consolidacion

INGENIERIA CIVIL

IMPORTANCIA DE LOS MODULOS SECANTE Y

TANGENTE

FIC

CÁTEDRA : CIMENTACIONES

CATEDRÁTICO : ING. BETY CONDORI

INTEGRANTES : DELGADO VILLAGARAY, Jhonathan

SEMESTRE : IX

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

INGENIERIA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERU

INGENIERIA DE CIMENTACIONES

INTRODUCCION

Suelos cohesivos y friccionantes:

Para entender la formación de los suelos que podemos encontrar en campo, los suelos han sido

originados por los agentes de intemperismo y desintegración, de los cuales la temperatura, la

humedad y la vegetación han sido determinantes en la descomposición de los minerales que

integran las rocas subyacentes, dando origen a suelos cohesivos arcillosos y limosos, y suelos

friccionantes como gravas, arenas y limos inorgánicos.

HUANCAYO-PERÚ2014-II



ASENTAMIENTOS

ASENTAMIENTOS EN ARCILLAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS:

Arcillas normalmente consolidadas, son aquellas que nunca estuvieron sometidas a una presión

mayor que la que corresponde a la cubierta actual. Es decir que la que soporta al presente por

efecto de las capas de suelo situadas sobre ellas.

COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD (av) cm2/gr.

El peso de la estructura o del terraplén, según sea el caso, incrementa la presión a la que

está sometida la arcilla desde Po hasta P y origina una disminución de la relación de

vacíos, desde eo hasta e.

COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD VOLUMETRICA (mv) cm2/gr.

La disminución de porosidad es:



TEORIA DE LA CONSOLIDACION

Proceso de disminución de volumen que tiene lugar en un lapso de tiempo provocado por un

incremento de las cargas sobren el suelo. Si se aumenta la carga que actúa sobre una capa de

suelo poroso, saturado, compresible como es el caso de la arcilla, la capa se comprime y expulsa

agua de sus poros. A este fenómeno se le llama consolidación.

VELOCIDAD DE CONSOLIDACION.

a. SI ES CAPA ABIERTA .- La arcilla se encuentra entre estratos de arenas o mantos

permeables. Por tanto, el agua para abandonar el estrato tiene que recorrer: H/2



b. SI ES CAPA SEMIABIERTA .- La arcilla se encuentra sobre una frontera impermeable; por

tanto el agua para abandonar el estrato, tiene que recorrer la distancia: H



COMPRESIBILIDAD:

Esta propiedad define las características de esfuerzo-deformación del suelo. La aplicación de

esfuerzos agregados a una masa de suelo origina cambios de volumen y desplazamientos.

Estos desplazamientos, cuando ocurren a nivel de la cimentación, provocan asentamientos en

ella. La limitación de los asentamientos a ciertos valores permisibles suele regir el diseño de las

cimentaciones, sobre todo cuando los suelos o terrenos son granulares.

En el caso de los suelos granulares, la compresibilidad se expresa en términos del módulo de

Young E, el cual suele considerarse equivalente al módulo secante de la curva de esfuerzo-

deformación, obtenida por medio de una prueba triaxial estándar. El módulo disminuye al

aumentar el esfuerzo axial, pero se incrementa al elevar la presión de confinamiento y al someter

la muestra a cargas repetitivas.

La comprensibilidad de las arcillas saturadas se expresa como el índice de compresión Cc, junto

con una evaluación de la máxima presión a la que hayan sido sometidos antes.

Ambos valores se calculan por medio de pruebas de laboratorios unidimensionales estándar de

consolidación (ASTM D2435). Cc, representa el cambio en la proporción de vacíos por ciclo

logarítmico de esfuerzo y es una función del historial de esfuerzos del terreno. Para fines



prácticos, es necesario saber el valor dentro de los límites específicos de esfuerzos que se desea

manejar.

Las pruebas de compresibilidad, como las de consolidación y de compresión triaxial, generan

valores que permiten evaluar los asentamientos que ocurren bajo carga. Las pruebas de

consolidación se hacen sobre suelos plásticos, mientras que las de compresión triaxial se destinan

a suelos granulares. Asimismo, las pruebas de consolidación y la máxima presión a que ha sido

sometido el suelo con anterioridad. Las pruebas de compresión triaxial también sirven para evaluar

la rigidez de las arenas (una propiedad que aumenta al elevarse la presión de confinamiento) y el

incremento de resistencia de las arcillas por consolidación.

En la práctica, el proceso es muy simple cuando la arcilla está cubierta por los suelos

superficialmente sólidos, pues la capacidad de carga no es un problema. El área que se desea

mejorar se carga con tierra floja, amontonada, hasta que el peso de ésta es equivalente a la carga

que se impondrá posteriormente al construir la estructura definitiva. (Si existen arcillas muy

plásticas o capas muy gruesas con escaso drenaje interno, tal vez se necesite hacer drenajes de

arena a fin de lograr la consolidación dentro de un plazo razonable). Conviene vigilar los

asentamientos de la superficie original del terreno y de la capa arcillosa durante la colocación de la

sobrecarga y después de ésta. El relleno debe permanecer en el sitio hasta que deje de haber

asentamientos. Luego se retira la sobrecarga y se erigen las estructuras. Si la sobrecarga se

realiza en forma adecuada, las estructuras ya no deben estar sometidas a asentamientos

ocasionados por consolidaciones primarias; sin embargo, conviene evaluar la posibilidad de que

ocurran asentamientos a causa de la compresión secundaria, sobre todo si los suelo o terrenos

tienen un alto contenido orgánico.

Esta técnica es eficaz en grandes extensiones de terreno. Las limitaciones son la necesidad de un

relleno temporal de bajo precio y los prolongados períodos que a veces se necesitan para el

asentamiento.

CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL (ASTM D 2435)

La prueba de consolidación consiste en comprimir verticalmente un espécimen del material que se

estudia, confinado en el anillo rígido fig. 2.4.3, siguiendo la secuela de cargas establecidas de

antemano.

En todos los casos y para cada incremento de carga, el espécimen sufre una primera deformación

correspondiente al retraso hidrodinámico que se llama consolidación primaria, también sufre una

deformación adicional, debida a un fenómeno secundario que en las arcillas se llama retraso

plástico y en las arenas retraso friccional.

En general el suelo se deformara siempre una cantidad mayor que la correspondiente al retraso

hidrodinámico exclusivamente. Sin embargo, el retraso hidrodinámico es el único que toma en

cuenta la teoría de la consolidación. Según la teoría, solo es posible un fenómeno de

consolidación cuando existe escape de agua hacia el exterior de la masa del suelo. En la práctica



se admite que también se genera un proceso similar en masas de suelo que no están 100%

saturadas. En estos casos se aplica también la teoría de la consolidación, teniendo presente que

se trata solo de una aproximación.

COMPRESION TRIAXIAL

Las pruebas de compresión triaxial son mucho más refinadas que las de consolidación

unidimensional y son las más utilizadas en cualquier laboratorio para determinar las características

de Esfuerzo – Deformación y de Resistencia de los suelos. Teóricamente son pruebas en que

se pueden variar las presiones actuantes en tres direcciones ortogonales sobre un espécimen de

suelo, efectuando mediciones sobre sus características mecánicas en forma completa.

Los especímenes son usualmente cilindros y están sujetos a presiones laterales de un líquido,

generalmente agua, los cuales son protegidos con una membrana impermeable. Para lograr el

debido confinamiento, la muestra se coloca en el interior de una cámara cilíndrica y hermética de

vidrio con bases metálicas (fig. 2.4.4). En las bases de las muestras se colocan piedras porosas,

las cuales se encuentran comunicadas con segmentos de tubos plásticos.

El agua en la cámara puede adquirir cualquier presión deseada por la acción de un compresor

comunicado a ella. La carga axial es transmitida a la muestra por medio de un vástago localizado

en la base superior de la cámara.

El agua ejerce la presión al espécimen en todas las direcciones lateral y axialmente, esta presión

produce los esfuerzos principales. En la base del espécimen actuara, además la presión del agua

en todas direcciones, el efecto transmitido por el vástago de la cámara desde el exterior.

En resumen las pruebas de compresión triaxial sirven para obtener los parámetros de resistencia

al corte del suelo (S), que son el ángulo de fricción interna (φ) y la cohesión (C). La resistencia al

corte está dada por la siguiente expresión: S = C + σ tan φ, donde σ, es el esfuerzo efectivo de la

masa del suelo.



Durante la ejecución de la prueba se llevan a cabo dos etapas en las cuales el espécimen es

cargado. Primera etapa: la muestra de suelo es sometida a un confinamiento. Segunda etapa: la

muestra de suelo es llevada a falla.

1. Lenta: se permite el drenaje de ambas etapas (drenada). Se obtienen esfuerzos efectivos.

2. Consolidación No Drenada: se permite el drenaje en la primera etapa, en la segunda no.

3. Rápida: en ambas etapas no se permite el drenaje de la muestra. Se obtienen esfuerzos

totales.



COMPACTACION

Los equipos que se utilizan para la compactación de suelos puramente friccionantes que son las arenas y las gravas arenosas abarcan una gran parte de tipos y procedimientos para compactarlo, donde se pueden utilizar equipos vibratorios, que son los más recomendables en este tipo de suelos, hasta llegar a plataformas vibratorias donde se compactan extensiones mayores de terreno y con una mejor eficiencia, donde se ha tratado de introducir un efecto de rodamiento en los compactadores vibratorios, pero no se ha visto la ventaja del uso de este equipo con respecto a otros que solo son de vibración, además que su costo es más elevado y no marca gran diferencia en la compactación. La problemática de compactar arenas se puede disminuir inyectando agua a presión en un procedimiento llamado vibroflotación donde se combina con un equipo vibratorio, donde el objetivo principal del uso del agua es que se desprenda una gran cantidad de finos que Llenan los huecos entre las arenas aumentado su compacidad general y permitiendo un mejor acomodo del suelo. Para suelos cohesivos como masas de arcillas, el uso de rodillos son la mejor opción para las concentraciones de presiones y el modo de amasado para poder disgregar los grumos para la compactación adecuada de estos materiales. Esta práctica de compactación es tomada de prácticas antiguas apoyadas con la tecnología para poder utilizar maquinaria en lugar de objetos manuales y fuerza animal.

ENSAYO DE CONSOLIDACION DE SUELOS

El presente ensayo se realizó con la finalidad de evaluar el asentamiento relativo de los suelos de arenas y arenas limosas, ante la aplicación de cargas verticales 0.5, 1.0, 2.0 y 3.0 Kg/cm2 en estado de confinamiento. Los resultados se presentan en el Cuadro N° 2:

DESCRIPCION DE CALICATAS:

Arenas (SM-SP).

Este tipo de suelos predominan en los sectores III, IV, V y VI. Los suelos corresponden a arenas con limos, mal gradadas de color marrón claro, medianamente húmedas, medianamente compactas y presentan óxidos de hierro.

Arenas Arcillosas (SC, SM).

Estos suelos se ubican en los sectores I, II, III y VI. Los suelos corresponden a una mezcla de arenas arcillosas, arenas limosas, arenas limo-arcillosas, medianamente compactas con presencia de carbonatos y de mediana resistencia a la penetración, de color marrón claro a oscuro.

Arcillas Arenosas (CL).

Son de color marrón oscuro, compactas y resistentes, de mediana plasticidad y poco húmedas. Este tipo de suelos se ubican en algunos tramos de los sectores II y III.



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