ensayo de consolidacion

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UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE

INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS II!!!

LABORATORIO N° 01: ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN

UNIDIMENSIONAL DE SUELOS.

ALUMNO:

Canales Rivas, Juan Gabriel

Código: 200810398

PR0FESOR:

Ing. DONAYRE CÓRDOVA, OSCAR

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ENSAYO N° 1: ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN

UNIDIMENSIONAL DE SUELOS.

NTP 339.154-2001 / ASTM D 2435-1996

1. INTRODUCCIÓN:

En el siguiente informe se presentan el procedimiento, cálculos y resultados, gráficos y conclusiones del ensayo de consolidación unidimensional de suelos para la cual existen una serie de parámetros, los cuales también serán mencionados.

2. OBJETIVO:

Determinar los parámetros geotécnicos que definen el comportamiento de deformación que experimentan los suelos finos en condición saturada y por la imposición por transferencia de las cargas externas (cargas de servicio).

Determinar: Índice de compresión (Cc)

Índice de descompresión o expansión (Cs) Carga de Pre consolidación (Pc)

Coeficiente de Consolidación (Cv)

3. BREVE FUNDAMENTO TEÓRICO:

La consolidación del suelo es el proceso por el cual el terreno se va adaptando a la variación de la carga que debe soportar. Este proceso está muy relacionado con la presencia de arcillas y agua en el suelo.

Como toda estructura, el suelo reacciona a un determinado esfuerzo, deformándose. La consolidación del suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. El no tomar en cuenta estos movimientos del suelo puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación del edificio o la fisuración de paredes o pisos, lo que es perjudicial para la duración de las estructuras.

En muchos casos es necesario pre consolidar el suelo antes de proceder a la construcción de una obra importante, como puede ser, por ejemplo, un edificio o una

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carretera. La pre consolidación se hace cargando el terreno con un peso semejante o mayor que el que deberá soportar una ves construida la obra, para esto se deposita en la zona interesada una cantidad de tierra con el peso equivalente de la obra.

La consolidación de los suelos es un proceso asintótico, es decir que al comienzo es más veloz, y se va haciendo cada vez más lento, hasta que el suelo, llega a una nueva situación de equilibro en la que ya no se mueve.

4. EQUIPOS Y MATERIALES:

-

Consolidómetro: Constituido por un anillo de

confinamiento, una celda de consolidación, sistema de drenaje, distribuidor de presión. - Pórtico de carga tipo Bishop. Con su

respectivo juego de pesas.

- Extensómetro o deformímetro (precisión 0.01 mm.)

- Cronómetro - Contenido de humedad:

espátulas, contenedores - Herramientas de laboratorio.

- Horno preferentemente del tipo de tiro forzado, con control automático para mantener una temperatura

uniforme de 110 ± 5ºC.

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4. PROCEDMIENTO:

1º) Se determina mediante ensayos, las condiciones iniciales de la muestra representativa del suelo (ω , Gs, S, e,...)

Muestra Inalterada

Procedente de

Departamento: Nuevo

Cajamarca

Profundidad: 1.20 m.

2º) Se debe preparar el espécimen del suelo de una muestra representativa para ello se deberá tallar cuidadosamente un pequeño cilindro confinado en un anillo de acero de longitud 5cm de diámetro por 2cm d alto.

3º) Se coloca el anillo en la celda de confinación, colocándola entre los discos porosos y pisón de carga.

4º) Se lleva el pórtico de carga, la celda y se le aplica la carga de ajuste o asiento equivalente a 0.05 (kg/cm2_{), luego se registra la lectura inicial para la} deformación vertical paralelamente se inunda la celda con agua.

5º) Se aplican las cargas con la ayuda de las pesas del pórtico, las cuales transferirán los esfuerzos estandarizados. Cada incremento de carga permitirá registrar la altura o cambio de altura a intervalo de tiempo normado.

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Pesamos la muestra

inalterada

y

lista para pasar al

pórtico.

6º) Se procede al desmontaje, descargando la muestra progresivamente y registrando los cambios de altura (en expansión) hasta llegar a la carga de ajuste o asiento.

7º) Finalmente, se deben registrar los datos necesarios de las condiciones finales de la muestra ensayada.

8º)

Finalmente se toman los pesos para los contenidos de humedad,

Peso de la muestra descargada, anillo de confinamiento y muestra.

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5. DATOS REGISTRADOS:

Altura de muestra (ho): 2.00 cm Diámetro de muestra (D): 5.0 cm Gravedad específica (Gs): 2.6

Peso húmedo inicial (Wwi)= 124.14 – 56.41 g = 67.73 g Peso húmedo final (Wwf) = Wreip.sw – Wrecipi – Wmolde

(Wwf) = 145.16 – 18.47 – 56.41 = 70.28 gr. Peso seco (Ws) = Wreip.s – Wrecipi – Wmolde

(Ws) = 129.31 – 18.47 - 56.41 = 54.43 gr. Peso unitario del agua Yw= 1.00 g/cc

Lectura vertical inicial (Lo) = 1.3642 cm Lectura vertical final (Lf) = 1.0993 cm

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6. CALCULOS Y RESULTADOS

1. área muestra “A”:

2. Volumen Inicial “Vi” Vi= A x Ho

Vi= 19.635 x 2  Vi= 39.27 cm3

3. Volumen Final “Vf”: Vf= A x hf

Pero hf = Ho - (Lo – Lf)

hf = 2 – (1.3642 – 1.0993)

hf = 1.7351

Vf = 19.635 x 1.7351

Vf = 34.06 cm3

4. Humedad Inicial “Wi”:

5. Humedad Final “Wf”:

6. Peso específico inicial

7. Peso específico final

8. Densidad seca inicial

"

γ

di”

2 63 . 19 4 2 cm A D A=π ⇒ = 100 x Ws Ws Wwi Wi = − % 44 . 24 100 43 . 54 43 . 54 73 . 67 = − = x Wi Wi  % 12 . 29 100 43 . 54 43 . 54 28 . 70 − ₌ = x Wi Wf  100 x Ws Ws Wwf Wf = − " " iγ 3 / 725 . 1 27 . 39 73 . 67 cm g i vi Wwi i= → ⇒γ = γ 3 / 063 . 2 06 . 34 28 . 70 cm g f vf Wwf f = → ⇒γ = γ " " fγ 3 / 386 . 1 27 . 39 43 . 54 cm g di vi Ws di = → ⇒γ = γ

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9. Densidad seca final

"

γ

df”

10. Volumen sólidos (Vs)

11. Altura teórica sólidos “Hs”

Hs= Vs / A  20.54 / 19.635 Hs= 1.046cm

12. Relación de vacíos iniciales “

e

o

”

13. Relación de vacíos final “ef”

14. Variación de altura. “

∆

h”……

∆

hi = lo - lf

Carga…

∆

h1= 0

∆

h2= 1.3642 – 1.3165= 0.0477 cm

∆

h3= 1.3165 – 1.2999 = 0.0166 cm

∆

h4= 1.2999 – 1.2720 = 0.0279 cm

∆

h5= 1.2720 – 1.2335 = 0.0385 cm

∆

h6= 1.2335 – 1.1732 = 0.0603 cm

∆

h7= 1.1732 – 1.0993 = 0.0739 cm

Descarga….

∆

h8 = 1.0993 – 1.1045 = - 0.0052 cm

∆

h9 = 1.1045 – 1.1130 = - 0.0085 cm

∆

h10 = 1.1130 – 1.1227 = - 0.0097 cm

∆

h11 = 1.1227 – 1.1331 = - 0.0104 cm

∆

h12 = 1.1331 – 1.1425 = - 0.0094 cm 3 / 598 . 1 06 . 34 43 . 54 cm g df vf Ws df = → ⇒γ = γ 3 54 . 20 1 65 . 2 43 . 54 cm Vs x w Gsx Ws Vs = → ⇒ = γ 91 . 0 912 . 0 046 . 1 046 . 1 2− _⇒ ₌ _==> ₌ → − = o o o e e Hs Hs ho e 66 . 0 657 . 0 046 . 1 0993 . 1 3642 . 1 91 . 0 − − → = ==> = = ef ef ef s f o o H L L e ef = − −

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∆

h13 = 1.1425 – 1.1740 = - 0.0315 cm

15. Deformación vertical unitaria

Carga!

Descarga!

16. Variación de relación de vacíos

∆

ei 

∆

ei=

∆

hi / Hs

Carga…

Descarga…

∆

e1 = 0

∆

e2 = 0.0477 / 1.046 = 0.046

∆

e8 = -0.0052/ 1.046 = -0.005

∆

e3 = 0.0166 / 1.046 = 0.016

∆

e9 = -0.0085 / 1.046 = -0.008

∆

e4 = 0.0279 / 1.046 = 0.027

∆

e10 = -0.0097/ 1.046 = -0.009

∆

e5 = 0.0385 / 1.046 = 0.037

∆

e11 = -0.0104 / 1.046 = -0.0099

∆

e6 = 0.0603 / 1.046 = 0.058

∆

e12 = -0.0094 / 1.046 = -0.009

∆

e7= 0.0739 / 1.046 = 0.071

∆

e13 = -0.0315 / 1.046 = 0.0301 100 % x ho hi vi =∆ δ

0 %

1 =

v

δ

% 83 . 0 100 2 0166 . 0 % 3 = x = v δ % 385 . 2 100 2 0477 . 0 % 2 = x = v δ % 395 . 1 100 2 0279 . 0 % 4 = x = v δ % 925 . 1 100 2 0385 . 0 % 5 = x = v δ % 015 . 3 100 2 0603 . 0 % 6 = x = v δ % 425 . 0 100 2 0085 . 0 % 9 = x =− v δ % 26 . 0 100 2 0052 . 0 % 8 = − x =− v δ % 485 . 0 100 2 0097 . 0 % 10 = x =− v δ % 52 . 0 100 2 0104 . 0 % 11 = x =− v δ % 47 . 0 100 2 0094 . 0 % 12 = x =− v δ % 695 . 3 100 2 0739 . 0 % 7 = x = v δ % 575 . 1 100 2 0315 . 0 % 13 = x =− v δ

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17. Relación Vacíos: “ei”= eo -

∆

ei

Carga… Descarga… e1 = 0.91 – 0 = 0.91 e2 = 0.91 – 0.046 = 0.864 e8 = 0.655 – (-0.005) = 0.66 e3 = 0.864 - 0.016 = 0.848 e9 = 0.66 – (-0.008) = 0.668 e4 = 0.848- 0.027 = 0.821 e10 = 0.668 – (-0.009) = 0.677 e5= 0.821 – 0.037= 0.784 e11 = 0.677 – (-0.0099) = 0.6869 e6= 0.784 - 0.058 = 0.726 e12 = 0.6869 – (-0.009) = 0.6959 e7= 0.726 - 0.071 = 0.655 e13= 0.6959 - (-0.0301) = 0.726

18. Altura promedio espécimen (Hp)

Hpi= ho -

∆

hi Carga… Descarga… Hp1= 2 – 0 = 2 cm Hp8= 1.7351 – (-0.0052) = 1.7403 cm Hp2= 2 – 0.0477 = 1.9523 cm Hp9=1.7403– (-0.0085) = 1.7488 cm Hp3= 1.9523 - 0.0166= 1.9357 cm Hp10=1.7488– (-0.0097) = 1.7585 cm Hp4= 1.9357 – 0.0279 =1.9078 cm Hp11=1.7585 – (-0.0104) = 1.7689 cm Hp5= 1.9078 – 0.0385 =1.8693 cm Hp12= 1.7689– (-0.0094) = 1.7783 cm Hp6= 1.8693 – 0.0603 = 1.809 cm Hp13= 1.7783 – (-0.0315) = 1.8098 cm Hp7= 1.809 – 0.0739= 1.7351 cm

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19. Altura drenada Hdi. Hdi=Hpi/2 Carga… Descarga… Hdi= 2/2 = 1 cm Hd8= 1.7403 /2 = 0.8702 cm Hd2= 1.9523/2 = 0.9762 cm Hd9= 1.7488 /2 = 0.8744 cm Hd3= 1.9357 / 2 = 0.9679cm Hd10= 1.7585 /2 = 0.8793 cm Hd4= 1.9078/2 = 0.9539 cm Hd11= 1.7689 /2 = 0.8845 cm Hd5= 1.8693 /2= 0.9347 cm Hd12= 1.7783 /2 = 0.8892 cm Hd6= 1.809 /2 = 0.9045cm Hd13= 1.8098 /2 = 0.9049 cm Hd7= 1.7351 /2 = 0.8676 cm 20. Grado de saturación. S Inicial: Final: % 05 . 71 100 91 . 0 244 . 0 65 . 2 100 %= x → x x ⇒Si = e GsxWi Si o % 100 100 66 . 0 2912 . 0 65 . 2 100 %= x → x x ⇒Si = e GsxWf Sf f

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7. CONCLUSIONES:

*De los cálculos realizados:

-El Vi es mayor que el Vf debido a que la carga ejercida sobre la muestra hace que el volumen de vacíos (Va + Vw) disminuye y por ende su relación de vacíos también (e0 > ef). Con esto deduzco al instante que la muestra se deformo comprimiéndose.

-La humedad inicial (ωi) es menor que la final (ωf). El peso unitario inicial (γ i) es menor que el final (γ f) y la densidad seca inicial (γ di) es menor que la final (γ df), cumpliéndose: γ di < γ df < γ i < γ f

-El grado de saturación inicial (Si) es 71.05 % y el valor final (Sf) es del 100%, es decir, totalmente saturado.

- El ensayo de denomina Consolidación Unidimensional, porque las partículas solo se pueden desplazar en dirección vertical.

- Podemos observar que en el ítem 18. Sobre la altura promedio que nuestro espécimen de tamaño 2cm va gradualmente perdiendo tamaño por efecto de la consolidación, después de la descarga vuelve a recuperar su tamaño original pero no del todo.

- Si nos ponemos analizar correctamente la teoría de la mecánica de suelos, se supone que las constantes de consolidación son las mismas en el proceso rápido de laboratorio, que es mucho más lento que el de la misma naturaleza, por ende es posible que lo anterior sea uno de los factores que influyen en el hecho observado de que los asentamientos predichos son mayores que los reales.

- Con estas gráficas se demuestra que el suelo no es un material elástico, ya que los materiales elásticos cuando se comprimen regresa a su estado original, la gráfica me demuestra que no lo es.

- La gran mayoría de los suelos arcillosos cumplen que el 1/5 < (Cs/Cc) < ¼ (Para depósitos de arcillas normalmente consolidada).