Consolidación de suelos

Vista previa del material en texto

E.A.P. Ingeniería Civil 
Consolidación de Suelos
�
2
�
3
Ejemplo: A continuación se dan los resultados de una prueba de consolidación en laboratorio sobre 
un espécimen obtenido en campo: masa seca del espécimen=116.74g, altura de espécimen al inicio 
de la prueba = 25.4 mm, Gs=2.72, y diámetro del espécimen = 63.5 mm.
Efectúe los cálculos necesarios y dibuje una curva e-log ϭ’.
4
Presión, ϭ’ (kN/m2) Altura final del espécimen al final 
de la consolidación (mm)
0
50
100
200
400
800
25.4
25.19
25.00
24.29
23.22
22.06
�
5
Presión Ϭ´
(Kn/m2)
Altura al final de 
la consolidación, 
H (mm)
Hv=H-Hs 
(mm)
e = Hv/Hs
0.00 25.40 11.85 0.87
50.00 25.19 11.64 0.86
100.00 25.00 11.45 0.84
200.00 24.29 10.74 0.79
400.00 23.22 9.67 0.71
800.00 22.06 8.51 0.63
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO CAUSADO POR UNA CONSOLIDACIÓN PRIMARIA 
UNIDIMENSIONAL
Para arcillas normalmente consolidadas: Para arcillas pre consolidadas:
6
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO CAUSADO POR UNA CONSOLIDACIÓN PRIMARIA 
UNIDIMENSIONAL
Índice de compresión:
Para arcillas inalteradas: Cc=0.009(LL-10); Para arcillas remoldeadas: Cc= 0.007(LL-10) : En
campo.
Con base en observaciones de varias arcillas naturales, Rendon-Herrero (1983), dan la relación
para el índice de compresión con la siguiente formula:
Nagaraj y Murty (1985) expresaron el índice de compresión como:
7
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO CAUSADO POR UNA CONSOLIDACIÓN PRIMARIA 
UNIDIMENSIONAL
Índice de Expansión:
El índice de expansión es apreciablemente menor en magnitud del índice de compresión, y se
calcula mediante pruebas de laboratorio
Valores típicos del limite liquido, limite plástico, índice de compresión y índice de expansión para
algunos suelos naturales se dan en la siguiente tabla:
8
Ejemplo:
La siguiente figura muestra el perfil de un suelo. Si se aplica una carga ∆Ϭ uniformemente 
distribuida en la superficie del suelo, ¿Cuál será el asentamiento del estrato de arcilla causado por la 
consolidación primaria?. Para la arcilla, ϭc’ es de 125 kN/m2 y CS=1/6 CC.
9
El esfuerzo efectivo promedio a mitad del estrato de arcilla es:
Nota: ∆ϭ= ∆ϭ´ al final de la consolidación, por lo que usaremos la siguiente ecuación:
Tenemos H=5m y e0=0.9.
10
Entonces:
11
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO CAUSADO POR UNA CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA
Al final de la consolidación primaria (es decir después de la disipación total del exceso de presión de
poro del agua), se observa un asentamiento debido al ajuste plástico de la estructura del suelo,
denominado usualmente flujo plástico, a la cual se le llama consolidación secundaria, durante la
cual, la gráfica de la deformación versus el logaritmo del tiempo es prácticamente lineal.
La variación de la relación de vacíos e con el tiempo para un incremento dado de carga será similar
al mostrado en la siguiente figura:
12
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO CAUSADO POR UNA CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA
El índice de compresión secundaria se define como:
La magnitud de la consolidación secundaria se calcula con la siguiente ecuación:
Donde:
13
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO CAUSADO POR UNA CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA
Ejemplo: Del ejemplo anterior, suponga que la consolidación primaria se terminará en 3.5 años.
Estime la consolidación que ocurrirá de 3.5 a 10 años después de la aplicación de la carga. Si Cα=
0.022, ¿Cuál es el asentamiento total por consolidación después de 10 años?.
Solución:
14
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO CAUSADO POR UNA CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA
Asentamiento total por consolidación primaria + asentamiento (Ss) por consolidación secundaria. Del 
ejemplo anterior, S=101 mm, por lo que:
Asentamiento total por consolidación = 101+27=128 mm
15