Ensayo de Consolidacion Completo

7/25/2019 Ensayo de Consolidacion Completo

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ENSAYO CONSOLIDACIÓN DE

SUELOS

Informe de laboratorio

BECERRA GUEVARA YENIFER

CHAMBA DEJO LUIGI

CHILÓN ZÁRATE EDER

CUSMA SAMAMÉ JARICSAMANCHAY LÓPEZ ALEX

MONJA RAMÍREZ YELLY

RONCAL ESPINOZA ALFREDO

TORRES SECLÉN RUBBER

CURSO: Mecánica de suelos II

DOCENTE: Ing. Ángel Alberto Lorren Palomino

CICLO ACÁDEMICO: 2015-II

FECHA: 25/09/2015

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL AMBIENTAL



I. INTRODUCCIÓN

Al someter una masa de suelo saturado a un incremento de carga, ésta es

soportada inicialmente por el agua contenida en los poros, ya que ella es

incompresible en comparación con la estructura del suelo. La presión que resulta en

el agua a causa del incremento de la carga es llamada exceso de presión hidrostática.

A medida que el agua drena de los poros del suelo, el incremento de carga es

transmitido a la estructura del suelo. La transferencia de carga es acompañada por

un cambio en el volumen del suelo igual al volumen de agua drenada. Este proceso

es conocido como consolidación.

Este es un proceso que tiene un tiempo acotado de ocurrencia, comienza

cuando se aplica el incremento de carga, y finaliza cuando la presión de los poros es

igual a la hidrostática, o lo que es lo mismo, cuando se ha producido la totalidad de

la transferencia de carga del agua a la estructura de suelo. Terminado este proceso

llamado consolidación primaria, el suelo continúa deformándose, aunque en menor

magnitud, debido a un reacomodamiento de los granos. A este último proceso se lo

denomina consolidación secundaria.

El asiento total, suponiendo que el último valor medido coincide con el

momento en que desaparece toda la sobrepresión intersticial creada al aplicar la

carga, es una medida de la deformación del esqueleto del suelo. Si se realizan varios

escalones de carga, se obtendrá una curva de compresibilidad, que relaciona la

presión efectiva (en escala logarítmica) con la deformación del esqueleto mineral,

expresada por el índice de poros o relación de vacíos.

El propósito fundamental del ensayo de consolidación es determinar ciertos

parámetros que se utilizan para predecir la velocidad y la magnitud del

asentamiento de estructuras fundadas sobre arcillas. Además, el ensayo permite

obtener información acerca de la historia de presiones a que ha sido sometido el

suelo.



II. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Determinar los parámetros necesarios para calcular los hundimientos por

consolidación y los tiempos en que estos se producen.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar el asentamiento por consolidación.

Determinar las gráficas cambio de altura versus tiempo.

Hallar indirectamente la permeabilidad del suelo.

Determinar el esfuerzo coeficiente de consolidación en la carga realizada.

Determinar el coeficiente de consolidación volumétrica.

III. MARCO TEÓRICO

ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL

En una situación real, donde es preciso resolver un problema de consolidación

suelos, es necesario determinar no solo el tiempo en el cual se produce la

consolidación sino también la magnitud del asentamiento que tendrá lugar debido

a la deformación del suelo. Para esto se realiza la prueba de consolidación, o también

llamada prueba de compresión confinada, la cual consiste en someter a un esfuerzo

de compresión axial a una muestra inalterada del suelo en estudio. La muestra

deberá ser inalterada, porque como ya se mencionó, la consolidación depende de la

estructura del suelo.



La muestra a utilizar en el ensayo es cilíndrica con una altura pequeña en

comparación al diámetro de la misma. Esta muestra se coloca dentro de un anillo

metálico que impide la deformación transversal de la misma, por lo tanto el cambio

de volumen viene dado únicamente por la disminución de la altra de la muestra.

Dicho anillo, a su vez es colocado entre dos piedras porosas que permiten el drenaje

por ambas caras. El anillo con la muestra y las piedras porosas, es colocado en un

recipiente con agua destilada, para asegurar que la muestra está saturada durante

la totalidad del ensayo. En contacto con el dispositivo descrito, llamado

consolidómetro. El conjunto se ubica en un marco de carga. La aplicación de la carga

se realiza a través de un brazo de palanca. Se somete a la probeta a distintos

escalones de carga, manteniendo cada uno de ellos el tiempo necesario hasta que la

velocidad de deformación se reduzca a un valor despreciable. En este caso se realizó

la toma de datos de consolidación versus tiempo, durante 24 horas de carga y 24

horas de descarga.

Luego con los datos obtenidos se traza la gráfica deformación versus el

logaritmo del tiempo o la gráfica deformación versus la raíz del tiempo; dichas

graficas son conosidas como curvas de consolidación. Con los datos de altura inicial

y final y el peso seco de la muestra puede determinarse el valor de la relación de

vacíos correspondiente al escalón de carga en cuestión. Este proceso se repite para

cada incremento de carga.

Al final del ensayo se tiene para cada uno de ellos, un valor de relación de

vacíos y con estos datos se puede trazar una gráfica en la cual las absisas se colocan

los valores de presiones (carga sobre el área de la muestra) correspondientes a cada

escalón de carga en escala logarítmica, y en las ordenadas las relaciones de vacíos

correspondientes. Esta curva se conoce como curva de compresibilidad. Con las

curvas de consolidación y de compresibilidad se determinan los parámetros

necesarios para realizar los cálculos de tiempos de consolidación y asentamientos.



NORMATIVIDAD

ASTM D 2435-90

ALCANCE

Este ensayo describe el procedimiento para determinar el grado de asentamiento

que experimenta una muestra de suelo al someterla a una serie de incrementos de

presión o carga.

MUESTRA DE ENSAYO

Para este ensayo generalmente se utilizan muestras inalteradas (ASTM D3550)

obtenidas de bloques inalterados grandes fabricados y sellados con parafina en el

campo. El almacenamiento de muestras: selladas cubierta con parafina. La muestra

deberá ser inalterada tal que no pierdan humedad y que no haya evidencia de

secamiento parcial ni de contracción de los extremos de la muestra. El tiempo de

almacenamiento deberá reducirse al mínimo.

DEFINICIONES

CONSOLIDACIÓN INICIAL

Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga

aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la

expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo.

CONSOLIDACIÓN PRIMARIA

Reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la aplicación de unacarga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una

transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo.



IV. MATERIALES Y EQUIPOS

TUBO PARAFINA

PAPEL FILTROAGUA DESTILADA



BALANZA CUCHILLO

HORNO MUESTRA

PIEDRA POROSA CONSOLIDÓMETRO



CAJA DE CONSOLIDACIÓN ANILLO CORTANTE

DEFORMÍMETRO NIVEL DE MANO

RECIPIENTE CRONÓMETROVIERNIER



El desarrollo de la excavación se llegó a realizar a las 8.00 a.m. en la ciudad de

Chiclayo. Llegamos a excavar hasta una profundidad de 1.40 m extrayendo a esta

profundidad la muestra inalterada que se utilizó en el ensayo de consolidación.

Los materiales que se usaron en la

excavación fueron:

Tubo.

Bolsas.

Parafina.

Las herramientas que se usaron

fueron:

Pala.

Pico.

Barreta.

1. Con la ayuda de un pico y palana, ejecutamos una calicata hasta un metro de

profundidad. Es en esta altura donde encontramos el nivel freático.



5.2. PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO

1. Extraemos una parte de la muestra inalterada.

2. Pesamos el anillo de consolidación y anotamos dicho peso.



5. Se procede a pesar el anillo con la muestra.

6. Ahora procedemos a armar la cámara de consolidación.



7. Llevamos la cámara de consolidación hacia el cabezal de carga.

8. Una vez ubicada la cámara de consolidación procedemos a nivelar el brazo

de palanca. Vertemos agua destilada en la cámara de consolidación.



9. Ajustamos el micrómetro en cero.

10. Colocamos la carga.



11. Se van tomando las deformaciones que va sufriendo en suelo en los tiempos

recomendados, estos son: 5 seg, 10 seg, 15 seg, 30 seg, 1 min, 2 min, 4 min,

8 min, 15 min, 30 min. , 60 min., 120 min., 240 min., 480 min., 900 min. y

1440 min.

Estos tiempos son cronometrados al momento de hacer el incremento de

carga y se toman lecturas de deformación hasta que la curva Tiempo-

Deformación entre a su consolidación secundaria (tramo recto de la curva);

entonces se podrá hacer el siguiente incremento de carga.



5.3. PROCEDIMIENTO EN GABINETE

DIMENSIONES DE LA MUESTRA

INICIAL

Diámetro, D (cm.) 5

Altura, H (cm.) 1.99

W.Anillo (gr.) 69.32

W.Anillo + Muestra (gr.) 192.2

W.Bloqué.+ P.porosa (gr.) 328.13

PESO ESPECIFICO DEL SUELO

Temp. del ensayo (Tx) °C 20

W.Pic.+ agua temp Tx (Wa) gr. 142.21

W.Pic+Muestra+agua (Wb) gr. 168.25

Peso Muestra Seca (Wo) gr. 48.25

Peso específico suelo (Gs) gr/cm3 2.172

HUMEDAD

NATURAL

Recipiente No 1

W.m. Hum + Rec. (gr.) 128.25

W.m Seca + Rec. (gr.) 115.40

W.r (gr.). 25.58

Humedad. (%) 14.31

DESCARGA

16 A 8 4013

8 A 4 3898

4 A 2 3794

2 A 0 3699



TIEMPO (t) LECTURA DEL DIAL

Minutos Raizde (t) 5 Kg 5 Kg

0.15 0.39 0.6875 0.6700

0.30 0.55 0.7125 0.6625

1.00 1.00 0.7325 0.6575

2.00 1.41 0.7450 0.6525

4.00 2.00 0.7550 0.6475

8.00 2.83 0.7650 0.6425

15.00 3.87 0.7725 0.6375

30.00 5.48 0.7825 0.6350

60.00 7.75 0.7850 0.6250

120.00 10.95 0.7925 0.6225

180.00 13.42 0.7950 0.6175

240.00 15.49 0.8000 0.6150

360.00 18.97 0.8025 0.6125

480.00 21.91 0.8075 0.6125

1440.00 37.95 0.8150 0.6100



GRAFICA DE LA TOMA DE DATOS DE LA DESCARGA DEL ENSAYO DECONSOLIDACIÓN

960.00

961.00

962.00

963.00

964.00

965.00

966.00

967.00

968.00

0 .

1 0

1 .

0 0

1 0 .

0 0

1 0 0 .

0 0

L E C T U R A

D E L

D I A L

( 0 , 0

0 0 1 i n )

LOGARITMO DEL TIEMPO

LECTURA DEL DIAL 0,0001 vs LOGARITMO DEL TIEMPO(METODO DE CASAGRANDE)

5,00 kg/cm2



6.2. CURVA DE TAYLOR

GRAFICA DE LA TOMA DE DATOS DE LA CARGA DEL ENSAYO DECONSOLIDACIÓN

967.00

969.00

971.00

973.00

975.00

977.00

979.00

981.00

983.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

L A C T U R A

D E L

D I A L

( 0 , 0

0 0 1 i n )

RAIZ DE (t)

LECTURA DEL DIAL vs RAIZ DEL TIEMPO (METODO DETAYLOR)

5,00kg/cm2



GRAFICA DE LA TOMA DE DATOS DE LA DESCARGA DEL ENSAYO DECONSOLIDACIÓN

960.00

961.00

962.00

963.00

964.00

965.00

966.00

967.00

968.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

L A C T U R A

D E L

D I A L

( 0 , 0

0 0 1 i n )

RAIZ DE (t)

LECTURA DEL DIAL vs RAIZ DEL TIEMPO (METODO DETAYLOR)

5,00kg/cm2



6.3. MÉTODO DE TAYLOR

Taylor propuso un método para poder el tiempo de consolidación, para un

porcentaje de consolidación del 90%, a partir de la curva Deformación - √ ,

correspondiente al escalón de carga que presente la situación in situ. Determinado

ese tiempo de consolidación, puede luego estimarse el coeficiente de consolidación,

utilizando la ecuación.

967.00

969.00

971.00

973.00

975.00

977.00

979.00

981.00

983.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

L A C T U R A

D E L

D I A L ( 0

, 0 0 0 1 i n )

RAIZ DE (t)

LECTURA DEL DIAL vs RAIZ DEL TIEMPO (METODO DE TAYLOR)

5,00kg/cm2

x

1.15x



1. Para obtener se tiene que trazar una línea que una 5 puntos.

2. Luego, se prolonga la línea y la distancia obtenida será multiplicado por 1.15,

con ello se trazara una nueva línea, cuya intersección con la curva será .

= (.) = .

3. Para H:

2 = 20 9.76 = 10.24

= . = .

4. Para = .

5. Luego:

=

=

0.848(0.512)

45.5625 × 60

∴ = . × −/



VII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES7.1. CONCLUSIONES

La compresibilidad de los suelos, tal como se determina en algún ensayo, es

una de las propiedades más útiles que pueden ser obtenidas de los ensayos

de laboratorio.

Cuando un depósito se somete a un incremento de esfuerzos totales, como

resultado de cargas externas aplicadas, se produce un exceso de presión

intersticial. Puesto que el agua no resiste al corte la presión neutra se disipa

mediante un flujo de agua al exterior, cuya velocidad de drenaje depende de

la permeabilidad del suelo.

La práctica de consolidación que se llevó a cabo fue con el propósito de

evaluar la reducción del volumen, en una muestra de suelo extraída a 1.40

metros en la Urb. Ingenieros II, Chiclayo; con ellos pudimos observar cómo

se comporta este tipo de suelo así como sus contenidos de agua antes y

después del proceso.

Los datos del ensayo de consolidación pueden ser utilizados para desarrollar

un estimado de la velocidad y la cantidad de los asentamientos totales y

diferenciales de una estructura o un terraplén. De esta, manera, los valores

calculados son frecuentemente de importancia clave, en primer lugar en la

selección del tipo de cimentación y en segundo lugar en la evaluación de su

competencia.



7.2. RECOMENDACIONES

El ensayo de laboratorio es unidimensional, pues se hace uso de un anillo

metálico para confinar la muestra, no se permite flujo o movimiento de agua

en un sentido lateral, y todo flujo de agua y el movimiento del suelo suceden

en la dirección vertical. Pero de todas maneras habría que tener en cuenta

este fenómeno para conocer con mayor precisión el posible comportamiento

real del suelo estudiado.

Se deben tener en cuenta las condiciones de saturación de la muestra, ya que

influyen en los resultados y, en el caso que los especímenes de ensayo no se

encuentren totalmente saturados, estos deben ser interpretados con una

teoría diferente a la convencional de la consolidación de Terzagui. Se

recomienda realizar un análisis de relación de fase del material antes de

ejecutar el ensayo de consolidación, con el fin de reportar con mayor

precisión el contenido de humedad de la muestra al inicio del ensayo.

Los resultados obtenidos pueden verse enormemente afectados por la

pérdida de las características originales de la muestra; se recomienda

proceder con extrema cautela en la extracción de la muestra así como su

selección y preparación, para minimizar los daños que se le pueden ocasionar

a esta.

Se recomienda tomar las lecturas de tiempo-asentamiento durante un

mínimo de 24 horas, incluso si se piensa interpretar los resultados del ensayo

mediante la metodología de Taylor, ya que al definir el tiempo teórico de

consolidación t90, en un instante de tiempo cercano al inicio del ensayo bajo

la premisa de que la muestra ya alcanzo el 100% de su consolidación

primaria, se corre el riesgo de sobrestimar Cv.

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