INTRODUCCION

Todos los materiales, al ser sujetos a cambios en las condiciones de esfuerzos, experimentan deformaciones, que pueden o no ser dependientes del tiempo. Las relaciones entre estos esfuerzos varan segn el material a analizar. Las relaciones ms sencillas se producen en los materiales elsticos lineales, donde el esfuerzo y la deformacin son proporcionales e independientes del tiempo, por lo cual las caractersticas del acero y el concreto, materiales cruciales en la industria de la construccin, son de propiedades conocidas y de comportamiento uniforme con el pasar del tiempo.Por otro lado, las caractersticas de esfuerzo-deformacin-tiempo de un suelo dependen no slo del tipo de suelo y su estado de consistencia, sino tambin de la forma en que es cargado, de su ubicacin estratigrfica, etc. Es necesario estudiar las caractersticas del suelo, debido a que en general stos sufren deformaciones superiores a las de la estructura que le transmite la carga y no se producen instantneamente ante la aplicacin misma de la carga.El suelo est compuesto por la fase slida, que forma un esqueleto granular y los vacos que la misma encierra, los cuales pueden estar llenos de vacos, adems de considerar que tanto esta fase slida como el agua son incompresibles.Las deformaciones del suelo debidas a la aplicacin de una carga externa son producto de una disminucin del volumen total de la masa del suelo y particularmente una reduccin de volumen de vacos, ya que el volumen de slidos es constante, por lo tanto dichas deformaciones son producto de una disminucin de la relacin de vacos del suelo. Si estos vacos estn llenos de agua (suelo saturado), como al fluido lo consideramos incompresible, dicha disminucin de la relacin de vacos, slo es posible su el volumen de lquido disminuye, por lo cual se produce un flujo de lquido hacia algn estrado permeable. Si en cambio el suelo en sus vacos posee aire y agua, o solo aire, la disminucin de la relacin de vacos se produce por una compresin de los gases que posee.

El proceso de consolidacin Se aplica a todos los suelos, pero es ms importante estudiarlo en aquellos donde la permeabilidad es baja. Es necesario predecir: El asentamiento total de la estructura. El tiempo o velocidad a la cual se produce dicho asentamientoExiste otro fenmeno posterior llamado consolidacin secundaria, que depende de las caractersticas elastoplsticas y del comportamiento viscoso del material que compone al suelo. Slo es significativa en suelos muy plsticos u orgnicos.

OBJETIVOS

II. 1 OBJETIVO GENERAL

El objetivo de la prueba de consolidacin unidimensional es determinar la reduccin de volumen y la velocidad con que esta se produce, en un espcimen de suelo, encerrado lateralmente y sujeto a una carga axial. II.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Establecer la importancia de realizar el ensayo de consolidacin. En la vida practica para poder disear, y evaluar cualquier tipo de estructura.

Calcular el porcentaje de expansin de un determinado suelo.

Realizarlasgrafica de la curva de consolidacin de la muestra ensayada.

1. FUNDAMENTACIN TERICA

Los suelos son una acumulacin heterognea de partculas minerales no cementadas, producto de la desintegracin mecnica o descomposicin qumica de las rocas lo que da como resultado una inmensa variedad de tipos de suelos, cuyo comportamiento ser diferente en cada una de las solicitaciones a que se someta. Debido a que las propiedades del suelo pueden ser variables en el tiempo y el espacio, la nica manera que tiene el Ingeniero Civil de determinar el posible comportamiento del suelo, es mediante la realizacin de Pruebas de Laboratorio que reproduzcan de la manera ms real las condiciones a que estar sujeto el suelo; por lo que es obvio la necesidad que se tiene de contar, tanto en la etapa de proyecto, como durante la ejecucin de la obra de que se trate con datos firmes, seguros y abundantes respecto al suelo en estudio, lo que da al proyectista una concepcin razonable y exacta de las propiedades fsicas del suelo que hayan de ser consideradas en su anlisis. As pues, y sabiendo la importancia que tiene el Laboratorio de Mecnica de Suelos en la vida profesional me he propuesto mostrar al estudiante de una manera ms objetiva, las ventajas que puede adquirir, al conocer los principales procedimientos de pruebas a que se someten los suelos ya que es aqu de donde el proyectista a de obtener los datos definitivos para su proyecto, por ejemplo, al realizar las pruebas de clasificacin ubicar en forma correcta la naturaleza del problema que se le presente y as podr decidir la pruebas ms adecuadas que requiere su problema en particular para definir las caractersticas de deformacin y resistencia a los esfuerzos en el suelo con que haya de laborar. La prueba que a continuacin se describe, es una de las ms comunes e importantes en el estudio del comportamiento de los suelos y que se ensean en el departamento de materiales, en su Seccin Mecnica de Suelos, a los estudiantes de la FACULTAD DE INGENIERA CIVIL.

2. ENSAYO DE CONSOLIDACIN (ASTM D-2435 / NTP 339.154)

En una situacin real, donde es preciso resolver un problema de consolidacin de suelos, es necesario determinar no solo el tiempo en el cual se produce la consolidacin sino tambin la magnitud del asentamiento que tendr lugar debido a la deformacin del suelo. Para esto se realiza la prueba de consolidacin, o tambin llamada prueba de compresin confinada, la cual consiste en someter a un esfuerzo de compresin axial a una muestra inalterada del suelo en estudio. La muestra deber ser inalterada, porque como ya se mencion, la consolidacin depende de la estructura del suelo.2.1 Generalidades

Este ensayo determina la magnitud y la razn de consolidacin de suelo cuando est restringido lateralmente y drenado axialmente mientras est sujeto a esfuerzos controlados de una carga incrementalmente aplicada. Este mtodo de ensayo es ms comnmente usado en muestras inalteradas de suelos granulares finos naturalmente sedimentados en agua, sin embargo, el procedimiento bsico del ensayo es aplicable a especmenes de suelos compactados y muestras inalteradas de suelos formados por otros procesos como intemperismo y alteracin qumica.Los datos obtenidos en el ensayo de consolidacin son usados para estimar el asentamiento tanto diferencial como total de una estructura. Estimaciones de este tipo son de vital importancia en el diseo y en la evaluacin de cualquier tipo de edificacin.

MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADOPistn de Carga y Consolidometro

Dos discos porosos (Piedra porosa) y Micrmetro cap. 0.0025mm

Equipo para labrar la muestra (Cuchillo y hoja de cierra) y cronometro ( en este caso nos guiamos de un reloj)

Horno capaz de mantener una temperatura de 105 5 C. y Balanza con aproximacin a 0.1 gr

Papel Filtro

2.2 DESCRIPCION DEL ENSAYO2.2.1 Resumen:En este mtodo un espcimen del suelo es restringido lateralmente y cargado axialmente con un incremento de esfuerzo gradual. Cada incremento de esfuerzos es mantenido hasta que el exceso de presin en el agua de los poros es completamente disipado. Durante este proceso de consolidacin, las medidas son tomadas del cambio de altura en el espcimen y estos datos son usados para determinar la relacin entre el esfuerzo efectivo y el porcentaje de vacos, adems de la velocidad a la cual la consolidacin ocurre evaluando el coeficiente de consolidacin.2.2.2 Especificaciones Tcnicas:Los resultados del ensayo de consolidacin dependen del incremento gradual de la carga. Tradicionalmente la relacin carga/incremento es 1. Para muestras inalteradas, este procedimiento de carga ha resultado en datos de los cuales se puede estimar la presin previa a la consolidacin, tambin llamada a la mxima presin previa, usando tcnicas de evaluacin establecidas, comparadas directamente con medidas de campo. Algunos otras tcnicas pueden ser usadas, como inundar y cargar el espcimen en concordancia con los patrones de humedecimiento y carga esperados en campo para una ptima simulacin dela respuesta del suelo. Cargas con incrementos relativos menores al estndar pueden ser usados para suelos altamente sensibles o cuya respuesta es altamente dependiente de la razn de carga. Muchos otros tipos e tcnicas existen y pueden resultar en diferentes estimados de presin previa de consolidacin. As, el proyectista que solicita el estudio debe especificar cualquier tcnica alternativa para estimar la presin previa de consolidacin.Tambin influye directamente en los resultados la duracin de cada incremento de carga. Tradicionalmente, la duracin de la carga es la misma para cada incremento e igual a 24 (veinticuatro) horas. Para algunos tipos de suelos, la razn de consolidacin es tal que la consolidacin completa (disipacin total del exceso de presin en los poros) requerir ms de 24 horas.

Cabe resaltar que el aparato (consolidmetro) no est provisto de forma alguna de verificar formalmente la disipacin de presin de los poros. Es necesario usar una tcnica de interpretacin que determine indirectamente que la consolidacin es completa. Las normas respectivas (ASTM y NTP) especifica dos tcnicas, sin embargo los casos particulares pueden exigir de alguna tcnica alternativa que se adece y an estar en concordancia a las normas tcnicas.Para calcular el coeficiente de consolidacin (cv), Este mtodo usa la teora convencional de consolidacin en la teora de consolidacin de Terzaghi, as como sus suposiciones:1) El suelo est saturado y tiene propiedades homogneas.2) El flujo de agua en los poros es de direccin vertical.3) La compresibilidad de las partculas del suelo y agua de los poros es despreciable comparada a la compresibilidad de la estructura total del suelo.4) La razn esfuerzo-restriccin es lineal durante el incremento de carga.5) La razn de permeabilidad y de compresibilidad de suelo es constante durante todo el incremento de la carga6) La ley de Darcy para flujos en medios porosos es aplicable.El incremento de carga tiene una razn de 1:1 con la carga existente, es decir, si se comienza con 5 kPa, siguen 10, 20, 40, 80, 160, etc kPa en cada cambio de carga. Para la descarga, la carga se reduce a un cuarto de su carga total, haciendo el nmero de das de descarga la mitad de los de carga.Las cargas pueden ser aplicadas de cualquier en el brazo del consolidmetro, tal que la muestra quede a la presin que se quiere obtener. En el caso de esta prctica, la carga ha sido aplicada con bolsas cargadas de agregados.Para la lectura de deformaciones, existen 2 mtodos para determinar los tiempos a los que deben ser tomadas, siendo el mtodo A dependiente del tiempo (tiene tiempos de lectura predeterminados y al llegar a las 24h el cambio de carga entra en accin) y el mtodo B dependiente de la deformacin (cuando la deformacin no incrementa con la carga aplicada por ms de 24h, se aplica el cambio de carga). Se ha tomado el mtodo A debido a que su duracin es ms corta.En lo que respecta a la presentacin de datos, se explicar al final del informe.PROCEDIMIENTO (EXTRACCION DE LA MUESTRA DE LA CALICATA REALIZADA EL DIA SABADO 11)

(ENSAYO REALIZADO EL DIA MARTES 14 ABRIL, LAB SUELOS UNIVERSIDAD SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO) Inicialmente se toma una muestra desuelo inalterado (nuestra muestra se encontraba a2.30m de profundidad). Dicha muestra de suelo debe estarsaturada, esto quiere decir tal cual se encontr en el terreno.

Extraccin de la muestra del especmen

La muestra es moldeada y colocada dentrodel anillo de consolidacin y del aparato armado, con dos piedras porosas a cada extremo para luego introduccin dentro de un sistema que asegure que la muestra vaa estar saturada en todo elproceso. Determinacin previa del contenido de humedad.

Instalacin de la muestra en el consolidmetro

Instalacin de piedras porosas

Armado del anillo con colocacin de papel filtro

Confinamiento manual de la muestra con los pernos del mismo

Colocacion en el Consolidmetro, y saturado con agua destiladac Instalado del Dial

Nivelacin del Consolidmetro para evitar la expansin casual de la muestra

Mientras se realizaba la colocacin e instalacin de la muestra y el anillo armado el tcnico encargado realizaba la explicacin del ensayo. Como sabemos este ensayo debera realizarse en varios das, pero por cuestiones de tiempo y de la cantidad de grupos formados en aula, se realiz en 1 solo da

Pesado de la carga inicial

Calibrado del dial

Primera lectura del dial t=0, deformacin=0. Muestra lista para ensayarse

Primera lectura del dial t=9 segundos, deformacin= 14.2 . Muestra ensayndose(Para esta primera lectura no logramos obtener una toma fotogrfica, por el poco tiempo) Primera lectura del dial t=18 segundos, deformacin= 22.1 . Muestra ensayndose(Para esta primera lectura no logramos obtener una toma fotogrfica, por el poco tiempo) Primera lectura del dial t=1 minuto, deformacin= 33.2 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=2 minutos, deformacin= 37.3 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=4 minutos, deformacin= 40.0 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=8 minutos, deformacin= 40.1 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=15 minutos, deformacin= 42.3 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=30 minutos, deformacin= 43.3 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=1 hora, deformacin= 44.25 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=2 horas, deformacin= 45.03 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=3 horas, deformacin= 46.1 . Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=4 horas, deformacin= 46.3 Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=6 horas, deformacin= 48 .0 Muestra ensayndose

Primera lectura del dial t=8 horas, deformacin= 49.0 Muestra ensayndose

LABORATORIO DE GEOTECNIA

TOMA DE LECTURAS ENSAYO DE CONSOLIDACIN

PROYECTO: SONDEO:

SOLICITANTE:MUESTRA:

DESCRIPCIN:PROFUNDIDAD. (m):

CONSOLIDMETRO:0.0025FECHA RECEPCIN:

FECHA DE ENSAYO:

DIMENSIONES DE LA MUESTRAHUMEDAD

INICIALNATURAL

Dimetro, D (cm.)5Recipiente No1

Altura, H (cm.)1.99W.m. Hum + Rec. (gr.).64.47

W.Anillo (gr.)69.32W.m Seca + Rec. (gr.).59.17

W.Anillo + Muestra (gr.)130.55W.r (gr.).25.58

W.Bloqu.+ P.porosa (gr.)328.13Humedad. (%)15.78

PESO ESPECIFICO DEL SUELO

Temp. del ensayo (Tx)C20DESCARGA

W.Pic.+ agua temp Tx (Wa)gr.142.2116 A 84013

W.Pic+Muestra+agua (Wb)gr.158.648 A 43898

Peso Muestra Seca (Wo)gr.26.484 A 23794

Peso especifico suelo (Gs)gr/cm32.6352 A 03699

TIEMPO (t)LECTURA DEL DIAL

MinutosRaizde (t)1 Kg./cm22 Kg./cm24 Kg./cm28 Kg./cm216 Kg./cm28 Kg./cm24 Kg./cm22 Kg./cm21 Kg./cm2

60108412610725656569495

0.150.392060109412610725656569495

0.300.552160110413620723655567492

1.001.002560110413635720650562491

2.001.412561110414655719650560489

4.002.002661111414670719645558485

8.002.832962112415685719640556480

15.003.873065119415705718635551478

30.005.483069121416720715630548470

60.007.753170121417735711621536462

120.0010.953171122418758708619532452

180.0013.423272123420759709617531451

240.0015.493374125431761709614528450

360.0018.973588126432771705612523446

480.0021.913688150470773700610521441

1440.0037.9560108412610725656569495430

Representacin Grfica:La representacin de los datos es en escala logartmica, en la escala del tiempo (min) vs deformacin.

ENSAYO DE CONSOLIDACION RAPIDA INVIAS E-152

PROYECTO:SONDEO:

SOLICITANTE:MUESTRA:

DESCRIPCIN:PROF.(m):

DIMENSIONES DEL ANILLOBGRADO DE SATURACIN %

ALTURA1.99cm0.78plg.Inicial100Gs :2.63

DIMETRO5cm1.97plg.Final100

REA19.63cm

Peso Unitario inicial1.567g/cm3Ws

Altura de slidos, 2Ho==

1.0223cm;0.4025plg.

CONTENIDO DE HUMEDADGs*Ws*A

PESO DE LA MUESTRA

Peso anillo+muestra hum.gr130.552H - 2Ho

Peso anillo+muestra seca.gr122.21e =,

Peso anillogr69.322Ho

Peso del aguaWw8.34

Peso suelo secoWs52.89

Humedad%15.78

CargaLecturaAlturaRelacin de

AplicadaFinal2Hvacos (plg.)Vacos

(kg/cm)(plg.)(plg.)2H - 2Hoe

000.78350.38100.9467

1.000.00600.77750.37500.9317

2.000.01080.77270.37020.9198

4.000.04120.74230.33980.8443

8.000.06100.72250.32000.7951

16.000.07730.70620.30370.7546

8.000.07190.71160.30910.7680

4.000.06450.71900.31650.7864

2.000.05580.72770.32520.8080

1.000.04850.73500.33250.8261

Relacin de vacos inicial0.9467

Relacin de vacos final0.7864

Presin de preconsolidacin - Pc2.20kg / cm

Conclusiones: Los resultados de esta prueba son afectados fcilmente por una perturbacin en la muestra. Se recomienda una seleccin, extraccin y preparacin cuidadosa de los especmenes para minimizar las alteraciones. Este ensayo debe realizarse en un ambiente retirado, pues es fcil perturbar la lectura del dial al ser micromtrica. La principal salvedad de este ensayo es su falta de verificacin para la saturacin. Aunque casi la totalidad de las muestras tomadas por debajo del nivel fretico estarn saturadas, la razn de deformacin vs tiempo es extremadamente sensible al grado de saturacin. Deben tomarse las precauciones debidas respecto a las estimaciones de la duracin del asentamiento cuando prevalecen situaciones de saturacin parcial. Los horarios de cambio de carga deben adecuarse a los horarios de disponibilidad del laboratorio, pues si se empiezan los horarios tarde se pueden estar tomando medidas en la madrugada. Observando el tramo de la recta de la curva, presenta lo que suceder en el campo, por los procesos geolgicos aumentara la profundidad a la que est sometida el elemento, por lo tanto habr un aumento de esfuerzo disminuyendo la relacin de vacos No es un suelo consolidable, es resistente a la carga vertical La prctica de la consolidacin que se llev a cabo fue con el propsito de evaluar la reduccin de volumen en una muestra de suelo extraido a 2.30 metros. Con ello pudimos observar como se comporta este tipo de suelo asi como su contenido de agua antes y despues del proceso. EL resultado de consolidacin permite al ingeniero estructuralista disear la estructura de una edificacin