ÍNDICE

1. Introducción

2. Definición de la consolidación

3. Hipótesis fundamental de la teoría de Terzaghi

4. Términos referidos a la consolidación

5. Fases de la consolidación

6. Prueba de consolidación unidimensional

7. Coeficiente de la consolidación

8. Relación del coeficiente de consolidación y otros parámetros

9. Ensayos de consolidación de suelos

INTRODUCCIÓN

Los materiales que se utilizan en ingeniería, al aplicarles fuerzas exteriores, sufren

deformaciones, de acuerdo con una determinada relación esfuerzo-deformación. En un

suelo saturado al que se le aplican fuerzas exteriores se le provoca una deformación,

pero no es instantánea.

A un proceso de disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso de tiempo,

provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo se le llama proceso de

consolidación. 

Frecuentemente ocurre el proceso de consolidación cuando la posición relativa de las

partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal permanece esencialmente la misma;

así el movimiento de las partículas del suelo puede ocurrir solo en dirección vertical; esta

es la consolidación unidimensional o unidireccional.

La consolidación de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. Es

un proceso asintótico, es decir, que al comienzo es más veloz, y se va haciendo cada vez

más lento, hasta que el suelo llega a una nueva situación de equilibro en la que ya no se

mueve.

El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura

sobre él puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación, figuración e

incluso el colapso de la misma. En muchos casos es necesario pre-consolidar el suelo

antes de proceder a la construcción de una obra importante, como puede ser, por

ejemplo, un edificio o una carretera. La pre consolidación se hace el terreno con un peso

semejante o mayor que el que deberá soportar una vez construida la obra, para esto se

deposita en la zona interesada una cantidad de tierra con el peso equivalente de la obra.

LA CONSOLIDACIÓN

La consolidación es un proceso que se produce en los suelos y consiste en la reducción

del volumen total del suelo provocado por la colocación de una carga o el drenaje del

terreno.

Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de

los suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación de

solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo

generalmente largo. Producen asientos, es decir, hundimientos verticales, en

las construcciones que pueden llegar a romperse si se producen con gran amplitud.

La consolidación es el resultado del asentamiento de una masa de suelo saturado que al

eliminar el fluido del suelo va a reducirse el volumen, llegando a un equilibrio de masas

que será denominado como consolidación.

Causa Efecto Resultado

Carga Asentamiento Consolidación

CONSOLIDACION DE SUELOS

DEFINICIÓN

La consolidación es un proceso que se produce en los suelos y consiste en la reducción

del volumen total del suelo provocado por la colocación de una carga o el drenaje del

terreno.

Asiento producido en suelos compresibles y saturados, debido a las deformaciones

volumétricas a lo largo del tiempo, ante la disipación por drenaje de las presiones

transmitidas al agua intersticial por una carga aplicada y por la reducción de los

poros del suelo.

DIFERENCIA ENTRE COMPACTACION Y CONSOLIDACION

La compactación incrementa la densidad de un suelo no saturado, por reducción en el

volumen de vacíos (aire). Mientras que la consolidación es un proceso que incrementa la

densidad de un suelo saturado, producto de la expulsión de agua de los vacíos, es

diferido en el tiempo.

¿POR QUE ES NECESARIO ESTUDIAR LA CONSOLIDACION?

La teoría de consolidación nos permite (o predecir) la magnitud de los asentamientos y la

velocidad (tiempo) en que ellos se producción.

Asentamientos diferenciales pueden ocasionar el colapso de estructura.

RELACION ENTRE POROSIDAD, PERMEABILIDAD Y

CONSOLIDACION

CONSECUENCIAS DE LA CONSOLIDACIÓN

– Incremento en el esfuerzo efectivo

– Reducción en el volumen de vacíos

– Reducción en el volumen total

– Asentamientos en el terreno

– Asentamientos en la estructura

PERMEABILIDAD Y CONSOLIDACIÓN

SUELOS ARENOSOS

El asentamiento ocurre rápidamente, generalmente al final de la construcción

SUELOS ARCILLOSOS

El asentamiento ocurre lentamente, estructura sique asentándose durante años

Después de la construcción.

TEORÍA - ANALOGÍA MECÁNICA DE TERZAGHI

Cuando un suelo parcial o totalmente saturado se carga, en un comienzo el agua

existente en los poros absorberá parte de dicha carga puesto que esta es incompresible,

pero con el transcurso del tiempo, escurrirá y el suelo irá absorbiendo esa carga

paulatinamente. Este proceso de transferencia de carga, origina cambios de volumen en

la masa de suelo, iguales al volumen de agua drenada.

HIPÓTESIS FUNDAMENTALES DE LA TEORÍA DE LA

CONSOLIDACIÓN

o Se supone al suelo homogéneo, cohesivo y saturado.

o La compresión del suelo in situ es unidimensional

o La variación de volumen tiene su origen en la relajación del exceso de presión de

poros

o El flujo es unidimensional

o El Coeficiente de Consolidación C.V. y Permeabilidad K, permanecen constantes

a lo largo del proceso.

FASES DE CONSOLIDACIÓN

1. CONSOLIDACIÓN INSTANTÁNEA: reducción de vacíos por eliminación

de aire.

2. CONSOLIDACIÓN PRIMARIA: reducción de volumen por la expulsión del

agua. Fenómeno en el que se transfiere la carga soportada por el agua al

esqueleto mineral, esta es la consolidación propiamente dicha.

3. CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA: cuando la consolidación se da por

reajuste del esqueleto mineral y luego de que la carga está casi toda soportada

por este y no por el agua.

COEFICIENTE DE CONSOLIDACIÓN (CV):

o Expresa velocidad de consolidación.

o Cv no es constante durante consolidación y depende de sobrecarga y

conductividad hidráulica del suelo.

Donde:

T = es el factor tiempo, cuyo valor es 0,197 para un tiempo de consolidación del

50 %, y 0,848 para un t=90%.

H = longitud para el máximo camino de drenaje durante un incremento de carga

dado. Si la muestra es doblemente drenada, el valor de H será la mitad de la

altura de la misma.

t = tiempo para el correspondiente factor de tiempo, obtenido de la curva de

consolidación.

T, tiempo teórico

H, altura efectiva

t, experimental

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD (KV):

Kv=cv*

TÉRMINOS REFERIDOS A LA CONSOLIDACIÓN:

o ARCILLA NORMALMENTE CONSOLIDADA: Es aquella que nunca ha

tenido una fatiga de consolidación mayor a la existente en el momento actual.

o ARCILLA PRE CONSOLIDADA: Es aquella que ha tenido una fatiga de

consolidación mayor a la actual (por erosión, descenso del nivel freático,

desecación, etc.)

o FATIGA MÁXIMA DE CONSOLIDACIÓN: Es la fatiga máxima de

consolidación que ha actuado alguna vez en el suelo.

o RAZÓN DE PRE CONSOLIDACIÓN: Es el cociente entre la σ σσ σv Max

de consolidación que ha sufrido el suelo en un tiempo t y la fatiga de

consolidación actual. (RPC < 1,5 - 2,0).

CONSOLIDACION UNIDIMENCIONAL

ASENTAMI ENTOS SECUNDARIOS

El final de la consolidación primaria ocurre después de la disipación del exceso de

presión de poros.

ENSAYO DE CONSOLIDACION