1.-Ensayo de Consolidacion de Los Suelos

“Año del buen servicio al ciudadano .”

UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS. ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL.

TRABAJO INDIVIDUAL N° 01. ASIGNATURA: LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II. TEMA: ENSAYO DE CONSOLIDACION DE LOS SUELOS. NORMATIVA: NTP 339-154 

PRESENTADO POR: 

QUISPE SUCASACA, Alexis Raul.

CÓDIGO: 15102105 DOCENTE DE TEORÍA: ING. MARIBEL SANOMAMANI CATI. DOCENTE DE PRÁCTICA: ING. RONALD YANQUI QUISPE. FECHA DE ENTREGA: 16/09/2017 SEMESTRE:

VI - C

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JULIACA - PERÚ

UANCV / FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS / E. P. INGENIERIA CIVIL.

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INDICE. I.

INTRODUCCIÓN. .......................................................................................................... ......................................................................................................... 3

II.

REFERENCIA NORMATIVA. ...................................................................................... ..................................................................................... 4 2.1

III.

NORMA NTP 339,154 ............................................................ ............................................................................................... ................................... 4 OBJETIVOS. .................................................................................................................. ................................................................................................................. 5

3.1

OBJETIVO GENERAL. .............................................................................................. ............................................................................................. 5

3.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ........................................................... ................................................................................... ........................ 5

IV.

MARCO TEÓRICO. ................................................................... ...................................................................................................... ................................... 6

4.1

GENERALIDADES. .................................................................................................... ................................................................................................... 6

4.2

TIPOS DE CONSOLIDACION. CONSOLIDACION. ........................................................ ................................................................................ ........................ 6

4.3

PROCESO DE LA CONSOLIDACION. CONSOLIDACION. ................................................................... .................................................................. 7

V.

MATERIALES. ............................................................................................................... .............................................................................................................. 7

VI.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS. .................................................................................. ................................................................................. 7

VII.

PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO. .................................................................. ................................................................. 9

VIII.

CÁLCULOS DE LABORATORIO. ........................................................................... 11

IX.

IMPORTANCIA DE LA CONSOLIDACIÓN DE LOS SUELOS. ......................... 16

X.

RECOMENDACIONES. ............................................................ ............................................................................................. ................................. 17

XI.

CONCLUSIONES. ....................................................................................................... ...................................................................................................... 17

XII.

ANEXOS. ...................................................................................................................... ..................................................................................................................... 18

XIII.

BIBLIOGRAFIA. .......................................................................................................... ......................................................................................................... 20

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II.

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I.

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. En el siguiente trabajo a presentar, perteneciente al Trabajo N° 01, de la asignatura de Laboratorio de Mecánica de Suelos II, daré a conocer sobre el tema de ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN, para lo cual se tuvo en cuenta las siguientes normas: (NTP 339-154 - ASTM D - 2435). A continuación, detallare conceptos básicos, procedimientos, referencias bibliográficas; para poder compartir la información que brindo ahora.


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II. REFERENCIA NORMATIVA. 2.1

NORMA NTP 339,154 SUELOS. Método de ensayo normalizado para propiedades de consolidación unidimensional de suelos OBJETO Este método de ensayo comprende los procedimientos para determinar la magnitud y velocidad de la consolidación del suelo cuando está confinado lateralmente y drenado axialmente mientras está sujeto a cargas de esfuerzos controlados, aplicada incrementalmente. Se proporcionan dos procedimientos alternativos: 

Método de ensayo A : este método es desarrollado con incrementos de carga constante de 24 h de duración , o múltiples de estos. Se requieren lecturas de tiempos – deformación en un mínimo de don incrementos de carga.



Método de ensayo B: se requiere las lecturas tiempo- deformación en todos los incrementos de la carga. se aplicaran incrementos de cargas sucesivas después de alcanzar el 100% de la consolidación primaria , o a incrementos de tiempo constantes como se describe en el método de ensayo A.

RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO. En este método de ensayo un espécimen de suelo es confinado lateralmente y cargado axialmente mediante de incrementos de esfuerzo total. Cada incremento de esfuerzo se mantiene hasta que el exceso de presión de poros de agua se hayan disipado completamente. Durante el proceso de consolidación, se toma medidas de cambio en la altura del espécimen y estos datos se utilizan para determinar la relación entre el esfuerzo efectivo y la relación de vacíos o deformación, y la velocidad de consolidación que puede ocurrir mediante la evaluación del coeficiente de consolidación.


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III. OBJETIVOS. 3.1

OBJETIVO GENERAL. 

Conocer todo lo referido al tema de

Consolidación de los suelos,

para

poder trabajar de manera correcta en el laboratorio.

3.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 

Adquirir conocimiento sobre lo que es consolidación.



Familiarizarme con los equipos y materiales que se utilizarán.



Saber la importancia que tiene la consolidación de los suelos en obras civiles.


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IV. MARCO TEÓRICO. 4.1

GENERALIDADES. Cuando se somete un suelo cohesivo saturado a un incremento de carga, ocurre un traspaso de esta carga desde el agua a la estructura de suelo en el tiempo. Inicialmente, de acuerdo a la teoría, ese incremento de carga exterior lo toma integralmente el agua debido a que, por una parte, es incompresible, y por otra, el suelo del que estamos hablando presenta una baja permeabilidad. Este incremento de carga tomado por el agua produce excesos en la presión neutra por sobre las presiones hidrostáticas. Al cabo de un tiempo t, parte de este exceso de presión neutra es disipado, transfiriéndose esa parte de la carga a la estructura de suelo, resultando en un incremento de tensiones efectivas. El resultado de este incremento gradual de tensiones verticales efectivas produce asentamientos en terreno. Cuando el suelo es permeable, como es el caso de un suelo granular, o cuando la carga se aplica a un suelo fino seco (o con bajo grado de saturación), el proceso de deformación con reducción en el índice de vacíos tiene lugar en un período tan corto que es posible considerar el proceso como instantáneo. En estos casos existe una deformación vertical prácticamente inmediata, pero no se reconoce como consolidación.

4.2

TIPOS DE CONSOLIDACION. 

Consolidación inicial: Reducción instantánea en el volumen de una masa de un suelo bajo una carga aplicada en una consolidación primaria y que comprime y expulsa el aire contenido en los vacíos del suelo.



Consolidación primaria: Reducción del volumen de una masa de un suelo por la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo.



Consolidación secundaria: Reducción del volumen de la masa del suelo, causada 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 transferida a las partículas sólidas del suelo.


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2017 4.3

PROCESO DE LA CONSOLIDACION. Una arcilla puede encontrarse en terreno normalmente consolidada (arcilla NC) o pre consolidada (arcilla PC). Se dice que una arcilla es normalmente consolidada cuando nunca fue sometida en su pasado geológico a cargas mayores que las existentes ahora en terreno. Por otro lado, si la arcilla estuvo en el pasado cargada por estratos de suelo que fueron posteriormente erosionados, o por cargas de hielo en una época glacial, se la denomina pre consolidada (también existe la pre consolidación por secamiento o por descenso de la capa freática con posterior recuperación). El ensayo permite igualmente conocer si se trata de una arcilla NC o PC tras comparar la tensión efectiva que la muestra tiene en terreno (a partir de la estratigrafía y profundidad de la muestra) con la presión de pre consolidación que, como se verá más adelante, se obtiene de la curva de consolidación.

V. MATERIALES. El material que se usará en laboratorio es de una MUESTRA INALTERADA para el uso del Ensayo de Consolidación de los suelos.

VI. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS. El equipo utilizado para realizar el ensayo de consolidación es el siguiente: a)

Un aparato de carga o edómetro, provisto de un lector de carga y un dial lector de deformación de 0.0001 pulgadas de precisión.


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b) 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 fi ltro y un bloque o pistón de carga.

c) Un juego de masas para alcanzar las presiones de ensayo. d) Horno de secado: con circulación de aire y temperatura regulable capaz de mantenerse en 110º ± 5º C.

e) Balanza: Simplemente para obtener el peso de cualquier sustancia

f) Herramientas y accesorios: Cuchillo, espátula, recipientes plásticos, escobilla, agua destilada y cronómetro.


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VII. 1.

PROCEDIMIENTO EN LABORATORIO. Se coloca en el interior de la base del molde del consolidometro la piedra

porosa inferior y sobre esta un papel de filtro. 2.

Luego se introduce el anillo que contiene la muestra de suelo a ensayar, colocándose sobre la muestra papel filtro y la piedra porosa superior.

3.

Posteriormente se fija con los tornillos correspondientes el anillo de sujeción de la piedra porosa superior, el que permite mantener agua sobre la muestra, para evitar perdida de humedad por evaporación. Para prevenir que las piedras porosas tomen humedad de la muestra, deben estar libres de aire entrampado antes de montar la unidad. Es importante centrar correctamente las piedras porosas para prevenir el atascamiento contra el anillo durante la prueba.

4.

Después de armado, el consolidometro se asienta sobre la plataforma del mecanismo de transmisión de cargas, ubicando el cabezal de carga sobre la piedra porosa superior, y se llenan de agua los tubos laterales que comunican con la piedra porosa inferior, comenzando la saturación de la muestra.

5.

Cuando esta preparado para iniciar el ensayo, el extensiometro para medir las deformaciones verticales debe ser puesto en cero.

6.

Se aplica una carga en el sistea de talmanera de obtener una presión de 0.10 o 0.25 kg/cm2 (10 o 25 KPa) en la muestra de suelo y se comienza a tomar lecturas de tiempo y deformaciones verticales, para conocer la deformación correspondiente a distintos tiempos. Es útil utilizar la siguiente secuencia: 6 seg, 15 seg, 30seg, 1min, 2min, 4min, 8min, 15min, 30min, 1hs, 2hs, 4hs, 8hs, 16hs, 24hs, , etc.

7.

Luego de obtenida La lectura final de un escalón, se prosigue el ensayo aplicando cargas en una progresión geométrica con una relación incremental P/P=1, registrándose lecturas de tiempo y de deformaciones verticales como en el punto anterior. Se sigue aplicando incrementos de carga hasta que en la gráfica de comprensibilidad se esté en el tramo recto o virgen. Luego se podrá descargar en dos o tres decrementos de carga hasta la presión inicial.

8.

Posteriormente se recarga hasta llegar a una presión superior a la lograda en la etapa de carga, de manera de ingresar a la prolongación del tramo virgen correspondiente al primer ciclo de carga.


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2017 9.

Luego de reiterada toda la carga, se deja que la muestra expanda hasta que no se registre expansión en el extensómetro por un periodo de 8 min. Para cada incremento de carga.

10. Al

terminar la prueba, se quita el extensómetro y se desarma

elconsolidometro. Se seca el agua del anillos de la consolidación y d la superficie de la muestra, para registrar el peso del conjunto. Luego del secado en horno se conoce el peso seco de la muestra (Wd), con lo que se puede calcular peso específico seco final.


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VIII. 

CÁLCULOS DE LABORATORIO. Calcule el contenido de humedad inicial y final, mediante la siguiente ecuación: o

Contenido de humedad inicial:

Donde: MHO=Peso del recipiente + muestra húmeda antes del ensayo, g. MS=Peso del recipiente + suelo seco antes del ensayo, g. Mrecipiente=Peso del recipiente, g. Wo=Contenido de humedad inicial,%

o

Contenido de humedad final:

Donde: MTf=Peso del anillo + muestra húmeda después del ensayo, g. MSf=Peso del anillo + suelo seco después del ensayo, g. Manillo=Peso del anillo, g. o

Calcule la densidad seca inicial de la muestra, como se indica:

Donde: LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II.

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Ρd=Densidad seca de la muestra, g/cm3 ó Kg/m3.

Vo=Volumen inicial de la muestra, cm3 ó m3. o

Calcule el volumen de los sólidos, como se indica:

Donde: Vs=Volumen de sólidos, cm3. G=Gravedad específica de los sólidos. Ρw=Densidad del agua, 1.0 g/cm3 ó Mg/m3.

o

Calcular la altura de los sólidos, como sigue:

Donde: Hs = Altura de sólidos, cm (in). A=Área de la muestra, cm2 (in2). o

Si no se conoce el valor de G, la altura de sólidos (Hs) de la probeta, se puede calcular una vez concluido el ensayo, mediante la expresión:

 =  − ∆ −

 −  

Donde: Ho = Altura inicial de la muestra, cm (in). ΔH= Asentamiento total de la muestra al finalizar el ensayo, cm (in).

Calcule la relación de vacíos inicial y final, mediante la siguiente ecuación: LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II.

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o

Relación de vacíos inicial

o

Relación de vacíos final

o

Por lo tanto, la altura final se determina así:

Donde: Ho = Altura inicial de la muestra, cm (in). Hf = Altura final de la muestra para cada incremento de carga, cm (in). o

Calcule el grado de saturación inicial y final, mediante la siguiente ecuación: Grado de saturación inicial

Grado de saturación final

Donde: So = Grado de saturación inicial, % LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II.

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S f = Grado de saturación final, % Ρ w=Densidad del agua= 1 g/cm3

o

Calcule la relación de vacíos para cada incremento de carga, mediante la siguiente ecuación:

Donde: e o = Relación de vacíos inicial. Δ Hc = Variación de asentamiento para cada incremento de carga, cm (in).

Hs=Altura de sólidos, cm (in).

o

Calcular la altura final para cada incremento de carga, mediante la siguiente ecuación:

Donde: ΔHc-1=Variación del asentamiento para un incremento de carga anterior, cm

(in) Hfc=Altura final para cada incremento de carga , cm (in)

o

Calcular la altura promedio (H) para cada incremento de carga, mediante la siguiente expresión:


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Donde: Ho=Altura inicial de la muestra, cm ó mm. o

Calcular la longitud promedio de la trayectoria de drenaje (Hm), para cada incremento de carga,

Donde: H=Altura promedio para cada incremento de carga, cm (in).


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IX. IMPORTANCIA DE LA CONSOLIDACIÓN DE LOS SUELOS. 

Conocer la consolidación de un suelo, es importante porque así sabemos las propiedades de éste y así se pueden evitar consecuencias en las construcciones de ingeniería civil, por ejemplo el movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre él puede llevar a presentar inclinación y como actúa al aplicarle una carga y el tiempo que tarda en consolidación.


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X.

RECOMENDACIONES. 

Se recomienda que cuando se realice el ensayo de consolidación de los suelos, sea con mucho cuidado.



También

es

recomendable, manejar

conceptos básicos

como

consolidación, ya que son de gran utilidad en nuestra formación como ingenieros civiles. 

Es recomendable realizar este ensayo con la supervisión de una persona a cargo, que sepa del tema.



Se recomienda trabajar en grupo, con una buena organización, ya que esto hará que los resultados del ensayo sean más satisfactorios.

XI. CONCLUSIONES. 

El siguiente trabajo fue de gran ayuda, ya que se encontró la información que se requería conocer.



El uso adecuado y correcto de los materiales, son de mucha utilidad, ya que nos ayudará a realizar el ensayo de consolidación de los suelos con más eficiencia.



El volumen de vacíos depende de la carga aplicada, ya que al aplicarle carga al suelo, las partículas de agua arrastraran a las de aire buscando salida del mismo.


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XII.

ANEXOS.

CONSOLIDOMETRO.


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TEORIA DE CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL.

PRUEBA DE CONSOLIDACION EN ARCILLA.


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XIII. BIBLIOGRAFIA. 

Mecánica de suelos. Tomo I “Fundamentos de la mecánica de suelos”. Eulalio Juárez Badillo - Alfonso Rico Rodríguez (1980).



Consolidación de suelos. Silvia Angelone (2002).



http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/3057/Capitulo3.pdf



http://ing.unne.edu.ar/pub/Geotecnia/2k8-04-10/l6-c.pdf



https://www.youtube.com/watch?v=J1gk85rvlyg



https://www.youtube.com/watch?v=Q4vM5hByOCk


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1.-Ensayo de Consolidacion de Los Suelos

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