CONSOLIDACION DRENADA

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERACARRERA PROFESIONAL: INGENIERA CIVIL CTEDRA : MECNICA DE SUELOS II TEMA : CONSOLIDACIN DRENADA CATEDRTICO : ING. CALSINA COLQUI, VIDAL VICTOR INTEGRANTES : CHOCCE CURO, MEIGUER JHON PIZARRO GERONIMO, VARONI ROBLES ASTUHUAMN, JOEL RODRIGUEZ CASAS, HANS VILCHEZ ALVA, CONSUELO : VI SECCIN : A1

CICLO

HUANCAYO-PERU 2012 ENSAYO EDOMTRICO O DE CONSOLIDACIN

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Su finalidad es determinar la velocidad y grado de asentamiento que experimentara una muestra de suelo arcilloso saturado al someterla a una serie de incrementos de presin o carga. El fenmeno de consolidacin, se origina debido a que si un suelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el agua existente en los poros absorbe rpidamente de dicha carga puesto que esta es incompresible, pero con el transcurso del tiempo, escurrir y el suelo ir absorbiendo esa carga paulatinamente. Este proceso de transferencia de carga, origina cambios de

CONSOLIDACION DRENADAvolumen en la masa de suelo, iguales al volumen de agua drenada. (figura 1).

Figura N1 ESQUEMA DE CONSOLIDACIN EN TERRENO ( ELE INTERNACIONAL LTDA .1993)

CONSOLIDACION DRENADAEn suelo granulares, la reduccin del volumen de vacos se produce casi instantneamente cuando se aplica la carga, sin embargo en suelos arcillosos tomar mayor tiempo, dependiendo de factores como el grado de saturacin, el coeficiente de sobrecarga. METODOLOGA DE ENSAYO: - Equipo necesario: - Un aparato de carga o edmetro de 250 kg. de capacidad, provisto de un lector de carga y un dial lector de deformacin de 0,01mm de precisin. permeabilidad, la longitud de la trayectoria que tenga que recorrer el fluido expulsado, las condicin es de drenaje y la magnitud de la

FIGURA N2 Tipos de edmetro (Bowles J., 1982)

Un consolidmetro, equipo compuesto por una caja de bronce

estanca un anillo de bronce de 63 mm de dimetro y 24 mm de altura con sus bordes cortantes para tallar la muestra, un disco de moldeo para rebajar la muestra en una profundidad de 2 y 4 papel filtro y un bloque o pistn de carga. Un juego de masas para alcanzar las presiones de ensayo. Horno de secado con circulacin de aire y temperatura regulable capaz de mm dos piedras porosas, dos discos de

mantenerse en 110 5 C .

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Balanza de capacidad superior a 1000 grs y precisin de 0, 01 gr. Herramientas

y

accesorios. Cuchillo,

esptula,

recipientes

plsticos, escobilla, agua destilada y cronmetro. Procedimiento. Una vez determinado el peso del anillo de bronce

( M r ) de una muestra inalterada de suelo, se talla la muestra de ensaye con el anillo, el cual posee representativas paradeterminar: sus bordes cortantes que natural, gravedad facilitan el proceso. Del suelo sobrante, se toman muestras humedad especfica de los slidos y lmites de consistencia. Luego de obtenida la muestra de ensayo, de modo que las piedras porosas calcen dentro del anillo, se deber rebajar la altura de la muestra. Utilizando el disco de moldeo por su lado de 2mm se empuja la muestra y al otro extremo, con un cuchillo se corta el suelo sobrante y se coloca un disco de papel filtro. repitiendo el procedimiento. Por la cara recin cortada, se empuja la muestra con el disco de moldeo por su lado de 2mm y se determina la altura inicial (Ho) de la probeta y el peso del anillo ms el suelo (W1). Sobre cada cara de la probeta, se coloca una piedra porosa saturada, las que deben ajustar perfectamente dentro del anillo como se vio en la figura 2. Luego se centra el conjunto dentro de la caja de bronce, se coloca el pistn o bloque de carga y se levanta el nivel de agua por encima de la piedra porosa superior. Se ajusta el consolidmetro al aparato de cargan y se aplica una carga de inicializacin de 0,05 kg s/cm 2 para suelos blandos y de 0,10 kgs/cm 2 para suelos firmes. Sin retirar esta carga, se lleva a cero el dial de deformacin. La compresin de la muestra consiste en aplicar el siguiente incremento de presione s o escalones de carga en kgs/cm 2 :0,25 - 0,50 - 1,00 2,00 - 4,00 y 8,00. En cada una de ellas se registra la lectura del dial de deformacin, en los siguientes tiempos: 0, 6, 15, 30 segundos;1, 2 , 4, 8, 15, 30 minutos y 1, 2, 4 , 8, 16, 24 horas. Finalmente, se descarga la muestra ensayada, se retira el consolidmetro y del anillo de bronce, se extrae el total de la muestra, se pesa (W2 ) y se coloca a horno durante 24 horas para determinar el peso seco (W3 ). A continuacin, se pasa el disco de mm molde o al otro extremo, empujando la muestra con el lado de 4

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- Clculos y grficos. - Calcular el rea (A) de la probeta: A = * (D / 2 ) 2( cm2) Donde: D = dimetro interior del anillo de bronce ( cm. ) - Calcular el volumen ( V ) : V =A * H o (cm3 ) donde: Ho= altura inicial de la probeta ( cm. ) - Calcular el contenido de humedad inicial (wi ) de la probeta, el que se compara con aquel obtenido a travs de una muestra representativa, mediante la siguiente expresin: w i = ( ( W 1 - Mr ) - W 3 ) / W 3 * 100 ( % ) donde: Mr W1 W3-

= peso del anillo de bronce ( grs . ) = peso del anillo ms la probeta (grs.) = peso de la probeta seca (grs.) final ( w f ) de la probeta

Calcular el contenido de humedad

(suponiendo S = 100%),mediante la siguiente expresin : w f = ( W 2 - W 3 ) / W 3 * 100 ( % )

donde: W2 = peso de la probeta luego de ensayada ( grs . ) - Calcular la altura de slidos (Hs) de la probeta: Hs = W 3 / ( G s * w * A ) ( cm ) donde: G s = valor de la gravedad especfica de los slidos w = densidad del agua ( v al o r 1) Si no se conoce el valor de Gs, la altura de slidos (Hs) de la probeta, se puede calcular una vez concludo el ensayo, mediante la expresin : Hs = ( H o - H ) - ( W 2 - W 3 ) / A ( cm )

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donde: H

= asentamiento total de la probeta (c m. )

- Calcular la altura inicial de vacos (Hvo ) de la probeta, mediante la expresin : Hvo = Ho - Hs ( cm )

- Calcular el grado de saturacin inicial (So) de la probeta: So = ( ( W 1 - Mr ) - W 3 ) / ( Hv o * A ) * 100 ( %) - Calcular la relacin de vacos inicial (eo) de la probeta: eo = Hvo / Hs - Calcular la altura promedio (H) para mediante la expresin : H = donde: H i = altura inicial de la muestra (cm. ) Hf = altura final de la muestra (cm. ) - Calcular la altura de vacos (H v ) para cada incremento de carga, mediante la expresin : Hv = H f - H s ( cm ) cada incremento ( cm ) de carga,

( H i + Hf ) / 2

- Calcular la relacin de vacos (e ) para cada incremento de carga, mediante la expresin: e = Hv / Hs

- Calcular la deformacin unitaria ( ) para cada incremento de carga, mediante la expresin: donde: H = lectura final del dial de deformacin (cm. ) - Calcular la longitud promedio de la trayectoria del drenaje (H2 ) para cada incremento de carga, mediante la siguiente expresin: H 2 = ( H / 2 ) 2(cm 2 ) = H / Ho

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CONSOLIDADO DE DRENAJE A este ensayo se lo conoce tambin como ensayo lento (S). El drenaje se permite en las dos ltimas etapas, de este modo se tiene una consolidacin bajo la presin de cmara y el exceso de presin de poro se disipa durante la aplicacin lenta del esfuerzo desviador. En la primera etapa se satura la muestra completamente de agua, en la segunda esta es consolidada bajo una presin isotrpica de cmara y en la tercera etapa se aplica una carga axial, que va incrementndose a un ritmo suficientemente lento para que no se presente un incremento en la presin de poros. Con un drenado total y una velocidad adecuada, se asegura que la presin de poros en la muestra permanezca constante, entonces el incremento en el esfuerzo efectivo es igual al incremento del esfuerzo total ( = ). Se utiliza la vlvula C para vigilar la presin de poros, con la vlvula A y las lecturas de los deformmetro que controlan la carga y la deformacin vertical se mide el cambio de volumen de la probeta. El objetivo del ensayo es determinar los parmetros de resistencia efectivos c' y ' del suelo. Para determinar los esfuerzos principales y dibujar el crculo de esfuerzo de Mohr se procede de la misma manera que para el caso del ensayo UU, entonces se grafica la variacin de la deformacin vertical respecto al esfuerzo desviador mostrada en la Figura 3

Deformacin Vertical En Funcin Al Esfuerzo Desviador En Un Ensayo Triaxial Cd Obteniendo de la curva mostrada en la Figura 3 el esfuerzo desviador de falla (d)f que puede ser el valor pico o crtico, se determina el esfuerzo principal mayor con la expresin:

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('1)f = ('3)f + (d)f

El esfuerzo principal menor efectivo de falla ('3)f, ser el esfuerzo isotrpico aplicado en la cmara para la consolidacin de la probeta. Para trazar la envolvente de falla y determinar los parmetros de resistencia efectivos, se deben trazar tres crculos (Figura 4).

Envolvente de falla para un suelo Tipo I en un ensayo triaxial CD.

CONSOLIDACION DRENADACONCLUCIONES Este ensayo muestrea el grado de consolidacin por drenaje en funcin a la granulometra de nuestro suelo. Si es un suelo granular, la consolidacin (o la reduccin de volumen de varios se produce casi instantnea). Mientras que en el suelo arcilloso el tiempo de consolidacin ser prolongado, en ambos casos son sometidas a una serie de cargas o incrementos de presin. Se producir drenaje total y una velocidad adecuada (controlada) cuando existe una certeza que la presin de poros y la muestra permanezca constante. Siendo: dando como A= A Una vez identificndola el tipo de ensayo realizado se realiza 2 0 3 ensayos con diferente presin por confinamiento, determinando 2 0 3 valores de contenido de humedad inicial. Para este ensayo generalmente se usan muestras inalteradas En este tipo de ensaya se realiza con suelos arcillosos saturados que son sometidos a cargas Si el suelo es incompresible el agua existente en los poros de este suelo absorber parte de la carga, y con el tiempo el suelo absorber lentamente