ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN

ASTM D 2435AASTHO T 216

CONSOLIDACIÓN

DEFINICIÓN: Es la reducción de volumen de suelos finos cohesivos, debido a la eliminación de vacíos y humedad del suelo, esto se debe a cargas estáticas aplicadas en el mismo; para producir este fenómeno (drenaje a través de poros).

INTRODUCCIÓN Los suelos sufren deformaciones por compresión

bajo el efecto de una presión (o carga) sobre ellos aplicado.

En los suelos saturados de baja permeabilidad dichas compresiones no ocurren simultáneamente con la aplicación de la carga como sucede en los materiales granulares, debido a que el reacomodamiento de las partículas, que es el componente principal de la deformación solo puede darse, si es que parte del agua que contiene el suelo es expulsada de su interior.

La teoría de consolidación unidimensional de Terzaghi, permite determinar la deformación vertical en el tiempo de un suelo saturado, confinado lateralmente y sometido a presión vertical; y, es aplicable fundamentalmente a las arcillas saturadas o a materiales semejantes.

OBJETIVOS

Determinar las deformaciones producidas por los incrementos de carga durante un transcurso de tiempo.

Determinar la evolución en el tiempo de las deformaciones producidas por los incrementos de carga aplicados dicho suelo saturado.

Determinar la compresión total del suelo saturado después de haberle sometido a diversas cargas.

EQUIPO UTILIZADO

Balanza A = ± 0.1g. Consolidómetro. Torno de labrado para

muestras, con sus accesorios (navaja y sierra).

Cronómetro A = ± 0.1 s Defórmimetro A = ± 0.0025

mm. Barras de Acero que

representan cargas. Bastidor de consolidación. Equipo para determinar el

contenido de agua. Calibrador A = ± 0.05 mm. Placa de vidrio.

MATERIALES

Muestra de suelo

Aparato para la prueba de consolidación

(Consolidómetro).

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

* En este ensayo se realiza usando muestras de suelo inalteradas, para esto se realiza según la práctica de muestreo.

* Determinar la altura, el diámetro y el peso del anillo de consolidación que se utilizara.

* Se procede a cortar la muestra de ensayo, teniendo en cuenta q el espesor sea el doble de la altura del anillo de consolidación y también que sea un poco mayor al diámetro interior del anillo.

* Después se procederá a labrar con el objetivo de conseguir que la muestra quede centrada y se introduzca en el anillo.

* Determinar el peso del anillo con la probeta de suelo, y por diferencia determinar el peso.

PROCESO DEL ENSAYO

Colocar el Consolidómetro sobre la placa del bastidor de carga.

Asegurar de tal forma que no haya juego entre el yugo de carga y el Consolidómetro y fijar el puente horizontal de soporte del deformímetro sobre el yugo.

Colocar el deformímetro en el sitio correspondiente y ajustar el tornillo de fijación.

Agregar agua a la cazuela del Consolidómetro para saturar la muestra y esperar 5 minutos para iniciar el proceso de carga.

PROCEDIMIENTO DE CARGA* Colocar en los porta masas las primeras pesas que producirán una presión,

y determinar la lectura inicial del deformímetro.

* Se Registra la hora de aplicación de la carga y luego se registras las lecturas del deformímetro en intervalos de tiempo sugeridos como: 5, 10, 15, 30 y 45 seg, 1, 2, 4, 8, 15 y 30 min, 1, 2, 4, 8 horas o hasta que se defina la consolidación primaria, a partir de la hora de aplicación inicial de la carga.

* Después de 24 horas se procede a colocar las pesas necesarias simultáneamente y sin golpe de tal forma que se produzca sobre el suelo

una presión de 0.5Kg/cm². .

* Al día siguiente, aumentar las pesas en la porta pesas de tal forma de obtener sobre el suelo una presión de 1Kg/cm². Determinar y registrar las

lecturas del deformímetro para los tiempos establecidos.

* Repetir el proceso anterior, para presiones de 2, 4 Kg/cm². Llevar un registro de la forma como progresa la deformación del suelo en función del tiempo, haciendo uso del deformímetro y del cronómetro respectivamente.

*Después de que la presión de 4 Kg/cm² ha permanecido aplicada sobre el suelo 24 horas, iniciar el proceso de descarga.

PROCEDIMIENTO DE DESCARGA* Se procede a disminuir la presión a 2Kg/cm² y luego a 1 y 0,5 Kg/cm². Entre cada una de las descargas dejar actuar la presión durante horas o hasta no

observar variación en la lectura del deformímetro.

* Determinar y registrar las lecturas del deformímetro en intervalos de tiempo, la primera lectura será al momento de disminuir la presión y se realizara una

lectura después de 4 horas transcurridas.

* Al siguiente día repetir el procedimiento hasta terminar el proceso de descarga.

*Después de haber terminado la práctica removemos el bastidor del Consolidómetro, extraemos el anillo con el suelo y por ultimo registramos y

determinamos el peso del conjunto y por diferencia determínanos el peso del suelo seco.

*Con los datos obtenidos graficamos las curvas de consolidación para cada estado de carga como la de descarga y obtenido los datos de todas las curvas

realizamos el único gráfico de la curva de compresibilidad.

CALCULOS TIPICOS

• DIAMETRO (φ)• VOLUMEN (V)

DATOS DEL ANILLO

• A = AREA

• V = A * HVOLUMEN

• w (%)CONTENIDO DE AGUA INICIAL (%W)

• w (%)

CONTENIDO DE AGUA DESPUES

DEL ENSAYO (%W)

• Hs = ALTURA DE SOLIDOS (Hs)

• peso unitario • peso unitario seco

PESO UNITARIO ANTES Y

DESPUES DEL ENSAYO

CALCULOS TIPICOS

Se calculará la altura de vacíos , la relación de vacíos y el grado de saturación de la muestra antes y después del ensayo H

𝜈=

𝐻−

𝐻𝑠ALTURA DE

VACIOS e=𝐻

𝜈𝐻𝑠

RELACIÓN DE VACIOS

• GRADO DE SATURACIÓN

𝐶𝑣 ( 𝑡

90 ) =0.848t

90∗

𝐻90

2COEFICIENTE DE CONSOLIDACIO

N Cv 𝐶𝑣 ( 𝑡

50 ) =0.197

∗𝐻

502

4𝑡

50

COEFICIENTE DE

CONSOLIDADCION Cv 𝑚

𝑣 =𝑎

𝑣1+

𝑒0

COEFICIENTE DE VARIACION

VOLUMETRICA 𝑘=

𝐶𝑣∗

𝑎𝑣 ∗

𝛾𝑤

𝑒0

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

GRAFICOS

El 100% de consolidación primaria queda definido por la intersección de la tangente al tramo central de la curva con la asíntota del tramo final de la misma. Al punto medio del segmento entre el 0 y el 100 por ciento de consolidación primaria corresponderá el 50 por ciento. El tiempo correspondiente a este porcentaje, , queda determinado por la proyección en el eje de las abscisas del punto de intersección de este porcentaje (50%) y la curva.

GRAFICOS

lecturas del Deformímetro

La altura de la muestra consolidada bajo cada incremento de presión, restando o sumando los incrementos de lecturas, según se trate de compresión o expansión, de las alturas correspondientes a la etapa anterior de carga. La altura inicial de la muestra de suelo para la presión de 0 Kg/cm² es medida al término del tallado y generalmente es igual a la altura del anillo.

GRAFICOS

Curva de compresibilidad

Curva de compresibilidad a escala aritmética, permite determinar el coeficiente de compresibilidad, av.

¿𝑒2−𝑒1𝑃2−𝑃1

GRAFICOS

Muestra un Deformímetro Cuya esfera consta de dos carátulas:

Una grande dividida en 50 partes. Cada una vale 1x10-2mm. Cada parte consta de 4 divisiones. Cada división vale 25x10-4 mm, que

contiene a una carátula pequeña dividida en 20 partes.

Cada parte vale 0.5mm. Cuando el dial de la carátula grande da una vuelta completa, el dial de la carátula pequeña marca una división.

Deformímetro LC-3M

VIDEO:http://www.youtube.com/watch?v=djkkWj2n5iY

BIBLIOGRAFIA

Libro de Mecánica de Suelos de Karl Terzagui 3era edición pág.. 64-94, de 172-181

http://noticias.espe.edu.ec/hfbonifaz/files/2012/09/ENSAYO-DE-CONSOLIDACI%C3%93N.pdf

http://www.ing.unlp.edu.ar/constr/g1/Capitulo%205%20Consolidacion%20de%20suelos.pdf;