CONSOLIDACION_Y_PERMEABILIDAD.doc=================================ENSAYO DE CONSOLIDACION [1]Generalidades

Cuando se somete un suelo cohesivo saturado a un incremento de carga,ocurre un traspaso de esta carga desde el agua a la estructura de suelo enel tiempo. Inicialmente, de acuerdo a la teora, ese incremento de cargaexterior lo toma integralmente el agua debido a que, por una parte, esincompresible, y por otra, el suelo del que estamos hablando presenta unabaja permeabilidad. Este incremento de carga tomado por el agua produceexcesos en la presin neutra por sobre las presiones hidrostticas. Al cabode un tiempo t, parte de este exceso de presin neutra es disipado,transfirindose esa parte de la carga a la estructura de suelo, resultandoen un incremento de tensiones efectivas. El resultado de este incrementogradual de tensiones verticales efectivas produce asentamientos en terreno.

Cuando el suelo es permeable, como es el caso de un suelo granular, ocuando la carga se aplica a un suelo fino seco (o con bajo grado desaturacin), el proceso de deformacin con reduccin en el ndice devacos tiene lugar en un perodo tan corto que es posible considerar elproceso como instantneo. En estos casos existe una deformacin verticalprcticamente inmediata, pero no se reconoce como consolidacin.

Procesos en la Consolidacin

Una arcilla puede encontrarse en terreno normalmente consolidada (arcillaNC) o preconsolidada (arcilla PC). Se dice que una arcilla es normalmenteconsolidada cuando nunca fue sometida en su pasado geolgico a cargasmayores que las existentes ahora en terreno. Por otro lado, si la arcillaestuvo en el pasado cargada por estratos de suelo que fueron posteriormenteerosionados, o por cargas de hielo en una poca glacial, se la denominapreconsolidada (tambin existe la preconsolidacin por secamiento o pordescenso de la napa fretica con posterior recuperacin).

El ensayo permite igualmente conocer si se trata de una arcilla NC o PCtras comparar la tensin efectiva que la muestra tiene en terreno (a partirde la estratigrafa y profundidad de la muestra) con la presin depreconsolidacin que, como se ver ms adelante, se obtiene de la curva deconsolidacin.

Consolidacin Primaria

De acuerdo a los resultados del ensayo, se obtiene la curva deconsolidacin, (ver figura 1). Esta curva representa el fin de latransferencia de cargas desde los excesos de presin neutra a la estructurade suelo, o en otras palabras, el fin del proceso de consolidacinprimaria. A partir de esta curva - siempre que ella sea representativa delestrato de suelo, por lo que suele ser el resultado de varios ensayos deconsolidacin sobre diferentes muestras inalteradas del mismo estrato -sepuede calcular el asentamiento final de un estrato de arcilla saturadanormalmente consolidada sometida a un incremento de carga ?q . Elasentamiento est dado por:

[pic]

Donde:S: asentamiento del estrato de suelo (arcilla o suelo fino saturado)H: espesor del estrato de sueloeo: ndice de vacos inicial?'vo : tensin vertical efectiva inicial (antes de la aplicacin desobrecarga)? ?': incremento de tensin efectiva (o sobrecarga), la cual producir laconsolidacinC = Cc ndice de compresibilidad que es la inclinacin de la recta virgende la curva de consolidacin en escala semi-logartmica

Para el caso de un estrato de arcilla preconsolidada, existirn dos casosposibles:

(a) El primero corresponde a un incremento de carga tal, que sumado a latensin vertical efectiva existente (a la profundidad que se obtuvo lamuestra) no supera la presin de preconsolidacin (calculada grficamentecomo se indica en Figura 1). En este caso se utiliza la misma frmulaanterior, pero con el valor de C = Cr (ndice de recompresin)

(b) El segundo caso se refiere a un incremento de carga que sumado a latensin vertical efectiva existente (a la profundidad de la muestra),supera la presin de preconsolidacin. En este caso la frmula contendrdos trminos, uno que corresponde a la deformacin segn la curva derecompresin y el otro a la deformacin segn la curva virgen.

PERMEABILIDAD DE UN SUELO[2]

Generalidades

La permeabilidad de un suelo se mide a travs del coeficiente depermeabilidad k, que es un parmetro que define la mayor facilidad odificultad que el suelo ofrece al flujo del agua. Fue Darcy, a mediados delsiglo XIX, quien defini este parmetro para arenas. Posteriormente, sedemostr que esta ley era igualmente vlida para otros suelos, incluyendosuelos mucho menos permeables, tales como arcillas. Aunque la ley de Darcyse puede utilizar tambin para el flujo de otros lquidos, cuando engeotecnia se entrega un valor de k, se entiende que estamos hablando de supermeabilidad frente al flujo de agua.

La permeabilidad de los suelos vara varios rdenes de magnitud. As,mientras que para una arena limpia, el coeficiente de permeabilidad, k,puede variar entre 10-2 y 10-4 cm/s, para una arcilla ste valor puedeoscilar entre 10-5 y 10-8 cm/s.

Existen dos mtodos generales de laboratorio para determinar directamenteel coeficiente de permeabilidad de un suelo. Estos son el mtodo de cargaconstante y el mtodo de carga variable. La permeabilidad de un suelomedida en laboratorio, sea a travs del ensayo de carga constante, sea elde carga variable, puede diferir del valor que ese suelo tiene en terreno.Entre las razones de estas diferencias, podemos mencionar las siguientes:

1. El suelo que se utiliza en el laboratorio nunca es perfectamenterepresentativo del suelo que se tiene en el terreno. A esto se suma elhecho que el agua buscar precisamente caminos en terreno determinados porlos sectores donde el suelo se presente ms permeable.2. La orientacin preferencial del flujo in situ puede diferir de laorientacin impuesta en ellaboratorio.3. Las condiciones de borde en laboratorio difieren de las de terreno. Lasparedes lisas del molde de permeabilidad facilitan caminos del flujo sicomparados a los caminos naturales en el terreno. Si el suelo tieneestratificacin vertical, el flujo en los diferentes estratos serdiferente y esta condicin de borde es casi imposible de reproducir enlaboratorio.4. La carga hidrulica ?h puede ser diferente en el laboratorio, lo cualpuede producir un arrastre, aunque leve, del material fino hacia los bordescon una posible reduccin en el valor de k. El gradiente hidrulico,definido como i = ?h/l, obtenido en el terreno vara entre 0.5 y 1.5,mientras que en el laboratorio suele ser mayor a 5. Existe evidenciaobtenida en diferentes investigaciones que hace pensar que la ley de Darcyno es una relacin lineal para todos los valores de i, especialmente paravalores grandes (Mitchell y Younger (1967)). Por otra parte, existe tambinevidencia de que en suelos finos (arcillas), puede existir un gradientelmite por debajo del cual no hay flujo (Terzaghi (1925)).5. El suelo en la naturaleza, a pesar de estar por debajo del nivelfretico, no se encuentra necesariamente 100% saturado. Existe una ciertacantidad de aire atrapado. Lo mismo puede ocurrir en laboratorio. Laexistencia de burbujas de aire, aunque pequeas, afecta la permeabilidad.Por estas razones, en los proyectos de ingeniera de importancia, talescomo presas de tierra y grandes excavaciones, se hace necesario realizarmediciones de permeabilidad a travs de ensayos en terreno, tales comopruebas de bombeamiento.. La viscosidad del agua en los poros, ya que a medida que la temperaturaaumenta, la viscosidad del agua disminuye y por lo tanto, la permeabilidadaumenta. Por ello, el coeficiente de permeabilidad se ha normalizado a 20 C.2. El ndice de vacos e, del suelo. Es claro que la permeabilidad para unmismo suelo ser mayor cuanto mayor sea su ndice de vacos. Se han hechovarios intentos para correlacionar el coeficiente de permeabilidad delsuelo con el ndice de vacos y se ha observado que la permeabilidad varacon una potencia del ndice de vacos.3. El tamao y forma de los granos de suelo. La presencia de partculasangulares y laminares en un suelo tiende a reducir k si comparado consuelos compuestos predominantemente por partculas redondeadas y esfricas.4. El grado de saturacin. A medida que aumenta el grado de saturacin, elcoeficiente de permeabilidad aparente tambin se incrementa. En parte, esteaumento se debe a la distribucin de tensiones superficiales. El origen delresto del aumento se desconoce, pues es difcil determinar k a menos que seconsidere continuidad de flujo a travs del medio.El flujo a travs de un medio poroso puede obtenerse nicamenteconsiderando iguales la cantidad de agua que entra y sale de la masa desuelo, es decir en rgimen permanente. Las muestras en laboratoriogeneralmente se saturan para evitar variaciones con respecto al patrn desuelo saturado.

Metodo de taylorCUANDO EL del sobretalud homogneo actuan Exclusivamente las Acciones gravitatorias, lacomprobacin de la Seguridad POR EL Mtodo del crculo derozamiento, tanteando la ONU Nmerode Lneas de Rotura suficientemente Amplio, ha Sido Resuelto y tabulado en los Bacos deTaylor.En Esta solution,: Adems, se Tiene en Cuenta la Posible Presencia De Unacapa rgida profundaQue, si bien Tiene poca Trascendencia en Aquellos Casos en que el ngulo de rozamiento esapreciable (> 10), Resultados de la Bsqueda decisiva en Aquellos Casos Extremos del Clculo en Situaciones pecadodrenaje, en Los Que Se Supone= 0.Para El caso concreto de= 0, Se Puede APLICAR el baco deLa Fig.3.5, del Que puedeobtenerse la cohesin necesaria Para Elequilibrio estricto enFuncin de los DatosGeomtricos del talud, Que Se indican en la ESA figura, yDel Peso Especfico del suelo.En el baco se indica,: Adems, el tipo deLnea circular Cuya estabilipap Requiere Una cohesinMas Alta (Lnea de Rotura Crtica).Esa Florerias Lnea ONU Ser crculo de pie, de talud o profundo.Laforma Genrica de ESTAS tres tipologas Puede del verso en la Fig.3.2 y, tambien, en la Propia Fig.3.5.Figura 3.5.baco de Taylor.Sueloscohesivos Puramente,= 0

Prembulo[editar]Naci enAustriael 28 de agosto de 1902, y a la edad de 22 aos (1924) obtiene su ttulo de ingeniera civil en la ciudad deViena. Luego permanece en la universidad como asistente a tiempo completo del laboratorio de hidrulica. Despus de laprimera guerra mundialno haba mucha oferta de trabajo para el campo de la ingeniera civil, esto y la muerte de su padre provocaron que Casagrande decidiera emigrar hacia los Estados Unidos.Desarrollo de su vida[editar]Estando all visit elMIT(Massachusetts Institute of Technology) para una entrevista de trabajo, donde conoci al profesor Xavier, el cual inmediatamente le dio empleo como su asistente privado. Pronto se convirti en la mano derecha deTerzaghi, quien fue su ms grande inspiracin. Desde 1926 hasta 1932, Casagrande trabaj junto a terzaghi en diversas investigaciones de tcnicas y aparatos para el estudio de los suelos, todas estas investigaciones pertenecan al MIT. En 1929 ambos (Casagrande y Terzaghi) viajan a Vienna para instalar lo que sera el ms grande centro de investigacin de la mecnica de suelos.Regresa por su propia cuenta a los Estados Unidos y, desde MIT, se convierte en un pionero haciendo grandes aportes a la mecnica de suelos, como son: lacuchara de Casagrandepara determinar el lmite lquido, la prueba del hidrmetro, fue el primero en conducir la prueba de cortante triaxial, entre otros. Es seguro asumir que la "lnea A" en la carta de plasticidad es por el nombre de Arthur.Profesor[editar]En 1932 ingresa a la universidad de Harvard, donde comienza el programa de mecnica de suelos y fundaciones. Todos los programas de esta materia a nivel mundial adoptan el mismo formato de este que ideo Casagrande, y por eso se le reconoce, despus de Terzaghi, como la figura ms relevante de la mecnica de suelos. Casagrande sirvi de inspiracin para muchos ingenieros geotcnicos importantes de la historia. Aunque tambin se le da crdito a Terzaghi por los avances producidos en Harvard, fue Casagrande quien en realidad desarroll los programas que hoy en da se utilizan.Contribuciones y honores[editar]En 1936 organiz la primera conferencia de mecnica de suelos e ingeniera de fundaciones, algo que Terzaghi consider como demasiado debido al poco tiempo que tena dicha ciencia. Sin embargo despus de esta conferencia, la mecnica de suelos se vuelve una parte esencial de la ingeniera civil, y se considera este periodo como la formacin de la mecnica de suelos moderna. El trabajo de Casagrande en Harvard dur alrededor de cuatro dcadas, en las cuales realiz numerosas publicaciones.Las contribuciones de Casagrande a la mecnica de suelos le fueron reconocidas otorgndole el Rankine Lecturer por la Asociacin de Ingenieros civiles del Reino Unido, y tambin recibi el primer premio Terzaghi Lecturer por laASCE(American Society of Civil Engineers).Durante su estada en Harvard fue presidente de la Sociedad Internacional de Mecnica de Suelos y Cimentaciones. Tambin sirvi como presidente del ISSMFE (International Society for Soil Mechanics and Fundation Engineering) en los aos 1960. Escribi ms de cien notas de investigacin e informes sobre muchos grandes temas, desde asentamientos hasta cargas dinmicas en suelos.

Hiprbola.Una hiprbola es una figura geomtrica plana. Debe tomarse en cuenta que la hiprbola puede definirse de diferentes maneras, citar a continuacin algunas de ellas.

La hiperbola es una curva que puede obtenerse al seccionar un cono circular recto de dos hojas por un plano paralelo al eje del cono.

Otra manera de visualizar una hiperbola con poca dificultad es tomando una linterna y encenderla en el suelo, la figura que se forma con el rayo de luz es una hiprbola. (Basicamente con ese procedimiento se est haciendo el seccionamiento de un "cono de luz" con el plano del suelo).

Matemticamente una hiperbola no siempre es una funcin sino una relacin de puntos en el plano. Se define como el conjunto de puntos en el plano cuya diferencia respecto de dos puntos fijos, llamados focos, es una constante.

Adems de esto, una hiperbola es una de las llamadas "secciones cnicas" ya que proviene del procedimiento del seccionamiento de conos con planos. (Las otras cnicas son la parbola, la elipse y la circunferencia)

Y la hiprbola se caracteriza por tener dos rectas asntotas asociadas, que son un par de rectas que por ms que se extiendan no tocan a la hiprbola.