Cap 7 clase 20 Consolidación parte III

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MECÁNICA DE SUELOS
COMPRESIBILIDAD DE LOS SUELOS
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA CIVIL
Mgtr. Francisco Chávez
Ing. Jenny Sánchez
ARCILLAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS Y 
PRECONSOLIDADAS
• Gráfica e-log σ’: en la parte superior
es algo curva con una pendiente
plana, seguida de una relación
lineal de la relación de vacíos con
una pendiente más inclinada para
log σ’.
Método de Casagrande: Presión de preconsolidación
Según la 
historia de 
su esfuerzo:
1. Normalmente consolidada: 
la presión de sobrecarga 
efectiva presente es la presión
máxima a la que el suelo fue 
sometido en el pasado.
2. Preconsolidada: la presión 
de sobrecarga efectiva 
presente es menor que la que 
el suelo experimentó en el 
pasado (esfuerzo de 
preconsolidación).
EFECTO DE UNA PERTURBACIÓN SOBRE LA 
RELACIÓN σ-e
Ante una prueba de consolidación, se 
pueden obtener:
Curva 1: Curva de compresión virgen, in 
situ, aproximadamente una línea recta. 
Pendiente=Cc=Índice de compresión
Curva 2: Curva de consolidación, en 
laboratorio, para un espécimen poco 
perturbado del mismo suelo.
Curva 3: Suelo completamente 
remoldeado.
Las curvas 1, 2 y 3 se intersecarán 
aproximadamente en una relación de 
vacíos e = 0.4𝑒0
(Terzaghi y Peck, 1967). 
Suelo arcilloso normalmente consolidado, de 
baja a media sensitividad
Wilfredo
Cc= indice de compresión
Wilfredo
Curva 1: Línea cbd (curva de 
consolidación en campo)
bd es una parte de la curva de 
compresión virgen.
Curva 2: Prueba de consolidación 
sobre un espécimen sometido a 
perturbación moderada.
Curva 3: Curva de rebote
Suelo arcilloso preconsolidado de baja a 
mediana sensitividad
𝑒𝑐
Wilfredo
cuando se deja de aplicar una carga
Wilfredo
Wilfredo
Schmertmann (1953) concluyó 
que la pendiente de la línea cb, 
que es la trayectoria de 
recompresión en campo, tiene 
aproximadamente la misma 
pendiente que la curva fg de 
expansión de laboratorio.
Pendiente =Cs = Índice de 
expansión 
𝑒𝑐
Wilfredo
Wilfredo
diferencia de un suelo preconsolidado y normalmente consolidad
Wilfredo
en el límite de preconsolidación
Wilfredo
Wilfredo
Wilfredo
se estudia en arcillas porque este proceso es + significativo que la deformación elástica
Considerar un estrato de arcilla saturada de espesor H y sección transversal A,
bajo una presión σo’ de sobrecarga efectiva promedio.
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN 
PRIMARIA UNIDIMENSIONAL
Wilfredo
s es el asentamiento por consolidacion
• Debido a un incremento de presión Δσ, se da el asentamiento primario S. Al
final de la consolidación, Δσ = Δσ’. El cambio de volumen se obtiene por:
• El cambio en el volumen total es igual al cambio en el volumen de vacíos
ΔVv :
• Donde Vvo y Vv1 son los volúmenes de vacíos inicial y final,
respectivamente. De la definición de la relación de vacíos:
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN 
PRIMARIA UNIDIMENSIONAL
• ∆𝑒 =cambio en la relación de vacíos. Pero:
Donde 𝑒0=relación de vacíos inicial, para un volumen 𝑉0
• Entonces:
• Finalmente, se tiene que el valor del asentamiento por cambio de la relación 
de vacíos en la muestra será:
Wilfredo
S.Preconsolidado y Normalmente consolidado
• Para arcillas normalmente consolidadas 
que muestran una relación 𝑒 − log 𝜎′
lineal,
• Donde 𝐶𝑐= Índice de compresión
Wilfredo
Wilfredo
Wilfredo
Wilfredo
Wilfredo
antes del pto= preconsolidado
después del pto= normalmente como esta gráfica, se ofrece una carga mayo a la histórica
Para arcillas preconsolidadas:
Cs=Índice de expansión = pendiente de la curva de rebote.
• Para un estrato de arcilla de mayor espesor, se hace una medición 
más exacta del asentamiento si el estrato se divide en varios 
subestratos y se hace el cálculo para cada uno. El asentamiento total 
entonces sería:
ÍNDICE DE COMPRESIÓN 𝑪𝒄
• Es posible, a través de un gráfico, determinar el índice de compresión 
para un asentamiento en campo causado por consolidación, después 
de obtener los resultados de pruebas de laboratorio para la relación 
de vacíos y presión, pero también se usan las ecuaciones empíricas:
• Para arcillas inalteradas:
• Para arcillas remoldeadas:
Donde LL= límite líquido (%)
• En ausencia de datos sobre consolidación de laboratorio, la primera 
ecuación se usa para un cálculo aproximado de la consolidación 
primaria en campo.
Wilfredo
Otras correlaciones:
Es menor en magnitud que el índice de compresión, y es generalmente 
determinado mediante pruebas de laboratorio.
𝐶𝑠 ≈
1
5
𝑎
1
10
𝐶𝑐
𝐶𝑠 = 0.0463(
𝐿𝐿(%)
100
)𝐺𝑠
Valores típicos del límite líquido, límite plástico, índice de compresión virgen 
e índice de expansión para suelos naturales:
ÍNDICE DE EXPANSIÓN 𝑪𝒔
Wilfredo
Wilfredo
Wilfredo
generalmente es este
Wilfredo
Wilfredo
Se tiene un perfil de suelo, sobre el cual se realizó una prueba de
consolidación, tomando una muestra del centro del estrato. Calcular el
asentamiento en campo debido a consolidación primaria para una sobrecarga
de 48 kN/m2 aplicada en la superficie del terreno. Se muestra la curva virgen
de consolidación.
Ejercicio 3:
Wilfredo
Se tiene un perfil de suelo, sobre el cual se realizó una prueba de
consolidación, tomando una muestra del centro del estrato. Calcular el
asentamiento en campo debido a consolidación primaria para una sobrecarga
de 48 kN/m2 aplicada en la superficie del terreno. Se muestra la curva virgen
de consolidación.
Ejercicio 3:
Ejercicio 1
En la figura se muestra el 
perfil de un suelo. Pruebas 
de consolidación en 
laboratorio fueron llevadas 
a cabo sobre un espécimen 
tomado de la región 
intermedia del estrato de 
arcilla. La curva de 
consolidación en campo es 
la que se aprecia en la 
figura. Calcule el 
asentamiento (mm) por 
consolidación primaria.
Ejercicio 2: