidrostática en 0 y el sistema se encontrará en equilibrio nuevamente (d) Ps = P

y

Pw = 0

Con esta representación consideramos un caso donde la arcilla saturada posea un espesor H que está confinado y es sometido a un aumento instantáneo ∆ơ este esfuerzo se transmitirá en el agua intersticial y los sólidos del suelo llegando así a la siguiente deducción: Donde: ∆ơ´: Aumento de esfuerzo efectivo ∆ơ: Aumento de la presión de agua intersticial Debido a las características de la arcilla y el agua, en el t: 0 todo el aumento del esfuerzo ∆ơ será arrastrado por el agua (∆ơ=∆u), ninguno será llevado por la estructura de nuestro suelo (∆ơ´: Aumento de esfuerzo efectivo = 0). Después de eso el agua intersticial será exprimida y se drenará en ambas direcciones en las capas de arena, por este proceso el exceso de la presión de agua intersticial ira disminuyendo, y el esfuerzo transportado por los sólidos del suelo incrementará. Por esto, en el tiempo 0< t σ′0 130kN/𝑚2 >103.43 kN/𝑚2 σ′0 +∆𝜎 ′ =103.43 kN/𝑚2 +50kN/𝑚2 =153.43 kN/𝑚2 Para arcillas inalteradas: 𝐶𝑐 = 0.009(𝐿𝐿 − 10)

𝐶𝑐 = 0.009(50 − 10)=0.36 𝐶𝑆 =1/6*𝐶𝐶 =1/6*(0.36)=0.06

𝐶𝑆 ∗𝐻

σ′𝑐

𝐶𝑐 ∗𝐻

0

0

0

σ′0+∆𝜎′

𝑆𝑝 =1+𝑒 log(σ′ )+ 1+𝑒 log( 5.18

σ′𝑐

130kN/𝑚2

𝑆𝑝 =1+0.9 [0.06 log(103.43 kN/𝑚2)+ 0.36 log(

)

153.43 kN/𝑚2 130kN/𝑚2

b) Sp=0.0868m 𝑒𝑃 = 𝑒0 -∆е

∆е=𝐶𝑐 log(

σ′0+∆𝜎′ σ′0

)

153.43 kN/𝑚2

∆е = 0.36 log(103.43kN/𝑚2 )=0.061m 𝑒𝑃 = 0.9-0.0616=0.838

)]

∆е 𝑆𝑝 = 𝐻( ) 1 + 𝑒0 0.0616

𝑆𝑝 = 5.18( 1+0.9 )=0.168m a) 𝑆𝑝 =0.168m 2) Las coordenadas de 2 puntos de una curva de compresión son las siguientes:

σ1′ =125 kN/𝑚2 , 𝑒1 =0.82 σ′2 =200 kN/𝑚2 , 𝑒2 =0.70 𝐶𝑐 =

𝑒1−𝑒2 ′

σ log( 2′ ) σ1

=

0.82−0.70 log(

200 ) 125

=0.59

y σ′

3) En la presente relaciones 𝑒

𝛔′ (KN/𝒎𝟐 )

𝒆 1 0.97 0.85 0.75

20 50 180 320

Para el presente suelo arcillo , se dan los siguientes datos: H=1.37m , σ′0, =70(KN/𝑚2 )

y σ′0 +∆𝜎 ′ =200(KN/𝑚2 ).Calcule

el asentamiento

𝑆𝑝 =H

∆𝑒 1+𝑒0

𝑆𝑝 = 1.37

1−0.85 1+1

=

𝑆𝑝= 0.10m  Coeficiente de consolidación: Una prueba de consolidación de laboratorio en una muestra de arcilla (drenado en ambos lados) se obtuvo.

σ1′ =200 kN/𝑚2 , 𝑒1 =0.73 σ′2 =400 kN/𝑚2 , 𝑒2 =0.61 Tiempo para el 50% de consolidación (𝑡50 =2.8min)

𝑚𝑣 =

∆е ) ∆𝜎′

(

1+е𝑝𝑟𝑜𝑚

0.73 − 0.61 400 − 200 = 0.73 + 0.61 1+( ) 2

𝑚𝑣 = 3.59 ∗ 10−4 𝑚2 /kN 4) Cuando se toma en cuenta el 50 % de consolidación nuestro (𝑇50 = 0.197) 𝐶𝑣 =

=

𝑇50 ∗𝐻 2 𝑑𝑟

𝑡50 0.025 2 (0.197)( ) 2

2.8𝑚𝑖𝑛

𝐶𝑣 =1.0910−5 𝑚2 /min 𝑘 = 𝐶𝑣 𝑚𝑣 𝛾𝑤 𝑘 = (1.0910−5 𝑚2 /min)(3.59 ∗ 10−4 𝑚2 /kN)(9.81)=3.84*10−8 m/min

K=3.84*10−8 m/min

CONCLUSIONES: -Si se aumenta la carga que actúa sobre una capa de suelo poroso saturado compresible, como ser una arcilla la capa se comprime y expulsa agua de sus poros, este fenómeno se denomina consolidación. -Durante la consolidación la cantidad de agua que entra a un elemento horizontal del suelo, es menor que la q sale del mismo , en el instante en que se aplica la carga la presión de consolidación viene resistida por el agua que lleva los poros del suelo ,de modo que al iniciarse el fenómeno existe en la arcilla una sobrepresión hidrostática casi igual a la atención de consolidación ,con el correr del tiempo la sobrepresión del suelo disminuye con lo que aumenta la presión efectiva, cuando el agua ha sido totalmente expulsada los granos soportan la tensión actuante. -Para afrontar los efectos de los suelos con estos problemas se han tenido que usar diferentes tipos de sedimentaciones. -Las zonas más vulnerables de estos problemas en nuestro país se encuentran, en pie de valles, quebradas de costa y selva, que son suelos que poseen estas características.

RECOMENDACIONES: -Ante la presencia de sales y agentes contaminantes que por presencia de humedad reacciona originando degradaciones en la construcción de pilotes, puede darse un tratamiento del terreno local para cada pilote, en los primeros metros para no debilitar la capacidad de carga del pilote en el terreno en caso de usarse. - Ante la expansión y contracción de las arcillas expansivas, se debe establecer el sistema de manera rígida que pueda garantizar una solidez a la edificación, pues este sistema no restringirá su movimiento natural. - Este sistema también requeriría de un mayor estudio del comportamiento y de manera complementaria proponer soluciones de tratamientos.

WEBGRAFIA: https://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Consolidacion%20unidim%20de%20s uelos_2011s2.pdf http://www.bdigital.unal.edu.co/1864/10/cap9.pdf https://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos http://bdigital.unal.edu.co/53252/46/consolidaciondesuelos.pdf https://es.slideshare.net/luispalma7773/consolidacin-unidimensional-de-suelos