Semana Cinco Cuatro

download Semana Cinco Cuatro

of 73

Transcript of Semana Cinco Cuatro

  • M. Eng. Miguel A. Daz P.

    Mecnica de Suelos II

    Ciclo 2014-1

    CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS

  • Ejemplos de estructuras que han sufrido asentamientos

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav 2

    Torre de Pisa, Italia Museo de Bellas Artes, Mxico

  • ASENTAMIENTOS POR CONSOLIDACIN DEL

    SUBSUELO

    Antiguas imgenes del Centro Histrico

    CONSOLIDACIN : Cambio en el estado de esfuerzos natural del suelo. Propiedades de compresibilidad del suelo. Espesor del Estrato Compresible.

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav 3

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav 4

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav 5

  • Bajo la accin de una carga todo material experimenta una deformacin. La naturaleza y magnitud de la deformacin depende de la magnitud de la carga aplicada, las propiedades del material y del tiempo. Los materiales tiene comportamiento elstico o cuasi elsticos para bajos niveles de esfuerzo. Cuando las deformaciones permanecen constantes con el tiempo y desaparecen inmediatamente que se retira el esfuerzo, se le dice que el material tiene un comportamiento elstico.

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    INTRODUCCIN

  • El nivel de esfuerzo para el cual el material deja de comportarse elsticamente se denomina lmite elstico La deformacin que no desaparece despus de removerse el esfuerzo, se denomina deformacin plstica. Los materiales que exhiben deformacin diferida con respecto al tiempo, se denominan de comportamiento visco-plstico.

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    Ds Ds Ds

    Ds

    t= to t= t

    Ds

    Acu

    u

    La deformacin del suelo se debe al menos a dos mecanismos: (1) a la expulsin de agua y/o aire de los poros del suelo; (2) a la distorsin angular, la cual produce desplazamientos de la partculas con o sin disipacin de presin de poro.

  • CONCEPTOS

    Consolidacin. Es el proceso de disminucin de volumen en funcin de la variable tiempo, t, provocado por un aumento de las cargas actuantes en la masa de suelo. Compresibilidad. Es la propiedad de los suelos a la cual se debe que disminuya su volumen cuando se les somete a un esfuerzo de compresin o a una presin. Se expresa como la relacin entre el cambio de volumen y la magnitud del incremento del esfuerzo aplicado. Asentamiento es una deformacin vertical hacia abajo que experimenta el suelo debido a su compresibilidad.

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • TEORA DE TERZAGHI PARA LA CONSOLIDACIN VERTICAL

    Deduccin de la ecuacin de comportamiento

    Considrese un depsito de suelo homogneo, saturado de longitud lateral infinita y sometido a una carga uniforme que aplicada en toda el rea superficial. El suelo reposa sobre una base impermeable y drena libremente por cara superior. La disipacin del exceso de presin de poros en cualquier punto solo se producir mediante el flujo del agua intersticial en sentido vertical ascendente hacia la superficie.

    Karl Terzaghi M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • ANALOGIA DE TERZAGHI

    Terzaghi en 1948 muestra una analoga hidrodinmica

    Al aplicarse un esfuerzo, o, la presin de poro, u, aumenta, de tal manera que para un tiempo t=0 es igual al incremento de esfuerzo, es decir u= o. Para un tiempo muy largo, t=infinito, el incremento de la presin de poro provocado por el esfuerzo, o tiende a cero, lo que da lugar a una deformacin .

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Inicio Se aplica un s o aumenta u

    Inicio s o u / t = 0 Se aplica el so / t = Final u = 0

    Analoga hidrodinmica de Terzagui (1948)

    Factores que relacionan con la consolidacin: 1) El volumen de agua que ha de salir del suelo. 2) La velocidad con que el agua puede fluir a travs del suelo.

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Hiptesis:

    Suelo homogneo Suelo saturado Partculas de suelo y agua totalmente

    incompresibles

    Compresin unidimensional Flujo unidireccional, validez de Ley de Darcy Relacin de vacos (e) depende slo de s Las deformaciones unitarias son pequeas El valor de la permeabilidad es constante durante

    todo el proceso de consolidacin

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Estrato

    compresible

    Estrato

    permeable

    Estrato

    permeable

    dz2H

    Carga por unidad de rea

    Estrato

    compresible

    Estrato

    permeable

    Estrato

    permeable

    dz2H

    Carga por unidad de rea

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Frontera drenante

    Base impermeable

    ( z+ z)

    hh

    q

    hp

    he

    Figura 4.1 Consolidacion vertical de una capa de suelo

    CONSOLIDACIN VERTICAL DE UNA CAPA DE SUELO

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • vz es la velocidad vertical del flujo que entra en el elemento. vz+Dz es la velocidad vertical del flujo que sale del elemento.

    Si se aplica el teorema de Taylor, se tiene

    D

    D

    D

    D 3

    3

    32

    2

    2

    !3

    1

    !2

    1z

    z

    vz

    z

    vz

    z

    vvv zzzzzz

    Puesto que Dz es muy pequeo, puede suponerse que los trminos de segundo orden y de orden superior son insignificantes, por lo tanto:

    zz

    vvv zzzz D

    D

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Cantidad de flujo que sale elemento

    por unidad de tiempo

    - Cantidad de flujo del que entra en el elemento por

    unidad de tiempo

    = Velocidad de cambio de

    volumen del elemento

    Entonces:

    t

    VAvAz

    z

    vv ZZ

    D

    A partir del principio de continuidad del volumen se tiene que

    Donde A es el rea plana del elemento y V es el volumen. Por tanto

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • A partir de la ecuacin de Darcy se obtiene para el flujo vertical del agua intersticial a travs del elemento

    z

    hkv zz

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Esta ecuacin se expresa de manera mas conveniente as:

    t

    u

    z

    uc eev

    2

    2

    Ec. De Terzaghi

    Donde

    vw

    vv

    a

    ekc

    )1(

    Que se denomina coeficiente de consolidacin vertical. Tambin se define

    e

    am vv

    1Donde mv se conoce como coeficiente de compresibilidad volumtrica.

    Donde Cv se conoce como coeficiente de consolidacin, en cm2/seg

    Donde av se conoce como coeficiente de compresibilidad.

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • El coeficiente de consolidacin Cv indica la rapidez con la que se disipa la presin de poro, una vez se aplica un incremento de carga Dp. Depende de la permeabilidad k y de la compresibilidad volumtrica mv del suelo

    El coeficiente de compresibilidad volumtrica mv se define como la relacin esfuerzo-deformacin y expresa la compresibilidad del suelo, referida a su volumen inicial (1+eo)

    El coeficiente de compresibilidad av define la relacin entre el esfuerzo y la relacin de vacos del suelo.

    PARMETROS DE CONSOLIDACIN TEORA DE TERZAGHI

    vw

    vm

    kc

    o

    vv

    e1

    am

    p

    ea v

    D

    D

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    EDOMETRO O CONSOLIDOMETRO

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    EDOMETRO O CONSOLIDOMETRO

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    EDOMETRO O CONSOLIDOMETRO

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    ENSAYO DE

    CONSOLIDACIN

    UNIDIMENSIONAL

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    (a) Odmetro de anillo fijo y (b) Odmetro de anillo flotante.

    a)

    b)

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    Muestra de suelo inalterado

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    a) Muestra de suelo en el tubo muestraedor, b) perforaciones laterales a la muestra, c) muestra de suelo completa de perforaciones laterales, d rompiendo la adherencia con el alambre fino, y e) extraccin de la muestra con el extrusor.

  • a) Tomando la medida del dimetro del anillo, y b) limpieza de las piedras porosas

  • a) Espcimen en el soporte para manejar muestra, y b) introduciendo muestra al anillo de consolidacin.

    Labrado de la muestra utilizando el escantilln y segueta.

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    INFORME : LG01-050 Sondaje : C - 5

    SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE COLCABAMBA Muestra : M - 1

    PROYECTO : C. E. N 38491 Prof. (m) : 1.10 - 1.70

    UBICACION : Huancasancos - Ayacucho Clasific. - SUCS : CL

    FECHA : Junio, 2001 Estado : Inalterado

    0.00 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 0.000 0.00 0.00 0.000

    0.13 0.13 0.021 0.13 0.080 0.13 0.159 0.13 0.300 0.13 0.13 0.390

    0.25 0.25 0.022 0.25 0.092 0.25 0.179 0.25 0.320 0.25 0.25 0.407

    0.50 0.50 0.023 0.50 0.097 0.50 0.189 0.50 0.350 0.50 0.50 0.435

    1.00 1.00 0.024 1.00 0.100 1.00 0.199 1.00 0.360 1.00 1.00 0.465

    2.00 2.00 0.026 2.00 0.104 2.00 0.204 2.00 0.370 2.00 2.00 0.497

    4.00 4.00 0.028 4.00 0.108 4.00 0.209 4.00 0.380 4.00 4.00 0.529

    8.00 8.00 0.031 8.00 0.113 8.00 0.214 8.00 0.390 8.00 8.00 0.570

    15.00 15.00 0.033 15.00 0.115 15.00 0.217 15.00 0.400 15.00 15.00 0.590

    30.00 30.00 0.035 30.00 0.118 30.00 0.221 30.00 0.410 30.00 30.00 0.613

    110.00 85.00 0.038 90.00 0.120 100.00 0.224 80.00 0.420 90.00 80.00 0.645

    225.00 195.00 0.040 190.00 0.121 260.00 0.226 275.00 0.425 220.00 180.00 0.655

    345.00 0.040 285.00 0.121 440.00 0.227 485.00 0.427 460.00 270.00 0.665

    1030.00 0.041 1155.00 0.229 1445.00 0.429 1480.00 450.00 0.667

    2885.00 0.431 1410.00 0.667

    4315.00 0.433

    0.167

    0.168

    0.169

    0.169

    0.157

    0.160

    0.163

    0.165

    0.000

    0.120

    0.140

    0.150

    Tiempo

    (min)

    Def.

    (mm)

    Tiempo

    (min)

    Deform.

    (mm)

    0.327

    Tiempo

    (min)

    Deform.

    (mm)

    Tiempo

    (min)

    Deform.

    (mm)

    1.6 Kg/cm 6.4 Kg/cm

    Deform.

    (mm)

    Tiempo

    (min)

    Deform.

    (mm)

    Tiempo

    (min)

    0.1 Kg/cm 0.2 Kg/cm 0.4 Kg/cm 0.8 Kg/cm

    ETAPA DE CARGA3.2 Kg/cm

    0.000

    Tiempo

    (min)

    Deform.

    (mm)

    0.349

    0.382

    0.415

    0.461

    0.481

    0.501

    0.525

    0.550

    0.596

    0.625

    0.652

    0.652

    ENSAYO DE CONSOLIDACION

    (ASTM-D2435)

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    INFORME : LG01-050

    SOLICITANTE: MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE COLCABAMBA

    PROYECTO: C. E. N 38491

    UBICACION: Huancasancos - Ayacucho

    FECHA : Junio, 2001

    Sondaje : C - 5 Clasificacin - SUCS : CL

    Muestra : M - 1 Estado de la muestra : Inalterado

    Prof. (m) : 1.10 - 1.70 Fecha de instalacin :

    Humedad inicial (%)

    Altura ( h ) (cm)(cm) Humedad final (%)

    Dimetro ( f ) (cm)(cm) Grado Sat. Inicial (%)

    Grav. Esp. Rel. Sl. (Gs) Grado Sat. Final (%)

    Final Promedio Drenada

    ( Kg/cm) (mm) (mm) (mm) (mm) (g/cm) (%) (cm/min)

    0.0 0.000 20.000 20.000 10.000 1.364 0.000 ---

    0.1 0.169 19.831 19.916 9.958 1.375 0.845 1.53

    0.2 0.210 19.790 19.811 9.905 1.378 1.050 1.15

    0.4 0.331 19.669 19.730 9.865 1.387 1.655 1.43

    0.8 0.560 19.440 19.555 9.777 1.403 2.800 1.56

    1.6 0.993 19.007 19.224 9.612 1.435 4.965 1.04

    3.2 1.645 18.355 18.681 9.341 1.486 8.225 0.84

    6.4 2.312 17.688 18.022 9.011 1.542 11.560 1.96

    2.312 17.688 18.022 9.011 1.542 11.560

    2.312 17.688 18.022 9.011 1.542 11.560

    Final Promedio Drenada

    ( Kg/cm) (mm) (mm) (mm) (mm) (g/cm) (%) (cm/min)

    6.4 2.312 17.688 17.688 8.844 1.542 11.560 ---

    3.2 2.215 17.785 16.581 8.290 1.533 11.075 ---

    1.6 2.095 17.905 16.689 8.345 1.523 10.475 ---

    0.8 1.951 18.049 16.821 8.411 1.511 9.755 ---

    0.4 1.829 18.171 16.954 8.477 1.501 9.145 ---

    0.2 1.712 18.288 17.074 8.537 1.491 8.560 ---

    0.1 1.590 18.410 17.193 8.597 1.481 7.950 ---

    0.868

    0.856

    0.835

    0.794

    0.732

    0.669

    0.669

    0.669

    0.669

    0.872

    (mm) (e)

    ETAPA DE DESCARGA

    Carga

    Aplicada

    Lectura

    Final

    9.100

    8.979

    8.750

    7.359 0.704

    6.998

    7.095 0.679

    7.215

    7.481

    7.598

    7.720

    0.715

    Altura Densidad

    Seca

    Relacin

    de Vacos

    0.738

    0.726

    0.690

    54.5

    77.4

    Coefic. de

    consolid.

    9.310

    Deform.

    Vertical

    8.317

    7.665

    6.998

    Asent.

    26.7

    Coefic. de

    consolid.

    Densidad

    Seca

    DATOS DEL ESPECIMEN

    Carga

    Aplicada

    Lectura

    Final

    Deform.

    Vertical

    2.00

    6.00

    2.57

    08 de Agosto

    9.141

    Relacin

    de Vacos

    (e)

    0.888

    AlturaAsent.

    ETAPA DE CARGA

    (mm)

    18.8

    ENSAYO DE CONSOLIDACION

    (ASTM-D2435)

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    INFORME : LG01-050

    SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE COLCABAMBA

    PROYECTO : C. E. N 38491

    UBICACION : Huancasancos - Ayacucho

    FECHA : Junio, 2001

    Sondaje : C - 5 Clasificacin - SUCS : CL

    Muestra : M - 1 Estado de la muestra : Inalterado

    Prof. (m) : 1.10 - 1.70 Fecha de instalacin : 08 de Agosto

    CURVAS DE ASENTAMIENTO

    0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    0 10 20 30 40 50 60 70

    Tiempo (min)

    Def

    orm

    aci

    n (

    mm

    )

    0.1 Kg/cm

    0.2 Kg/cm

    0.4 Kg/cm

    0.8 Kg/cm

    1.6 Kg/cm

    3.2 Kg/cm

    6.4 Kg/cm

    ENSAYO DE CONSOLIDACION

    (ASTM-D2435)

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    INFORME : LG01-050 Sondaje : C - 5

    SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE COLCABAMBA Muestra : M - 1

    PROYECTO : C. E. N 38491 Prof. (m) : 1.10 - 1.70

    UBICACION : Huancasancos - Ayacucho Clasific. (S.U.C.S.) : CL

    FECHA : Junio, 2001 Estado : Inalterado

    Angulo Horizontal Bisectriz Tangente Angulo carga

    0.80 0.83 0.83 0.83 0.02 0.10 0.87173569

    6.40 0.83 0.79 0.74 0.01 0.20 0.86786593

    Consolidacin Superior Inferior Diferencial 0.40 0.85644543

    Eje X 0.68 0.68 6.40 0.55 0.80 0.83483141

    6.40 0.55 0.55 0.55 1.60 0.793963

    Eje Y 0.87 0.87 0.67 0.87 3.20 0.73242441

    0.67 0.87 0.67 0.67 6.40 0.66947007

    Recuperacin Superior Inferior Diferencial 6.40 0.66947007

    Eje X 0.10 0.10 0.25 0.25 6.40 0.66947007

    6.00 0.25 6.00 0.25

    Eje Y 0.74 0.74 0.67 0.74 6.40 0.66947007

    0.67 0.74 0.67 0.67 3.20 0.67862535

    Bisectriz : Y = -0.0228 Ln(x) + 0.8297 1.60 0.68995147

    Pendiente de consolidacion : Y = -0.0902 Ln(x) + 0.8369 0.80 0.70354281

    0.40 0.7150577

    Dif. Cc = 0.202 0.20 0.72610066

    1 Cc = 0.207 0.10 0.73761555

    Dif. Cs = 0.068 0.10 0.73761555

    Cs = 0.038 0.10 0.73761555

    ln(x) = 0.107

    x = 1.113

    y = 0.827

    Pc = 1.11 Kg/cm

    CURVA DE CONSOLIDACION

    Pc

    0.66

    0.71

    0.76

    0.81

    0.86

    0.91

    0.1 1.0 10.0Carga Aplicada (Kg/cm)

    Rela

    cin d

    e v

    ac

    os

    ( e

    )ENSAYO DE CONSOLIDACION

    (ASTM-D2435)

    RESULTADOS

    DeC =0.202 , CC =0.207

    Pc = 1.11 Kg/cm

    RESULTADOS

    DeC =0.202 , CC =0.207DeS =0.068 , CS =0.038

    Pc = 1.11 Kg/cm

  • 0.01

    0.11

    0.21

    0.31

    0.41

    0.51

    0.61

    0.71

    0.81

    -100.00 100.00 300.00 500.00 700.00 900.00 1100.00 1300.00 1500.00

    Def

    orm

    aci

    n

    mm

    .

    Tiempo, minutos

    Curvas de consolidacin o compresin del suelo Aritmtica

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • 0.10

    0.20

    0.30

    0.40

    0.50

    0.60

    0.70

    0.80

    0.90

    0.01 0.10 1.00 10.00 100.00 1000.00 10000.00

    Def

    orm

    aci

    n

    mm

    .

    Tiempo, minutos

    Curvas de consolidacin o compresin del suelo logartmica

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • CURVA DEFORMACIN ESFUERZO EFECTIVO

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    CURVA DEFORMACIN ESFUERZO EFECTIVO

    Se define el coeficiente de compresibilidad av sD

    D

    eav

    PRECONSOLIDADA

    NC

    Se define ndice de compresin Cc slogD

    D

    eCc

    Se define el concepto de esfuerzo de preconsolidacin, p, entre la rama OC y NC.

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    Se define NC: v, = p, es decir nunca ha sufrido esfuerzos efectivos superiores a los que tiene en ele momento de estudio.

    V

    POCR'

    '

    s

    s

    Se define OC: v, < p, es decir esta sobreconsolidado o preconsolidado.

  • DETERMINACIN DE LA CARGA DE PRECONSOLIDACIN SEGN CASAGANDRE (1936 Y ASTM D2435)

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    A

    B M

    D

    C

    F

    E

  • ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIN Deformacin de un elemento de suelo de espesor Zo

    Para calcular el asentamiento que sufrir una estructura desplantada sobre suelo compresible.

    Estrato de arcilla De espesor inicial zo Deformacin Vertical z

    Espesor final zf

    =

    1 +

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • =

    =

    1 +

    Para calcular el asentamiento tomando dos puntos de la curva de compresibilidad, con ello se define el coeficiente de compresibilidad, av, y el coeficiente de compresibilidad volumtrica, mv.

    =

    1 +

    =

    1 +

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • = Finalmente:

    Tambin se puede obtener la ecuacin utilizando el ndice de compresin, Cc:

    =

    =

    log +

    =

    +

    +

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIN PRIMARIA Suelos preconsolidados

  • M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

    Velocidad de asentamiento

    El estudio terico del proceso de consolidacin del suelo tiene como propsito obtener una ecuacin con la cual se pueda conocer el valor de la presin de poros, u, y de la relacin de vacos, e, para cualquier punto y para cualquier tiempo, t, en un estrato de suelo de espesor 2H, sometido al proceso de consolidacin. El proceso de consolidacin del suelo depende: (a) Las ecuaciones de equilibrio de un elemento suelo (b) Las relaciones esfuerzo-deformacin del esqueleto mineral (c) La ecuacin de continuidad del fluido de poros

    ECUACIN DE CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL DE TERZAGHI

  • 22

    z

    uc

    t

    u ev

    e

    vw

    vv

    a

    ekc

    )1(

    (2/)

    Para t = 0+, 0 z 2H, ue = Ds* Condicion inicial

    Para t > 0+, z = 0, ue = 0

    Condiciones de frontera Para t > 0+, z = H, ue = 0

    Para t = 0 z 2H, ue = uo Condicin final

    Esta ecuacin expresa cmo el exceso de la presin de poro ue generada ante la aplicacin de un incremento de esfuerzo Ds, vara con el tiempo, con la posicin del elemento suelo analizado y con las propiedades del mismo.

    Velocidad de asentamiento

    ECUACIN DE CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL DE TERZAGHI

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Estrato

    compresible

    Estrato

    permeable

    Estrato

    permeable

    dz2H

    Carga por unidad de rea

    Estrato

    compresible

    Estrato

    permeable

    Estrato

    permeable

    dz2H

    Carga por unidad de rea

    Estrato con drenaje

    La distancia del camino vertical ms largo tomada por una partcula para salir del suelo se llama longitud del camino de drenaje.

    Hdr=Hav/2 = (Ho+Hf)/4

    Hdr=Hav

    Drenaje por una cara

    Drenaje por 2 caras

    ECUACIN DE CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL DE TERZAGHI

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Solucin de la ecuacin

    ,,2,1,0)12(2

    mmM

    H = longitud mxima de trayectoria de drenaje

    vTM

    m

    e eH

    zMsen

    Mtzu

    0

    ..2

    ),(

    D

    s

    ECUACIN DE CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL DE TERZAGHI

    Cv = el coeficiente de consolidacin definido a travs de pruebas de laboratorio

    T = Termino adimensional, el factor tiempo

    2H

    tCT vv

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Variacin del grado de consolidacin con el factor de tiempo

    Si se abre la vlvula se permitir que el exceso inicial de presin de agua en los poros drene.

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Expresin del

    Grado de

    Consolidacin

    en funcin de

    la profundidad

    y del Factor

    Tiempo:

    sobrepresin

    intersticial

    uniforme en el

    instante inicial

    Variacin del grado de consolidacin con el factor de tiempo

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Variacin del grado de consolidacin con el factor de tiempo

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Grado de Consolidacin

    fo

    oV

    ee

    eeU

    vovf

    vovv

    vovf

    vov

    fo

    o

    U

    ee

    ee

    ''

    ''

    ''

    ''

    ss

    ss

    ss

    ss

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Esfuerzos Efectivos

    m (H-z) + q (uh + ue)

    T = 0 antes de aplicar carga

    svo = m (H-z) uh

    T 0 despus de aplicar carga

    svo = m (H-z) + q (uh + ueo)

    T = t >0 sv =

    T = svf = m (H-z) + q uh

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Finalmente reemplazando tenemos

    ))1(1

    1

    2(

    0

    vm

    m

    v

    oe

    ev

    TMeH

    zMSen

    M

    zU

    u

    uU

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Grado de Consolidacin Promedio: sobrepresin intersticial lineal en el instante inicial.

    (a) Interpretacin grfica del grado de consolidacin medio. (b) curva U - T

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Consolidacin Primaria

    A la respuesta del asentamiento inicial se llamar respuesta temprana o consolidacin primaria.

    La consolidacin primaria es el cambio de volumen del suelo causado por la expulsin de agua de los vacos y la transferencia de carga del exceso de presin de poros a las partculas de suelo.

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Mtodo de Casagrande (1936)

    Propueso que la insterseccin del tramo recto de la compresin primaria y de la secundaria (punto A) deformacin 100%.

    Seleccione el t1 y t2 sobre la porcin de la curva al incio de la curva, tal que t2=4t1. Obtenga la diferencia de ordenada X.

    Dibuje la lnea DE con una distancia igual a partir del punto B, obtenga la ordenada do.

    Obtenga la ordenada del punto F, la cual corresponde a d50, deformacin al 50%.

    Para un grado de consolidacin del 50%, Tv = 0.197.

    2

    5050 197.0

    H

    tCT v

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Dibuje una lnea AB a travs del tramo de la curva.

    Dibuje una lnea AC tal que OC=1.15BC. La abscisa del punto D, que es la interseccin de AC y la curva de consolidacin, da la raz cuadrada del tiempo para una consolidacin T90 = 0.840, por lo que:

    Mtodo de la raz cuadrada del tiempo (Taylor, 1948)

    2

    9090 848.0

    H

    tCT v

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • ee

    Logt

    t

    2

    1

    ep

    t1 t2

    Relacion de vacios,e

    Tiempo, (escala log)t

    FIGURA 6.17 Variacion de con log bajo un incremento dado de carga,

    y definicion del indice de comprension secundario

    e t

    ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIN SECUNDARIA

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • El ndice de compresin secundaria se define como:

    )/log(loglog 1212 tt

    e

    tt

    eC

    D

    D

    Donde C = ndice de compresin secundaria

    De = cambio de la relacin de vacos

    t1,t2 = tiempo

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • La magnitud de la consolidacin secundaria

    se calcula con la expresin

    )log('2

    1

    t

    tHCSs

    donde pe

    CC

    1'

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Si la altura inicial de una muestra inalterada es de Hi = 3.0 cm, su relacin de vacos inicial ei = 1.15, y se somete a la prueba de consolidacin unidimensional, la muestra se reduce a una altura final de Hf = 2.40 cm. Cul es la relacin de vacos final de la muestra?

    Ejercicios 1

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • 1= 1= 1= 1 T a i iTis s s s

    V .D AH HVe

    P V AH H

    3 0 3.0= = =1 39

    1 1 1 15 2 15

    i

    si

    H .H . cm

    e . .

    2 40 1 390 7266

    1 39

    f svf

    s s

    H HV . .e .

    V H .

    Solucin: Se sabe que:

    Por tanto:

    La relacin de vacos final es:

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Determinar el coeficiente de compresibilidad volumtrica de un estrato de arcilla de 10 m de espesor, si se conoce que el asentamiento total de un edificio construido sobre esa arcilla es de 4.53 cm, bajo un incremento de presin sobre la arcilla de 0.52 kg/cm2.

    Ejercicios 2

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Dv pS m . .H

    24 53 0 0087 k

    0 52 1000

    Dv

    S .m . cm / g

    p .

    Solucin: De la frmula general de asentamiento:

    Se tiene:

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav

  • Un estrato de arcilla, cuyas caractersticas mecnicas se muestran en la figura que sigue, recibe en su parte media un incremento de carga z de 1.2 kg/cm2. Cul es el asentamiento total del estrato de arcilla?

    Ejercicios 3

    M. Eng. Miguel A. Daz Pardav