Ensayos de suelos

...

2. Consolidación

Objetivo: estudiar la compresibilidad de una masa de suelo

La consolidación de los suelos es la deformación plástica debido a la reducción de vacíos, la cual se conoce como asentamiento, y es función del tiempo y el exceso de presión en los poros.

Este procedimiento depende de:

- grado de saturación

- el coeficiente de permeabilidad del suelo

- las propiedades del flujo de los poros

- la longitud de la trayectoria que deberá recorrer el fluido expulsado de la muestra para encontrar el equilibrio

La consolidación puede ser:

* Inicial: ocurre cuando hay una reducción casi instantánea en el volumen de la masa de suelo bajo carga aplicada, que precede a lo consolidación primaria, debido principalmente a la expulsión y comprensión del aire contenido en los vacíos del suelo.

*Primaria: ocurre por la reducción en el volumen de la masa de un suelo originado por la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañado por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo.

*Secundaria: ocurre cuando hay una reducción en el volumen de la masa del suelo, ocurre por la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferencia a las partículas sólidas del suelo.

Debido a que un suelo permeable permite el paso libre de agua a través de si, en el caso de un suelo arenoso que al someterse a la aplicación de cargas permiten la expulsión de liquido o de aire que posea en el interior con gran facilidad, produciéndose del mismo modo el reacomodo y deformación de sus partículas casi de forma instantánea. Pero para suelos muy poco permeables como la arcilla, el agua que tiene en su interior no puede expulsado con facilidad haciendo que la eliminación de agua sea lenta y progresiva de tal modo que es importante ya que las deformaciones totales del suelo se pueden llevar a cabo en muchos años.

Ensayo de consolidación:

Define un procedimiento a seguir para determinar el grado de asentamiento que experimenta una muestra de suelo al someterla a una serie de incrementos de presión o carga.

Es un proceso de reducción de volumen de suelos finos cohesivos (arcillas, limos plásticos) provocado por la actuación de solicitaciones o cargas sobre su masa y ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producen asentamiento, es decir, hundimientos verticales, en las construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud.

En ensayo se realiza mediante un instrumento llamado consolidometro. [pic 5]

Materiales y equipos: consolidometro con su anillo, piedras porosas, extensometro, cronometro, equipo para labrado de la muestra, balanza, horno, muestra de suelo.

Procedimiento: a la muestra de suelo inalterada se le determina su peso específico relativo y los limites de consistencia. Se pesa el anillo del consolidometro. Se coloca la muestra inalterada en el anillo conservado su estructura y contenido de humedad, se procede a pesar el anillo mas la muestra. Se colocan las piedras porosas, respetando las condiciones de drenaje del estrato del cual fue extraída la muestra. Se anota la lectura inicial del extensometro, evitando impacto se coloca la 1era sobrecargan en el portapesas, que generan un incremento de presión sobre la muestra. Se pone en marcha el cronometro y se anotan las lecturas en intervalos de tiempo adecuado. Luego de tomar los tiempos y los incrementos de carga necesarios para realizar la curva de consolidación, se realiza el proceso de descarga en 3 o 4 porciones, tomando las lecturas correspondientes mediante el extensometro para dibujar la curva de expansión. Concluido lo anterior se determina el contenido de humedad final de la muestra.

Cálculos:

Conocidos:

Wami = peso de anillo + suelo saturado al comienzo del ensayo…. gr

Wamf = peso de anillo + suelo saturado al final del ensayo…. gr

Wams = peso de anillo + suelo seco al final… gr

Wa = peso del anillo… gr

Ho = altura inicial de la muestra… mm

Wo = contenido de humedad inicial… % Wo = Wami – Wams *100

Wams - Wa

Wf = contenido de humedad final… % Wf = Wamf – Wams *100

Wams - Wa

A = area de la seccion de la muestra… cm2 A = π. D2

4

Hvi = altura de vacios al inicio del ensayo… mm Hvi = Wami – Wams

A * γw

Hvf = altura final de vacios al final del ensayo… mm Hvf = Wamf – Wams

A * γw

Hf = altura final de la muestra… mm Hf = Ho - (Li – Lf)

Li = lectura inicial del extensomentro… mm

Lf = lectura final del extensomentro… mm

Hs = Hf – Hvf

Saturacion: So = Wami – Wams * 100 Sf = Wamf – Wams * 100

Hvi * A * γw Hvf * A * γw

eo= relacion de vacios inicial eo = Hvi / Hs

ef = relacion de vacios final ef = Hvf / Hs

Método de casa grande

[pic 6][pic 7]

[pic 8][pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12] [pic 13]

Se calcula el Coeficiente de consolidación Cv = Tv50 * Hm2 Tv50 por tabla es 0.197

T50