zaratemejiaesteban2d2.pdf
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2.2.5 Datos de la prueba de consolidación
Se seguirán los siguientes lineamientos (Crespo
1. Las deformaciones que sufre el espécimen bajo una carga aplicada se
registran en un micrómetro, y un cronómetro permite conocer el tiempo que
transcurre para alcanzar la deformación producida por un incremento de
carga. La carga se va aplicando en incremen
que cada uno de ellos duplique el valor de la
laboratorio son muy comunes las presiones de 0.125, 0.250, 0.500, 1,2, 4 y
8 kg/cm2 aplicadas sucesivamente. Para cada uno de los incrementos de
presión se lleva un registro de la forma como progresa la deformación a
través del tiempo, haciendo uso del micrómetro y del cronómetr
muestra en la Tabla
de la prueba en estudio.
Tabla 1:
2.2.5 Datos de la prueba de consolidación
Se seguirán los siguientes lineamientos (Crespo Villaláz, 2010):
Las deformaciones que sufre el espécimen bajo una carga aplicada se
registran en un micrómetro, y un cronómetro permite conocer el tiempo que
transcurre para alcanzar la deformación producida por un incremento de
carga. La carga se va aplicando en incrementos elegidos, de tal manera
que cada uno de ellos duplique el valor de la carga
laboratorio son muy comunes las presiones de 0.125, 0.250, 0.500, 1,2, 4 y
aplicadas sucesivamente. Para cada uno de los incrementos de
a un registro de la forma como progresa la deformación a
través del tiempo, haciendo uso del micrómetro y del cronómetr
muestra en la Tabla 1, en la cual se representa una parte de los resultados
de la prueba en estudio.
Tabla 1:
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Las deformaciones que sufre el espécimen bajo una carga aplicada se
registran en un micrómetro, y un cronómetro permite conocer el tiempo que
transcurre para alcanzar la deformación producida por un incremento de
tos elegidos, de tal manera
carga anterior. En el
laboratorio son muy comunes las presiones de 0.125, 0.250, 0.500, 1,2, 4 y
aplicadas sucesivamente. Para cada uno de los incrementos de
a un registro de la forma como progresa la deformación a
través del tiempo, haciendo uso del micrómetro y del cronómetro, como se
1, en la cual se representa una parte de los resultados
31
2. Con los resultados obtenidos se construye una gráfica en papel
semilogarítmico que permite conocer, entre otras cosas, el tiempo en el
cual sea alcanzado la consolidación completa del espécimen bajo el
incremento de caga correspondiente (ver figura 6). Éste es un dato
importante para saber cuándo se debe agregar el siguiente incremento de
carga.
3. La gráfica así obtenida (una gráfica para cada incremento) recibe el
nombre de curva de consolidación, y, de acuerdo con Terzaghi, la zona AB
de dicha curva representa el proceso de deformación del suelo gobernado
por la expulsión del agua de los poros y que él llamó consolidación
primaria. La zona BC corresponde a un proceso de deformación cuyo
origen no es del todo conocido aún, pero que se atribuye al reacomodo
plástico de las partículas del suelo. Terzaghi llamó a esta parte del
fenómeno consolidación secundaria. El punto B corresponde teóricamente
al tiempo en el que la presión del agua en los poros (presión neutra) del
espécimen se ha disipado casi completamente, en ese momento se
considera que la presión total p aplicada está siendo soportada por las
partículas del suelo y se verifica la ecuación:
p=pi
6
32
siendo p la presión total originada por la carga y pi la presión intergranular
o efectiva soportada por las partículas. Se dice entonces que se ha logrado
el 100% de consolidación primaria. Terminada la prueba de consolidación
del espécimen bajo el último incremento de carga se tendrá una serie de
valores de deformaciones finales de cada prueba, es decir, medidas al
finalizar la consolidación bajo cada incremento de carga.
4. Conocidos el peso húmedo, la humedad, el volumen y la densidad de los
sólidos se puede calcular su relación de vacios inicial haciendo los
siguientes cálculos
�� = �����
(Ec.7)
�� = � − �� (Ec.8)
�� = ����= ��
���� =
����
(Ec.9)
donde Vv=vol. De vacios inicial o del espécimen; Vs=Vol. De los sólidos del
espécimen; Ps= Peso seco de los sólidos del espécimen; Da= Densidad
absoluta del los sólidos del espécimen.
5. Para el primer incremento en la presión “p” que causa una deformación
“∆H”, el cambio en ∆e1 vale
��� = �!��
. (Ec.10)
El ∆H1 se obtiene de las lecturas inicial y final del micrómetro.
6. Se calcula la nueva relación de vacios “e”, después de la consolidación
debido al incremento de presión de “p1”.
�� = �" − ���(Ec.11)
33
7. Para la próxima presión “p2” (igual a la carga acumulativa por unidad de
área) que causa deformación adicional ��#, la “e2” al final de la
consolidación será:
�# = �� − $∆�%��& (Ec.12), y así sucesivamente
8. Conociendo la relación de vacios para cada incremento de presión, se
forma una nueva gráfica, a escala aritmética o a escala semilogarítmica,
según se desea. Como en dichas gráficas, para un incremento de presión
más o menos grande la curva puede considerarse prácticamente como una
recta, Terzaghi designó como coeficiente de compresibilidad a la relación:
'� = −∆(∆) =−*%+*!,%+,!
, (Ec.13) en cm2/kg.
que presenta la relación de deformación-esfuerzo del suelo sin tomar en
cuenta el tiempo, y, que, geométricamente, es igual a la pendiente de la
curva relaciones de vacios-presiones. En la expresión anterior, av es el
coeficiente de compresibilidad; e1, p1 son la relación de vacios y la presión
en la (1), y e2, p2, en la etapa (2).
9. En cada gráfica, que representa la curva de consolidación para cada
incremento de carga (ver Figs. 7 a y b), se escoge un punto de la curva,
próximo al eje de las deformaciones, se observa el tiempo que como
abscisa le corresponde y se busca sobre la curva el punto cuya abscisa
sea cuatro veces la del punto originalmente elegido. La diferencia de
ordenada entre ambos puntos se duplica y este valor se lleva, a partir del
segundo punto mencionado, sobre una paralela al eje de las ordenadas,
obteniéndose de este modo un tercer punto por el cual se hará pasar una
paralela al eje de los tiempos, que es la que define el 0% teórico de
consolidación. El 100% teórico de consolidación queda definido por la
intersección de la tangente al tramo central de la curva con la asíntota del
tramo final de la misma.
10. Definidos el 0% y el 100% teóricos de consolidación, el punto medio del
segmento entre ambos corresponderá al 50% teórico
tiempo correspondiente a este porciento de consolidación (t
determinado por la abscisa del punto de intersección entre la curva y la
paralela al eje de los tiempos, trazada por el punto medio del segmento
aludido (ver la Fig.
Definidos el 0% y el 100% teóricos de consolidación, el punto medio del
segmento entre ambos corresponderá al 50% teórico de consolidación. El
tiempo correspondiente a este porciento de consolidación (t
determinado por la abscisa del punto de intersección entre la curva y la
paralela al eje de los tiempos, trazada por el punto medio del segmento
aludido (ver la Fig. 8).
7 a
7 b
8
34
Definidos el 0% y el 100% teóricos de consolidación, el punto medio del
de consolidación. El
tiempo correspondiente a este porciento de consolidación (t50) queda
determinado por la abscisa del punto de intersección entre la curva y la
paralela al eje de los tiempos, trazada por el punto medio del segmento
11. De la prueba de consolidación se puede obtener, además de a
coeficiente de consolidación
permeabilidad o de conductividad hidráulica
tabla (como la T
coeficiente de consolidación C
El valor de 0.197 corresponde, precisamente, al llamado factor de tiempo T
para el 50% de consolidación. Como se puede observar, T
espesor de la capa de arcilla que se comprime (
consolidación (Cv
determinado porcentaje (
forma de drenaje que presente la capa de arcilla compresible. La
presenta valores dados por Terzaghi, según los porcentajes de
consolidación requeridos. Los factores teóricos
de consolidación K en porciento se muestran en la Tabla 3.
De la prueba de consolidación se puede obtener, además de a
coeficiente de consolidación Cv y el coeficiente o constante de
permeabilidad o de conductividad hidráulica Km. Para esto se elabora una
abla 2). En la tabla anterior se puede observar que el
coeficiente de consolidación Cv viene expresado así:
-� = ".�/0�1%234
(Ec.14)
El valor de 0.197 corresponde, precisamente, al llamado factor de tiempo T
para el 50% de consolidación. Como se puede observar, T
espesor de la capa de arcilla que se comprime (Hm), del coeficiente de
v), del tiempo (t) que se requiere para que presente un
determinado porcentaje (U) de consolidación (50%, 60%, etc.) y de la
forma de drenaje que presente la capa de arcilla compresible. La
presenta valores dados por Terzaghi, según los porcentajes de
consolidación requeridos. Los factores teóricos T para diferentes grados
consolidación K en porciento se muestran en la Tabla 3.
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De la prueba de consolidación se puede obtener, además de av, el
y el coeficiente o constante de
. Para esto se elabora una
tabla anterior se puede observar que el
El valor de 0.197 corresponde, precisamente, al llamado factor de tiempo T
para el 50% de consolidación. Como se puede observar, T depende del
), del coeficiente de
) que se requiere para que presente un
) de consolidación (50%, 60%, etc.) y de la
forma de drenaje que presente la capa de arcilla compresible. La Tabla 3
presenta valores dados por Terzaghi, según los porcentajes de
para diferentes grados
consolidación K en porciento se muestran en la Tabla 3.
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12. El valor de “T” puede obtenerse, según Houhg, así:
5 = 67 (9
#), (Ec.15) entrando U en decimal.
13. La Hm depende de la forma de drenaje de la capa de arcilla, y así se tiene
que para una vía de drenaje:
5 = ;��1%�, (Ec.16) donde Hm es igual a H
Para dos vías de drenaje:
5 = ;��1%�, (Ec.17) pero en ésta Hm es igual a H/2
2.2.6 Errores posibles
La prueba requiere técnica cuidadosa a fin de asegurar resultados dignos de
confianza. Sin embargo, aún con la mejor técnica pueden presentarse errores de
importancia; solamente la experiencia permitirá sopesar la magnitud de ellos.
Pueden presentarse errores de varias fuentes (Juárez Badillo y Rico Rodríguez,
2010):
a) En la teoría básica:
La prueba está sujeta a las siguientes hipótesis básicas, en lo que se refiere a la
validez de la interpretación de sus resultados:
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1. La ley de Darcy es aplicable
2. La carga de velocidad, v2/2g, es despreciable.
3. H, Cv y k se suponen constantes en cada etapa de la prueba. En arcillas
inorgánicas esto introduce un error pequeño, pero en otros suelos puede
ser de magnitud considerable.
b) En la preparación de la muestra:
1. La muestra debe estar lo más inalterada que sea posible; muestras
alteradas darán resultados erróneos.
2. El volumen de la muestra debe ser exactamente el del anillo de
consolidación; de otra manera no existirá confinamiento lateral completo.
3. Las muestras adyacentes tomadas para la determinación del peso
específico relativo y de los límites de plasticidad pueden ser no
representativas de la muestra de consolidación.
4. La muestra debe ser preparada en un cuarto húmedo o sobre una mesa
con un pabellón húmedo.
c) En el procedimiento de prueba:
1. La muestra no debe sumergirse antes de que la presión aplicada sea igual
a las presiones existentes en ella, por efectos capilares.
2. Las pesas deben colocarse en la ménsula de carga cuidadosamente, para
evitar impacto, esto implica una dificultad en aplicar la carga en un instante
dado.
3. La temperatura varía a través de toda la prueba.
4. Todas las lecturas de tiempo y las micrométricas deben efectuarse con
cuidado.
5. Debe evitarse toda excentricidad en las cargas actuantes sobre la muestra.
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CAPÍTULO 3. EQUIPO UTILIZADO EN ENSAYOS DE CONSOLIDACIÓN
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3.1 EQUIPO PARA LA PRUEBA: CONSIDERACIONES GENERALES .
Consiste de un consolidómetro incluyendo el anillo para la ubicación de la
muestra, piedras porosas, un micrómetro de 0.001mm y equipo adicional tal como
cortadores para labrar el espécimen, cronómetro, cápsulas, horno, balanzas,
termómetros y una cierta cantidad de algodón hidrófilo.
De acuerdo con Juárez Badillo y Rico Rodríguez (2010), el mecanismo de
transmisión de la carga se aplica por medio de pesos colocados en una ménsula
que cuelga del extremo de la viga de carga. La carga se transmite al marco por
medio de un cable apoyado en una rótula fija de radio r1, ligada al pedestal del
aparato. La viga de carga puede girar en torno a esta rótula. La relación del brazo
de palanca de la ménsula de carga,
r2, y de radio r1, antes mencionado,
suele ser del orden de 10 y ésta es la
razón de la multiplicación de cargas
del aparato.
El peso de la viga y la ménsula de
carga se balancean con el
contrapeso A. El peso de marco de
carga se balancea, a su vez, con el
contrapeso B, como se aprecia en la
figura 8.
La posición del marco de carga respecto a la cazuela puede ajustarse usando las
tuercas de las barras laterales del marco.
Para dejar el aparato listo para el uso es preciso obtener una curva de calibración;
es decir, una curva que determine las deformaciones propias, sin muestra. Estas
deformaciones deberán restarse de las obtenidas en una prueba, a fin de llegar a
las deformaciones de la muestra sola. La curva se obtiene sujetando al conjunto
de piedras porosas, placa de carga, etc., sin muestra, a una prueba de
consolidación y dibujando las lecturas del micrómetro contra las correspondientes
cargas, en escala aritmética, usualmente.
8
40
3.2 TIPOS DE CONSOLIDÓMETROS
De acuerdo con la Descripción de aparatos de consolidación incluida en un
Manual de operación de la Empresa EVANSTON SOILTEST (1979), existen los
siguientes tipos de Consolidómetros.
3.2.1 CONSOLIDÓMETROS DE ANILLO FIJO
SOILTEST MODELOS C-250 Y C-252
Ideales para examinar todos los tipos de suelos, incluyendo suelos arenosos.
Toda consolidación (movimiento del espécimen) se realiza sobre la superficie
superior del espécimen. La piedra porosa inferior, sobre la cual el espécimen
descansa, se monta sobre un nicho en la base. Los aditamentos en la base
permiten desarrollar ensayos de permeabilidad en conjunto con estudios de
consolidación. Ellos también permiten el drenado de agua que ocurre en la parte
inferior de la muestra.
3.2.2 CONSOLIDÓMETRO DE ANILLO FLOTANTE
SOILTEST MODELOS C-270, C-272 Y C-275
Al usar este consolidómetro, la fricción entre la pared de contención del anillo y el
espécimen es muy pequeña. La compresión ocurre hacia la parte media, desde la
parte superior hacia la inferior. La piedra porosa inferior descansa sobre la base-
plato. Durante el ensayo de consolidación, las piedras porosas superiores e
inferiores se mueven con libertad dentro del anillo. Conforme el espécimen se
consolida, el drenado ocurre en ambas caras. Este consolidómetro no es
recomendable para usarlo con suelos arenosos o muy suaves.
3.2.3 DISPOSITIVOS DE CARGA DE CONSOLIDACIÓN
Son ampliamente usados 5 tipos de dispositivos de carga de consolidación:
Palanca de alta capacidad, palanca de mediana capacidad, Palanca de baja
capacidad, Tablero de Escala y el modelo Levermatic.
41
3.2.3.1PALANCA DE ALTA CAPACIDAD DE CARGA
SOILTEST MODELOS C-240, C-242, C-244 Y C-248
Este tipo de aparato de consolidación consiste en un marco
estructural y un sistema múltiple de palancas. Las cargas se
aplican al espécimen aumentando pesos apropiados a los
ganchos. El gancho frontal tiene una relación de 1 a 40. El
aparato está diseñado para una carga máxima de
aproximadamente 52 Ton por pie cuadrado (4.83 T/m2) para
la talla grande del espécimen el cual tiene un área de 100
cm2. El gancho trasero tiene un radio de 1 a 10.
El balancín de carga y el sistema de palanca están totalmente contrabalanceados
por medio de un doble sistema de contrapesos. Los ajustes de balance se hacen
manipulando el tensor, ajustando el eje del balancín y acomodando los
contrapesos. El brazo de palanca inferior, con el platillo de pesas, se puede mover
a una posición horizontal, sin alterar el espécimen a ensayar, mediante un simple
ajuste en el ensamble del gato de levantamiento.
Todas las puntas filosas metálicas se hacen de acero endurecido y bloques de
apoyo. Cuando el sistema se ajusta adecuadamente bajo condiciones de carga
cero, un ligero desplazamiento del nivel inferior hará que el mecanismo se mueva
libremente.
3.2.3.2 PALANCA DE MEDIANA CAPACIDAD DE CARGA
SOILTEST MODELOS C-280 Y C-281
El conjunto de bastidor de consolidación de media capacidad
tiene una palanca de carga única que tiene una relación de 1
a 10. El aparato es adaptable a cualquier tamaño de
consolidómetro de los tipos de anillo fijo o flotante. Las cargas
máximas que se pueden ejercer utilizando este ensamble de
carga son de 20 Ton. por pie cuadrado (1.85 T/m2), con
especímenes de 2.5 pulg (6.35 cm). de diámetro. Tanto las
palancas de carga como el equipo relacionado son similares a
42
los que se usan en el modelo C-240- ensamble de consolidación de alta
capacidad-.
3.2.3.3 PALANCA DE BAJA CAPACIDAD DE CARGA
SOILTEST MODELOC-210
El modelo C-210, equipado con dos unidades de carga, es un ensamble de
consolidación de baja capacidad. Las cargas se aplican mediante un simple brazo
de carga, el cual ofrece una relación de carga desde 1:1 hasta 6:1. Ambos
sistemas de carga son independientes y están contra- balanceados. Se pueden
aplicar cargas máximas de 8 Ton por pie cuadrado (0.74T/m2) sobre especímenes
de 2.5 pulg (6.35cm). de diámetro.
3.2.3.4 APARATO LEVERMATIC
SOILTEST MODELO C-220
Este modelo es el de más fácil portabilidad, dentro de la
línea de aparatos de carga de consolidación. En este
modelo, las cargas que se aplican sobre un sistema de
palanca ofrecen una relación de 20:1. Dichas cargas pueden
variar desde 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2, 4, 8, 16 y 20 Ton por pie
cuadrado (0.01, 0.02, 0.04, 0.09, 0.18, 0.37, 0.74, 1.48 y 1.85
T/m2) y se aplican sobre una muestra de 2.5 pulg (6.35 cm).
de diámetro. Se recomienda usar este aparato sobre el
consolidómetro de tipo fijo.
43
3.2.4 APARATOS DE CONSOLIDACIÓN MODERNOS
De acuerdo con el catálogo de productos de consolidación de la empresa ELE
INTERNATIONAL, estos son los equipos modernos para ensayos de
consolidación:
Mesa de Consolidación modelo EI220 (con indicador dial en sistema métrico y con
lecturas en kilogramos)
La Mesa de consolidación es una máquina compacta diseñada para proporcionar
resultados fiables, exactos y reproducibles. El aparato dispone de un mecanismo
de carga rígida, capaz de aplicar cargas para largos períodos de tiempo. Las
cargas pueden aplicar presiones de
hasta 48 toneladas por metro cuadrado
(5.148 kPa) y se pueden generar en
muestras de 2.5 "(63.5 mm) diámetro.
La unidad incorpora una toma de la
viga de soporte integral que elimina la
posibilidad de descarga a la muestra
durante los procedimientos de
aplicación de carga.
Consolidómetro neumático modelo EI25-0560 (con capacidad máxima de hasta
32 toneladas por pie cuadrado)
Mundialmente empleado en ensayos de Esfuerzo
de Consolidación, este consolidómetro neumático
es un marco neumático de carga diseñada para
aplicar cargas instantáneamente y para mantener
cualquier conjunto de cargas, independientemente
de la compresión que la muestra presente bajo el
intervalo de carga. La unidad es autónoma y
cuenta con una pantalla digital incorporada, que
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muestra valores con un 0.25% de precisión.
Disponible en tres rangos de carga, el bastidor de carga utiliza un sistema de
doble pistón para manipulación de cargas a 32 toneladas por pie cuadrado (2.88
T/m2) sin perder la sensibilidad en los rangos de carga más bajos. Para establecer
y mantener la carga sobre el espécimen se utiliza un regulador de precisión, tipo
como el usado para hacer lecturas de presión sanguínea baja.
Este aparato tiene almohadillas ajustables centradas en la plataforma de carga,
las cuales ayudan a alinear al consolidómetro. Asimismo, puede aceptar
cualquier consolidómetro de hasta un diámetro máximo de 7,25" (184 mm). El
diseño de carga superior elimina la pérdida de tiempo invertido en cálculos de
peso.
Por otra parte, el catálogo de la empresa HOGENTOGLER & CO ofrece un
novedoso modelo de consolidómetro.
Consolidómetro GEOSTAR modelo S5211
Este consolidómetro permite
que los ensayos de
consolidación se hagan
hasta diez veces más
rápido. Permite que se
obtengan datos más
precisos –con el uso de alta
tecnología- sobre el
comportamiento del suelo.
El equipo de consolidación GeoStar está diseñado para determinar las
propiedades de los suelos de forma más rápida. Al mismo tiempo, permite que se
pueda seleccionar los procedimientos de prueba más adecuados para el tipo de
suelo, al mismo tiempo que permite la carga de tres unidades de carga de manera
simultánea.
Los datos que permite obtener este consolidómetro:
45
1. Ensayo de presión a relación constante (CPR test), en el cual la relación
entre la presión del agua intersticial en la parte baja de la muestra y la
carga total es constante.
2. Ensayo de Presión a velocidad constante (CRS test)
3. Ensayo de incremento de carga, controlado por el tiempo de carga
4. Ensayo de incremento de carga, controlado por la presión del agua
intersticial
3.3 MANTENIMIENTO
El manual de SOILTEST recomienda seguir las presentes recomendaciones para
conservar en buen estado a un consolidómetro.
1. En condiciones normales de uso, los CONSOLIDÓMETROS SOILTEST y
los marcos de carga requieren poco mantenimiento. Sin embargo, se debe
proteger el filo de la cuchilla del sistema de palanca cuando las unidades
no están en uso.
2. Los consolidómetros se deben limpiar a profundidad después de la
ejecución de cada ensayo para asegurase de que estén listos para los
próximos ensayos de consolidación.
3. Puede ser necesario ocasionalmente limpiar las piedras porosas. Esto se
puede hacer hirviendo las piedras por unos cuantos minutos en una
solución al 1% de ácido clorhídrico. Se debe cuidar que el agua no hierva
demasiado.
46
CAPÍTULO 4. CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO DE CONSOLIDACIÓN EXISTENTE EN LA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL-XALAPA
47
4.1 EQUIPO DISPONIBLE
En la Facultad de Ingeniería Civil-Xalapa de la Universidad Veracruzana, se
cuenta con dos equipos para efectuar ensayos de consolidación. Uno es del tipo
neumático, y otro es del tipo mecánico. Ambos equipos son de la marca
SOILTEST. A continuación se mencionarán las características de estos dos
equipos, así como se verán fotografías que revelan su estado actual. En primer
lugar, se observará un consolidómetro del tipo Neumático SOILTEST C-220, y
posteriormente se verá un consolidómetro Mecánico SOILTEST C- 283.
4.1.1 MODELO LEVERMATIC C-220
De acuerdo con el manual de SOILTEST (1979), este modelo
es el de más fácil portabilidad, dentro de la línea de aparatos
de carga de consolidación. En este modelo, las cargas que se
aplican sobre un sistema de palanca ofrecen una relación de
20:1. Dichas cargas pueden variar desde 1/8, 1/4, 1/2, 1, 2,
4,8, 16 y 20 Ton por pie cuadrado (0.01, 0.02, 0.04, 0.09, 0.18,
0.37, 0.74, 1.48 y 1.85 T/m2) y se aplican sobre una muestra
de 2.5 pulg. (6.35 cm) de diámetro. Se recomienda usar este
aparato con el consolidómetro de tipo fijo.
El aparato que se encuentra en la Facultad de Ingeniería Civil-
Xalapa cuenta con su micrómetro, así como con el mecanismo
de contrapeso y su palanca de carga. Adicionalmente, cuenta
con su motor eléctrico mediante el cual activa el mecanismo
de contrapeso. Visiblemente se puede notar que el cable que
permite el motor se active mediante energía eléctrica está
deteriorado. Adicionalmente, no cuenta con el anillo fijo en el
cual se pueda almacenar el espécimen de suelo a ensayar.
48
4.1.2 MODELO C-283
Este modelo, de acuerdo con el manual de SOILTEST (1979),
se trata de un bastidor de consolidación de mediana
capacidad, el cual tiene una palanca de carga por cada brazo,
las cuales tienen una relación de 1 a 10. El aparato es
adaptable a cualquier tamaño de consolidómetro de los tipos
de anillo fijo o flotante. Las cargas máximas que se pueden
ejercer utilizando este ensamble de carga son de 20 Ton. por
pie cuadrado (1.85 T/m2), con especímenes de 2.5 pulg. (6.35
cm) de diámetro.
Este aparato de consolidación, que se encuentra en la Facultad de Ingeniería
Civil-Xalapa de la Universidad Veracruzana cuenta con las siguientes partes, de
forma íntegra:
Número de
Ítem
Descripción Cantidad
1 Pequeña punta filosa 5
2 Pequeño bloque de acero 2
3 Viga de carga de consolidación 1
4 Viga inferior de consolidación 1
5 Placa de ajuste 1
6 Tirantes 2
7 Palanca de carga con relación 10:1 1
8 Conjunto de gancho y placa de asentamiento de pesos 1
11 Barra de contra-peso 1
12 Contra-peso de 2.5 pulgadas 1
13 Plato grande con pequeñas puntas filosas 6
14 Tensor de 5 pulgadas (Modificado) 1
15 Tuerca Hexagonal de 7/8*9 pulgadas UNC, Unificada
normal, -2B, rosca interna
4
16 Tuerca de 7/8*9 UNC Unificada normal -2B, rosca
interna
2
49
17 Eslabón corto 2
18 Tornillo estándar de acero inoxidable de ¼-20*17
pulgadas
4
19 Tuerca estándar de ¼-20 pulgadas 4
20 Arandela de latón para tornillo de ¼ pulgada 4
22 Perno largo roscado de 3/8-16*1 ¼’ 1
23 Perno largo roscado de ¼-20*3/4’ 4
24 Tuercas de fijación de de ¼’ 4
25 Tornillo conductor tipo “U” de 1/8*5/8 pulgadas 4
26 Tornillo de 3/8-32*3/4’ 12
27 Arandela para perno de 3/8’ 12
28 Pin de 1/8’ diámetro X 1 ½’ longitud 5
29 Cáncamo con un ojo de ¾’ 1
31 Disco de Carga 2
Se puede apreciar el esquema de este aparato en la siguiente página:
50
51
Las piezas que la hacen falta a este consolidómetro son las siguientes:
Indicador dial de rango de 0.4000
pulg., graduación de 0.0001mm con
extensómetro.
Consolidómetro de anillo fijo para
especímenes de 2.5 pulgadas de
diámetro.
Disco de calibración para el
consolidómetro.
Anillo cortador para el consolidómetro
Asimismo, si se desea otra opción:
Consolidómetro de anillo flotante
4 tuercas moleteadas
1 carcasa de la base del consolidómetro
1barra indicadora
1 buje indicador para el
dial
1tornillo Allen
52
CAPÍTULO 5. PROPUESTA DE REHABILITACIÓN DE EQUIPO DE CONSOLIDACIÓN MECÁNICO EXISTENTE EN LA FACULTAD DE
INGENIERÍA CIVIL-XALAPA
La siguiente propuesta de rehabilitación consiste en mencionar qué aditamentos
son necesarios para que el aparato de consolidación C
mecánico) pueda operar con eficiencia. De la misma manera, se mencionarán
algunas opciones que podrían economizar dicha rehabilitación.
Como se describió en el
SOILTEST se encuentra íntegro en cuanto a sus
comp
imagen, no se aprecia que alguno de sus componentes se
encuentre en un estado de avanzada corrosi
mínimas las
se encuentran con algunos signos de oxidación. Sin
su parte, el conjunto de actualizaciones
datos de 8 canales ADU, un transductor para desplazamiento de consolidación, y
Consolidómetro de anillo fijo
Consolidómetro de anillo flotante
Programa computacional DataSystem 7
La siguiente propuesta de rehabilitación consiste en mencionar qué aditamentos
que el aparato de consolidación C-283 de SOILTEST (equipo
mecánico) pueda operar con eficiencia. De la misma manera, se mencionarán
algunas opciones que podrían economizar dicha rehabilitación.
Como se describió en el capítulo anterior, el aparato de consolidación C
SOILTEST se encuentra íntegro en cuanto a sus
componentes. Asimismo, como se pudo ver
imagen, no se aprecia que alguno de sus componentes se
encuentre en un estado de avanzada corrosi
mínimas las piezas que conforman el marco del aparato que
se encuentran con algunos signos de oxidación. Sin
embargo, son factibles de ser lijadas o pulidas y
aplicarle a todo el marco de consolidación un
recubrimiento epóxido de alto brillo de la
Comex. Este recubrimiento protegerá el acero de
este marco en condiciones ambientales adversas al
que se puede encontrar expuesto
constante-.
Posterior a su pintado, es conveniente contactar al
proveedor ELE International (anteriormente
SOILTEST) para cotizar la compra de un
consolidómetro de anillo fijo o de anillo flotante, un
dial digital que permita lecturas de tiempo y
esfuerzo de consolidación, así como el
geotécnico DataSystem7, en conjunto con el
conjunto de actualizaciones de consolidación
DataSystem. Este programa computacional,
compatible con Microsoft Word, incorpora rasgos
innovadores tales como analizador inteligente de
datos y un generador automático de reportes. Por
su parte, el conjunto de actualizaciones –incluye una unidad de adquisición de
datos de 8 canales ADU, un transductor para desplazamiento de consolidación, y
DataSystem 7
53
La siguiente propuesta de rehabilitación consiste en mencionar qué aditamentos
283 de SOILTEST (equipo
mecánico) pueda operar con eficiencia. De la misma manera, se mencionarán
capítulo anterior, el aparato de consolidación C-283 de
SOILTEST se encuentra íntegro en cuanto a sus
ver en la respectiva
imagen, no se aprecia que alguno de sus componentes se
encuentre en un estado de avanzada corrosión. Son
que conforman el marco del aparato que
se encuentran con algunos signos de oxidación. Sin
embargo, son factibles de ser lijadas o pulidas y
aplicarle a todo el marco de consolidación un
recubrimiento epóxido de alto brillo de la marca
Comex. Este recubrimiento protegerá el acero de
este marco en condiciones ambientales adversas al
que se puede encontrar expuesto –ej. Humedad
tado, es conveniente contactar al
proveedor ELE International (anteriormente
SOILTEST) para cotizar la compra de un
consolidómetro de anillo fijo o de anillo flotante, un
dial digital que permita lecturas de tiempo y
esfuerzo de consolidación, así como el programa
, en conjunto con el
conjunto de actualizaciones de consolidación
. Este programa computacional,
compatible con Microsoft Word, incorpora rasgos
innovadores tales como analizador inteligente de
datos y un generador automático de reportes. Por
incluye una unidad de adquisición de
datos de 8 canales ADU, un transductor para desplazamiento de consolidación, y
54
un programa de consolidación unidimensional- es
el que requiere este aparato de consolidación, de
tal manera que los cálculos de consolidación se
realicen de manera automatizada, con la ventaja
de que disminuirían los errores efectuados por
cálculos manuales y por trazos de gráfica
efectuados de forma errónea. De esta forma, la
Facultad de Ingeniería Civil-Xalapa se pondría a la
vanguardia, pues sería la única en todo el estado
de Veracruz en contar con un equipo de
consolidación renovado y adaptado a las
necesidades actuales de ahorro de tiempo en la
ejecución de las pruebas, confiabilidad y precisión.
Otra propuesta de rehabilitación para el consolidómetro consiste en fabricar, en
un taller mecánico (Torno industrial), un consolidómetro de anillo flotante de acero
inoxidable, con un diámetro de 2.5 pulgadas (63.5mm); un disco de calibración de
acero inoxidable de 2.460 pulgadas (62.5 mm) x 1 pulgada (25.4 mm) de altura;
un pistón de bronce de carga de 2.5 pulgadas (63.5mm) de diámetro; y un juego
de pesas que incluya: 4 pesas de 1 kg, tres pesas de 4 kg y 1pesa de 16 kg.
Posteriormente, se podría cotizar el costo de un indicador dial con lectura de
0.01mm de precisión. Adicionalmente, se podría establecer un vínculo con
docentes y alumnos que deseen realizar su trabajo recepcional de las Facultades
de Instrumentación Electrónica y de Informática, ambas de la Universidad
Veracruzana Región Xalapa. Para la Facultad de Instrumentación Electrónica se
podrían realizar la construcción de una unidad de adquisición de datos de 8
canales ADU y un transductor de datos para evaluar el desplazamiento de
consolidación. Por su parte, en la Facultad de Informática podrían realizar el
software que permita analizar los datos recabados por la terminal ADU y que
genere automáticamente los reportes de los ensayos de consolidación. Factor
indispensable es la colaboración de un docente con experiencia en el área de
Mecánica de Suelos y con conocimientos sobre uso del equipo de consolidación,
Unidad de adquisición de datos de 8 canales
Transductor
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así como de un alumno que desee elaborar su trabajo recepcional en ésta área
por parte de la Facultad de Ingeniería Civil-Xalapa, de tal manera que puedan
aportar información valiosa y necesaria en el desarrollo y elaboración de estos
aparatos y programas computacionales requeridos. De esta forma, se estarían
estableciendo un canal de vinculación entre Facultades, lo que beneficiaría a las
tres Facultades involucradas en dicho proyecto.
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CONCLUSIÓN
Como se pudo estudiar, el fenómeno de la consolidación se definió como la
relación que existe entre la deformación plástica y la reducción en la relación de
vacíos de una masa de suelos, que es función del tiempo y del exceso de presión
de poros (Bowles, 1980). Asimismo, se expuso que el ensayo de laboratorio que
comúnmente se realiza es el del tipo unidimensional. Esto se debe a que con un
anillo metálico se confina la muestra de suelo en estudio, con lo cual no se
permite flujo o movimiento de agua en un sentido lateral –todo el flujo de agua y el
movimiento del suelo suceden en la dirección vertical. Sin embargo, se debe
tomar en cuenta que en el terreno ocurre algo de movimiento lateral de agua y de
suelo. Pero ninguno de estos efectos es tan importante cuando se considera el
asentamiento global, debido a la consolidación basada en la extrapolación de
resultados de laboratorio a la situación de terreno (Ibíd.).
Asimismo, se pudo observar las características de los aparatos de consolidación
que ofreció la empresa SOILTEST y su actual representante, ELE International.
De la misma manera, se expuso las características de los aparatos de
consolidación que posee la Facultad de Ingeniería Civil-Xalapa, así como se
planteó una propuesta de rehabilitación para que se ponga en operación el
aparato de consolidación Marca SOILTEST, modelo C-283, con el objetivo de que
los estudiantes de esta facultad puedan realizar experimentos de consolidación
necesarios para reforzar los conocimientos teóricos que reciben en las
Experiencias Educativas de Mecánica de Suelos y la de Cimentaciones. Se deja a
consideración de las autoridades competentes de esta Facultad el evaluar la
viabilidad económica de llevar a cabo la presente propuesta de rehabilitación.
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BIBLIOGRAFÍA
Bowles, J. (1980). Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. Colombia:
Editorial McGraw-Hill Latinoamericana S.A.
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Whitlow, R (1999). Fundamentos de Mecánica de Suelos (2ª ed.). México:
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APÉNDICE 1