Consolidacion Uni

Resumen –Son varias las causas por la que se producen los asentamientos, una de las principales es la consolidación ya que esta relacionada con el incremento de cargas en el suelo. La consolidación es el proceso de disminución de volumen que tiene lugar al presentarse la disipación en las presiones de poros por la salida del agua y que da como resultado los asentamientos totales o diferenciales en la masa de suelo. Este proceso ocurre en periodos de tiempo muy largos en suelos finos (arcillas y limos) y periodos algo cortos en suelos granulares. En este caso se restringe el movimiento horizontal de las partículas, por lo que únicamente se pueden reacomodar verticalmente (en el mismo sentido de aplicación de la carga), así, a este proceso se le conoce como consolidación unidimensional o compresión confinada.

Palabras Clave: Consolidación Unidimensional, Asentamiento, Coeficiente de Consolidación Vertical, Factor de Tiempo Vertical.

Abstract – There are several causes for the settlement occurring, the principal cause is the consolidation because is related to the increase of load on the soil. Consolidation is the volume reduction process which takes place at present dissipation of pore pressures for the water outlet and resulting in the total or differential settlements in the soil mass. This process occurs in very long periods of time in fine soils (clay and silt) and shorter periods in granular soils. In this case it restricts the horizontal movement of the particles therefore can rearrange only vertically (in the same direction of load application), so, this process is known as one-dimensional consolidation or confined compression.

Key words: One-dimensional Consolidation, Settlement, Consolidation Ratio Vertical, Vertical Time Factor.

ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS.

Introducción

C

uando en un suelo fino saturado se presentan incrementos de carga, las presiones de poros aumentan y el volumen del suelo disminuye lentamente mientras que el agua drena y se disminuye esta presión. Este proceso es estudiado en el laboratorio mediante el ensayo de Consolidación Unidimensional o Compresión Confinada para suelos.

Esta práctica nos ayuda a comprender y predecir el comportamiento del suelo ante un fenómeno natural tan importante como lo es la consolidación de un suelo fino como arcillas y limos, al cimentar cualquier tipo de estructura sobre este.

De esta manera, la construcción de obras civiles sobre suelos arcillosos y/o limosos, generan procesos de carga y descarga, que generalmente sufren asentamientos a largo plazo debido a las propiedades mecánicas del suelo. Un caso típico es la cimentación de un edificio, que al retirar el material de la excavación se descarga el suelo presentándose una expansión y, una recarga cuando se construye la cimentación y la edificación, esta “recarga” del suelo puede estar en el rango de los esfuerzos históricos soportados por el suelo debido a los procesos geológicos, o presentarse un sobreesfuerzo el cual generaría un exceso de presión de poros y llevaría al suelo a un reacomodamiento de partículas produciendo la consolidación en el mismo, cambios volumétricos y, por tanto, asentamientos totales o diferenciales en la estructura denominados asentamientos por consolidación.

Ahora, podemos ver que el estudio de los asentamientos en cualquier estructura cimentada en el suelo, el tiempo en que esta ocurre y el conocimiento del comportamiento mecánico del suelo, es muy importante para poder predecir como va a ser la respuesta del suelo ante este fenómeno durante la construcción de la obra y su vida útil.

En este paper se realiza un análisis de una muestra de suelo sometida a incrementos de carga en periodos de tiempo de 1 a 2 horas, según lo detalla la norma INVIAS INV E–151.

Objetivo

Determinar la magnitud de la consolidación de una muestra de suelo cuando se confina lateralmente y se permite el drenaje en la dirección de la carga (Axialmente), sometiéndola a incrementos de carga controlados en un tiempo estandarizado(Norma INVIAS INV E-151).

Materiales y metodología

Materialesy Equipos.

Muestra de suelo ya preparada.

Dispositivos de carga.

Consolidómetro: es parte del permeámetro y se usa para permitir el flujo libre del agua.

Cortador cilíndrico: se utiliza para tallar la muestra hasta el diámetro interior del anillo del consolidómetro.

Balanza.

Horno: para poder tomar el valor de la humedad de la muestra de suelo.

Deformímetro: con este se podrá medir el cambio de espesor de la muestra.

Cronómetro: se utiliza para medir en diferentes tiempos el asentamiento que se sucede en la muestra.

Recipientes: se utilizan para calcular el contenido de humedad de la muestra.

Metodología.

Para empezar, se determinó el peso, la altura y el diámetro del anillo, así como el peso de la piedra porosa que fueron colocados sobre la muestra. Luego se tomó una muestra inalterada de suelo. Esta muestra se talló dentro del anillo aprovechando los bordes cortantes que posee facilitando de esta manera el proceso. Del suelo sobrante, se tomaron muestras representativas las cuales se usaron para determinar la humedad natural, gravedad específica de los sólidos y los límites de Atterberg.

Sobre cada cara de la probeta, se colocó un papel filtro y sobre éste, cada una de las piedras porosas saturadas, que se ajustaban dentro del anillo. Este conjunto se llevó al consolidómetro, y luego éste consolidómetro se colocó en el dispositivo de carga cuya relación de brazo se tomó de 1:10.

Se inició el proceso de carga con 0,5 kg, bajo la condición de que en cada incremento de carga, esta debía ser duplicada. La muestra se cargó hasta alcanzar un valor de 32 kg en el brazo.

Para cada incremento de carga se tomaron los valores de deformación antes de la nueva carga y los valores de deformación para los siguientes tiempos (dados en minutos y segundos), luego de la aplicación de ésta: 0:0, 0:04, 0:15, 0:34, 1:00, 1:34, 2:15, 3:04, 4:00, 6:15, 9:00, 12:15, 16:00, 25:00, 36:00, 49:00, y 64:00. Al completar el ciclo de carga se inició el de descarga, el cual se realizó en forma proporcional a la carga (es cada caso se quitó la mitad de la carga que se encontraba en el brazo).

Con los valores de gravedad especifica, humedad natural y límites de Atterberg, se calculó la relación de vacíos inicial e_0. Con este valor y con la deformación se halló el valor de la relación de vacíos e, correspondiente a cada incremento de carga.

Se calcularon los valores

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