Ensayo de consolidación de suelos

INTRODUCCIÓN

Los procesos de carga y descarga a los cuales se ve sometido un suelo durante la construcción de obras civiles generan respuestas del mismo, las cuales son a corto o largo plazo de acuerdo a la propiedad del suelo que estén afectando; por ejemplo la cimentación de un edificio genera los dos tipos de respuesta ya que al cambiar la disposición original de las partículas de suelose generan asentamientos inmediatos, la otra respuesta se debe a que a lo largo del tiempo la carga colocada generará cambios en la presión intersticial del suelo, cambio de presión que a su vez producen cambios volumétricos, denominados asentamientos por consolidación.
Estos asentamientos son un problema que cualquier ingeniero debe evitar y controlar debido a que las obras civiles estánconcebidas para amplios periodos de vida útil durante los cuales la estructura debe garantizar su funcionalidad. Sin embargo para poder estudiar y controlar estos cambios es necesario identificar la causa de los mismos para lo cual el conocimiento de los procesos de consolidación es un requisito.
La finalidad de este trabajo es hacer viable el conocimiento de dichos procesos: qué son, cómo se hallanexperimentalmente los parámetros que los explican, cómo se interpretan dichos parámetros, y cómo estos determinan los posibles asentamientos que sufrirá una estructura.

OBJETIVOS

* Con base en la teoría de consolidación unidimensional propuesta por Terzaghi calcular en forma experimental los parámetros de consolidación, tales como: El coeficiente de consolidación vertical CV, y elcoeficiente de compresibilidad volumétrica mv.

* Construir la curva de consolidación de la muestra ensayada.

* Determinar la relación de sobreconsolidación y estimar a través de ella la posible magnitud de los asentamientos que sufriría una estructura cimentada sobre el suelo de ensayo.

MARCO TEÓRICO

El exceso de presión intersticial generado por los incrementos de esfuerzos debidos ala sobrecarga que representa una estructura se disipan mediante el flujo de agua contenida en la masa de suelo; la disipación de dicho exceso por medio del flujo de agua se debe a la incapacidad que ésta tiene para resistir esfuerzos de corte; hacia el exterior en un proceso denominado Consolidación. Este proceso se origina debido a que al cargar una masa de suelo dicha carga es inicialmenteabsorbida por el agua contenida en los poros de suelo; no obstante al transcurrir el tiempo el agua iniciara un flujo ascendente obligando a las partículas de suelo a soportar los incrementos de esfuerzos generados por la carga, lo anterior implica:
1. Una reducción en el volumen de poros, por tanto un cambio volumétrico manifestado en asentamientos en el suelo de fundación por ende en laestructura.
2. Un aumento del esfuerzo efectivo, que a su vez incrementa la resistencia al corte del suelo.

El estudio del proceso de consolidación se basa en la teoría unidimensional propuesta por Terzagui, la cual concluye que la ecuación de comportamiento que rige los procesos de consolidación vertical es:

Ecuación 1 Ecuación de comportamiento

Donde: Cv es el coeficiente deconsolidación vertical expresado por:

Ecuación 2 Coeficiente de consolidación
Los estudios de Terzagui también definen el coeficiente de compresibilidad volumétrica mv como:

Ecuación 3 Coeficiente de compresibilidad

Para solucionar la Ecuación 1 se asume un área cargada de dimensiones infinitas, donde la presión aplicada q es constante y absorbida en primera instancia por el agua intersticial enforma de un exceso de presión uoe, de lo anterior y luego de un análisis diferencial la solución a esta ecuación es:

Ecuación [ 4 ]Solución de la ecuación de comportamiento
donde: con m = 0, 1,2,…,∞
H = longitud máxima de la altura de drenaje.
Tv = factor de tiempo vertical definido por:

Ecuación [ 5 ] Factor de tiempo vertical

La ecuación 4 puede...