Mecánica de suelos II – Ensayo de consolidaciónFIC

Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación

ENSAYO DE CONSOLIDACION

ALUMNO : Ronald Walter Taboada Valentin

CODIGO : 201420217

CURSO : Mecánica de suelos II

ESCUELA : Ingeniería civil

PROFESOR: Oscar Donayre Córdova

CICLO : 2015-II

Mecánica de suelos II – Ensayo de consolidaciónFIC

INTRODUCCIÓN

Cuando los suelos están saturados y se les incrementa la carga, ocurre un

proceso de asentamiento de los suelos (reducción de volumen), así como la

disipación de la presión de poros. A éste proceso se le conoce como

consolidación.

Este ensayo, también llamado ensayo de compresión confinada, es de gran

importancia, debido a que la consolidación es un problema natural de los suelos

finos, como arcillas y limos, y todas las edificaciones fundadas sobre este tipo de

suelo enfrentarán este fenómeno. De esta manera, la construcción de obras civiles

sobre suelos arcillosos y/o limosos, generan procesos de carga y descarga, los

cuales se pueden dar a corto o largo plazo de acuerdo con la propiedad del suelo

que estén afectando; por ejemplo, para el caso de la cimentación de un edificio, se

generan los dos tipos de respuesta ya que al cambiar la disposición original de las

partículas de suelo se producen asentamientos inmediatos y a medida que se

aumenta el periodo de tiempo, la carga colocada generará cambios en la presión

intersticial del suelo, produciendo de esta manera cambios volumétricos,

denominados asentamientos por consolidación. Por lo tanto y partiendo de lo

expuesto anteriormente, es de vital importancia conocer la velocidad de

asentamiento total y diferencial de la estructura, con el fin de evitar y controlar

estos asentamientos en las obras civiles concebidas generalmente para amplios

periodos de vida útil. Sin embargo para poder estudiar y controlar estos cambios

es necesario identificar la causa de los mismos para lo cual el conocimiento de los

procesos de consolidación es un requisito.

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OBJETIVOS

Determinar de manera experimental los parámetros de deformación de un suelo

fino saturado sometido a compresión y cuyo cambio de volumen se produce con el

tiempo, para ello debemos calcular los siguientes parámetros:

Calcular el índice de compresibilidad(CC)

Calcular el índice de expansibilidad(Cs)

Presión o esfuerzo de pre consolidación

Coeficiente de consolidación

Coeficiente de compresibilidad

Construir las curvas de consolidación de la muestra ensayada.

MARCO TEÓRICO

El exceso de presión intersticial generado por los incrementos de esfuerzos

debidos a la sobrecarga que representa una estructura, se disipan mediante el

flujo de agua contenida en la masa de suelo. La disipación de dicho exceso por

medio del flujo de agua se debe a la incapacidad que ésta tiene para resistir

esfuerzos de corte y se denomina consolidación. Este proceso se origina debido a

que al cargar una masa de suelo dicha carga es inicialmente absorbida por el

agua contenida en los poros de suelo, no obstante, al transcurrir el tiempo el agua

iniciará un flujo ascendente obligando a las partículas de suelo a soportar los

incrementos de esfuerzos generados por la carga. El anterior planteamiento y

definición implica:

1. Una reducción en el volumen de poros, por tanto un cambio volumétrico

manifestado en asentamientos en el suelo de fundación y por ende en la

estructura.

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2. Un aumento del esfuerzo efectivo, que a su vez incrementa la resistencia al

corte del suelo.

EQUIPOS EMPLEADOS

El equipo utilizado para realizar el ensayo de consolidación es el siguiente:

Un aparato de carga o edómetro, provisto de un lector de carga y un dial lector

de deformación de 0.0001 pulgadas de precisión (Figura 2)

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Figura 2. Tipos de edómetros (Bowles J., 1982).

Un consolidómetro, equipo compuesto por una caja de bronce, un anillo de

bronce de 63.9 mm de diámetro y 18.9 mm de altura con sus bordes cortantes

para tallar la muestra, un disco de moldeo para rebajar la muestra en una

profundidad dada, dos piedras porosas, dos discos de papel filtro y un bloque o

pistón de carga.

Un juego de masas para alcanzar las presiones de ensayo.

Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de

mantenerse en 110º ± 5º C.

Balanza.

Herramientas y accesorios: Cuchillo, espátula, recipientes plásticos, escobilla,

agua destilada y cronómetro.

PROCEDIMIENTO

1. Se determinó el peso, la altura y el diámetro del anillo, así como el peso de la

piedra porosa que fueron colocadas sobre la muestra.

2. Se tomó una muestra inalterada de suelo proveniente de la ceja de selva del

departamento del Cuzco GAGAY – PLUSPETRO.

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3. Se talló la muestra dentro del anillo aprovechando los bordes cortantes que

posee facilitando de esta manera el proceso. Del suelo sobrante, se tomaron

muestras representativas las cuales se usaron para determinar la humedad

natural, gravedad específica de los sólidos y los límites de Atterberg.

4. Sobre cada cara de la probeta, se colocó un papel filtro y sobre éste, cada una

de las piedras porosas saturadas, que se ajustaban dentro del anillo. Este

conjunto se llevó al consolidómetro.

5. Se colocó el consolidómetro en el dispositivo de carga.

6. Se inició el proceso de carga, las cargas aplicadas se muestran en las tablas de

del laboratorio.

7. Se registró la lectura inicial de la deformación vertical con lo cual se da por

iniciada la prueba o ensayo.

8. Se aumenta la presión en el suelo con las pesas necesarias y con magnitudes

de presión como lo indica la guía del laboratorio, para cada ciclo de carga se

registró las deformaciones en periodos de tiempo estandarizados.

9. Culminando la etapa de compresión se procede al desmontaje retirando las

pesas y controlando las deformaciones por expansión hasta volver a la carga o

presión de ajuste, finalmente se retira el espécimen de la celda y se registra el

peso húmedo final y el peso seco correspondiente.

CALCULOS

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Des

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GRAFICOS

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Conclusiones

1. Después de analizar la humedad final e inicial, con concluye que el suelo estaba saturado.

2. La muestra de suelo ensayada tenía un 61.22% de volumen de vacíos y solo 38.78% de volumen de sólidos, esto indica que la muestra tenía 61.22 gr de agua por cada 100 gr de muestra.

3. Después del ensayo de consolidación el suelo quedo parcialmente saturado.

4. Con respecto a la curva de compresibilidad, se determinó que el suelo ensayado soporto 1.45 (Kg/cm2) de presión como máximo en toda la era geológica.

5. Con respecto a la curva de compresibilidad, se determinó que el índice de compresibilidad es igual a 0.2881.

6. Con respecto a la curva de compresibilidad, se determinó que el índice de expansibilidad es igual a 0.033.

7. Los coeficientes de consolidación no son iguales para las distintas cargas aplicadas, pero si toman valores parecidos cuando se le aplica la carga de 1 kg/cm2, 2 kg/cm2 y 4 kg/cm2. El valor máximo de este coeficiente es 0.186 cm2/min y el mínimo es 0.057 cm2/min.

8. Los coeficientes de compresibilidad no son iguales para las distintas cargas aplicadas.