1. UCM Ingeniería en
Construcción
CONSOLIDACIÓN
UNIDIMENSIONAL DE
SUELOS

2. UCM Ingeniería en
Construcción
Consolidación unidimensional
de suelos
 Definición
Asentamiento que experimentan algunos
suelos producto del escape del agua
debido a sobrecargas

3. UCM Ingeniería en
Construcción
Consolidación unidimensional
de suelos
 Hipótesis fundamentales de la teoría de
consolidación
1. Se supone el suelo: Homogéneo, cohesivo y
saturado
2. La compresión del suelo IN SITU es
unidimensional
3. La variación de volumen tiene su origen en la
relajación del exceso de presión de poros
4. El flujo es unidimensional
5. El Coeficiente de Consolidación (Cv) y el de
permeabilidad (k) permanecen constante a lo
largo del proceso

4. UCM Ingeniería en
Construcción
Deformación Plástica
 Definición
 Es una reducción en la relación de vacíos,
bajo un incremento de presión (o carga)
Deformación plástica en
suelos granulares
Deformación plástica en
suelos finos

5. UCM Ingeniería en
Construcción
Deformación plástica en suelos
granulares (grano grueso)
 Condiciones en que se presenta:
1. Suelo seco
2. Suelo parcialmente saturado
3. Suelo completamente saturado
4. Carga aplicada al suelo

6. UCM Ingeniería en
Construcción
Deformación plástica en suelos
granulares (grano grueso)
 Condiciones en que se presenta:
1. Suelo seco
2. Suelo parcialmente saturado
3. Suelo completamente saturado
4. Carga aplicada al suelo
Deformación prácticamente instantánea

7. UCM Ingeniería en
Construcción
Deformación plástica en suelos
granulares (grano grueso)
 Condiciones en que se presenta:
1. Suelo seco
2. Suelo parcialmente saturado
3. Suelo completamente saturado
4. Carga aplicada al suelo
Deformación prácticamente instantánea

8. UCM Ingeniería en
Construcción
Deformación plástica en
suelos finos
 Condiciones en que se presenta:
1. Grano fino saturado parcial o totalmente
 El tiempo para lograr la deformación
plástica y la reducción de vacíos es
mucho mayor y dependerá de:

9. UCM Ingeniería en
Construcción
Deformación plástica en
suelos finos
 El tiempo para lograr la deformación
plástica y la reducción de vacíos es
mucho mayor y dependerá de
1. Grado de saturación
2. El coeficiente de permeabilidad del suelo
3. Las propiedades del fluido de los poros
4. La longitud de la trayectoria que debe
recorrer el fluido expulsado de la muestra
para encontrar el equilibrio

10. UCM Ingeniería en
Construcción
Deformación plástica en
suelos finos
 El tiempo para lograr la deformación
plástica y la reducción de vacíos es
mucho mayor y dependerá de
1. Grado de saturación
2. El coeficiente de permeabilidad del suelo
3. Las propiedades del fluido de los poros
4. La longitud de la trayectoria que debe
recorrer el fluido expulsado de la muestra
para encontrar el equilibrio

11. UCM Ingeniería en
Construcción
 Se define consolidación como la
deformación plástica debida a la
reducción en la relación de vacíos
(generalmente llamada asentamiento)
la cual es función del tiempo.

12. UCM Ingeniería en
Construcción
 La diferencia entre compresión y
asentamiento por consolidación es que
la consolidación depende del tiempo.

13. UCM Ingeniería en
Construcción
Consolidación primaria

14. UCM Ingeniería en
Construcción
Consolidación primaria

15. UCM Ingeniería en
Construcción
Consolidación primaria

16. UCM Ingeniería en
Construcción
Consolidación primaria

17. UCM Ingeniería en
Construcción
Consolidación primaria
 Diagrama de consolidación de una
capa compresible de arcilla

18. UCM Ingeniería en
Construcción
Consolidación primaria

19. UCM Ingeniería en
Construcción
Definición de términos
1. Arcilla normalmente Consolidada
Es aquella que nunca ha tenido una
fatiga de consolidación mayor a la
existente en el momento actual.
2. Arcilla pre-consolidada (P.C.)
Es aquella que ha tenido una fatiga de
consolidación mayor a la actual

20. UCM Ingeniería en
Construcción
Definición de términos
1. Fatiga máxima de consolidación
Es la fatiga máxima de consolidación que ha
actuado alguna vez en el suelo
2. Razón de pre-consolidación
RPC= σvmáx / σvc
Es el cuociente entre la σvmáx de consolidación
que ha sufrido el suelo en un tiempo t y la fatiga
de consolidación actual σvc ( 1,5 – 2,0)

21. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
1. Índice de compresión o de compresibilidad
(Cc)
v
e
Cc
σlog∆
∆−
=

22. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
1. Índice de compresión o de compresibilidad
(Cc)
v
e
Cc
σlog∆
∆−
=
El Cc define características de
esfuerzo-deformación del suelo, y
se relaciona con cuanta
consolidación o asentamiento
tendrá lugar.

23. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
2. Coeficiente de pre-consolidación o de
compresibilidad ( )
vc
e
σ∆
∆
=av
av

24. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
2. Coeficiente de pre-consolidación o de
compresibilidad ( )
vc
e
σ∆
∆
=av
av

25. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
2. Coeficiente de pre-consolidación o de
compresibilidad ( )av
El coeficiente mide la razón de
variación de la relación de vacíos
con la presión.
Y el valor de av depende de la
presión actuante sobre el suelo y
no es constante del mismo.

26. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
3. Coeficiente de consolidación vertical
w*av
)1(
γ
ek
Cv
+
=

27. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
3. Coeficiente de consolidación vertical
w*av
)1(
γ
ek
Cv
+
=
El coeficiente de
consolidación se
relaciona con el tiempo
en que tendrá lugar una
determinada cantidad de
consolidación.

28. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
4. Coeficiente de compresibilidad volumétrica
e1
av
+
=vm

29. UCM Ingeniería en
Construcción
Características o parámetros
de la consolidación de suelos
4. Coeficiente de compresibilidad volumétrica
Físicamente expresa la
compresibilidad del suelo,
relacionándola con su
volumen inicial.

30. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del coeficiente
de consolidación (Cv)
 El Cv se determina por ajustes de
curvas tiempo, experimental y teórica,
desarrollándose por alguno de los
siguientes métodos.
- Raíz cuadrada del tiempo (Taylor)
- Logaritmo del tiempo (Casagrande)

31. UCM Ingeniería en
Construcción
Esquema del ensayo de
consolidación

32. UCM Ingeniería en
Construcción
Esquema del ensayo de
consolidación

33. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del coeficiente
de consolidación (Cv) Taylor

34. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del coeficiente
de consolidación (Cv) Taylor
t90
D100=Ds-10/9(Ds-90)
Ds
D90
90
2
90
2
90 848,0
t
H
t
HT
cV ==

35. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del coeficiente
de consolidación (Cv) Taylor
90
2
90
t
HT
cV =
Drenaje simple
90
2
90 )2/(
t
HT
cV =
Drenaje doble
H
Drenaje
H1
H2
Drenaje

36. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del coeficiente de
consolidación (Cv) Casagrande
t100t50
D100
t1=4*t2
D0

37. UCM Ingeniería en
Construcción

38. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del coeficiente de
consolidación (Cv) Casagrande
50
2
50
2
50
V
t
H196,0
t
HT
c ==





 −
=
2
0100
50
DD
D

39. UCM Ingeniería en
Construcción
Graficas deformación v/s
carga

40. UCM Ingeniería en
Construcción
Escala natural
Relación de
vacíos (e)
Presión (σ)
v
e-
a
σ∆
∆
=v

41. UCM Ingeniería en
Construcción
Escala logarítmica

42. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación de la
preconsolidación

43. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación de la
preconsolidación
σc
σv< σc preconsolidada
σv > σc normalmente consolidada

44. UCM Ingeniería en
Construcción

45. UCM Ingeniería en
Construcción
Calculo asentamiento total
Vo
Vs
H
Vs
Vo
Η
∆Η
=
+
∆
e
e
1
Η
∆
=
+
−
=
+
−
=
+
−
=
+
∆ H
VV
VV
V
VV
V
VV
V
V
V
V
V
V
e
e
s
i
s
s
s
s
s
i
s
o
0
0
0
10
0
1
1
Demostración

46. UCM Ingeniería en
Construcción
Calculo asentamiento total
Por lo tanto
01 e
e
H
+
∆
=∆Η
vCce
v
e
Cc σ
σ
log
log
∆=∆⇒
∆
∆
=Recordar

47. UCM Ingeniería en
Construcción
Calculo asentamiento total
vCc
e
H
H σlog*
1 0
0
∆
+
=∆
000 log)log(log vvvv σσσσ −∆+=∆





 ∆+
+
Η
=∆
0
00
0
log*
1
*
v
vv
e
Cc
H
σ
σσ

48. UCM Ingeniería en
Construcción






′
∆+′
+
Η
=∆
0
00
0
log*
1
*
v
vv
e
Cc
H
σ
σσ
• La formula es conservadora
• Los cálculos se realizan al centro del estrato

49. UCM Ingeniería en
Construcción

50. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del tiempo de
consolidación
Estrato arcilloso de espesor
2H, en el cual el agua puede
drenar por el extremo superior
e inferior.

51. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del tiempo de
consolidación
 Grado de consolidación U del suelo se expresa
como.
U = Asentamiento en el instante T
Asentamiento al final de la consolidación
max∆Η
∆Η
=U

52. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del tiempo de
consolidación
 Grado de consolidación U del suelo se
expresa como.
f
y
ee
ee
U
−
−
=
0
0
Si u = 0 entonces U = 100%
En los puntos interiores, utilizar
la ecuación Uy

53. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del tiempo de
consolidación
vovf
vov
yU
´´
´´
σσ
σσ
−
−
=
El porcentaje de consolidación, U, se define
como el porcentaje promedio del esfuerzo
adicional Δσ, que es soportado por el
aumento del esfuerzo efectivo y representa el
porcentaje de la compresión total o máxima
que ya ha ocurrido en el estrato

54. UCM Ingeniería en
Construcción

55. UCM Ingeniería en
Construcción

56. UCM Ingeniería en
Construcción
Además de los valores del grado de consolidación Uy,
también es necesario calcular el grado promedio de
consolidación U*y. Este refleja el asentamiento en la
superficie de la carga.

57. UCM Ingeniería en
Construcción
Grado de consolidación v/s T
Esta curva permite obtener el
grado de consolidación en
diferentes instantes.

58. UCM Ingeniería en
Construcción

59. UCM Ingeniería en
Construcción
Determinación del tiempo de
consolidación
 La permeabilidad del suelo, que rige la velocidad de filtración del
agua.
 El espesor del estrato, que influye en el gradiente hidráulico y en el
volumen de agua que debe filtrarse como en la distancia que debe
atravesar.
 El número de fronteras permeables del estrato, por las cuales pueda
el agua salir, lo cual influye en la distancia que el agua debe atravesar y
en el gradiente hidráulico.
 La relación de vacíos y la velocidad con que ésta cambio con la
presión, lo cual influye en el volumen de agua y en la manera como la
presión neutra disminuye con la pérdida de agua.

60. UCM Ingeniería en
Construcción
Resumen del método de
cálculo
1. Toma de muestra representativa de cada estrato.
2. Realización de ensayos edométricos.
Determinación de parámetros iniciales Cc y e0.
3. Cálculo de las tensiones efectivas iniciales
verticales existentes en cada punto (σ), y los
incrementos en la tensión debido a la carga
aplicada Δσ.

61. UCM Ingeniería en
Construcción
Resumen del método de
cálculo
4. Obtención del asentamiento por estrato.
5. Obtención del asiento total por la suma de los
distintos estratos.
ΔHtotal = Σ ΔHi





 ∆+
+
=∆Η
v
vv
e
HCc
i
´
´
log
1
*
0 σ
σσ

62. UCM Ingeniería en
Construcción
Resumen del método de
cálculo
6. Determinar el tiempo de asentamiento.
T = factor de tiempo adimensional
H = Espesor del estrato
=> H drenaje simple
=> H/2 drenaje doble