Consolidaci´ on de las muestra de suelo

Antes de realizar el ensayo de corte directo, es necesario conocer la velocidad de rotura a la cual va ser sometido la caja de corte, por lo que se procede a la conso- lidaci´on de una muestra remoldada de suelo natural para obtener la velocidad de corte, el cual debe ser menor al obtenido en la consolidaci´on. En la figura 4.29 se observa la muestra de suelo natural en proceso de consolidaci´on.

Figura 4.29: Consolidaci´on de muestra de suelo natural.

Para calcular la velocidad de rotura que se debe aplicar, se sigui´o los procedimientos del m´etodo de logar´ıtmico o Casagrande y el m´etodo de Taylor o de la ra´ız cua- drada del tiempo. Las lecturas de deformaci´on vertical y del tiempo transcurrido se obtuvieron a los intervalos de tiempos recomendados por la Norma UNE 103 401 durante 24 horas y son las que se muestran en la Tabla 4.3.

Lecturas de Consolidaci´on

Tiempos Lecturas Lecturas (0.01 mm) (mm) 0 900,0 9,0 10 seg 820,0 8,2 15 seg 775,0 7,8 30 seg 748,0 7,5 45 seg 736,0 7,4 1 min 728,0 7,3 2 min 668,0 6,7 3 min 645,5 6,5 5 min 619,0 6,2 7 min 602,0 6,0 10 min 580,0 5,8 15 min 564,0 5,6 20 min 562,0 5,6 30 min 561,0 5,6 45 min 560,0 5,6 1 hr 559,8 5,6 2 hr 558,8 5,6 3 hr 558,2 5,6

Tabla 4.3:Lecturas de consolidaci´on del suelo natural (elaboraci´on propia).

Con los valores obtenidos de la consolidaci´on se procede a calcular el tiempo de consolidaci´on por los m´etodos mencionados anteriormente.

Tiempo de consolidaci´on, m´etodo logar´ıtmico o de Casagrande

Una vez obtenidas las lecturas de la deformaci´on vertical y del tiempo transcurrido a unos intervalos que permitan representar en un gr´afico la deformaci´on vertical en ordenadas y el logaritmo del tiempo en abscisas, para obtener la lectura te´orica de la deformaci´on vertical,L0, en el instantet = 0, se selecciona en abscisas, dos tiempos

que est´en en la relaci´on de 1 a 4. Por dichos puntos se levanta las correspondientes ordenadas hasta que corte a la curva de consolidaci´on. La diferencia de las ordenadas de estos dos puntos de intersecci´on se a˜nade a la ordenada del primero. La paralela al eje de abscisas por este nuevo punto corta al eje de ordenadas en L0. La dife-

rencia entre la primera lectura,Li, y la corregida,L0, corresponden al asiento inicial.

La lectura corregida correspondiente al 100 % de consolidaci´on primaria,L100, es la

ordenada del punto de intersecci´on entre la prolongaci´on de la parte final de la curva y la tangente en el punto de inflexi´on. El procedimiento se observa en la Figura 4.30.

Figura 4.30: Gr´afico de la deformaci´on vertical y tiempo (Elaboraci´on propia)

La lectura correspondiente al 50 % de la consolidaci´on primaria,L50, es:

L50 =

L0+L100

2 = 7,6mm

El tiempo correspondiente al 50 % de la consolidaci´on primaria, t50, se halla direc-

tamente sobre el gr´afico trazando desde L50 una recta horizontal hasta cortar la

curva, obteniendo as´ı un valor de 0,45 min.

El coeficiente correspondiente de consolidaci´on, Cv, para el incremento de carga

aplicada, y para el 50 % de la consolidaci´on primaria, se determina mediante la expresi´on: Cv = 0,196H2 t50 = 57,6 donde:

H : es el m´aximo camino de drenaje en el 50 % de la consolidaci´on primaria, es decir la mitad de la altura de la probeta en el instante t50.

El tiempo necesario para alcanzar la m´axima resistencia al corte, tf, se determina

mediante la expresi´on:

tf =

H2

donde:

Uf es el grado de disipaci´on de presiones intersticiales en tanto por uno, cuyo valor

usual es 0,95.

Para calcular la velocidad de corte, se estima el desplazamiento horizontal, df, sin

embargo a modo orientativo la norma UNE 103 401 sugiere para arcillas pl´asticas un df = 8mm, para alcanzar la m´axima resistencia, por lo que para nuestro caso

tomaremos 9 mm , pues la caja de corte circular el m´aximo tiene un desplazamiento de 9mm por lo que se toma este valor teniendo por tanto:

Vmax =

df

tf

= 0,39mm/min

M´etodo de Taylor o de la raiz cuadrada del tiempo.

Despu´es de realizar las lecturas de deformaci´on vertical y del tiempo transcurrido, se representa en un gr´afico la deformaci´on vertical en ordenadas y la raiz cuadrada del tiempo en minutos en abscisas. La parte inicial de la curva de consolidaci´on es pr´acticamente una l´ınea recta, cuya prolongaci´on corta al eje de ordenadas en el punto que corresponde al cero corregido, L0. Se elige un punto cualquiera de esta

recta y por el se traza una paralela al eje de abscisas. El valor de la abscisa del punto se multiplica por 1,15 y el resultado es un nuevo punto, sobre la recta anterior, que unido a L0 proporciona otra recta. La intersecci´on con la curva de consolidaci´on

determina un punto cuya abscisa est90 y cuya ordenada en L90 como se se observa

en la Figura 4.31.

Figura 4.31: Gr´afico de la deformaci´on vertical y del tiempo (elaboraci´on propia).

La lectura corregida correspondiente al 100 % de la consolidaci´on primaria se calcula con la siguiente expresi´on.

L100=L0−

10

9 (L0−L90) = 9,55mm

La lectura correspondiente al 50 % de la consolidaci´on primaria es:

L50=

L0+L100

2 = 7,30mm

El coeficiente de consolidaci´on para el incremento de carga aplicada y para el 90 % de la consolidaci´on primaria se determina mediante la expresi´on:

Cv =

0,848H2

t90

= 37,25 donde H, se determina mediante la expresi´on:

H =H0−

L0+L100

2 = 17,10

donde,H0 es la altura inicial de la aplicaci´on de la carga de consolidaci´on, en nues-

tro caso fue de 24,4mm.

El tiempo necesario para alcanzar la m´axima resistencia al corte, se determina con la expresi´on:

tf =

H2

2Cv(1−Uf)

= 78,49min

donde, Uf es el grado de disipaci´on de presiones intesticiales, cuyo valor utillizado

es 0,95.

Para expresar la m´axima velocidad de desplazamiento horizontal enmm/min se aplica la siguiente formula de manera similar al m´etodo de Casagrande con df =

9mm.

Vmax =

df

tf

= 0,11mm/min