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CONSOLIDACIN
UNIDIMENSIONAL DE SUELOS
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Consolidacin unidimensional desuelos
Definicin
Asentamiento que experimentan algunos suelosproducto del escape del agua debido asobrecargas
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Consolidacin unidimensional desuelos
Hiptesis fundamentales de la teora deconsolidacin
1. Se supone el suelo: Homogneo, cohesivo y saturado2. La compresin del suelo IN SITU es unidimensional
3. La variacin de volumen tiene su origen en la relajacindel exceso de presin de poros
4. El flujo es unidimensional5. El Coeficiente de Consolidacin (Cv) y el de
permeabilidad (k) permanecen constante a lo largo del
proceso
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Deformacin Plstica
Definicin
Es una reduccin en la relacin de vacos, bajo unincremento de presin (o carga)
Deformacin plstica ensuelos granulares
Deformacin plstica ensuelos finos
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Deformacin plstica en suelos granulares(grano grueso)
Condiciones en que se presenta:1. Suelo seco
2. Suelo parcialmente saturado
3. Suelo completamente saturado4. Carga aplicada al suelo
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Deformacin plstica en suelos granulares(grano grueso)
Condiciones en que se presenta:1. Suelo seco
2. Suelo parcialmente saturado
3. Suelo completamente saturado4. Carga aplicada al suelo
Deformacin prcticamente instantnea
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Deformacin plstica en suelos granulares(grano grueso)
Condiciones en que se presenta:1. Suelo seco
2. Suelo parcialmente saturado
3. Suelo completamente saturado4. Carga aplicada al suelo
Deformacin prcticamente instantnea
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Deformacin plstica en suelos finos
Condiciones en que se presenta:
1. Grano fino saturado parcial o totalmente
El tiempo para lograr la deformacin plsticay la reduccin de vacos es mucho mayor y
depender de:
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Deformacin plstica en suelos finos
El tiempo para lograr la deformacin plsticay la reduccin de vacos es mucho mayor ydepender de
1. Grado de saturacin2. El coeficiente de permeabilidad del suelo
3. Las propiedades del fluido de los poros
4. La longitud de la trayectoria que debe recorrer elfluido expulsado de la muestra para encontrar elequilibrio
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Deformacin plstica en suelos finos
El tiempo para lograr la deformacin plsticay la reduccin de vacos es mucho mayor ydepender de
1. Grado de saturacin2. El coeficiente de permeabilidad del suelo
3. Las propiedades del fluido de los poros
4. La longitud de la trayectoria que debe recorrer elfluido expulsado de la muestra para encontrar elequilibrio
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Consolidacin de Suelos
Se define consolidacin como la deformacinplstica debida a la reduccin en la relacin devacos (generalmente llamada asentamiento)
la cual es funcin del tiempo.
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La diferencia entre compresin yasentamiento por consolidacin es que laconsolidacin depende del tiempo.
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Consolidacin primaria
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Consolidacin primaria
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Consolidacin primaria
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Consolidacin primaria
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Consolidacin primaria
Diagrama de consolidacin de una capacompresible de arcilla
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Consolidacin primaria
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Definicin de trminos
1. Arcilla normalmente Consolidada
Es aquella que nunca ha tenido una fatiga deconsolidacin mayor a la existente en el
momento actual.
2. Arcilla pre-consolidada (P.C.)
Es aquella que ha tenido una fatiga deconsolidacin mayor a la actual
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Definicin de trminos
1. Fatiga mxima de consolidacin
Es la fatiga mxima de consolidacin que ha actuadoalguna vez en el suelo
2. Razn de pre-consolidacin
RPC= vmx/ vc
Es el cociente entre la vmx de consolidacin que ha
sufrido el suelo en un tiempo t y la fatiga deconsolidacin actual vc( 1,52,0)
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Caractersticas o parmetros de laconsolidacin de suelos
1. ndice de compresin o de compresibilidad (Cc)
v
eCc
log
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Caractersticas o parmetros de laconsolidacin de suelos
1. ndice de compresin o de compresibilidad (Cc)
v
eCc
log
El Cc define caractersticas deesfuerzo-deformacin del suelo, yse relaciona con cuantaconsolidacin o asentamiento
tendr lugar.
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Caractersticas o parmetros dela consolidacin de suelos
2. Coeficiente de pre-consolidacin o decompresibilidad ( av )
vc
e
av
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Caractersticas o parmetros dela consolidacin de suelos
2. Coeficiente de pre-consolidacin o decompresibilidad ( av )
vc
e
av
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Caractersticas o parmetros dela consolidacin de suelos
2. Coeficiente de pre-consolidacin o decompresibilidad ( av )
El coeficiente mide la razn devariacin de la relacin de vacoscon la presin.
Y el valor de av depende de lapresin actuante sobre el suelo yno es constante del mismo.
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Caractersticas o parmetros dela consolidacin de suelos
3. Coeficiente de consolidacin vertical
w*av
)1(
ekCv
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Caractersticas o parmetros dela consolidacin de suelos
3. Coeficiente de consolidacin vertical
w*av
)1(
ekCv
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Caractersticas o parmetros dela consolidacin de suelos
4. Coeficiente de compresibilidad volumtrica
e1
a v
vm
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Caractersticas o parmetros dela consolidacin de suelos
4. Coeficiente de compresibilidad volumtrica
Fsicamente expresa lacompresibilidad del suelo,relacionndola con suvolumen inicial.
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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv)
El Cv se determina por ajustes de curvastiempo, experimental y terica,desarrollndose por alguno de los siguientes
mtodos.
- Raz cuadrada del tiempo (Taylor)
- Logaritmo del tiempo (Casagrande)
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Esquema del ensayo de consolidacin
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Esquema del ensayo de consolidacin
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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv) Taylor
UCM Ingeniera en Construccin
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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv) Taylor
90
2
90
2
90 848,0
t
H
t
HTcV
t90
D100=Ds-10/9(Ds-90)
Ds
D90
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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv) Taylor
90
2
90
t
HTcV
90
2
90 )2/(
t
HTcV
Drenaje simple
Drenaje doble
H
Drenaje
H1
H2
Drenaje
D i i d l fi i d
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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv) Casagrande
t100
t50
D100
t1=4*t2
D0
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D t i i d l fi i t d
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Determinacin del coeficiente deconsolidacin (Cv) Casagrande
50
2
50
2
50V
tH196,0
tHTc
2
0100
50DDD
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Graficas deformacin v/s carga
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Escala natural
Relacin de
vacos (e)
Presin ()
v
e-
a
v
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Escala logartmica
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Determinacin de la preconsolidacin
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Determinacin de la preconsolidacin
c
v< c preconsolidada
v >c normalmente consolidada
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UCM Ingeniera en Construccin
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Calculo asentamiento total
Vo
Vs
H
Vs
Vo
e
e
1
H
VV
VV
V
VV
V
VV
V
V
V
V
V
V
e
e
s
i
s
s
s
s
s
i
s
o
0
0
0
10
011
Demostracin
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Calculo asentamiento total
Por lo tanto
01 e
eH
vCcev
eCc
log
log
Recordar
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Calculo asentamiento total
vCce
HH log*
1 0
0
000 log)log(log vvvv
0
00
0
log*1
*
v
vv
e
CcH
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Calculo asentamiento total
0
00
0
log*1
*
v
vv
e
CcH
La formula es conservadora
Los clculos se realizan al centro del estrato
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D i i d l i d
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Determinacin del tiempo deconsolidacin
Estrato arcilloso de espesor 2H,en el cual el agua puede
drenar por el extremo superiore inferior.
D t i i d l ti d
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Determinacin del tiempo deconsolidacin
Grado de consolidacin U del suelo se expresa como.
U = Asentamiento en el instante TAsentamiento al final de la consolidacin
maxU
D t i i d l ti d
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Determinacin del tiempo deconsolidacin
Grado de consolidacin U del suelo seexpresa como.
f
yeeeeU
0
0 Si u= 0 entonces U = 100%En los puntos interiores, utilizarla ecuacin Uy
D t i i d l ti d
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Determinacin del tiempo deconsolidacin
vovf
vovyU
El porcentaje de consolidacin, U, se definecomo el porcentaje promedio del esfuerzo
adicional , que es soportado por elaumento del esfuerzo efectivo y representa elporcentaje de la compresin total o mximaque ya ha ocurrido en el estrato
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Adems de los valores del grado de consolidacin Uy, tambin es necesariocalcular el grado promedio de consolidacin U*y. Este refleja el asentamiento
en la superficie de la carga.
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Grado de consolidacin v/s T
Esta curva permite obtener el
grado de consolidacin endiferentes instantes.
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Determinacin del tiempo de
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Determinacin del tiempo deconsolidacin
La permeabilidad del suelo, que rige la velocidad de filtracin delagua.
El espesor del estrato, que influye en el gradiente hidrulico y en elvolumen de agua que debe filtrarse como en la distancia que debeatravesar.
El nmero de fronteras permeables del estrato, por las cuales puedael agua salir, lo cual influye en la distancia que el agua debe atravesar yen el gradiente hidrulico.
La relacin de vacos y la velocidad con que sta cambio con lapresin, lo cual influye en el volumen de agua y en la manera como lapresin neutra disminuye con la prdida de agua.
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Resumen del mtodo de clculo
1. Toma de muestra representativa de cada estrato.
2. Realizacin de ensayos edomtricos.
Determinacin de parmetros iniciales Cc y e0.
3. Clculo de las tensiones efectivas iniciales verticales
existentes en cada punto (),y los incrementos en
la tensin debido a la carga aplicada .
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Resumen del mtodo de clculo
4. Obtencin del asentamiento por estrato.
5. Obtencin del asiento total por la suma de los distintos
estratos.
Htotal= Hi
v
vv
e
HCci
log
1
*
0
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Resumen del mtodo de clculo
6. Determinar el tiempo de asentamiento.
T = factor de tiempo adimensional
H = Espesor del estrato
=> H drenaje simple
=> H/2 drenaje doble