Deformacion Suelos.ppt

8/11/2019 Deformacion Suelos.ppt

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Cap. III.- DEFORMACION DE

LOS SUELOS

Tipos de Deformacin

Asentamiento

Consolidacin Unidimensional

Teora de la Consolidacin Unidimensional

Expansin


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DEFORMACIN DE LOS SUELOS

Gran deformacin para pequeoincremento de tensin

Deformaciones plsticas para s

muy bajas

Comportamiento s- e no lineal Pueden producirse a largo plazo

ocasionando daos a estructuras(razn de preverlo en etapa de

proyecto)


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DEFORMACIN VOLUMTRICA

q

Hiptesis:

Suelo infinitamente largo en plano horizontal Esfuerzos de confinamiento impiden deformacin horizontal Posicin relativa de partculas en plano horizontal es constante


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Analoga mecnica de Terzaghi con una cmara


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Analoga mecnica de Terzaghi con varias cmaras


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ASENTAMIENTO

Volumen de suelos cambia por:

Cambio de volumen de partculas minerales: Ocurre a s muy altas. Fuera de rango usual de cargas de

obras

Partculas minerales = Slidos

Cambio de volumen de vacos: Agua y Aire son incompresibles

Cambio de volumen de vacos debido a flujo de agua y aire

ASENTAMIENTOProceso de disminucin de volumen por reduccin de relacin de

vacos debido a eliminacin de aire y agua de poros, causado poraumento de esfuerzos verticales


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Arenas

Seco: asentamiento instantneo

Parcialmentesaturado

Saturado

k alto: asentamientoinstantneo

Velocidad de Asentamiento

Tiempo en que se desarrolla asentamiento

Depende de:

Carga externa (q)

Conductividad hidrulica o Permeabilidad (k)


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Arcillas

Seco: asentamiento instantneo

Parcialmentesaturado

Saturado

k bajo: asentamiento diferido entiempo (Consolidacin)

Asentamiento instantneo: Controlable en tiempo de obra

Asentamiento diferido: Debe preverse en etapa de proyecto paraevitar falla de obra

Velocidad de Asentamiento


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CONSOLIDACIN UNIDIMENSIONAL DESUELOS

Proceso de reduccin de volumen por reduccin derelacin de vacos del suelo, diferido en el tiempo,provocado por incremento de tensiones efectivas

verticales

Consolidacin unidimensional = Asentamiento diferido en tiempopropio de arcillas saturadas

Casos de consolidacin:

Torre de Pisa

Ciudad de Mxico

Uruguay: Terrapln de acceso al Puente del Ro Santa Luca,

Ampliacin de Pista de Aeropuerto de Carrasco, etc.


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Ensayo de Consolidacin o Edomtrico(Norma ASTM D2435)

Extensmetro

q

Muestra

Anillo rgido

Piedra porosa

Piedra porosa

Recipiente anular

Pistn de cargaComparador


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Muestra cilndrica de 6 cm dedimetro y 2 cm de altura


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Anillo rgido

Muestra

Cazuela


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Cabezal


Viga de Carga

Comparador yExtensmetro


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Banco deEdmetros

Sistema deaplicacin de

cargas


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Caractersticas de la Curva de Consolidacin

Consolidacin Inicial: Reduccin de vacos por eliminacin deaire

Consolidacin Primaria:Reduccin de vacos por eliminacin deagua

Consolidacin Secundaria:Reacomodo de partculas slidas contensin efectiva constante

Coeficiente de Consolidacin (Cv)

Coeficiente que expresa velocidad de consolidacin Cv no es constante durante consolidacin y depende de

sobrecarga y conductividad hidrulica del suelo


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Metodologa del Ensayo Edomtrico

Se repite metodologa de ensayo aplicando incremento de carga

(D

q): Escaln de carga Nueva Curva de Consolidacinpara nuevo escaln de carga

Para escaln de carga medido en se determina e

Se aplican n escalones de carga: para cada uno se determinarelacin de vacos final (e)

Se aplica decremento de carga (Escaln de descarga)y se miderecuperacin elstica de volumen

Se aplican mescalones de descarga medidos en y se determinarelacin de vacos final(e)para cada escaln


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Curva de Compresibilidad

Tramo casi horizontal al

principio y de curvatura

creciente

Tramo recto

Tramo de recargacasi horizontal al

principio y de

curvatura creciente

Tramo de descarga

recto

Tramo recto


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Caractersticas de la Curva de Compresibilidad

Tramo de curvatura creciente: cuando s de escaln de carga mxima s aplicada enhistoria Tramo Virgen

Tramo de descarga: Lineal por recuperacin elstica

Pendiente de Tramo de recarga Pendiente de Tramo de descarga


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Estimacin de la Tensin de Sobreconsolidacin

Mtodo de Casagrande

Si sp = so: normalmenteconsolidado

Si sp > so: sobreconsolidado


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Asentamiento

o

o

He

eHS

DD1

Donde:

S Asentamiento (H) (cm)

e Diferencia de relacin de vacios, de inicio a fin

eo Relacin de vacios inicial (sin unidades)

Ho Espesor efectivo del estrato (cm)


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Coeficiente de Compresibilidad (av)

p

eav

D

D

Donde:e Diferencia de relacin de vacios (sin unidades)

p Diferencia de presin (kg/cm2, en escala

natural)

av se expresa en (cm2/kg)


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Coeficiente de Variacin volumtrica (mv)

)1( e

am vv

Donde:av Coeficiente de compresibilidad (cm2/kg)

e Relacin de vacios inicial (sin unidades)

mv se expresa en (cm2/kg)


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Asentamiento

ov

o

o

v

o

o

HpmH

He

paH

H

p

p

e

eH

..

1.

1

DD

DD

D

D

DD

Donde:

H Asentamiento (cm)

p Diferencia de presiones efectivas (kg/cm2)

eo Relacin de vacios inicial

Ho Espesor efectivo del estrato (cm)

av Coeficiente de compresibilidad (cm2/kg)

mv Coeficiente de variacin volumtrica (cm2/kg)


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Coeficiente de Consolidacin (Cv)

wvwv mk

aekCv

..)1(

Donde:k Coeficiente de permeabilidad (cm/seg)



mv Coeficiente de variacin volumtrica (cm2/kg)

w Peso especifico de agua (kg/cm3)

Cv se expresa en (cm2/seg)


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Factor Tiempo (T)

22 ..

)1(.

H

t

a

ek

H

tCT

wv

v

Donde:

Cv Coeficiente de consolidacin (cm2/seg)

t Tiempo (seg)

H Espesor efectivo del estrato (cm)

k Coeficiente de permeabilidad (cm/seg)




T no tiene unidades


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La deformacin parcial a la profundidad z, en un instante t, se

alcanza cuando:

1. Existe drenaje en el suelo,2. El agua tiene un valor de u (toma una parte dep)

3. La estructura del suelo toma (p-u)

4. Las partculas estn en pleno reacomodo.


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La deformacin totala la profundidad z , en un instante t, se

alcanza cuando:

1. No haya drenaje2. u = 0

3. La estructura del suelo toma todop

4. Las partculas estn reacomodadas


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%100)1(

%100)(

%100

xp

uUz

xp

upx

AB

ACUz

D

D

D

Porcentaje medio de consolidacin para un


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estrato completo en un instante t(Uz)

La zona rayada rea de presiones que ya ha tomado la estructura del suelo

La zona total (2H.p) rea que ha de llegar a actuar sobre toda la estructura



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dz

%100)..2

11(

%100)2.

)(

%100

2.

%100

2

0

xdzuHp

U

xHp

dzupdU

x

Hp

Ax

A

AU

H

p

t

p

D

D

D

D



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dz

4

2)12(

122

2

0

2

)12(

81

%100)..2

11(

Tn

n

H

nU

xdzuHp

U

e

D


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4

2)12(

122

2

)12(

81

Tn

n nU

e


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Periodo de tiempo (t)

)1(

...

..

)1(.

2

22

ek

THat

Ht

aek

HtCT

wv

wv

v

Donde:

t Periodo de tiempo (seg)

H Espesor efectivo del estrato (cm)

k Coeficiente de permeabilidad (cm/seg)

eo Relacin de vacios inicialav Coeficiente de compresibilidad (cm2/kg)


T Factor tiempo (adimensional)


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Altura efectiva del estrato (H)

)1(

... 2

ek

THat wv

li i


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Aplicacin

1. Un deposito de arena muy fina, tiene 12 m de espesor. Elnivel fretico esta a 4 m de profundidad, pero sobre el laarena esta saturada por capilaridad. El peso especifico dela arena saturada es 1.8 ton/m3. Cual es la presinefectiva vertical sobre un plano horizontal a la

profundidad de 12 m?.

A li i


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Aplicacin

2. En un deposito de arena fina, el nivel fretico esta a 1.20 mde profundidad. Sobre ese nivel, el suelo esta saturado porcapilaridad. Si en la arena el peso especifico saturado es 2ton/m3. Calcule la presin efectiva vertical por peso propioen un plano horizontal a 4 m de profundidad.

A li i


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Aplicacin

3. Se tiene una platea de cimentacin de 7 m de ancho y 10 mde largo, cargada con una presin de 1.3 kg/cm2. Laestratigrafa del suelo es la siguiente:

Estrato De a SueloPeso Especifico

seco

Contenido de

Humedad

(gr/cm3) (%)

1 0 3 SM 1.48 12

2 3 8 CL 1.58 30

3 8 11 SC-SM 1.64 21

4 11 14 SM 1.62 25

5 14 mas GP

El nivel fretico se encuentra a la profundidad de 5.50 m.

De la curva de compresibilidad, se tiene:

a) Relacin de vacios inicial e=0.310b) e= 0.280 a una presin efectiva de 2.00 kg/cm2

c) e= 0.245 a una presin efectiva de 4.00 kg/cm2

Determine el asentamiento en el centro de la zapata.

D i i d i l l


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Determinacin de asentamientos en suelos granulares

(Ref. Cimentaciones superficiales, Alva Hurtado)


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