Consolidación en Suelos

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Resumo

TLDREste video trata sobre la consolidación del suelo, un proceso crucial en geotecnia. La consolidación es definida como el proceso mediante el cual el exceso de presión hidrostática se convierte en esfuerzos cortantes en la masa de suelo. Cuando se aplica una carga sobre un suelo, incrementa la presión de poro, que se disipa generando asentamientos. Este fenómeno causa una reducción en el volumen de poros, aumentando la presión efectiva y la resistencia cortante del suelo. Se diferencia entre consolidación, que es lenta y se refiere a la expulsión de agua de los poros, y compactación, que es rápida y expulsa aire de los poros. La consolidación es especialmente destacada en suelos arcillosos de baja permeabilidad, generando asentamientos que afectan estructuras. El caso más famoso es la Torre de Pisa. Se mencionan diferentes tipos de asentamientos y se explica la importancia de calcularlos mediante gráficos de curvas de compresibilidad y consolidación, empleando métodos como el de Casagrande y Taylor para estimar el tiempo de consolidación.

Conclusões

  • 🏗️ La consolidación es el proceso de reducción de presión hidrostática por carga en suelos.
  • 📉 Causa asentamientos debido a la reducción del volumen de poros.
  • 🏢 Afecta estructuras como la Torre de Pisa por asentamientos diferenciales.
  • ⏱️ El tiempo y magnitud de asentamientos son críticos en ingeniería civil.
  • 🔍 La consolidación es lenta en suelos arcillosos de baja permeabilidad.
  • 📊 Gráficos de compresibilidad y consolidación ayudan a calcular el proceso.
  • 🧪 Ensayos de laboratorio son vitales para obtener coeficientes de compresión.
  • 🔄 Diferencia clave entre consolidación (agua) y compactación (aire).
  • 📏 Métodos de Casagrande y Taylor para evaluar el tiempo de consolidación.
  • 🧱 Relación entre volumen de vacíos y esfuerzo efectivo es crucial.

Linha do tempo

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    El vídeo trata sobre la consolidación del suelo, un fenómeno que ocurre cuando una carga aumenta la presión hidrostática en el suelo, la cual se disipa con el tiempo provocando asentamientos, es decir, descensos en la masa de suelo. Esto se traduce en la reducción del volumen de poros y el aumento de la resistencia cortante del suelo. Se diferencia entre consolidación y compactación: la primera es la expulsión de agua en suelos con baja permeabilidad, como los arcillosos, mientras que la segunda es la compresión de aire en el suelo. Ejemplos como la Torre de Pisa ilustran la importancia de este tema en la ingeniería civil, que busca comprender el asentamiento total y el tiempo que lleva. Se describe una analogía con un cilindro para explicar los asentamientos inmediatos, primarios y secundarios que resultan de la consolidación.

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    La consolidación primaria es crucial porque provoca los mayores asentamientos; la secundaria genera asentamientos menores. Se usan curvas de compresibilidad y consolidación para calcular la consolidación primaria y estimar el tiempo de consolidación, respectivamente. La compresibilidad se evalúa cargando y descargando una muestra de arcilla; arcillas preconsolidadas tienen una carga de precompresión identificable. El ensayo de consolidación en suelos finos saturados evalúa el grado de consolidación—la proporción entre la consolidación registrada y la total esperada—utilizando métodos de gráficos como los de Casagrande y Taylor. Estos métodos ayudan a determinar el tiempo de consolidación a partir del asentamiento primario calculado.

Mapa mental

Vídeo de perguntas e respostas

  • ¿Qué es la consolidación del suelo?

    Es el proceso mediante el cual el exceso de presión hidrostática en el suelo se convierte en esfuerzos cortantes, provocando asentamientos.

  • ¿Por qué es importante la consolidación en suelos arcillosos?

    Porque estos suelos tienen baja permeabilidad, lo que hace que la consolidación y los asentamientos ocurran más lentos pero significativos.

  • ¿Cuál es la diferencia entre consolidación y compactación?

    La consolidación expulsa agua de los poros del suelo y es un proceso lento, mientras que la compactación expulsa aire y es rápida.

  • ¿Cómo afecta la consolidación a las estructuras?

    Causa asentamientos que pueden afectar la estabilidad y estructura, como se observa en la Torre de Pisa.

  • ¿Qué métodos se usan para calcular el tiempo de consolidación?

    Los métodos de Casagrande y Taylor son utilizados para evaluar el tiempo de consolidación a través de gráficos.

  • ¿Qué es el índice de compresión?

    Es un coeficiente que indica cuánto se puede consolidar un suelo bajo una carga, obtenido de ensayos de laboratorio.

  • ¿Cómo se realiza un ensayo de consolidación?

    Se satura y carga una muestra de suelo en un consolidómetro para evaluar los cambios de volumen y tiempo de consolidación.

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Legendas
es
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    el tema que vamos a tratar en este vídeo
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    es consolidación del suelo pero que es
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    la consolidación que se define como
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    asentamiento porque interesa conocer
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    esto y qué consecuencias tiene se
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    entiende por consolidación al proceso
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    guarda dual mediante el cual el exceso
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    de presión hidrostática debido al
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    incremento de carga se va convirtiendo
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    en esfuerzos cortantes en la masa de
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    suelo dicho en otras palabras cuando
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    agregamos una carga sobre una masa del
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    suelo
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    en inmediaciones a estas se incrementa
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    la presión de poro o la presión
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    hidrostática ésta se va a ir disipando a
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    lo largo del tiempo produciendo
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    asentamientos o sea descensos en esta
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    masa de suelo a este fenómeno lo
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    llamamos consolidación como consecuencia
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    de esto tenemos una reducción del
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    volumen de poros o vacíos que a su vez
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    produce un asentamiento y por la
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    disipación del exceso de presión
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    intersticial tenemos un aumento en la
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    presión efectiva y un aumento en la
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    resistencia cortante del suelo
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    también se hace necesario hacer la
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    comparación entre la consolidación que
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    es el proceso de expulsión de agua de
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    los vacíos del suelo y es un proceso
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    lento con la compactación que
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    básicamente es la compresión de aire de
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    lo vacío del suelo y es un proceso
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    rápido
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    el proceso de consolidación se aplica a
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    todos los suelos pero es más importante
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    estudiarlo en aquellos donde la
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    permeabilidad es baja es decir en suelos
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    arcillosos y qué consecuencias tiene
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    bueno la consecuencia directa de la
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    consolidación son los asentamientos que
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    no es más que una deformación del suelo
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    donde apoyo a la estructura los
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    asentamientos por consolidación afectan
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    a diferentes estructuras a lo largo del
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    mundo como podemos ver en uno de los
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    ejemplos una edificación en méjico que
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    se asienta de a 10 centímetros por año
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    pero el ejemplo más claro de
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    consolidación en el mundo o por lo menos
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    más representativo es la torre inclinada
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    de pisa donde debido a la consolidación
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    presenta asentamientos diferenciales en
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    su estructura ahora a nosotros como
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    ingenieros civiles que nos interesa este
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    fenómeno bueno nos interesa el
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    asentamiento total y el tiempo en el que
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    se produce este asentamiento como se
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    mencionó anteriormente la consolidación
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    afecta particularmente a los suelos
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    finos sobre todo a los suelo
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    arcilloso donde la permeabilidad es baja
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    y las presiones de poros se van
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    disipando muy lentamente debido a su
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    baja permeabilidad para explicar estos
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    fenómenos tercer es una analogía con un
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    cilindro que posee un pistón y un
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    resorte lleno de líquido donde se le
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    aplica una carga p en este pistón hay
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    una pequeña abertura entonces con dos
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    acciones la carga p primeramente esta
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    carga es tomada por la presión del
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    líquido pero a medida que ésta se va
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    desalojando por la válvula comienza el
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    resorte a tomar la carga este resorte
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    representaría al suelo la deformación
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    total o asentamiento del suelo causado
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    por cargas se divide en tres amplias
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    categorías y el asentamiento inmediato
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    que es provocado por la deformación de
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    las tics a sin cambios de humedad en el
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    suelo que le asentamiento por
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    consolidación primaria que es el
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    resultado de un cambio de volumen en
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    suelos parcialmente saturados cohesivos
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    debido
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    la expulsión de agua que ocupa los
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    espacios vacíos y por último tenemos el
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    asentamiento por consolidación
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    secundaria que se observa en suelos
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    parcialmente saturados cohesivos y es el
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    resultado del ajuste plástico de la
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    estructura del suelo la suma de estos
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    tres asentamientos es la deformación o
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    asentamiento total de la estructura
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    sobre el suelo para interpretar mejor el
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    fenómeno basado en pruebas de
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    laboratorio trazamos una gráficas emilio
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    aritmética donde se muestra la variación
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    de la relación de vacíos contra la
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    variación del esfuerzo efectivo este en
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    escala logarítmica
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    cabe destacar que la consolidación más
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    importante es la primaria ya que produce
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    los asentamientos más importantes y la
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    consolidación secundaria produce
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    asentamientos de muy poca consideración
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    a este primer gráfico lo vamos a llamar
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    curva de compresibilidad
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    y es el que nos va a servir para
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    calcular nuestra consolidación primaria
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    en un segundo gráfico también se me
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    logarítmico vamos a graficar la relación
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    de vacíos versus el logaritmo del tiempo
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    a este gráfico lo vamos a llamar curva
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    de consolidación y es el que nos va a
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    servir para calcular el tiempo de
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    nuestra consolidación siempre recordando
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    que queremos calcular dos cosas el
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    asentamiento total de la estructura y el
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    tiempo o la velocidad a la que se va a
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    producir el dicho asentamiento
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    recordemos que la relación de vacíos de
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    una muestra es la relación entre el
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    volumen de vacíos y el volumen de
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    sólidos
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    este cambio de volumen se debe a un
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    incremento en la presión efectiva que en
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    el gráfico mencionado anteriormente con
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    escalas emilio garitte mica esto se
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    aproximó a una rama a la pendiente de
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    esta recta la podemos llamar ese
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    coeficiente de compresión o índice de
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    compresión
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    el cual va a ser nuestro factor
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    determinante para poder calcular el
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    asentamiento total de nuestra estructura
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    este coeficiente de compresión o índice
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    de compresión sale directamente del
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    ensayo de consolidación bien pero script
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    o propone una fórmula empírica derivada
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    del límite líquido para poder calcular
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    este coeficiente de compresión que como
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    también lo han hecho otros autores en
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    diferentes partes del mundo
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    en la curva de compresibilidad que se
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    determina cargando y descargando la
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    muestra para volver a cargar podemos
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    diferenciar distintas partes de la misma
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    como puede verse en la figura esta curva
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    corresponde a una arcilla normalmente
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    consolidada diferenciándose de la
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    próxima curva que corresponde a una
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    arcilla pre consolidada en la que vemos
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    que posee una curva de recompras y asia
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    que quiere decir esto bueno que esta
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    arcilla ha estado sometida a una carga
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    que la ha consolidado en alguna parte de
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    su vida geológica y por lo tanto en la
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    curva de compresión lo que podemos ver
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    es que recién la muestra va a empezar a
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    consolidar una vez superada la carga de
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    pre compresión
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    esta carga de pre compresión es
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    fácilmente calculable con los datos
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    obtenidos de estos gráficos en qué
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    consiste el ensayo de consolidación
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    bueno se aplica a suelos finos esta vez
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    si se los satura totalmente y consiste
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    desmontar una muestra de suelo
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    inalterada en un con sólido metro que
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    permite el drenaje de la muestra en
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    ambas caras se aplica una carga
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    constante durante un tiempo necesario
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    porque si lo satura bueno porque es la
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    peor condición de nuestra muestra o sea
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    el agua va a tardar más en salir ya que
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    tiene agua alrededor
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    a continuación vemos un esquema de los
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    componentes del ensayo de consolidación
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    otro concepto a tener en cuenta es el
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    grado de consolidación que se define a
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    la relación entre la consolidación ya
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    existente y la consolidación que habrá
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    de producirse vimos anteriormente la
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    curva compresibilidad y como segunda
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    ocurrió importante tenemos la curva de
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    consolidación
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    y el grado de consolidación va a ser la
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    ordenada de nuestro gráfico con esta
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    curva de consolidación nos va a servir
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    para determinar nuestro tiempo de
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    consolidación
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    tenemos dos métodos para determinar
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    nuestro tiempo de consolidación uno el
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    de casa grande donde grafica mos nuestra
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    curva en grado de consolidación en las
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    ordenadas y en las abscisas el tiempo de
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    consolidación en escala logarítmica y
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    tenemos el método de taylor que grafica
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    en las ordenadas el grado de
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    consolidación y en las abscisas la raíz
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    cuadrada del tiempo
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    este método se caracteriza por calcular
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    nuestro tiempo al grado de 90% de
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    nuestra consolidación primaria porque se
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    toma este valor como parámetro bueno
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    porque sigamos la curva luego de este
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    grado de consolidación del 90% la curva
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    comienza a crecer muy rápidamente
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    entonces ahora para resumir para
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    calcular nuestro asentamiento por
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    consolidación primaria
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    decimos que esto es igual al cc indicio
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    corriente de compresibilidad por la
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    altura del estrato a consolidar sobre
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    uno más
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    la relación de vacíos inicial por el
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    logaritmo del incremento del esfuerzo
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    efectivo a lo largo de h nuestro cc sale
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    directamente del ensayo de consolidación
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    o como dijimos puede calcularse
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    empíricamente a través del límite
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    líquido ahora bien para calcular nuestro
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    tiempo de consolidación podemos hacerlo
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    derivado del método raíz en esta fórmula
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    podemos despejar el tiempo donde t es el
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    tiempo hasta llegar al 90% de la
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    consolidación primaria
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    tb es el factor del tiempo al 90% de la
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    curva teórica se ve es el índice o
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    coeficiente de consolidación
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    generalmente esto puede ser un dato sino
  • 00:09:55
    también puede calcularse con la
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    permeabilidad y el coeficiente de
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    compresibilidad de volumen dato que
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    también sacamos del ensayo de
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    consolidación y de que es la mayor
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    distancia que debe recorrer el agua
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    hasta llegar a un manto permeable
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    que puede ser h si el manto está entre
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    un impermeable y un impermeable y h / 2
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    si estamos entre los mantos permeables
Etiquetas
  • consolidación de suelos
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