Clase Consolidación y Compresibilidad de Suelos PDF

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apunte teórico de fundaciones...

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CONSOLIDACIÓN Y COMPRESIBILIDAD DE SUELOS

El estudio de la compresibilidad de los suelos es de suma importancia por su aplicación en la ingeniería, dado que trata de evaluar dos grandes cuestiones: 1. Cuánto se deforma un estrato bajo una cierta carga. 2. Cuánto tiempo tarda en deformarse el estrato. - Asentamiento por Consolidación

Caso I: Arcilla Normalmente Consolidada: La variación de la relación de vacíos con respecto a la presión está dirigida por el índice de compresión Cc de la curva virgen (Figura 1). El cálculo del asentamiento por consolidación de un estrato de espesor H, está formulado por: Figura 1

Caso II: Arcilla Preconsolidada: Para simplificar el cálculo del asentamiento es conveniente linealizar la curva de compresibilidad por medio de dos rectas cuyas pendientes son el índice de recompresión Cr hasta la carga de preconsolidación σ'p , y luego de ésta el índice de compresión Cc. Conocidos éstos índices puede calcularse el asentamiento según la magnitud de la presión final σ’vf = σ’vo + Δσ’v actuante en el estrato sea menor o mayor que la presión de preconsolidación:

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Figura 2

a) Si σ’vf < σ’p

(Figura 2.a), la presión efectiva final caerá sobre la línea de

recompresión de pendiente Cr, y el asentamiento se determina con la expresión:

b) Si σ’vf > σ’p

(Figura 2.b), la deformación sigue la trayectoria de la línea de

recompresión hasta la presión de preconsolidación y a partir de ahí el tramo virgen hasta la presión final. El asentamiento para este caso se calcula como:

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- Consolidación de Estratos Si el estrato que consolida es libre de drenar por sus caras superior e inferior, el mismo es llamado capa abierta, y su espesor se denota por 2H (Figura 3). Si el agua sólo puede escapar a través de una superficie, el estrato es llamado semiabierto.

Figura 3: Diferentes condiciones de Drenaje

Se considera a ‘H’ como la máxima distancia que debe recorrer una partícula de agua, dentro del estrato, para drenar. La Fig. 4 muestra isócronas para condiciones iniciales y de borde diferentes: los estratos a, b, c, y e son abiertos, mientras que los d y f son semiabiertos.

Figura 4: Isócronas para diferentes condiciones Iniciales y de Borde

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Figura 5 (indicada en la Figura 4 como Figura 21): Curvas correspondientes a diferentes condiciones Iniciales y de Borde

Figura 6: (Teoría de Terzaghi) Proceso de drenado por ambas caras de la muestra.

Ecuación diferencial que rige la Teoría de la Consolidación para flujo unidimensional:

Coeficiente de Consolidación:

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Factor de Tiempo:

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- Determinación de tiempos (t):

1) Método de Casagrande de Logaritmo del Tiempo.

El valor 0,197 es el que corresponde al factor tiempo Tv para 50 % del grado medio de consolidación.

2) Método de Semilogarítmico de Su.

El valor 0,197 es el que corresponde al factor tiempo Tv para 50 % del grado medio de consolidación.

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3) Método del Punto de Inflexión. El mismo establece que el punto de inflexión de la curva corresponde a un grado de consolidación medio de 70%

El valor 0,405 es el que corresponde al factor tiempo Tv para 70 % del grado medio de consolidación.

4) Método de la Raíz Cuadrada del Tiempo.

Cv =

0,848 . H 2 t 90

El valor 0,848 es el que corresponde al factor tiempo Tv para 90 % del grado medio de consolidación.

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