Consolidacion

| UNIVERSIDAD DIEGO PORTALESFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILESIOC2010 - 1 MECÁNICA DE SUELOS | Profesor: Pascale Rousé Hollemart
Ayudante: Catalina Thiele

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Ayudantía # 5
Consolidación

Resumen:

Consolidación: Reducción gradual de volumen en una muestra de suelo 100%saturada, de permeabilidad baja, debido al drenaje de parte del agua en los poros. Este proceso continua hasta que el exceso de presión de poros ocasionados por un incremento de esfuerzos totales ha sido completamente disipado.

Consolidación de:
a) Gravas y arenas : instantánea
b) Limos arcillas : en el tiempo

Suelo Normalmente consolidado: La presión (carga) actuante es lamáxima que un suelo ha soportado.

Suelo Preconsolidado: Estado del suelo donde en otras instancias pasadas ha soportado mayor carga que la actual

* Presión de consolidación(σvp): Se obtiene por método de Casagrande.

Cálculo de asentamientos:

Si está normalmente consolidado (NC):

S=H Cc1+e0logσv0+Δσvσv0

Si está preconsolidado (PC):

* σv0+Δσv≤σvp

H Cr1+e0logσv0+Δσvσv0* σv0+Δσv>σvp

H Cr1+e0logσvpσv0+H Cc1+e0logσv0+Δσv*σvp

Velocidad de consolidación:

Métodos para encontrar factor de consolidación (Cv):

* Taylor
* Casagrande

Factor del tiempo (Tv):

Tv=Cv tH2


Variación del factor del tiempo (Tv) y el grado de consolidación (U)


U (%) | Tv |
0 | 0 |
10 | 0.008 |
20 | 0.031 |
30 | 0.071 |
40 | 0.126 |
50 | 0.197|
60 | 0.287 |
70 | 0.403 |
80 | 0.567 |
90 | 0.848 |

Pregunta 1:

La superficie del terreno es solicitada por una carga uniformemente repartida.
Arena sat = 1.8 t/m3
Arcilla sat = 1.74 t/m3
Gs = 2.7
w = 45.6%
1 m
3 m


(kg/cm2) | e |
0.1 | 1.2 |
0.25 | 1.18 |
0.5 | 1.15 |
1.0 | 1.1 |
2.0 | 0.98 |
4.0 | 0.86 |
8.0 | 0.74 |
roca2.0 | 0.78 |
0.5 | 0.81 |

a) Determinar el asentamiento total utilizando los datos del ensayo de consolidación.
Considere que la carga aplicada genera un = 2 kg/cm2 en el lugar de cálculo.

Recuerde que:

b) Dados los datos de la tabla, obtenga Cv en cm2/seg y calcule el tiempo necesario para obtener el asentamiento total.

c) ¿Cuál será el asentamiento al cabo de 2 años?Solución:

Tenemos la fórmula de asentamiento:

i) Cálculo de vo

Se calcula a la mitad del estrato de arcilla, por lo tanto:

vo = 1x1.8 – 1x1 + 1.5x1.74 – 1.5x1 = 1.91 t/m2 = 0.191 Kg/cm2
(esto es tensiones verticales totales menos presión de poros)

ii) Cálculo de vp para saber si el suelo está normalmente consolidado o preconsolidado

Del gráfico tenemos que lapresión de preconsolidación es de vp = 0.8 Kg/cm2. Este valor es mucho mayor que la presión actual en el suelo por lo tanto el suelo está preconsolidado.

iii) Cálculo de Cr y Cc

Primero debemos calcular el índice de huecos in-situ. Como el suelo está saturado, tenemos S = 1, por lo que:

e = Gw = 2.7x0.456 = 1.23

De donde:

iv) Determinar si la carga aplicada genera presionesfinales mayores a la presión de consolidación.

vo + = 0.191 + 2.0 = 2.191 kg/cm2 >>>> 0.8 Kg/cm2 por lo tanto debemos usar Cr y Cc para el cálculo del asentamiento total.

v) Cálculo asentamiento total

El asentamiento total se calcula usando todo el estrato de arcilla, por lo tanto H=300 cm

Para encontrar los valores hacer similitud con:
*

e0
v0
vp
Cr
Cc

b)Obtenemos el valor de Cv usando el método de Taylor

3.7
1.15x3.7 = 4.26
√t90 = 3 min

De donde t90 = 9 min = 540 seg

De donde:

En este caso tomamos la mitad de la altura de la probeta puesto que el ensayo es drenado por arriba y por abajo

Calculemos el tiempo que se demorará el estrato de arcilla en asentarse completamente U = 100% Tv = 1 y se considera la mitad del estrato...