UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN

ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

LABORATORIO -MECANICA DE
SUELOS II

CONSOLIDACION DE SUELOS

DOCENTE:

 ING.MIJAIL ELIO ROZAS FOMEZ

ESTUDIANTE:

• DIAZ MONGE ELVIS 144953

• HUALLPA HUALLPA ROMMEL 131429
• HUAYHUATA QUISPE ROMULO 122164
• QUISPE HUARHUA FRANK KELVIN 161091
• QUISPE HUAYLLAHUAMAN RICARDO 111120
• ROJAS PAUCAR SAULO 150309

CUSCO,26 DE JULIO DEL 2020

2020-I
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
1. INTRODUCCIÓN

La consolidación es un proceso que involucra la reducción del índice de vacíos y una

reducción del volumen total del suelo producto de solicitaciones de carga sobre éste, lo
que induce un asentamiento del terreno y de la edificación que se pueda encontrar sobre
el suelo. Este proceso lo experimentan suelos cohesivos, tales como arcillas y limos y
puede tomar bastante tiempo, incluso años. Para suelos granulares la consolidación ocurre
instantáneamente debido a su alta permeabilidad y es denominada compresibilidad. El
estudio de la consolidación es de suma importancia debido a que es necesario conocer el
asentamiento que podría llegar a sufrir una estructura futura y así no poner en riesgo
alguna edificación y vidas humanas que estén involucradas. Además, en ocasiones en un
proyecto es preferible realizar este tipo de estudios antes de sufrir alguna de las siguientes
consecuencias:

• Incremento en el esfuerzo efectivo

• Reducción de volumen de vacíos
• Reducción de volumen total
• Asentamientos en el terreno
• Asentamientos de la estructura
A través de los resultados del laboratorio conoceremos los coeficientes de
consolidación, coeficientes de compresión e hinchamiento, como también los
asentamientos de la muestra para cada incremento de tensiones en función del tiempo.

2. OBJETIVOS
• Determinar el asentamiento que experimenta la muestra de suelo a diferentes
estados de carga.
• Determinar el coeficiente de consolidación para cada estado de carga.
• Determinar la tensión de pre consolidación.
• Determinar el coeficiente de compresión y el coeficiente de hinchamiento.
• Obtener las curvas de asentamiento en función del tiempo para cada incremento
de carga.
•
3. MARCO TEORICO

I.CONSOLIDACION DE SUELOS

Su finalidad es determinar la velocidad y el grado de asentamiento que experimenta una

muestra de suelo arcilloso saturado al someterla a una serie de incremento de presión o
carga.

2
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
El fenómeno de consolidación, se origina debido a que si un suelo parcial o totalmente
saturado se carga, en un comienzo el agua existente en los poros absorberá parte de dicha
carga puesto que esta es incomprensible, pero con el transcurso del tiempo, escurrirá y el
suelo ira absorbiendo esa carga paulatinamente. Este proceso de transferencia de carga,
origina cambios de volumen en la masa de suelo, iguales al volumen de agua drena.

Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de los

suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación de
solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de tiempo
generalmente largo. Producen asientos, es decir, hundimientos verticales, en las
construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud.
La consolidación de un suelo es un proceso lento, puede durar meses y hasta años. Es un
proceso asintótico, es decir, que al comienzo es más veloz, y se va cada vez más lento,
hasta que el suelo llega a una nueva situación de equilibrio en la que ya no se mueve.
El no tomar en cuenta este posible movimiento del suelo al proyectar una estructura sobre
él puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación, fisuración e
incluso el colapso de la misma. En muchos casos es necesario pre-consolidar el suelo
antes de proceder a la construcción de una obra importante, como puede ser, por ejemplo,
edificio o una carretera. La pre consolidación se hace el terreno con un peso semejante o
mayor que el que deberá soportar una vez construida la obra, para esto se deposita en la
zona interesada una cantidad de tierra con el peso equivalente de la obra.

3
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II

Frecuentemente ocurre que durante el proceso de consolidación permanece esencialmente

igual la posición relativa de las partículas sólidas sobre mismo plano horizontal. Así, el
movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir sólo en la dirección vertical, proceso
denominado consolidación unidimensional.
ll. ANALISIS DE CONSOLIDACION
El proceso de consolidación suele ser explicado con el modelo idealizado de un sistema
compuesto por un muelle (resorte), un cilindro con un agujero y relleno de agua. En este
sistema el muelle representa la compresibilidad o la estructura propia del suelo, y el agua
es el fluido que se encuentra en los vacíos entre los poros. El modelo fue propuesto por
Terzaghi como una modificación de un modelo originalmente sugerido por Lord Kelvin.

4
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
A. CONSOLIDACION PRIMARIA
Este método asume que la consolidación ocurre en una sola dimensión. Los datos de
laboratorio utilizados han permitido una interpolación entre la deformación o el índice de
vacíos y la tensión efectiva en una escala logarítmica.
La pendiente de la interpolación es el índice de compresión. La ecuación para el asiento
de consolidación de un suelo normalmente consolidado puede ser determinada entonces
como:

Donde:
δc es el asiento debido a la consolidación.
Cc es el índice de compresión.
eo es el índice de vacíos inicial.
H es la altura de suelo consolidable.
Δσf la tensión vertical final.
Δσi la tensión vertical inicial.
Cc puede ser reemplazada por Cr (índice de re compresión) para usar en suelos sobre
consolidados donde la tensión final efectiva es menor que la tensión de pre consolidación,
o lo que es lo mismo, para suelos que hubieran sido consolidados con más intensidad en
el pasado. Cuando la tensión final efectiva sea mayor que la tensión de pre consolidación,
las dos ecuaciones deben ser usadas en combinación de un modelo
conjunto como sigue:

Donde Δσzc es la tensión de pre consolidación del suelo

B. CONSOLIDACION SECUANDARIA
La consolidación secundaria tiene lugar después de la consolidación primaria a
consecuencia de procesos más complejos que el simple flujo de agua como pueden ser la
reptación, la viscosidad, la materia orgánica, la fluencia o el agua unida mediante enlace
químico algunas arcillas. En arenas el asiento secundario es imperceptible, pero puede
llegar a ser muy importante para otros materiales como la turba.
La consolidación secundaria se puede aproximar mediante la siguiente fórmula:

Donde Ho es la altura de consolidación media

eo es el índice inicial de vacíos
Ca es el índice secundario de compresión

5
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II

4. DATOS DE LABORATORIO

En laboratorio se realizó un ensayo de consolidación a un suelo arcilloso, el espécimen

de prueba tiene un diámetro D=50mm y una altura H=20mm; también se determinó en
laboratorio que la gravedad de solidos Gs=2.508, el contenido de humedad antes del
ensayo es 4738% y el contenido de humedad final de la muestra luego del ensayo fue
28.92%; la altura de Solidos es Hs=9.27mm. Los datos obtenidos del ensayo de
consolidación son:

DATOS Unid
D 50 mm 5 cm
H 20 mm
Gs 2.51 e 1.16
Wo 47.38 % Area 19.63 cm2
Wf 28.92 %
Hs 9.27 mm

5. PROCESAMIENTO DE DATOS

PROCESO DE CARGA DEL ENSAYO DE CONSOLIDACION

Tiempo Lectura del deformimetro de asentamiento (mm)
Transcurrido 0.1kg/cm2 0.2kg/cm2 0.4kg/cm2 0.8kg/cm2 0.16kg/cm2 3.2kg/cm2 6.4kg/cm2
0 h 00 m 00 s 2.4250 3.4200 3.8575 4.4425 5.2500 6.1725 7.1825
0 h 00 m 07.5 s 2.6250 3.5075 3.9400 4.5625 5.3700 6.3400 7.3275
0 h 00 m 15 s 2.6500 3.5100 3.9475 4.5800 5.4025 6.3675 7.3400
0 h 00 m 30 s 2.6725 3.5200 3.9625 4.6025 5.4175 6.3900 7.3725
0 h 01 m 00 s 2.7125 3.5325 3.9900 4.6375 5.4675 6.4325 7.4175
0 h 02 m 00 s 2.7750 3.5475 4.0225 4.6850 5.5225 6.4875 7.4850
0 h 04 m 00 s 2.8625 3.5750 4.0600 4.7475 5.6050 6.5625 7.5725
0 h 08 m 00 s 2.9775 3.6100 4.1150 4.8275 5.7075 6.6700 7.6775
0 h 15 m 00 s 3.0900 3.6500 4.1750 4.9050 5.8050 6.7825 7.7850
0 h 30 m 00 s 3.2150 3.6900 4.2600 4.9925 5.9025 6.8950 7.9000
1 h 00 m 00 s 3.2825 3.7325 4.3075 5.0625 5.9800 6.9800 7.9975
2 h 00 m 00 s 3.3200 3.7600 4.3325 5.1175 6.0600 7.0400 8.0525
4 h 00 m 00 s 3.3500 3.7900 4.3675 5.1650 6.1075 7.0850 8.1175
8 h 00 m 00 s 3.3750 3.8225 4.3900 5.2150 6.1425 7.1300 8.1650
16 h 00 m 00 s 3.3975 3.8375 4.4175 5.2300 6.1675 7.1675 8.1975
24 h 00 m 00 s 3.4200 3.8575 4.4425 5.2500 6.1725 7.1825 8.2400

6
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
PROCESO DE DESCARGA DEL ENSAYO DE CONSOLIDACION
Tiempo Lectura del deformimetro de asentamiento (mm)
Transcurrido 3.2kg/cm2 1.6kg/cm2 0.8kg/cm2 0.4kg/cm2 0.2kg/cm2 0.1kg/cm2
0h 00m 00s 8.2400 8.2175 8.1050 7.9700 7.8800 7.7800
0h 00m 07.5s 8.2475 8.1842 8.0550 7.9575 7.8400 7.7725
0h 00m 15s 8.2450 8.1700 8.0525 7.9550 7.8375 7.7665
0h 00m 30s 8.2400 8.1650 8.0500 7.9500 7.8350 7.7650
0h 01m 00s 8.2350 8.1500 8.0425 7.9425 7.8325 7.7625
0h 02m 00s 8.2300 8.1400 8.0300 7.9300 7.8250 7.7525
0h 04m 00s 8.2250 8.1225 8.0125 7.9100 7.8100 7.7375
0h 08m 00s 8.2175 8.1050 7.9700 7.8800 7.7800 7.7100
0h 15m 00s 8.2175 8.1050 7.9700 7.8800 7.7800 7.7100
0h 30m 00s 8.2175 8.1050 7.9700 7.8800 7.7800 7.7100
1h 00m 00s 8.2175 8.1050 7.9700 7.8800 7.7800 7.7100

6. PRESENTACION DE RESULTADOS

cambio en
LECTURA LECTURA cambio en la Relacion de
larelacion Esfuerzo
CARGA INICIAL FINAL relacion de vacios 2
de vacios (Kg/cm )
(mm) (mm) altura Dh (e)
(De)
0 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.1575 0.0000
0.1 2.4250 3.4200 0.9950 0.1073 1.0502 0.0510
0.2 3.4200 3.8575 0.4375 0.0472 1.0030 0.1021
0.4 3.8575 4.4425 0.5850 0.0631 0.9399 0.2041
0.8 4.4425 5.2500 0.8075 0.0871 0.8528 0.4083
1.6 5.2500 6.1725 0.9225 0.0995 0.7532 0.8165
3.2 6.1725 7.1825 1.0100 0.1090 0.6443 1.6330
6.4 7.1825 8.2400 1.0575 0.1141 0.5302 3.2660

7
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
LECTURA LECTURA cambio en la cambio en Relacion de
Esfuerzo
CARGA INICIAL FINAL relacion de larelacion de vacios 2
(Kg/cm )
(mm) (mm) altura Dh vacios (De) (e)

6.4 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.5302 3.2660

3.2 8.2400 8.2175 -0.0225 -0.0024 0.5326 1.6330
1.6 8.2175 8.1050 -0.1125 -0.0121 0.5448 0.8165
0.8 8.1050 7.9700 -0.1350 -0.0146 0.5593 0.4083
0.4 7.9700 7.8800 -0.0900 -0.0097 0.5690 0.2041
0.2 7.9700 7.7800 -0.1900 -0.0205 0.5895 0.1021
0.1 7.7800 7.7100 -0.0700 -0.0076 0.5971 0.0510

Se requiere determinar los índices de compresión cc, expansión Cs, así como, también la
presión de pre-consolidacion PC, y los Coeficientes de consolidación cv para las
diferentes cargas aplicadas a la muestra.

8
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II

METODO GRAFICOS

CURVA DE COMPRESIÓN
1.1000

1.0000

0.9000
RELACIÓN DE VACIOS (e)

0.8000

0.7000

0.6000

0.5000

0.4000
0.0 0.1 1.0 10.0
ESFUERZO P (Kg/cm2)

Relacion de
Esfuerzo
vacios
(Kg/cm2)
(e)
1.1575 0.0000
1.0502 0.0510
1.0030 0.1021
0.9399 0.2041
0.8528 0.4083
0.7532 0.8165
0.6443 1.6330
0.5302 3.2660

De 0.323
LOG(ΔPi) 0.903

Cc 0.357

9
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II

CURVA DE COMPRESIÓN y EXPANSIÓN

1.1000

1.0000

0.9000
RELACIÓN DE VACIOS (e)

0.8000

0.7000

0.6000

0.5000

0.4000
0.0 0.1 1.0 10.0
ESFUERZO P (Kg/cm2)

Relacion de
Esfuerzo
vacios
(Kg/cm2)
(e)
0.5302 3.2660
0.5326 1.6330
0.5448 0.8165
0.5593 0.4083
0.5690 0.2041
0.5895 0.1021
0.5971 0.0510

De 0.067
LOG(ΔPi) 1.806

Cs 0.037

10
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
CURVA DE COMPRESIÓN
1.1000

1.0000

0.9000
RELACIÓN DE VACIOS (e)

0.8000

0.7000

0.6000

0.5000

0.4000
0.0 0.1 1.0 10.0
ESFUERZO P (Kg/cm2)

SE DETERMINA GRÁFICAMENTE POR ENDE QUE LA PRESIÓN DE PRECONSOLIDACIÓN ES :

PC 0.241 Kg/cm²

CARGA 0.1KG/cm2 Título del gráfico

tiempo (min)
deformimetro(mm)
0.1 2.625 0
0.25 2.65 0.5
0.5 2.6725
1 2.7125 1

2 2.775 1.5
4 2.8625
8 2.9775 2

15 3.09 2.5
30 3.215
3
60 3.2825
120 3.32 3.5
240 3.35
4
480 3.375
0.1 1 10 100 1000 10000
960 3.3975
1440 3.42

D0% 2.40
D100% 3.30

D50 2.85

11
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II

CARGA 0.2KG/cm2
tiempo (min)
deformimetro(mm) Título del gráfico
0.1 3.5075 3.45
0.25 3.51 3.5
0.5 3.52 3.55
1 3.5325
3.6
2 3.5475
3.65
4 3.575
3.7
8 3.61
15 3.65 3.75
30 3.69 3.8
60 3.7325 3.85
120 3.76 3.9
240 3.79 3.95
480 3.8225
4
960 3.8375 0.1 1 10 100 1000 10000
1440 3.8575

D0% 3.452
D100% 3.81

D5O 3.631
T50 10.2

CARGA 0.4KG/cm2
tiempo (min)
deformimetro(mm)
0.1 3.94 Título del gráfico
0.25 3.9475 3.9
0.5 3.9625
1 3.99 4
2 4.0225
4 4.06 4.1
8 4.115
15 4.175 4.2
30 4.26
60 4.3075 4.3
120 4.3325
240 4.3675 4.4
480 4.39
960 4.4175 4.5
0.1 1 10 100 1000 10000
1440 4.4425

D0% 3.93
D100% 4.28

D50 4.105
t50 7.2

12
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
CARGA 0.8 KG/cm2
tiempo (min)
deformimetro(mm)
0.1 4.5625
0.25 4.58
0.5 4.6025 Título del gráfico
1 4.6375 4.5
2 4.685 4.6
4 4.7475
4.7
8 4.8275
4.8
15 4.905
30 4.9925 4.9
60 5.0625 5
120 5.1175
5.1
240 5.165
5.2
480 5.215
960 5.23 5.3
0.1 1 10 100 1000 10000
1440 5.25

D0% 4.51
D100% 5.19

D50 4.85
t50 10.2

CARGA 1.6 KG/cm2

tiempo (min)
deformimetro(mm)
0.1 5.3700 deformimetro(mm)
0.25 5.4025
5.3
0.50 5.4175
5.4
1.00 5.4675
2.00 5.5225 5.5

4 5.6050 5.6
8 5.7075 5.7
15 5.8050 5.8
30 5.9025 5.9
60 5.9800
6
120 6.0600
6.1
240 6.1075
6.2
480 6.1425
960 6.1675 6.3
0.1 1 10 100 1000 10000
1440 6.1725

D0% 5.34
D100% 6.15

D50 5.745
t50 25

13
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
Título del gráfico
CARGA 3.2 KG/cm2
tiempo (min)
deformimetro(mm) 6.2
0.1 6.34 6.3
0.25 6.3675
0.50 6.39 6.4
1.00 6.4325 6.5
2.00 6.4875
4 6.5625 6.6

8 6.67 6.7
15 6.7825
6.8
30 6.895
60 6.98 6.9
120 7.04
7
240 7.085
480 7.13 7.1
960 7.1675
7.2
1440 7.1825
7.3
0.1 1 10 100 1000 10000
D0% 6.28
D100% 7.00

D50 6.64
t50 9

7.1
CARGA 6.4 KG/cm2
tiempo (min)
deformimetro(mm)
0.1 7.3275
0.25 7.3400
7.3
0.50 7.3725
1.00 7.4175
2 7.4850
4 7.5725
8 7.6775 7.5
15 7.7850
30 7.9000
60 7.9975
120 8.0525 7.7
240 8.1175
480 8.1650
960 8.1975
1440 8.2400
7.9

D0% 7.24
D100% 8.06

D50 7.65 8.1

t50 9.2

8.3
0.1 1 10 100 1000 10000

tiempo
coeficiente
cambio en derformaci modulo de altura altura de para el
esfuerzo de
carga (kg) la altura on unitaria elasticidad promedio drenaje 50% de
(kg/cm2) consolidaci
(mm) (e) E (kg/cm2) (mm) (mm) consolidad
on (Cv)
cion
0 0 0 _______ _______ 20 10
0.1 0.9950 0.051031 0.04975 1.025758 19.5025 9.75125 8.5 2.203778
0.2 0.4375 0.102063 0.021875 4.665732 19.28375 9.641875 10.2 1.795515
0.4 0.5850 0.204126 0.02925 6.978659 19.48875 9.744375 7.2 2.598015
0.8 0.8075 0.408252 0.040375 10.11149 19.30375 9.651875 10.2 1.799241
1.6 0.9225 0.816503 0.046125 17.70196 19.135 9.5675 25 0.721312
3.2 1.0100 1.633006 0.0505 32.33675 19.03375 9.516875 9 1.982497
6.4 1.0575 3.266012 0.052875 61.76855 18.96625 9.483125 9.2 1.925668

14
 UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
ASENTAMIENTO

e 1.16

PC 0.241 Kg/cm2
CC 0.35715804
CS 0.03702976
H 2 m
Densidad 1.95 gr/cm3

P0 0.195
VAR.P 0.4
INCREMENTO DE P 0.595

S 16.63 m

TIEMPO DE CONSOLIDACION

datos
cv 2.59801532
T50 0.197
t50 ?
Hd 2000

soluciones
MINUTOS HORAS DIAS MESES AÑOS
303308 5055 211 7.02 0.59

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• para hallar el D50 y t50 se requiere trazar líneas para ello se

recomienda seguir las indicaciones del docente y tener más
efectividad ya que de eso dependerá los valores obtenidos
también esto aplica para la presión de pre consolidación

• El tiempo de asentamiento para la arcilla a una profundidad

de 2m para una carga de 0.4 kg/cm2 para el 50% de la
consolidación primaria es 10 meses con 10 días

• Con el fin de evitar inconvenientes generados por la pérdida

o confusión de la toma de datos, se recomienda que la
recolección de estos sea llevada de una manera responsable,
seria y consecutiva, teniendo en cuenta el hecho de que
todas las personas que participamos en el desarrollo del

15
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
LABORATORIO -MECANICA DE SUELOS II
ensayo, dependemos de estos valores para la realización de
los cálculos y análisis del mismo

8. BIBLIOGRAFIA
• https://es.slideshare.net/ErickCordova08/consolidacion-de-
suelos-53719881
• https://es.scribd.com/document/248970285/Consolidacion-de-
Suelos
• http://www.geocron.com/relleno.htm
9. ANEXOS
EXCEL

16