Consolidación de suelos

Consolidación de suelos Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de los suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación de solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producen asientos, asientos, es decir, hundimientos h undimientos verticales, en las construcciones construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud.

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1 Descripción 2 Análisis de la consolidación 2.1 Analogía del muelle o o 2.2 Consolidación primaria 2.3 Consolidación secundaria o 3 Dependencia del tiempo 3.1 Diferencia entre consolidación y compactación o 4 Referencias

[editar editar]] Descripción Al observar los depósitos de material muy suaves situados en el fondo de una u na masa de agua, por ejemplo un lago, se nota que el suelo reduce su volumen conforme pasa el tiempo y aumentan las cargas sobre el suelo, se les llama proceso de consolidación. Frecuentemente Frecuentemente ocurre que q ue durante el proceso de consolidación permanece esencialmente igual la posición relativa de las partículas part ículas sólidas sobre un mismo plano horizontal. Así, el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir sólo en la dirección vertical, proceso denominado consolidación unidimensional. La consolidación de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. 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. El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre él puede llevar a consecuencias consecuencias catastróficas tales como la inclinación, fisuración e incluso el colapso de la l a misma. 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 carretera. La preconsolidación se hace 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.

[editar editar]] Análisis de la consolidación

[editar] Analogía del muelle El proceso de consolidación suele ser explicado con el modelo idealizado de un sistema compuesto por un muelle, un cilindro con un agujero y relleno de agua. En este sistema el muelle representa la compresibilidad o la estructura propia del suelo, y el agua es el fluido que se encuentra en los huecos entre los poros.

La consolidación primaria se puede asemejar al mecanismo de un émbolo r elleno de agua y sin salida. 1. El cilindro está completamente lleno de agua, y el agujero está cerrado (Suelo saturado) 2. Una carga es aplicada sobre el muelle mientras el orificio sigue cerrado. En esta etapa, el agua resiste la carga aplicada. (Desarrollo de presiones excesivas en los poros de agua) 3. Cuando se abre el orificio, el agua comienza a drenar y el muelle se acorta. (Drenaje excesivo de los poros de agua) 4. Después de cierto tiempo, el drenaje de agua termina. Ahora el muelle resiste por si solo la carga aplicada. (Total disipación del exceso de presión de agua en los poros. Fin de la consolidación.

[editar] Consolidación primaria Este método asume que la consolidación ocurre en una sola dimensión. Los datos de laboratorio utilizados han permitido construir una interpolación entre la deformación o el índice de huecos y la tensión efectiva en una escala logarítmica. La pendiente de la interpolación es el índice de compresión. La ecuación para el asiento de consolidación de un suelo normalmente consolidado puede ser determinada entonces como:

donde: δc

es el asiento debido a la consolidación. Cc es el índice de compresión. e0 es el índice de huecos inicial.

H es la altura de suelo consolidable. σzf  es la tensión vertical final. σz0 es la tensión vertical inicial. Cc puede ser reemplazada por C r (índice de recompresión) para usar en suelos sobreconsolidados donde la tensión final efectiva es menor que la tensión de preconsolidación, o lo que es lo mismo, para suelos que hubieran sido consolidados con más intensidad en el pasado. Cuando la tensión final efectiva sea mayor que la tensión de preconsolidación, las dos ecuaciones deben ser usadas en combinación de un modelo conjunto como sigue:

donde σzc

es la tensión de preconsolidación del suelo.

[editar] Consolidación secundaria La consolidación secundaria tiene lugar después de la consolidación primaria a consecuencia de procesos más complejos que el simple flujo de agua como pueden ser la reptación, la viscosidad, la materia orgánica, la fluencia o el agua unida mediante enlace químico algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es imperceptible pero puede llegar a ser muy importante para otros materiales como la turba. La consolidación secundaria se puede aproximar mediante la siguiente fórmula:

Donde H0 es la altura de consolidación media e0 es el índice inicial de huecos Ca es el índice secundario de compresión

[editar] Dependencia del tiempo Dependiendo del material la consolidación puede variar entre un proceso en segundos (como la arena) o un proceso que dure décadas como la arcilla debido a la diferencia de conductividad hidráulica. A partir de la diferencia en el tiempo de la consolidación, podemos hablar de consolidación primaria (duración de meses o unos pocos años) y consolidación secundaria (décadas o cientos de años).

[editar] Diferencia entre consolidación y compactación La consolidación es un proceso acoplado de flujo y deformación producida en suelos totalmente saturados. Por lo tanto, no es posible hablar de consolidación en terrenos en los que el grado de saturación es inferior a 1 ya que en ese caso hablamos de compactación. A raíz de esto, hablamos de compactación cuando el terreno no esta

totalmente saturado y actúan fuerzas sobre el terreno tales como la succión capilar del agua intersticial. En estos casos y en otros similares, las características de la consolidación de los estratos de arcilla pueden investigarse cualitativamente, con aproximación razonable, realizando pruebas como un ensayo edométrico o ensayos triaxiales sobre especímenes representativos del suelo, extraídos en forma inalterada. Se puede así calcular la magnitud y la velocidad de los asentamientos probables a las cargas aplicadas así como el tiempo de consolidación. http://es.wikipedia.org/wiki/Consolidaci%C3%B3n_de_suelos

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ARQUITECTURA Y CONSTRUCCIÓN

Consolidación de los suelos. El proceso de consolidación es un proceso de disminución de volumen, que tiene en un lapso provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo. Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal permanece esencialmente la misma; así, el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir solo en dirección vertical. Al observar los depósitos de material muy suave situados en el fondo de una masa de agua, por ejemplo el de un lago, se nota que el suelo reduce su volumen conforme pasa el tiempo y aumentan las cargas por sedimentación sucesiva. En este caso citado, la consolidación seria de este tipo, considerado que los estratos depositados tienen gran extensión horizontal, en comparación con su espesor. En la consolidación unidimensional el volumen de la masa de suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partículas sólidas son nulos. En este caso, las características de la c onsolidación de los estratos de arcilla pueden investigarse cuantitativamente con aproximación razonable, realizando la prueba de consolidación unidimensional sobre especimenes representativos del suelo, extraídos en forma tan inalterada como sea posible. El consolidometro neumático GEOTEC es una modificación del aparato tradicional; el consolidometro es del tipo de anillo flotante. El sistema de aplicación de la carga es accionado mediante presión de aire, la cual se controla con un regulador de presión constante, midiéndose directamente la carga con un anillo calibrado de la precisión y capacidad requerida. La prueba consolidada, tal como se hace en un consolidometro, hace disminuir el volumen de la muestra por acortamiento de la altura, pero sin cambio en la sección transversal. Una vez que el suelo alcanza su máxima deformación bajo un incremento de carga aplicado, su relación de vacíos llega a un valor menor, evidentemente, que el inicial y que puede determinarse a partir de los datos iniciales de la muestra y las lecturas del extensometro.

http://www.arqhys.com/construccion/suelos-consolidacion.html

ENSAYO DE CONSOLIDACION INTRODUCCION E n t r e u n a g r a n d i v e r s i d a d d e e n s a y o s q u e s e p r a c t i c a n en la Mecánica de Suelos se destaca el ensayo deConsolidaci ón cons ist e en enco ntr ar la relación entre lacarga aplicada y la relación de vacíos a una muestra de suelollamada curva de Compresibilidad, además la relación entre s ud ef or ma ci ón y e l t iem po. E s t e e n s a y o n o s d a u n a i d e a c l a r a , d e l

reajuste de laestructura de un suelo cuando se somete a un i n c r e m e n t o d e c a r ga , q u e po d r í a co n s id e r ar s e t a mb i é n co m o u n a d ef or ma ci ón p l á s t i c a c o r r e s p o n d i e n t e a u n a r e d u c c i ó n d e s u r e l a c i ó n d e vacíos.Entonces la consolidación podría definirse como ladeformación plástica ocasionada por la reducción de vacíos enla muestra es decir, se produce un asentamiento, sin olvi darque esta relacionada directamente con el tiempo.Por su gran importancia en muchos aspectos de laingeniería el ensayo de consolidación es muy requerida, comop o r e j e m p l o e n l a c o n s t r u c c i ó n d e p a v i m e n t o s , c a r r e t e r a s y o tros. Se debe tener un conocimiento exacto del c o m p o r t a m i e n t o d e l s u e l o d o n d e s e v a a c o n s t r u i r a n t e l a acción determinadas cargas que debe soportar.Este ensayo nos da una idea clara; con lo que se cuentade los cuida dos que se debe tener y el adecuado procedimientoconstructi vo sobre un suelo con ciertas características. II.- OBJETIVO Graficar la curva de compresibilidad además de la consolidación deuna muestra de suelo, determinando el asentamiento que sufre. III.- MATERIALES Y EQUIPO - Muestra- Balanza.- Consolidometro- Anillos- Reloj- Pie de Rey- Cuchillos, sierra.Estufa.- Fiola. IV.- PROCEDIMIENTO La prueba de consolidación estándar consiste en comprimirverticalmente una muestra del material en estudio, que seencuentra confinada en anillo rígido.E s d e c i r s e a p l i c a p r e s i ó n a l a m u e s t r a d e s u e l o s e g ú n e l e j e vertical y se impide la deformación en sentido horizontal.Aplicándoles cargas pre establecidas, determinadas de acuerdo alnivel de cargas con que se va a trabajar el suelo.En el l ab or at or i o de Mecán ica de S uelo s d e l a un iver sid ad, se tomaron las dimensiones del anillo (altura, diámetro) además desu peso.En el bloque de suelo, extraído de la calicata se saca la parafina yse coloca el anillo y se introduce, tallando con un cuchillo y sierrapara sacar el anillo con todo y muestra.Se pesa el anillo con la muestra, y se tr asl ada a la máq ui na de consolidación, donde se le aplicaran las cargas de 0.25Kg/cm2;0.50 Kg/cm2; 1.00Kg/cm2; 2.00 Kg/cm2 y 4.00 Kg/cm2, cada día ,de la ,misma forma se empieza a descargar, como se especifica enel registro de cargas. Con tal resumen de datos y cálculos usando las columnas depresión aplicada y relación de vacíos se obtiene la curva d e Compresibilidad. V.- DEFORMACION DEL ESTRATO DE SUELO USANDO LA CURVA DECOMPRESIBILIDAD Como se sabe en la curva de compresibilidad existen tres tramos, eltramo de recompresión, tramo virgen, tramo de descarga.Dentro de esta curva se trata de obtener la carga depreconsolidación (pc), siendo la presión máxima que ha soportado elsuelo en su historia geológica antes de la ejecución de la prueba deconsolidación.l a c a r g a d e p r e c o n s o l i d a c i ó n s e h a u b i c a d o p o r e l m é t o d o d e casagrande de la manera siguiente:- En la curva se determina el punto de máxima curvatura y por estese traza una línea horizontal.- Se traza una tangente por el mismo punto formando un ángulo conla horizontal antes trazada.- Determinándose una bisectriz en aquel ángulo y con laprolongación del tramo virgen, hasta intersectar aquella bisectriz,ubicamos el punto C (carga de preconsolidación).

Luego de de ter min ado l a car ga de prec onso lid ació n se p uede obtener: Indice de Recompresión: Pendiente del tramo de recompresión en lascurvas de compresibilidad. Cr = ∆

e log PcPo Indice de Compresión Virgen: Pendiente del tramo virgen en la curvade compresibilidad. Cc = ∆

e log PfPo Coeficiente de Compresibilidad a v = ∆

e ∆

p Coeficiente de variación Volumétrica m v = avdonde e 1 :relación de vacíos ini cial(1+e 1 ) VI.- CONCLUSIONES 1.- Para cada incremento de carga la muestra sufre una primeradeformación correspondiente al retraso hidrodinámica, que sellama consolidación primaria y también sufre una deformaciónadicional, debido a un fenómeno secundario y hasta elmomento bastante complejo, que en las arcillas se llamaretraso plástico y en los ma t er ia l es f ri cc io na nt es , re t ra so friccional.2.- Esta prueba goza gran aceptación debido a que esrelativamente sencilla de realizar ya que el estado de deformación se aproxima bastante al existente en losproblemas reales.3.- Este efecto de fricción lateral perturba el estado unidimensionalde deformación e impide que parte de la fuerza axial alcancela parte inferior de la muestra.4.- En la práctica de la Ingeniería Civil el ensayo de Consolidaciónsirve para determinar:a) Asentamientos diferenciales.b) Asentamientos Totales.c) Relación de velocidad de asentamiento contra tiempo.d) Predicción del asentamiento en función del tiempo, etc.

http://es.scribd.com/doc/52143943/ensayo-de-consolidacion http://www.galeon.com/geomecanica/cap9.pdf  http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/ densidad_in_situ.pdf 

DENSIDAD IN SITU (METODO DEL CONO DE ARENA)

El ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en faenas de compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad. Es el método lejos más utilizado. Representa una forma indirecta de obtener el volumen del agujero utilizando para ello, una arena estandarizada compuesta por partículas cuarzosas, sanas, no cementadas, de granulometría redondeada y comprendida entre las mallas Nº 10 ASTM (2,0 mm.) y Nº 35 ASTM (0,5 mm.). Aparato cono de arena, compuesto por una válvula cilíndrica de 12,5 mm. de abertura, con un extremo terminado en embudo y el otro ajustado a la boca de un recipiente de aproximadamente 4 lts. de capacidad. El aparato deberá llevar una placa base, con un orificio central de igual diámetro al del embudo (figura 2.11.). - Arena estandarizada, la cual deberá ser lavada y secada en horno hasta masa constante. Generalmente se utiliza arena de Ottawa, que corresponde a un material que pasa por la malla Nº 20 ASTM (0,85 mm.) y queda retenida en la malla Nº 30 ASTM (0,60 mm.). o Dos balanzas, de capacidad superior a 10 kgs. y 1000 grs., con precisión de 1 gr. y de 0,01 gr. Respectivamente. o Equipo de secado, podrá ser un hornillo o estufa de terreno. - Molde patrón de compactación de 4" de diámetro y 944 cc. de capacidad

MONTAJE DEL ENSAYO

Se coloca la placa y se procede a cavar con ayuda de un cincel

Se procede a pesar el cono con la arena ya en su interior como peso inicial

Se observa ya la cavidad formada se procura que las paredes estén uniformes, también se ve el materia extraído se procura que no pierda su humedad natural

Se procede acolocar el cono de arena y abrir la llave hasta que se llene de arena la cavidad hecha

Se procede a pesar el cono de arena con el resto de arena que quedo como peso final.

http://www.ingenieracivil.com/2008/03/densidad-in-situ-metodo-del-conode.html