LABORATORIO N°1

ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL

27/04/2021
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ESTUDIANTE: TACURI MUÑIZ, Jean Carlos

CÓDIGO: 20171082F
DOCENTES: Ing. CORREA MOROCHO, Manuel Francisco
Ing. CHANG CHANG, Luis Antonio

Mecánica de Suelos II
EC - 513 - I
 1

ÍNDICE
RESUMEN 2

ABSTRACT 2

INTRODUCCIÓN 3

OBJETIVOS 3

MARCO TEÓRICO 3
DEFINICIÓN 4
ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN 4
TEORÍA DE TERZAGHI PARA LA CONSOLIDACIÓN 5
TEORÍA DE TERZAGHI PARA LA CONSOLIDACIÓN VERTICAL 6

MATERIALES Y EQUIPOS 7

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 9

CÁLCULOS Y RESULTADOS 10
GRÁFICA DE PRESIÓN-RELACIÓN DE VACÍOS 11
ARCILLAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS Y PRECONSOLIDADAS 15
COEFICIENTE DE CONSOLIDACIÓN 16
Método del logaritmo del tiempo 17
Método de la raíz cuadrada del tiempo 18

CONCLUSIONES 19

BIBLIOGRAFÍA 19
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RESUMEN
Al someter una masa de suelo saturado a un incremento de carga, ésta es soportada inicialmente por el
agua contenida en los poros, ya que ella es incompresible en comparación con la estructura del suelo. La
presión que resulta en el agua a causa del incremento de la carga es llamada exceso de presión
hidrostática. A medida que el agua drena de los poros del suelo, el incremento de carga es transmitido a
la estructura del suelo. La transferencia de carga es acompañada por un cambio de volumen del suelo
igual al volumen de agua drenada. Este proceso es conocido como consolidación. Este es un proceso
que tiene un tiempo acotado de ocurrencia, comienza cuando se aplica el incremento de carga, y finaliza
cuando la presión de los poros es igual a la hidrostática, o lo que es lo mismo, cuando se ha producido la
totalidad de la transferencia de carga del agua a la estructura de suelo. Terminando este proceso llamado
consolidación primaria, el suelo continúa deformándose, aunque en menor magnitud, debido a un
reacomodamiento de los granos. A este último proceso se le denomina consolidación secundaria. El
asiento total, suponiendo que el último valor medido coincide con el momento en que desaparece toda la
sobrepresión intersticial creada al aplicar la carga, es una medida de la deformación del esqueleto del
suelo. Si se realizan varios escalones de carga, se obtendrá una curva de compresibilidad que relaciona la
presión efectiva (en escala logarítmica) con la deformación del esqueleto mineral, expresada por el índice
de poros o relación de vacíos.

El propósito fundamental del ensayo de consolidación es determinar ciertos parámetros que se utilizan
para predecir la velocidad y la magnitud del asentamiento de estructuras fundadas sobre suelos
cohesivos (arcillas). Además, el ensayo permite obtener información acerca de la historia de presiones a
que ha sido sometido el suelo.

ABSTRACT
By subjecting a saturated soil mass to an increase in load, it is supported by the water contained in the
pores, since it is incompressible compared to the soil structure. The resulting pressure in the water from
increased head is called excess hydrostatic pressure. As the water drains from the soil pores, the
increased load is transmitted to the soil structure. The load transfer is accompanied by a change in the
volume of the soil equal to the volume of water drained. This process is known as consolidation. This is a
process that has a limited time of occurrence, begins when the load increase is applied, and ends when
the pore pressure is equal to the hydrostatic pressure, or what is the same, when the totality of the
pressure has been produced. load transfer from the water to the soil structure. At the end of this process
called primary consolidation, the soil continues to deform, although to a lesser extent, due to a
rearrangement of the grains. This last process is called secondary consolidation. The total settlement,
assuming that the last measured value coincides with the moment when all the pore overpressure
created by applying the load disappears, is a measure of the deformation of the soil skeleton. If several
load steps are carried out, it is a compressibility curve that relates the effective pressure (on a logarithmic
scale) with the deformation of the mineral skeleton, expressed by the pore index or void ratio.

The fundamental purpose of the consolidation test is to determine certain parameters that are used to
predict the speed and magnitude of settlement of structures founded on cohesive soils (clays). In
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addition, the test allows obtaining information about the history of pressures to which the soil has been
subjected.

INTRODUCCIÓN
El ensayo de consolidación, también llamado ensayo de compresión confinada, es de gran importancia,
debido a que la consolidación es un problema natural de los suelos finos, como arcillas y limos, y todas
las edificaciones fundadas sobre este tipo de suelo enfrentarán este fenómeno. Por lo anterior es de vital
importancia conocer la velocidad de asentamiento total y diferencial de la estructura. La consolidación es
el proceso de asentamiento de los suelos antes mencionados, cuando están saturados y sujetos a
incrementos de carga debido a la disipación de la presión de poros. Todo lo anterior se refleja en los
resultados obtenidos a partir del ensayo, el cual entrega la curva de esfuerzo deformación, la presión de
preconsolidación y el coeficiente de consolidación. El ensayo de consolidación es un ensayo bastante
complicado debido a que tiene un complejo procedimiento, en el cual debemos ver cómo va variando el
volumen del suelo al aplicar la carga, con una duración de dos semanas aproximadamente.

OBJETIVOS
● Determinar el grado de asentamiento que se presenta en una muestra de suelo cuando es
sometida a incrementos graduales de presión.

MARCO TEÓRICO
La consolidación es la disipación del exceso de presión de poro debido al flujo de agua hacia el exterior.

Este ensayo se encuentra estandarizado por la ASTM D-2435.

La consolidación es el proceso de asentamiento de arcillas saturadas cuando están sujetas a

incrementos de cargas debido a la disipación de la presión de poros. Como podemos apreciar los
parámetros obtenidos con este ensayo son muy importantes para la estimación de la magnitud y
velocidad de asentamiento total y diferencial de una estructura o relleno, es por esto que estos
parámetros son de gran importancia en cualquier tipo de construcción.

Los parámetros más importantes que se obtienen del suelo al realizar el ensayo son:

● El coeficiente de consolidación 𝐶𝑣, que indica el grado de asentamiento del suelo bajo un cierto
incremento de carga y vinculada a la velocidad del mismo.
● El índice de compresibilidad 𝐶𝐶𝑐, que expresa la compresibilidad de una muestra.
● La presión de preconsolidación𝑃𝑐, que indica la máxima presión que ha soportado el suelo en su
historia geológica.

En campo, cuando el esfuerzo sobre un estrato de arcilla saturada se incrementa; por ejemplo, por la
construcción de una cimentación, por la presión del agua de poro en la arcilla se incrementará. Debido a
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que la permeabilidad de las arcillas es muy pequeña, se requerirá algún tiempo para que el exceso de
presión del agua de poros se disipe y el incremento del esfuerzo se transfiera a la estructura del suelo.

DEFINICIÓN
Se define como consolidación la deformación plástica debida a reducción en la relación (generalmente
llamada asentamiento) la cual es función del tiempo y el exceso de presión de poros.

● Consolidación inicial: Reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una
carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la expulsión y
compresión del aire contenido en los vacíos del suelo.
● Consolidación primaria: Reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la
aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una
transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo.
● Consolidación secundaria: Reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por la
aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa luego de
que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo.

ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN
Cuando se somete un suelo a un incremento en presión (o carga), ocurre un reajuste de la estructura del
suelo que podría considerarse primeramente como una deformación plástica correspondientes a una
reducción en la relación de vacíos. Puede producirse también una pequeña cantidad de deformación
elástica, pero considerando la magnitud de las cargas involucradas y el hecho de que el módulo de
elasticidad de los granos de suelo sea del orden de 20 mpa de la deformación elástica es despreciable.

Cuando se aplica una carga a un suelo de grano grueso completamente seco, parcial o completamente
saturado, o cuando la carga se aplica a suelo seco, el proceso de deformación plástica con reducción en
la relación de vacíos tiene lugar en un periodo de tiempo tan corto que es posible considerarlo como
instantáneo. Esto puede explicarse en suelos secos por el hecho de que el aire tiene poca viscosidad y es
muy fácilmente comprimido, de esa forma los sólidos no presentan ninguna resistencia al flujo hacia
fuera del fluido de los poros, a medida que los vacíos del suelo se reducen.

En el caso de un suelo de grano saturado o parcialmente saturado, el coeficiente de permeabilidad “𝐾” es

suficientemente grande para que el agua de los poros también pueda salir casi instantáneamente.

Cuando se aplica una carga a un suelo de grano fino saturado parcial o totalmente el tiempo para lograr
la deformación plástica y la reducción en la relación de los vacíos es mucho mayor, y para este proceso
dependerá de varios factores entre los cuales los principales son:

● Grado de saturación
● Coeficiente de permeabilidad del suelo.
● Las propiedades del flujo de los poros.
● La longitud de la trayectoria que debe recorrer el fluido expulsado de la muestra para encontrar
equilibrio.
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El ensayo del laboratorio es unidimensional por el hecho de que con un anillo metálico para confinar la
muestra, no se permite flujo o movimiento de agua en un sentido lateral. Todo el flujo de agua sucede en
un sentido vertical. En el terreno ocurre algo de movimiento lateral de agua y algo de movimiento lateral
del suelo.

En el ensayo de consolidación en el laboratorio se hace sobre una muestra que tiene entre 20 y 40mm de
espesor colocada en un anillo de metal confinante de diámetro entre 45 y 113 mm (100 cm2). Existen
dos tipos de anillos: el fijo y el flotante, el fijo facilita la medición del coeficiente de permeabilidad. La
relación diámetro/altura debe ser >2.5

TEORÍA DE TERZAGHI PARA LA CONSOLIDACIÓN

Terzaghi en 1923 publicó la ecuación diferencial fundamental para el proceso de consolidación.

En 1924 presentó su teoría de "consolidación de arcillas" (para la cual también usaba el nombre de "teoría
de esfuerzos hidrodinámicos"), en el Primer Congreso Internacional de Mecánica Aplicada, en Delft,
Holanda.

En mayo de 1926 construyó un aparato de consolidación en miniatura, equipo para realizar ensayos de
suelos, el cual fue utilizado en el M.I.T.

Terzaghi propuso el modelo mostrado en la figura N°1 para ilustrar el proceso de consolidación, lo cual se
conoce como analogía mecánica de Terzaghi. El mismo consiste en un recipiente cilíndrico lleno de agua,
con un resorte dentro y sobre él un pistón con una válvula. El resorte representa el esqueleto mineral de
un suelo y el agua sería el agua intersticial del suelo. Se supone que el pistón sin fricción es soportado
por el resorte. Al aplicar una carga al pistón con la válvula cerrada, la longitud del resorte permanece
invariable, puesto que el agua se considera incompresible. Si la carga induce un aumento de la presión
total, entonces la totalidad de este aumento debe ser absorbido por un aumento igual de la presión del
agua. Cuando se abre la válvula, el exceso de presión de agua en la cámara causa el flujo de ésta hacia
afuera, la presión disminuye y el pistón se hunde a medida que se comprime el resorte. En esta forma, la
carga se transfiere en forma gradual al resorte, reduciendo su longitud, hasta que toda la carga es
soportada por el mismo. Por consiguiente, en la etapa final, el aumento de la presión efectiva es igual al
aumento de la presión total, y el exceso de presión de agua se reduce a cero. La velocidad de compresión
depende del grado de apertura de la válvula, esto es análogo a la permeabilidad del suelo.

Si el estrato que consolida es libre de drenar por sus caras superior e inferior, el mismo es llamado capa
abierta, y su espesor se denota por 2H. Si el agua sólo puede escapar a través de una superficie, el
estrato es llamado semi abierto. El espesor de los estratos semi abiertos se denota por H. La notación
del espesor de los estratos se expresa de esa manera, dado que se considera a H como la máxima
distancia que debe recorrer una partícula de agua, dentro del estrato, para drenar. El proceso de
consolidación puede describirse por las posiciones sucesivas de las curvas isócronas, que definen las
proporciones relativas de la presión de consolidación inicial que ya se han convertido en presión efectiva
en relación a las que siguen siendo presión neutra, en cada instante. Suponiendo que las leyes de la
hidráulica gobiernen la disminución de la presión del agua de los poros, y que la disminución en volumen
del suelo sea proporcional a aumento en presión efectiva y sea igual a la cantidad de agua expulsada,
Terzaghi elaboró una teoría cuyo propósito es conocer la presión efectiva y la relación de vacíos en
cualquier punto de un estrato y en cualquier intervalo de tiempo para una capa de suelo de un cierto
espesor que se encuentra en proceso de consolidación. Se conoce como teoría de la consolidación.
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Las hipótesis que se consideraron para el desarrollo de la teoría son las siguientes:

● El suelo está totalmente saturado y es homogéneo.

● Tanto el agua como las partículas del suelo son incompresibles.
● Se puede aplicar la ley de Darcy para el flujo del agua.
● La variación de volumen es unidimensional en la dirección del esfuerzo aplicado.
● El coeficiente de permeabilidad en esta dirección permanece constante.
● La variación de volumen corresponde al cambio en la relación de vacíos y permanece constante.

Figura N°1. Analogía mecánica de terzaghi

Figura N°2. Variación de la presión de poros en función del tiempo

TEORÍA DE TERZAGHI PARA LA CONSOLIDACIÓN VERTICAL

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Considérese un depósito de suelo homogéneo, saturado, de longitud lateral infinita y sometido a una
carga uniforme (q) aplicada en toda el área superficial. El suelo reposa sobre una base impermeable
(ésta puede ser roca sana u otro suelo cuya permeabilidad sea muy baja en comparación al suelo a
analizar, por ejemplo, 𝐾𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 > 100 𝐾𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎𝑡𝑜 𝑖𝑚𝑝𝑒𝑟𝑚𝑒𝑎𝑏𝑙𝑒) y puede drenar libremente por su cara superior,
como se indica en la Figura C, donde

-ℎ𝑝: es la altura piezométrica.

- z: es la posición respecto a un plano de referencia.

- ℎℎ: es la carga hidráulica.

- ℎ𝑒: es el exceso de presión neutra debido a la carga q.

- H: es el espesor del estrato

La disipación del exceso de presión intersticial en cualquier punto sólo se producirá mediante el flujo del
agua intersticial en sentido vertical ascendente hacia la superficie, ya que el gradiente hidráulico
únicamente se presenta en dirección vertical. Como resultado se producirán deformaciones en la
dirección vertical.

Figura N°3. Consolidación vertical de una capa de suelo

MATERIALES Y EQUIPOS
❖ Aparato de carga con precisión de ±0.5 % de la carga aplicada.
❖ Consolidómetro
❖ Deformímetro con sensibilidad de 0.01 mm.
❖ Anillo cortante cilíndrico.
❖ Cargas de 1, 2, 4, 8, 16, 32 kg respectivamente.
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❖ Cronómetro.
❖ Equipo para moldear la muestra.
❖ Recipientes para determinar el contenido de humedad.
❖ Balanza con una precisión de 0,1 gr.
❖ Horno de 110 ± 5 °C

Figura N°4. Consolidómetro

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Figura N°4. Equipo y herramientas variados

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Moldeamos una muestra con la ayuda de un anillo, lo que permitirá obtener uniformidad en las
dimensiones.

2. Con la muestra resultante, colocamos una cantidad suficiente en los recipientes para poder
obtener el contenido de humedad.
3. Se realiza el confinamiento de la muestra, para ello se coloca el suelo en el anillo, colocamos
papel filtro, las piedras porosas, y cerramos completamente el anillo.
4. Colocamos el anillo en el consolidómetro, además del deformímetro y ajustamos correctamente.
Se debe tomar en cuenta para la lectura del deformímetro, que cada vuelta que de las manecillas
correspondientes a la circunferencia más grande, corresponde a un valor de 200, mientras que la
circunferencia más pequeña, se registran los decimales.

5. Enceramos el deformímetro, y aplicamos el primer incremento de carga, de 1 kg, y realizamos

lecturas para los tiempos de 0.1, 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, 120, 240, 480, 600 y 1140
minutos.
 10

6. Después de 24 horas, se incrementa la carga a 2 kg, se realiza la lectura para los tiempos
indicados anteriormente. Este mismo proceso lo realizamos para las cargas de 4, 8, 16 y 32 kg.
7. Una vez terminada la aplicación de las cargas, se efectúa el proceso de descarga y recarga. El
primero consiste en ir removiendo las cargas aplicadas, una por una, en intervalos de tiempo de
10 minutos. Una vez terminada la descarga, realizamos la recarga, es decir colocamos
nuevamente una a una las cargas en intervalos de tiempo de 10 minutos cada una.
8. Al finalizar el ensayo, se desmonta el equipo, se pesa la muestra más el anillo, y se coloca la
muestra en el horno. Con esto se podrá determinar el peso de los sólidos y el peso del agua.

CÁLCULOS Y RESULTADOS
La figura N°5 es un diagrama esquemático de un consolidómetro. El espécimen de suelo se coloca
dentro de un anillo metálico con dos piedras porosas, una en la parte superior del espécimen y otra en el
fondo. Los especímenes son usualmente de 63.5 mm de diámetro y 25.4 mm de espesor. La carga sobre
el espécimen se aplica por medio de un brazo de palanca y la compresión se mide por medio de un
micrómetro calibrado. El espécimen se mantiene bajo agua durante la prueba. Cada carga se mantiene
usualmente durante 24 horas. Después se duplica la presión sobre el espécimen y se continúa la
medición de la compresión. Al final se determina el peso seco del espécimen de la prueba.

La forma general de la gráfica de deformación del espécimen versus tiempo para un incremento dado de
carga se muestra en la figura N°6. En la gráfica se observan tres etapas distintas, que se describen como
sigue:

Etapa I: Compresión inicial, causada principalmente por la precarga.

Etapa II: Consolidación primaria, durante la cual el exceso de presión de poro por agua es gradualmente
transferido a esfuerzos efectivos por la expulsión del agua de poro.

Etapa III: Consolidación secundaria, ocurre después de la total disipación del exceso de presión de poro
del agua cuando alguna deformación del espécimen tiene lugar debido al reajuste plástico de la
estructura del suelo.
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Figura N°5. Consolidómetro. Fuente: Braja M. Das

Figura N°5. Gráfica tiempo-deformación durante la consolidación para un incremento dado de carga.
Fuente: Braja M. Das

GRÁFICA DE PRESIÓN-RELACIÓN DE VACÍOS

Después de que las gráficas tiempo-deformación para varias cargas se obtienen en el laboratorio, es
necesario estudiar el cambio de la relación de vacíos en el espécimen con la presión. A continuación, se
da un procedimiento paso a paso:

1. Calcule la altura de los sólidos Hs en el espécimen de suelo (figura N°6):

donde Ws = peso seco del espécimen

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A = área del espécimen

Gs = Densidad de los sólidos del suelo

𝛾𝑤 = peso específico del agua

Figura N°6. Cambio de altura del espécimen en una prueba de consolidación unidimensional. Fuente: Braja
M. Das

2. Calcule la altura inicial de vacíos Hv:

donde H = altura inicial del espécimen

3. Calcule la relación de vacíos inicial e0 del espécimen:

4. Para la primera carga incrementada 𝜎1 (carga total/área unitaria del espécimen) que causa la
deformación 𝛥𝐻1 , calcule el cambio en la relación de vacíos 𝛥𝑒1:

𝛥𝐻1 se obtiene de las lecturas inicial y final de la carga. En este tiempo, la presión efectiva sobre
el espécimen es 𝜎′ = 𝜎1 = 𝜎′1.

5. Calcule la nueva relación de vacíos 𝑒1 después de la consolidación causada por el incremento de

presión 𝜎1:

Para la siguiente carga 𝜎2 (nota: 𝜎2 es igual a la carga acumulada por área unitaria del
espécimen), que causa la deformación adicional 𝛥𝐻2 , la relación de vacíos 𝑒2 al final de la
consolidación se calcula como:
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Note que, en este tiempo, la presión efectiva sobre el espécimen es 𝜎′ = 𝜎2 = 𝜎′2.

Figura N°7. Gráfica típica de e versus log 𝜎'. Fuente: Braja M. Das

Procediendo de manera similar, obtendremos las relaciones de vacíos al final de la consolidación para
todos los incrementos de carga.

Las presiones efectivas ( 𝜎=𝜎′) Y las correspondientes relaciones de vacíos (𝑒) al final de la consolidación
son graficadas sobre papel de gráfica semilogarítmica. La forma típica de tal gráfica se muestra en la
ilustración 4.

A continuación, se dan los resultados de una prueba de consolidación en laboratorio sobre un espécimen
obtenido en campo: masa seca del espécimen = 116.74 g, altura del espécimen al inicio de la prueba =
25.4 mm, Gs = 2.72, Y diámetro del espécimen = 63.5 mm.
 14

Tenemos:

Luego se elabora la siguiente tabla:

Finalmente dibujamos la gráfica típica de e versus log 𝜎':

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ARCILLAS NORMALMENTE CONSOLIDADAS Y PRECONSOLIDADAS

Cuando la presión total aplicada sobre el espécimen es mayor que la presión efectiva máxima en el
pasado, el cambio en la relación de vacíos es mucho mayor, y la relación e-log 𝜎′ es prácticamente lineal
con una pendiente más inclinada.

Esta relación es verificada en el laboratorio cargando el espécimen de manera que se exceda la presión
de sobrecarga efectiva máxima y luego descargándolo y recargándolo de nuevo. La gráfica 𝑒-log 𝜎′ para
tales casos se muestra en la ilustración 5, en donde cd representa la descarga y dfg representa el
proceso de recarga.

Esto nos conduce a las dos definiciones básicas de la arcilla con base en la historia de su esfuerzo:

1. Normalmente consolidada: la presión de sobrecarga efectiva presente es la presión máxima a la

que el suelo fue sometido en el pasado.
2. Preconsolidada: la presión de sobrecarga efectiva presente es menor que la que el suelo
experimentó en el pasado. La presión efectiva máxima en el pasado se llama esfuerzo de
preconsolidación.

Figura N°8. Gráfica de e versus log 𝜎′ que muestra las ramas de carga, descarga y recarga. Fuente: Braja M.
Das

La presión efectiva en el pasado no se determina explícitamente porque es usualmente una función de

procesos geológicos y, en consecuencia, debe ser inferida de los resultados de pruebas de laboratorio.

Casagrande (1936) sugirió una simple construcción gráfica para determinar la presión de
preconsolidación 𝜎𝑐′ a partir de la gráfica de laboratorio e-log 𝜎′. El procedimiento es el siguiente (ver la
figura N°9):
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1. Por observación visual, establezca un punto a en donde la gráfica e-log (J' tenga un radio de
curvatura mínimo.
2. Dibuje una línea horizontal ab.
3. Dibuje la línea ac tangente en a.
4. Dibuje la línea ad, que es la bisectriz del ángulo bac.
5. Proyecte la porción recta gh de la gráfica e-log 𝜎′ hacia atrás para intersecar ad en f La abscisa
del punto f es la presión de preconsolidación 𝜎𝑐′ .

Figura N°9. Procedimiento gráfico para determinar la presión de preconsolidación. Fuente: Braja M. Das

La relación de preconsolidación (OCR) para un suelo podemos definirla como:

Donde:

𝜎𝑐′= presión de preconsolidación de un espécimen

𝜎′= presión vertical efectiva presente

COEFICIENTE DE CONSOLIDACIÓN
El coeficiente de consolidación 𝑐𝑣 generalmente disminuye conforme el límite líquido del suelo aumenta.
El rango de variación de 𝑐𝑣 para un límite líquido de un suelo dado es bastante amplio.
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Para un incremento de carga dado sobre un espécimen, existen dos métodos gráficos comúnmente
usados para determinar 𝑐𝑣 a partir de pruebas de consolidación unidimensional de laboratorio. Uno de
ellos es el método del logaritmo del tiempo propuesto por Casagrande y Fadum (1940), y el otro es el
método de la raíz cuadrada del tiempo sugerido por Taylor (1942). Los procedimientos generales para
obtener 𝑐𝑣 por los dos métodos son descritos a continuación.

Método del logaritmo del tiempo

Figura N°10. Método del logaritmo del tiempo para determinar el coeficiente de consolidación. Fuente:
Braja M. Das

Para una carga incrementada dada de la prueba de laboratorio, la gráfica de deformación versus log del
tiempo del espécimen se muestra en la ilustración 7. Las siguientes construcciones son necesarias para
determinar 𝑐𝑣:

1. Extienda las porciones de línea recta de las consolidaciones primaria y secundaria hasta que se
intersequen en A. La ordenada de A es representada por 𝑑100, es decir, la deformación al final del
100% de consolidación primaria.
2. La porción curva inicial de la gráfica de deformación versus log t es aproximada a una parábola
sobre la escala natural. Seleccione tiempos t1 y t2 sobre la porción curva tal que t2 = 4t1. Haga la
diferencia de la deformación del espécimen durante el tiempo (t2 – t1) igual a x.
3. Dibuje una línea horizontal DE tal que la distancia vertical BD es igual a x. La deformación
correspondiente a la línea DE es do (es decir, la deformación para 0% de consolidación).
4. La ordenada del punto F sobre la curva de consolidación representa la deformación a 50% de
consolidación primaria y su abscisa representa el tiempo correspondiente (t50).
5. Para un grado de consolidación promedio del 50%, Tv = 0.197:
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donde Hdr = trayectoria de drenaje promedio más larga durante la consolidación.

Para especímenes drenados por arriba y abajo, Hdr es igual a la mitad de la altura promedio del
espécimen durante la consolidación. Para especímenes drenados únicamente por un solo lado,
Hdr es igual a la altura promedio del espécimen durante la consolidación.

Método de la raíz cuadrada del tiempo

Figura N°11. Método de ajuste de la raíz cuadrada del tiempo. Fuente: Braja M. Das

En este método se dibuja una gráfica de deformación versus la raíz cuadrada del tiempo para la carga
incrementada (figura N°11). Otras construcciones gráficas requeridas son:

1. Dibuje una línea AB a través de la porción prematura de la curva.

2. Dibuje una línea AC tal que 𝑂𝐶̅̅ = 1.15 𝑂𝐵̅̅. La abscIsa del punto D, que es la intersección de AC y
la curva de consolidación, da la raíz cuadrada del tiempo para una consolidación del 90% (√𝑡90).
3. Para 90% de consolidación, T90 = 0.848, por lo que Hdr en estas ecuaciones se determina de
manera similar a como se hizo en el método del logaritmo del tiempo.
 19

CONCLUSIONES
● Las muestras analizadas deben de ser inalteradas, ya que deben de representar el terreno natural
de la manera más adecuada.
● El ensayo de consolidación unidimensional de suelos nos permite predecir el comportamiento
del suelo susceptibles a este fenómeno, así como tomar las medidas necesarias para evitar
efectos no deseados.
● El volumen de vacíos depende de la carga aplicada, ya que al aplicarle carga al suelo, las
partículas de agua arrastraran a las de aire buscando salida del mismo.

● Se deben tener en cuenta las condiciones de saturación de la muestra ya que influyen en los
resultados y deben ser interpretados con una teoría diferente a la convencional de la
consolidación de Terzagui en el caso que los especímenes de ensayo no se encuentren
totalmente saturados.

BIBLIOGRAFÍA
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● Braja M. Das. Fundamentos de ingeniería Geotécnica.
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● https://slideplayer.es/slide/2454273/
● https://es.slideshare.net/jorgeberrios7737/mecnica-de-suelos-ii-teoria-de-consolidacion
● https://www.slideshare.net/rafv24/consolidacion-de-suelos/13?smtNoRedir=1
● https://www.slideshare.net/mariaedurans/temas-5-y-6-capacidad-de-carga-del-suelo-consolidaci
n-y-esfuerzo-cortante
● https://es.slideshare.net/MaritzaMendAlva/consolidacion-unidimensional
● https://es.slideshare.net/hfbonifaz/pt10-lem001-consolidacin
● https://es.slideshare.net/alexitohxz/ensayo-de-consolidacion-unidimensional-1
● https://es.slideshare.net/hansico/consolidacion-5645857
● http://materias.fi.uba.ar/6408/Laboratorio%20-%20Ensayo%20consolidacion%20unidimensional.
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● https://es.slideshare.net/diegoc095/informe-mecanica-de-suelos-consolidacion-unidimensional-f
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● https://www.slideshare.net/IvanDanielCondoriMamani/laboratorio-ensayo-consolidacion-unidime
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● https://www.studocu.com/co/document/universidad-del-norte-colombia/mecanica-de-suelos/inf
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 20

CUESTIONARIO:
1. Cuál sería el valor de Hdr si es en un grueso estrato de arcilla saturada y en el fondo es un estrato
rocoso impermeable.

2. Cuál es el significado de Cr, Cc y Cs.

RESPUESTA:

Cc: Índice de compresión

Cr: Índice de recomprensión

Cs: Índice de recuperación

3. Que representa las piedras porosas del laboratorio en el campo.

RESPUESTA:

Representan los estratos que están por encima y por debajo del suelo a analizar, es por medio de estas
que el agua drenara.

4. ¿Podemos hacer el ensayo de consolidación en el campo?

RESPUESTA:

Primeramente el ensayo se realiza para suelos finos cohesivos, pues los suelos finos en su mayoría
tienen un bajo coeficiente de permeabilidad, es por ello que el agua no drena verticalmente
instantáneamente fuera de los poros, entonces es ahí donde debe aplicar las presiones para poder llevar
a cabo o notar mejor el proceso de consolidación. Caso contrario en suelos arenosos que son altamente
permeables, el drenaje causado por el incremento en la presión de poro del agua se lleva a cabo
inmediatamente.

5. Como se hace la gráfica de la curva de Logaritmo del tiempo de Casagrande y Raíz cuadrada del
tiempo de Taylor.

RESPUESTA: En la parte de cálculo se ha explicado cómo se realiza dichas curvas.