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8/18/2019 1° INFORME DE SUELOS II.doc
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“UNIVERSIDAD NACIONAL DECAJAMARCA”
Facultad de Ingeniería
Escuela Académico Profesional de IngenieríaCivil
Inf r!e N" #$ENSA%O DE CONSOLIDACI&N DE SUELOS
Curso: Mecánica de Suelos II
Docente: Ing. MCs. Raúl ValeraGuerra
Alumnos: - De la Cruz Julca, Benito
- Llanos Garc a, Cristian- Vás!uez C"á#ez, Victor$ugo- Vás!uez Vás!uez, %eison"arl&n- Regalado C"á#ez, %ansi- Ruit'n (astor, Dennis- Sánc"ez Mu)oz, Dora
Ciclo: VI
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ENSAYO DE CONSOLIDACION DE
SUELOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
CAJAMARCA
Año: *+
PRIMERA PRACTICA DE LABORATORIO
ENSA%O DE CONSOLIDACION DE SUELOS
I' RESUMEN
En la actualidad, uno de los ensayos requeridos por todo EMS para una
muestra es el de Consolidación nia!ial para lo cual el presente informe nos
muestra los detalles requeridos para su reali"ación#
Ca$e resaltar que al aplicar una serie de cargas al suelo, éste sufre una
deformación, la cual no es notoria inmediatamente ya que e!iste un factor tiempo
que interviene directamente so$re el efecto de deformación, de$ido a que las
partículas del suelo tienden a ser alteradas muy lentamente, dependiendo de la
intensidad de las cargas y del tipo de las mismas#
El profesional responsa$le del EMS, adem%s del dise&ador de lacimentación del proyecto de$er% tomar todas las precauciones del caso para su
dise&o, para lo cual considerar% el tipo de suelo, donde se alo'ar% la futura
estructura#
Profesionales anteriores a nosotros, $asados en el método e!perimental
(an creado métodos que nos permitan calcular la magnitud y distri$ución de los
asentamientos de modo que si se consideran e!cesivas se puede modificar el
proyecto de la cimentación#
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ENSAYO DE CONSOLIDACION DE
SUELOS
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II' IN(RODUCCION
Como sa$emos la carrera de Ingeniería Civil englo$a un campo demasiadoamplio de conocimientos es por ello que e!isten diversas disciplinas contenidas,
siendo una de las m%s importantes la mec%nica de suelos ya que ésta se dedica a
darnos una descripción y una idea de cómo es el comportamiento del suelo dentro
de las construcciones#
)a mec%nica de suelos viene a ser una disciplina la cual nos $rinda información de
cómo act*a el suelo en las construcciones, por ello es indispensa$le tener el
conocimiento so$re el suelo ya que este generalmente es la $ase de todaconstrucción#
+entro de la mec%nica de suelos tenemos diversos temas, siendo uno de ellos la
consolidación de suelos# Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de
reducción de volumen de los suelos finos co(esivos arcillas y limos pl%sticos-,
provocado por la actuación de solicitaciones cargas- so$re su masa y que ocurre
en el transcurso de un tiempo generalmente largo, lo cual provoca asentamientos
en las construcciones#
El presente informe corresponde al ensayo de consolidación de suelos, el cual
(emos reali"ado en el la$oratorio para tener una idea de cómo se daría el proceso
de consolidación en la realidad y de esta manera prevenir ciertos pro$lemas que
se pueden dar en la realidad#
Se reali"a so$re muestras inalteradas y para efecto de éste ensayo se
utili"ó una muestra e!traída de la cercanía del campus universitario#
+e los resultados o$tenidos se reali"a la gr%fica de .iempo vs +eformación,
aquí se o$serva la variación de deformación conforme los esfuer"os aplicados al
suelo se incrementanEsta es una forma de que el estudiante y futuro profesional
se familiarice con los ensayos requeridos para todo EMS#
III' O)JE(IVOS
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O)JE(IVOS *ENERALES/# +eterminar el asentamiento que se o$tiene por cada carga usada en el
ensayo de consolidación de suelos y di$u'ar la curva de compresi$ilidad de
la muestra en estudio#
0# Comprender el tema de consolidación de suelos y comparar el ensayo
(ec(o en la$oratorio con lo que se puede dar en la realidad,
específicamente dentro de una construcción#
1# +eterminar ciertas propiedades físicas del suelo como2 densidad, peso
específico, contenido de (umedad, relación de vacíos# )as cuales nos
ayudaran en el desarrollo del ensayo reali"ado#
O)JE(IVOS ES+ECIFICOS
/# 3$tener el diagrama de esfuer"o deformación de suelos co(esivos#
0# 4amiliari"arse con el método para o$tener su deformación unitaria,
esfuer"o a!ial, el módulo de elasticidad y el resultado o$tener el valor para
suelos co(esivos#
1# +e la gr%fica de .iempo 5 deformaciones unitarias se o$tiene el t67, t/77 y
t7, apro!imadamente#
IV' E,UI+O % MA(ERIALES
5 Anillo met%lico#
5 M%quina de compresión inconfinada#
5 Muestra inalterada#
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5 Cuc(illo#
5 Sierra
5 8alan"a de tres escalas con sensi$ilidad 7#/7 gr#
5 Cronómetro#59ernier#
V' *ENERALIDADES
Para comen"ar nuestra pr%ctica de$emos tener una peque&a noción del
tema del cual vamos a reali"ar nuestra respectiva pr%ctica o ensayo#
)a resistencia de suelos arcillosos no alterados por agentes atmosféricos pude
ser determinada mediante este ensayo, que no es m%s que un su$stituto deotros m%s incómodos, que se reali"an en el campo# +e$ería usarse la misma
muestra en este ensayo y en los de la clasificación#
El ensayo de consolidación unidimensional de un suelo, es unia!ial y la
pro$eta se mantiene sin ning*n respaldo lateral mientras soporta la compresión
vertical# Este ensayo es muy parecido al tradicional de un cilindro de (ormigón,
salvo que las pro$etas son muc(as m%s peque&as así como las cargas
necesarias para romperlas# Se reali"a corrientemente so$re una muestrainalterada de suelo con el contenido natural de (umedad# Este ensayo se limita
a suelos co(esivos, ya que los que no tiene co(esión tal como la arena seca-
no pueden permanecer sin algo que lo sostenga#
Este aparto es ligero y f%cilmente transporta$le, pudiéndose usar con la misma
facilidad tanto en el la$oratorio como en el campo# )a carga se aplica por medio
de una manivela de mano y una ca'a de engrana'e de precisión# )a velocidad
de deformación se puede regular girando la manivela a la velocidad
conveniente#
C n- lidaci.n de l - -uel -'
Cuando la compresión de una masa de suelo depende del tiempo, ésta se
denomina consolidación# Al igual que todos los asentamientos del suelo, la
consolidación es una deformación elastopl%stica que resulta en una
permanente reducción de la relación de vacíos de$ido a un incremento de
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los esfuer"os# )a diferencia esencial entre compresión ordinaria y
asentamiento por consolidación es que ésta *ltima depende del tiempo#
El proceso de consolidación en los suelos ocurre de tal forma que la posiciónrelativa de las partículas no varía y *nicamente e!iste un despla"amiento
vertical de las mismas, a este fenómeno se lo conoce como Consolidación
nidimencional o nidireccional, si $ien en la realidad, esto no sucede
e!actamente, se puede considerar como tal, ya que los estratos de suelos
son de gran e!tensión (ori"ontal, en comparación con su espesor# En
consecuencia, el volumen de la masa de suelo disminuye pero los
despla"amientos (ori"ontales de las partículas son nulos#
)as características de consolidación de estratos de arcilla, pueden estudiarse
y cuantificarse mediante ensayos de consolidación nidireccional, llevadas a
cavo en el la$oratorio, so$re muestras cilíndricas ac(atadas de mayor
di%metro que altura-, o$tenidas tan inalteradamente como sea posi$le# En
estas prue$as el fenómeno real de consolidación que usualmente tarda a&os
en desarrollarse, es reproducido en tiempos relativamente muy cortos, pero
en el que las constantes de consolidación son las mismas en am$os
procesos#
En-a/ de C n- lidaci.n Unidi!enci nal'
El ensayo se lleva a ca$o so$re muestras cilíndricas de poca altura
totalmente confinadas lateralmente por un anillo de $ronce# En las $ases
superior e inferior se colocan piedras porosas de di%metro ligeramente
menor al de la muestra# El con'unto se coloca en la llamada ca"uela del
consolidómetro# Por medio de un marco se carga se aplican deferentes
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cargas so$re la muestra que son repartidos en toda la sección carga
uniformemente repartidas-# Mediante un e!tensómetro se registra la
deformación que ocurre en la muestra#
)as cargas son aplicadas en ciclos, permitiendo que cada carga produ"ca en
la muestra, toda la deformación posi$le antes de incrementarla# Se toman
lecturas del e!tensómetro a diferentes tiempos con lo que se o$tienen las
curvas de Consolidación#
Cur0a de C n- lidaci.n'
Se di$u'a a escala semilogarítmica, es decir, el tiempo de ensayo a escala
logarítmica en el e'e de a$scisas y como ordenadas a escala natural, las
lecturas del e!tensómetro# Se o$tiene una curva por cada incremento de
carga#
C n- lidaci.n Secundaria'
)a consolidación ocurre, como ya se di'o, por la desaparición del aguaintersticial li$re, sin em$argo, una ve" evacuada el agua el suelo se sigue
deformando de$ido al rompimiento de partículas sólidas a causa de la
presión así como al reacomodo de las mismas# A esta *ltima etapa del
roceso de consolidación se la conoce como consolidación secundaria, y a la
anterior, primaria#
Deter!inaci.n de la C n- lidaci.n +ri!aria'
+e suelo co(esivo e inalterado sometido a la prue$a de compresión
confinada en el consolidómetro generalmente demuestra curvas
características asentamiento 5 vs 5 tiempo#
En esta gr%fica puede distinguirse entre el primer tramo de consolidación
primaria y el segundo tramo de consolidación secundaria# Sin em$argo, no
es tan f%cil determinar e!actamente el punto teórico de /77 % de
consolidación primaria# En el tra"o semilogarítmico normalmente
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encontramos este punto en la "ona en transición entre la parte inclinada de
amplia curvatura y del tramo casi recto final# Coincide con esta deformación
del /77: de consolidación el tiempo t /77 transcurrido durante el ensayo# Por
otro lado, con el 67: de consolidación primaria el tiempo t 67# Se determinaa partir de la curva de consolidación para cada incremento de carga#
O1 de c n- lidaci.n 2ri!aria
+e$ido a que la curva de consolidación inicialmente es una par%$ola, puede
u$icarse gr%ficamente en el 3: de consolidación primaria mediante el
siguiente método2Escoger un tiempo cualquiera tal que tenga notoriamente menos del
67: de consolidación, o$teniendo el punto ;$;#
$icar el punto
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Cur0a te.rica de c n- lidaci.n
Se define >rado de Consolidación ; " :-; del suelo a una profundidad ;?; yen un tiempo ;t; a la relación entre la consolidación (a$ida a esa profundidad
y la total a producirse $a'o el incremento de carga impuesto#
El grado de consolidación es función del llamado 4actor .iempo ;.; que es
una cantidad dimensional resultante de la solución de la ecuación diferencial
de consolidación, definida como2
+ónde2
Av @ Coeficiente de Comprensi$ilidad
γ @ Peso Específico del agua grBcm 0-
t @ .iempo necesario para alcan"ar " :-
@ Espesor Efectivo, depende de condiciones de drenado#
. @ 4actor .iempo dependiente " :-e @ =elación de 9acíos inicial
+ar3!etr - de C n- lidaci.n
Coeficiente de Comprensibilidad (Av)
Es un índice que se relaciona con la magnitud de asentamiento total que puede
producirse $a'o cierto incremento de carga# Matem%ticamente es la pendiente
de la curva de comprensi$ilidad en el punto de que se trate, es decir e!presa la
relación entre la diferencia en proporción de vacíos y la diferencia entre
presiones#
Coeficiente de Consolidaci!n (Cv)
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Es un índice que se relaciona con el tiempo necesario para que el suelo
alcance una determinada cantidad de consolidación# Es una relación teórica
que e!presa en forma simplificada la ecuación diferencial del proceso de
consolidación, dada por la e!presión2
+onde2
2 M%!ima trayectoria de agua depende de las condiciones de
drenado-#
t672 .iempo en minutos correspondiente al 67: de consolidación para
el incremento de carga considerado#
Coeficiente de "ariaci!n "ol#m$trica (Mv)
E!presa la comprensi$ilidad del suelo relacion%ndolo con su volumen inicial#
+onde2
Av2 Coeficiente de Comprensi$ilidad#
e2 =elación de 9acíos inicial en dic(o incremento de carga#
Determinaci!n del Coeficiente de Permeabilidad
Mediante la prue$a de consolidación puede o$tenerse el coeficiente de
permea$ilidad de suelos muy finos que resulta difícil y (asta imposi$le con
perme%metros corrientes# Por e!istir una correlación entre la permea$ilidad y el
proceso de consolidación, el coeficiente de permea$ilidad se calcula como2
+onde2
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Av @ Coeficiente de Comprensi$ilidad cm 0Bseg- para cierto
incremento de carga#
@ M%!ima trayectoria de agua cm- teniendo en cuenta las
deformaciones anteriores# γ @ Peso Específico del agua#
e m @ =elación de vacíos medio para el incremento de carga#
t67 @ .iempo del t 67 de consolidación primaria para el incremento de
carga#
M!d#lo de elasticidad
Por medio del proceso de consolidación tam$ién puede o$tenerse el módulo de
elasticidad de un suelo que es un requisito indispensa$le para los c%lculos de
asentamiento de estructuras#
3 sea, la diferencia de presiones seg*n incremento de carga- dividida entre lasdiferencia de las deformaciones unitarias para el mismo incremento de carga-#
Asentamiento Total Primario
El asentamiento total primario de suelo en función del tiempo, puede calcularse
usando los par%metros de consolidación tal como sigue2
VI' +ROCEDIMIEN(O
D#/#5 3$tener las medidas del anillo de $ronce del consolidómetro de
compresión tales como el di%metro interior y altura, después pesarlas#
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D#0#5 )uego de reali"ar las medidas correspondientes se procede a o$tener
una muestra inalterada del terreno en investigación de la profundidad
adecuada#
D#1#5 +eterminar con un porción de esta los siguientes datos2
- Peso específico de los sólidos#
- +ensidad aparente#
- Contenido de (umedad#
- +ensidad seca#
- =elación de vacíos inicial#
D#D#5 .allar la muestra que ser% sometida al ensayo, para lo cual seselecciona la cara superior de la muestra total que fue e!traída de la
calicata, tomando el sentido real del estrato de suelo y so$re ésta se
descu$re una %rea que permita el (incado del anillo (asta que la
muestra entre al anillo-, y evite que le queden vacíos#
D#6#5 E!traer el anillo con la masa de suelo que esta en su interior y se
enrasa con ayuda de un cuc(illo y una sierra, se de$e de'ar una
superficie completamente uniforme, para de'ar mayor %rea decontacto y los resultados a o$tener sean óptimos# Inmediatamente se
enparafina la muestra matri" para que permane"ca inalterada
D# #5 Pesar el anillo con la muestra y nuevamente determinar la densidad
aparente del anillo como control-#
D#6#5 Ensam$lar el anillo con la muestra-, piedras porosas previamente
saturadas y anillo de goma en el consolidómetro, a'ustando los
tornillos de fi'ación#
D# #5 Ensam$lar todo el equipo en el marco de carga aplicando una mínima
presión#
D#F#5 Montar adecuadamente el e!tensómetro registrando el módulo del dial
y la lectura inicial#
D#G#5 aplicar la carga en incrementos presión2 /#7, 0#7, D#7 , G#7 HgBcm0-#
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D# #5 =eali"ar las lecturas de deformación en cada incremento de carga a
los2 J
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!nillo
!"M# 10
m# 2$m *.+*
$s(%r&cm ' ) *.0
DA(OS +ARA DE(ERMINAR EL +ESO ES+EC4FICO DE LOS SOLIDOS'
se nos adiciono ese dato porloque no (u$o ra"ón de calcularse
CON(ENIDO DE 5UMEDAD
CONTENIDO DE UMEDAD ( INAL)TARA N*
t!r!(%r) */.2 * *0.2t"M#(%r) 3 .3 33. 30t"Ms(%r) 3*.* 3 .* 3*.+ 1.* 1.0 1./s *. 1.* .3(,)
* .0+ *2.*2 * .1*(,)-ROM
EDIO*0.+00
RESUL(ADO DE CALCULOS6
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- Peso del agua2 K @1#6F
- Peso de Sólidos2 s @#/1#F
- Contenido de umedad2 %K @0 #76
- Sección de la muestra2 A @ 07#0Fcm 0
- Peso específico de los sólidos2 γ s @ 0# 6 grBcm1#
- Peso específico aparente2 γ m @0#70/grBcm 1#
+7$ 89g:c! ; <
C4RG4 +5gV4RI4CI67 D8 (
9I8M(6:S;M;$s< L8C9=R4+seg *+12.0
seg *+ 0./1+seg *++/.>in *++3.1
*>in *++*.3>in *++
>in *++>in *+++./
1+>in *+++.$s *+++.*
*$s *+++.
$s *+++
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+7; 89g:c!;
<
C4RG4 *+5gV4RI4CI67 D8(
9I8M(6:S;M;$s< L8C9=R4+seg *+1
seg *+11+seg *+13./
>in *+13.*>in *+13.3>in *+13.
>in *+13.1>i *+13.*
1+>i *+13.$s *+13
*$s *+11.3$s *+11.
$s *+11.
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+7= 89g:c! ; <
C4RG4 3+5gV4RI4CI67 D8(
9I8M(6:S;M;$s< L8C9=R4+seg *+11.
seg *+**.
1+seg *+ /./>in *+ .1*>in *+ 2.3>in *+ 3.0
>in *+ *./>in *+ .
1+>in *++3$s *++*.
*$s *++ .3$s //1
$s //1
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+7> 89g:c! ; <
C4RG4 +5gV4RI4CI67 D8(
9I8M(6:S;M;$s< L8C9=R4+seg //1
seg /021+seg /03./
>in /0*.0*>in /0+.13>in / .
>in / .3>in / 1.
1+>in / +.1$s /33.*
*$s /* .3$s /*2.0
$s /*2
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C =9A +E C3MP=ESI8I)I+A+
-RESION(.%&cm/)
LECT0 ,
LECT100,
DE ORM
(mm)
2(mm)
e e23(mm)
t40(min)
C5(cm/&
.%)1 *+ .
1*+++.
+0+. *3 . /+ 0.3+/ +./3/ +.2 +.*3+
/ *+++.+0
*+11. +.112/ . 0 0.*20 +./3+ 1 +.+ /
6 *+11. //3.*
+.1/0 . 1* 0. +./13 +.+ *
7 //3.* /*1.1 +.2+/ .2/3 0.+1 +./* 1+ +.++0
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VIII' CONCLUSIONES 6
na ve" reali"ado el ensayo de Consolidación nia!ial se (a llegado a la
conclusión de que este ensayo se limita a suelos co(esivos o semico(esivos,
ya que no tienen co(esión como la arena seca- no pueden permanecer sin
algo que lo sostenga#
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El aparato utili"ado para este ensayo se puede usar con facilidad en el
la$oratorioL ya que la carga se aplica por medio de una manivela de mano y
una ca'a de engrana'e de precisión# )a velocidad de deformación se puede
regular girando la manivela la velocidad conveniente#
I?' RECOMENDACIONES
na forma de o$tener óptimos resultados de éste ensayo, sería si los
responsa$les del mismo consideren las siguientes recomendaciones2
/# 3$tener una muestra $ien enrasada, evitar la presencia de vacíos y dar una completa %rea de contacto entre la muestra de suelo y la placa de
aplicación de carga#
0# Colocar la muestra en forma correcta es decir mantener una verticalidad
que permita un $uen resultado#
1# =eali"ar las medidas lo m%s e!actamente posi$le para evitar errores al
(acer la gr%fica .IEMP3 5 +E43=MACI3 #
D# Conservar la muestra inalterada en un lugar adecuado para que no sufraalteraciones#
6# =eali"ar un $uen pesado y medida del anillo#
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?' )I)LIO*RAFIA
• LAMBE, William - WHITMAN, Robert. "MECANICA DE SUELOS". Editorial
Lim !a, Ter era Reim#re!i$%, M&'i o, ()*).
• +UARE BADILLO, E lalio - RICO RODRI UE , Al o%!o. "MECANICA DE
SUELOS". Editorial Lim !a, Ter era Edi i$%, M&'i o, ()/0.
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