Laboratorio CONSOLIDACION (FUNDAMENTO TEORICO)

3. EXPOSICION GENERAL

Cuando se somete un suelo a un incremento en presión ( o carga), ocurre un reajuste da la estructura del suelo que podría considerarse primeramente como una deformación plástica correspondientes a una reducción en la relación de vacíos. Puede producirse también una pequeña cantidad de deformación elástica pero considerando la magnitud de las cargas involucradas y el hecho de que el módulo de elasticidad de los granos de suelo sea del orden de 20Mpa de la deformación elástica es despreciable.

Cuando se aplica una carga a un suelo de grano grueso completamente seco, parcial o completamente saturado, o cuando la carga se aplica a suelo seco, el proceso de deformación plástica con reducción en la relación de vacíos tiene lugar en un periodo de tiempo tan corto que es posible considerarlo como instantáneo. Esto puede explicarse en suelos secos por el hecho de que el aire tiene poca viscosidad y es muy fácilmente comprimido; de esa forma los sólidos no presenta ninguna resistencia al flujo hacia fuera del fluido de los poros, a medida que los vacíos del suelo se reducen. En el caso de un suelo de grano saturado o parcialmente saturado, el coeficiente de permeabilidad k es suficientemente grande par que el agua de los poros también pueda salir casi instantáneamente.

Cuando ase aplica una carga a un suelo de grano fino saturado parcial o totalmente el tiempo para lograr la deformación plástica y la reducción en la relación de vacíos es mucho mayor, y para este proceso dependerá de varios factores entre los cuales los principales son:

1. Grado de saturación

2. El coeficiente de permeabilidad del suelo

3. Las propiedades del flujo de los poros

4. La longitud de la trayectoria que debe recorrer el fluido expulsado de la muestra para encontrar equilibrio.

Se define como consolidación la deformación plástica debida a reducción en la relación de vacíos (generalmente llamada asentamiento) la cual es función del tiempo y del exceso de presión de poros.

Consolidación inicial Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo.

Consolidación primaria Reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo.

Consolidación secundaria Reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por la aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo.

El ensayo de laboratorio es unidimencional por el hecho de que con un anillo metálico parta confinar la muestra, no se permite flujo o movimiento de agua en un sentido lateral. Todo el flujo de agua sucede en un sentido vertical. En el terreno ocurre algo de movimiento lateral de agua y algo de movimiento lateral del suelo.

El ensayo de consolidación en el laboratorio se hace sobre una muestra que tiene entre 20 y 40 mm de espesor colocada en un anillo de metal confinante de diámetro entre 45 y 113 mm (100 cm²)

Existen dos tipos de anillos el fijo y el flotante el fijo facilita la medición del coeficiente de permeabilidad. La relación diámetro/altura debe ser > 2.5.

En el ensayo de consolidación se avanza aplicando cargas en una proyección geométrica con una relación incrementar, +p/p = 1 con una secuencia típica como sigue.

25, 50, 100, 200, 400, 800, 1600 ( y algunas veces 3200) kPa.

Una secuencia alternativa podría ser

5, 10, 20, 40, 80, 160 …etc., kPa o

0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 kg/cm² etc