UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO – Facultad de Ingeniería

Mecánica de Suelos y Rocas I [2011]

PROF. MS.ING. ARNALDO M. BARCHIESI

TEMA VIII: CONSOLIDACIÓN VERTICAL

VIII.A Teoría de Terzaghi - Frölich para la consolidación vertical. Modelo de Terzaghi. Ecuación. Solución.

VIII.B Ensayo de consolidación vertical. Aparatos. Resultados. Coeficientes. Relación entre presión vertical efectiva y relación de vacíos. Estimador de la presión de pre - consolidación. Procesos de sobre – consolidación. Consolidación secundaria.

Subtema Fuente Principal Fuente Complementaria VIII.A [3] [1] [2] VIII.B [3] [1] [6] [2]

[1] DAS Braja M. (1999) “Fundamentos de Ingeniería Geotécnica” Thomson Learning

[2] GONZÁLEZ de VALLEJO (2004) “Ingeniería Geológica” Prentice Hall.

[3] BERRY - REID (1993) “Mecánica de Suelos” Mc. Graw Hill.

[6] JIMÉNEZ SALAS J.A. - DE JUSTO ALPAÑES J.L. (1975) “Geotecnia y Cimientos I”, 2°Ed. Rueda.

Trabajo Práctico Nº10: Consolidación Vertical.

TEMA VIII: CONSOLIDACIÓN VERTICAL

VIII.A

Teoría de Terzaghi - Frölich para la consolidación vertical.

Al aplicar una carga exterior a un depósito de suelos (por ejemplo debido a la construcción de un terraplén o relleno importante o debido a la construcción de un edificio) tiene lugar un incremento en la presión total y una tendencia a deformar reduciendo el volumen de vacíos.

Esta situación, en un suelo saturado provoca un exceso de presión intersticial y la ocurrencia de deformaciones tangenciales que no pueden tener asociadas tensiones tangenciales en el agua, razón por la cuál el agua tiende a fluir fuera de la región de suelos afectada por el incremento de presión total, disipando el exceso de presión insterticial producido.

Consolidación Vertical – Teoría de Terzaghi

Cambios de volumen

Tres Fenómenos Paso de presión total a presión efectiva

Drenaje

En un elemento:

𝒖𝒖𝒆𝒆 = 𝝆𝝆𝒘𝒘.𝒈𝒈.𝒉𝒉𝒆𝒆

El cambio de volumen es una reducción que trae aparejados asientos (o asentamientos).

El incremento de presión efectiva tiene asociado un aumento en la resistencia al corte del suelo según veremos más adelante.

En gravas y arenas el proceso es rápido y generalmente ha terminado al final de la construcción.

En limos y especialmente en arcillas, el proceso puede ser muy lento y demorar años, décadas o siglos…

En la práctica, bajo acciones “estáticas” el tema se aplica a arcillas y eventualmente a limos y tiene por objeto determinar:

Magnitud de los asientos a asientos totales bajo un área cargada.

Velocidad estimada de los asientos (tiempo necesario para producir un % del asiento total).

En los casos de acciones dinámicas, los conceptos generales son también de aplicación práctica a suelos gruesos.

EDDP 2do ORDEN ue = ue(z,t)

Cv

Solución de la Ecuación Diferencial

i :

Tv,50% = 0,196 Tv,90% = 0,848

VIII B.

Consolidación secundaria

Determinación de la tensión de preconsolidación

Procesos de Consolidación:

Tienen lugar y están asociados a cargas en el pasado geológico de un material que ocasionaron tensiones efectivas mayores a las actuales. Por ejemplo:

Peso de depósitos ya erosionados.

Glaciares (peso del hielo que se derritió).

Desecación y fuerzas capilares. Ejemplo: lentes de arcilla desecada alternando entre capas normalmente consolidadas. También capas superiores de suelos finos depositados bajo agua.

Filtración hacia abajo.

Fuerzas tectónicas.

A veces, el conocimiento geológico de un proceso permite estimar las presiones de pre - consolidación de un depósito de suelos sobre - consolidados.

Consolidación secundaria e inicial

Cuando la presión total deviene en presión efectiva, tiene lugar la consolidación primaria, que corresponde a lo que hemos estudiado en este tema.

Posteriormente tienen lugar deformaciones adicionales que corresponden a la denominada “consolidación secundaria”.

Aparece en los tramos finales de las curvas deformación – tiempo.

Algunas características de esta parte del proceso son:

Es importante para pequeñas razones de incremento de presión (pequeños “escalones de carga”).

Es más importante en muestras de pequeño espesor.

Aumenta al aumentar el coeficiente de permeabilidad del suelo.

Es más importante en suelos con materia orgánica.

El modelo de la figura se ha propuesto para representar el proceso incluyendo la consolidación secundaria:

La consolidación inical suele deberse a:

Deformación propia del aparato.

Cierre de fisuras (en suelos fisurados).

Compresión de burbujas gaseosas (importante en suelos orgánicos).

Es menos importante en arcillas normalmente consolidadas, en suelos sin fisuración y a partir del segundo o tercer incremento de carga.

http://www.fing.uncu.edu.ar/catedras/mecsuelosrocas1