Ensayo de Consolidación – Excel

Esta es una práctica de ensayo laboratorio donde se determina los datos del suelo que podrán ser usados para predecir el asentamiento de estructuras fundadas sobre arcillas, las curvas de Consolidación, curva de compresibilidad y determinación de parámetros. También se explica del método y funcionamiento del equipo, dibujo de curvas y determinación de parámetros.

Un incremento del esfuerzo provocado por la construcción de cimentaciones u otras cargas comprimen los estratos del suelo. La compresión es causada por:

• Deformación de las partículas de suelo.
• Re acomodo de las partículas de suelo.
• Expulsión de agua o aire de los espacios vacíos.

Se le llama Consolidación a la capacidad que tiene un material en disminuir su volumen al aplicarle una sobrecarga a medida que transcurre el tiempo.

El asentamiento del suelo causado por cargas se divide en tres categorías:

1. Asentamiento inmediato: provocado por la deformación elástica del suelo seco y de suelos húmedos, y saturados sin ningún cambio en el contenido de agua. Los cálculos de los asentamientos inmediatos se basan, generalmente, en ecuaciones derivadas de la teoría de elasticidad.
2. Asentamiento por consolidación primaria: es el resultado de un cambio de volumen en suelos saturados cohesivos debido a la expulsión de agua que ocupan los espacios vacíos.
3. Asentamiento por consolidación secundaria: se observa en suelos saturados cohesivos y es el resultado del ajuste plástico de la estructura del suelo. Este sigue al asentamiento por consolidación primaria bajo un esfuerzo efectivo constante.

 

Prueba de Consolidación Unidimensional en el Laboratorio (Terzagui, 1925).

La prueba de consolidación unidimensional se realiza con el consolidómetro (llamado a veces odómetro).

La muestra de suelo se coloca en un anillo metálico con dos piedras porosas, una en la parte superior y la otra en el fondo.

La carga sobre la muestra se aplica por medio de un brazo de palanca y las diferencias de alturas se miden con el extensómetro.

La muestra se mantiene bajo agua durante la prueba.

Cada carga se mantiene durante 24 horas, después se duplica la carga.

Al final se determina el peso seco de la muestra.

¿Qué se debe medir al comienzo?

Sometiendo la muestra de suelo a carga (24 horas para cada incremento de carga, se tiene

ΔC= Incremento de carga.
Δσ = Incremento de esfuerzo.
ΔH= Variación de la altura.

Para cada incremento de carga se realiza una curva de consolidación, por el método de Casagrande o por el método de Taylor.

Método de Casagrande

– Se utiliza un Papel semi-logarítmico.

– Se define el 0%, el 100% y el 50 % de consolidación

Método de Taylor

– Raiz del tiempo √t

– Se define el 90% de consolidación.

Luego se determina el coeficiente de consolidación vertical por medio de:

Donde:
Tv= factor tiempo.
t= tiempo en que se genera la consolidación de la muestra o del estrato.
H= máxima altura que tiene que recorrer el agua para salir de la muestra o del estrato.

Para determinar la permeabilidad K, se utiliza la ecuación:

Donde:
av, coeficiente de compresibilidad.

K, coeficiente de permeabilidad.

Por lo tanto, la permeabilidad se expresa:

Curva de Compresibilidad