CONSOLIDACIÓN

Objetivo

Exposición general:

Los materiales que se utilizan en ingeniería, al aplicarles fuerzas exteriores provocan una deformación la cual puede ser instantánea o no, por lo tanto se tiene una relación esfuerzo, deformación-tiempo, es decir; cuando a un suelo saturado se le somete a un incremento de carga externa, se le provocara una deformación la cual no será instantánea, lo que producirá un retraso de la deformación con respecto al esfuerzo, en el caso de suelos arcillosos, las deformaciones tomaran tiempo en registrarse, pues el agua contenida en los poros de suelo se desalojara lentamente, la velocidad con la que se produce este fenómeno conocido como mecánica de suelos con el nombre de consolidación, la cual se define como la deformación plástica, debido a la reducción en la relación de vacíos, la cual está en función del tiempo.

Los resultados obtenidos estarán representados en una gráfica, denominada grafica de la curva de consolidación y que representa el proceso de deformación del suelo gobernado por la exposición de agua de los poros.

Introducción.

A un proceso de disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo, se le llama proceso de consolidación.

Durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas solidas sobre un mismo plano horizontal permanece igual, así el movimiento de las partículas del suelo ocurre solo en dirección vertical; es la consolidación unidireccional o unidimensional.

Una vez que el suelo alcanza su máxima deformación bajo incremento de carga aplicado, su relación de vacíos llega a un valor menor.

Equipo y material utilizado.

Consolidometro: compuesto de anillo, base de piedra porosa, placa con puente para apoyar micrómetro, balín, piedra porosa micrómetro con soporte.

La prueba de consolidación se realiza con una muestra del tipo inalterado, labrando especímenes que son colocados en el anillo consolidometro.

Procedimiento.

Para llevar a cabo esta práctica, se hará con el estudio de una muestra inalterada, para el desarrollo de la misma es necesario, tomar en cuenta la dirección en que se efectúa el flujo del terreno.

1.- se enrasa las caras cortando el material sobrante del espécimen.

2.- se deberá tener cuidado al momento del pesado de la muestra y su registro, de proteger, a la muestra para evitar que puede existir perdida de humedad.

3.- se toma una muestra de mismo material para determinar el contenido de agua.

4.- se llenan los drenes de la base y se saturan las piedras porosas del consolidometro, se retiran los vidrios del anillo con que fue cubierta 1 muestra y se coloca este en la base sujetándolo firmemente.

5.- se coloca la piedra porosa superior previamente saturada sobre la pastilla.

6.- se centra la placa de carga de banco de consolidación con la piedra porosa superior.

7.- se instala un puente para apoyar el micrómetro en los soportes de consolidometro.

8.- se coloca el micrómetro en el puente procurando que el micrómetro quede en forma vertical.

9.- se instala el extensómetro previamente calibrado.

10.- carga: la aplicación de cargas en el dispositivo de consolidación se efectúa de acuerdo con el problema que debe resolverse, dichas cargas se transforman en presión (p) sobre la pastilla.

El método de aplicación de cargas es el siguiente: se anota las lecturas inicial de micrómetro, la temperatura del agua contenida en el recipiente del consolidometro, la fecha y hora de inicio de la prueba, la prueba ha principiado cuando el observador pone cuidadosamente en contacto el cronometro y se toman las lecturas simultaneas en el micrómetro y en el cronometro anotando en el registro de cargas, se recomienda hacer lecturas en los siguientes intervalos de tiempo: 6, 15, 30 seg. 1, 2, 3, 4, 6, 20, 30, 60, 90 y 120 minutos.

11.- se aplica el siguiente incremento de cargas sumando al anterior original una nueva presión sobre la pastilla y se anota la lectura correspondiente.

12.- se sigue incrementando la presión sobre la pastilla, hasta lograr una presión sobre la muestra similar a la del problema por resolver, datos que deberá ser registrados.

13.- descarga: al legar a este punto se descargara el espécimen en orden inverso al de carga.

14.- se recomienda hacer las lecturas en los siguientes intervalos de tiempo: 0, 15, 60 y 90 de carga.

15.- al finalizar el ensaye se procede a desmontar la pastilla, quedando el micrómetro, la placa con el puente y balín y el anillo con la pastilla pesando el espécimen con el anillo. Posteriormente se introduce al horno el espécimen de suelo para su secado.

16.- una vez seco el material se pesa y se anota en el registro de consolidación.

Cálculos.

1.- se calcula la humedad, la relación de vacíos y el grado de saturación antes y después de la consolidación.

2.- la deformación se calcula restando la lectura inicial del micrómetro las subsecuentes lecturas y a cada diferencia se le resta la deformación.

3.- la recuperación se calcula haciendo la diferencia entre las lecturas del micrómetro en cada tiempo y a la lectura inicial y a este resultado se le resta su correspondiente corrección de aparato.

4.- en el resumen general del cálculo de una prueba de consolidación se reúnen todos los datos de carga y descarga obtenidos durante el proceso, en la columna presión a partir de cero y todos los decrementos de la carga hasta llegar nuevamente a cero.

5.- finalmente se grafica la curva de comprensibilidad del suelo para en esta determinar la carga de precosolidacion pi en kg/cm2 de la manera siguiente: de la gráfica de relación de vacíos-presentes se les toma el, punto máximo de curvatura de la rama de la carga, por dicho punto se dibuja una línea tangente y otra paralela al eje de las presiones, se traza la bisectriz y el ángulo que forman estas dos rectas, en la parte final de la rama de las cargas se traza una asíntota y la abscisa, del punto de intersección de esta recta con la bisectriz, define la carga de precosolidacion.