UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERACARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

Consolidacin de suelosSe denominaconsolidacin de un sueloa un proceso de reduccin de volumen de lossuelosfinoscohesivos(arcillasy limosplsticos), provocado por la actuacin desolicitaciones(cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo generalmente largo. Producenasientos, es decir, hundimientos verticales, en lasconstruccionesque pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud.

Descripcin:Al observar losdepsitosde material muy suaves situados en el fondo de una masa de agua, por ejemplo un lago, se nota que el suelo reduce su volumen conforme pasa el tiempo y aumentan las cargas sobre el suelo, se les llama proceso de consolidacin.Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidacin permanece esencialmente igual la posicin relativa de las partculas slidas sobre un mismo plano horizontal. As, el movimiento de las partculas de suelo puede ocurrir slo en la direccin vertical, proceso denominado consolidacinunidimensional.La consolidacin de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta aos. Es un procesoasinttico, es decir, que al comienzo es ms veloz, y se va haciendo cada vez ms lento, hasta que el suelo llega a una nueva situacin de equilibro en la que ya no se mueve.El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre l puede llevar a consecuencias catastrficas tales como lainclinacin,fisuracine incluso el colapso de la misma. En muchos casos es necesario pre-consolidar el suelo antes de proceder a laconstruccinde una obra importante, como puede ser, por ejemplo, un edificio o una carretera. La pre consolidacin se hace el terreno con un peso semejante o mayor que el que deber 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.

Anlisis de la consolidacinAnaloga del muelle (resorte):El proceso de consolidacin suele ser explicado con el modelo idealizado de un sistema compuesto por unmuelle (resorte), un cilindro con un agujero y relleno de agua. En este sistema el muelle representa la compresibilidad o la estructura propia del suelo, y el agua es el fluido que se encuentra en los vacos entre los poros. El modelo fue propuesto porTerzaghicomo una modificacin de un modelo originalmente sugerido por Lord Kelvin para otros fines.

La consolidacin primaria se puede asemejar al mecanismo de un mbolo relleno de agua y sin salida.1. El cilindro est completamente lleno de agua, y el agujero est cerrado (Suelo saturado)2. Una carga es aplicada sobre el muelle mientras el orificio sigue cerrado. En esta etapa, el agua resiste la carga aplicada. (Desarrollo de presiones excesivas en los poros de agua)3. Cuando se abre el orificio, el agua comienza a drenar y el muelle se acorta. (Drenaje excesivo de los poros de agua)4. Despus de cierto tiempo, el drenaje de agua termina. Ahora el muelle resiste por si solo la carga aplicada. (Total disipacin del exceso de presin de agua en los poros. Fin de la consolidacin.Consolidacin primaria:Este mtodo asume que la consolidacin ocurre en una sola dimensin. Los datos delaboratorioutilizados han permitido construir unainterpolacinentre ladeformacino el ndice de vacos y latensin efectivaen unaescala logartmica. La pendiente de la interpolacin es el ndice de compresin. La ecuacin para el asiento de consolidacin de un suelo normalmente consolidado puede ser determinada entonces como:

Dnde:ces el asiento debido a la consolidacin.Cces el ndice de compresin.e0es el ndice de vacos inicial.H es la altura de suelo consolidable.zfes la tensin vertical final.z0es la tensin vertical inicial.Ccpuede ser reemplazada por Cr(ndice de recompresin) para usar en suelos sobre consolidados donde la tensin final efectiva es menor que la tensin de pre consolidacin, o lo que es lo mismo, para suelos que hubieran sido consolidados con ms intensidad en el pasado. Cuando la tensin final efectiva sea mayor que la tensin de pre consolidacin, las dos ecuaciones deben ser usadas en combinacin de un modelo conjunto como sigue:

Donde zces la tensin de pre consolidacin del suelo.Consolidacin secundaria:La consolidacin secundaria tiene lugar despus de la consolidacin primaria a consecuencia de procesos ms complejos que el simple flujo de agua como pueden ser lareptacin, laviscosidad, lamateria orgnica, lafluenciao el agua unida mediante enlace qumico algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es imperceptible pero puede llegar a ser muy importante para otros materiales como laturba.La consolidacin secundaria se puede aproximar mediante la siguiente frmula:

Donde H0es la altura de consolidacin mediae0es el ndice inicial de vacosCaes el ndice secundario de compresinDependencia del tiempoDependiendo del material la consolidacin puede variar entre un proceso en segundos (como la arena) o un proceso que dure dcadas como la arcilla debido a la diferencia deconductividad hidrulica. A partir de la diferencia en el tiempo de la consolidacin, podemos hablar de consolidacin primaria (duracin de meses o unos pocos aos) y consolidacin secundaria (dcadas o cientos de aos).Diferencia entre consolidacin y compactacin:La consolidacin es un proceso acoplado de flujo y deformacin producida en suelos totalmentesaturados. Por lo tanto, no es posible hablar de consolidacin en terrenos en los que el grado de saturacin es inferior a 1 ya que en ese caso hablamos de compactacin. A raz de esto, hablamos de compactacin cuando el terreno no est totalmente saturado y actan fuerzas sobre el terreno tales como la succincapilardelagua intersticial.En estos casos y en otros similares, las caractersticas de la consolidacin de los estratos de arcilla pueden investigarse cualitativamente, con aproximacin razonable, realizando pruebas como un ensayoedomtricoo ensayostriaxialessobre especmenes representativos del suelo, extrados en forma inalterada. Se puede as calcular la magnitud y la velocidad de los asentamientos probables a las cargas aplicadas as como el tiempo de consolidacin.

TALLER XI