Ensayo Edometrico o de Consolidacion de Suelos

8/19/2019 Ensayo Edometrico o de Consolidacion de Suelos

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ENSAYO EDOMETRICO - SUELOS APLICADA A LA CIMENTACION Y VIAS ING

CIVIL

ENSAYO DE EDOMETRICO

I. INTRODUCCIÓN

El ensayo Edometrico, también llamado de consolidación, es de gran importancia,

debido a que la consolidación es un problema natural de los suelos finos, como arcillas

y limos, y todas las edificaciones fundadas sobre este tipo de suelo enfrentarán este

fenómeno. Por lo anterior es de vital importancia conocer la velocidad de asentamiento

total y diferencial de la estructura. La consolidación es el proceso de asentamiento de

los suelos antes mencionados, cuando están saturados y sujetos a incrementos de

carga debido a la disipación de la presión de poros.

Este ensayo esta estandarizado por la norma norteamericana ASTM D-2435.

El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructurasobre él puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación,

fisuración e incluso el colapso de la misma. En mucos casos es necesario pre!

consolidar el suelo antes de proceder a la construcción de una obra importante, como

puede ser, por ejemplo, un edificio o una carretera. La pre consolidación se ace el

terreno con un peso semejante o mayor que el que deberá soportar una ves construida

la obra, para esto se deposita en la zona interesada una cantidad de tierra con el peso

equivalente de la obra.

II. OBJETIVOS DEL ENSAYO1


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"u finalidad es determinar la velocidad y grado de asentamiento que

e#perimentará una muestra de suelo arcilloso saturado al someterla a una serie

de incrementos de presión o carga $eterminar el coeficiente de consolidación del suelo.

$eterminar el %ndice de preconsolidacion.

$eterminar la presión de preconsolidacion

$eterminar el %ndice de e#pansibilidad del suelo

&onocer el comportamiento del suelo frente a un asentamiento.

'btener el tiempo apro#imado que demorar%a un suelo saturado en alcanzar su

asentamiento má#imo y en que magnitud se deformará tal suelo al ser

sometido a determinadas cargas. Establecer los parámetros del suelo para poder determinar la resistencia

portante de éste y as% poder desarrollar un análisis y un dise(o de nuestras

edificaciones conociendo los riesgos a los que estarán sometidos y poder

controlarlos. &alcular los parámetros de compresión, consolidación y e#pansión.

'btener e#periencia en el uso de los equipos en el laboratorio de )ecánica de

"uelos.

Los resultados de este ensayo son usados para estimar la magnitud y velocidad de

los asentamientos totales y diferenciales de una estructura, terraplén, etc.

*nformación que es de suma importancia en el dise(o de estructuras y la

evaluación de su performance.

III. BASE TEORICA

CONSOLIDACION

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"e denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de los

suelos finos coesivos +arcillas y limos plásticos, provocado por la actuación de

solicitaciones +cargas sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo

generalmente largo. Producen asientos, es decir, undimientos verticales, en las

construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud.

-l observar los depósitos de material muy suave situados en el fondo de una masa de

agua, por ejemplo un lago, se nota que el suelo reduce su volumen conforme pasa el

tiempo y aumentan las cargas por sedimentación sucesiva. - un proceso de

disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso, provocado por un aumento de

las cargas sobre el suelo, se le llama proceso de consolidación.

recuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la posición relativa de

las part%culas solidas sobre un mismo plano orizontal permanece esencialmente la

misma/ as%, el movimiento de las part%culas de suelo puede ocurrir solo en dirección

vertical/ esta es la consolidación unidireccional o unidimensional.

Para calcular la consolidación ay métodos por el cual resolver el %ndice de

compresión +&c e %ndice de e#pansión +&s, pero antes de eso daremos las

caracter%sticas de la curva de compresibilidad.

Procesos en la Consolidación

0na arcilla puede encontrarse en terreno normalmente consolidada +arcilla 1& o

preconsolidada +arcilla P&. "e dice que una arcilla es normalmente consolidada

cuando nunca fue sometida en su pasado geológico a cargas mayores que las

e#istentes aora en terreno. Por otro lado, si la arcilla estuvo en el pasado cargada por

estratos de suelo que fueron posteriormente erosionados, o por cargas de ielo en una

época glacial, se la denomina preconsolidada +también e#iste la preconsolidación por

secamiento o por descenso de la napa freática con posterior recuperación.

El ensayo permite igualmente conocer si se trata de una arcilla 1& o P& tras comparar

la tensión efectiva que la muestra tiene en terreno +a partir de la estratigraf%a y

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profundidad de la muestra con la presión de preconsolidación que, como se verá más

adelante, se obtiene de la curva de consolidación.

Consolidación Primaria

$e acuerdo a los resultados del ensayo, se obtiene la curva de consolidación, +ver

figura 2. Esta curva representa el fin de la transferencia de cargas desde los e#cesos

de presión neutra a la estructura de suelo, o en otras palabras, el fin del proceso de

consolidación primaria. - partir de esta curva 3 siempre que ella sea representativa del

estrato de suelo, por lo que suele ser el resultado de varios ensayos de consolidación

sobre diferentes muestras inalteradas del mismo estrato se puede calcular el

asentamiento final de un estrato de arcilla saturada normalmente consolidada

sometida a un incremento de carga 4q . El asentamiento está dado por5

∆+⋅

+⋅=

vo

vo

o

Log eC H S

'''

1 σ

σ σ

Donde:

"5 asentamiento del estrato de suelo +arcilla o suelo fino saturado65 espesor del estrato de sueloeo5 %ndice de vac%os inicial

σ’vo5 tensión vertical efectiva inicial +antes de la aplicación de sobrecarga

∆ σ ':5 incremento de tensión efectiva +o sobrecarga, la cual producirá la consolidación

C = Cc %ndice de compresibilidad que es la inclinación de la recta virgen de la curva deconsolidación en escala semi!logar%tmica

Consolidación secundaria

La consolidación secundaria tiene lugar después de la consolidación primaria a

consecuencia de procesos más complejos que el simple flujo de agua como pueden

ser la reptación, la viscosidad, la materia orgánica, la fluencia o el agua unida

mediante enlace qu%mico algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es

imperceptible pero puede llegar a ser muy importante para otros materiales como la

turba.

El Consolidometro

Este equipo permite determinar el asentamiento, que puede sufrir un suelo cuando es

sometido a diversas cargas bajo condiciones de saturación o en estado natural. Está

constituido por una celda de consolidación, que consta de un anillo en el cual se

encuentra confinado lateralmente un espécimen, de suelo el cual lleva en su parte

superior e inferior una piedra porosa que permite la fluidez del agua que se encuentra

en los poros de la muestra al aplicarle carga. En la parte superior del anillo se

encuentra un vástago de carga en el que se aplican las presiones de asentamiento a

las que se desea someter la muestra. Las deformaciones que e#perimenta el


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espécimen son medidas a través de un micrómetro de deformación.

-ctualmente e#isten variantes un poco más especializados entre ellos se encuentra el

siguiente5

La prueba consolidada, ace disminuir el volumen de la muestra por acortamiento de

la altura, pero sin cambio en la sección transversal. 0na vez que el suelo alcanza su

má#ima deformación bajo un incremento de carga aplicado, su relación de vac%os llega

a un valor menor, evidentemente, que el inicial y que puede determinarse a partir de

los datos iniciales de la muestra y las lecturas del e#tensometro.

EQUIPO A UTILIZARSE

- &onsolidometro mecánico.

- $eformimetro de alta presión +7.77728 de presión

- &elda donde se colocara la muestra

- )uestra de suelo saturado.

IV. PROCEDIMIENTO DEL LABORATORIO:

0na vez obtenida la muestra de suelo, se le coloca parafina y se le transporta en una

caja, cuidadosamente.

&olocar muestra en el anillo de tallaje, cortar y nivelar al ras del anillo.

&oloque la caja de consolidación en el dispositivo de carga poniendo sobre la

muestra el disco móvil de acero para uniformizar la carga.

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&oloque el deform%metro en el aparato de carga con su dispositivo para

sujetarse. -plique una carga de asentamiento de 9:Pa para suelos firmes y de ; ó < :Pa

para suelos blandos +para producir estas presiones se deben aplicar cargas de

2=7 y >7 g respectivamente.

-plicada la carga de asentamiento llene con agua la caja de consolidación y

deje que la muestra se sature. &oloque cargas sobre el consolidómetro para obtener presiones sobre el suelo

de apro#imadamente 7, 2;.;7, ?@9.?7, @@2.>7 :Pa. +Para

producir estas presiones se deben aplicar cargas de 2, ;, ?, >, 2=, , 2=, 7, @=7 y 2??7 minutos. 0na vez

tomada la Bltima lectura con el Bltimo incremento de carga, descargue el suelo

mediante reducciones de carga. Para disminuir la e#pansión durante la descarga, deberá descargarse la

muestra asta la carga establecida de 9APa para suelos firmes y ; ó < :Pa

para suelos blandos. 0na vez que se a concluido el ensayo, quite la carga

final y desarme rápidamente la caja de consolidación.

"eque la muestra en el orno asta una masa constante a una temperatura de

227CD9C&. Pese su masa seca y determine el contenido de umedad final.

V. ESQUEMATIZACION DEL PROCESO DE CONSOLIDACION

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Ejemplo de registro de ensayo

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