Cuando un suelo saturado se somete a un incremento de carga, inicialmente el agua presente en los poros del suelo es la que soporta dicha carga, entonces se genera un aumento en la presión de poro de igual magnitud que la carga aplicada. Dicha presión de poro se disipa de forma diferida. La carga aplicada se transfiere al esqueleto de suelo.
Analogía
de
Terzaghi
Esta Consolidación unidimensional: ecuación expresa cómo el exceso de la presión de poro ue generada ante la aplicación de un incremento de esfuerzo ¨, varía con el tiempo, con la posición de elemento suelo analizado y con las propiedades del mismo. Hipótesis: Suelo homogéneo Suelo saturado Partículas de suelo y agua totalmente incompresibles Compresión unidimensional Flujo unidireccional, validez de Ley de Darcy Relación de vacíos (e) depende sólo de · Las deformaciones unitarias son pequeñas El valor de la permeabilidad es constante durante todo el proceso de consolidación.} 1Prueba de consolidación Una prueba de consolidación consiste en la aplicacióngradual (comúnmente cada 24 horas) de incrementos decarga a un suelo saturado, lateralmente confinado. En cada incremento de carga se construyen curvas d consolidación, los resultados de cada incremento de cargase resumen en una
curva de compresibilidad.
1Parámetros de Consolidación Coeficiente de consolidación, consolidación , Cv: indica la rapidez con la quese disipa la presión de poro, una vez se aplica un incremento de carga.
Coeficiente de compresibilidad, av: expresa la razón de variación de la relación de vacíos con la presión. Módulo de compresibilidad volumétrica, mv: se define como la relación esfuerzodeformación y expresa la compresibilidad del suelo, referida a su volumen inicial. Estimación de los tiempos de consolidación
En un suelo poco permeable saturado, el incremento de esfuerzo esfuerzo efectivo y el asentamiento asociado después de la aplicación de una carga no se producen instantáneamente. Tardan un cierto tiempo. La mayor o menor velocidad de asentamiento de un suelo depende del coeficiente de consolidación Cv. El grado de consolidación, U, de una capa de suelo al cabo de cierto tiempo t de aplicar una carga es la relación entre el asentamiento producido hasta dicho instante y el asentamiento total que se producirá cuando se disipe completamente el exceso de presión de poro. Estimación del coeficiente de consolidación (Método de Casagrande).
El método se aplica a los resultados de una prueba de consolidación. Se considera el dato correspondiente al 50% de consolidación de la muestra.
Proceso de consolidación en el suelo
Suelo normalmente consolidado
En los depósitos de suelo sedimentarios la estructura y las características esfuerzodeformación depende de su historia geológica. En el caso de un depósito de longitud infinita vamos a estudiar la deformación unidimensional: unidimensional: el elemento de suelo A se encuentra a una profundidad z1 en un instante (1) de su historia geológica. Se conocen las condiciones del NAF y el peso específico del suelo.
Cuando el proceso de sedimentación se encuentra en el estado 1, su esfuerzo efectivo vertical es ·1v, que es el máximo esfuerzo efectivo vertical que ha soportado hasta ese instante. Lo mismo ocurre en los estados 2, 3 y 4. En este caso el suelo no ha sufrido esfuerzos efectivos verticales mayores que las que está soportando al momento de la observación. En esta condición el suelo está normalmente consolidado. consolidado.
Proceso de consolidación en el suelo
Se tiene el valor de presión de poro en la condición (1) el cual es e1. Si se representa este estado en un gráfico ¶v vs e se tendrá el punto 1 de la gráfica. Con el proceso de sedimentación un nuevo suelo se deposita y se eleva la superficie del terreno hasta la posición 2. El esfuerzo efectivo vertical resultante después que se disipa el exceso de presión de poro es: El incremento en el esfuerzo efectivo habrá generado una compresión del suelo y una reducción en la relación de vacíos. El nuevo estado se representa gráfica como el punto 2 de la gráfica. Al continuar la sedimentación seguirá aumentando el esfuerzo vertical efectivo y reduciendo la relación de vacíos. La curva resultante de este proceso es la representada en azul. Esta es la curva o rama de compresión virgen. Esta curva es válida para todos los elementos del suelo en un único instante del proceso de consolidación.
Suelo
preconsolidado preconsolidado
Por el contrario, en los puntos 3· y 2· el esfuerzo efectivo vertical del elemento en cualquiera de esos dos instantes es menor al esfuerzo máximo sufrido a los largo de toda su historia geológica. En el instante representado en el punto 3·, el esfuerzo efectivo vertical es ·3 v, pero el máximo esfuerzo que soportó el elemento fue ·4 v, lo mismo ocurre en el instante 2·. En el caso en que el suelo ha sufrido esfuerzos efectivos verticales mayores que los soportados en el instante de observación, se dice que el suelo se encuentra preconsolidado. El esfuerzo de preconsolidación ·p
Se define como el esfuerzo efectivo vertical máximo del elemento de suelo a lo largo de su historia de esfuerzos. Se determina usando un procedimiento propuesto por Casagrande (1936). El esfuerzo de preconsolidación es la abscisa del punto de intersección de la línea de recompresión y la línea de compresión virgen.
El grado de preconsolidación OCR %
Es la relación entre el esfuerzo vertical efectivo máximo histórico (esfuerzo de preconsolidación) / y el esfuerzo efectivo vertical en el instante de observación. Causas de la consolidación c onsolidación secundaria secundaria
Varios autores han tratado de explicar el fenómeno de la consolidación secundaria de los suelos , tal vez el concepto más aceptado es que éste se debe a que el suelo es un material viscoso. Enfoque 1: La consolidación primaria es un fenómeno de carácter hidráulico. La consolidación secundaria se debe a las características viscosas del suelo ´creepµ Antes del tiempotp ocurren la consolidación primaria la secundaria después del tiempo tp. Causas de la consolidación c onsolidación secundaria secundaria
Enfoque 2: La consolidación primaria es un fenómeno de carácter hidráulico hidráulico en el cual también intervienen las características viscosas del suelo, ocurre antes del tiempo tp. La consolidación secundaria se debe a las características viscosas del suelo. ´Creepµ, ocurre después del tiempo tp. (Este enfoque utilizado por Das) Esfuerzos horizontales 2 Esfuerzos geostáticos
Los esfuerzos en el interior de un suelo están producidos porlas cargas exteriores aplicadas al mismo y por el peso propio del suelo. Esfuerzo geostático vertical: en el caso que no se se apliquen cargas o esfuerzos esfuerzos tangenciales tangenciale s sobre los planos vertical y 2
2horizontal, el esfuerzo vertical a cualquier profundidad se calcula considerando el peso del suelo por encima de dicha profundidad Donde z es la profundidad y g es el peso específico del suelo. Este esfuerzo varía linealmente con la profundidad. Distribución de esfuerzos
El suelo resulta cada vez más compacto al aumentar la profundidad debido a la compresión originada por los esfuerzos geostáticos. En suelo estratificado y el peso específico de cada estrato es diferente Esfuerzos geostáticos
Esfuerzo geostático horizontal: La relación entre los esfuerzos horizontal y vertical se expresa por un coeficiente de esfuerzo lateral o de presión lateral K. El coeficiente de presión lateral en reposo Ko es el coeficiente que v relaciones los esfuerzos horizontal y vertical cuando no se ha producido deformación lateral en el terreno. Tiene valores entre 0.4 y 0.5. En el caso de que el esfuerzo horizontal es mayor al vertical (depósito sedimentario sometido a carga importante en el pasado) Ko tiene valores de 3. Fórmula de Jacky en esfuerzos efectivos.
