GEOLOGIA Y GEOTECNIA ( edición)

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1 GEOLOGIA Y GEOTECNIA 03 ( dición) CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL DE SUELOS Ing. Silia Anglon CONSOLIDACIÓN DE SUELOS Bibliografía:Jár Badillo Cap. X, Brry y Rid Cap. 4 Todos los marials xprimnan dformacions cando s los som a n cambio d las condicions d los sfros (nsions) aplicados. Las caracrísicas nso-dformación dl acro o dl hormigón pdn drminars con n raonabl grado d confiana. Las propidads nso-dformación d n slo son d disina caracrísica y dpndrán:. dl ipo d slo y s condición in si P. d la forma n q s cargado 3. d s bicación n la narala 4. c. P

2 El slo, n gnral, Sfr dformacions spriors a las q s dan n la srcra q ransmi la carga Esas dformacions no simpr s prodcn insanánamn an la aplicación d la carga, sino a lo largo dl impo. Forma sqmáica d la consolidación y Casos Famosos Esqma - Capilla d Srhsn, Almania - Torr d Pisa, Ialia

3 Porqé s asnó? Porqé s asnó? 3

4 TEORIA DE LA CONSOLIDACION TEORIA DE LA CONSOLIDACION 4

5 TEORIA DE LA CONSOLIDACION Cando n dpósio d slo s som a n incrmno d sfros oals, como rslado d cargas xrnas aplicadas, s prodc n xcso d prsión inrsicial. La prsión nra s disipa mdian n fljo d aga al xrior, cya locidad d drnaj dpnd d la prmabilidad dl slo. TEORIA DE LA CONSOLIDACION Esa disipación d prsión inrsicial dbida al fljo d aga hacia l xrior s dnomina CONSOLIDACION, procso q in dos conscncias: Rdcción dl olmn d poros Asnaminos El amno d la prsión fcia, y por lo ano n incrmno n la rsisncia dl slo. Por lo ano: Cando n slo s consolida an na carga xrna s prodc na disminción d la rlación d acíos y n incrmno dl sfro fcio. 5

6 TEORIA DE LA CONSOLIDACION Slos granlars la prmabilidad s ala s disipai rápidamn las prsions nras l asnamino s rmina dran la consrcción. Slos finos arcillosos la prmabilidad s my baja s disipa my lnamn las prsions nras l asnaminos pd prodcirs arios años dspés d finaliada la consrcción PROCESO DE CONSOLIDACION El procso d consolidación s aplica a odos los slos, pro s más imporan n aqllos dond la prmabilidad s baja. Es ncsario prdcir: El asnamino oal d la srcra l i l id d l l d El impo o locidad a la cal s prodc dicho asnamino 6

7 GRADO DE CONSOLIDACIÓN S TIEMPO ción 0 Gra ado d Consolida (%) 00 0 Facor d Timpo T ANALOGÍA MECÁNICA DE TERAGHI P Cilindro d scción A Pisón sin fricción con na prforación Flído incomprsibl Rsor. S aplica P con l orificio crrado l rsor no s pd dformar la carga P la sopora l flído. S abr l orificio hay n gradin d prsión P/A q hac q l aga salga al xrior la carga s ransfir al rsor 3. La locidad d ransfrncia d la carga dpnd dl amaño dl orificio y d la iscosidad dl flido. 4. La posición final la carga la oma l rsor 7

8 ANALOGÍA MECÁNICA DE TERAGHI h P P/A U P : prsión n xcso d la hidrosáica p : prsión n l rsor h P/A En l slo: Esrcra d paríclas sólidas Rsor Aga inrsicial Flído incomprsibl Capilars conínos (acíos) Orificios CONSOLIDACION ERTICAL DE UNA CAPA DE SUELO HIPOTESIS Slo homogéno Slo sarado Las paríclas dl slo y l aga son incomprsibls Comprsión nidimnsional Drnaj d aga rical al la ly d Darcy K consan 8

9 TEOREMA DE TAYLOR 3 3 3! 3!... = locidad Sacando los d do ordn y más Principio d coninidad Canidad d fljo q sal dl lmno por nidad d impo Canidad d fljo q nra n l lmno por nidad d impo - = locidad d cambio d olmn dl lmno Cadal = locidad x Ara [ A A A = ára plana dl lmno = olmn =. A locidad Cambio d olmn = Cambio d ol. d acíos (paríclas y aga incomprsibls) ibl 9

10 0 Si = / s, s = c, por lo ano = s S Si por la ly d Darcy = k i, i = h/ Sindo h = + h h + h, s l nil piomérico : s la posición h k : s la posición h h : s la carga hidrálica h : s l xcso d prsión nra h k Si h h + = c Si l xcso d prsión inrsicial = h w h h h w ) ( k w h k incógnias y Rlación nr y

11 Traghi spon: Comporamino linal Cambio d la dformación proporcional a Exi na rlación nr - Exi na rlación nr m :coficin d comprsibilidad olmérica a : coficin d comprsibilidad h h Driando rspco a 0 Y admás, ) ( k a w a ) ( k w

12 Ecación difrncial dl Comporamino d la consolidación nidimnsional wa k ( ) c c k ( ) w a coficin d consolidación rical SOLUCIÓN DE LA ECUACIÓN DE COMPORTAMIENTO p H p Condicions d bord: Condición inicial = 0 = o = pp para 0 H Condición d fronra 0 n = 0 = 0 n = H Condición final = = 0 para 0 H

13 T o m sn M( ) xp( M M H m 00 c H facor d impo rical T ) M (m ) H s l rcorrido dl aga GRADO DE CONSOLIDACION ERTICAL U o U o f, p p U p p U s s o p H p 3

14 Por lo ano l grado d consolidación o porcnaj d consolidación dl slo para na profndidad para n impo s dfin como la rlación nr la consolidación q ya s ha prodcido n s lgar y la consolidación oal q ha d prodcirs bajo l incrmno d carga impso GRADO PROMEDIO DE CONSOLIDACION Dl srao s : U U o U H H m 0 m0 sn M( ) xp( M T ) M H m m0 M xp( M T y rflja l asnamino n la sprfici d la capa ) p H p 4

15 Para alors dados d T s pd alorar U promdio 0 Grado d Co onsolidación (% %) / H 00 0 Facor d Timpo T T =0. ISOCRONAS Grado d Consolidación GRADO DE CONSOLIDACION PROMEDIO Condicions d drnaj y d carga para las cras C, C y C3 5

16 ENSAYO DE CONSOLIDACION UNIDIMENSIONAL Anillo fijo Pidra porosa msra Pidra porosa Anillo floan Pidra porosa msra Pidra porosa 6

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18 ENSAYO Aplicación d disinos scalons d carga (.5, 5, 0, 0, 40, 80, 60, 30, 80, 0 y.5 N/ cm ) En cada no d los scalons d carga, s mid la dformación para disinos inralos d impo (0.5, 0.5,,, 4, 8, 6, 3, 64, 8, 56, 5, c minos) CURAS DE COMPRESIBILIDAD CURAS DE CONSOLIDACIÓN ASENTAMIENTOS TIEMPOS CURAS DE CONSOLIDACION TAYLOR Df. s CASAGRANDE Df. s Log 8

19 CURA DE COMPRESIBILIDAD 9