Final Final Consolidación

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  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    1/40

    ndice

    1

    Universidad Catlica de la Santsima Concepcin

    Facultad de Ingeniera / II Semestre 2013

    Departamento de Ingeniera Civil

    Laoratorio de !eomateriales

    Ensayo Edomtrico

    !rupo "

    #arcelo $ecerra I%

    &icente C'(ve) C%Seasti(n C'ing C%

    *atricio Fuentes +%

    *ro,esor- Felipe &illaloos

    2. octure 2013 Concepcin

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    1. Introduccin...3

    2. MarcoTerico......4

    3. Clculo de tensiones sobre el estratoblando4. Ensayo

    edomtrico...134.1 !re"aracin de la

    muestra....13

    4.2 #atosiniciales....14

    4.3 Car$a..1%4.4 #escar$a

    ..1&4. 'ecar$a

    ..2(

    4.) *e$unda descar$a...22

    . 'esultados ensayo

    consolidacin24). +umedad

    ,nal.2&

    %. Coe,ciente deconsolidacin....2&

    -. Coe,ciente de"ermeabilidad..2&

    &. Tiem"o deconsolidacin..34

    1(. #eterminacinasentamiento...34

    11. Conclusiones..3

    2

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    12. iblio$ra/0a..3)

    1 Introduccin

    La consolidacin es una de las partes ,undamentales de la mec(nica de suelos una ,orma de comprender este ,enmeno es por medio del ensao

    edomtrico% ste ensao consiste en someter una muestra de suelo lando ue

    'a sido saturada a incrementos de es,uer)os totales ocasionando as un

    e4ceso de presin de poros ue se disipar( con un 5u6o de agua 'acia el

    e4terior%

    ste ensao reproduce el asentamiento de un estrato de suelo lando

    adem(s la variacin de este a lo largo del tiempo%

    n el presenta caso el tras,ondo del ensao estar( dado por la representacin

    del asentamiento producto de un edi7cio de 12 pisos 2 suterr(neos% +dem(sde la sorecarga impuesta por este edi7cio se considerar( ue la napa ,re(tica

    se encuentra 1 8m9 m(s aa6o del nivel de terreno lo cual a,ectar( las

    tensiones geost(ticas del suelo%

    La muestra de suelo ,ue otenida de la ruta 1:0 en un sonda6e SC1 en

    ;amadillas% sta es la muestra n==?

    1=0=%

    3

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    n la 7gura 1 es posile ver la representacin de la situacin propuesta con

    anterioridad dando adem(s los valores correspondientes del peso espec7co

    i ue corresponden a cada estrato de suelo en donde se aprecia ue el

    estrato impermeale puede evacuar tanto al estrato superior como al in,erior%

    Figura 1. Representacin de la situacin presentada.

    2 Marco terico

    #e/ormacin ertical incremental

    v=h

    h0(1.1)

    Donde-

    h @ De,ormacin vertical incremental%

    h0 @+ltura inicial%

    Mdulo edomtrico

    >

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    Eed= 'v

    v(1.2)

    Donde-

    'v @ Aensin vertical e,ectiva%

    v @ De,ormacin vertical incremental%

    'elacin lineal r,co e s ln 'v

    =00ln 'v (1.3)

    =k0k0ln 'v (1.4)

    Donde-

    0 @ &olumen espec7co para una carga de 1 B*a o interseccin de la LC

    con el e6e %

    0 @ *endiente de la lnea de compresin normal%

    k0 @ &olumen espec7co para una carga de 1 B*a o interseccin de la LC

    con el e6e %

    k0 @ *endiente de la lnea en descarga/recarga%

    'elaciones $r,co e vs log 'v

    Coe,ciente de com"resin "endiente l0nea ir$en

    =

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    CC=2.30(1.5)

    Coe,ciente de 5inc5amiento "endiente l0nea descar$a6recar$a

    Cs=2.3k0(1.6)

    Coe,ciente de consolidacin

    CV=kEedw

    (1.7)

    Donde-

    k= Coe7ciente de permeailidad%

    Eed= #dulo edomtrico%

    w= *eso unitario del agua%

    rado de consolidacin

    U=

    4

    3

    T Para T 1

    12

    (1.8)

    U=12

    3e

    ( 233T)

    Para T> 1

    12(1.9)

    Donde-

    [email protected] ,actor adimensional de tiempo%

    Coe,ciente de consolidacin Mtodo de Taylor

    n el gr(7co de,ormacin v/s ra) cuadrada del tiempo 8Figura 29-

    ? Ara)ar la me6or recta ue pasa por los primeros puntos del gr(7co? La interseccin entre la recta de7nida en 1 con el e6e de las ascisas

    de7ne una distancia aE%? Se de7ne en el e6e de las ascisas el punto + distanciado del origen en

    1%1=+? Se une el punto 0 +%

    :

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    ? La interseccin de esta recta con la curva de7ne el valor t.0 en el e6e delas ascisas%

    ? Con este valor de t.0 calcular el coe7ciente de consolidacin con la,rmula-

    CV=0.848d2

    t90(1.10 )

    Donde-

    [email protected] del espcimen del suelo%

    t90=

    Aiempo en el cual se produce el .0G de la consolidacin%

    Figura 2. Grafco consolidacin para la determinacin det90

    Mtodo de Casa$rande "ara la #eterminacin r,ca de la Tensin de"re consolidacin7 "c8.

    "

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    n el gr(7co e H Log v-

    - Uicar punto 1 punto de m(4ima curvatura- Ara)ar la recta 2 tangente por el punto 1- Ara)ar la recta 3 'ori)ontal por el punto 1- Ara)ar la isectri) de la recta tangente 2 la 'ori)ontal 3- *rolongar recta de la curva virgen o curva normalmente consolidada- La interseccin de las rectas > = determina en ascisas el valor de pc

    Figura 3. Determinacin Grfca de la Tensin de preconsolidacin, pc.

    Coe,ciente de consolidacin Mtodo de Casa$rande

    n el gr(7co de,ormacin v/s Log 8t9 87gura >9-

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    - n la parte inicial paralica de la curva marcar t1 8si la parte inicial noes paralica utili)ar D0 asociado a t @ 0 seguir en el paso >9

    - #arcar t2 @ > t1% De7nidos t1 t2 ellos determinan sore la curva ladistancia vertical J

    - Diu6ar la distancia 2J encontrar D0 en el e6e de las ordenadas%- Diu6ar la proeccin 'ori)ontal del 7nal de la curva de de,ormacin e

    intersectarla con el e6e de las ordenadas punto ue de7ne D100%- ncontrar D=0 como la distancia promedio entre D0 D100 en el e6e de

    las ordenadas%- *roectar D=0 en la curva de de,ormacin encontrar t=0 en el e6e de

    las ascisas%- Calcular Cvcomo-

    CV=0.196d2

    t50(1.11)

    Donde-

    [email protected] del espcimen del suelo%

    t50= Aiempo en el cual se produce el =0G de la consolidacin%

    Figura . Determinacin Grfca seg!n "asagrande de t#$.

    .

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    Ta%la 1. &alores del 'actor de tiempo para distintos grados de

    consolidacin a partir de la solucin con iscronas para%licas (

    solucin e)acta.

    97 : T T;10 000"= 000"=

    20 003 031>

    30 00:"= 00"0">0 011 012:

    =0 01". 01."

    :0 02= 02:

    "0 03= 0>03

    0 0>= 0=:"

    .0 0"1: 0>

    .= 0.>" 112.

    100

    T solucin con iscronas y T8 solucin eltimo

    ult=Hi=1

    n 'vi

    E edi(1.12)

    Donde-

    [email protected] spesor del estrato%

    [email protected]

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    w=Ww

    Ws(1.13)

    Donde-

    Ww @*eso del agua%

    Ws @*eso de slidos%

    !eso es"ec0,co seco

    d= 1+w(1.14)

    d= sw1+e

    (1.15)

    Donde-

    @*eso espec7co suelo%

    w @ Kumedad 8contenido de agua9%

    [email protected];elacin de vacos%

    w @*eso espec7co del agua%

    *aturacin

    !=ws

    e

    (1.16)

    Donde-

    @Kumedad 8contenido de agua9

    s @!ravedad espec7ca%

    11

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    [email protected];elacin de vacos%

    Constante interalos de car$a

    v

    h="#nstante (1.17)

    Donde-

    [email protected]&olumen espec7co en intervalo i de carga%

    [email protected]+ltura de proeta en intervalo i de carga

    Tiem"o de consolidacin t "ara un $rado de consolidacin%

    t=T d

    2

    "v(1.18)

    Donde

    [email protected] ,actor de tiempo a partir de la solucin e4acta%

    d @ spesor del estrato%

    "v @ Coe7ciente de consolidacin%

    12

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    3 Clculo de tensiones sobre estrato blando

    *ara la reali)acin del ensao edomtrico es necesario calcular las cargas ue

    recie el estrato lando en primer lugar por sus cargas geoest(ticas luego la

    eventual e4cavacin para el empla)amiento del edi7cio seguido de las cargas

    generada por la construccin de este 7nalmente su descarga del estrato

    lando 'asta llegar a la carga nula%

    *or esto se calcula en primera instancia las cargas geoest(ticas ue soporta el

    suelo lando-

    "ar$a=$e#=1hw+2'(h+E%hw)+

    3'H2

    =15k&

    31+8

    k&

    310+6

    k&

    35 @

    125kPa

    Despus la descarga generada por la e4cavacin-

    des"=$e#e%"= #(1hw+2'(E%hw ) )=125kPa47kPa=78 kPa

    *osteriormente la segunda carga ue se genera por el edi7cio de 12 niveles

    2 suterr(neos 8asumiendo cada piso con una carga de 1= B*a9%

    13

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

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    re"ar$a=des"+edi(i"i#=78kPa+15 kPa14=288kPa

    Finalmente se descarga 'asta llegar a los 0 B*a%

    Con estos datos es posile de7nir los intervalos de carga ue se aplicar(n a la

    muestra los cuales est(n presentados en la tala 2%

    Ta%la 2. *nter+alos de carga seleccionados para el ensa(o.

    Car$a ?!a0?12= 12=?2= 2=?=0 =0?100 100?12= ?

    #escar$a ?!a12=?100 100?=0 ? ? ? ?

    'ecar$a ?!a=0?100 100?12= 12=?200 200?>00 >00?00 00?1:00

    *e$unda descar$a ?!a1:00?00 00?>00 >00?200 200?100 100?=0 =0?0

    4 Ensayo edomtrico

    4.1 !re"aracin de la muestra

    La muestra es sacada generalmente por un toma muestra de pared delgada

    tipo S'el a una cierta pro,undidad de la super7cie en un estrato lando%

    *osterior a esto se talla el material para as otener una proeta de suelo de 20

    mm de altura =0 mm de di(metro% Una ve) elaorada dic'a proeta se

    introduce la muestra en el edmetro se procede a saturar por 2> 'oras para

    as poder reali)ar la primera carga%

    Cae mencionar ue se tom una muestra aparte de material con la 7nalidad

    de otener la 'umedad inicial del ensao%

    *asadas las 2> 'oras se determina el 'inc'amiento del suelo producto de su

    saturacin se procede a aplicar las cargas al suelo para as ver la variacin

    de la altura de la muestra en ,uncin del tiempo% n nuestro caso es preciso

    mencionar ue al cao de 1 da no se registr 'inc'amiento por saturacin%

    1>

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    + medida ue se aplican las cargas el agua se va drenando por dos piedras

    porosas superior e in,erior estas cargas son ampli7cadas por un ra)o palanca

    8Figura = 8a99 el cual tiene una relacin 10-1% Las mencionadas de,ormaciones

    se leen en el dial de de,ormaciones 8Figura = 899%

    Figura #. a- /uipo de consolidacin, %ra0o palanca. %- Dial de

    de'ormacin

    4.2 #atos iniciales

    Como se mencion anteriormente se separ una muestra de material se

    otuvo con ello la 'umedad inicial del suelo% Los valores se presentan en la

    tala 1 ,ueron calculados a travs de la ecuacin 81%139%

    Ta%la 3. "lculo de la umedad inicial.

    +umedad inicial!eso c"sula 32 $r 1>1!eso C"sula 32 @

    muestra $r >:>

    !eso =nillo $r =11

    !eso =nillo @ muestra $r 11"1!eso C"sula 32 @muestra seca $r 31=

    1=

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    +umedad inicial 0=:

    +umedad inicial : =:32

    Una ve) otenido este dato con el valor de gravedad espec7ca dado en el

    laoratorio es posile el c(lculo de-

    ? ;elacin de vacos inicial 8e9 a travs de la ,rmula 81%1:9 asumiendo

    100G de saturacin%

    ? *eso unitario seco 8 d 9 a travs de la ,rmula 81%1=9%

    ? *eso unitario 8 9 a travs de la ,rmula 81%1>9%

    ? Constante a travs de la ,rmula 81%1"9%

    Cuos valores numricos es posile encontrarlos en la tala >%

    Ta%la . Datos iniciales ensa(o edomtrico.

    s 2>:

    !eso es"cimen $r ::

    e inicial 2113!eso unitario seco

    ?A6cm3 3.=

    !eso unitario ?A6cm3 "230

    Constante 01=:

    + continuacin se detallar(n los resultados otenidos en cada intervalo decarga agrupando los datos en carga descarga recarga segunda descarga

    para entenderlo de me6or manera%

    Tabla . 'esultados ensayo edomtrico en car$a

    1:

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    Tabla ). 'esultados ensayo edomtrico en descar$a

    1(( ?!a ( ?!a

    Tiem"oBmin

    D7Bmm

    Tiem"oBmin

    D7Bmm

    01?

    000:> 01?

    00330

    02=?

    001.1 02=?

    00>32

    0=?

    002=> 0=?

    00=33

    1?

    0030= 1?

    00:3=

    22=?

    0033 22=?

    00"11

    >?

    003>3 >?

    00"3"

    :2=?

    00":2

    .?

    00""=

    12?

    00""

    1"

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    18/40

    1:?

    00".2

    20?

    0013

    2=?

    0013

    >0?

    003

    Tabla %. 'esultados ensayo edomtrico en recar$a

    Tabla -. 'esultado ensayo edomtrico en se$unda descar$a

    n las talas = : " es posile apreciar el asentamiento su,rido en cada

    intervalo de carga el tiempo en ue se produce dic'o asentamiento% Con

    1

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    estas talas es posile la construccin de los gr(7cos asentamiento 8mm9 vs

    tiempo 8min9 asentamiento 8mm9 vs tiempo 8 in 9 con el cual ser( posile

    utili)ar el mtodo de Aalor otener el coe7ciente de consolidacinCv el

    gr(7co asentamiento 8mm9 vs tiempo 8 login 9 con el cual es posile

    otener el coe7ciente de consolidacinCv a travs del mtodo de

    Casagrande%

    Deido a la gran cantidad de gr(7cos se mostrar( un e6emplo de cada uno de

    los mencionados gr(7cos para carga descarga recarga segunda descarga%

    4.3 Car$a

    Se utili)ar(n los datos otenidos para una carga de =0 B*a en representacin

    de los datos otenidos en carga%

    0 20 >0 :0 I0 100 120 1>0

    0%00

    0%0=

    0%10

    0%1=

    0%20

    0%2=

    0%30

    0%3=

    Ensayo edomtrico B( ?!aC

    nsao edomtrico M=0 B*a carN

    Tiem"o B'a0 de minC

    =sentamiento BmmC

    Figura . Resultado ensa(o edomtrico para #$ 45a en carga.

    n la 7gura : se presenta el resultado de aplicar constantemente una carga de

    =0 B*a 8lo cual ,ue 1 Bg deido al ra)o del edmetro (rea de la proeta9%

    *uede notarse en la 7gura ue en los primeros minutos la curva desciende

    r(pidamente con una elevada pendiente la ue comien)a a disminuir a medida

    1.

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

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    ue transcurre el tiempo llegando a ser cercana a cero en estos puntos se

    asume ue el suelo se estaili)%

    Luego gra7cando los datos de asentamiento vs el tiempo pero este

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    0%1 1 10 100 1000

    0%00

    0%0=

    0%10

    0%1=

    0%20

    0%2=

    0%30

    0%3=

    Mtodo de Casa$rande B( ?!a car

    #todo de Casagrande M=0 B*a carN

    Tiem"o BFG tiem"o

    =sentamiento Bmm

    Figura 8. 7todo de "asagrande para #$ 945a: en carga.

    n la 7gura nos damos cuenta de ue en el gr(7co de los datos otenidos no

    se pueden identi7car los puntos ue separan consolidacin primaria de

    secundaria esto es deido a ue durante el ensao se asumi la estaili)acin

    del asentamiento 8la pendiente de la curva 7g :% tiende a cero9 antes de ue

    alcan)ara la consolidacin secundaria por lo ue no es posile la utili)acin de

    mtodo de Casagrande%

    4.4 #escar$aSe tomar( como e6emplo los =0 B*a en descarga al igual ue en la seccin de

    carga se presentar( el resultado del ensao edomtrico para esta carga

    constante la utili)acin del mtodo de Aalor el de Casagrande%

    21

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    0 = 10 1= 20 2= 30 3= >0 >=

    ?0%10

    ?0%0

    ?0%0:

    ?0%0>

    ?0%02

    0%00

    nsayo edomtrico B( ?!a descar$a

    nsao edomtrico M=0 B*a desN

    Tiem"o Bmin

    =sentamiento Bmm

    Figura ;. Resultado ensa(o edomtrico para #$ 45a en descarga.

    0 1 2 3 > = : "

    ?0%10

    ?0%0

    ?0%0:

    ?0%0>

    ?0%02

    0%00

    Mtodo de Taylor B( ?!a des

    #todos de Aalor M=0 B*a desN ;ecta +

    ;ecta 1%1= +

    Tiem"o B'a0 de min

    =sentamiento Bmm

    Figura 1$. 7todo de Ta(lor para #$ 45a en descarga.

    De la 7gura 10 ,ue posile la otencin de tiempo al cual se produca el .0G de

    la consolidacin primaria para el estado de carga dado% ste tiempo ,ue

    t90=0,928in % la ,orma creciente de la curva es un indicador de ue el

    estado de carga en ue se encuentra la muestra es descarga ue la muestra

    est( su,riendo 'inc'amiento%

    22

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    23/40

    0%1 1 10 100

    ?0%10

    ?0%0

    ?0%0:

    ?0%0>

    ?0%02

    0%00

    Mtodo de Casa$rande B( ?!a des

    #todo de Casagrande M=0 B*a desN

    Tiem"o BFo$tiem"o

    =sentamiento Bmm

    Figura 11. 7todo de "asagrande para #$ 45a en descarga.

    n la curva de la 7gura 11% no es posile identi7car las los puntos de camio al

    igual ue el caso mostrado en >%3%

    4. 'ecar$a

    Se tomar( como e6emplo la recarga de 00 8B*a9 ue corresponde a nuestra

    pen0 =0 :0 "0 0 .0 100

    0%0

    0%=

    1%0

    1%=

    Ensayo edomtrico B-(( ?!a recar$a

    nsao edomtrico M00 B*aN

    Tiem"o Bmin

    =sentamiento Bmm

    Figura 12. Resultado ensa(o edomtrico para 8$$ 45a en recarga.

    23

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    24/40

    0 1 2 3 > = : " . 10

    0%0

    0%=

    1%0

    1%=

    2%0

    Mtodo de Taylor B-(( ?!a recar$a

    #todo de Aalor M00 B*aN

    Tiem"o B'a0 de min

    =sentamiento Bmm

    Figura 13. 7todo de Ta(lor para 8$$ 45a en recarga

    De la 7gura 13 se otiene el tiempo al cual se produce el .0G de la

    consolidacin% ste tiempo ser(t90=1,610in+

    0%1 1 10 1000%0

    0%2

    0%>

    0%:

    0%

    1%0

    1%2

    1%>

    1%:

    Mtodo de Casa$rande B-(( ?!a recar$a

    #todo de Casagrande M00 B*a recarN

    Tiem"o BFo$tiem"o

    =sentamiento Bmm

    Figura 1. 7todo de "asagrande para 8$$ 45a en recarga.

    Como se 'a venido dando 'asta a'ora con el respaldo de la 7gura 1> se

    logra ver nuevamente ue el mtodo de Casagrande es inutili)ale deido a

    ue los datos no se a6ustan a la curva%

    2>

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    25/40

    4.) *e$unda descar$a

    uevamente se presentar(n los gr(7cos del resultado de ensao edomtrico

    mtodo de Aalor mtodo de Casagrande esta ve) para una carga constante

    de 200 8B*a9%

    0 1 2 3 > = : "

    ?0%20

    ?0%1=

    ?0%10

    ?0%0=

    0%00

    Ensayo edomtrico B2(( ?!a des

    nsao edomtrico M200 B*a desN

    Tiem"o Bmin

    =sentamiento Bmm

    Figura 1#. Resultado ensa(o edomtrico para 2$$ 45a en segunda

    descarga.

    0 1 2 3 > = : "

    ?0%20

    ?0%12

    ?0%0>

    Mtodo de Taylor B2(( H"a 2 descar$aC

    #todo de Aalor M200 B*a desN

    Tiem"o B'a0 de minC

    =sentamiento BmmC

    2=

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    26/40

    Figura 1. 7todo de Ta(lor para 2$$ 45a en segunda descarga.

    De la 7gura 1: es posile otener el tiempo al cual se produce el .0G de la

    consolidacin% ste tiempo ser(t90=2,177in+

    0%1 1 10 100

    ?0%20

    ?0%1=

    ?0%10

    ?0%0=

    0%00

    Mtodo de Casa$rande B2(( ?!a 2 des

    #todo de Casagrande M200 B*a 2 desN

    Tiem"o BFo$tiem"o

    =sentimiento Bmm

    Figura 16. 7todo de "asagrande para 2$$ 45a en segunda descarga.

    Como 'a sido com

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    27/40

    0 10 20 30 >0 =0 :0

    0

    0%20%>

    0%:

    0%

    1

    1%2

    1%>

    1%:

    'esultado ensayo edomtrico

    ;esultado ensao edomtrico

    Tiem"o B'a0 de min

    =sentamiento Bmm

    8a9 Carga/descarga%

    == :0 := "0 "= 0 = .0 .= 100

    1%0

    2%=

    >%0

    =%=

    'esultado ensayo edomtrico

    ;esultados ensao edomtrico

    Tiem"o B'a0 de min

    =sentamiento Bmm

    89 ;ecarga/segunda descarga

    i$ura 1-. 'esultado de asentamiento ersus t "ara un $ru"o de

    ensayos edomtricos de un suelo de maicillo con a car$as entre ( y12 B?!a y descar$a 5asta ( ?!a y b recar$a de 1(( a 1)(( ?!a y

    descar$a ,nal.

    2"

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    28/40

    Se oserva de la 7gura 1 a9 ue en un principio para las primeras tres cargas

    aplicadas la consolidacin de la muestra se estaili)a en intervalos de tiempo

    similares es decir su asentamiento de6a de ser considerale por 'acerse mu

    peueOo por el contrario la carga cuatro cinco tardo consideralemente m(s

    en llegar a un asentamiento ue no vari tanto en ,uncin del tiempo producto

    de las cargas%

    s necesario mencionar ue la carga cuatro cinco presentan una curva tan

    alargada puesto ue era imperioso reali)ar la lectura del asentamiento a las :

    'oras como el 'orario de ,uncionamiento del laoratorio 7nali)aa se

    decidi de6ar la carga toda la noc'e para as poder asegurar ue la curva se

    'aa estaili)ado%

    Finalmente se puede considerar ue en el tramo en descarga de la 7gura 1 a9

    la estaili)acin de la curva se otiene mu paulatinamente lo cual es

    ra)onale por ue el 'inc'amiento del suelo por la lieracin de cargas es un

    proceso ue se reali)a muc'o m(s r(pido ue el asentamiento%

    De la 7gura 1 9 se denota ue la recarga 'asta los 12= B*a el tiempo de

    estaili)acin de la curva ,ue menor tamin los asentamientos en estas

    cargas ,ueron menores deido a ue el suelo a se 'aa sometido a esa

    carga% +dem(s la descarga 'asta la carga nula tardo menor tiempo en llegar a

    la estaili)acin de la curva en contraste con las recargas%

    Cae mencionar ue en la tercera recarga a los 200 B*a esta consolido todo

    un 7n de semana lo ue e4plica su curva tan amplia%

    Las siguientes 7guras muestran la curva de consolidacin otenida del ensao

    con di,erentes escalas del e6e 'ori)ontal%

    0 =00 1000 1=00 2000

    1%0

    1%2

    1%>

    1%:

    1%

    2%0

    2%2

    Tensin e/ectia ertical J;7 ?!a

    'elacin de ac0os

    2

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    29/40

    8a9

    2 20 200 2000

    1%0

    1%2

    1%>

    1%:

    1%

    2%0

    2%2

    FATensin e/ectia ertical ?!a

    'elacin de ac0os

    89

    2 3 > = : " I

    1%0

    1%2

    1%>

    1%:

    1%I

    2%0

    2%2

    FATensin e/ecti1a 1ertical4 B?!aC

    'elacin de 1ac0os

    8c9

    Figura 1;. "ur+a de consolidacin mostrada en a- un grfco lineal, %-en un grfco semilogar

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    30/40

    n la 7gura 20% Se muestra la determinacin de la tensin de pre consolidacin

    por mtodo de Casagrande para el suelo en estudio donde puede notarse la

    recta vertical ue pasa por el punto C e intercepta al e6e 'ori)ontal el valor del

    e6e en la interseccin es de 11> B*a ser( la tensin de pre consolidacin del

    suelo es decir la tensin m(4ima ue el suelo 'a soportado en su pasado por

    lo tanto para cargas menores a esta el suelo no deiera e4perimentar grandesde,ormaciones%

    10 100 1000 10000

    1%0

    1%2

    1%>

    1%:

    1%

    2%0

    2%2

    Tensin e/ectia ertical B?!a

    'elacin de ac0os

    Figura 2$. Determinacin de la tensin de pre consolidacin mediante

    el mtodo de "asagrande.

    De la 7gura anterior es posile otener el coe7ciente de compresinC" @

    ?0:> ue corresponde a la pendiente de la lnea virgen o )ona normalmente

    consolidada mostrada en la 7gura anterior el coe7ciente de 'inc'amiento

    [email protected] ?01 correspondiente a la pendiente de la )ona de descarga%

    +n(logo a esto se otiene , k - pendiente de la lnea de consolidacin

    normal pendiente de la )ona posterior a la lnea de consolidacin normal%

    stos valores se otienen de la 7gura 1. c9 son = ?02"" k= ?00>%

    30

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    31/40

    + continuacin se presentar(n las talas necesarias para el c(lculo del mdulo

    edomtricoEed en carga descarga recarga descarga 7nal% La rigide) del

    suelo vara con la carga aplicada por lo ue el mdulo edomtrico tendera a

    aumentar al aumentar la carga%

    Ta%la ;. Determinacin del mdulo edomtricoEed en carga.

    Interalo ?!a (K127 127K2 2K( (K1(( 1((K12Car$a ?!a 12= 12= 2= =0 2=

    5 mm 20 1.> 1.:>> 1.3> 1=2L5 mm 01=2 020> 02.: 0>.= 020"

    L E 000": 00102 001=0 002=: 0010.Eed ?!a

    1:>0>20 121:3". 1:=.=.: 1.=3132 22":"=3

    Lo anterior mencionado se cumple solo con la e4cepcin del intervalo de 12=

    a 2= B*a en el cual el mdulo edomtrico disminu% Aamin podemos

    apreciar ue se cumple ue este par(metro aumenta de ,orma leve%

    Ta%la 1$. Determinacin del mdulo edomtricoEed en la primera

    descarga.

    Interalo ?!a 12K1(( 1((K(Car$a ?!a ?2= ?=0

    5 mm 1:>= 1:0L5 mm ?003> ?00>

    L E ?0001. ?000>>Eed ?!a

    13=.3.1

    111>2"=1

    + travs de la tala 10% s posile notar ue al iniciar la primera descarga el

    mdulo edomtrico aumenta dr(sticamente 'asta = veces m(s de lo

    presentado en la primera carga para luego ir a6ando levemente con cada

    descarga%

    *ara el caso de la recarga el mdulo edomtrico mantiene valores altos 'asta

    llegar a su )ona de pre consolidacin en donde ocurre una disminucin

    dr(stica del mdulo edomtrico tal como se aprecia en la tala 11%

    Ta%la 11. Determinacin del mdulo edomtricoEed en recarga.

    31

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    32/40

    Interalo ?!a (K1((1((K12

    12K2((

    2((K4((

    4((K-((

    -((K1)((

    Car$a ?!a =0 2= "= 200 >00 005 mm 1":> 1:." 1:31 1003 1:.0 1=>"3

    L5 mm 00". 00:: 0:2. 1113 1>1" 1133

    L E 000>2 0003= 0033" 00:1 003. 00"32Eed ?!a11.1>

    :>"0"0

    .22222"

    .3323:>

    00>"::

    2110.2:

    >>

    Luego en la descarga 7nal ocurre un gran aumento inicial del mdulo

    edomtrico para 7nalmente disminuir% sto se aprecia en la tala 12%

    Ta%la 12. Determinacin del mdulo edomtricoEed en descarga

    fnal.

    Interalo ?!a -((K4(( 4((K2(( 2((K1(( 1((K( (K(Car$a ?!a ?>00 ?200 ?100 ?=0 ?=0

    5 mm 1>3"= 1>=11 1>:> 1>.10 1=1=:L5 mm ?013: ?01"3 ?022: ?02>: ?103:

    L E ?000.> ?0011. ?001=> ?001:= ?00:3Eed ?!a

    >223>>>:

    1:02." :>.==23 302="1 "312=2

    ) +umedad ,nal

    n la siguiente tala se aprecia la 'umedad 7nal del ensao otenida una ve)terminada la descarga 7nal con auda de la ecuacin 81%139%

    Ta%la 13. =umedad fnal del ensa(o edomtrico

    +umedad ,nalMuestra 5>meda @

    c"sula 1(% :2!eso c"sula 1(% 133

    Muestra seca @ c"sula1(% >312

    +umedad ,nal 0::0

    +umedad ,nal ::=..

    :

    Se aprecia ue la 'umedad 7nal es astante menor ue la inicial deido a ue

    el agua es e4pulsada de la muestra por la caga aplicada sore esta%

    %. Coe,ciente de consolidacin C

    32

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    33/40

    l coe7ciente de consolidacin ser( otenido a partir de la ecuacin 81%"9

    como se apreciar( en la siguiente tala este camiar( con cada carga

    aplicada% *ara este par(metro ser( necesaria la inclusin de t.0 el cual es

    calculado a partir del mtodo de Aalor como se presenta en la tala 1>%

    Ta%la 1. "lculo de coefciente de consolidacin.

    Car$a?!a t&(min d mm CBm26s12= 1.1 20000 "13?0"

    2= 1101 1.> 12:?0:

    =0 1.= 1.:>> :.:?0"

    100 2"3 1.3> >3?0"

    12= 0.2 1=2 1>1?0:

    100 0>=" 1:>= 2:.?0:

    =0 0.2 1:0 133?0:

    100 0=: 1":> 1>=?0:

    12= 1.0= 1:." :>.?0"

    200 22"1 1:31 =>0?0"

    >00 3>: 1003 32?0"

    00 1:10 1:.0 :2:?0"

    1:00 =30 1=>"3 1="?0"

    00 0==0 1>3>0 132?0:

    >00 0.:= 1>3"= "="?0"

    33

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    34/40

    200 21"" 1>=11 3>2?0"

    100 =31> 1>:> 1>3?0"

    =0 1"132 1>.10 >=?0

    0 :0.>" 1=1=: 133?0

    -. Coe,ciente de "ermeabilidad

    l coe7ciente de permeailidad k variar( con cada carga aplicada deido al

    reacomodo de las partculas es por ello ue a continuacin se presenta una

    tala con la otencin de este valor ue ,ue determinado del despe6e de la

    ecuacin 81%"9 otenindose-

    CVwEed

    =k

    Ta%la 1#. "lculo del coefciente de permea%ilidad.

    J;?!a t&(min d mm C m26s Eed?!a ?m6s12= 1.1 20 "13?0" 1:>0>2 >2"?0.

    2= 1101 1.> 12:?0: 121:3 102?0

    =0 1.= 1.:>> :.:?0" 1:=.:0 >12?0.

    100 2"3 1.3> >3?0" 1.=313 2>3?0.

    12= 0.2 1=2 1>1?0: 22":"= :0:?0.

    100 0>=" 1:>= 2:.?0: 13=.3.2 1.>?0.=0 0.2 1:0 133?0: 111>2"= 11"?0.

    100 0=: 1":> 1>=?0: 11.1>: 120?0.

    12= 1.0= 1:." :>.?0" "0"0. ..?10

    200 22"1 1:31 =>0?0" 2222". 23?0.

    >00 3>: 1003 32?0" 323:>0 ..:?10

    00 1:10 1:.0 :2:?0" >"::2 12.?0.

    3>

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    35/40

    1200 =30 1=>"3 1="?0" 10.2:> 1>1?10

    00 0==0 1>3>0 132?0:32.:":

    3 3.3?11

    >00 0.:= 1>3"= "="?0" >223>>= 1":?10

    200 21"" 1>=11 3>2?0" 1:02.. 1..?10

    100 =31> 1>:> 1>3?0" :>.==2 21"?10=0 1"132 1>.10 >=?0 302=" 1>.?10

    0 :0.>" 1=1=: 133?0 "312= 1".?10

    + continuacin se presentar(n gr(7cos ue dan cuenta de cmo vara ciertos

    par(metros en ,uncin de la tensin vertical e,ectiva 'v

    10

    1000

    100000

    0P00

    =?0"

    1?0:

    2?0:

    2?0:

    3?0:

    3?0:

    Tensin 1ertical e/ecti1a7 J1; ?!a4

    Coe,ciente de consolidacin C1 Bm26s

    8a9

    3=

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    36/40

    10 100 1000

    100

    10000

    1000000

    Tensin ertical e/ectia7 J; ?!a

    Mdulo edomtrico Eed 7?!a

    89

    10 1000 100000

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    Tensin ertical e/ectia7 J; ?!a

    Coe,ciente de "ermeabilidad ?7 Bm6s

    8c9

    3:

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    37/40

    0 1 2 3 > = : " I .

    0

    200

    >00

    :00

    I00

    1000

    1200

    1>00

    1:00

    1I00

    #e/ormacin 1ertical E17 :

    Tensin 1ertical e/ecti1a7 J1; ?!a4

    8d9

    Figura 21. &ariacin de respecto a la tensin +ertical e'ecti+a +ertical

    del a- coefciente de consolidacin "+, %- mdulo edomtrico ed, c-

    coefciente de permea%ilidad k ( e- tensin de'ormacin.

    & Tiem"o de consolidacin

    Se proceder( calcular el tiempo de consolidacin para un tiempo det50

    t90 para un promedio de carga descarga recarga puesto ue esto es el

    proceso de cargas ue reciir( el suelo por la construccin del edi7cio%

    Se presentan lo respectivos coe7cientes de consolidacin promedios para las

    situaciones antes descritas%

    Tabla 1). Coe,cientes de consolidacin "romedio "ara car$a7descar$a7 recar$a y C !romedio de car$a7 descar$a y recar$a.

    C encar$aBm26s

    C en descar$aBm26s

    C en recar$aBm26s

    C "rom Bm26s

    .13?0" 201?0: :2=?0" 11?0:

    !ara t50

    Se utili)ara un ,actor de tiempo deT50 @ 01." otenido de la tala 1 el Cv

    promedio de carga descarga recarga un d @ = m correspondiente a la

    3"

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    38/40

    mitad del espesor del estrato deido a ue el suelo drena in,erior

    superiormente%

    Tabla 1%. Tiem"o "ara un (: de consolidacin en se$undos7 minutos75oras y d0as.

    Tiem"oSegundos >1"P0:

    #inutos :.>P0>

    Koras 11="13

    Das >21

    !ara t90 .

    Se utili)ara un ,actor de tiempoT90 @ 0> otenido de la tala 1%

    Tabla 1-. Tiem"o "ara un &(: de consolidacin en se$undos7 minutos75oras y d0as.

    Tiem"oSegundos 1".P0"

    #inutos 2.P0=

    Koras >.0.:

    Das 302

    1( #eterminacin de asentamiento

    Qtenidos los mdulos edomtricos de cada intervalo de carga se calcul el

    asentamiento 7nal ue causara la construccin del edi7cio sore el terreno

    por medio de la c% 81%129% n este caso se tena una tensin de 12= B*a se

    descarg a " B*a con la e4cavacin 7nalmente con la carga del edi7cio se

    lleg a una tensin total de 2 B*a%

    Los intervalos con sus respectivos mdulos edomtricos ,ueron los siguientes-

    *ara descarga

    Interalo ?!a 12K1(( 1((K(Eed ?!a

    13=.3.1

    111>2"=1

    3

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    39/40

    *ara recarga

    Interalo ?!a (K1(( 1((K12 12K2(( 2((K4((Eed

    ?!a 11.1>:> "0"0.2 2222".3 323:>00

    =10[ 2513593,918

    + 2211142,751

    + 22

    11914,864+

    25

    7078,092+

    75

    2222,793+

    88

    3236,4]

    @

    (7) m ) cm

    11. Conclusiones

    De los resultados otenidos es posile oservar el comportamiento del

    suelo ,rente a la aplicacin de distintas tensiones lo ue resulta

    importante a la 'ora de decidir la reali)acin de un proecto sore dic'o

    suelo adem(s de considerar los tiempos en ue la consolidacin se lleva

    a cao% *rimeramente podemos apreciar ue el suelo no se 'inc' lo cual es un

    punto a ,avor al momento de construir a ue en suelos e4pansivos

    como el caso de la arcilla pueden producir empu6es verticales

    'ori)ontales ue pueden a,ectar las cimentaciones empu6ar muros

    destruir pisos 8entre muc'as otras cosas9%

    Se utili) el mtodo de Aalor para otener el coe7ciente deconsolidacin Cv deido a ue los datos otenidos se a6ustan de me6or

    manera a un gr(7co semi ra) ue a uno semilogartmico% Se cumple adem(s la relacin-

    C"=2.30

    Cs=2.3k0

    Con los datos otenidos a ue-

    0,64.2.30,277

    0,1.2.30,04

    Aamin se compruea el concepto re,erido a la tensin de pre

    consolidacin 811> B*a9 al asentamiento producido con tensiones

    3.

  • 7/25/2019 Final Final Consolidacin

    40/40

    maores o menores a esta pues para el primer caso en ue la tensin es

    maor a la de pre consolidacin la de,ormacin result ser muc'o

    maor ue la de,ormacin del caso en ue la tensin en menor% Se aprecia en la tala 1> ue el coe7ciente de permeailidad B tiende a

    disminuir con cada carga aplicada no cumplindose esto a caalidad en

    algunos puntos pero en lneas generales disminuir(% s posile ver ue el mdulo edomtrico otenido en las talas . 10

    11 12 ue este par(metro aumentar( levemente en cara aumentar(

    dr(sticamente en la primera descarga para seguir aumentando en

    recarga 'asta ue llegar a nuestra tensin de pre consolidacin de 11>

    B*a donde decaer( dr(sticamente% Finalmente en la