Post on 27-Dec-2019
Índice
• Definición de compresión edométrica
• Ensayo edométrico
• Preconsolidación por carga o por tiempo
• Cálculo de asentamientos
• Arcillas naturales
• La torre de Pisa
2
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Compresión edométrica(o compresión unidimensional)
Trayectoria de compresión típica de suelos blandos cargados con rellenos
• Vertical �� > 0
• Horizontal �� = 0
Puede ser
• Reversible (elástica)
• Permanente (elastoplástica)
• Dependiente del tiempo (viscosa)
La reducción de � produce aumento de rigidez (línea azul no es horizontal)
3
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
��
��
vacíosvacíos
sólidos sólidos
Antes Después
∆�
Evolución Ciudad de México DF
9
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Superficie del terreno inclinada producto de los asentamientos
Índice
• Definición de compresión edométrica
• Ensayo edométrico
• Preconsolidación por carga o por tiempo
• Cálculo de asentamientos
• Arcillas naturales
• La torre de Pisa
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
11
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
(Foundation Engineering Handbook, McGraw-Hill)
Ensayo edométrico: equipo
Ensayo edométrico: procedimiento
12
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
0,1 1 10 100 1000
De
sp
laza
mie
nto
Log (t)
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion
13
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Ensayo edométrico: procedimiento
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
0,1 1 10 100 1000
De
sp
lazam
ien
to
Log (t)
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Ensayo edométrico: procedimiento
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
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0,1 1 10 100 1000
Desp
lazam
ien
to
Log (t)
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion
15
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Ensayo edométrico: procedimiento
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
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0,1 1 10 100 1000
Desp
lazam
ien
to
Log (t)
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Ensayo edométrico: procedimiento
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
0,1 1 10 100 1000
Desp
lazam
ien
to
Log (t)
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Ensayo edométrico: procedimiento
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
0,1 1 10 100 1000
Des
pla
zam
ien
to
Log (t)
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Ensayo edométrico: procedimiento
17,5
18,0
18,5
19,0
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
0,1 1 10 100 1000
De
sp
laza
mie
nto
Log (t)
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion
Ensayo edométrico: resultados
Pendiente ramas “elástica”, “elastoplástica” y tensión de fluencia ��� (“presión de preconsolidación”)
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
0,10 1,00 10,00
e
Presion ��� ��� ���
���
��
��
��� ��
Ensayo edométrico: resultados
Si la carga se mantieneen el tiempo se produce una compresión adicional(comportamiento viscoplástico)
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
��� ���
���
��
��
���
��� ��
Índice
• Definición de compresión edométrica
• Ensayo edométrico
• Preconsolidación por carga o por tiempo
• Cálculo de asentamientos
• Arcillas naturales
• La torre de Pisa
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Suelos preconsolidados
Un suelo está preconsoli-dado si su estado � − ��
está a la izquierda de la línea de compresión 1D
Esto puede ocurrir por dos razones
• Tensión pasada mayor que la actual
• Tensión actual aplicada mucho tiempo
��
�
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por carga
• Parte de un estado normalmente cons.(sobre la línea N-C)
�
���
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por carga
• Parte de un estado normalmente cons.
• Se incrementa ��
�
������
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación
• Parte de un estado normalmente cons.
• Se incrementa ��
• Se reduce ��
• Se define el Over Consolidation Ratio
�
������
��� ��
��� =���
���
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación
• Parte de un estado normalmente cons.
• Se incrementa ��
• Se reduce ��
• Se define el Over Consolidation Ratio
• Mismo ��, distinto OCR
�
���
��� =���
���
��� ��
���
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación: ejercicio
Para cada uno de los puntos de la figura, determine si está normalmente consolidado o preconsolidado, cual es su tensión vertical de fluencia y cual es su relación de preconsolidación (OCR)
�
��� ������ ���
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por tiempo
• Estado inicial
• Se recorre la rama preconsolidada
���
�
��� ��
30
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por tiempo
• Estado inicial
• Se recorre la rama preconsolidada
• Se cruza la tensión de fluencia
• Se recorre la rama normalmente cons.
��� ��
�
��� ��
31
Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por tiempo
• Estado inicial
• Se recorre la rama preconsolidada
• Se cruza la tensión de fluencia
• Se recorre la rama normalmente cons.
• Se alcanza la tensión final
��� ������
�
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por tiempo
10 años
• Estado inicial
• Se recorre la rama preconsolidada
• Se cruza la tensión de fluencia
• Se recorre la rama normalmente cons.
• Se alcanza la tensión final
• Pasan 10 años��� ���
�
���
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por tiempo
1000 años
• Estado inicial
• Se recorre la rama preconsolidada
• Se cruza la tensión de fluencia
• Se recorre la rama normalmente cons.
• Se alcanza la tensión final
• Pasan 10 años
• Pasan 1000 años
��� ���
�
���
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por tiempo
10 años
El tiempo preconsolida
• A los 10 años se alcanza el punto
• Al mismo punto se llega si se carga hasta y descarga hasta
• Entonces, NC con10 años es preconsolidado
��� ���
�
���
���
���
���
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por tiempo
1000 años
10 años
El tiempo preconsolida
• A los 1000 años se alcanza el punto
• Al mismo punto se llega si se carga hasta y descarga hasta
• Entonces, NC con1000 años es más preconsolidado
��� ���
�
�����
���
�����
������
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Preconsolidación por tiempo
El diagrama � − �� puede completarse con una serie de líneas paralelas que indiquen el efecto de la edad (tiempo de aplicación de las cargas)
���
�
��� ��
Índice
• Definición de compresión edométrica
• Ensayo edométrico
• Preconsolidación por carga o por tiempo
• Cálculo de asentamientos
• Arcillas naturales
• La torre de Pisa
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Cálculo del asentamiento total
���
�∆ℎ = ∆�� + ∆�� + ∆�� ℎ
���
��
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Cálculo del asentamiento total
��� ��
���
∆ℎ =��
1 + �����
��
���+
��
1 + ��log
���
��+
��
1 + ��log
�
��ℎ
��
��
∆ℎ = ∆�� + ∆�� + ∆�� ℎ
∆� =∆�
1 + ��
∆�� = �� �����
���
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Cálculo del asentamiento total
��� �� ���
�
��
∆ℎ =��
1 + �����
��
���+
��
1 + �����
���
��+
��
1 + ��log
�
��ℎ
��
��
��
��
∆ℎ = ∆�� + ∆�� + ∆�� ℎ
∆�� = �� ������
��
∆� =∆�
1 + ��
∆�� = �� �����
���
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Cálculo del asentamiento total
��� �� ���
�
∆ℎ =��
1 + �����
��
���+
��
1 + �����
���
��+
��
1 + �����
�
��ℎ
∆�� = �� ����
��
��
∆�� = �� ������
��
∆� =∆�
1 + ��
∆�� = �� �����
���
��
��
��
��
��
��
∆ℎ = ∆�� + ∆�� + ∆�� ℎ
��� ��
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Diferencias entre compresión primaria y secundaria
Compresión primaria
• Es producida por el cambio de presión efectiva
• Si el agua no tuviera viscosidadsería un fenómeno instantáneo
Compresión secundaria
• Es producida a presión efectiva constante
• Está asociada a un comportamientoviscoplástico de las arcillas
Ejercicios
• Cálculo de coeficientes ��, �� (pizarrón)
• Asentamiento de un depósito NC por cambio de nivel freático (pizarrón)
• Asentamiento de un depósito OC por relleno superficial (pizarrón)
• Asentamiento del mismo depósito a largo plazo (pizarrón)
• Preconsolidación por tiempo (pizarrón)
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Índice
• Definición de compresión edométrica
• Ensayo edométrico
• Preconsolidación por carga o por tiempo
• Cálculo de asentamientos
• Arcillas naturales
• La torre de Pisa
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
Índices de compresión típicos
Soil Cc
Organic soils with sensitivity 0.009(LL - 10)less than 4
Organic soils, peat 0.0115Wn
Clays 1.15(eo - 0.35)0.012Wn
0.01(LL - 13)
Varved clays (1 + eo) [0.1 + 0.006(Wn - 25)]
Uniform silts 0.20
Uniform sandLoose 0.05 to 0.06Dense 0.02 to 0.03
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
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Co
mp
resi
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unid
imensio
nal
Determinación de la tensión vertical de fluencia ���
�
La descompresión durante la extracción altera la muestra
• La curva de laboratorio no sigue el camino de consolidación real
• Pérdida aparentede tensión verticalde fluencia
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal Arcillas
remoldeadas
Arcillas naturales
Índice de compresión vs. Límite líquido
Cc = 0.0083(l - 18)
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
40 50 60 70 80 90 100
l [%]
Cc [-]
Correlaciones de parámetros
Arcillas del lecho del Río de La Plata
�� ≅ 0.007 �� − 10
�� ≅ 0.009 �� − 10
�� ≅ 0.10 ��
�� ≅ 0.02 ��
Índice
• Definición de compresión edométrica
• Ensayo edométrico
• Preconsolidación por carga o por tiempo
• Cálculo de asentamientos
• Arcillas naturales
• La torre de Pisa
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Co
mp
resi
ón
unid
imensio
nal
La torre de Pisa
Estructura de mampostería de54m de altura y 145MN de peso
Tensión de contacto media 500kPa
Terreno
• 0m a 10m: Limos blandos
• 10m a 50m: Arcillas blandas de origen marino
El lado sur asentó 2.85m
El lado norte asentó 2.15m
50
Co
mp
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ón
unid
imensio
nal
Trinchera y depresión de napa (1838)
La construcción de latrinchera es simultáneacon el abatimiento denapa: se acelera la velocidad de asentamiento
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Co
mp
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ón
unid
imensio
nal
Solución definitiva: “hundir” el lado mas alto (idea de Terracina 1962)
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Co
mp
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ón
unid
imensio
nal
Solución definitiva: “hundir” el lado mas alto (idea de Terracina 1962)
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Co
mp
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Solución definitiva: “hundir” el lado mas alto (idea de Terracina 1962)
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Co
mp
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unid
imensio
nal
Solución definitiva: se retiran 7m3 de suelo entre febrero y junio 1999
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Co
mp
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unid
imensio
nal
Bibliografía
Básica
• Jiménez Salas y otros. Geotecnia y Cimientos. Ed. Rueda
• Powrie. Soil Mechanics. Ed. Spon Press
Complementaria
• Mitchell. Fundamentals of soil behavior. Wiley.
• Terzaghi, Peck y Mesri. Soil Mechanics in EngineeringPractice. Wiley
• USACE. Settlement analysis.
Co
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