Designación: D 2435-03 Métodos de Prueba Estándar para Propiedades de Consoidación !nidi"ensiona de #ueos !sando $ncre"entos de Carga %
Esta norma ha sido publicada bajo la designación fja D 2435; el número inmediatamente siguiente a la designación indica el año de adopción original o, en el caso de reisión, el año de la última reisión! "n número entre par#ntesis indica el año de la última re aprobación! $a #psilon super%ndice &e' indica un cambio editorial desde la última reisión o re aprobación!
%& 'cance(
(!( Estos m#todos de ensa)o cubren cubren procedimientos procedimientos para para determinar determinar la magnitud ) la elocidad de consolidación del suelo cuando est* confnado lateralmente ) drenado a+ialmente mientras se somete a incrementos aplicados de carga de esuer-o controlado! Dos procedimientos alternatios se proporcionan como sigue. (!(!( /#todo de prueba 01Este m#todo de prueba se reali-a con incrementos de carga constante con duración de 24 h, o sus múltiplos! $as lecturas tiempo1deormación son reueridas en un m%nimo de dos incrementos de carga! (!(!2 /#todo de prueba 1$as lecturas tiempo1deormación tiempo1deormación son reueridas en todos los incrementos de carga! ncrementos de carga sucesios son aplicados despu#s de ue se alcan-ó a lcan-ó el (6 de consolidación primaria, o en incrementos de tiempo constantes como co mo se describe en el /#todo de 7rueba 0! 89:0 (1$a determinación de la elocidad ) la magnitud de la consolidación de suelo cuando se somete a carga de deormación controlada est* cubierto por el m#todo de prueba D 4(
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(!( Estos m#todos de ensa)o cubren cubren procedimientos procedimientos para para determinar determinar la magnitud ) la elocidad de consolidación del suelo cuando est* confnado lateralmente ) drenado a+ialmente mientras se somete a incrementos aplicados de carga de esuer-o controlado! Dos procedimientos alternatios se proporcionan como sigue. (!(!( /#todo de prueba 01Este m#todo de prueba se reali-a con incrementos de carga constante con duración de 24 h, o sus múltiplos! $as lecturas tiempo1deormación son reueridas en un m%nimo de dos incrementos de carga! (!(!2 /#todo de prueba 1$as lecturas tiempo1deormación tiempo1deormación son reueridas en todos los incrementos de carga! ncrementos de carga sucesios son aplicados despu#s de ue se alcan-ó a lcan-ó el (6 de consolidación primaria, o en incrementos de tiempo constantes como co mo se describe en el /#todo de 7rueba 0! 89:0 (1$a determinación de la elocidad ) la magnitud de la consolidación de suelo cuando se somete a carga de deormación controlada est* cubierto por el m#todo de prueba D 4(
(!2 Este m#todo de ensa)o se reali-a con ma)or recuencia en muestras inalteradas de suelos de grano fno sedimentos naturalmente en agua, sin embargo, el procedimiento de prueba b*sica es aplicable, tambi#n, a los espec%menes de suelos compactados ) muestras inalteradas de suelos ormados por otros procesos tales como la meteori-ación o alteración u%mica! $as t#cnicas de ealuación especifcadas en #ste m#todo de prueba son generalmente aplicables a los suelos sedimentados naturalmente en agua! 7ruebas reali-adas en otros suelos como compactados ) suelos residuales &erosionadas o u%micamente alterados' pueden reuerir t#cnicas de ealuación especiales!
(!3 =er* responsabilidad del organismo solicitante de #sta prueba especifcar la magnitud ) la secuencia de cada incremento de carga, inclu)endo la ubicación de una segunda prueba, si es reuerida, ), para el /#todo de Ensa)o 0, los incrementos de carga para cada lectura de tiempo1deormación como son deseadas! 8ota 21$as lecturas tiempo1deormación son reueridas para determinar el tiempo en el ue ue se completó la consolidación primaria ) para ealuar el coefciente de consolidación, c! c! Desde c ar%a con el niel de esuer-o ) el incremento de carga &carga ) descarga', los incrementos de carga con lecturas programadas deben ser seleccionadas con reerencia reerencia espec%fca al pro)ecto indiidual! 0lternatiamente, la agencia solicitante puede especifcar el m#todo de ensa)o en el ue las lecturas tiempo1deormación se toman en todos los incrementos de carga!
(!4 $os alores indicados en unidades = deben ser considerados como los est*ndar! est*ndar! $os alores indicados en unidades pulgada1libra son apro+imados ) dan sólo una gu%a! normes de resultados de las pruebas en unidades distintas de la = no se considerar*n como no conormidad con este m#todo de ensa)o! (!4!( En la proesión de ingeniero es una pr*ctica habitual utili-ar, indistintamente, las unidades ue representan la masa ) la uer-a, a no ser ue se trata de c*lculos din*micos &? @ /a'! Esto impl%citamente combina dos sistemas separados de unidades, es decir, el sistema absoluto ) el sistema graim#trico! Es cient%fcamente indeseable combinar dos sistemas separados dentro de una sola est*ndar! est*ndar! Este m#todo de prueba se ha escrito usando las unidades del =; sin embargo, las conersiones de libra1 pulgada se dan en el sistema graim#trico, donde la libra &lb' representa representa una unidad unid ad de uer-a &peso'! El uso de de balances o escalas de grabación libras de masa &lbm', o la grabación de densidad en libras A pie3 no debe ser considerado como no conorme con este m#todo de ensa)o!
(!5 Balores obserados ) calculados se ajustar*n a la directrices para d%gitos signifcatios ) el redondeo establecido en el 7r*ctica D <2<, a no ser sustituida por este m#todo de ensa)o a menos ue, sustituida por este m#todo de ensa)o! (!5!( El m#todo utili-ado para especifcar cómo se recogen los datos, calculados, o registrados en esta norma no est* directamente relacionada con la precisión a la ue los datos se pueden aplicar en el diseño u otro usos, o ambos! Como uno aplica los resultados obtenidos usando #sta norma es m*s all* de su *mbito de aplicación!
(!< Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad, si los ha), asociados con su uso! Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer apropiadas pr*cticas de seguridad ) salud ) determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso! 2& Docu"entos de re)erencia
2!( 8ormas 0=:/. D 422 /#todo para 0n*lisis ranulom#trico por :ami-ado de =uelos2 D <53 :erminolog%a relacionada con los =uelos, ocas, ) contenido de ?luidos 2 D 54 /#todo de prueba para la raedad Espec%fca de =uelos 2 Estos m#todos de ensa)o est*n bajo la jurisdicción del Comit# D( de 0=:/ sobre =uelo ) ocas ) es responsabilidad directa del subcomit# D(!5 sobre 7ropiedades Estructurales del suelo! Edición actual aprobada el ( de junio de 23! 7ublicado junio de 23! 9riginalmente aprobada en (F<5! Gltima edición anterior aprobado en 22 como D 243512! (
2
$ibro 0nual de normas 0=:/, Bol 4!!
D (5H 7ractice ?or :hin1Ialled :ube eotechnical =ampling o =oils2 D 22(< :est /ethod or $aborator) Determination o Iater &/oisture' Content o =oil and ocJ2 D 24H Classifcation o =oils or Engineering 7urposes 2 D 24 7ractice or Description and dentifcation o =oils &Bisual1/anual 7rocedure'2 D 355 7ractice or ing1$ined arrel =ampling o =oils 2 D 3H4 7ractice or /inimum euirements or 0gencies Engaged in the :esting or nspection, or both, o =oil and ocJ as "sed in Engineering Design and Construction 2 D 4(< :est /ethod or 9ne1Dimensional Consolidation 7roperties o =oils "sing Controlled1=train $oading 2 D422 7ractice or 7resering and :ransporting =oil =amples2 D 43( :est /ethod or $iuid $imit, 7lastic $imit, and 7lasticit) nde+ o =oils 2 D 4452 /ethods or K1a) adiograph) o =oil =amples 2 D 454< :est /ethods or 9ne1Dimensional =Lell or =ettlement 7otential o Cohesie =oils2 D <2< 7ractice or "sing =ignifcant Digits in eotechnical Data3
3& *er"inoog+a
3!( Defniciones1$as defniciones de los t#rminos utili-ados en #ste m#todo de prueba deber*n estar de acuerdo con la terminolog%a D <53! 4& ,esu"en de Método de Prueba
4!( En este m#todo de ensa)o una muestra de suelo est* restringida lateralmente ) cargada a+ialmente con incrementos totales de esuer-o! Cada incremento de esuer-o se mantiene hasta ue el e+ceso en la presión de poro de agua es completamente disipada! Durante el proceso de consolidación, las mediciones est*n hechas de cambios en la altura de la probeta ) estos datos se utili-an para determinar la relación entre el esuer-o eectio ) relación de ac%os o tensión, ) la elocidad a la ue la consolidación puede producirse mediante la ealuación del coefciente de consolidación!
5& $"portancia !so
5!( $os datos de la prueba de consolidación se utili-an para estimar la magnitud ) el ritmo de los dos asentamientos dierenciales ) totales de una estructura o earthfll! $as estimaciones de este tipo son la clae de la importancia en el diseño de estructuras de ingenier%a ) la ealuación de su desempeño! 5!2 $os resultados de la prueba pueden ser mu) aectados por la alteración de la muestra! =elección ) preparación de muestras de ensa)o cuidadoso se reuiere para minimi-ar la alteración! 89:0 31a pesar de la declaración sobre la precisión ) el sesgo de contenido en esta norma, la precisión de este m#todo de ensa)o es dependiente de la competencia del personal ue reali-a la prueba ) la idoneidad de la euipos e instalaciones utili-ados! $os organismos ue cumplan los criterios de 7r*ctica D 3H4 generalmente se consideran capaces de competente ) objetio pruebas! $os usuarios de este m#todo de ensa)o =e adierte ue el cumplimiento de 7r*ctica D 3H4 no asegura la prueba fable! 7rueba fable depende de muchos actores, ) la norma 0=:/ D 3H4 proporciona un medio de ealuación de algunos de estos actores!
5!3 $os resultados de la prueba de consolidación dependen de la magnitud de los incrementos de carga! :radicionalmente, se duplica la carga por cada incremento ue resulta en una relación de carga de incremento de (! 7ara muestras inalteradas, este procedimiento de carga ha proporcionado datos de la ue las estimaciones de la presión de pre1consolidación tambi#n reerido como la presión m*+ima pasada, utili-ando t#cnicas de ealuación establecidas, se comparan directamente con mediciones de campo! 9tros horarios de carga pueden ser usados para modelar en particular condiciones de campo o cumplir con los reuisitos especiales! 7or ejemplo, puede ser deseable para inundar ) cargar la muestra en acuerdo con el patrón de humectación o la carga esperada en el campo con el fn de simular mejor la respuesta! Cargar relaciones de incremento de menos de ( puede ser deseable para los suelos ue son mu) sensibles o cu)a respuesta depende en gran medida de la elocidad de deormación! El m#todo de ensa)o especifcado para estimar la presión de pre1consolidación proporciona una t#cnica simple para erifcar ue un conjunto de lecturas de tiempo se toman despu#s de la presión de pre1 consolidación! E+isten arias otras t#cnicas de ealuación ) pueden producir dierentes estimaciones de la presión pre1consolidación! 7or lo tanto, el organismo solicitante podr* especifcar una t#cnica alternatia para estimar la presión de pre1consolidación!
5!4 $os resultados de la prueba de consolidación dependen de la duración de cada incremento de carga! :radicionalmente, la duración de carga es la misma para cada incremento e iguales a 24 h! 7ara algunos suelos, la tasa de consolidación es tal ue la consolidación completa &disipación del e+ceso de presión de poro' reuerir* m*s de 24 horas! El aparato de uso general no tiene proisiones para erifcación ormal de la disipación de la presión de poro! Es necesario utili-ar una t#cnica de interpretación ue determina indirectamente ue la consolidación es completa! Este m#todo de prueba especifca para ambas t#cnicas, sin embargo, la agencia solicitante puede especifcar un t#cnica alternatia ) toda%a estar en conormidad con este m#todo de prueba
5!5 El aparato de uso general para este m#todo de prueba no tiene disposiciones para la erifcación de la saturación! $a ma)or%a muestras inalteradas tomadas por debajo del niel re*tico ser*n saturadas! =in embargo, la tasa de tiempo de la deormación es mu) sensible al grado de saturación ) se debe tener precaución con respecto a las estimaciones de la duración de los asentamientos cuando prealecen condiciones parcialmente saturadas! $a medida en ue la saturación parcial inMu)e en los resultados de la prueba pueden ser una parte de la prueba de ealuación ) puede incluir la aplicación de modelos teóricos aparte de la teor%a de consolidación conencional! 0lternatiamente, la prueba puede llearse a cabo utili-ando un aparato euipado para saturar el esp#cimen!
5!< Este m#todo de prueba utili-a la teor%a de consolidación conencional basada en la ecuación de consolidación de :er-aghi para calcular el coefciente de consolidación, c! El an*lisis se basa en la siguientes supuestos. 5!
.& 'parato
H!( 7r*cticas D (5H ) D 355 cubren los procedimientos ) aparato ue puede usarse para obtener muestras inalteradas generalmente satisactorias para la prueba! $as muestras pueden ser tambi#n recortadas de muestras grandes de bloues inatlerados abricados ) sellados en el campo! ?inalmente, las muestras pueden ser remoldeados preparado a partir de muestras a granel a las condiciones de densidad ) humedad estipulado por la agencia ue solicita la prueba!
H!2 $as muestras inalteradas destinados a pruebas de conormidad con se conserar* este m#todo de ensa)o, manipulados ) transportados de conormidad con las pr*cticas para el grupo C ) D muestras en 7r*cticas D 422! /uestras a granel para remoldeados las muestras deben manipularse ) transportarse de conormidad con la pr*ctica de las muestras del grupo ! H!3 0lmacenamiento1El almacenamiento de muestras selladas debe ser tal ue no se pierde la humedad durante el almacenamiento, es decir, no ha) eidencia de parcial secado de los e+tremos de las muestras o la contracción! :iempo de almacenamiento debe minimi-arse, particularmente cuando la humedad del suelo o tierra se espera ue reaccione con los tubos de muestra! H!4 $a calidad de la prueba de la consolidación de los resultados disminu)e en gran medida con la alteración de la muestra! 8ingún procedimiento de muestreo puede garanti-ar muestras totalmente inalteradas! 7or lo tanto, el cuidado en el e+aminación de la muestra es esencial para la selección de muestras para las pruebas! 89:0 F1E+amen de la alteración de la muestra, piedras u otras inclusiones, ) la selección de la ubicación de la muestra se e acilitada en gran medida por ra)os + radiogra%a de las muestras &er /#todos D 4452'!
F!3 ecortar el esp#cimen e insertarlo en el anillo de consolidación! Cuando los espec%menes proienen de suelo inalterado recogido usando tubos de muestra, el di*metro interior del tubo ser* de al menos 5 mm &,25 in!' ma)or ue el di*metro interior de la anillo de consolidación, e+cepto como se indica en F!4 ) F!5! Es recomendado ue, o bien una mesa giratoria o cil%ndrica recorte anillo de corte se utili-a para cortar el suelo con el di*metro apropiado! Cuando se use una plataorma de corte giratoria, hacer un corte perimetral completo, reduciendo el di*metro del esp#cimen al di*metro interior de la anillo de consolidación! ntrodu-ca con cuidado la muestra en el anillo de consolidación, por el ancho del corte, con un m%nimo de uer-a! epetir hasta ue la muestra sobresale de la parte inerior de el anillo! Cuando se utili-a un anillo de corte cil%ndrico, recortar el suelo para un ahusamiento suae delante del flo de corte! Despu#s de la conicidad es ormada, aan-ar el cortador de una peueña distancia para ormar el di*metro fnal! epita el proceso hasta ue la muestra sobresalga del anillo!
F!4 =uelos fbroso, tal como la turba, ) auellos suelos ue son *cilmente dañado por el recorte, pueden ser transeridos directamente desde el el muestreo de tubo al anillo, siempre ue el anillo tenga el mismo di*metro ue el tubo de muestra! F!5 $as muestras obtenidas utili-ando un muestreador de anillo reestido pueden ser utili-adas sin recorte preio, siempre ue cumplan con el reuisito de la norma 0=:/ D 355 ) este m#todo de ensa)o! F!< ecortar el esp#cimen al ras con los e+tremos del plano del anillo! $a muestra puede estar empotrada ligeramente por debajo de la parte superior del anillo, para acilitar el centrado de la piedra superior, por e+trusión parcial ) el recorte de la superfcie inerior! 7ara ablandar suelos medianos, una sierra de alambre debe ser utili-ado para recortar la parte superior e inerior de la muestra para minimi-ar manchas! "na regla con una borde de corte aflado se puede usar para el ajuste fnal despu#s de la e+ceso de tierra primero se ha eliminado con una sierra de alambre! 7ara tieso suelos, una regla aflado solo se pueden usar para recortar la parte superior e inerior! =i se encuentra una peueña part%cula en cualuier superfcie ue est* siendo recortado, ue debe ser retirado ) el hueco resultante llenó con tierra de los cortes!
& Caibración
!( $as deormaciones erticales medidas deben corregirse para la Me+ibilidad del aparato siempre ue la corrección de calibración determinada en !4 supera 56 de la deormación medida ) en todas las pruebas en las ue se utilice papel fltro en los discos! !2 /ontar el consolidómetro con cobre o acero duro disco de apro+imadamente la misma altura ue la muestra de ensa)o ) ( mm &,4 pulg!' menor de di*metro ue el anillo, en lugar de la muestra! Oumede-ca los discos porosos! =i papeles de fltro han de ser utili-ado &#ase
!4 En cada carga aplicada, trama o tabular las correcciones a aplicarse a la deormación medida de la muestra de ensa)o! :enga en cuenta ue el disco de metal se deorma tambi#n; sin embargo, la corrección debido a esta deormación ser* insignifcante para todos, para suelos e+tremadamente r%gidas! =i es necesario, la compresión del disco de metal puede ser calculada ) aplicada a las correcciones! 1& Preparación de as "uestras
F!( educir tanto como pr*ctica cualuier alteración del suelo o cambios en la humedad ) la densidad durante la preparación del esp#cimen! Eitar la ibración, la distorsión ) compresión! F!2 7reparar muestras de ensa)o en un entorno donde el suelo tenga m%nimos cambios de humedad durante la preparación! 89:0 (1"n ambiente de alta humedad se utili-a generalmente para este propósito!
F!3 ecortar el esp#cimen e insertarlo en el anillo de consolidación! Cuando los espec%menes proienen de suelo inalterado recogido usando tubos de muestra, el di*metro interior del tubo ser* de al menos 5 mm &,25 in!' ma)or ue el di*metro interior de la anillo de consolidación, e+cepto como se indica en F!4 ) F!5! Es recomendado ue, o bien una mesa giratoria o cil%ndrica recorte anillo de corte se utili-a para cortar el suelo con el di*metro apropiado! Cuando se use una plataorma de corte giratoria, hacer un corte perimetral completo, reduciendo el di*metro del esp#cimen al di*metro interior de la anillo de consolidación! ntrodu-ca con cuidado la muestra en el anillo de consolidación, por el ancho del corte, con un m%nimo de uer-a! epetir hasta ue la muestra sobresale de la parte inerior de el anillo! Cuando se utili-a un anillo de corte cil%ndrico, recortar el suelo para un ahusamiento suae delante del flo de corte! Despu#s de la conicidad es ormada, aan-ar el cortador de una peueña distancia para ormar el di*metro fnal! epita el proceso hasta ue la muestra sobresalga del anillo!
F!4 =uelos fbroso, tal como la turba, ) auellos suelos ue son *cilmente dañado por el recorte, pueden ser transeridos directamente desde el el muestreo de tubo al anillo, siempre ue el anillo tenga el mismo di*metro ue el tubo de muestra! F!5 $as muestras obtenidas utili-ando un muestreador de anillo reestido pueden ser utili-adas sin recorte preio, siempre ue cumplan con el reuisito de la norma 0=:/ D 355 ) este m#todo de ensa)o! F!< ecortar el esp#cimen al ras con los e+tremos del plano del anillo! $a muestra puede estar empotrada ligeramente por debajo de la parte superior del anillo, para acilitar el centrado de la piedra superior, por e+trusión parcial ) el recorte de la superfcie inerior! 7ara ablandar suelos medianos, una sierra de alambre debe ser utili-ado para recortar la parte superior e inerior de la muestra para minimi-ar manchas! "na regla con una borde de corte aflado se puede usar para el ajuste fnal despu#s de la e+ceso de tierra primero se ha eliminado con una sierra de alambre! 7ara tieso suelos, una regla aflado solo se pueden usar para recortar la parte superior e inerior! =i se encuentra una peueña part%cula en cualuier superfcie ue est* siendo recortado, ue debe ser retirado ) el hueco resultante llenó con tierra de los cortes!
89:0 ((1=i, en cualuier etapa de la prueba, las muestras se hincha m*s all* de su altura inicial, el reuisito de restricción lateral del suelo dicta el uso de un esp#cimen empotrado o el uso de un anillo de muestras euipada con una collar de e+tensión del mismo di*metro interior como el anillo de muestras! En ningún tiempo de la muestra debe e+tenderse m*s all* del anillo de muestras o la e+tensión collar! F!H Determinar la masa húmeda inicial de la muestra, / :9, en el anillo de consolidación mediante la medición de la masa del anillo con muestra ) restando la tara del anillo! F! Determinar la altura inicial, O o, de la muestra a la m*s cercana ,25 mm &,( in!' tomando el promedio de al menos cuatro mediciones espaciados uniormemente sobre la parte superior e inerior superfcies de la muestra utili-ando un comparador de l%nea u otra dispositio de medición adecuado! F!F Calcule el olumen inicial, Bo, de la muestra a la ,25 cm3 cercanos &!(5 pulg3' 0 partir del di*metro del anillo ) la altura inicial de la muestra! F!( 9btener dos o tres determinaciones de contenido de agua naturales del suelo de acuerdo con el /#todo D 22(< del material recortado ad)acente a la muestra de prueba si es sufciente material disponible! F!(( Cuando las propiedades %ndice son especifcados por la agencia solicitante, almacenar los restantes tomadas de todo el esp#cimen ) se determinó ue el material es similar colocarlo en un contenedor sellado para la determinación como se describe en la =ección (!
%0& Deter"inación de as propiedades +ndice de sueo
(!( $a determinación de las propiedades %ndice es un importante complemento pero no es un reuisito de la prueba de consolidación! Estas determinaciones cuando son especifcadas por la agencia solicitante deben hacerse con el material m*s representatio posible! Cuando se prueben materiales uniormes, todas las pruebas %ndice pueden reali-arse en recortes ad)acentes descritos en F!((! Cuando las muestras son heterog#neas o los cortes son pocos en e+istencia, las pruebas %ndice se deben reali-ar en el material de la muestra de ensa)o como lo marca en ((!<, adem*s de los recortes representatios recogidos en F!((!
(!2 raedad Espec%fca1$a graedad espec%fca deber* ser determinada conorme a la norma 0=:/ D 54 ) el material de la muestra como se especifca en (!(! $a graedad espec%fca de otra muestra ju-gada como similar a la de la muestra de ensa)o puede ser utili-ada para el c*lculo en (2!2!5 siempre ) cuando el alor e+acto de relación de ac%os no sea reuerido!
(!3 $%mites de 0tterberg1El l%mite l%uido, l%mite pl*stico e %ndice pl*stico se determinar* con arreglo al m#todo de prueba D 43( usando el material de la muestra como se especifca en (!(! Determinación de los l%mites de 0tterberg son necesarios para clasifcación del material adecuado, pero no son un reuisito de esta m#todo de ensa)o! (!4 Distribución del tamaño de las part%culas1$a distribución del tamaño de las part%culas se determinar* de acuerdo con el /#todo D 422 &e+cepto no se aplicar* al reuisito m%nimo de tamaño de la muestra' sobre una porción de la muestra de ensa)o como se obtuo en ((!
%%& Procedi"iento
((!( 7reparación de los discos porosos ) otros aparatos depender* de la muestra ue se est* probando! El consolidómetro debe ser montado de tal manera ue se eite un cambio en contenido de agua de la muestra! Discos porosos ) fltros secos se deben utili-ar con suelos secos ) altamente e+pansios ) puede ser utili-ado para todos los otros suelos! Discos húmedos pueden usarse para suelos parcialmente saturados! Discos saturados pueden utili-arse cuando la muestra est* saturado ) sabe ue tienen una baja afnidad para el agua! /ontar el anillo con el esp#cimen, discos porosos, discos fltrantes &cuando sea necesario' ) consolidómetro! =i la muestra no ser* inundada poco despu#s de la aplicación de la carga de asentamiento &#ase ((!2', encierran la consolidómetro en un pl*stico suelta o membrana de goma para eitar ue el cambio en el olumen de la muestra debido a la eaporación!
89:0 (21Con el fn de cumplir con los objetios declarados de este m#todo de ensa)o, el esp#cimen no se debe permitir a hincharse en e+ceso de su altura inicial antes de ser cargado m*s all* de su presión pre consolidación! $os procedimientos detallados para la determinación de oleaje o arreglo potencial unidimensional de suelos cohesios est* cubierto por la norma 0=:/ D 454
((!3 =i la prueba se reali-a en un esp#cimen intacto ue estaba )a sea saturado bajo condiciones de campo o por debajo del niel re*tico, inundar poco despu#s de la aplicación de los asientos de carga! Como muestra de la inundación ) humectación ocurren, aumentar la carga según sea necesario para eitar la hincha-ón! egistre la carga reuerida para eitar la hincha-ón ) la lectura deormación resultante! =i la inundación de la muestra se retrase para simular condiciones espec%fcas, entonces la inundación deben ocurrir a una presión ue es sufcientemente grande para eitar su dilatación! En tales casos, aplicar la carga reuerida e inundar la muestra! :ome lecturas de los tiempos de deormación durante el per%odo de inundación como se especifca en ((!5! En tales casos, anote en el inorme de la prueba la presión de la inundación ) los cambios resultantes en la altura!
((!4 El esp#cimen debe ser sometido a incrementos de esuer-o total constante! $a duración de cada incremento deber* ajustarse a las directrices especifcadas en ((!5! $a carga espec%fca programada depender* de la fnalidad de la prueba, pero debe ajustarse a las siguientes pautas! =i la pendiente ) la orma de una cura de compresión irgen o determinación de la presión de preconsolidación se reuiere, la presión fnal ser* igual o o m*s de cuatro eces la presión de pre consolidación! En el caso de arcillas sobre consolidados, una mejor ealuación de re compresión puede ser obtenida imponiendo un ciclo de carga ) descarga despu#s de la presión de pre consolidación como ha)a sido defnida! $os detalles relatios a la ubicación ) e+tensión de un ciclo de carga1descarga es la opción de la agencia ue solicita la prueba &er (!3', sin embargo, la descarga deber* siempre abarcar al m enos dos decrementos de presión! ((!4!( El programa de carga est*ndar se compondr* de una relación de incremento de carga &$' de uno ue se obtiene por la duplicación de la presión sobre el suelo para obtener alores de apro+imadamente (2, 25, 5, (, 2, etc! J7a &25, 5, (, 2, 4, etc! lbAt2'! ((!4!2 El rebote est*ndar o programa de descarga debe ser seleccionado por reducir a la mitad la presión sobre el suelo &es decir, utili-ar los mismos incrementos de ((!4!(, pero en orden in erso'! =in embargo, si es deseado, cada carga sucesia puede ser sólo una cuarta parte tan grande como la carga anterior, es decir, se salta un decremento!
((!4!3 "na carga alternatia, descarga o programa de recarga puede ser empleado para reproducir la construcción de los cambios en el esuer-o u obtiene una mejor defnición de alguna parte de la cura esuer-o1deormación &compresión', o a)uda en la interpretación del comportamiento del campo del suelo! 89:0 (31 ncrementos peueños pueden ser deseables en muestras altamente compresibles o cuando es deseable determinar la presión de pre consolidación con m*s precisión! Debe adertirse, sin embargo, ue los interalos de incremento de carga deben ser menores de ,H ) los incrementos de carga mu) cerca de la presión de pre consolidación puede impedir la ealuación para el coefciente de consolidación, C, ) la consolidación fnal de la primera como se discute en la sección (2! ((!5 0ntes de aplicar cada incremento de presión, registrar la altura o cambio en la altura, d , del esp#cimen! Dos procedimientos alternatios est*n disponibles para especifcar la secuencia de tiempo de lecturas ) la duración de la carga m%nima reuerida! Duraciones m*s largas a menudo se reuieren durante incrementos de carga espec%fcas para defnir la pendiente de la l%nea recta secundaria caracter%stica parte de compresión de la gr*fca deormación rente a log de tiempo! 7ara tales incrementos, lecturas sufcientes deben tomarse cerca del fnal del incremento de presión para defnir esta parte de la l%nea recta! 8o es necesario aumentar la duración de otros incrementos de presión durante la prueba!
((!5!( /#todo de 7rueba 01$a duración del incremento de carga est*ndar ser* de 24 h! 7or lo menos dos incrementos de carga, incluidos al menos un incremento de carga despu#s de la presión pre consolidación ha sido superado, registre la altura o cambio de altura, d, en interalos de tiempo de apro+imadamente ,(, ,25, ,5, (, 2, 4, , (5 ) 3 min, ) (, 2, 4, ) 24 h &o ,F, ,25, ,4F, (, 4, F min etc! en el uso de (2!3!2 para presentar los datos de tiempo1deormación', medido desde el momento de cada aplicación de incrementos de presión! :ome lecturas sufcientes cerca del fnal del periodo de incremento de la presión para erifcar ue la consolidación primaria se ha completado! 7ara algunos suelos, un per%odo de m*s de 24 h puede ser necesario para alcan-ar el fnal de la consolidación primaria &como se determina en (2!3!(!( o (2!3!2!3'! En tales casos, duraciones de incrementos de carga ma)ores ue 24 hrs! =on reueridos! $a duración del incremento de carga para estas pruebas se toma generalmente en algún múltiplo de 24 h ) debe ser la duración est*ndar para todos los incrementos de carga de la prueba! $a decisión de utili-ar un interalo de tiempo ma)or ue 24 h se basa generalmente en la e+periencia con tipos particulares de suelos! =i, sin embargo, ha) una cuestión de si un per%odo de 24 h es adecuado, un registro de altura o cambio en la altura con el tiempo debe ser hecho para el incrementos de carga inicial con el fn de erifcar la adecuación de un periodo de 24h! Duraciones de incremento de carga ue no sea 24 h ser*n señalados en el inorme! 7ara los incrementos de presión donde datos de tiempo rente deormación no se reuieren, dejar la carga en el muestra para el mismo per%odo de tiempo ue cuando las lecturas de tiempo1 deormación son tomadas!
((!5!2 /#todo de prueba 17or cada incremento, registrar la altura o cambio en la altura, d, a interalos de tiempo de apro+imadamente ,(, ,25, ,5, (, 2, 4, , (5, 3 min ) (, 2, 4, ) 24 h &o ,F, ,25, ,4F, (, 4, F, min, etc! si se usa (2!3!2 hasta la actualidad datos de deormación', medidos desde el momento de cada aplicación de incremento de presión! $a duración de cada incremento de carga est*ndar podr* e+ceder el tiempo necesario para la fnali- ación de la consolidación primaria según lo determinado por (2!3!(!(, (2!3!2!3 o un criterio establecido por el organismo solicitante! 7ara cada incremento de donde es imposible erifcar el fnal de la consolidación primaria &por ejemplo, bajo $ o consolidación r*pida', el incremento de carga duración ser* constante ) e+ceder el tiempo reuerido para la consolidación primaria de un incremento aplicado despu#s de la presión de pre consolidación ) largo de la cura de compresión irgen! Donde se debe ealuar la compresión secundaria, aplicar presiones durante per%odos m*s largos! El inorme deber* contener la duración de incremento de carga para cada incremento! 89:0 (41$a sugerencia de interalos de tiempo para registrar la altura o cambio en la altura son para suelos t%picos ) los incrementos de carga! 0 menudo es deseable cambiar la recuencia de lectura para m ejorar la interpretación de los datos! Consolidación m*s r*pida reuerir* lecturas m*s recuentes! 7ara la ma)or%a de los suelos, consolidación primaria durante los primeros decrementos de carga estar* completa en menos tiempo &t%picamente una d#cima parte' de lo ue ser%a necesario para un incremento de carga a lo largo de la cura de compresión irgen, sin embargo, a mu) bajos esuer-os el tiempo de recuperación puede ser m*s largo!
((!< 7ara minimi-ar oleaje durante el desmontaje, regrese el esp#cimen de nueo a la carga de asiento &5 J7a'! "na e- ue los cambios de altura han cesado &generalmente durante la noche', desmantelar r*pidamente despu#s de la liberación de la peueña carga fnal sobre la muestra! etire la muestra ) el anillo del consolidómetro ) limpie cualuier agua libre desde el anillo ) la muestra! Determinar la masa del esp#cimen en el ring ) restar la tara del anillo para obtener la masa del esp#cimen húmedo fnal, / :?! $a m*s e+acta determinación del contenido de masa seca ) contenido de agua del esp#cimen es encontrado mediante el secado de la muestra completa al fnal de la prueba! =i la muestra de suelo es homog#neo ) guarniciones sufcientes disponible para las pruebas de %ndice especifcado &er F!((', a continuación, determinar el contenido de agua fnal, L , de conormidad con /#todo D 22(< ) la masa seca de sólidos, /d, utili-ando la totalidad de muestra! =i el suelo es heterog#neo o m*s material es reuerida para la prueba %ndice especifcado, luego determinar el contenido de agua fnal, el Ip, de acuerdo con el /#todo D 22(< utili-ando una peueña muestra seleccionada del especimen! El material restante no secado se debe utili-ar para la prueba %ndice especifcada!
%2& Cácuo
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(2!( $os c*lculos ue se muestran se basan en el uso de las unidades del =! 9tras unidades son aceptables en la medida en ue los actores de la conersión apropiada se utili-an para mantener la coherencia de las unidades a lo largo los c*lculos! Ber (!4!( para comentarios adicionales sobre el uso de las unidades pulgada1libra! (2!2 Propiedades de muestra: (2!2!( 9btención de la masa seca de la muestra total, el / d, por la medición directa o para el caso en ue parte de la muestra se utili-a para las pruebas %ndice, calcular la masa seca de la siguiente manera. donde. @ masa húmeda de la muestra total de despu#s de la prueba, g o /g, ) @ contenido de agua &orma decimal' de porción de la muestra tomada despu#s de la prueba! (2!2!2 Calcular el contenido inicial ) fnal del agua, en por ciento, como sigue. contenido de agua inicial. + ( contenido de agua fnal. + ( donde. @ masa seca de la muestra, g o /g, ) @ masa húmeda de la muestra antes de la prueba, g o /g! (2!2!3 =e calcula la densidad seca inicial de la muestra de la siguiente manera.
donde. @ densidad seca de la muestra, gAcm 3 o /gAm 3, ) @ olumen inicial de la muestra, cm 3 o m 3!
(2!2!4 =e calcula la unidad de peso seco de la muestra de la siguiente manera.
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@ F! + , en J8Am3 @ <2!43 + , en lbApie 3 (2!2!5 Calcular el olumen de sólidos de la siguiente manera.
donde. @ graedad espec%fca de los sólidos, ) @ densidad del agua, (! gAcm 3 o /gAm3 (2!2!< 7uesto ue el *rea de la sección transersal de la probeta es constante durante toda la prueba, es coneniente para su posteriores c*lculos introducir el t#rmino Qaltura euialente de sólidosQ se defne como sigue.
donde. @ Rrea del esp#cimen, cm 2 o m2! (2!2!H Calcular la relación de ac%os antes ) despu#s de la prueba de la siguiente manera. relación de ac%os antes de la prueba. relación de ac%os despu#s de la prueba.
donde. @ altura inicial de la muestra, cm o m, ) @ altura fnal de la muestra, cm o m!
(2!2! calcular el grado de saturación, en por ciento, antes de ) despu#s de la prueba de la siguiente manera.
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grado inicial de saturación. + ( grado fnal de saturación. + (
(2!3 7ropiedades :iempo1Deormación1 esos incrementos de la carga donde se obtienen lecturas de tiempo1deormación, dos procedimientos alternatios &er (2!3!( o (2!3!2' se proporcionan para presentar los datos, determinar la consolidación primaria fnal ) calcular la tasa de consolidación! 0lternatiamente, el solicitando agencia puede especifcar un m#todo de su elección, ) toda%a estar en conormidad con este m#todo de ensa)o! $a lecturas de deormación se pueden presentar como medida de deormación, la deormación corregida para la compresibilidad del aparato o conertidos a esuer-o&#ase (2!4'! (2!3!( reerencia a la ?ig! 2, tra-ar las lecturas de deormación, d, rente al log de tiempo &normalmente en minutos' para cada incremento de la carga! (2!3!(!( 7rimera dibujar una l%nea recta a tra#s de los puntos ue representan los alores fnales ue e+hiben una tendencia en l%nea recta ) pendiente constante & C'! Dibuja una segunda recta tangente a la parte m*s empinada de la cura deormación1log de tiempo & D'! $a intersección representa la deormación, d(, ) el tiempo, t (, correspondiente al (6 de consolidación primaria & E'! Compresión en e+ceso acerca del (6 de la consolidación primaria estimada se defne como compresión secundaria! (2!3!(!2 Encuentra la deormación ue representa 6 de consolidación primaria mediante la selección de dos puntos cualesuiera ue tienen una r elación de tiempos de ( a 4! $a deormación en el m*s grande de los dos tiempos debe ser ma)or ue (A4, pero menos de (A2 de la deormación total para el incremento de carga! $a deormación correspondiente a 6 de consolidación primaria es igual a la deormación en el tiempo m*s peueño, menos la dierencia en la deormación para los dos tiempos seleccionados!
(2!3!(!3 $a deormación, d5, ue corresponde a 56 de consolidación primaria es igual al promedio de las deormaciones correspondiente a los ) (6 deormaciones! El tiempo, t 5, reuerido para 56 de consolidación se pueden encontrar gr*fcamente a partir de la cura deormación1log de tiempo obserando el tiempo ue corresponde a 56 de la consolidación primaria en la cura! (2!3!2 reerencia a la ?ig! 3, tra-ar las lecturas de deormación, d, rente a la ra%- cuadrada del tiempo &normalmente en minutos' para cada incremento de carga! (2!3!2!( 7rimera dibujar una l%nea recta a tra#s de los puntos ue representan las lecturas iniciales ue muestran una tendencia en l%nea recta! E+trapolar la l%nea de ondo para t @ ) obtener la deormación ordenada representando 6 consolidación primaria! (2!3!2!2 Dibuje una segunda l%nea recta a tra#s del 6 ordenada de modo ue el eje de abscisas de esta l%nea es de (,(5 eces los abscisa de la primera l%nea recta a tra#s de los datos! $a intersección de esta segunda l%nea con la cura deormación1ra%- cuadrada del tiempo es la deormación, dF, ) el tiempo, t F, correspondientes al F6 de consolidación primaria!
(2!3!2!3 $a deormación en el (6 de consolidación es (AF m*s ue la dierencia en la deormación entre ) F6 consolidación! El tiempo de la consolidación primaria, t (, puede ser tomado en la intersección de la cura deormación1ra%- cuadrada del tiempo ) esta deormación ordenada! $a deormación, d5, correspondiente a 56 de consolidación es igual a la deormación en 5AF de la dierencia entre ) F6 de consolidación! (2!3!3 Calcular el coefciente de consolidación para cada incremento de la carga mediante la siguiente ecuación ) los alores consignar en el m#todo elegido de la interpretación.
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donde. @ un actor de tiempo adimensional. para el m#todo (2!3!( use 56 consolidación con @ 5 @ !(FH, para m#todo (2!3!2 use F6 de consolidación con @ F @ !4, @ tiempo correspondiente al grado particular de consolidación, s o min; para el m#todo (2!3!( use @ 5, para el m#todo (2!3!2 use @ F, ) @ $ongitud de la tra)ectoria de drenaje en 56 de consolidación, cm o m para drenaje de doble cara es la mitad de la altura de la muestra en el incremento correspondiente ) para drenaje de cara sencilla es la altura completa de la muestra!
(2!4 7ropiedades carga1deormación. (2!4!( :abular la deormación o cambio en la deormación, d , lecturas correspondiente al fnal de cada incremento ), si se est* usando el /#todo de Ensa)o , correspondiente al fnal de la primaria consolidación, d(! (2!4!2 Calcular el cambio en la altura, SH @ d - do, relatio a la altura inicial de la muestra para cada lectura! =i es necesario, corregir la deormación por la Me+ibilidad aparato restando el alor de calibración obtenida en la =ección F de cada lectura! (2!4!3 epresentar los resultados de deormación en uno de los siguientes ormatos! (2!4!3!( Calcule la relación de ac%os de la siguiente manera.
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(2!4!3!2 0lternatiamente, calcular la tensión ertical, por ciento, como sigue. + ( (2!4!4 Calcular el esuer-o ertical como sigue.
donde. @ carga aplicada en 8 @ esuer-o ertical en J7a! (2!4!5 reerencia a la ?ig! 4, tra-ar los resultados de deormación &relación de ac%os o tensión' ue corresponde al fnal de cada incremento ), si se utili-a el /#todo de Ensa)o , correspondiente al fnal de la consolidación primaria contra el logaritmo de la presión!
89:0 (51En algunos casos, puede ser preerible presentar la cura carga1deormación cura en escala aritm#tica! (2!4!< reerencia a la ?ig! 4, determinar el alor de la presión de preconsolidación usando el siguiente procedimiento! 89:0 (< Cualuier otro m#todo reconocido de estimación de la presión de preconsolidación &er reerencias' tambi#n se puede utili-ar, siempre ue el m#todo es identifcado en el inorme! (2!4!
%3& $n)or"e: 7o8as de datos de prueba9or"as
(3!( $a metodolog%a utili-ada para especifcar cómo se registran los datos en la hoja&s' de datosAorma&s', como se indica a continuación, est* cubierto en (!5! (3!2 egistro como m%nimo la siguiente inormación general &datos'. (3!2!( 8ombre del pro)ecto ) locali-ación, número de sondeo, número de muestra ) proundidad! (3!2!2 Descripción ) clasifcación del suelo de acuerdo con la 7r*ctica D 24 o 0=:/ D 24H, cuando se dispone de datos de l%mite de 0tterberg! $a graedad espec%fca de los sólidos, 0tterberg limita ) distribución de tamaño de gr ano estar* tambi#n inormado cuando est# disponible m*s la uente de dicha inormación si aparte de las mediciones obtenidas en la muestra de ensa)o! :ambi#n tenga en cu enta ocurrencia ) el tamaño apro+imado de las part%culas grandes aislados! (3!2!3 Condición del suelo. (3!2!3!( contenido medio de agua de los cortes, (3!2!3!2 contenido inicial ) fnal de agua de la muestra, (3!2!3!3 unidad de peso seco inicial ) fnal de la muestra, (3!2!3!4 relación de ac%os inicial ) fnal de la muestra, (3!2!3!5 grado de saturación inicial ) fnal de la muestra, ) (3!2!3!< presión preconsolidación (3!2!4 7rocedimiento de prueba. (3!2!4!( 7rocedimiento de preparación utili-ado en relación con el recorte; declarar si el esp#cimen ue recortado utili-ando un recorte con placa giratoria, recortado utili-ando un -apato de corte, o probado directamente en un anillo de un anillo catador orrado! (3!2!4!2 Condición de prueba &la humedad natural o inundados, presión en la inundación'! (3!2!4!3 /#todo de prueba &0 o '! (3!2!4!4 /#todo de prueba utili-ado para calcular el coefciente de consolidación! (3!2!4!5 ?icha de incrementos ) decrementos de carga ) de la duración del incremento de carga, si difere de las 24 h; fnal de los resultados de incrementos de deormación ), por el m #todo de ensa)o , los resultados del fn de la deormación primaria ) coefciente de consolidación &er ?ig! ('! (3!2!4!< :odas las salidas del procedimiento descritos, inclu)endo secuencias de carga especiales! (3!2!5 7resentaciones gr*fcas. (3!2!5!( r*fca de deormación contra log del tiempo &er ?ig! 2' o ra%- cuadrada del tiempo &er ?ig! 3' para los incrementos de carga donde se tomaron las lecturas del ritmo de tiempo!
(3!2!5!2 r*fca de relación de ac%os rente a log de la cura de presión o por ciento de compresión rente a log de la cura de presión &#ase la ?ig! 4'! (3!2!5!3 En los casos en ue la tasa de tiempo de las lecturas de deormación se han tomado durante arios incrementos de carga, preparar un gr*fco de el log de coefciente de consolidación respecto a la media relación de ac%os o compresión media en por ciento para los incrementos de carga respectias &er ?ig! 5'! 0lternatiamente, un gr*fco del coefciente de consolidación o log del coefciente de consolidación rente a log de presión media puede ser utili-ado! =i las lecturas del rango de tiempo ueron obtenidas por sólo dos incrementos de carga, simplemente tabular la alores de ersus la presión promedio del incremento!
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89:0 (H1$a presión promedio entre dos incrementos de carga es elegida porue es coneniente para tra-ar el resultado! 0 menos ue la tasa de disipación de la presión de poro sea medida, no es posible determinar la presión eectia real en el momento de 56 de consolidación! 0dem*s, cierta ambigTedad puede surgir en caso de ue la prueba se ha reali-ado a tra#s de uno o m*s ciclos de carga de rebote intermedios!
%4& Precisión #esgo
(4!( Declaración de 7recision1Debido a la naturale-a de los /ateriales del suelo probados por este m#todo de ensa)o es o no actible o demasiado costoso en este momento para producir múltiples espec%menes ue tienen propiedades %sicas uniormes! Cualuier ariación obserada en los datos es igual de probable ue sea debido a la ariación en cuanto a la muestra como al operador o ariación de las pruebas de laboratorio! =ubcomit# D(!5 da la bienenida a propuestas ue permitan el desarrollo de un declaración de precisión *lida! (4!2 Declaración de =esgo 8o ha) ningún alor de reerencia aceptable de este m#todo de prueba, por lo tanto, el sesgo no se puede determinar! %5& Paabras cae
(5!( compresibilidad; curas de compresión; consolidación; coefciente de consolidación; prueba de consolidación; consolidómetro; presión preconsolidación; consolidación primaria; rebote; compresión secundaria; asentamiento; hincha-ón 9
,e)erencias
&(' Casagrande, 0!, Q$a determinación de la carga 7re1Consolidación ) su importancia pr*ctica, Q0ctas primero C=/?E, , (F3<, p! <! &2' :a)lor, D! I!, ?undamentos de /ec*nica de =uelos, Uohn Iile) and =ons, 8uea VorJ, 8V, (F4! &3' urmeister, D! /! Q$a 0plicación de /#todos de Ensa)o Controlado en Consolidación de 7ruebas Q, 0=:/ =:7 (2<, p! 3, 0=:/ (F5(! &4' =chmertmann, U! O! QEl Comportamiento Consolidación tranuila de 0rcilla Q:rans! 0=CE, (2, pp! (!2( a tra#s de (233, (!F55! &5' $eonards, ! 0! Q7ropiedades de ngenier%a de =uelos,Q Cap%tulo 2 en ?undación ngenier%a por $eonards, ! 0!, ed! /craL1Oill, 8uea VorJ, 8V, (!F<2! &<' IinterJorn, O! ?! ) ?ang, eds O! V!! ngenier%a ?undación /anual, Cap%tulo 4, Bon 8ostrand einhold Co!, 8uea VorJ, 8uea VorJ, (!FH5! &H' Oolt-, ! D! ) Woacs, I! D! ntroducción a la eot#cnica ngenier%a, 7rentice Oall, EngleLood CliXs, 8U, (!F(! &' Vong, ! 8! ) :oLnsend, ?! C! Eds QConsolidación de =uelos.! 7ruebas ) Ealuación Q, 0=:/ =:7 F2, 0=:/, (F
