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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-

    A@ ,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-

    d@spesor 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-

    d@spesor 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-

    K@ spesor del estrato%

    n@

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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%

    e@;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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    e@;elacin de vacos%

    Constante interalos de car$a

    v

    h="#nstante (1.17)

    Donde-

    v@&olumen espec7co en intervalo i de carga%

    K@+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

    A@ ,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

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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%

    *