Clase 18 Consolidación 1

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MECÁNICA DE SUELOS
COMPRESIBILIDAD DE LOS SUELOS
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA ACADÉMICO DE INGENIERÍA CIVIL
Mgtr. Francisco Chávez
Ing. Jenny Carolina Sánchez Ramírez
Torre de 
Pisa
Wilfredo
No fue diseñada para mantener ese angulo de inclinacion, se olvidaron se hacer un estudio de suelos. Había fundamentalmente arcilla, tiende a irse acomodando, cediendo el peso de la estructura, tendio a ladiarse
Wilfredo
Asentamientos y consolidación, fisuras y grietas, darse el colapso de la estructura
Wilfredo
proceso lento, en el transcurso de esos años fue cediendo
CONSOLIDACIÓN
• En campo, cuando el esfuerzo sobre una capa de suelo saturado se incrementa, 
por ejemplo, por la construcción de una cimentación, la presión de poros del agua 
aumentará. 
• En el caso de arcillas, dado que su permeabilidad hidráulica es muy pequeña, se 
requerirá de determinado tiempo para que se disipe el exceso de presión de poros 
del agua y que el aumento en el esfuerzo se transfiera al armazón sólido del suelo. 
1ton 5ton
10ton
10ton
Cuando se aplica carga, esta es asumida 
inicialmente por el agua
Wilfredo
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fase solida se va comprimiendo, variación de volumen
Wilfredo
presión de poros
• Si Δσ es una sobrecarga en la superficie 
del terreno sobre un área muy grande, 
el incremento en el esfuerzo total a 
cualquier profundidad de la capa de 
arcilla será igual a Δσ. 
• En el tiempo t = 0 (inmediatamente 
después de aplicar el esfuerzo), el 
exceso de presión de poros del agua a 
cualquier profundidad Δu será igual a 
Δσ:
∆𝑢 = ∆ℎ𝑖 . 𝛾𝑤 = ∆𝜎 (en t=0)
• En teoría, en el tiempo t=∞, cuando todo el exceso
de presión de poros del agua en la capa de arcilla
se ha disipado como resultado del drenaje hacia
las capas de arena:
∆𝑢 = 0 (en t=ꝏ)
• Entonces el incremento en el esfuerzo efectivo en 
la capa de arcilla es:
∆𝜎′ = ∆𝜎 − ∆𝑢 = ∆𝜎 − 0 = ∆𝜎
• Este incremento gradual en el esfuerzo efectivo
en la capa de arcilla ocasionará un asentamiento
durante un periodo y se le refiere como
consolidación.
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empieza soportando el agua, y luego las cargas del suelo (fase solida)
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se va disminuyendo ese esf de poros
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fracción solida del suelo
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CONSOLIDACIÓN DEL SUELO
La consolidación de un suelo es un proceso lento, que puede durar meses y hasta años.
Es un proceso asintótico, es decir, es más rápido al comienzo y se va haciendo cada vez más 
lento hasta que el suelo llega nuevamente al equilibrio.
Produce asentamientos.
No tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre él 
puede llevar a consecuencias catastróficas como la inclinación, fisuración e incluso el colapso. 
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. 
Wilfredo
• Si un suelo ha soportado, a través de su 
vida geológica, sobrecargas tales como 
otros estratos que luego fueron 
erosionados, glaciares, estructuras, etc. 
podemos decir que se encuentra 
preconsolidado, es decir, que tuvo a lo 
largo del tiempo, una carga superior a 
la que soporta actualmente.
• La presión de preconsolidación (𝜎′𝑐), es 
la presión de sobrecarga máxima a la 
que se ha sometido la muestra de 
suelo.
Suelo sobreconsolidado (OC)
• Si la presión de sobrecarga efectiva presente 
(𝜎′0) es igual a la presión de 
preconsolidación (𝜎′𝑐), el suelo está 
normalmente consolidado.
• OCR = 𝜎′𝑐 /𝜎′0
• Sin embargo, si 𝜎′0 < 𝜎′𝑐, el suelo está 
sobreconsolidado.
Suelos normamente
consolidados (NC)
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COMPRESIBILIDAD DEL SUELO
• El incremento de esfuerzos causados por la construcción de cimentaciones y
otras cargas, comprimen las capas de suelo. Procesos:
a) Deformación de las partículas de suelo
b) Expulsión de agua o aire de los espacios vacíos del suelo
c) Reubicación o acomodo de las partículas de suelo
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COMPRESIBILIDAD DEL SUELO
• Deformación elástica: debida a la deformación
individual de las partículas. Se puede dar una
posible recuperación durante un proceso de
descarga, que se debe a la energía elástica
acumulada por las partículas y que depende en
gran medida de la compacidad del suelo.
• Deformación plástica: debida al deslizamiento
entre las partículas y la ruptura de estas. Los
desplazamientos generados serán irreversibles.
Cambios en su micro-textura y en la disposición
de los granos en el depósito de suelo.
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ASENTAMIENTO:
• Deformación vertical en la superficie de un terreno, proveniente de la 
aplicación de cargas o debido al peso propio de las capas.
Wilfredo
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ASENTAMIENTO ELÁSTICO (o 
inmediato), 
• A causa de la deformación 
elástica del suelo seco, del 
suelo húmedo y de los suelos 
saturados siempre que no 
ocurra ningún cambio en el 
contenido de humedad. Los 
cálculos de asentamientos 
elásticos, generalmente se 
basan en ecuaciones que se 
derivan de la teoría de la 
elasticidad.
ASENTAMIENTO POR 
CONSOLIDACIÓN PRIMARIA
• Resultado de un cambio de 
volumen a causa de la 
expulsión del agua que 
ocupa los espacios vacíos.
ASENTAMIENTO POR 
CONSOLIDACIÓN 
SECUNDARIA
• Resultado de los ajustes de 
las estructuras del suelo. Es 
una forma adicional de 
compresión que ocurre a 
esfuerzo efectivo constante.
El asentamiento de un suelo causado por las cargas se puede dividir en tres grandes categorías:
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durante el tiempo por el acomodo de particulas
• El asentamiento total de una cimentación, se puede dar como:
𝑆𝑇 = 𝑆𝑒 + 𝑆𝑐 + 𝑆𝑠
Donde:
ST = asentamiento total
Se = asentamiento elástico
Sc = asentamiento por consolidación primaria
Ss = asentamiento por consolidación secundaria
• Cuando las cimentaciones se construyen sobre arcillas altamente compresibles, el
asentamiento por consolidación puede ser muchas veces mayor que el
asentamiento elástico.
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para un S plastico interesa más por consolidación secundaria
ASENTAMIENTO ELÁSTICO (Se)
• Ocurre directamente después de la aplicación de una carga, sin un cambio de
contenido de humedad en el suelo. La magnitud del asentamiento de contacto,
dependerá de la flexibilidad de la cimentación y del tipo de material de apoyo.
• Capítulo anterior: Relaciones para determinar el incremento del esfuerzo (causa del
asentamiento) debido a la aplicación de la carga lineal, franja de carga, carga circular,
y carga rectangular. Se consideró:
• La carga es aplicada en la superficie del suelo
• El área cargada es flexible
• El suelo es un medio homogéneo, elástico, isotrópico y extendido a una gran
profundidad.
Wilfredo
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Dependera de los sgtes factores: tipo de cimentación y de las características del suelo (tipo de suelo)
En general, las cimentaciones no son perfectamente flexibles y están embebidas a una cierta
profundidad debajo de la superficie del suelo. Es usual, sin embargo, que para evaluar la
distribución de la presión de contacto debajo de la cimentación junto con el perfil de
asentamientos, se haga bajo estas condiciones ideales.
Presión de contacto
Perfil de asentamiento
Presión de contacto
Perfil de asentamiento
Figura a: Cimentación perfectamente flexible apoyada sobre un material elástico (arcilla saturada,
por ejemplo). Si la cimentación es sometida a una carga uniformemente distribuida, la presión de
contacto será uniforme y la cimentación experimentará un perfil variable de hundimiento.
Figura b: Cimentación perfectamente rígida apoyada en la superficie del suelo sometida a una carga
uniformemente distribuida: la cimentación se someterá a un asentamiento uniforme y la presión de
contacto será redistribuida.
Wilfredo
Arcilla
WilfredoWilfredo
El perfil de asentamiento y la distribución de la presión de contacto descritas son verdaderos para
suelos con módulo de elasticidad casi constante con la profundidad.
Material: arena
Adicionalmente, hay una falla en el confinamiento lateral en el borde de la superficie del suelo de
fundación. La arena en el borde de una base flexible es empujada hacia afuera y la curva de
deflexión de la base toma una forma cóncava hacia abajo.
Wilfredo
Wilfredo
Wilfredo
• Cimentación superficial sometida a una
fuerza neta por unidad de área igual a
Δσ. Teóricamente, si la cimentación es
perfectamente flexible, el asentamiento
se puede expresar como:
CÁLCULO DEL ASENTAMIENTO ELÁSTICO
Wilfredo
Donde:
Presión neta aplicada sobre la cimentación
Relación de Poisson del suelo
Módulo de elasticidad promedio del suelo debajo de la 
cimentación desde z = 0 hasta aproximadamente z = 5B
B/2 para el centro de la cimentación 
B para una esquina de la cimentación 
Factor de forma (Steinbrenner, 1934)
Factor que depende de la ubicación en la cimentación, donde el 
asentamiento se está calculando
Factor de profundidad
2
Wilfredo
Asentamiento al centro de una cimentación:
Asentamiento en la esquina de una cimentación:
Las variaciones de F1 y F2 [Ecuaciones (17.3) y (17.4)] con m’ y n’ se dan en las tablas 11.1 y 11.2.
También la variación de If con Df/B y μs se dan en la tabla 11.3.
Note que cuando Df=0, el valor de If = 1 en todos los casos.
Wilfredo
d
El asentamiento elástico para una cimentación rígida se puede calcular con:
Debido a la naturaleza heterogénea de los depósitos de suelos, la magnitud del módulo de 
Elasticidad del suelo Es, puede variar con la profundidad, por lo que Bowles (1987) recomendó el 
uso del valor del promedio ponderado de Es en la ecuación (11.1), o: 
Donde:
Es(i) = módulo de elasticidad del suelo dentro de la profundidad Δz
ҧ𝑧 = H ó 5B, el que sea más pequeño
Valores representativos del módulo de elasticidad y relación de Poisson para diferentes tipos de suelo:
Wilfredo
Wilfredo
Wilfredo
Wilfredo
Donde:
Presión neta aplicada sobre la cimentación
Relación de Poisson del suelo
Módulo de elasticidad promedio del suelo debajo de la 
cimentación desde z = 0 hasta aproximadamente z = 5B
B/2 para el centro de la cimentación 
B para una esquina de la cimentación 
Factor de forma (Steinbrenner, 1934)
Factor que depende de la ubicación en la cimentación, donde el 
asentamiento se está calculando
Factor de profundidad
2
Ejemplo
Se desea calcular el 
asentamiento elástico en el 
centro de una cimentación 
rígida de 1mx2m