INFORME MECANICA DE SUELOS

CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL

DIEGO FERNANDO LOPEZ MONTERO

JUAN PABLO ORTIZ

DAVID ALEJANDRO RAMIREZ CAJIGAS

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI

MECANICA DE SUELOS

2015

INTRODUCCION

Los materiales que se utilizan en ingeniería al aplicarse fuerzas exteriores, sufren deformaciones, de acuerdo con una determinada relación esfuerzo – deformación. En un suelo saturado al que se le aplican fuerzas exteriores se le provoca una deformación pero no es instantánea.

A un proceso de disminución de volumen provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo se le llama proceso de consolidación; el movimiento de las partículas de suelo ocurren en dirección vertical, esta es la consolidación unidimensional.

Según la norma ASTM: D2435, el proceso de consolidación es un proceso de disminución de volumen, que tiene en un lapso provocado por un aumento de cargas en el suelo.

En la consolidación unidimensional el volumen de la masa de un suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partículas sólidas son nulos. Si el material depositado llega a subyacer en el lugar donde se construya una estructura se podrá notar que los estratos se comprimen bajo las cargas.

Para que los desplazamientos horizontales de la arcilla sean o no nulos dependerá de factores como si el estrato de la arcilla es delgado y si está confinado entre estratos de arena o grava, lo que provoca que la deformación lateral de la arcilla se restringe tanto que puede despreciarse si se compara con los desplazamientos verticales.

Las características de la consolidación de los estratos de arcilla pueden realizarse en esta prueba y de esta manera calcular la magnitud y velocidad de los asentamientos debido a las cargas aplicadas.

Este método según la norma ASTM D3080 que describe el ensayo para la determinación de la resistencia al corte de una muestra de suelo, sometida previamente a un proceso de consolidación, cuando se le aplica un esfuerzo de corte directo mientras se permite un drenaje completo de ella. El ensayo se lleva a cabo deformando una muestra a velocidad controlada, cerca de un plano de cizalladura determinado por una configuración previa. Se ensayan 3 muestras, cada una bajo una carga normal diferente para determinar su efecto sobre la resistencia al corte y al desplazamiento y propiedades de resistencia a partir de las envolventes de resistencia de Mohr.

OBJETIVOS

Objetivo general

Determinar la deformación y el ángulo de fricción interno para una muestra.

Determinar la rata y la magnitud de la consolidación de la muestra de suelo

cuando se confina uniaxial en incrementos de carga controlados.

Objetivos específicos

Obtener la gráfica de distribución de esfuerzos cortantes vs deformación, para

unas determinadas cargas aplicadas a dicha muestra.

Encontrar los valores máximos de los esfuerzos cortantes para las diferentes

cargas aplicadas. Obtener la gráfica de esfuerzo normal contra cortantes

máximos.

PROCEDIMIENTO:

Se coloca en el interior de la base del molde de consolidación la piedra porosa inferior y sobre esta un papel.

Se introduce el anillo que contiene la muestra de suelo, se coloca sobre la muestra el papel filtro y la piedra porosa superior.

Se fija con los tornillos el anillo de sujeción de la piedra porosa superior, el que permite mantener el agua, para evitar la pérdida de humedad por evaporación. Para prevenir que las piedras porosas tomen humedad de la muestra, deben estar libres de aire entrampado antes de montar el ensayo. Es importante centrar correctamente las piedras porosas para prevenir que se atasquen con el anillo durante la prueba.

Después de armarlo, el consolidometro se asienta sobre la plataforma del mecanismo de transmisión de cargas, ubicando el cabezal de carga sobre la piedra porosa superior, y se llenan de agua los tubos laterales que comunican con la piedra porosa inferior comenzando con la saturación de la muestra.

Cuando está preparado para iniciar el ensayo, el extensómetro para medir las deformaciones verticales debe ser puesto en cero y la palanca de aplicación de carga debe estar en posición horizontal.

Se aplica una carga en el sistema de tal manera de obtener una presión en kpa en la muestra de suelo. Se comienza a tomar lecturas de tiempo y deformaciones verticales. Las mediciones se realizan hasta que la velocidad de deformación se reduzca prácticamente a cero, o sea cuando se haya sobrepasado la consolidación primaria y se encuentra la consolidación secundaria. Para la mayoría de las arcillas el periodo necesario de aplicación de la carga para obtener el 100% de consolidación es de 24 horas.

Luego de obtenida la lectura final de un escalón, se prosigue el ensayo descargando en 2 o 3 tramos hasta la presión inicial.

Al terminar la prueba, se quita el extensómetro y se desarma el consolido metro. Se seca el agua del anillo para conocer el peso seco.

EQUIPOS Y MATERIALES

Fig. 1 “tomada de la norma INVE 151 – 07”.

Los materiales utilizados en ambas prácticas (corte directo y consolidación) se muestran a continuación.

Descripción Fotografía, dibujo y/o esquema

Un dispositivo adecuado para aplicar

cargas verticales a la muestra. El

dispositivo deberá́ ser capaz de

mantener las cargas especificadas

durante periodos prolongados con una

precisión de ± 0.5 % , aquí se ponen

las pesas.

Aparato de cizalladura: Instrumento

utilizado para contener de manera

segura la muestra entre 2 bloques

porosos de tal modo que no se aplique

un torque a la muestra.

La máquina a la que tenemos acceso

en el laboratorio de suelos de la

universidad a javeriana cali, tiene la

capacidad de ser usada como

Consolido metro y máquina de cizalla.

Fig 1

Fig 1

Balanza: Con aproximación a 0.1 g o a

0.1% del peso total de la muestra. Fig

2

Fig 2

Piedras porosas : Son implementos

que se ponen en el ensayo para evitar

que se deforme la muestra, pero

permitir que el agua drene atreves de

ellas, según la norma deben ser de

carburo de sílice, o de oxido de

aluminio, o de un metal que no sea

atacado ni por el suelo, ni por la

humedad del mismo. Fig3Fig3

Caja de corte: Es una caja que puede

ser circular o cuadrada hecha de acero

inoxidable con dispositivos para el

drenaje a través de su parte superior e

inferior. Esta caja debe estar dividida

verticalmente por un plano horizontal

en 2 mitades de espesor iguales que

se ajustan con tornillos de alineación.

La caja esta provista de tornillos de

separación que controlan el espacio

Fig 4

entre sus mitades superior e inferior.

Fig 4

Botas con puntera metálica: estos

zapatos son utilizados en el laboratorio

debido a que ofrecen una buena

fricción con el suelo del mismo

evitando posibles resbalones y poseen

una armadura metálica la cual protege

los dedos de los objetos que pueden

caer de la mesa de trabajo al pie. Fig5

Fig 5

Bata de laboratorio: Este atuendo es

importante en el laboratorio de suelos

porque protege la rapa de manchas,

protege la piel de ciertos químicos del

suelo y los bolcillos ofrecen utilidad a

la hora de guardar esferos y cuadernos

de apuntes. Fig 6

Fig6

Cronometro: Es una maquina capaz de

medir intervalos de tiempo, de manera

precisa. Es muy importante en el

ensayo pues con este instrumento

medimos el tiempo. Fig 7

Fig 7

Agua: El ensayo de consolidación se

hace con la muestra saturada, es un

ensayo donde el agua es importante,

por tanto es un material esencial.

Fig8

Fig 8

Deformímetro: este instrumento es

capaz de medir las variaciones en la

altura, esto es en otras palabras la

deformación que sufre la muestra. Fig

9

Fig 9

Pie de rey: es un instrumento que mide

distancias, es importante para tomar

las distancias de la muestra, de la caja

de cizalladura, etc. Fig 10 Fig 10

Muestra de suelo: Es la muestra de

suelo a la cual se va a someter al

ensayo. Fig 11

Fig

11

Equipo misceláneo

Incluye cuchillos, espátulas, cucharas

y todo lo relacionado a darle la forma

adecuada a la muestra. Fig 12

Fig 12

CORTE DIRECTO

ESFUERZO NORMAL ESFUERZO NORMAL ESFUERZO NORMAL

1.0 1.5 2.0

Peso arena seca Peso arena seca Peso arena seca

135 135 135

Altura total

(cm)

Altura restante

(cm)

Altura total

(cm)

Altura restante

(cm)

Altura total

(cm)

Altura restante

(cm)

3.7 1.05 3.7 1.04 3.7 1.04

3.67 1.02 3.67 1.03 3.67 1.04

3.67 0.99 3.67 1.03 3.67 1.02

3.69 1.05 3.69 1.03 3.69 1.05

VELOCIDAD DE CORTE VELOCIDAD DE CORTE VELOCIDAD DE CORTE

0.024 0,024 pl/min 0,024 pl/min

tiempo (min)

lectura anillo

carga

Lectura

deformacion

vert

lectura anillo

carga

Lectura

deformacion

vert

lectura anillo

carga

Lectura

deformacion

vert

0 0 214 0 234 0 198

0.25 52 214 78 233 105 197

0.5 89 210 133 231 184 197

0.75 119 208 182 230 248 197

1 139 205 210 227 291 196

1.25 150 203 230 225 314 195

1.5 165 202 254 223 345 193

1.75 182 200 280 221 380 191

2 199 198 304 220 415 189

2.25 218 196 335 219 461 187

CALCULOS

RECOMENDACIONES

Para el ensayo de consolidación es muy importante observar de forma adecuada el deformimetro, la forma correcta es ver la medida de forma perpendicular a la aguja.

Llevar de forma ordenada, un formato donde se tomen los datos arrojados en la práctica.

Evitar cualquier vibración en la maquina Poner las pesas suavemente Llevar el tiempo de forma adecuada.

Si se hace entre varios grupos, cumplir los horarios para el correcto resultado.

La muestra se debe precargar y tomar en cuenta la precarga. Poner de forma adecuada la piedra porosa Al momento de poner el suelo dentro de la caja de cizalladora, no someterla

a una presión con la mano. La prueba se tiene que hacer con agua, ya que es una prueba saturada. LA prueba de corte directo n fue realizada por mi grupo, asi que las

recomendaciones para esta prueba corresponden a las mimas de que se pueden encontrar en la Norma I.N.V. E – 154 – 07

Se recomienda seguir la norma INVI siempre.

CONCLUSIONES

El volumen de vacíos depende de la carga aplicada, ya que al aplicarle carga al suelo, las partículas de agua arrastraran a las de aire buscando salida del mismo.

Los cálculos realizados son de vital importancia para el cálculo de alguna estructura en nuestro suelo, ya que debemos comprender muy bien de qué manera las partículas de aire y agua en nuestro suelo salen del mismo.

Los datos tomados por el observador del deformimetro pueden variar según el observador, de debe tener presente que los datos no son exactos.

Se deben tener en cuenta las condiciones de saturación de la muestra ya que influyen en los resultados y deben ser interpretados con una teoría diferente a la convencional de la consolidación de Terzagui en el caso que los especímenes de ensayo no se encuentren totalmente saturados. “Norma INVE 151-07”

El volumen de los sólidos nunca cambia.

REFERENCIAS

Norma INVE 151-07 Astm D2435/D2435M – 11

http://www.academia.edu/8812561/56837385-Informe-III-Consolidacion-de-suelos

http://uningenierocivil.blogspot.com/2011/03/densidad-porosidad-e-indice-de-vacios.html

https://aulavirtual.javerianacali.edu.co/bbcswebdav/pid-476510-dt-content-rid-978705_1/courses/300IGC013-20151-B/D2435.1207668-1%20Consolidaci%C3%B3n%20unidimensional.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/03_clases_catedra/

clases_catedra_ms1/10_consolidacion.pdf