CONSOLIDACION DE LOS SUELOS

l observar los depósitos de material muy suave 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 por sedimentación sucesiva. A un proceso de disminución de volumen, que tenga lugar un lapso, provocado por un aumento de las cargas sobre el suelo,

se le llama proceso de consolidación.

Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación la posición relativa de las partículas esencialmente la misma,; así, el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir solo en direcciones vertical; esa es la consolidación unidireccional o

unidimensional, en el caso situado arriba, por ejemplo, la consolidación seria de este tipo considerando que los estratos de depósitos tienen gran extensión horizontal, en

comparación con su espesor, en la consolidación unidimensional, por lo tanto, el volumen de la masa de suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partículas sólidas son nulos.

Si eventualmente, el anterior material depositado llega a subyacer en el lugar donde

se construya una estructura y se observa el comportamiento ulterior del suelo, podrá notarse que los estratos se comprimen aun mas, bajo las nuevas cargas que se comunica, el que los desplazamientos horizontales de la arcilla sean o no esencialmente nulos, dependerá de

varios factores si el estrato de arcilla es relativamente delgado y esta confinado entre el estrato de arena o grava o de materiales mas rígidos o si el estrato de arcilla aun siendo

grueso, contiene gran cantidad de capas delgadas de arena, ocurre que la deformación lateral de la arcilla se restringe tanto que puede despreciarse en comparación a los desplazamientos verticales.

En estos casos las características de la consolidación de los estratos de arcilla, pueden

investigarse cuantitativamente con aproximación razonable, realizando pruebas de consolidación unidimensional sobre especimenes representativos del suelo, extraídos en forma tan inalterada como sea posible. Se puede así calcular la magnitud y la velocidad de

los asentamientos probables debidos a las cargas aplicadas.

Desde luego es cierto que en las pruebas de laboratorio hechas con muestras pequeñas se produce la consolidación en tiempo muy cortos en comparación con el tiempo en el que el estrato real de arcilla se consolidara bajo la carga de la estructura. Hecho en la

aplicación de las teorías a la practica de la mecánica de suelos, se supone que todas las constantes de consolidación son las mismas en el proceso rápido de laboratorio que en el

mucho mas lento que tiene lugar en la naturaleza. Si este es el caso o no, no se sabe en la actualidad es posible que lo anterior sea uno

de los factores que influyen en el hecho observado de que los asentamientos predichos son mayores que los reales.

Una prueba de consolidación estándar se realiza sobre una muestra labrada en forma de cilindro aplastado , es decir de pequeña altura en comparación al diámetro de la

sección recta. La muestra se coloca en el interior de un anillo , generalmente de bronce ,

que le proporciona un completo confinamiento lateral. El anillo se coloca entre dos piedras

porosas, una en cada cara de la muestra; las piedras son de sección circular y de diámetro ligeramente menor que el diámetro interior del anillo. El conjunto se coloca en la cazuela

de un consolido metro este es de tipo flotante. Hoy principalmente usado y así llamado porque se puede desplazar durante la consolidación del suelo.

Se aplican cargas a la muestra, repartiéndolas uniformemente en toda su área con el dispositivo formado por la esfera metálica y la placa colocada sobre la piedra porosa

superior. Un extensometro apoyado en el marco de carga móvil y ligado a la cazuela fija , permite llevar un registro de las deformaciones en el suelo. Las cargas se aplican en incrementos, permitiendo que cada incremento obre por un periodo de tiempo suficiente

para que la velocidad de deformación se reduzca prácticamente a cero.

En cada incremento de carga se hacen lecturas en el extensometro, para conocer la deformación correspondiente a diferentes tiempos.

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El coeficiente de consolidacion de una arcilla es de 4.92 * 10-4 cm2 / seg, el estrato en

cuestion de H =6 m de espesor esta situado entre dos capas de arena y se consolida bajo la carga compuesta por un edificio, diga en cuanto tiempo (dias) alcanzara la arcilla el 50% de

consolidación primaria. Cv = 4.92 * 10-4

H = 6 m – 600 cm

t = dias ARCILLA

H/2 por estar entre dos capas

T = Cv t/H2 donde : T = numero adimensional llamado factor tiempo que esta en funcion del % de asentamiento

(consolidacion)

Cv = espesor de consolidación H = espesor de la muestra

t = Tiempo correspondiente al grado de consolidación

T = Cv t/H2

t = T H2 / Cv = (0.197) (300)2 / 4.92 * 10-4

T50 = 0.197 por tabla

t = 36 * 106 * 1 dia/ 86400 seg t = 417 dias

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El coeficiente de consolidación de una arcilla es de 5.32 *10-4 cm/seg el estrato de esta

arcilla es de 8.50 mts de espesor y esta situado entre dos capas de arena en cuanto tiempo en días alcanzara la arcilla el 60% la consolidación primaria.

Cv = 5.32 *10-4 H = 8.50 = 850 cm/2 = 425 cm

T = dias T60 = 0.287

T = Cv t/H2

t = T H2 / Cv

t = (0.287) (425)2 / 5.32 *10-4 t = 97 * 106 seg. * 1 día / 86400 seg.

t = 1127.80 = 1128 dias

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Sobre un estrato de 10 metros de arcilla compresible se ha levantado un edificio es estrato esta confinado por dos estratos continuos de arena.

En una prueba de consolidación hecha en esa arcilla se uso una muestra de 2 cm de altura, drenadas por ambas caras y el tiempo en que la muestra llega al 50% de consolidación fue de 20 minutos calcule en años el tiempo en que el edificio hará que el

estrato real alcance el mismo grado de consolidación.

H = 2 cm/2 = 1 cm T50 = 0.197 t = 20 minutos =1200 segundos

H = 10 metros =100 cm / 2 = 500 cm

T = Cv t/H2

Cv = T H2 / t

Cv = (0.197) (1 cm)2 / 1200 seg

Cv = 1.6 * 10-4 cm2 / seg

t = T H2 / Cv

t = (0.197) (500)2 / 1.6 * 10-4 t = 300 * 1016seg

t = 300 * 1016 seg * 1 dia / 86400 seg = 3476 dias

t = 3476 dias * 1 año /365 dias

t = 9.5 años