06a - Compresion edometrica
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Compresión Edométricad S lde Suelos
(64.08) Mecánica de SuelosFIUBA
Índice
• Definición de compresión edométrica• Ensayo edométrico
dom
étric
a
• Modelo de compresión de arcillas– Recarga
ompr
esió
n ed
– Primera carga– Compresión secundaria
Cálculo de la deformación
Co
– Cálculo de la deformación• Arcillas naturales• Compresión de arenas• Compresión de arenas
2
Compresión de suelos
Δσvσv0
dom
étric
a
H
ΔHv
σv0′
ompr
esió
n ed
Co
vacíosVv = eVs
Δ e
vacíos
sólidos
v s
Vs
Vv = (e - Δ e)Vs
Vs sólidos
3Antes Después
Índice
• Definición de compresión edométrica• Ensayo edométrico
dom
étric
a
• Modelo de compresión de arcillas– Recarga
ompr
esió
n ed
– Primera carga– Compresión secundaria
Cálculo de la deformación
Co
– Cálculo de la deformación• Arcillas naturales• Compresión de arenas• Compresión de arenas
4
Ensayo edométricoEquipo
dom
étric
aom
pres
ión
edC
o
5
Ensayo edométricoEquipo
dom
étric
aom
pres
ión
edC
o
Tradicional Moderno
6
(flexímetro, brazo de palanca, captura manual)
(LVDT, celda de carga, captura digital)
Ensayo edométricoProcedimiento
21 5
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
dom
étric
a
21,0
21,5
ompr
esió
n ed
20,0
20,5
azam
ient
o
1 15
Co
19,0
19,5
Des
pla
1 00
1,05
1,10
1,15e
18,0
18,5
0 85
0,90
0,95
1,00
7
17,50,1 1 10 100 1000
Log (t)
0,80
0,85
0,10 1,00 10,00Presion
Ensayo edométricoProcedimiento
21 5
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
dom
étric
a
21,0
21,5
ompr
esió
n ed
20,0
20,5
azam
ient
o
1 15
Co
19,0
19,5
Des
pla
1 00
1,05
1,10
1,15e
18,0
18,5
0 85
0,90
0,95
1,00
8
17,50,1 1 10 100 1000
Log (t)
0,80
0,85
0,10 1,00 10,00Presion
Ensayo edométricoProcedimiento
21 5
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
dom
étric
a
21,0
21,5
ompr
esió
n ed
20,0
20,5
azam
ient
o
1 15
Co
19,0
19,5
Desp
la
1 00
1,05
1,10
1,15e
18,0
18,5
0 85
0,90
0,95
1,00
9
17,50,1 1 10 100 1000
Log (t)
0,80
0,85
0,10 1,00 10,00Presion
Ensayo edométricoProcedimiento
21 5
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
dom
étric
a
21,0
21,5
ompr
esió
n ed
20,0
20,5
azam
ient
o
1 15
Co
19,0
19,5
Desp
la
1 00
1,05
1,10
1,15e
18,0
18,5
0 85
0,90
0,95
1,00
10
17,50,1 1 10 100 1000
Log (t)
0,80
0,85
0,10 1,00 10,00Presion
Ensayo edométricoProcedimiento
21 5
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
dom
étric
a
21,0
21,5
ompr
esió
n ed
20,0
20,5
azam
ient
o
1 15
Co
19,0
19,5
Desp
la
1 00
1,05
1,10
1,15e
18,0
18,5
0 85
0,90
0,95
1,00
11
17,50,1 1 10 100 1000
Log (t)
0,80
0,85
0,10 1,00 10,00Presion
Ensayo edométricoProcedimiento
21 5
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
dom
étric
a
21,0
21,5
ompr
esió
n ed
20,0
20,5
azam
ient
o
1 15
Co
19,0
19,5
Des
pla
1 00
1,05
1,10
1,15e
18,0
18,5
0 85
0,90
0,95
1,00
12
17,50,1 1 10 100 1000
Log (t)
0,80
0,85
0,10 1,00 10,00Presion
Ensayo edométricoProcedimiento
21 5
Escalones de carga, descarga, recarga, descarga final
dom
étric
a
21,0
21,5
ompr
esió
n ed
20,0
20,5
zam
ient
o
1 15
Co
19,0
19,5
Desp
la
1 00
1,05
1,10
1,15e
18,0
18,5
0 85
0,90
0,95
1,00
13
17,50,1 1 10 100 1000
Log (t)
0,80
0,85
0,10 1,00 10,00Presion
Índice
• Definición de compresión edométrica• Ensayo edométrico
dom
étric
a
• Modelo de compresión de arcillas– Recarga
ompr
esió
n ed
– Primera carga– Compresión secundaria
Cálculo de la deformación
Co
– Cálculo de la deformación• Arcillas naturales• Compresión de arenas• Compresión de arenas
14
Modelo teórico de compresión de arcillas
dom
étric
a
e
1 10
1,15e
ompr
esió
n ed
Cc
0 95
1,00
1,05
1,10
Co
Cr0 80
0,85
0,90
0,95
log[σ]
0,800,10 1,00 10,00
Presion
• Se postulan rectas en escala semilogarítmica
15
p g• Se definen las pendientes Cc y Cr
Modelo teórico de compresión de arcillas
dom
étric
a
e
1 10
1,15e
ompr
esió
n ed
Cc
0 95
1,00
1,05
1,10
Co
Cr0 80
0,85
0,90
0,95
• La máxima presión que el suelo alcanzólog[σ]
0,800,10 1,00 10,00
Presion
p qen su historia de tensiones se denomina“presión de preconsolidación”16 cσ
Compresión primaria: elastoplasticidad
• Es una relación
dom
étric
a
• Es una relacióntensión-deformación
e Cr
log[σ]
ompr
esió
n ed
Cr
Cc CcCr
log[σ]
εCo
• La rama de recargaes “casi elástica”
ε
es casi elástica• La rama de primera carga es “elastoplástica”
log[σ]vfσ0vσ cσ
17
Compresión secundaria: visco-elastoplasticidad
• Es una relación
dom
étric
a
• Es una relacióntensión-deformación
e Cr
log[σ]
ompr
esió
n ed
Cr
Cc CcCr
log[σ]
εCo
• La rama de recargaes “casi elástica”
ε
es casi elástica• La rama de primera carga es “elastoplástica”• Si se mantiene la carga se producen
log[σ]vfσ0vσ cσ
18• Si se mantiene la carga se producen
deformaciones viscoplásticas
Diferencias entre compresión primaria y secundaria
dom
étric
a • Compresión primaria – Es una deformación plástica produci-
da por el cambio de presión efectiva
ompr
esió
n ed da por el cambio de presión efectiva
– Si el agua no tuviera viscosidadsería un fenómeno instantáneo
Co
• Compresión secundaria– Es una def. viscoplástica producida
a presión efectiva constante – Está asociada a un comportamiento
viscoplástico de las arcillas
19
viscoplástico de las arcillas– Explica comportamientos como el de la Torre de Pisa
Diferencias entre compresión primaria y secundaria
dom
étric
aom
pres
ión
edC
o
20Palacio de Bellas Artes, México
Cálculo del cambio de alturade la muestra
dom
étric
a
Δe1 = Cr logσ c
⎡
⎣⎢
⎤
⎦⎥Δh = Δn + Δn( )h
eCr
ompr
esió
n ed
1 r σ v0⎣ ⎦
Δe2 = Cc logσ vf
σ c
⎡
⎣⎢⎢
⎤
⎦⎥⎥
Δh = Δn1 + Δn2( )h
Δn1 =Δe1
1+ e=
Cr
1+ elog
σ c
σ⎡
⎣⎢
⎤
⎦⎥
Cc
Co c⎣⎢ ⎦⎥1+ e0 1+ e0 σ v0⎣ ⎦
Δn2 =Δe2
1+ e=
Cc
1+ elog
σ vf
σ
⎡
⎣⎢⎢
⎤
⎦⎥⎥1+ e0 1+ e0 σ c⎣⎢ ⎦⎥
log[σv]0vσ cσ vfσ
21
Cálculo del cambio de alturade la muestra – efecto tiempo
dom
étric
a
Δe1 = Cr logσ c
σ v0
⎡
⎣⎢
⎤
⎦⎥e
Δh = Δn + Δn + Δn( )h
ompr
esió
n ed
Δe2 = Cc logσ vf
σ c
⎡
⎣⎢⎢
⎤
⎦⎥⎥
t⎡ ⎤
Δh = Δn1 + Δn2 + Δn3( )h
Δn3 =Δe3
1+ e=
Cα
1+ elog
tt
⎡
⎣⎢⎢
⎤
⎦⎥⎥C
o
Δe3 = Cα log ttp
⎡
⎣⎢⎢
⎤
⎦⎥⎥
1+ e0 1+ e0 tp⎣⎢ ⎦⎥
log[σv]0vσ cσ vfσ
22
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• Secuencia
– Se parte de un estado inicial
ompr
esió
n ed estado inicial
Co
log[σv]0vσ
23
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• Secuencia
– Se parte de un estado inicial
ompr
esió
n ed estado inicial
– Se recorre la rama preconsolidada
Co p
log[σv]0vσ
24
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• Secuencia
– Se parte de un estado inicial
ompr
esió
n ed estado inicial
– Se recorre la rama preconsolidada
Co p
log[σv]0vσ
25
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• Secuencia
– Se parte de un estado inicial
ompr
esió
n ed estado inicial
– Se recorre la rama preconsolidada
Co p
– Se recorre la rama normalmente cons.
log[σv]0vσ cσ
26
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• Secuencia
– Se parte de un estado inicial
ompr
esió
n ed estado inicial
– Se recorre la rama preconsolidada
Co p
– Se recorre la rama normalmente cons.S l l
log[σv]0vσ cσ vfσ– Se alcanza la
tensión final
27
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• Secuencia
– Se parte de un estado inicial
ompr
esió
n ed
10 años
estado inicial– Se recorre la rama
preconsolidada
Co p
– Se recorre la rama normalmente cons.S l l
log[σv]0vσ cσ vfσ– Se alcanza la
tensión final– Pasan 10 años
28
Pasan 10 años
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• Secuencia
– Se parte de un estado inicial
ompr
esió
n ed estado inicial
– Se recorre la rama preconsolidada
Co
1000 años
p– Se recorre la rama
normalmente cons.S l l
log[σv]0vσ cσ vfσ– Se alcanza la
tensión final– Pasan 10 años
29
Pasan 10 años– Pasan 1000 años
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• El tiempo
preconsolidaA l 10 ñ
ompr
esió
n ed
10 años
– A los 10 años se alcanza el punto
– Al mismo punto se
Co Al mismo punto se
llega si se carga hasta y descarga hasta
σ c10años
σ
log[σv]0vσ cσ vfσ σ c10años
descarga hasta– Entonces, NC con
10 años es
vfσ
30
preconsolidado
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• El tiempo
preconsolidaA l 1000 ñ
ompr
esió
n ed
10 años
– A los 1000 años se alcanza el punto
– Al mismo punto se
Co
1000 años
Al mismo punto se llega si se carga hasta y descarga hasta σ
σ c1000años
log[σv]0vσ cσ vfσ σ c1000añosσ c
10años
descarga hasta– Entonces, NC con
1000 años es más
vfσ
31
preconsolidado
Preconsolidación por tiempodo
mét
rica
e• El diagrama e – σv
puede completarse con una serie de
ompr
esió
n ed con una serie de
líneas paralelas que indiquen el efecto
Co indiquen el efecto
del tiempo
log[σv]σ c0 σ c
1000años
32
Ejercicios
• Cálculo de coeficientes Cc, Cr (pizarrón)• Asentamiento de un depósito NC por cambio de
i l f áti ( i ó )dom
étric
a
nivel freático (pizarrón)• Asentamiento de un depósito OC por relleno
fi i l ( i ó )ompr
esió
n ed
superficial (pizarrón)• Asentamiento del mismo depósito a largo plazo
(pizarrón)
Co
(pizarrón)• Preconsolidación por tiempo (pizarrón)
33
Índice
• Definición de compresión edométrica• Ensayo edométrico
dom
étric
a
• Modelo de compresión de arcillas– Recarga
ompr
esió
n ed
– Primera carga– Compresión secundaria
Cálculo de la deformación
Co
– Cálculo de la deformación• Arcillas naturales• Compresión de arenas• Compresión de arenas
34
Determinación p´c
dom
étric
aom
pres
ión
edC
o
35
Errores experimentales
dom
étric
a • Descarga elástica durante extracciónL d l
ompr
esió
n ed • La curva del ensayo
no sigue el caminode consolidación realC
o de consolidación real• Pérdida de presión
de preconsolidaciónde preconsolidación (buen trato muestras, transporte y manipuleo
36
p y pen laboratorio)
Errores experimentalesMétodo de muestreo
dom
étric
aom
pres
ión
edC
o
37
Suelos sensitivosdo
mét
rica
ompr
esió
n ed
Co
38
Arcillas de México (Rutledge, 1944)
Correlaciones de parámetrosdo
mét
rica • Arcillas
remoldeadas
)(
Índice de compresión vs. Límite líquido
0 55
0.60
0.65Cc [-]
ompr
esió
n ed
• Arcillas en estado
)10(007.0 −≅ Lc wC
Cc = 0.0083(ωl - 18)0.40
0.45
0.50
0.55
Co
natural Cc ≅ 0.009(wL −10) 0.25
0.30
0.35
ω [%]Cr ≅ 0.10Cc
Cα ≅ 0.02Cc
0.2040 50 60 70 80 90 100
ωl [%]
Arcillas del lecho del Río de La Plata
39
Índice
• Definición de compresión edométrica• Ensayo edométrico
dom
étric
a
• Modelo de compresión de arcillas– Recarga
ompr
esió
n ed
– Primera carga– Compresión secundaria
Cálculo de la deformación
Co
– Cálculo de la deformación• Arcillas naturales• Compresión de arenas• Compresión de arenas
40
Compresión isotrópica
Isotropic compression - Toyoura sand
0 75
0.85e
dom
étric
a
0 65
0.75
ompr
esió
n ed
0.55
0.65
Co
0.45[KP ]
e0 = 0.83, 0.77, 0.59
cb = 850 pr = 65
100 1000 10000 100000p [KPa]
Ejemplo de una arena de grano duro41
Compresión isotrópica
Isotropic compression - Sacramento Sand
0 80
0.90e
e0 = 0.87, 0.78, 0.71, 0.61cb = 700 pr = 35
dom
étric
a
0 70
0.80
ompr
esió
n ed
0.60
0.70
Co
0.50[KP ]100 1000 10000 100000p [KPa]
Ejemplo de una arena de grano más deleznable42
Compresión edométrica
1D compression calibration - Nevada Sand
01 10 100 1000 10000p [KPa]
e=0.727dom
étric
a
1
2
e 0.727e=0.661
cb = 600
ompr
esió
n ed
3
pr = 35Co
4
5
ε[%]
En compresión edométrica hay plasticidad aún sin rotura de granos43
Bibliografía
• Básica– Juárez Badillo y otros. Mecánica de Suelos. Ed.
Limusadom
étric
a
Limusa– Powrie. Soil Mechanics. Ed. Spon Press
• Complementariaompr
esió
n ed
Complementaria– Mitchell. Fundamentals of soil behavior. Wiley.– Terzaghi, Peck y Mesri. Soil Mechanics in Engineering
Co
g , y g gPractice. Wiley
44