Consolidacion de suelos

Mecánica de Suelos II

Clase anterior

Clase anterior (introducción)
Puede ser PRIMARIA o SECUNDARIA. Primaria, cuando cargado el suelo, la reducción de volumen se debe a 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, (caso emblemático es el de la Torre de Pisa), y con la que nace laMecánica de Suelos (Terzaghi, 1925). 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.

Principio de las tensiones efectivas

1.2 Teoría de la Consolidación

El principio de las tensiones efectivas fue propuesto por Terzaghi en la década de los años veinte y probablemente marca el inicio dela Mecánica de Suelos como una ciencia de Ingeniería. Este principio establece el valor de la tensión que “efectivamente” se transmite a través del esqueleto granular; también denominada, tensión intergranular, la cual se define como:

Mauro Poblete 2006

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Principio de las tensiones efectivas
La presión efectiva puede ser conceptualizada como la sumatoria defuerzas de contactos por unidad de área. En la Figura se muestra la situación particular del contacto entre dos partículas, ilustrándose lo que ocurre, en general, en un área transversal A. Un equilibrio vertical requiere que:

Cambios en la presión efectiva debidos a cambios en las presiones de poros.

Definiciones.
En suelos cohesivos saturados, el efecto del aumento de la carga (externa opor peso propio) consiste en expulsar algo de agua en los poros, lo cual implica un cambio de volumen de la masa de suelo. La reducción gradual del volumen hasta que se alcanza la presión interna de equilibrio se llama consolidación. Por el contrario, una reducción de la carga puede causar un proceso de expansión, cuando el suelo permanece saturado.

Asentamiento por consolidación, a tiempoinfinito:
∆H = H0 * ∆e / (1+e0)
Donde:
H0= espesor inicial del estrato, e0 = Indice de huecos inicial del estrato de suelo, ∆e = Variación del índice de huecos producto de la “sobrecarga” ∆H= Variación del espesor del estrato,

Mauro Poblete 2006

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Coeficiente de compresibilidad volumétrica (mv)
Representa el grado de variación del volumen unitario que se producea consecuencia de un aumento unitario del esfuerzo efectivo. El valor de mv no es constante para un suelo dado, sino que varía con el incremento del esfuerzo efectivo (∆σ’).

Suelos NC y PC
Los suelos más susceptibles son las arcillas y limos normalmente consolidados. También las turbas pueden ser altamente compresibles.
Suelo normalmente consolidado: su volumen permanece constante bajo laacción de un estado de esfuerzo constante y las condiciones actuales corresponden a su presión de consolidación final. Cuando un suelo está sometido a una sobrecarga que es inferior a la presión extrema de consolidación que existió en algún momento de su historia, se dice que está preconsolidado.

mv= ∆e / (∆σ’ * (1+eo))
Es = 1 / mv (módulo de deformació edométrica) Por lo tanto el asentamientopor consolidación se puede escribir:

Sc=∆H= mv*∆σ’*H0

Índice de compresión y expansión (recomprensión)
Cuando se traza una curva “e” en función de log σ’ a partir de los datos de un ensayo edométrico (ó consolidación), se encuentra que la parte inicial representa a la preconsolidación, para luego seguir a la curva normalmente consolidada o curva virgen.
2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.40.2 0.0
Efecto de Preconsolidación Histórica

Asentamiento por consolidación
En términos del índice de compresión, el asentamiento por consolidación puede ser definido de la siguiente forma: Sc=Ho*Cc/(1+eo) *log (σ1’/ σ0’) Donde:

Indice de huecos

Recompresión Compresión

Curva virgen Cc 1

Cc: Indice de Compresión Curva promedio expansión/recompresión con pendiente Cr (Indice de...