Consolidacin de los suelos.Cuando un suelo pasa por una reduccin de volumen se presenta lo que es la consolidacin de un suelo, especficamente en aquellos que son finos cohesivos, provocando cargas sobre su masa. Esto se lleva a cabo en un tiempo largo. Cuando se visualizan materiales suaves en el fondo de una masa de agua, es de notar la reduccin del suelo y el aumento de las cargas sobre l. Mientras se est llevando a cabo este proceso la posicin de las partculas, permanecen esencialmente igual sobre un mismo plano horizontal. De esta forma, slo ocurre en direccin vertical el movimiento de las partculas de suelo. Este proceso se caracteriza por ser lento y asinttico, este ltimo se refiere a que su comienzo es veloz, pero su desarrollo lento. Con todo esto lo que se busca es el equilibrio del suelo. Todos los movimientos que puede proyectar el suelo deben ser conocidos, debido a que de esta forma se evitan catstrofes al momento en que este se proyecta sobre su estructura. Dentro de las consecuencias ubicamos la inclinacin, figuracin y su cola pso.

Dentro de las consecuencias se ubica la inclinacin, fisuracin y su colapso. Por este motivo se debe de pre-consolidar el suelo, esto se realiza cargando el terreno con un peso parecido o mayor que el que debe soportar. Mediante cargas aplicadas se lleva a cabo este proceso natural. En cuanto a la compactacin es un proceso mecnico, que se realiza por el hombre, utilizando apisonadoras, para obtener la mayor consistencia del suelo. Cuando se trata de un suelo de arcilla, el proceso se lleva a cabo mediante estudios cualitativos, con prueba de compresin confinada del suelo. De esta manera se logra obtener la magnitud y la velocidad de las cargas aplicadas.Son muchas las causas que pueden generar la necesidad de consolidacin de suelos, desde una mala condicin del terreno hasta que ste vare en un momento determinado. Partir con una buena consolidacin de suelos desde un inicio es algo fundamental para evitar daos futuros. No obstante, dar con la situacin idnea desde el principio, es en ocasiones algo costoso. En muchas ocasiones, los expertos se enfrentan a problemas de consolidacin de suelos de edificios o terrenos que se han visto afectados por fugas de agua o de saneamiento, o alteraciones puntuales en el terreno, como excavaciones adyacentes al edificio, suelos con diferente composicin litolgica, otros. Todos estos elementos, entre muchos otros, son los causantes de que, en un momento determinado, la consolidacin de suelos se vea realmente afectada.

Suelos normalmente consolidados.Son suelos que no han recibido cargas mayores a las geostticas y su caracterstica principal es que son suelos blandos. Se dice que un suelo est normalmente consolidado cuando nunca ha soportado a lo largo de su historia una presin efectiva superior a la que tiene actualmente.

Suelos sobreconsolidados.Los suelos sobre consolidados son aqullos que han sido cargados y descargados, es decir, las tensiones mximas histricas que han soportado han sido mayores que las actuales. Este concepto se expresa a travs del grado de sobre consolidacin u OCR (Over Consolidation Ratio).

Factores complementarios que influyen en la estructura y comportamiento del suelo.Los principales factores que influyen en la estructura de los suelos son: Factores Litolgicos: Son aquellos que se refieren a la naturaleza fsica y qumica de la roca madre, la cual puede ser de cualquier tipo. Factores Biolgicos: Son aquellos que estn representados por los seres vivos (plantas, animales, microorganismos), los cuales juegan un papel importantes en el desarrollo de los suelos. Factores Topogrficos: Son aquellos que se derivan de la ubicacin geogrfica de los suelos. Factores Climticos: Son los ms importantes en la formacin de los suelos ya que el clima establece las condiciones de temperatura y humedad. El aumento de la temperatura influye de manera decisiva en muchas de las reacciones qumicas que se desarrollan en los suelos, con lo cual se hace ms intenso el proceso de desintegracin de las rocas. El aumento de la humedad o de las precipitaciones es favorable para el aumento de los compuestos orgnicos y la disminucin de las sales en los suelos. El exceso de precipitaciones ocasiona un intenso lavado del suelo y por consiguiente lo deja estril. Factores Temporales: El tiempo es otro factor necesario para que el resto de los factores que influyen en la formacin de los suelos puedan actuar.Factores que influyen en el comportamiento de los suelos son: Naturaleza y composicin mineralgica: Los silicatos son los minerales ms abundantes y forman los minerales de las arcillas. stas tienen una estructura laminar en capas y presentan un dficit de carga negativa en su superficie que es compensado por cationes positivos adsorbidos que compensan el dficit creando una doble capa difusa. Entre un mineral de arcilla y otro existe una fuerza de repulsin aunque tambin puede ser de atraccin (fuerzas de Van der Waals). Se pueden producir uniones borde-cara. Algunos minerales de arcilla, por su estructura laminar, pueden absorber mucha cantidad de agua y tienen un gran poder de retencin de la misma. Este agua produce un incremento de volumen en el mineral que disminuye drsticamente cuando se seca (retraccin). Se trata, por tanto, de suelos expansivos muy perjudiciales para la construccin porque los incrementos de volumen no se producen de manera uniforme, es decir, se originan empujes relativos de una zona a otra y los procesos de retraccin producen importantes asientos. De cualquier modo, no todos los minerales de arcilla son igual de expansivos. Por otro lado cabe mencionar los sulfatos, que son muy solubles, pudiendo ser disueltos y arrastrados por los flujos de agua subterrnea, perdindose material y aumentando, consecuentemente, la porosidad. A veces se llegan a formar oquedades pudiendo producir el colapso de una estructura. Textura: Se trata de la distribucin por tamaos de las partculas de un suelo. Siguiendo la clasificacin propuesta por la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), ste se clasificar dependiendo de su textura en arcilla, limo, arena, grava y cantos rodados. La textura afecta al comportamiento del suelo porque al aumentar el tamao de las partculas tambin aumenta la resistencia de ste. La textura tambin influye en la conductividad hidrulica; los materiales finos tienen baja conductividad hidrulica. Estructura: Es la disposicin relativa de unas partculas respecto a otras. En los suelos granulares la estructura viene determinada por la forma de las partculas, mientras que en los suelos de textura fina depende del tipo de fuerzas que predominan. Superficial natural, que sostiene la vida vegetal. Cada suelo posee ciertas propiedades que son determinadas por el clima y los organismos vivientes que operan por perodos de tiempo sobre los materiales de la tierra y sobre el paisaje de relieve variable.

Consolidacin en suelos gruesos.Cuando se aplican cargas a un suelo de grano grueso seco, parcial o completamente saturado, o cuando las cargas se aplican simplemente a un suelo seco la deformacin plstica con reduccin en la relacin de vacos tiene un periodo de tiempo muy corto que se podra considerar instantneo para este proceso. Esto se cumple ya que el aire encerrado en los poros es fcilmente comprimido, por lo tanto los slidos no presentan resistencia al flujo hacia a fuera del aire a medida que los vacos del suelo se reducen. Si nos encontrramos con un suelo total o parcialmente saturado la permeabilidad de este es tan grande que permite salir al agua o que permite que el agua salga casi inmediatamente.Tensiones horizontales en el terreno.

En un terreno horizontal, las tensiones sobre los planos horizontales aumentan linealmente con la profundidad. Las tensiones sobre los planos verticales aumentan tambin de una manera regular. La relacin entre ambas es el coeficiente K0 de empuje al reposo, que no tiene por qu ser constante con la profundidad: Si se introduce una pantalla infinitamente rgida y se excava en uno de sus lados, la accin de las tierras sobre la pantalla seguir siendo el empuje al reposo. Si la pantalla no fuese infinitamente rgida y cediese un poco, la pantalla se separa del terreno y el empuje decrece. Si la pantalla se sigue moviendo el terreno acabar por romperse, formndose una cua de empuje. Se entra en un rgimen plstico donde el empuje no vara ms que un poco y el movimiento se hace constante. Se habla entonces de un estado de empuje activo, definido por el coeficiente de empuje activo, Ka. En el caso de que el movimiento sea comprimiendo el terreno, entonces las tierras oponen un efecto pasivo. Se entra en un estado de empuje pasivo, definido por el coeficiente Kp. En los muros de contencin, debido al empuje del terreno, el cuerpo del muro puede girar respecto al pie, de tal manera que el cuerpo se encuentra en un estado de empuje activo, mientras que el pie est sometido a un estado de empuje pasivo.En los suelos, ocurren tensiones debidas al peso propio y las cargas aplicadas. En el anlisis del comportamiento de los suelos las tensiones debidas al peso tienen valores considerables y no pueden ser desconsideradas. Cuando la superficie del terreno es horizontal, se acepta intuitivamente que la tensin actuante en un plano horizontal a una cierta profundidad sea normal al plano. De hecho estadsticamente, los componentes de las fuerzas tangenciales ocurrentes en cada contacto tienden a contraponerse anulando la resultante.

Carga de preconsolidacin.Las primeras investigaciones del doctor Terzaghi sobre el fenmeno de la consolidacin de suelos finos, lo condujeron al importante descubrimiento de que el tramo virgen de una curva de compresibilidad es usualmente recto en un trazado semilogaritmico. Una gran cantidad de pruebas realizadas sobre especmenes inalterados de arcilla han corroborado que tal relacin es prcticamente cierta para casi todas las arcillas, por lo menos hasta presiones del orden de 20 kg/, esto es, para todo el intervalo de cargas en el que est interesado el ingeniero civil. Cualquier desviacin importante de la curva de compresin virgen de una muestra de arcilla inalterada, se atribuye generalmente a variaciones en la condicin de carga del suelo a lo largo de su historia geolgica y al inevitable remoldeo de las muestras de suelo extradas para efectuar las pruebas. La razn de esto se comprende al estudiar la forma de las curvas de descarga y recompresin, obtenidas al cargar la muestra con incrementos de carga que le den presiones bastante mayores que la que la consolido en el suelo y despus, haciendo disminuir la carga hasta cero y aumentndola gradualmente de nuevo a una carga an mayor. Es un hecho afortunado el que la pendiente del tramo virgen de la curva de compresibilidad, en trazado semilogaritmico, no se vea afectada de un modo muy notable por las expansiones u otras deformaciones menores de la muestra. De ah se sigue que si el suelo est totalmente consolidado bajo una presin actual ( , usualmente el peso propio del material sobreyacente), la consolidacin adicional bajo un incremento de carga cualquiera puede calcularse con la expresin sencilla:

Consolidacin de estrato de arcilla bajo diversas condiciones.

Segn la Teora de Terzaghi para la consolidacin de suelos finos contiene la hiptesis bsica de que el flujo de agua en el estrato sujeto al fenmeno ocurre nicamente en una direccin. Desde luego, el doctor Terzaghi dio una interpretacin fina del mecanismo de la consolidacin que contiene, en germen, su extensin a los casos en que el flujo del agua ocurre en dos o tres direcciones, de manera que esa extensin requiere solamente una ampliacin de la herramienta matemtica, pero no del concepto fsico del problema; es conveniente hacer notar que buena parte de esa extensin matemtica fue realizada por el propio doctor Terzaghi. Si se imagina un suelo anistropo en el cual:

Siendo estos los valores del coeficiente de permeabilidad en tres direcciones normales entre s, escogidas previamente y se considera tal suelo sujeto a un flujo en esas tres direcciones, el cambio de volumen de un elemento de volumen , en tiempo dt, ser:

La ecuacin es obtenida siguiendo los lineamientos, considerando un flujo tridimensional y teniendo en cuenta que el rea del elemento de suelo segn el plano horizontal es dx dy ahora y no unitaria.Teora de Terzaghi.

Terzaghi fue el primero en presentar una teora para evaluar la capacidad ltima de carga de cimentaciones superficiales, la cual dice que una cimentacin es superficial si la profundidad Df de la cimentacin es menor que o igual al ancho de la misma. Sin embargo investigadores posteriores han sugerido que cimentaciones con Df igual a 3 4 veces el ancho de la cimentacin se definen como cimentaciones superficiales.

Terzaghi sugiri que para una cimentacin continua o de franja (es decir, la razn de ancho a largo de la cimentacin tiende a 0), la superficie de falla en un suelo bajo carga ltima se supone similar a la mostrada en la figura, (Note que este es el caso de la falla cortante general. El efecto del suelo arriba del fondo de la cimentacin se supone reemplazado por el efecto de una sobrecarga equivalente q = g Df (donde g = peso especfico del suelo). La zona de falla bajo la cimentacin se separa en tres partes. En su planteamiento, Terzaghi, llega a la propuesta de una ecuacin para obtener la Capacidad de Carga Ultima (a la que llama: qc), para una zapata alargada: Y para el caso de emplearse una zapata cuadrada, propone: Donde:

qu = capacidad de carga ltima del suelo en t/m2 . 1 2 = peso volumtrico del suelo bajo la zapata y sobre el nivel del desplante, respectivamente en t/m2. C = ordenada al origen de la envolvente de resistencia corte del suelo (cohesin) en t/m2 NC, N, Nq = factores de capacidad de carga, que son funcin del ngulo de friccin interna del suelo. B = ancho de la zapata en m. DF = profundidad de desplante m.

Consolidacin secundaria.Es un fenmeno de flujo viscoso cuyo efecto se atribuye hoy, generalmente, al deslizamiento progresivo diferido e el tiempo, entre las partculas del material que se reacomodan, tendiendo a estados ms compactos, para adaptarse a la nueva condicin de carga. Posiblemente puede contribuir tambin alguna clase de flujo plstico de las partculas laminares constitutivas de los suelos arcillosos. Cuando las deformaciones plsticas de las partculas aisladas o los deslizamientos relativos entre ellas se hacen comparables a la velocidad de expulsin del agua del volumen decreciente de los vacos entre las partculas, es cuando el efecto se hace notable y esto se refleja en las curvas de consolidacin, dando lugar al tramo final tpico, sensiblemente recto en trazado semiogaritmico. Los factores que afectan la velocidad de consolidacin secundaria de los suelo, no estn totalmente dilucidados a la fecha y no se ha desarrollado aun ningn mtodo de anlisis del fenmeno suficientemente correlacionado con la realidad, que sirva para predecir la magnitud de estos efectos en la prctica.

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