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, Estudiante en Universidad Peruana Los Andes

ensayo de consolidación de suelos

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1. 1. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 1 Dedico este trabajo a mis padres que siempre me incentivan para seguir preparándome y esforzando para lograr mis metas y al ingeniero que nos da las pautas para seguir investigando lo que nos interesa saber del curso de tecnología del concreto.

2. 2. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 2 INDICE Introducción.......................................................................................3 I. Consolidación De Suelo................................................................4 II. Análisis De Consolidación.............................................................6 A. Consolidación Primaria........................................................... 6 B. Consolidación Secundaria.........................................................7 III. Ensayo De Consolidación.............................................................8  Objetivo................................................................................8  Materiales Y Equipo ..............................................................8  Procedimientos.......................................................................9  Análisis De Resultados ..........................................................10 Conclusiones.....................................................................................11 Bibliografía.......................................................................................12

3. 3. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 3 INTRODUCIÓN Al aplicar a un incremento de carga a un suelo cohesivo saturado, la energía que produce esta carga se traspasa a la estructura del suelo en un intervalo de tiempo. El ensayo de consolidación, consiste en comprimir vertical mente una muestra confinada e n un anillo rígido bajo la acción de un fluido incompresible, como lo es agua. En este caso el agua recibe toda la carga a la de presión, a al cabo de un determinado tiempo, se transfiere esa carga a la muestra de suelo, el resultado de las presiones son los asentamientos. Los tipos de consolidación que se pueden presentar en el suelo son:  Consolidación primaria  Consolidación secundaria En la presente monografía se detalla el equipo y metodología aplicados al consolidar una muestra de arcilla. La arcilla puede encontrarse normalmente consolidada o sobre consolidada. De igual forma, en el ensayo permitirá determinar las curvas de consolidación para las diferentes cargas a las que será sometida la muestra. Se podrá determinar el índice de comprensión, indicie de expiación, coeficiente de compresibilidad, relación de vacíos, y el coeficiente de permeabilidad, para la muestra obtenida en el campo.

4. 4. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 4 I. CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Su finalidad es determinar la velocidad y el grado de asentamiento que experimenta una muestra de suelo arcilloso saturado al someterla a una serie de incremento de presión o carga. El fenómeno de consolidación, se origina debido a que si un suelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el agua existente en los poros absorberá parte de dicha carga puesto que esta es incomprensible, pero con el transcurso del tiempo, escurrirá y el suelo ira absorbiendo esa carga paulatinamente. Este proceso de transferencia de carga, origina cambios de volumen en la masa de suelo, iguales al volumen de agua drena.

5. 5. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 5 Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de los suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación de solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producen asientos, es decir, hundimientos verticales, en las construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud. 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, fisuración e incluso el colapso de la misma. En muchos casos es necesario pre-consolidar el suelo antes de proceder a la construcción de una obra importante, como puede ser, por ejemplo, un edificioo 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.

6. 6. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 6 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 sólo en la dirección vertical, proceso denominado consolidación unidimensional. II. ANALISIS DE CONSOLIDACION El proceso de consolidación suele ser explicado con el modelo idealizado de un sistema compuesto por un muelle (resorte), un cilindro con un agujero y relleno de agua. En este sistema el muelle representa la compresibilidad o la estructura propia del suelo, y el agua es el fluido que se encuentra en los vacíos entre los poros. El modelo fue propuesto por Terzaghi como una modificación de un modelo originalmente sugerido por Lord Kelvin. A. CONSOLIDACION PRIMARIA Este método asume que la consolidación ocurre en una sola dimensión. Los datos de laboratorio utilizados han permitido construir una interpolación entre la deformación o el índice de vacíos y la tensión efectiva en una escala logarítmica. La pendiente de la interpolación es el índice de compresión. La ecuación para el asiento de consolidación de un suelo normalmente consolidado puede ser determinada entonces como:

7. 7. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 7 Donde: δc es el asiento debido a la consolidación. Cc es el índice de compresión. e0 es el índice de vacíos inicial. H es la altura de suelo consolidable. σzf es la tensión vertical final. σz0 es la tensión vertical inicial. Cc puede ser reemplazada por Cr (índice de re compresión) para usar en suelos sobre consolidados donde la tensión final efectiva es menor que la tensión de pre consolidación, o lo que es lo mismo, para suelos que hubieran sido consolidados con más intensidad en el pasado. Cuando la tensión final efectiva sea mayor que la tensión de pre consolidación, las dos ecuaciones deben ser usadas en combinación de un modelo conjunto como sigue: Donde σzc es la tensión de pre consolidación del suelo B. CONSOLIDACION SECUANDARIA La consolidación secundaria tiene lugar después de la consolidación primaria a consecuencia de procesos más complejos que el simple flujo de agua como pueden ser la reptación, la viscosidad, la materia orgánica, la fluencia o el agua unida mediante enlace químico algunasarcillas. En arenasel asiento secundario esimperceptible pero puede llegar a ser muy importante para otros materiales como la turba. La consolidación secundaria se puede aproximar mediante la siguiente fórmula: Donde H0 es la altura de consolidación media e0 es el índice inicial de vacíos Ca es el índice secundario de compresión

8. 8. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 8 III. ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN  OBJETIVO El objetivo del presente informe es determinar el procedimiento y magnitud de consolidación de muestras de suelos cuando se confirman lateralmente y se cargan y drenan axialmente.  MATERIALES Y EQUIPO  Aparato de carga.- Con precisión de +- 0.5% de la carga aplicada.  Consolidó metro.- Un dispositivo para mantener la muestra dentro de un anillo el cual puede estar fijado a la base o puede ser flotante con piedras porosas sobre cada cara de la muestra. El consolidó metro deberá proporcionar también medios para sumergir la muestra, aplicar la carga vertical y medir el cambio de espesor.  Deformimetro.- con sensibilidad de 0.01 mm.  Anillo cortante cilíndrico.  Cargas de 1, 2, 4, 8, 16, 32 kg respectivamente.  Cronometro  Equipo para moldear la muestra.  Recipientes para determinar el contenido de humedad.  Balanza con una precisión de 0,1 gr.  Horno de 110 +- 5 °c.

9. 9. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 9  PROCEDIMIENTOS 1. Moldemos una muestra con la ayuda de un anillo, lo que permitira obtener uniformidad en las dimensiones. 2. Conlamuestraresultante,colocamosunacantidadsuficienteenlosrecipientespara poder obtener el contenido de umedad. 3. Se realiza el confinamiento de la muestra, para ello se coloca el suelo en el anillo, colocamospapel filttro,las piedras porosas, y cerramos completamente el anillo. 4. Colocamos en anillo en el consolidometro, ademas del deformimetro y ajustamos corectamente.Se benetomarencuentaparalalecturadel deformimetro,que cada vuelta que de las manecillas correspondientes a la cicunferencia mas grnade, corresponde a un valor de 200, mientras que la circunferencia mas pequeña, se registran los decimales. 5. Enceramos el deformimetro. Y aplicamos el primer incremento de carga de 1Kg, y realizamos lecturas para los tiempos de 0.1, 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, 120, 240, 480, 600 y 1140 minutos. 6. Depues de 24 horas, se incrementa la carga de 2 kg, se realiza la lectura para los tiemposindicadosanteriormente.Este mismoprocresolorealizamosparalascargas de 4, 8, 16, y 32 kg. 7. Una vez terminada la aplicación de las cargas, se efectua el proceso de descarga y recarga. El primeroconsiste enir removiendolascargasaplicadas,una por una, en intervalos de tiempo de 10 minutos. Una vez terminada la descarga, realizamosla recarga, es decir colocamos nuevamente una a las cargas en intervalos de tiempo de 10 minutos cada una. 8. Al finalizarel ensayo,se desmontael equipo,se pesala muestramas el anillo,yse coloca la muestra en el horno. Con esto podra determinar el peso de los solidos y peso de agua.

10. 10. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 10  ANÁLISIS DE RESULTADOS Índice de compresión 0.2109 Índice de expansión Coeficiente de compresibilidad 0.0129 Relación de vacíos (2ec) 0.9673 Cv (2ec) 0.0003 Coeficiente de permeabilidad 1.68E-09 𝐶𝑐 = 𝑒1 − 𝑒2 𝑙𝑜𝑔𝑃2 − 𝑙𝑜𝑔𝑃1 = 𝐶𝑒 = 𝑒3 − 𝑒2 𝑙𝑜𝑔𝑃2− 𝑙𝑜𝑔𝑃1 = 𝑎𝑣 = 𝑒2 − 𝑒1 𝑃2 − 𝑃1 = 𝑒𝑚 = 𝑒1 + 𝑒2 2 = 𝑐𝑣 = 𝑐𝑣1 + 𝑐𝑣2 2 ∗ 60 = 𝑘𝑚 = 𝐶𝑣∗𝑎𝑣∗𝛾𝑤 (1+𝑒𝑚)∗1000 =

11. 11. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 11 CONCLUSIONES Con la elaboración de este ensayo, aplicando la metodología dispuesta en las normas, se llegó a obtener un coeficiente de permeabilidad de 1.68*10(-9) cm2/s, por lo que se puede decir que el suelo es impermeables y corresponde a una arcilla. En la tabla que se dispone a continuación, hay valores para definir el grado de permeabilidad y tipo de suelo al que corresponde el coeficiente de permeabilidad. El proceso de caonsolidacion es un proceso de disminucion de volumen, que tiene en un lapso provocado po un aumento de las cargas sobre el suelo.

12. 12. IVERSIDAD PERUANA LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL MECANICA DE SUELOS II 12 BIBLIOGRAFIAS  IZQUIERDO SILVESTRE.FA. (2001): "Cuestiones de Geotecnia y Cimientos". Ed. UPN  http://es.slideshare.net/Carolina_Cruz/ensayo-de-consolidacion?related=1  http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/e nsayo_edometrico.pdf  JIMENEZ SALAS, J.A.: DE JUSTO ALPAÑES, SERRANO GANZALES, A.A. (1975): "Geotecnia Y Cimientos I Propiedades De Los Suelos Y De Las Rocas." Ed. Rueda.  https://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos  https://www.youtube.com/watch?v=hD3owDOM3hg  Whitlow, R.; (1994): Fundamentos De Mecánica De Suelos." Ed Cecsa.

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PRÁCTICA N. 10 ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL PARTE 1

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Estudiantes revisar el capitulo X del libro para  redactar su informe

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CONCEPTO DE CONSOLIDACION - ppt descargar

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CONCEPTO DE CONSOLIDACION Es un proceso acoplado de flujo y deformación producida en suelos totalmente saturados. Por lo tanto, no es posible hablar de consolidación en terrenos en los que el grado de saturación es inferior a 1.