expansión o asentamiento potencial unidimensional de suelos cohesivos exposición - wilmer...

ASIGNATURA: GEOTECNIA

ALUMNO: WILMER ALBERTO TUÑOQUE ZELA

DOCENTE: Ph. D. Ing. LUCY MARISOL GUANUCHI ORELLANA

FECHA: 03 – 01 – 2018

El ensayo de “Expansión o Asentamiento potencial

unidimensional de Suelos Cohesivos” es un método en la

cual podemos determinar la expansión o asentamiento de

un suelo frente a una carga (asentamiento) y frente a un

aumento de humedad (expansión).

ASENTAMIENTO

HINCHAMIENTO

Como su nombre bien lo indica es unidimensional, lo cual

significa que se analizara el cambio vertical del suelo

(aumento o disminución del volumen de suelo).

Levantamiento: Incremento en la altura vertical, Δh, de una columna de suelo “in situ”, de altura h debido a la absorción de

agua.

Porcentaje de levantamiento o asentamiento: Incremento o decremento con respecto al cambio en altura vertical, Δh, a la

altura original de una columna de suelo in situ.

Asentamiento: Decremento en la altura vertical, Δh, de una columna de suelo in situ, de altura h.

Hinchamiento: Incremento en la elevación o dilatación de una columna de suelo, luego de la absorción de agua.

Hinchamiento libre: Porcentaje de levantamiento, luego de la absorción de agua a la presión de asiento.

Hinchamiento primario: Hinchamiento arbitrario de corto plazo, usualmente caracterizado como la intersección de la tangente a la curva

inversa de la curva de deformación vs logaritmo de tiempo con la tangente de porción de línea recta que representa el hinchamiento

secundario o a largo plazo.

Hinchamiento secundario: Hinchamiento arbitrario de largo plazo usualmente caracterizado como la porción lineal de la curva deformación

vs logaritmo de tiempo, trazada luego de completar el hinchamiento primario o de corto termino.

Índice de hinchamiento: Pendiente de la curva de presión de recuperación – relación de vacíos, en grafico semilogaritmico.

Presión de hinchamiento: Es la presión que evita que la muestra se hinche como se describe en el método C, o aquella presión que se

requiere para que la muestra regrese a su estado original (relación de vacíos, altura) después del hinchamiento, según el método A o B.

Los asentamientos producidos en los edificios o cualquier tipo

de construcción, generan un incremento en el costo para la

sociedad, ya que producen daños a la estructura del

edificio y a las construcciones vecinas.

Nuestra provincia de Abancay cuenta con zonas de suelo expansivo y colapsable ante asentamientos, por ejemplo el sector de FONAVI la cual ha presentado muchos reportes de daños lo cual ha sido informado por

INDECI – Apurímac.

-Determinar la magnitud de hinchamiento o asentamiento de suelos cohesivos relativamente inalterados o compactados.

-Determinar la magnitud del hinchamiento o asentamiento bajo una presión vertical conocida.

-Determinar la magnitud de presión vertical necesaria para mantener sin variación el volumen de especímenes axialmente cargados y

lateralmente confinados.

Basado en la “Teoría de Consolidación”, la cual establece que un aumento de

esfuerzo es causado por la construcción de cimientos u otras cargas que

comprime las capas del suelo. La compresión es causada:

Deformación de partículas del suelo.

Reorientación de las partículas del suelo.

La expulsión de aire o agua de los espacios vacíos.

En general, el asentamiento del suelo causado por la carga puede dividirse en

dos amplias categorías:

Asentamiento Elástico, que es causado por la deformación elástica del suelo

seco y de los suelos húmedos y saturados sin ningún cambio en el

contenido de humedad. Los cálculos de los asentamientos elásticos se basan

generalmente en ecuaciones derivadas de la teoría de elasticidad.

Asentamiento de Consolidación, que es el resultado del cambio de volumen en un suelo cohesivo saturado debido a la

expulsión de agua intersticial. El asentamiento de consolidación es

dependiente del tiempo.

PRINCIPIO DE CONSOLIDACIÓN

Cuando una capa de suelo saturado se somete a un aumento del esfuerzo, la

presión del agua intersticial se incrementa repentinamente.

En los suelos arenosos que son altamente permeables, el

drenaje causado por el aumente en la presión de agua

intersticial se completa inmediatamente.

-Karl Terzaghi (1925)

-Lambe Whitman (1959)

-Fu H. Chen (1975)

-Brackley (1975)

-Ranganatham y Satyanarayana (1965)

𝑆 = 0.00413 × 𝑆 × 𝐼2.67

-Nayak y Christense (1971)

𝑆 = 0.0229 × 𝑃 × 𝐼1.45 ×𝑐

𝑤+ 6.38

-Ecuacion de Vijayvergiya y de Ghazzaly (1973)

log 𝑆 × 𝑃 =1

12× 0.4 × 𝐿𝐿 − 𝑤 + 5.5

Basada en contenido de humedad.

PIEDRAS POROSAS

Las piedras deberán ser de grano suave y suficientemente fino para minimizar la intrusión de suelo dentro de las piedras, si no se usa el papel de filtro; y

podrá reducir falsos desplazamientos causados por el asentamiento del espécimen en contra de las superficies de

las piedras porosas.

MEMBRANA PLÁSTICA, HOJA DE ALUMINIO O

PAPEL TOALLA HUMECTANTE

Una cubierta suelta, poco firme para encerrar la

muestra, anillo y piedras porosas antes de inundar la muestra, usados para

minimizar la evaporación del espécimen.

CONSOLIDÓMETRO

Un consolidómetro, equipo compuesto por una caja de

bronce estanca, un anillo de bronce de 63 mm de

diámetro y 24 mm de altura con sus bordes cortantes para tallar la muestra, un

disco de moldeo para rebajar la muestra en una

profundidad de 2 y 4 mm.

JUEGO DE MASAS

Un juego de masas para alcanzar las presiones de

ensayo.

HORNO

Horno de secado con circulación de aire y

temperatura regulable capaz de mantenerse en

110º ± 5º C.

BALANZA

Balanza de capacidad superior a 1000 gr y precisión de 0,01 gr.

NTP 339.170:2001 Métodos de ensayo normalizados para la determinación del hinchamiento unidimensional o potencial de asentamiento de suelos cohesivos.

NTP 339.127:1998 Método de ensayo para determinar el contenido de humedad de un suelo.

NTP 339.128:1999 Método de ensayo para el análisis granulométrico.

NTP 339.129:1999 Método de ensayo para determinar el limite líquido, limite plástico e índice de plasticidad de suelos.

NTP 339.131:1998 Método de ensayo para determinar el peso específico relativo de las partículas solidad de un suelo.

NTP 339.136:1999 Símbolos, unidades, terminologías y definiciones.

NTP 339.141:1999 Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía modificada (2,700KN-m/m3 (56,000pie-lbf/pie3)).

NTP 339.142:1999 Método de ensayo para la compactación del suelo en laboratorio utilizando una energía estándar (600KN-m/m3 (12,400pie-lbf/pie3).

NTP 339.151:2001 Practicas estándar para la preservación y transporte de suelos.

NTP 339.154:2001 Método de ensayo estándar para las propiedades de consolidación unidimensional de suelos.

ASTM D4546-96 Standard Test Methods for One – Dimensional Swell or Settlement Potential of Cohesive Soils.

ASTM D 1587:1994 Practice for Thin – Walled Tube Sampling of Soils.

ASTM D3550:1984 (Reapproved 1995) Standard Practice for Ring-Lined Barrel Sampling of Soils.

ASTM D3740:1999 Standard practice for Minimum Requirements for Agencies Engaged in the Testing and/or Inspection of Soil and Rock as Used in Engineering Design and Construction.

ASTM D3877:1996 Standard Test Methods for One-Dimensional Expansion, Shrinkage, and Uplift Pressure of Soil – Lime Mixtures.

Método A

∆ℎ

ℎ0× 100 =

𝑒𝑠𝑒 − 𝑒01 + 𝑒0

× 100 =𝛾𝑑0𝛾𝑑𝑠𝑒

− 1 × 100

∆ℎ

ℎ0× 100 =

𝑒 − 𝑒01 + 𝑒0

× 100 =𝛾𝑑0𝛾𝑑

− 1 × 100

Método B

∆ℎ

ℎ0× 100 =

𝑒𝑣0 − 𝑒01 + 𝑒0

× 100 =𝛾𝑑0𝛾𝑑

− 1 × 100

Método C

∆ℎ

ℎ0× 100 =

𝑒2 − 𝑒01 + 𝑒0

× 100

Se tiene en las variables

independientes a los esfuerzos o presiones

σ.

A las variables dependientes a la

relación de vacíos e, y a al porcentaje de

levantamiento Δh/h.

Todos las secuencias del procedimiento,

incluyendo cambios en la secuencia de carga.

El porcentaje de levantamiento o

asentamiento para una presión vertical dada y presión de

hinchamiento σsp o presión de

hinchamiento corregida σ´sp.

PRECISIÓNLa información para determinar la precisión de éste

método está siendo evaluada

SESGO ESTADÍSTICONo hay valores de referencias aceptados para este método, por consiguiente no se puede determinar

las desviaciones.

Prepare el anillo con el espécimen instalado en él, con papel de filtro seco si se usa y piedras porosas secadas al aire en el dispositivo de carga. Encierre la muestra, el anillo, el papel filtro

y la piedra porosa tan pronto como sea posible con una cobertura suelta de membrana plástica, papel toalla húmedo u hoja de aluminio, para minimizar los cambios en el contenido

de humedad y volumen de la muestra debido a la evaporación. Esta envoltura deberá ser cortada y retirada al tiempo de saturación del espécimen.

Aplique una presión de asiento constante, σse, de por lo menos 1 KPa (20lbf/ft2). Dentro de los 5 minutos después de la aplicación

de σse, ajuste el extensómetro de deformación para la lectura inicial o cero.

En la figura se muestra una representación gráfica de los resultados de los tres métodos de prueba alternativos, incluidas

las correcciones para compresibilidad del consolidómetro.

Calcular la relación de vacíos inicial o altura, contenido de humedad, peso unitario seco y húmedo, y grado de saturación, de

acuerdo a la NPT 339.154. Los cálculos de la relación de vacíos o porcentaje de levantamiento, están basados en la lectura final

para cada incremento de hinchamiento y para cada incremento o decremento de hinchamiento.

∆ℎ

ℎ0× 100 =

0,830 − 0,785

1,000 + 0,785× 100 = 2,5%

Donde: e = eνo = 0.830 y

σ = σνo = 100 kPa (2000 lbf/pie2)La presión de hinchamiento, σsp, está dada por 400 kPa (8350

lbf/pie2), referida a eo = 0,785

∆ℎ

ℎ0× 100 =

0,908 − 0,785

1,000 + 0,785× 100 = 6,9%

NOTA 5: El porcentaje de levantamiento de 6,9 % podría leerse directamente desde la coordenada derecha de la Figura (Método

A) para ese = 0,908, punto 4.

-Con este método se puede determinar cómo será el comportamiento frente a cargas, y así determinar el

asentamiento.-La humedad en suelos arcillosos provoca que se hinche de

manera significativa, lo cual es útil en zonas del Perú donde se presenten este tipo de zonas.

-Se puede tener un parámetro del tipo de suelo y la reacción ante cargas, lo cual será útil en el Ordenamiento Territorial.

-La ciudad de Abancay presenta zonas de suelos que pueden asentarse, lo cual sería conveniente un estudio para poder ver que

solución se puede dar a las viviendas de ese lugar.

-Braja M. Das. Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. -Karl Terzaghi y Ralph B. Peck. Mecánica de Suelos en la

Ingeniería Práctica.-Joseph E. Bowles. Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería

Civil.-Eulalio Juárez Badillo y Alfonso Rico Rodríguez. Mecánica de

Suelos, Tomo II.-Normal Técnica Peruana. Métodos de ensayo normalizados para la determinación del hinchamiento unidimensional o potencial de

asentamiento de suelos cohesivos.