UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL INFORME: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS CURSO: GEOTECNIA II DOCENTE: ING. EDGAR DRIMALDO MATTO PABLO ALUMNO: - ALVARADO BALDEÓN, Andrés CICLO: SEXTO HUÁNUCO – PERÚ 2011 UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS INTRODUCCIÓN El presente trabajo que tiene por título “CONSOLIDACIÓN Y ASENTAMIENTO EN SUELOS”, está estructurado para que el lector pueda llegar a comprender qué es y cómo se produce la consolidación en los suelos, pero principalmente llegar a conocer los ensayos, las normas, metodología que se emplean para el cálculo de la consolidación; así como las gráficas y la interpretación que cada una de ellas tiene. Todo esto mediante la definición de conceptos, imágenes, tablas que ayuden a comprender mejor lo que se quiere explicar. UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS ASENTAMIENTO Y CONSOLICACIÓN DE SUELOS CONSOLIDACIÓN DE SUELOS: La aplicación de cargas en un suelo generan esfuerzos en este, los cuales se manifiestan en la compresión de las partículas del suelo; la compresión puede ser originada por tres motivos: Deformación de las partículas del suelo. Reacomodo de las partículas del suelo. Expulsión de agua y/o aire de los espacios vacíos Fig. 01 “CONSECUENCIAS DE LA APLICACIÓN DE CARGAS” Fuente: Propia UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Se puede considerara a la consolidación del suelo como un medio para realizar un estudio de esfuerzo – deformación en el cual interviene la variación del volumen de la muestra (se reduce), lo que ocasiona la disminución de la cantidad de vacíos al interior de la muestra. Según el comportamiento de las deformaciones en función de los esfuerzos y a través del tiempo, se generan tres maneras de asentamiento de un suelo: ASENTAMIENTO INMEDIATO: Se debe a la plasticidad del suelo ya que no pierde agua sino que las variaciones que presenta son producto del reacomodo y las deformaciones de las partículas; puede darse en suelos secos, húmedos, saturados. ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN PRIMARIA: Se da principalmente en suelos saturados, se produce expulsión de agua lo que genera una reducción del volumen. ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA: Se da en suelos saturados e inmediatamente después de la consolidación primaria, se produce una nueva variación, pero ahora es por deformación y por reacomodo de partículas. Fig. 02 “ASENTAMIENTO” Fuente: http://www.arqhys.com/arquitectura/mecanica-suelos.html UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS También es importante saber cómo es que el suelo va a trabajar teniendo como un factor muy importante para su comportamiento la permeabilidad. Como ya se conoce, un suelo permeable permite el paso libre del agua a través de sí, es el caso de los suelos arenoso que al ser sometidos a la aplicación de cargas permiten la expulsión del líquido y/o aire en su interior con gran facilidad, produciéndose del mismo modo el reacomodo y deformación de sus partículas casi de forma inmediata. Para los suelos muy poco permeables, como la arcilla, el agua que tiene en su interior no puede ser expulsado con facilidad, haciendo que la eliminación de agua sea lenta y progresiva de tal modo que cuando un ingeniero diseña una cimentación para este suelo, no presentará inconvenientes mayores al inicio, sino el problema es, que las deformaciones totales del suelo se pueden llevar a cabo muchos años después de terminada la obra (uno de los principales problemas son los asentamientos diferenciados a causa de la falta de un buen estudio de suelos). De ahí la importancia del estudio de consolidación de los suelos arcillosos. Fig. 03 “CIMENTACIÓN SOBRE SUELO ARCILLOSO” Fuente: http://www.konstruir.com/fototeca/tema/Cimentaciones UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS El estudio en los suelos arcillosos se basa en su comportamiento al instante de aplicación de la carga (t=0) y luego de aplicar la carga (t=∞) RECORDANDO: Al aplicar cargas en un punto “P” los esfuerzos producidos tienen la siguiente relación: p p p σ =σ' +u Entonces para dos cargas Q1 y Q2; Q2>Q1 en el punto “p” - p-Q1 p-Q1 p-Q1 σ =σ' +u ---------(1) - p-Q2 p-Q2 p-Q2 σ =σ' +u --------(2) Restando (2)-(1): - p-Q2 p-Q1 p-Q2 p-Q1 p-Q2 p-Q1 σ -σ =σ' -σ' +u -u p p p Δσ =Δσ' +Δu El incremento de la presión en cualquier punto es igual al incremento de la presión efectiva más el incremento del esfuerzo del agua (presión neutra). UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Para t=0: Al momento de aplicar la carga sobre el suelo arcilloso, se produce una reacción de forma inmediata en sentido opuesto, pero esta reacción no proviene de la arcilla (esqueleto del suelo), sino por parte del agua en el interior de ésta ya que aún no se ha producido ninguna deformación o reacomodo de las partículas del suelo. Esto da a entender que no va a existir un incremento de la presión efectiva ( p Δσ' 0 = ) resultando que: p p Δσ =Δu , para cualquier profundidad del suelo arcilloso. Es algo análogo con lo que sucede en una gata hidráulica, ya que al ejercer fuerza sobre el pistón, este transmite la fuerza al agua y, por ser ésta incompresible genera el aumento de presión en su interior; en el caso del suelo la arcilla por su baja permeabilidad hace las veces de pistón generando que la presión del agua en su interior aumente en todo su interior ( p 0 Δσ =Δh×γ ). Fig. 04 “INCREMENTO DE PRESIÓN” Fuente: “PRINCIPIOS DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES” Braja M. Das UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Para t=∞: A medida que el tiempo transcurre el líquido al interior de la arcilla va siendo expulsado poco a poco, lo que genera que el esfuerzo o presión efectiva aumente ( p Δσ' >0 ). Se considera que para un tiempo muy prolongado de la aplicación de la carga (t=∞), el agua al interior del suelo ha sido expulsado completamente ( p Δu =0 ) dando como resultado que el incremento de la presión total sea igual al incremento de la presión efectiva. p p Δσ =Δσ' . El esqueleto del suelo trabaja en su totalidad. “Este incremento gradual del esfuerzo efectivo en el estrato de arcilla ocasionará asentamientos durante cierto tiempo y se conoce como consolidación” (PRINCIPIOS DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES, BRAJA M. DAS) La consolidación se presenta en dos clases: Consolidación Primaria y la Consolidación Secundaria; la primera se da para t=0 y en el transcurso de la expulsión del agua cuando los esfuerzos están siendo transmitidos al esqueleto del suelo (la arcilla); la segunda, cuando ya se expulsó el agua (t=∞) entonces ocurre un reacomodo por parte del suelo ya que toda la carga está siendo soportada por la masa de suelo. UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Se puede concluir que la consolidación depende de dos factores importantes; las cargas aplicadas y el tiempo en su proceso, como se mencionó antes una arcilla saturada no es problema al inicio de la cimentación sino una vez que se da la consolidación ya que puede producir asentamientos diferenciales. Por tal motivo se diseñaron métodos para calcular la consolidación del suelo entre ellos se puede mencionar el que fue llevado a cabo por Terzaghi en 1925 para la “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENCIONAL”. PRUEBA DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL O VERTICAL DE LOS SUELOS Según Terzaghi, al analizar una porción de suelo de un plano y teniendo como consideración que: El suelo existente sobre el plano es infinitamente grande, se considera que los esfuerzos y las deformaciones horizontales son cero (aunque en la realidad si ocurren). En el proceso de consolidación las posiciones horizontales de las partículas en un mismo plano son las mismas. La variación de volumen y las deformaciones (reacomodo de partículas) ocurren en sentido vertical es por esta razón el nombre “UNIDIMENSIONAL”, se da en una sola dirección. Se asemeja a lo que sucede en los suelos sedimentarios, las capas superiores de sedimento van aplastando a las capas inferiores reduciendo su volumen y provocando que sus partículas se consoliden; Es la forma clara de la UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS consolidación de suelos unidimensional (por que las capas superiores son enormes en comparación a las inferiores). Para realizar este análisis se emplean las partes representativas de los suelos (muestra inalterada) para calcularla magnitud y velocidad de asentamiento probables debido a las cargas aplicadas. “…En la aplicación de la teoría de la práctica de la mecánica de suelos, se suponen que las constantes son iguales tanto para el proceso rápido de laboratorio, que en el mucho más lento que tiene lugar en la naturaleza”. (MECÁNICA DE SUELOS I, Juarez Badillo). El instrumento empleado para este ensayo en laboratorio es el consolidómetro. Fig. 05 “CONSOLIDÓMETRO” Fuente: http://www.jdblab.com/contenidos/detalle_inter.php?cod=13&codarea=3 UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Fig. 06 “CORTE DE UN CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Mecánica de Suelos I – JUAREZ BADILLO EQUIPO UTILIZADO EN EL ENSAYO: Dispositivos de Carga: Un dispositivo diseñado de tal forma que las cargas se apliquen las cargas verticales a la muestra, debe ser capaz de mantener la carga por periodos largos de tiempo con una precisión de ± 0.5% del valor de la carga, deberá permitir la aplicación de carga adicional. Consolidómetro: Es una herramienta en la cual se mantiene la muestra dentro de un anillo cortante de metal el cual puede ser fijado o ir flotante, cubierto en la parte superior e inferior por piedras porosas; este anillo debe poder estar sumergido en agua. La superficie del anillo debe estar perfectamente pulido para evitar que la muestra se altere. Las dimensiones del anillo son. 63.5 mm. De diámetro y 25.4 mm. De altura (dimensiones en su interior que es el tamaño de la muestra a ensayar). Piedras Porosas: Podrán ser de carburo de sílice, óxido de aluminio o algún metal que no sea atacado por el suelo, ni por la humedad. El espesor de las piedras debe ser tal que no se rompan; la piedra superior deberá cargarse a través de una platina resistente a la UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS corrosión que debe ser suficientemente rígida para evitar el rompimiento de la piedra. Cizalla o Cortador Cilíndrico: Vendrá a ser usado para tallar la muestra inalterada de tal forma que una porción de ésta entre en el anillo de prueba. Balanza: Que será empleada para obtener el peso de la muestra antes y después de ser sometida a prueba; debe tener una precisión de 0.1 gr. Deformímetro: Que será empleado para medir las deformaciones con una precisión de .0025 mm. (0.0001”) Equipo adicional: Sierras de alambre, espátulas, navajas, cronómetro, horno, papel filtro (si es requerido). FIg: 07 “CONSOLIDÓMETRO” Fuente: http://bogotacity.olx.com.co/pictures/sistemas-de-ensayo-y-calibracion-siencal-s-a-s-iid- 193330668 FIg. 08 “EQUIPO PARA EL ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN VERTICAL” Fuente: http://www.solostocks.com.mx/venta-productos/instrumentos-medicion-analisis UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS PROCEDIMIENTO DE TRABAJO: Lo primero que hay que hacer es preparar la muestra que, al llegar al laboratorio, debe ser inalterada, cubierta con parafina en toda su superficie (según ASTM D. 3550). El almacenamiento de la muestra debe ser tal que no presente evidencias de pérdida de humedad. Se quita toda la parafina y se coloca el anillo cortante en la muestra, el material excedente es cortado con un cuchillo. Se enrasa la parte superior e inferior del anillo cortante con la espátula Fig. 09 “MUESTRA AL INTERIOR DEL ANILLO CORTANTE” Fuente: http://zonaingenieria.wordpress.com/category/ensayos/ o Se extrae cuidadosamente la muestra del anillo para ser medida (diámetro y altura), se realizan como mínimo tres mediciones y se toma el promedio de estas medidas como las dimensiones reales de la muestra para el ensayo. Posterior a ello se calcula el volumen del disco de suelo formado. UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS o Se pesa el anillo y se registra su valor, la muestra de suelo es una vez más introducida en el anillo cortante. o Se lleva a pesar la muestra dentro del anillo, para de esa forma obtener el peso de la muestra restando a este el peso del anillo. o De la parte sobrante de la muestra inalterada se debe calcular el contenido de humedad “antes de la prueba”. o Se deben humedecer las piedras porosas y el papel filtro si el suelo está parcialmente saturado o deben estar secas si el suelo es expansivo. Fig. 10 “COLOCAIÓN DE LA PIEDRA POROSA SUPERIOR” Fuente: http://www.arqhys.com/construccion/consolidacion-suelos.html UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Las cargas se aplican de forma gradual (1, 2, 4, 8…) y cada una de ellas permanece por el periodo de 24 horas. Es importante que se llene de agua la caja de consolidación para que la muestra esté todo el tiempo en un medio saturado. ¿Por qué debe aplicarse la carga por un tiempo prolongado? Se realiza de este modo con la finalidad de que la velocidad de deformación se haga prácticamente cero, que retorne a un estado de reposo El modo de aplicación de las cargas es: el primer día 1 kg., al segundo día se aplica el doble de carga (2 kg.), al tercer día el doble del anterior (4 kg.) y así sucesivamente hasta obtener el grado de consolidación deseada. A medida que se va aplicando cada carga y pasado el tiempo establecido se registran las pequeñas deformaciones que ha sufrido el suelo; para esto se realiza una gráfica de los datos obtenidos (Gráfica Deformación-tiempo: δ vs t); las deformaciones en escala natural y el tiempo en escala semilogarítmica. Terminado el proceso, se empieza el proceso de descarga, para ello también se quita de forma gradual las cargas tomando nota de las variaciones en la altura de la muestra. Cuando se extraiga la última carga, se debe desarmar rápidamente el consolidómetro para pesar la muestra con todo el anillo; registrado este dato, se procede a el secado llevándolo al horno a 110º C, se debe pesar la masa seca y determinar el contenido de humedad final “luego de terminada la prueba”, UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Finalmente se realiza la gráfica Relación de Vacios-Esfuerzos. Todo esto servirá para cálculos posteriores. Fig: 11 “GRÁFICA DEFORMACIÓN VS TIEMPO” Fuente: Fundamentos de ingeniería geotecnica, braja m. das Fig. 12 “RELACIÓN DE VACÍOS VS PRESIÓN EFECTIVA” Fuente: Fundamentos de ingeniería geotecnica, braja m. das UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS De todo este procedimiento cabe resaltar que a medida que se aplican las cargas, el suelo está expulsando agua y sus partículas están sufriendo reacomodos, pero cuando se está llegando al final de la prueba, el suelo tiene menos agua en su interior provocando que el reordenamiento de las partículas sea mucho menor; es por ello que las deformaciones finales son mucho menores que las que se dieron en un inicio. (En base a lo leído en Mecánica de Suelos I, Juarez Badillo). CÁLCULOS A REALIZAR: Fig. 13 “TRAMOS EN LA CURVA e-δ” Fuente: Mecánica de Suelos I, JUAREZ BADILLO Para cualquier estado de carga en el ensayo de una misma muestra, se tendrá que, al someter por segunda vez la muestra a cargas mayores, la curva generada será muy similar a la inicial “es su continuación”, sonde el tramo de recompresión o tramo inicial se da al inicio de aplicación de carga, el tramo virgen en aquel en el cual la variación de la relación de vacíos con respecto a la variación de esfuerzos es constante, el tramo de descarga como el aumento de la relación de vacíos a medida que se produce la disminución de esfuerzos. En base a esto se obtiene: UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS PARA ASENTAMIENTOS PRIMARIOS ÍNDICE DE COMPRESIBILIDAD: Se calcula a partir de dos puntos ubicados en la parte virgen de la curva con a siguiente fórmula empírica: 1 2 C 2 1 e -e Δe C = = ΔP logP -logP ; O también: C C =0.009(LL-10) , empleado para un cálculo aproximado de consolidación primaria en el campo. Por la observación de varias arcillas naturales, Rendon Herrero (1983) da con el índice de compresibilidad mediante la fórmula: 2.38 1.2 0 C 1 C =0.141G s s e G | | + | \ . Nagaraj y Murty, presentaron la fórmula de la siguiente manera: C (%) C =0.2343 . 100 s LL G | | | \ . Donde: LL: Límite Líquido en porcentaje G s : Densidad del suelo e 0: Relación de vacíos inicial P i : Esfuerzo o presión en el suelo en la aplicación de la carga “i” e i : Relación de vacíos presente en el momento de la aplicación de la carga “i” UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS ÍNDICE DE EXPANSIBILIDAD: Es muy oequeño en comparación con el índice de compresión, es medido como: 1 1 C =de 5 10 S C a C , Fue determinado por Nagaraj u Murty (1985) como: (%) C =0.0463 . 100 S s LL G | | | \ . PARA ASENTAMIENTOS SECUNDARIOS ÍNDICE DE COMPRESIÓN: 1 2 2 1 2 1 e -e Δe Δe C = = = ΔP logt -logt t log t o | | | \ . MAGNITUD DE CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA: 1 S α 2 t S =C' Hlog t | | | \ . , donde: α C' = 1 p C e o + e p : Relación de vacíos al final de la consolidación primaria H: Espesor de la capa de arcilla. UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS INTERPRETACIÓN DE LAS GRÁFICAS: Lo que pude entender es que en vista que el proceso de consolidación es un proceso a través del tiempo, la gráfica “deformación vs tiempo”, expresa cómo se deforma el suelo ante un aumento de carga gradual en intervalos iguales de tiempo para cada carga. En la gráfica “relación de vacíos vs Esfuerzos”, se tiene como el volumen de vacíos se ve reducido (expulsión de líquido) ante el aumento de esfuerzos por el aumento de carga. Todo esto se lleva a cabo en un lugar confinado, ya que el suelo está cubierto por toda su superficie por el equipo (consolidómetro) OTROS ENSAYOS A REALIZAR PARA LA DETERMINACIÓN DE CONSOLIDACIÓN DE SUELOS: ENSAYO TRIAXIAL DE SUELOS. (Ensayo en laboratorio) Fig. 14 “EQUIPO PARA ENSAYO TRIAXIAL” Fuente: http://www.calinor.es/tr.JPG UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR-SPT. (Ensayo en campo). Fig. 15“ENSAYO SPT” Fuente: http://www.myv-sg.com/exploracion-geotecnica/ ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁTICA-CPT-CPTu (Ensayo en campo). ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA-BORROS (Ensayo en campo). Fig. 16 “ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA” Fuente: http://icc.ucv.cl/fondef/fondefescuela/tranques1.htm UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS ENSAYO PRESIOMÉTRICO (Ensayo en campo). Fig. 17“PRESIOMÉTRICO” Fuente: http://www.notasingenierocivil.com/2011/05/ensayo-presiometrico-en-el-terreno.html ENSAYO DILATOMÉTRICO DE MARCHETTI (Ensayo en campo). Fig. 18 “DILATÓMETRO DE MARCHETTI” Fuente: http://www.fcyt.umss.edu.bo/investigacion/geotecnia/ensayos/marchetti.php UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS ENSAYOS DE PLACA DE CARGA (Ensayo en campo). Fig.19 “USO DE PLACA DE CARGA EN CAMPO” Fuente: http://icc.ucv.cl/geotecnia/08_fotos/01_ensayos_geotecnicos/01_rellenos_sanitarios/pages/22_ placa_de_carga_jpg.htm UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS NORMATIVIDAD PARA LOS ENSAYOS ENSAYOS EN LABORATORIO Consolidación Unidimensional NTP 339.154 (ASTM D2435) Colapsibilidad Potencial NTP 339.163 (ASTM D5333) Compresión triaxial no consolidado no drenado NTP 339.164 (ASTM D2850) Compresión triaxial consolidado no drenado NTP 339.166 (ASTM D4767) Compresión no confinada NTP 339.167 (ASTM D2166) Tabla 1: “ENSAYOS DE LABORATORIO” Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones APLICACIÓN Y LIMITACIONES DE LOS ENSAYOS Ensa yos In Situ Norma Aplicable Aplicaciones Recomendadas Aplicaciones Restringidas Aplicaciones no Recomendadas Técnica de Investigación Tipo de Suelo Parámet ro a obtener Técnica de Investigación Tipo de suelo Técnica de Investigación Tipo de Suelo SPT NPT339.133 (ASTM D1586) Perforación SW, SP, SM, SC- SM N Perforación CL, ML, SC, MH, CH Calicata Lo resta nte DPSH UNE 103 801.1994 Auscultación SW, SP, SM, SC- SM N20 Auscultación CL, ML, SC, MH, CH Calicata Lo resta nte Cono tipo Peck UNE 103 801.1994 (4) Auscultación SW, SP, SM, SC- SM Cn Auscultación CL, ML, SC, MH, CH Calicata Calic ata CPT NTP339.148 (ASTM D3441) Auscultación Todos except o gravas QC, fC Auscultación - Calicata Lo resta nte DPL NTP339.159 (DIN 4094) Auscultación SP n Auscultación SW, SM Calicata Lo resta nte Velet a de Camp o NTP339.155 (ASTMD D2573) Perforación/ calicata CL, ML, CH, MH CU,ST - - - Pru eba de Car ga NTP339.15 3 (ASTM D1194) - Suel os gran ulare s y roca s blan das Asenta miento vs presión - - - Tabla 2: “APLICACIÓN Y LÍMITE DE LOS ENSAYOS” Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS EQUIPO ACTUAL EN EL LABORATOIO DE MECÁNICA DE SUELOS DE LA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL UNHEVAL Fig. 20 “MUESTRAS SECADAS AL HORNO LUEGO DEL ENSAYO” Fuente: Propia Fig. 21 “PIEZAS DEL CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia Fig.22 “CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Fig. 23 “JUNTO AL CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia Fig. 24 “CONSOLIDÓMETRO DE LA UNHEVAL” Fuente: Propia UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA - http://www.slideshare.net/UCGcertificacionvial/consolidacin- unidimensional-de-los-suelos-1823900 Titulo: ENSAYO DE CONSOLIDACION Autor: Universidad Técnica Particular De Loja UNIDIMENSIONAL DE SUELOS. - http://es.scribd.com/doc/35439915/Consolidacion TITULO: “CONSOLIDACIÓN” AUTOR: INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO - TÍTULO “FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA” AUTOR: BRAJA M. DAS - TÍTULO: “PRINCIPIOS DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES” AUTOR: BRAJA M. DAS - TÍTULO: “MECÁNICA DE SUELOS I-TOMO I” AUTOR: JUAREZ BADILLO - TÍTULO: “REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES” AUTOR CAPECO - TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” AUTOR: - - TÍTULO: “ENSAYOS IN SITU EN EL CÁLCULO DE ASIENTOS” AUTOR: - UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS ANEXOS TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN DE SUELOS” (PDF) AUTOR: ING. SILVIA ANGELONE TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” (PDF) AUTOR: - TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” (DIAPOSITIVAS) AUTOR: - TÍTULO: “ENSAYOS IN SITU EN EL CÁLCULO DE ASIENTOS” AUTOR: - TÍTULO: “ANÁLISIS TRIDIMENSIONAL DE LA CONSOLIDACIÓN DE SUELOS SATURADOS UTILIZANDO EL MEF.” AUTORES: G.BUSCAGLIA, E.DARI, O.ZAMONSKY UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. A. P. INGENIERÍA CIVIL INTRODUCCIÓN El presente trabajo que tiene por título “CONSOLIDACIÓN Y ASENTAMIENTO EN SUELOS”, está estructurado para que el lector pueda llegar a comprender qué es y cómo se produce la consolidación en los suelos, pero principalmente llegar a conocer los ensayos, las normas, metodología que se emplean para el cálculo de la consolidación; así como las gráficas y la interpretación que cada una de ellas tiene. Todo esto mediante la definición de conceptos, imágenes, tablas que ayuden a comprender mejor lo que se quiere explicar. GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS P. la compresión puede ser originada por tres motivos: Deformación de las partículas del suelo. 01 “CONSECUENCIAS DE LA APLICACIÓN DE CARGAS” Fuente: Propia GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . Reacomodo de las partículas del suelo. A. INGENIERÍA CIVIL ASENTAMIENTO Y CONSOLICACIÓN DE SUELOS CONSOLIDACIÓN DE SUELOS: La aplicación de cargas en un suelo generan esfuerzos en este. los cuales se manifiestan en la compresión de las partículas del suelo. Expulsión de agua y/o aire de los espacios vacíos Fig.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN PRIMARIA: Se da principalmente en suelos saturados. pero ahora es por deformación y por reacomodo de partículas. lo que ocasiona la disminución de la cantidad de vacíos al interior de la muestra.html GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . se generan tres maneras de asentamiento de un suelo: ASENTAMIENTO INMEDIATO: Se debe a la plasticidad del suelo ya que no pierde agua sino que las variaciones que presenta son producto del reacomodo y las deformaciones de las partículas. saturados. 02 “ASENTAMIENTO” Fuente: http://www. puede darse en suelos secos. ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA: Se da en suelos saturados e inmediatamente después de la consolidación primaria.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. Fig. Según el comportamiento de las deformaciones en función de los esfuerzos y a través del tiempo. INGENIERÍA CIVIL Se puede considerara a la consolidación del suelo como un medio para realizar un estudio de esfuerzo – deformación en el cual interviene la variación del volumen de la muestra (se reduce). se produce una nueva variación. húmedos. se produce expulsión de agua lo que genera una reducción del volumen. A.com/arquitectura/mecanica-suelos. P.arqhys. Como ya se conoce. P. Para los suelos muy poco permeables. sino el problema es.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. que las deformaciones totales del suelo se pueden llevar a cabo muchos años después de terminada la obra (uno de los principales problemas son los asentamientos diferenciados a causa de la falta de un buen estudio de suelos). es el caso de los suelos arenoso que al ser sometidos a la aplicación de cargas permiten la expulsión del líquido y/o aire en su interior con gran facilidad. no presentará inconvenientes mayores al inicio.konstruir. como la arcilla. un suelo permeable permite el paso libre del agua a través de sí. Fig.com/fototeca/tema/Cimentaciones GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . A. 03 “CIMENTACIÓN SOBRE SUELO ARCILLOSO” Fuente: http://www. De ahí la importancia del estudio de consolidación de los suelos arcillosos. produciéndose del mismo modo el reacomodo y deformación de sus partículas casi de forma inmediata. haciendo que la eliminación de agua sea lenta y progresiva de tal modo que cuando un ingeniero diseña una cimentación para este suelo. el agua que tiene en su interior no puede ser expulsado con facilidad. INGENIERÍA CIVIL También es importante saber cómo es que el suelo va a trabajar teniendo como un factor muy importante para su comportamiento la permeabilidad. UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . Q2>Q1 en el punto “p” - σ p-Q1 =σ'p-Q1 +u p-Q1 ---------(1) σ p-Q2 =σ'p-Q2 +u p-Q2 --------(2) Restando (2)-(1): - σ p-Q2 -σ p-Q1 =σ'p-Q2 -σ'p-Q1 +u p-Q2 -u p-Q1 Δσ p =Δσ'p +Δu p El incremento de la presión en cualquier punto es igual al incremento de la presión efectiva más el incremento del esfuerzo del agua (presión neutra). P. INGENIERÍA CIVIL El estudio en los suelos arcillosos se basa en su comportamiento al instante de aplicación de la carga (t=0) y luego de aplicar la carga (t=∞) RECORDANDO: Al aplicar cargas en un punto “P” los esfuerzos producidos tienen la siguiente relación: σ p =σ'p +u p Entonces para dos cargas Q1 y Q2. A. este transmite la fuerza al agua y. INGENIERÍA CIVIL Para t=0: Al momento de aplicar la carga sobre el suelo arcilloso. ya que al ejercer fuerza sobre el pistón. por ser ésta incompresible genera el aumento de presión en su interior.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. para cualquier profundidad del suelo arcilloso. en el caso del suelo la arcilla por su baja permeabilidad hace las veces de pistón generando que la presión del agua en su interior aumente en todo su interior ( Δσ p =Δh×γ 0 ). A. pero esta reacción no proviene de la arcilla (esqueleto del suelo). P. 04 “INCREMENTO DE PRESIÓN” Fuente: “PRINCIPIOS DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES” Braja M. Esto da a entender que no va a existir un incremento de la presión efectiva ( Δσ'p 0 ) resultando que: Δσ p =Δu p . sino por parte del agua en el interior de ésta ya que aún no se ha producido ninguna deformación o reacomodo de las partículas del suelo. Es algo análogo con lo que sucede en una gata hidráulica. se produce una reacción de forma inmediata en sentido opuesto. Das GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . Fig. Δσ p =Δσ'p . el agua al interior del suelo ha sido expulsado completamente ( Δu p =0 ) dando como resultado que el incremento de la presión total sea igual al incremento de la presión efectiva. “Este incremento gradual del esfuerzo efectivo en el estrato de arcilla ocasionará asentamientos durante cierto tiempo y se conoce como consolidación” (PRINCIPIOS DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES. totalidad. BRAJA M. lo que genera que el esfuerzo o presión efectiva aumente ( Δσ'p >0 ). El esqueleto del suelo trabaja en su GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . INGENIERÍA CIVIL Para t=∞: A medida que el tiempo transcurre el líquido al interior de la arcilla va siendo expulsado poco a poco. DAS) La consolidación se presenta en dos clases: Consolidación Primaria y la Consolidación Secundaria. la segunda. P. A. Se considera que para un tiempo muy prolongado de la aplicación de la carga (t=∞). cuando ya se expulsó el agua (t=∞) entonces ocurre un reacomodo por parte del suelo ya que toda la carga está siendo soportada por la masa de suelo. la primera se da para t=0 y en el transcurso de la expulsión del agua cuando los esfuerzos están siendo transmitidos al esqueleto del suelo (la arcilla).UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. En el proceso de consolidación las posiciones horizontales de las partículas en un mismo plano son las mismas. Es la forma clara de la GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . al analizar una porción de suelo de un plano y teniendo como consideración que: El suelo existente sobre el plano es infinitamente grande. Por tal motivo se diseñaron métodos para calcular la consolidación del suelo entre ellos se puede mencionar el que fue llevado a cabo por Terzaghi en 1925 para la “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENCIONAL”. A. Se asemeja a lo que sucede en los suelos sedimentarios.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. se da en una sola dirección. INGENIERÍA CIVIL Se puede concluir que la consolidación depende de dos factores importantes. se considera que los esfuerzos y las deformaciones horizontales son cero (aunque en la realidad si ocurren). las capas superiores de sedimento van aplastando a las capas inferiores reduciendo su volumen y provocando que sus partículas se consoliden. La variación de volumen y las deformaciones (reacomodo de partículas) ocurren en sentido vertical es por esta razón el nombre “UNIDIMENSIONAL”. P. PRUEBA DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL O VERTICAL DE LOS SUELOS Según Terzaghi. como se mencionó antes una arcilla saturada no es problema al inicio de la cimentación sino una vez que se da la consolidación ya que puede producir asentamientos diferenciales. las cargas aplicadas y el tiempo en su proceso. 05 “CONSOLIDÓMETRO” Fuente: http://www. Para realizar este análisis se emplean las partes representativas de los suelos (muestra inalterada) para calcularla magnitud y velocidad de asentamiento probables debido a las cargas aplicadas. (MECÁNICA DE SUELOS I.jdblab.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. Fig. “…En la aplicación de la teoría de la práctica de la mecánica de suelos. Juarez Badillo). A. que en el mucho más lento que tiene lugar en la naturaleza”. El instrumento empleado para este ensayo en laboratorio es el consolidómetro.php?cod=13&codarea=3 GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . P. se suponen que las constantes son iguales tanto para el proceso rápido de laboratorio.com/contenidos/detalle_inter. INGENIERÍA CIVIL consolidación de suelos unidimensional (por que las capas superiores son enormes en comparación a las inferiores). 63. óxido de aluminio o algún metal que no sea atacado por el suelo. Consolidómetro: Es una herramienta en la cual se mantiene la muestra dentro de un anillo cortante de metal el cual puede ser fijado o ir flotante. ni por la humedad. De altura (dimensiones en su interior que es el tamaño de la muestra a ensayar). cubierto en la parte superior e inferior por piedras porosas. debe ser capaz de mantener la carga por periodos largos de tiempo con una precisión de ± 0. INGENIERÍA CIVIL Fig. deberá permitir la aplicación de carga adicional. La superficie del anillo debe estar perfectamente pulido para evitar que la muestra se altere.5 mm. Piedras Porosas: Podrán ser de carburo de sílice. A.5% del valor de la carga. P. este anillo debe poder estar sumergido en agua.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. 06 “CORTE DE UN CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Mecánica de Suelos I – JUAREZ BADILLO EQUIPO UTILIZADO EN EL ENSAYO: Dispositivos de Carga: Un dispositivo diseñado de tal forma que las cargas se apliquen las cargas verticales a la muestra. De diámetro y 25. Las dimensiones del anillo son. la piedra superior deberá cargarse a través de una platina resistente a la GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . El espesor de las piedras debe ser tal que no se rompan.4 mm. 1 gr.com.com. horno.0001”) Equipo adicional: Sierras de alambre.solostocks.mx/venta-productos/instrumentos-medicion-analisis GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . Deformímetro: Que será empleado para medir las deformaciones con una precisión de . Cizalla o Cortador Cilíndrico: Vendrá a ser usado para tallar la muestra inalterada de tal forma que una porción de ésta entre en el anillo de prueba. P. espátulas. debe tener una precisión de 0.olx. (0. navajas. INGENIERÍA CIVIL corrosión que debe ser suficientemente rígida para evitar el rompimiento de la piedra.0025 mm. A. 08 “EQUIPO PARA EL ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN VERTICAL” Fuente: http://www. Balanza: Que será empleada para obtener el peso de la muestra antes y después de ser sometida a prueba. papel filtro (si es requerido). cronómetro.co/pictures/sistemas-de-ensayo-y-calibracion-siencal-s-a-s-iid193330668 FIg. FIg: 07 “CONSOLIDÓMETRO” Fuente: http://bogotacity.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. wordpress. Se quita toda la parafina y se coloca el anillo cortante en la muestra. cubierta con parafina en toda su superficie (según ASTM D.com/category/ensayos/ o Se extrae cuidadosamente la muestra del anillo para ser medida (diámetro y altura). se realizan como mínimo tres mediciones y se toma el promedio de estas medidas como las dimensiones reales de la muestra para el ensayo.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. Posterior a ello se calcula el volumen del disco de suelo formado. INGENIERÍA CIVIL PROCEDIMIENTO DE TRABAJO: Lo primero que hay que hacer es preparar la muestra que. el material excedente es cortado con un cuchillo. 09 “MUESTRA AL INTERIOR DEL ANILLO CORTANTE” Fuente: http://zonaingenieria. debe ser inalterada. 3550). El almacenamiento de la muestra debe ser tal que no presente evidencias de pérdida de humedad. A. P. al llegar al laboratorio. GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . Se enrasa la parte superior e inferior del anillo cortante con la espátula Fig. arqhys. o Se lleva a pesar la muestra dentro del anillo. o Se deben humedecer las piedras porosas y el papel filtro si el suelo está parcialmente saturado o deben estar secas si el suelo es expansivo. o De la parte sobrante de la muestra inalterada se debe calcular el contenido de humedad “antes de la prueba”. 10 “COLOCAIÓN DE LA PIEDRA POROSA SUPERIOR” Fuente: http://www.html GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . INGENIERÍA CIVIL o Se pesa el anillo y se registra su valor. Fig. para de esa forma obtener el peso de la muestra restando a este el peso del anillo. A.com/construccion/consolidacion-suelos.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. la muestra de suelo es una vez más introducida en el anillo cortante. P. A medida que se va aplicando cada carga y pasado el tiempo establecido se registran las pequeñas deformaciones que ha sufrido el suelo. Cuando se extraiga la última carga. se debe desarmar rápidamente el consolidómetro para pesar la muestra con todo el anillo. para ello también se quita de forma gradual las cargas tomando nota de las variaciones en la altura de la muestra. las deformaciones en escala natural y el tiempo en escala semilogarítmica. Terminado el proceso. se debe pesar la masa seca y determinar el contenido de humedad final “luego de terminada la prueba”. 4. P. al segundo día se aplica el doble de carga (2 kg. registrado este dato. se procede a el secado llevándolo al horno a 110º C. que retorne a un estado de reposo El modo de aplicación de las cargas es: el primer día 1 kg. INGENIERÍA CIVIL Las cargas se aplican de forma gradual (1.. GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . A. al tercer día el doble del anterior (4 kg.). se empieza el proceso de descarga. para esto se realiza una gráfica de los datos obtenidos (Gráfica Deformación-tiempo: δ vs t).UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.) y así sucesivamente hasta obtener el grado de consolidación deseada. 8…) y cada una de ellas permanece por el periodo de 24 horas. 2. Es importante que se llene de agua la caja de consolidación para que la muestra esté todo el tiempo en un medio saturado. ¿Por qué debe aplicarse la carga por un tiempo prolongado? Se realiza de este modo con la finalidad de que la velocidad de deformación se haga prácticamente cero. das Fig. INGENIERÍA CIVIL Finalmente se realiza la gráfica Relación de Vacios-Esfuerzos.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. das GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . A. Fig: 11 “GRÁFICA DEFORMACIÓN VS TIEMPO” Fuente: Fundamentos de ingeniería geotecnica. Todo esto servirá para cálculos posteriores. P. braja m. braja m. 12 “RELACIÓN DE VACÍOS VS PRESIÓN EFECTIVA” Fuente: Fundamentos de ingeniería geotecnica. Juarez Badillo). el suelo está expulsando agua y sus partículas están sufriendo reacomodos. la curva generada será muy similar a la inicial “es su continuación”.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. el suelo tiene menos agua en su interior provocando que el reordenamiento de las partículas sea mucho menor. INGENIERÍA CIVIL De todo este procedimiento cabe resaltar que a medida que se aplican las cargas. al someter por segunda vez la muestra a cargas mayores. (En base a lo leído en Mecánica de Suelos I. JUAREZ BADILLO Para cualquier estado de carga en el ensayo de una misma muestra. CÁLCULOS A REALIZAR: Fig. P. el tramo virgen en aquel en el cual la variación de la relación de vacíos con respecto a la variación de esfuerzos es constante. A. pero cuando se está llegando al final de la prueba. se tendrá que. 13 “TRAMOS EN LA CURVA e-δ” Fuente: Mecánica de Suelos I. sonde el tramo de recompresión o tramo inicial se da al inicio de aplicación de carga. es por ello que las deformaciones finales son mucho menores que las que se dieron en un inicio. el tramo de descarga como el aumento de la relación de vacíos a medida que se produce la disminución de esfuerzos. En base a esto se obtiene: GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . INGENIERÍA CIVIL PARA ASENTAMIENTOS PRIMARIOS ÍNDICE DE COMPRESIBILIDAD: Se calcula a partir de dos puntos ubicados en la parte virgen de la curva con a siguiente fórmula empírica: CC = e1 -e 2 Δe = . O también: ΔP logP2 -logP1 CC =0.38 Nagaraj y Murty.009(LL-10) .2 s Gs 2. Rendon Herrero (1983) da con el índice de compresibilidad mediante la fórmula: 1 e0 CC =0.2343 . P.141G1. empleado para un cálculo aproximado de consolidación primaria en el campo.Gs 100 Donde: LL: Límite Líquido en porcentaje Gs: Densidad del suelo e0: Relación de vacíos inicial Pi: Esfuerzo o presión en el suelo en la aplicación de la carga “i” ei: Relación de vacíos presente en el momento de la aplicación de la carga “i” GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . Por la observación de varias arcillas naturales. presentaron la fórmula de la siguiente manera: LL(%) CC =0. A.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. 5 10 Fue determinado por Nagaraj u Murty (1985) como: LL(%) C S =0. es medido como: CS =de 1 1 a CC . donde: t2 C'α = C 1 ep ep: Relación de vacíos al final de la consolidación primaria H: Espesor de la capa de arcilla. GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS .UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.Gs 100 PARA ASENTAMIENTOS SECUNDARIOS ÍNDICE DE COMPRESIÓN: C = e1 -e2 Δe = = ΔP logt 2 -logt1 Δe t log 2 t1 MAGNITUD DE CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA: t SS =C'α Hlog 1 .0463 . INGENIERÍA CIVIL ÍNDICE DE EXPANSIBILIDAD: Es muy oequeño en comparación con el índice de compresión. P. A. la gráfica “deformación vs tiempo”. INGENIERÍA CIVIL INTERPRETACIÓN DE LAS GRÁFICAS: Lo que pude entender es que en vista que el proceso de consolidación es un proceso a través del tiempo. Todo esto se lleva a cabo en un lugar confinado.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.es/tr. expresa cómo se deforma el suelo ante un aumento de carga gradual en intervalos iguales de tiempo para cada carga. (Ensayo en laboratorio) Fig. ya que el suelo está cubierto por toda su superficie por el equipo (consolidómetro) OTROS ENSAYOS A REALIZAR PARA LA DETERMINACIÓN DE CONSOLIDACIÓN DE SUELOS: ENSAYO TRIAXIAL DE SUELOS.calinor. P. A. 14 “EQUIPO PARA ENSAYO TRIAXIAL” Fuente: http://www. se tiene como el volumen de vacíos se ve reducido (expulsión de líquido) ante el aumento de esfuerzos por el aumento de carga.JPG GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . En la gráfica “relación de vacíos vs Esfuerzos”. com/exploracion-geotecnica/ ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁTICA-CPT-CPTu (Ensayo en campo). Fig. ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA-BORROS (Ensayo en campo). A. Fig. INGENIERÍA CIVIL ENSAYO DE PENETRACIÓN ESTÁNDAR-SPT.ucv.myv-sg.htm GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . 15“ENSAYO SPT” Fuente: http://www. P. 16 “ENSAYO DE PENETRACIÓN DINÁMICA” Fuente: http://icc.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.cl/fondef/fondefescuela/tranques1. (Ensayo en campo). P.php GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . Fig. INGENIERÍA CIVIL ENSAYO PRESIOMÉTRICO (Ensayo en campo).fcyt. 18 “DILATÓMETRO DE MARCHETTI” Fuente: http://www. Fig.umss.bo/investigacion/geotecnia/ensayos/marchetti.edu. A.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.notasingenierocivil. 17“PRESIOMÉTRICO” Fuente: http://www.com/2011/05/ensayo-presiometrico-en-el-terreno.html ENSAYO DILATOMÉTRICO DE MARCHETTI (Ensayo en campo). Fig.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. INGENIERÍA CIVIL ENSAYOS DE PLACA DE CARGA (Ensayo en campo). A.ucv.cl/geotecnia/08_fotos/01_ensayos_geotecnicos/01_rellenos_sanitarios/pages/22_ placa_de_carga_jpg.htm GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . P.19 “USO DE PLACA DE CARGA EN CAMPO” Fuente: http://icc. SCSM SW.154 (ASTM D2435) NTP 339.155 (ASTMD D2573) NTP339. SP. SC. ML. MH.1994 (4) Auscultación CPT NTP339. SC. CH CL. MH.166 (ASTM D4767) NTP 339. ML.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. SCSM SW. SM. CH CL. MH. ML.1994 Auscultación Cono tipo Peck UNE 103 801. SM.167 (ASTM D2166) Tabla 1: “ENSAYOS DE LABORATORIO” Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones APLICACIÓN Y LIMITACIONES DE LOS ENSAYOS Ensa yos In Situ Norma Aplicable Aplicaciones Recomendadas Aplicaciones Restringidas Técnica de Investigación Perforación Tipo de suelo CL. SC.133 (ASTM D1586) Perforación SPT DPSH UNE 103 801. MH Suel os gran ulare sy roca s blan das CU.159 (DIN 4094) NTP339. fC Auscultación Calicata Lo resta nte Lo resta nte n Auscultación SW. SM. CH Aplicaciones no Recomendadas Técnica de Investigación Calicata Tipo de Suelo Lo resta nte Técnica de Investigación NPT339. A. SP. P.164 (ASTM D2850) NTP 339.163 (ASTM D5333) NTP 339.ST - - Asenta miento vs presión - - - Tabla 2: “APLICACIÓN Y LÍMITE DE LOS ENSAYOS” Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS .148 (ASTM D3441) NTP339. INGENIERÍA CIVIL NORMATIVIDAD PARA LOS ENSAYOS ENSAYOS EN LABORATORIO Consolidación Unidimensional Colapsibilidad Potencial Compresión triaxial no consolidado no drenado Compresión triaxial consolidado no drenado Compresión no confinada NTP 339. CH. SCSM Todos except o gravas SP Parámet ro a obtener N N20 Auscultación Calicata Lo resta nte Cn Auscultación Calicata Calic ata QC. SP.15 3 (ASTM D1194) Auscultación DPL Auscultación Tipo de Suelo SW. SM - Calicata Velet a de Camp o Pru eba de Car ga Perforación/ calicata - CL. ML. P. 21 “PIEZAS DEL CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia Fig. 20 “MUESTRAS SECADAS AL HORNO LUEGO DEL ENSAYO” Fuente: Propia Fig. A. P. INGENIERÍA CIVIL UNHEVAL Fig.22 “CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . INGENIERÍA CIVIL EQUIPO ACTUAL EN EL LABORATOIO DE MECÁNICA DE SUELOS DE LA E. A.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. 24 “CONSOLIDÓMETRO DE LA UNHEVAL” Fuente: Propia GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . A. P. INGENIERÍA CIVIL Fig.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. 23 “JUNTO AL CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia Fig. scribd. INGENIERÍA CIVIL BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA http://www.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. DAS TÍTULO: “PRINCIPIOS DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES” AUTOR: BRAJA M.com/doc/35439915/Consolidacion TITULO: “CONSOLIDACIÓN” AUTOR: INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO TÍTULO “FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA” AUTOR: BRAJA M. A. http://es.net/UCGcertificacionvial/consolidacinunidimensional-de-los-suelos-1823900 Titulo: ENSAYO DE CONSOLIDACION Autor: Universidad Técnica Particular De Loja UNIDIMENSIONAL DE SUELOS.slideshare. P. DAS TÍTULO: “MECÁNICA DE SUELOS I-TOMO I” AUTOR: JUAREZ BADILLO TÍTULO: “REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES” AUTOR CAPECO TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” AUTOR: TÍTULO: “ENSAYOS IN SITU EN EL CÁLCULO DE ASIENTOS” AUTOR: - GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . ZAMONSKY GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . A. SILVIA ANGELONE TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” (PDF) AUTOR: TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” (DIAPOSITIVAS) AUTOR: TÍTULO: “ENSAYOS IN SITU EN EL CÁLCULO DE ASIENTOS” AUTOR: TÍTULO: “ANÁLISIS TRIDIMENSIONAL DE LA CONSOLIDACIÓN DE SUELOS SATURADOS UTILIZANDO EL MEF. INGENIERÍA CIVIL ANEXOS TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN DE SUELOS” (PDF) AUTOR: ING.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.BUSCAGLIA. P. E.” AUTORES: G. O.DARI. P. INGENIERÍA CIVIL UNHEVAL Fig. INGENIERÍA CIVIL EQUIPO ACTUAL EN EL LABORATOIO DE MECÁNICA DE SUELOS DE LA E. A. P. A.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. 20 “MUESTRAS SECADAS AL HORNO LUEGO DEL ENSAYO” Fuente: Propia Fig. 21 “PIEZAS DEL CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia Fig.22 “CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . INGENIERÍA CIVIL Fig. 24 “CONSOLIDÓMETRO DE LA UNHEVAL” Fuente: Propia GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . P. A. 23 “JUNTO AL CONSOLIDÓMETRO” Fuente: Propia Fig.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E. slideshare. • http://es. DAS • TÍTULO: “PRINCIPIOS DE INGENIERÍA DE CIMENTACIONES” AUTOR: BRAJA M. DAS • TÍTULO: “MECÁNICA DE SUELOS I-TOMO I” AUTOR: JUAREZ BADILLO • TÍTULO: “REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES” AUTOR CAPECO • TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” AUTOR: • TÍTULO: “ENSAYOS IN SITU EN EL CÁLCULO DE ASIENTOS” AUTOR: - GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . INGENIERÍA CIVIL BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA • http://www. P.net/UCGcertificacionvial/consolidacinunidimensional-de-los-suelos-1823900 Titulo: ENSAYO DE CONSOLIDACION Autor: Universidad Técnica Particular De Loja UNIDIMENSIONAL DE SUELOS.com/doc/35439915/Consolidacion TITULO: “CONSOLIDACIÓN” AUTOR: INSTITUTO TECNOLÓGICO DE DURANGO • TÍTULO “FUNDAMENTOS DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA” AUTOR: BRAJA M.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.scribd. A. O.DARI. P.ZAMONSKY GEOTECNIA II: ASENTAMIENTO Y CONSOLIDACIÓN DE SUELOS . E. SILVIA ANGELONE TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” (PDF) AUTOR: TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS” (DIAPOSITIVAS) AUTOR: TÍTULO: “ENSAYOS IN SITU EN EL CÁLCULO DE ASIENTOS” AUTOR: TÍTULO: “ANÁLISIS TRIDIMENSIONAL DE LA CONSOLIDACIÓN DE SUELOS SATURADOS UTILIZANDO EL MEF. A.BUSCAGLIA. INGENIERÍA CIVIL ANEXOS TÍTULO: “CONSOLIDACIÓN DE SUELOS” (PDF) AUTOR: ING.UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZÁN” DE HÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA E.” AUTORES: G.