Correlación de asentamientos secundarios en la zona de la ...

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Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería

5-15-2018

Correlación de asentamientos secundarios en la zona de la Correlación de asentamientos secundarios en la zona de la

localidad de Suba de la ciudad de Bogotá D.C localidad de Suba de la ciudad de Bogotá D.C

Kelly Magnolia Bejarano Rivera Universidad de La Salle, Bogotá

Yessica Andrea Ortiz Murillo Universidad de La Salle, Bogotá

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CORRELACIÓN DE ASENTAMIENTOS SECUNDARIOS EN LA ZONA DE LA

LOCALIDAD DE SUBA DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.

KELLY MAGNOLIA BEJARANO RIVERA

YESSICA ANDREA ORTIZ MURILLO

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C. 2018

II

CORRELACIÓN DE ASENTAMIENTOS SECUNDARIOS EN LA ZONA DE LA

LOCALIDAD DE SUBA DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.


YESSICA ANDREA ORTIZ MURILLO

Trabajo de grado presentado como requisito para optar el título de Ingeniero Civil

Ing. Fernando Alberto Nieto Castañeda

Director Proyecto de Grado

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

BOGOTÁ D.C. 2018

III

Nota de aceptación:

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___________________________________________

Firma del presidente de jurado

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Firma del jurado

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Firma del jurado

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IV

Bogotá D.C Mayo 15 del 2018

DEDICATORIA

A mis padres Henry Bejarano y Magnolia Rivera, por dame su apoyo incondicional y por

confiar en mí y darme la oportunidad de culminar una carrera profesional, por estos dos seres

humanos soy quien soy por inculcarme ser una persona de bien y por vivir día a día con una

proyección de vida y siempre aconsejándome y animándome por obtener mis propósitos y mis

pensados haciéndoles una realidad uno y cada uno de ellos.


V

DEDICATORIA

A mis padres Nubia Murillo y Henry Ortiz Sánchez por la confianza, la paciencia, y

dedicación que me brindaron en todo este proceso con el sueño de sentirse muy orgullosos de mí

y adquiriendo una profesión como ingeniera civil.

YESSICA ANDREA ORTIZ

VI

AGRADECIMIENTOS

Los integrantes de este proyecto de grado expresan su agradecimiento:

A EL INGENIERO FERNANDO NIETO, el desempeño una labor como nuestro

director del proyecto de grado donde él fue de una gran ayuda fue quien nos guio y oriento a

llevar a cabo un buen trabajo del proyecto de grado, facilitándonos y orientándonos en todo el

proceso en la parte técnica y práctica.

A OSCAR, quien él fue quien nos brindó un gran apoyo en la parte práctica donde nos

corrigió, guio y nos ayudó en el proceso de todos los laboratorios que se les realizo a una y cada

una de las muestras de la universidad de la Salle. Igualmente expresamos nuestros

agradecimientos a todas aquellas personas que de manera indirecta, colaboraron para la

culminación del presente trabajo de grado.

VII

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................ 1

1. EL PROBLEMA ................................................................................................................................... 2

1.1. LÍNEA ......................................................................................................................................... 2

1.2. TÍTULO ....................................................................................................................................... 2

1.3. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................................... 2

1.4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................................ 4

1.5. JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................ 4

2. OBJETIVOS ......................................................................................................................................... 5

2.1. Objetivo general .......................................................................................................................... 5

2.2. Objetivos específicos ................................................................................................................... 5

2.3. HIPÓTESIS ORGANIZARLO .................................................................................................. 5

3. MARCO REFERENCIAL .................................................................................................................... 6

3.1. MARCO TEÓRICO .................................................................................................................... 6

3.2. MARCO CONCEPTUAL ......................................................................................................... 20

3.3. MARCO CONTEXTUAL ......................................................................................................... 22

4. METODOLOGÍA ............................................................................................................................... 24

4.1. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................................ 24

4.2. OBJETO DE ESTUDIO ............................................................................................................ 26

4.3. VARIABLES ............................................................................................................................. 26

4.4. TOMA DE MUESTRAS ........................................................................................................... 27

4.5. Resultados de laboratorio y análisis .......................................................................................... 29

4.5.1. Caracterización del Material de estudio ................................................................................ 29

4.5.2. Resultados límites de consistencia ............................................................................................ 30

4.5.3. Resultados de Consolidación Primaria ...................................................................................... 43

4.5.4. Resultados de Consolidación Secundaria .................................................................................. 51

5. Análisis de resultados ......................................................................................................................... 55

5.1. Relación de Cα con respecto a índices Límite, y parámetros de Consolidación ....................... 55

5.2. Asentamientos ........................................................................................................................... 60

VIII

5.3. Relación de parámetros de Consolidación Secundaria con otros Estudios ............................... 61

6. Conclusiones ....................................................................................................................................... 69

7. Anexos

8. Bibliografia

Índice de Figuras

Figura 1. Equipos de ensayo Límite Liquido ..................................................................... 6

Figura 2. Equipos de ensayo Límite Plástico ................. ¡Error! Marcador no definido.7

Figura 3. Consolidómetro ................................................................................................. 10

Figura 4. Equipo de consolidómetro ................................................................................. 11

Figura 5. Preparación de la Muestra de suelo ................................................................... 13

Figura 6. Curva de Consolidación de Casagrande ............................................................ 15

Figura 7. Curva de Consolidación de Taylor .................................................................... 17

Figura 8. Sondeo de exploración del Sub suelo ................................................................ 27

Figura 9. Carta de Plasticidad (Das, 2011, pág. 47) ......................................................... 30

Figura 10. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 1 ................................................... 32





Figura 15. Localización Muestras de sondeo sobre Carta de plasticidad ......................... 42

Figura 16. Grafica e vs Log σ Muestra 2 ......................................................................... 44

IX




Figura 20. Grafica Consolidación secundaria muestra 2 ................................................ 52




Figura 24. Grafica Relación Cα vs w% ........................................................................... 56

Figura 26. Grafica Relación Cα vs LP ............................................................................. 56

Figura 27. Grafica Relación Cα vs IP .............................................................................. 57

Figura 28. Gráfica Relación Cα vs Cs ............................................................................. 58

Figura 29. Gráfica Relación Cα vs Cc ............................................................................. 59

Figura 30. Límites de consistencia Zona el Campin, Barrios Unidos vs Zona Suba ....... 64

Figura 31. Límites de consistencia Zona el Campin y Zona Suba Vs Cα ....................... 66

Figura 28. Índice de Plasticidad Zona el Campin y Zona Suba Vs Cα ............................ 66

Índice de Tablas

Tabla 1. Trabajos de grado e investigaciones que incluyen consolidación secundaria ...... 3

Tabla 2. Equipo de Consolidómetro ................................................................................. 11

Tabla 3. Normas Técnicas Colombianas (NTC) contenidas en la NRS-98 Tomo I y II.

Ley 400 de 1997 Decreto 33 de 1998. Icontec (Instituto de Normas Técnicas y certificación)

................................................................................................... ¡Error! Marcador no definido.29

Tabla 4. Perfil estratigráfico del suelo de estudio ............................................................ 29

X

Tabla 5. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 1 ............................................................ 30

Tabla 6. Límites de Consistencia Muestra 1 .................................................................... 32


Tabla 8. Límites de Consistencia Muestra 2 .................................................................... 35


Tabla 10. Límites de Consistencia Muestra 3 .................................................................. 37

Tabla 11. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 4 .......................................................... 37


Tabla 13. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 5 .......................................................... 39


Tabla 15. Datos Curva de compresibilidad Muestra 2 .................................................... 43

Tabla 16. Parámetros de Consolidación Muestra 2 ......................................................... 44







Tabla 23. Cα en ensayos de consolidación muestras sondeo 1 ........................................ 52

Tabla 24. Resultados ensayos de laboratorio .................................................................. 55

Tabla 25. Perfil estratigráfico del suelo de estudio. ........................................................ 60

Tabla 26. Calculo de asentamientos del terreno según ensayos de consolidación .......... 60

Tabla 27. Resultados de laboratorio para muestras procedentes del sector del Campin.62

XI

Tabla 28. Resultados de laboratorio para muestras procedentes del sector de Barrios

Unidos. .......................................................................................................................................... 62

1

INTRODUCCIÓN

La consolidación es el método que se refiere al procedimiento para determinar la

magnitud de la consolidación de una muestra de un suelo cuando se confina literalmente, y se

drena y se carga axialmente, el análisis de los aspectos involucrados que permiten estimar la

deformación de una masa de suelo sometida a carga y la afectación de la estructura que soporta.

El asentamiento total se estima mediante la teoría de consolidación sin embargo resulta

de mayor importancia el análisis de los posibles asentamientos diferenciales que se pueden

presentar pueden ser catalogados como instantáneos, por consolidación primaria y por

consolidación secundaria, para el desarrollo del trabajo de grado se enfatiza en estos últimos se

realizó una recopilación de algunos estudios e investigaciones que al respecto se han realizado,

con el fin de orientar la investigación, la metodología de la investigación se realizó por medio de

un sondeo en el lugar de estudio donde se obtuvieron cinco muestras a diferentes profundidades,

a las que se efectuaron pruebas de laboratorio, para así obtener los resultados necesarios con los

cuales se llega a la conclusión de correlación de asentamientos secundarios en la zona de la

localidad de Suba de los suelos de la ciudad de Bogotá D.C.

Esta investigación sirve como punto de referencia a futuros trabajos de grado que sirvan

como complemento a los lineamientos iniciales que aquí se impartieron.

2

1. EL PROBLEMA

1.1. LÍNEA

El proyecto de investigación desarrollado corresponde a la línea de investigación de

eventos naturales y riesgos en obras civiles según las líneas de investigación establecidas por la

facultad de Ingeniería Civil.

1.2. TÍTULO

CORRELACIÓN DE C (ÍNDICE CONSOLIDACIÓN SECUNDARIO) EN LA ZONA

DE LA LOCALIDAD DE SUBA DE LOS SUELOS DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ D.C.

1.3. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Los asentamientos secundarios son un comportamiento poco estudiado en la mecánica de

suelos, especialmente en los suelos de Colombia; por ser Bogotá una zona de suelos blandos por

esta razón tiene una gran importancia en la línea de investigación por esto surge la necesidad de

realizar el presente estudio tomando como zona de análisis en la zona de la localidad de Suba en

Bogotá D.C.

Los parámetros para el cálculo de los asentamientos por consolidación secundaria

demandan un tiempo considerable en la realización de sus ensayos, por lo tanto su costo es

elevado, lo que se pretende es hallar una serie de correlaciones que ayuden a calcular el índice de

compresibilidad para asentamientos secundarios C (ÍNDICE CONSOLIDACIÓN

SECUNDARIO).

3

Tomando en cuenta lo anterior, el presente trabajo de grado muestra una correlación entre

diferentes sitios estudiados en los suelos lacustres de Bogotá D.C., partiendo del punto que no

existe mayor información en este campo y que el ensayo de consolidación para hallar el C

(ÍNDICE CONSOLIDACIÓN SECUNDARIO) no es realizado por los laboratorios por el

tiempo de uso del equipo y la necesidad de hallar el parámetro para los cálculos de los

asentamientos plásticos, que ya son de obligatorio cumplimiento en la NSR-10. El presente

trabajo de grado correlaciona C (ÍNDICE CONSOLIDACIÓN SECUNDARIO) con los

parámetros encontrados en los laboratorios de este trabajo y de tres trabajos de grado realizado

en la facultad de ingeniería civil de la Universidad de La Salle, los cuales hacen parte del

proyecto de un proyecto macro de investigación.

Tabla 1. Trabajos de grado e investigaciones que incluyen consolidación secundaria, se

incluyen los autores que se relacionan en la tesis en mención.

TÍTULO AUTOR PAÍS INSTITUCIÓN DESCRIPCIÓN

Análisis de

asentamientos

secundarios en los

suelos de la zona

12, barrios unidos

Bogotá D.C.

William

Fernández,

Fabián

Carrillo,

Álvaro

González

Colombia Universidad de

la Salle

Trabajo de grado

Ingeniería Civil

2008

Asentamientos

secundarios en los

suelos blandos de

la zona el campin

Bogotá D.C.

Felipe Andrés

Delgado

Lozano Jesús

Alexander

Jiménez López

Oscar

Alexander

Neira Bernal

Colombia Universidad de

la Salle

Universidad de

La Salle trabajo

de grado

Ingeniería Civil

2008.

4

1.4. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

¿Se puede correlacionar resultados de ensayos de laboratorio con el coeficiente de

consolidación secundaria de los suelos de Bogotá?

1.5. JUSTIFICACIÓN

Los asentamientos producidos en los edificios generan costos elevados para la sociedad

bogotana porque se producen daños en la estructura del edificio y en construcciones vecinas, por

lo anterior se debe aumentar en el conocimiento de los parámetros para el cálculo de los

asentamientos secundarios de los suelos y los modelos matemáticos para predecir su

comportamiento, hacemos referencia a la consolidación secundaria ya que es una de las que

menos se han realizados estudios e investigaciones.

La deformación en los suelos blandos ha traído como consecuencia para las estructuras,

por lo tanto lleva a concluir que los diseños y modelos necesitan aspectos que hacen que los

asentamientos se comporten y superen los estimados este hecho hace que se comporte y genere

daños importantes e irreparables en la estructura de una edificación o el colapso de sí misma.

Una vez concluida la investigación se espera que las futuras construcciones se analicen

de una manera más cercana a la realidad, llamar la atención de los consultores e ingenieros

diseñadores y sea el punto de partida de futuros trabajos de grado que sirvan como complemento,

así mismo demostrar resultados que aporten en la ingeniería.

5

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general

Encontrar correlaciones entre el parámetro Cα (índice de consolidación secundario)

obtenido en laboratorio con los resultados de los ensayos de laboratorio (ensayo de casa grande,

peso especio, límite líquido, límite plástico, estratigráfico, consolidación primaria y

consolidación secundaria) para muestras de suelos de la zona de la localidad de Suba en Bogotá

D. C. y las correlaciones de Cα (índice de consolidación secundario) teniendo en cuenta los

resultados de los trabajos de grado realizados en la Universidad de La Salle para la zona lacustre

de Bogotá D.C.

2.2. Objetivos específicos

Encontrar Cα (índice de consolidación secundario) basado en los resultados de

laboratorio (límite líquido, límite plástico, estratigráfico, consolidación primaria y consolidación

secundaria) obtenido en este trabajo de grado.

Encontrar Cα (índice de consolidación secundario) basados en los resultados de

laboratorios (límite líquido, límite plástico, estratigráfico, consolidación primaria y consolidación

secundaria) de los trabajos de grado que hace parte de la investigación macro de este proyecto.

2.3. HIPÓTESIS ORGANIZARLO

¿Se pueden encontrar una correlación valida entre el Cα (índice de consolidación

secundario) y los resultados de los laboratorios de índices de consistencia, consolidación

6

primaria, consolidación secundaria, en las zonas de Suba, el Campin y Barrios Unidos de

Bogotá?

3. MARCO REFERENCIAL

3.1. MARCO TEÓRICO

ENSAYO LÍMITE LÍQUIDO Y LÍMITE PLÁSTICO

Figura 1. Equipos de ensayo Límite Líquido

(MIRAR EN ANEXO 2)

Procedimiento límite líquido

Procedimiento de este ensayo consiste en colocar una muestra húmeda aproximadamente

de 250 gr en la copa de Casagrande, dividirlo en dos con el acanalador y contar el número de

golpes requerido para cerrar la ranura.

7

Si el número de golpes es exactamente 25 el contenido de húmeda de la muestra es el

límite líquido.

El procedimiento estándar es efectuar por lo menos tres determinaciones para tres

contenidos de humedad diferentes, se anota el número de golpes y su contenido de humedad,

luego se grafica los datos en escala semilogarítmica y se determina el contenido de humedad

para N= 25 golpes

LÍMITE PLÁSTICO

Procedimiento límite plástico

Se trabaja con el material preparado para el límite líquido se toma aproximadamente

20gr, luego se amasa el suelo y se deja que pierda humedad hasta una consistencia a la cual

pueda realizarse rollos sin que se peguen con un espesor de no mayor a 3mm hasta que se separe

en pequeños pedazos, desprendimiento de escamas de forma tubular o pedazos de sólidos en

forma de barril de 6 a 8 mm de largo (para arcillas altamente plásticas), una vez que se ha

producido el límite plástico se debe colocar el rollito en un recipiente de peso conocido y se pesa

para determinar el contenido de humedad, seguidamente se vuelve a repetir la operación

tomando otra porción de suelo.

El límite plástico es el promedio de ambas determinaciones.

El presente marco teórico se da inicio con una de las principales preocupaciones de la

mecánica de suelos es estudiar el comportamiento suelo-estructura, cuando a este se le transmite

una carga, para poder predecir y adoptar medidas que eviten asentamientos perjudiciales, tanto

8

totales como diferenciales. El comportamiento suelo-estructura produce un cambio, de carácter

complejo de los estados de esfuerzos del equilibrio estático, tanto en la estructura como en el

suelo. En este último, la consecuencia más importante derivada de apoyar una estructura es la

alteración de su estado inicial, que se manifiesta en dos efectos principales, que pueden llegar a

dejarla fuera de servicio:

• Deformaciones, produciéndose asentamientos.

• La cimentación falla si el esfuerzo cortante aplicado es mayor al que el suelo puede

soportar.

El proceso de consolidación

La variación en las condiciones de esfuerzos que se apliquen sobre cualquier material,

llevaran a una deformación del mismo, la cual será mayor o menor dependiendo del tipo de

material. La deformación del suelo en relación con materiales como el concreto y el acero es

mucho menor y se desarrolla en el transcurso del tiempo. La deformación en las arcillas se lleva

a cabo en grandes periodos de tiempo después de la aplicación de la carga, produciéndose una

variación en la forma y el volumen de la misma. La aplicación de la carga produce una variación

en la estructura del material determinada por la reducción de vacíos existentes en el suelo. Según

Juárez Badillo-Rico Rodríguez (2005): “el proceso de consolidación es un proceso de

disminución de volumen, que tenga lugar en un lapso, provocado por un aumento de las cargas

sobre el suelo” ( pág. 3). En este proceso de consolidación se llevan a cabo diferentes etapas:

9

1. Consolidación Inicial: Reducción casi instantánea producida en el momento

propio de la aplicación de la carga inicial y que corresponde a la reducción de vacíos por

eliminación de aire.

2. Consolidación Primaria: Se lleva a cabo cuando con la aplicación de nuevas

cargas la reducción del volumen es producto de la eliminación del agua presente en los vacíos, y

donde las cargas son transferidas a la estructura mineral.

3. Consolidación Secundaria: se lleva a cabo cuando con la aplicación de nuevas

cargas la reducción de volumen es producto del reacomodamiento de las partículas de la masa de

suelo, que a su vez son responsables de la totalidad de la carga.

Este método de ensayo tiene como propósito obtener datos por medio de los cuales se

puedan determinar las siguientes constantes de los suelos:

- Esfuerzo Efectivo Inicial

- Esfuerzo de Preconsolidación

- Relación de sobreconsolidación

- Índice de compresibilidad

- Índice de recompresión

Equipo de Laboratorio:

- Dispositivo de carga: dispositivo para la aplicación de cargas verticales, capaz de

mantener cargas constantes con una precisión de ± 0,5 % de la carga aplicada en el momento

10

- Consolidómetro: Aparato de laboratorio que permite conocer la compresibilidad

del suelo resultado de su consolidación. En este permanece la muestra dentro de un anillo

durante el ensayo, bien sea de manera fija o flotante y con piedras porosas en cada cara de la

muestra.

Figura 2. Consolidómetro

- Anillo: Anillo de bronce, aluminio o acero inoxidable u otro material que no

presente corrosión ante el contacto con el material de las muestras; con borde cortante para tallar

la muestra al diámetro deseado. Su rigidez debe garantizar que en el momento de aplicar la carga

máxima, este no varié su diámetro en una relación mayor de 0,3 %. EL diámetro mínimo del

anillo debe ser de 50mm y su altura de 13 mm.

- Piedras Porosas: Piedras porosas de material que garantice no ser susceptible a ser

atacado por el contacto con las muestras o por la humedad, con características de porosidad que

impidan la entrada de las partículas de suelo en su estructura y que garanticen un óptimo drenaje

durante el ensayo.

11

El diámetro de las piedras debe ser entre 0,2 y 0,5 mm inferior al diámetro del anillo.

Deben estar libres de fracturamiento y aportar la resistencia necesaria para evitar su rompimiento

una vez sean aplicadas las máximas cargas.

Figura 3. Equipo de consolidómetro

A continuación se enumeran los componentes que conforman el equipo consolidómetro

utilizado para esta investigación:

Tabla 2. Equipo de Consolidómetro

EQUIPO DE CONSOLIDACIÓN

1 CELDA EDOMÉTRICA

2 COLLARÍN

3 TORNILLOS DE FIJACIÓN

4 PISTÓN DE CARGA

5 PIEDRAS POROSAS Y ANILLO

12

- Balanza: debe trabajar con aproximación de 0,1 g o 0,1 % del peso de la muestra.

- Horno: debe trabajar y mantener una temperatura de 110º ± 5ºC.

- Deformímetro: Debe trabajar con una aproximación de 0,0001”.

- Cronometro: debe trabajar con una aproximación de 0,1 s.

- Recipientes: Necesarios para determinar el contenido de humedad y cuyas

características cumplan lo estipulado por la INV. E-141.

- Equipos menores: Dentro de este grupo se encuentran herramientas menores, que son

necesarias dentro del proceso del ensayo. Espátulas para enrazar, bisturí y trapos húmedos o

papel parafinado para proteger la muestra.

Preparación de la muestra

La muestra tendrá exactamente el mismo volumen que el del anillo. Para su

manipulación y corte preciso se requiere el uso de herramientas de corte adecuadas. Teniendo en

cuenta que el anillo tiene bordes afilados, este entrara a presión y tomara el volumen de muestra.

Para retirar el material sobrante sobre las superficies se utilizaran sierras de alambre o espátulas,

según sean las características del suelo. Durante este procedimiento se debe evitar golpear la

muestra, producir vibraciones o torsiones con el fin de mantener intacta su estructura. Se puede

hacer uso de una placa de vidrio en la cual se frota la muestra para remover el material de la cara

inferior.

13

Figura 4. Preparación de la Muestra de suelo

Se debe registrar los siguientes datos:

- Peso propio del anillo en gramos.

- Peso de anillo + muestra húmeda en gramos.

- Altura inicial de la muestra en centímetros con una precisión de 0,025 mm, promediando

cuatro lecturas hechas con el aparato de medida con que se cuente.

- Diámetro de la muestra en centímetros.

- Humedad inicial de la muestra en base a los datos anteriores.

- Descripción de las características físicas de la muestra.

Procedimiento

- Después de realizar la preparación de la muestra, se ensamblan los anillos en el

consolidómetro junto con las piedras porosas y el papel de filtro, asegurándose

que la muestra se expanda en exceso de su altura inicial antes de aplicar cargas

mayores a su esfuerzo de pre-consolidación.

- Se aplica una carga de asentamiento de 1,0 kg la cual generara un esfuerzo de

5kPa. De tratarse de suelos muy blandos se recomienda aplicar una carga de

asentamiento igual a 0,5 kg, generando un esfuerzo de 2,5 KPa. Luego de aplicar

la carga se ajusta el deformímetro y se registra la deformación inicial 𝑑𝑜.

- Se aplican incrementos de carga para simular presiones sobre la muestra y para

cada uno de los incrementos se deben registrar las deformaciones a intervalos de

tiempo definidos.

14

- Se recomienda que los incrementos de carga generen las siguientes presiones:

0.0125 kg/𝑐𝑚2, 0.0250 kg/𝑐𝑚2, 0.050 kg/𝑐𝑚2, 0.100 kg/𝑐𝑚2, 0.200 kg/𝑐𝑚2,

0.400 kg/𝑐𝑚2, 0.800 kg/𝑐𝑚2, 1.600 kg/𝑐𝑚2, 3.200 kg/𝑐𝑚2.

- Los tiempos de registro para deformaciones en cada intervalo de carga son: 1, 15,

25, 50 segundos , 1, 1.5, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 15, 20, 30 minutos y 1, 2, 4, 8, 24 horas.

- Para obtener las características del proceso de descarga, se descarga el suelo

haciendo reducciones en orden inverso a la aplicación de las cargas y se registran

las deformaciones de la misma manera y con los mismos intervalos que al hacer

la carga.

- Se retiran del consolidómetro la muestra y el anillo y se determinan los siguientes

datos: altura final de la muestra df, peso de anillo más muestra húmeda y peso de

anillo más muestra seca.

Es importante al inicio del ensayo cargar la muestra de suelo por un intervalo de tiempo

determinado, puesto que el espécimen de suelo al ser extraído tiende aumentar su volumen como

producto del desconfinamiento al no estar sometido a los esfuerzos efectivos del terreno. Una

vez terminado este proceso el suelo se comporta tal cual como en el terreno y se puede empezar

el proceso de carga y descarga para determinar el esfuerzo que éste puede soportar y el tiempo

que tarda en deformarse.

Los valores obtenidos del ensayo de Consolidación Unidimensional, se analizan

mediante gráficas que reciben el nombre de curvas de consolidación las cuales a su vez se

designan como curva de consolidación de Taylor cuando relacionan las lecturas de deformación

15

con la raíz cuadrada del tiempo o curva de consolidación de Casagrande cuando se relacionan en

las abscisas el logaritmo del tiempo y en las ordenadas la deformación.

Figura 5. Curva de Consolidación de Casagrande

Este tipo de gráficas pueden ser elaboradas para cada uno de los incrementos de carga

que se realicen en el ensayo de consolidación y su tramo inicial; es decir, el tramo AB representa

la deformación que presenta el suelo únicamente por el fenómeno de la consolidación primaria,

en tanto que la zona BC indica la deformación que se produce debido al flujo plástico de las

partículas del suelo, fenómeno que recibe el nombre de consolidación secundaria, debido a lo

enunciado anteriormente se suele considerar que dicha deformación puede carecer de

importancia si el esfuerzo aplicado no supera, por lo menos la mitad de la resistencia del suelo,

sin embargo resultados de ensayos de laboratorio muestran que dicho proceso inicia a esfuerzos

muy bajos.

16

Por tales motivos algunos diseñadores consideran útil el implementar las pruebas de

consolidación secundaria como un análisis de capacidad portante, mientras que otros consideran

que si la resistencia al corte del suelo, ofrece un factor de seguridad bastante confiable los

efectos de la consolidación secundaria se pueden llegar a ser despreciables. La consolidación

secundaria es aún un fenómeno del que se desconocen varios aspectos, como por ejemplo

motivos más concretos por los cuales ocurre, sin embargo las últimas investigaciones

adelantadas al respecto, indican que modelos geológicos pueden llegar a describir de manera

completa dicho fenómeno.

Consolidación secundaria

Una vez se considera terminada la consolidación primaria; es decir, cuando gran parte de

los excesos en las presiones de poros han sido disipados, el asentamiento sigue presentándose

debido al flujo viscoso de la estructura del suelo sometido a un esfuerzo constante y la

composición química que puede llegar a tener dicho suelo. Este fenómeno se presenta a una

velocidad que es lineal en función del logaritmo del tiempo y que depende de las características

plásticas, en el caso de tratar con suelos arcillosos.

En esta etapa la compresión ocurre a una tasa tan pequeña que el flujo de agua hacía el

exterior ya no es considerado como factor de control para dicho fenómeno, que se manifiesta o

es apreciable en la forma del segmento final que presentan las curvas de consolidación; en

muestras en las cuales se presenta una etapa de consolidación secundaria importante, suele

preferirse el realizar un análisis por la curva de consolidación de Taylor, ya que en estos casos la

17

curva de Casagrande no muestra la forma común para lograr establecer de manera aproximada el

punto para el cual se ha producido el 100% de consolidación primaria.

Figura 6. Curva de Consolidación de Taylor

Al contrario de la consolidación primaria relevante en los suelos finos, la deformación

plástica también es importante, ya que la línea de consolidación secundaria describe la línea

básica de flujo viscoso de las partículas del suelo cuando la carga es soportada totalmente por el

esqueleto de éste. Se ha identificado que los suelos normalmente consolidados y suelos con un

alto contenido orgánico son los más susceptibles a los efectos de la consolidación secundaria,

ésta puede ser representada en laboratorio mediante la gráfica de relación de vacíos por el

logaritmo del tiempo o la raíz del tiempo. Cuando la gráfica tiene pendiente y es

aproximadamente lineal, se puede determinar el índice de consolidación secundaria Cα, que

suele presentar los siguientes valores dependiendo del tipo de suelo que se analice “para arcillas

18

sobreconsolidadas (0.0005 – 0.0015), para arcillas normalmente consolidadas (0.005 – 0.03) y

para arcillas, limos, turbas y orgánicos (0.04 – 0.1)” (CERNICA, 1995, pág. 63)

Asentamientos

Los asentamientos o deformaciones que experimenta el suelo pueden ser causados por

varias circunstancias o fenómenos, que hacen que los asentamientos totales que se producen en

el mismo estén conformados por los asentamientos inmediatos, asentamientos por consolidación

primaria y asentamientos plásticos (consolidación secundaria).

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN PRIMARIA: Cuando cargado el suelo, la

reducción de volumen se debe a la expulsión del agua, fenómeno en el que se transfiere la carga

soportada por el agua al esqueleto mineral, esta es la consolidación propiamente dicha.

(RODRIGUEZ, 2011, pág. 82)

ASENTAMIENTO POR CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA: Cuando la consolidación

se da por reajuste del esqueleto mineral y luego de que la carga está casi toda soportada por este

y no por el agua. (RODRIGUEZ, 2011, pág. 82)

Para determinar el asentamiento por consolidación primaria utilizando los datos de la

curva de relación de vacíos vs Log de esfuerzos, aplicamos la siguiente expresión:

𝑆𝑝 = 𝐻 ∆𝑒

1 + 𝑒𝑜

19

Donde Sp = Asentamiento por consolidación primaria (m)

H = el espesor del sub estrato de suelo (m)

∆e = diferencia de la relación de vacíos en la muestra

De acuerdo con Das. M (2001) si la curva de relación de vacíos vs Log σ’ está dada es

posible escoger simplemente ∆e de la gráfica para un rango de presiones apropiado, y sustituir

este valor en la ecuación para obtener el asentamiento.

Para determinar los asentamientos por consolidación secundaria, aplicamos la siguiente

ecuación:

𝑆𝑆 = 𝐶α′. 𝐻0. 𝐿𝑜𝑔10

𝑡𝑡0

Dónde: SS = Asentamientos por consolidación secundaria (m)

Ho = Espesor del estrato del suelo

t0 = Tiempo a partir del cual predomina el fenómeno de la consolidación

secundaria

t = Tiempo final tomado una vez ha culminado el ensayo de la consolidación

secundaria

Cα = Índice de la consolidación secundaria. (SALAS, 1975, págs. 873-875)

Dentro de la ecuación de asentamientos por consolidación secundaria se define Cα’

20

Como:

𝐶𝛼′ =

𝐶𝛼

1 + 𝑒𝑝

Dónde: ep = Relación de vacíos al final de la consolidación primaria

3.2. MARCO CONCEPTUAL

Los siguientes conceptos se consideran importantes dentro del desarrollo del presente

estudio.

ARCILLAS: Es una asociación de silicatos complejos hidratados de aluminio de fino

tamaño de partícula que, húmeda, es plástica y seca, es dura y quebradiza, las arcillas en su

estado natural , están compuestas de uno o , como es el caso general de varios minerales

arcillosos. (PABLO, 1964, págs. 49-92)

ASENTAMIENTO: Las deformaciones verticales del suelo, es decir, predecir la

magnitud de los asentamientos que se produce en la superficie de una masa de suelo cuando una

carga se aplica sobre el área de cimentación. (ESCOBAR G. D., 2016, pág. 184)

CIMENTACIÓN: Son las bases que sirven de sustentación al edificio se calculan y

proyectan teniendo en consideración varios factores, la composición y la resistencia al terreno,

las cargas propias del edificio y otras cargas que inciden, tales como el efecto del viento, o el

peso de la nieve sobre las superficies expuestas a los mismos, todos los edificios poseen un peso

propio dado por la estructura. (CONSTRUMATICA, 2017)

ESFUERZO EFECTIVO (σ ’): El esfuerzo efectivo en cualquier dirección está definido

como la diferencia entre el esfuerzo total en dicha dirección y la presión del agua que existe en

21

los vacíos del suelo. El esfuerzo efectivo es por lo tanto una diferencia de esfuerzos.

(HURTADO, 1962, pág. 3)

NIVEL FREÁTICO: Se define como nivel freático al lugar geométrico de los puntos

donde la presión hidrostática es igual a la presión atmosférica. Por encima del nivel freático los

poros del suelo pueden contener aire o agua, por lo cual se la llama zona de aireación.

(UNIVERSIDAD NACIONAL DE NORESTE, 2017, pág. 1)

PLASTICIDAD: La plasticidad de un suelo se atribuye a la deformación de la capa de

agua adsorbida alrededor de los minerales; desplazándose como sustancia viscosa a lo largo de la

superficie mineral, controlada por la atracción iónica. La plasticidad en las arcillas, por su forma

aplanada (lentejas) y pequeño tamaño, es alta. La plasticidad del suelo, depende del contenido de

arcilla. (ESCOBAR G. D., 1864, pág. 33)

PERMEABILIDAD: La facultad con la que el agua pasa a través de los poros, tiene un

efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muchas operaciones

constructivas. (BADILLO, 1980, pág. 3)

POROSIDAD: definida como la relación entre el volumen de vacíos (Vv) y el volumen

total (Vt) que ocupa una masa de suelo expresada en porcentaje. (JUAREZ, 1986, pág. 10)

RELACIÓN DE VACÍOS (e): relación entre el volumen de vacíos y el volumen que

ocupan las partículas sólidas. (ESCOBAR G. D., 1864, pág. 9)

22

3.3. MARCO CONTEXTUAL

El siguiente estudio se realizó en la zona de la localidad de Suba, por pertenecer a la zona

lacustre de Bogotá y observarse asentamientos representativos en las edificaciones aledañas

(Véase el anexo A) la cual cuenta con las siguientes características:

Límites Situada en el sector norte de Bogotá, la localidad de Suba limita al norte

con el municipio de Chía, con el Río Bogotá de por medio; al oriente con la localidad de

Usaquén, con la Avenida Paseo de los Libertadores o Avenida Carrera 45 de por medio; al sur

con las localidades de Engativá y Barrios Unidos; y al occidente con el municipio de Cota con el

Río Bogotá de por medio.

Extensión: 10.056 hectáreas

Topografía

Suba combina una parte plana a ligeramente ondulada ubicada al occidente de la

localidad y otra parte inclinada a muy inclinada localizada en los Cerros de Suba.

Clima

La temperatura superficial de Suba puede referirse a los datos registrados por la Red de

Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá, en la Estación Guaymaral durante los años 2008: a

2010, el promedio de estos últimos tres años es de 14,37 grados centígrados.

23

Historia Geológica

La Localidad de Suba, cuenta con algunos de los ecosistemas más importantes de la

ciudad, como son los humedales de La Conejera, Juan Amarillo, Córdoba y Guaymaral. Son

ecosistemas intermedios entre el medio acuático y el terrestre, caracterizados por porciones

húmedas, semi-húmedas y secas, de gran importancia para las especies vegetales y animales,

típicos de los ambientes acuáticos que son propios de estas zonas y están sujetas a condiciones

climáticas especiales porque en ellos se producen los nutrientes necesarios para la reproducción

de aves, insectos, ranas, lagartijas, entre otros, además de ser el albergue transitorio de las aves

que recorren países y continentes

Usos del Suelo

La clasificación del suelo es un elemento para dividir el territorio sobre el cual se va a

planificar o aplicar el ordenamiento. En Bogotá se han establecido tres clases de suelo: suelo

urbano, suelo de expansión urbana y suelo rural. El suelo urbano se conforma de las 8 áreas con

usos urbanos dotadas de infraestructura vial y redes de servicios públicos domiciliarios que

permiten su urbanización y edificación. El suelo de expansión urbana corresponde a territorios

que podrán habilitarse para usos urbanos mediante planes parciales durante la vigencia del POT.

El suelo rural se compone de los terrenos en donde no es apto el uso urbano por estar destinado a

usos agropecuarios, forestales, de explotación de recursos naturales.

Este suelo puede estar presente en cualquiera de las tres clases de suelo mencionadas

anteriormente y está constituido por la Estructura Ecológica Principal, las zonas declaradas como

de alto riesgo no mitigable por remoción en masa e inundación, las áreas reservadas para la

24

construcción de plantas de tratamiento de aguas residuales y el área definida para la expansión

del relleno sanitario de Doña Juana. La superficie total de Suba es de 10.056,0 hectáreas (ha), de

estas 5.800,7 ha corresponden a suelo urbano, 492,7 ha forman parte del suelo de expansión

urbana y las restantes 3.762,7 ha constituyen suelo rural. Suba ocupa el cuarto lugar entre las

localidades con mayor superficie dentro del Distrito Capital.

4. METODOLOGÍA

El tipo de investigación en que clasifica el presente proyecto de grado es investigación

experimental. Según Tamayo (1995:56) “se presenta mediante la manipulación de una variable

experimental no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir

de qué modo o porqué causa se produce una situación o acontecimiento particular. El

experimento es una situación provocada por el investigador para introducir determinadas

variables de estudio manipuladas por él, para controlar el aumento o disminución de esas

variables y su efecto en las conductas observadas. En el experimento, el investigador maneja de

manera deliberada la variable experimental y luego observa lo que ocurre en condiciones

controladas”.

4.1. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

Este tipo de investigaciones presentan las siguientes fases:

FASE 1: RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN

• Recolección de la información existente tanto de la consolidación primaria como

secundaria.

25

• Inspección de las posibles zonas de estudio.

• Identificación de las características más importantes del barrio donde realizamos el

sondeo la localidad de suba

• Recopilación de los resultados de trabajos de grados anteriores

FASE 2: TOMA DE MUESTRAS

• Organización de la información recolectada para elaboración del Marco Referencial del

presente proyecto, con énfasis en los asentamientos generados por consolidación secundaria.

• Orientación por parte del director temático, para el desarrollo de laboratorios y análisis

de resultados obtenidos.

Sondeo profundo con el fin de obtener cinco muestras de suelo a diferentes

profundidades.

FASE 3: REALIZACIÓN DE ENSAYOS

|• Descripción de la zona de extracción de las muestras.

• Realización de ensayos de límites de consistencia, contenido de materia orgánica,

gravedad específica con el fin de caracterizar el suelo y posteriormente realizar los ensayos de

consolidación primaria y secundaria a dichas muestras.

26

FASE 4: ANÁLISIS, PROCESAMIENTO DE LOS DATOS OBTENIDOS Y

BRINDAR RESPUESTA.

• A partir de los datos obtenidos de los laboratorios; cálculos, gráficas y demás

componentes, planteamiento de los análisis de gráficas y conclusiones acerca del problema

planteado.

4.2. OBJETO DE ESTUDIO

Determinar el decremento de volumen y la velocidad con que este se produce, en una

muestra de suelo, confinado lateralmente y sujeto a una carga axial, para finalmente llegar a la

curva de compresibilidad y con esta poder obtener parámetros de cuanto se nos puede asentar el

terreno teniendo cierta carga.

4.3. VARIABLES

1. Categoría de análisis hace como referencia a la magnitud de los asentamientos por

consolidación secundaria y la duración del proceso de consolidación secundaria

2. Variables son las que hacen referencia a las propiedades del suelo historia

geológica, esfuerzo de confinamiento, tiempo, Cα, tiempo

3. Indicadores hace la observación y los conocimientos previos, prácticas de

laboratorio para evaluarla deformación del suelo con ensayos de laboratorio y sus respectivos

estudios previos.

27

4.4. TOMA DE MUESTRAS

La toma de la muestra se realiza en la localidad de Suba en el Barrio la Campiña ubicado.

Se realiza el día 10 de Febrero y 11 de Febrero del presente año, en un lote de parqueadero.

Se realiza un sondeo donde se toman 5 muestra en diferentes profundidades, como son la

muestra 1 de 0.30 – 0.80m, muestra 2 de 5.00 – 5.50m, muestra 3 de 9.50 – 10.00m, muestra 4

de 14.50 – 15.00m y la muestra 5 de 15.50 – 20.00m.

Figura 7. Sondeo de exploración del Sub suelo

Para cada una de las muestras mencionadas anteriormente, se realizaron ensayos de

contenido de humedad, límite líquido, límite plástico, consolidación primaria y consolidación

secundaria, el proceso de consolidación primaria es de 11 días a partir que se colocaron las

muestras en los deformímetros de la universidad con una carga delta d esfuerzos (Δσ) para dar

inicio a la toma de datos durante estos días una lectura en horas de la mañana y la otra lectura en

las horas de la tarde en la misma hora.

28

Los ensayos mencionados del ensayo de consolidación buscan caracterizar de manera

completa el suelo en estudio, con el fin de establecer las propiedades y el comportamiento

teórico de éste ensayo se requirió determinar los esfuerzos efectivos bajo los cuales se encuentra

sometido el suelo en su condición natural, recopilando información suficiente para elaborar un

perfil estratigráfico que permitiera identificar los distintos tipos de suelo que se encuentran hasta

los 14 metros de exploración y la posición del nivel freático. Los esfuerzos efectivos asumidos

para cada una de las muestras corresponden a los esfuerzos determinados para un punto

intermedio arbitrario dentro de la profundidad que define o especifica cada una de éstas. Para

hallar los esfuerzos efectivos primero se debe establecer el esfuerzo total (σT) que es el producto

entre el T γ (peso específico total del suelo) y la profundidad para un determinado punto;

posteriormente si el punto en cuestión se encuentra bajo el nivel freático se determina la presión

de poros (μ) como el producto entre el peso específico del agua y la profundidad a la cual se

encuentra el punto con referencia al nivel freático, para finalmente realizar una sustracción entre

el esfuerzo total (σT) y las presiones de poros lo cual da como resultado el esfuerzo efectivo al

cual está sometido dicho punto dentro de la masa del suelo.

En el laboratorio inicialmente se colocaron las muestras de consolidación primaria

cargadas con un valor determinado de esfuerzos durante 11 días se llevaron a cabo las lecturas de

estas cinco muestras diarias en diferente tiempo empezando entre 4 segundo y terminaba la

última muestra en 1 hora y 20 minutos, al terminar este tiempo se realiza antes de desmontar las

muestras las descargas de cada una desmontando uno por uno el peso colocado cada día.

Se empieza la consolidación secundaria en los mismos deformímetros ya calibrados

correctamente para un buen resultados en el ensayo, se instalan las muestras de la 1 a la 5

29

teniendo en cuenta que los factores en los diferentes deformímetros varían de 0.001 y 0.02 mm,

para el cálculo de los resultados.

4.5. Resultados de laboratorio y análisis

4.5.1. Caracterización del Material de estudio

De acuerdo con la metodología de trabajo propuesta para la investigación se determina la

caracterización del material de estudio.

El sondeo para la obtención de muestras describe el siguiente perfil estratigráfico de

suelo (ver Tabla 3), por medio de la auscultación visual del material:

Tabla 3. Perfil estratigráfico del suelo de estudio

Profundidad (m) Descripción Visual del Suelo

0,0 - 0,9 Relleno de escombros

0,9 - 1,3 Limo café con trazas de oxido

1,3 - 3,5 Arcilla habana clara con trazas de

oxido

3,5 - 6,5 Arcilla habana oscura

6,5 - 12,5 Limo Arcilloso Café

15,5 - 20,0 Limo arcilloso habano

La Tabla 3 describe una estratificación de suelos de partículas finas, con una distribución

de estratos intercalados de limos y arcillas. El nivel freático del suelo se localiza entre 1.6 y 1.9

metros de profundidad (Ver anexo B: Registro de Perforación)

Para determinar con mayor precisión el suelo de estudio se procede a implementar la

metodología del Sistema Unificado de Clasificación de suelos, utilizando los límites de

consistencia de las muestras y la carta de plasticidad de Casagrande (ver Figura 8).

30

Figura 8. Carta de Plasticidad (Das, 2011, pág. 47)

4.5.2. Resultados límites de consistencia

Los resultados obtenidos por medio de los ensayos de laboratorio de límite líquido y

límite plástico se presentan a continuación:

Muestra 1. Profundidad de 0.30 a 0.80 metros

Los datos de los ensayos de laboratorio correspondientes a la muestra 1 se encuentran

recopilados en la Tabla 4.

Tabla 4. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 1

RECIPIENTE 245

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 158,14

PESO DEL SUELO S +

RECIPIENTE 97,37

PESO DEL RECIPIENTE 37,69

31

PESO DEL SUELO SECO 59,68

PESO DEL AGUA 60,8

CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 101,83

LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO /2

RECIPIENTE 189 120 112 4 80

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 37,89 39,84 37,06 40,96 36,42

PESO DEL SUELO S +

RECIPIENTE 33,1 34,23 31,73 29,79 21,27

PESO DEL RECIPIENTE 2,17 27,77 26,38 19,77 11,24

PESO DEL SUELO SECO 5,93 6,96 5,35 10,02 10,03

PESO DEL AGUA 4,79 5,11 5,33 11,17 5,15

CONTENIDO DE HUMEDAD

(w%) 15,49% 86,84% 99,63% 111,48% 151,05%

131%

NUMERO DE GOLPES (N) 40 24 10

A partir de los datos obtenidos de los ensayos de laboratorio sobre la muestra 1, se

procede a graficar la curva de fluidez de la muestra que relaciona el contenido de humedad (w%)

y el número de golpes (N), para tres parejas de puntos cuyos datos varían en función del

contenido de humedad, presentando un rango que varía entre 15,49% y 99,63% de humedad.

32

Figura 9. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 1

Por medio de la ecuación de la línea de tendencia presente en la Figura 9 se realiza la

determinación de w% para 25 golpes, y así determinar el Límite Líquido de la Muestra 1. En la

Tabla 5 se presentan los resultados obtenidos por medio de los ensayos de laboratorio descritos,

se observa un LL =58,28% y un LP= 131%, note que LL<LP por tanto IP se reporta como no

plástico (I.N.V E-126).

Tabla 5. Límites de Consistencia Muestra 1

LL 58,28%

LP 131%

IP NP

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

120,00%

1 10 100

CURVA DE FLUIDEZ MUESTRA 1w% vs Log N

33



recopilados en la Tabla 6.


RECIPIENTE 22

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 131

PESO DEL SUELO S + RECIPIENTE 74,38



PESO DEL AGUA 56,62

CONTENIDO DE HUMEDAD 165,51


RECIPIENTE 60 16 70 87 131

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 13,7 15,05 13,33 21,78 34,93

PESO DEL SUELO S + RECIPIENTE 9,04 9,18 8,52 18,3 29,83



PESO DEL AGUA 4,66 5,62 4,81 3,39 5,10

CONTENIDO DE HUMEDAD (w%) 214% 260% 260% 51% 47% 49%

NUMERO DE GOLPES 30 24 15

A partir de los datos obtenidos de los ensayos de laboratorio realizados sobre la muestra

2, se procede a graficar la curva de fluidez de la muestra que relaciona el contenido de humedad

(w%) y el número de golpes (N), para tres parejas de puntos cuyos datos varían en función del

contenido de humedad.

34

En la Tabla 6 se puede encuentra que el contenido de humedad de la muestra es de

165.51% indicando que el suelo tiene una capacidad de absorción de agua alta en su estructura

interna.




Tabla 7 se presentan los resultados obtenidos por medio de los ensayos de laboratorio descritos,

se observa un LL= 237,51% indicando una tendencia alta de absorber agua por parte de las

partículas de minerales de arcilla en el espécimen de la muestra, con lo cual se observa un IP

muy alto igual a 188,51% indicando que para que el suelo pase de un estado semisólido a líquido

es necesario agregar gran cantidad de agua.

0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

1 10 100


35


LL 237,51%

LP 49%

IP 188,51%

Tipo de Suelo CH



recopilados en la Tabla 8


RECIPIENTE 247

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 152,28

PESO DEL SUELO S +

RECIPIENTE 80,45



PESO DEL AGUA 71,83

CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 167,01


RECIPIENTE 113 131 130 4 103

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 32,33 40,24 32,08 35,64 35,56

PESO DEL SUELO S +

RECIPIENTE 28,5 30,17 28,6 30,5 30,2



PESO DEL AGUA 3,83 7,07 3,48 1,91 5,36

CONTENIDO DE HUMEDAD 368% 264% 160% 46% 53% 49%


36




contenido de humedad.

De la Tabla 8 se puede observar que el contenido de humedad de la muestra es de

167.01% indicando que el suelo tiene una humedad natural alta en su estructura interna, lo cual

se ve reflejado en los datos para la elaboración de la gráfica de la curva de fluidez, presentando

humedades que varían en un rango de 160% a 368%.




Tabla 9 se presentan los resultados obtenidos por medio de los ensayos de laboratorio para límite

0%

50%

100%

150%

200%

250%

300%

350%

400%

1 10 100


37

de consistencia del suelo, se observa un LL= 228,34% lo cual sugiere que para que la muestra

pase de un estado plástico a uno fluido es necesario una gran concentración de agua. Por otra

parte el LP=49% y el IP= 179,34% describen una magnitud bastante amplia del rango de

humedades en el cual el suelo se comporta de manera plástica.


LL 228,34%

LP 49%

IP 179,34%

Tipo de Suelo CH





RECIPIENTE 45

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 154,8

PESO DEL SUELO S +

RECIPIENTE 83,73



PESO DEL AGUA 71,07


LÍMITE LÍQUIDO

LÍMITE

PLÁSTICO /2

RECIPIENTE 144 169 142 110 118

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 33,64 37,36 38,38 35,11 35,13

PESO DEL SUELO S +

RECIPIENTE 29,46 30,16 30,68 27,93 28,4

38



PESO DEL AGUA 4,18 7,8 7,7 7,18 6,73






contenido de humedad. Las humedades encontradas en el conjunto de datos establecen un rango

entre el 202% y el 235%, siendo que estos datos caracterizan al suelo con una tendencia de

almacenar una gran cantidad de agua en la fase gaseosa de la estructura interna del suelo, lo cual

se ve reflejado en el contenido de humedad de la muestra equivalente a 173%.




195%

200%

205%

210%

215%

220%

225%

230%

235%

240%

1 10 100


39

Tabla 11 se presentan los resultados obtenidos por medio de los ensayos de laboratorio para la

obtención de límites de consistencia; se puede observar un índice de plasticidad que describe una

franja de humedad alta equivalente a 130.64% en la cual el suelo tiene un comportamiento

plástico.


LL 210,34%

LP 80%

IP 130,64%

Tipo de

Suelo MH





RECIPIENTE 44

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 150,14

PESO DEL SUELO S +

RECIPIENTE 83,02



PESO DEL AGUA 67,12


40


RECIPIENTE 122 172 139 90 86

PESO DEL SUELO H +

RECIPIENTE 35,59 35,08 35,4 27,63 26,3

PESO DEL SUELO S +

RECIPIENTE 29,61 29,29 29,3 21,51 20,6



PESO DEL AGUA 5,98 5,79 6,1 6,12 5,7






contenido de humedad en un rango de 175% a 195%.

El conjunto de datos utilizado para la elaboración de la curva de fluidez demuestra que el

comportamiento plástico del suelo aumenta en función de la cantidad de agua suministrada en la

muestra del material, lo cual evidencia coherencia entre la teoría y la práctica, respecto a los

estados físicos naturales de un suelo de partículas finas.

41




Tabla 13 se presentan los resultados obtenidos por medio de los ensayos de laboratorio de límites

de consistencia, se observa que el suelo tiene un LL equivalente a 187,07% a partir del cual en

función de la cantidad de agua, las partículas del suelo toman distancia entre sí, oponiendo poca

resistencia a la deformación causada por la aplicación de esfuerzos, comportándose como un

fluido.


LL 187,07%

LP 59%

IP 128,27%

Tipo de

Suelo CH

170%

175%

180%

185%

190%

195%

200%

1 10 100


42

En general el conjunto de muestras presentan un Límite Líquido por encima del 100%, a

excepción de la muestra 1 la cual representa el espécimen más superficial del conjunto de datos

del sondeo y la cual estaba libre de saturación a la hora de realizar el muestreo, por estar por

encima de la profundidad del nivel freático. El límite Plástico en las muestras indica que el suelo

tiende a comportarse de manera plástica a partir de un determinado % de humedad, el cual

teóricamente tiende a incrementar a medida que disminuye el tamaño de las partículas presentes

en la muestra (Bowles, 1980, pag. 19), lo cual explica las diferencias de variación encontrado en

el valor del límite plástico en cada una de las muestras.

De acuerdo a los valores obtenidos de las muestras referentes al límite Líquido y al

Índice de Plasticidad, utilizando la carta de plasticidad se determinó que la muestra 2

corresponde a una arcilla de alta plasticidad (CH), al igual que la muestra 3 y 5, la muestra 4

corresponde a un Limo de alta plasticidad (MH), cabe resaltar que la muestra 2 está muy cercana

a la línea A, por tanto, su comportamiento es similar.

Figura 14. Localización Muestras de sondeo sobre Carta de plasticidad

0

50

100

150

2000 10

20

30

40

50

60

70

80

90

10

0

11

0

12

0

13

0

14

0

15

0

16

0

17

0

18

0

19

0

20

0

21

0

22

0

23

0

24

0

25

0Índ

ice d

e P

lasti

cid

ad

(P

I)

Límite Líquido (WL)

MH o OH

CH o OH

ML o

CL o CL—

BAJAMEDIA ALTA

43

4.5.3. Resultados de Consolidación Primaria

En este capítulo se presentan los resultados de laboratorio correspondientes al ensayo de

consolidación primaria, de las cinco muestras recolectadas, se ensayaron cuatro muestras de

suelo descartando la muestra No. 1 siendo esta proveniente de un estrato muy superficial del

suelo con presencia de materia orgánica. Para ver los datos del método técnico para la obtención

de los coeficientes de consolidación remitirse al Anexo C.

Consolidación Primaria Muestra 2. Profundidad de 5.00 a 5.50 metros

Para la muestra 2 se obtuvo los siguientes datos registrados en la Tabla 14 referentes a la

curva de compresibilidad.

Tabla 14. Datos Curva de compresibilidad Muestra 2

Curva de Compresibilidad

Carga Factor brazo Área (cm2)

Esfuerzo

(kg/cm2) E Cv

0 10 19,7136 0,0000 4,8640 -

0,25 10 19,7136 0,1268 4,5867 0,0134

0,5 10 19,7136 0,2536 4,3094 0,0070

1 10 19,7136 0,5073 3,8570 0,0072

2 10 19,7136 1,0145 3,2849 0,0060

4 10 19,7136 2,0291 2,6865 0,0071

8 10 19,7136 4,0581 2,4384 0,0211

0,25 11 19,7136 0,1395 2,7050

En la Tabla 14 se observa que a partir del incremento de los esfuerzos aplicados a la

muestras se da una disminución significativa del coeficiente de consolidación Cv que se

mantiene relativamente constante hasta finalizar el 100% de la consolidación primaria.

44

Figura 15. Grafica e vs Log σ Muestra 2

La Figura 15 presenta una variación de la relación de vacíos con respecto al incremento

de esfuerzos típica para suelos con una pre-consolidación baja, lo cual se evidencia en la curva

de rebote de laboratorio, y en el esfuerzo de pre consolidación determinado, y en la relación de

sobre consolidación. Los parámetros de consolidación de la muestra dos se determinan a partir

de la Figura 15

Tabla 15. Parámetros de Consolidación Muestra 2

Parámetros Consolidación Cs 0,1821 Índice de expansión

Cr 0,1821 Índice de re compresión

cc 1,9441 Índice de compresión

σ'p 0,2400 Esfuerzo de Pre consolidación

Av 0,7691 Coeficiente de compresibilidad

mv 0,1312

Coeficiente de compresibilidad

Volumétrico

OCR 0,3421 Relación de sobre consolidación

45


A partir de la ejecución del ensayo de consolidación en la muestra tres se registran los

valores de la curva de compresibilidad presentes en la Tabla 16.




Esfuerzo

(kg/cm2) e Cv

0 10 19,9345 0,0000 4,4726 -

0,25 10 19,9345 0,1254 4,3360 0,0402

0,5 10 19,9345 0,2508 4,2895 0,0660

1 10 19,9345 0,5016 4,2431 0,0318

2 10 19,9345 1,0033 3,8742 0,0035

4 10 19,9345 2,0066 3,7977 0,2999

8 10 19,9345 4,0131 3,4726 0,6537

0,25 11 19,9345 0,1380 3,6900

En la Tabla 16 se deduce una altura de vacíos final de 3,69 al finalizar el ciclo de

descarga de la muestra de suelo. Se observa que el coeficiente de consolidación tiende a

aumentar en la fase final de la consolidación primaria para este caso.

46


La Figura 16 presenta la relación existente entre la relación de vacíos y el incremento en

los ciclos de esfuerzos aplicados a la muestra, se puede observar que en la zona media de la

curva virgen de la gráfica existe una perturbación de los puntos producida posiblemente en el

incremento del esfuerzo que supera el esfuerzo de pre – consolidación, sin embargo (Lambe,

1984) indica que con la destrucción de la estructura natural de una arcilla durante el remodelo,

aumenta fuertemente la compresibilidad especialmente bajo niveles de esfuerzo pequeños,

siendo esta una característica de la influencia de la perturbación del material sobre el

comportamiento esfuerzo – deformación. Por medio de la Figura 16 se obtienen los parámetros

de consolidación descritos en la Tabla 17.


47






mv 0,0296


Volumétrico



Los datos obtenidos de la curva de compresibilidad mediante el ensayo de consolidación

para la muestra 4 se encuentran registrados en la Tabla 18.



Carga Factor brazo Área Esfuerzo e Cv

0 10 19,9345 0,0000 2,0555 -

0,25 10 19,9345 0,1254 1,9640 0,0656

0,5 10 19,9345 0,2508 1,9197 0,0618

1 10 19,9345 0,5016 1,8282 0,0599

2 10 19,9345 1,0033 1,6223 0,0172

4 10 19,9345 2,0066 1,2485 0,0144

8 10 19,9345 4,0131 0,8443 0,0072

0,25 11 19,9345 0,1380 1,1900

En la Tabla 18 se puede observar que a medida que aumenta el esfuerzo de carga sobre la

muestra disminuye el coeficiente de consolidación, al igual que la relación de vacíos.

48


La Figura 17 correspondiente a la curva de compresibilidad presenta una pendiente

suave en la curva virgen del grafico indicando un Cc proporcional a la magnitud de la pendiente.,

de manera similar se interpreta la curva de descarga del espécimen cuya dilatación se mide con el

parámetro del índice de expansión. Por medio de la Figura 17 se obtienen los parámetros de

consolidación de la muestra 4 presentados en la Tabla 19.


Parámetros

Consolidación Cs 0,2362 Índice de expansión





mv 0,0846


Volumétrico


49


Por medio del ensayo de consolidación realizado sobre la muestra 5 se obtienen los

parámetros necesarios para la elaboración de la curva de compresibilidad para dicha muestra los

cuales se encuentran registrados en la Tabla 20.




Esfuerzo

(kg/cm2) e Cv

0 10 19,9345 0,0000 2,0555 -

0,25 10 19,9345 0,1254 2,0036 0,0420

0,5 10 19,9345 0,2508 1,9762 0,0514

1 10 19,9345 0,5016 1,9090 0,3586

2 10 19,9345 1,0033 1,8145 0,0157

4 10 19,9345 2,0066 1,4438 0,0072

8 10 19,9345 4,0131 1,1921 0,0079

0,25 11 19,9345 0,1380 1,4000

Los datos registrados del coeficiente de consolidación en la Tabla 20 indican valor

máximo de 0,35 para un esfuerzo de 0,5 kg/cm2, mientras que el valor de Cv más bajo registrado

corresponde a un esfuerzo de 2.00 kg/cm2, de manera general se observa una tendencia del Cv a

disminuir a medida que se incrementa el esfuerzo aplicado a la muestra.

50


En la curva de compresibilidad elaborada para la muestra 5 se puede observar que la

curva virgen del suelo presenta una pendiente con una inclinación suave, que representa la

magnitud del cambio de la relación de vacíos en función de los esfuerzos aplicados a la muestra.


Parámetros

Consolidación Cs 0,1420 Índice de expansión





mv 0,0677


Volumétrico


51

4.5.4. Resultados de Consolidación Secundaria

Una vez ha ocurrido al 100% la consolidación primaria, en la cual se ha realizado por

completo la disipación del exceso de presión de poros, se observa un asentamiento por efectos

del ajuste plástico de la estructura del suelo denominado consolidación secundaria (Das, 2001,

pag. 170).

En las gráficas de relación de vacíos vs Log de tiempo obtenidas de las muestras del

material de estudio, se observa que la etapa correspondiente a la consolidación secundaria (flujo

plástico) presenta un comportamiento lineal, en donde se deduce que el parámetro que expresa la

variación de la relación de vacíos Cα en función del tiempo bajo un incremento de carga,

equivale a la pendiente de la recta, como se observa en la siguiente ecuación:

𝐶𝛼 =∆𝑒

𝐿𝑜𝑔 (𝑡2

𝑡1)

Dónde: Cα = Índice de compresión secundaria

∆e = cambio de la relación de vacíos

t1, t2 = tiempo

A partir de las gráficas de consolidación secundaria obtenidas para cada muestra

estudiada (ver figuras 20 a 23) se determina la ecuación de la línea de tendencia para la zona

correspondiente a la consolidación secundaria, y de esta manera determinar el Cα de cada

espécimen, de donde obtenemos la siguiente tabla:

52

Tabla 22. Cα en ensayos de consolidación muestras sondeo 1

Muestra/ Característica Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5

C α grafica 0,0020 0,0070 0,0320 0,0240

De la Tabla 22 se observa que el índice de compresión secundaria tiende a aumentar en

función de la profundidad del suelo, una razón de ello se basa en los esfuerzos existentes en el

terreno antes del sondeo que influyen directamente en el comportamiento de las muestras una

vez realizados los ensayos de consolidación.

A continuación se presentan las gráficas de relación de vacíos (e) vs Log Tiempo bajo un

incremento de carga para cada una de las muestras, en ellas se observa la línea de tendencia del

grafico de consolidación secundaria y su respectiva ecuación.

Figura 19. Grafica Consolidación secundaria muestra 2

y = -0,002ln(x) + 1,2822R² = 0,9868

1,250

1,260

1,270

1,280

1,290

1,300

1,310

1,320

0,03 0,3 3 30 300 3000 30000

Rel

acio

n d

e va

cio

s (e

)

log.tiempo (min)

Variacion de Relacion de Vacios (e) Vs Log Tiempo (min) bajo un incremento de carga Mustra 2

Cα= 0,0020

53


y = -0,007ln(x) + 5,6418R² = 0,9823

5,540

5,560

5,580

5,600

5,620

5,640

5,660

5,680

5,700

5,720

5,740

0,01 0,1 1 10 100 1000 10000 100000

Rel

acio

n d

e V

acio

s (e

)

Log..tiempo,min


Cα= 0,0070

y = -0,032ln(x) + 4,3009R² = 0,9849

3,900

4,100

4,300

4,500

4,700

4,900

0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 1000,00 10000,00 100000,00

Rel

acio

n d

e va

cio

s (

e)

Log.tiempo. ( t) min


Cα= 0,0320

54



De las ecuaciones de las líneas de tendencia de las gráficas se observa que la pendiente

en cada una de ellas es negativa puesto que representa un conjunto de datos decreciente en

función de la disminución de una relación de vacíos. Por otro lado se evidencia en las figuras que

la pendiente en la consolidación secundaria es menor respecto a la pendiente de la consolidación

primaria, evidenciando una menor magnitud en la variación de la relación de vacíos con respecto

al tiempo.

y = -0,024ln(x) + 3,5428R² = 0,8873

3,2

3,3

3,4

3,5

3,6

3,7

3,8

3,9

4

0,03 0,30 3,00 30,00 300,00 3000,00 30000,00

Rel

acio

n d

e va

cio

s (e

)

Log Tiempo (min)


Cα= 0,0240

55

5. Análisis de resultados

5.1. Relación de Cα con respecto a índices Límite, y parámetros de Consolidación

Una vez realizados todos los ensayos de laboratorio propuestos en la fase experimental

del proyecto se pretende encontrar la relación existente entre ellos con el índice de compresión

secundaria Cα.

La Tabla 23 presenta el resumen de los valores obtenidos por medio de los ensayos de

laboratorio practicados sobre las muestras a partir de estos valores se realizó el análisis de la

relación existente por medio de graficas de dispersión.

Tabla 23. Resultados ensayos de laboratorio

Relación Cα vs Contenido de humedad w%

Relación Cα vs Límite Líquido LL

La Figura 23 presenta una tendencia de un decremento de Cα a medida que aumente el

límite líquido, esta tendencia puede ocurrir dado que Cα está determinado para deformaciones de

flujo plástico, no por efectos de disipación de poros en la masa del suelo.

CS CR CC σ'p Av Mv C α e Gs Hs Hv H(%) W.(%) L.L.(%) L.P.(%) I.P. (%) I.L(%)

5,00-5,50 0,1821 0,9211 1,9441 0,0610 0,5898 0,1006 0,002 1,317 2,7 0,864 1,137 30,100 165,510 238,00 49,00 189,00 1,62

9,50-10,0 0,0460 0,1543 0,7397 0,9600 0,0763 0,0139 0,007 5,733 2,7 0,294 1,688 31,215 167,010 228,00 49,00 179,00 1,52

14,50-15,0 0,2362 0,2255 1,2922 0,7600 0,2585 0,0846 0,032 4,861 2,7 0,341 1,659 171,310 173,210 210,00 80,00 130,00 1,39

15,50-20,0 0,1420 0,1571 1,0338 1,0000 0,2068 0,0677 0,024 3,962 2,7 0,478 1,892 142,730 154,700 187,00 59,00 128,00 1,34

PROFINDIDAD

(m)

CONSOLIDACION PRIMARIA CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA LIMITES DE CONSISTECIA

56

Figura 23. Grafica Relación Cα vs LL

Relación Cα vs Límite Plástico LP

Figura 24. Grafica Relación Cα vs LP

y = 311,56e-0,048x

R² = 0,7132

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250

Ind

ice

de

co

mp

resi

on

se

cun

dar

ia C

α

Limite Liquido LL %

Relacion Cα VS LL

y = 0,0002e0,0688x

R² = 0,6268

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Ind

ice

de

co

mp

resi

on

se

cun

dar

ia C

α

Limite Plastico LP

Relacion Cα VS LP

57

La relación que se observa en la Figura 24 respecto al comportamiento de Cα en función

del índice de plasticidad, presenta un aumento de los valores de Cα a medida que aumenta el

valor del límite plástico LP.

Relación Cα vs Índice de Plasticidad IP

En la Figura 25 se puede observar que la relación existente entre Cα y IP decrece

linealmente a medida que aumenta el índice de plasticidad, dado que el índice de compresión

secundaria, se obtuvo mediante una función lineal con base a la deformación plástica del suelo

bajo la influencia de unos esfuerzos de carga, por ende la distribución de las partículas en la

matriz del suelo se distribuye de manera que disminuye la relación de vacíos.

Figura 25. Grafica Relación Cα vs IP

y = -0,0004x + 0,0829R² = 0,9339

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

120 130 140 150 160 170 180 190 200

Ind

ice

de

co

mp

resi

on

se

cun

dar

ia C

α

Indice de Plasticidad IP

Relacion Cα VS IP

58

Relación Cα vs Índice de expansión Cs

Figura 26. Gráfica Relación Cα vs Cs

La relación descrita en la Figura 26 con respecto al comportamiento de Cα en relación a

Cs, presenta una tendencia de incremento positivo en los valores máximos de la serie de datos,

pues se observa que el punto máximo de la serie equivale a Cs= 0,236 y Cα= 0,032. Por otro lado

se observa que no en todos los valores se da una relación de proporción respecto a la magnitud

de Cs con respecto a Cα.

R² = 0,2809, no sirve para trabajar en los suelos de la ciudad de bogota, por lo tanto, no

se debe utilizar.

Relación Cα vs Índice de Compresión Cc

La relación que se evidencia entre los índices Cα y Cc se representa en la Figura 27, se

observa que los valores máximos de Cc corresponden a las muestras más superficiales del

sondeo, que a su vez presentan los menores valores de Cα, a medida que se avanza en la

y = 0,0931x + 0,0021R² = 0,2809

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Ind

ice

de

co

mp

resi

on

se

cun

dar

ia C

α

Indice de Expancion Cs

Relacion Cα Vs Cs

59

profundidad del muestreo se observa que Cc tiene una tendencia a disminuir y Cα tiende a

aumentar, lo cual evidencia la influencia de los esfuerzos geo estáticos existentes en el suelo

provocados por el peso propio del material.

Figura 27. Gráfica Relación Cα vs Cc

El conjunto de graficas de relación de Cα, permite evidenciar una relación de ajuste muy

cercana entre Cα y el índice de Plasticidad, la gráfica describe una línea de tendencia lineal de

los datos de manera decreciente con poca dispersión del conjunto de datos con la pendiente de la

recta. Por consiguiente de este análisis se deduce que el valor de Cα esta correlacionado de forma

proporcional a la magnitud del Índice de Plasticidad y del Límite Plástico.

R² = 0,175, no sirve para trabajar en los suelos de la ciudad de bogota, por lo tanto, no se

debe utilizar.

y = 0,0126x-1,312

R² = 0,1755

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Ind

ice

de

co

mp

resi

on

se

cun

dar

ia C

α

Inice de compresion Cc

Relacion Cα Vs Cc

60

5.2. Asentamientos

A partir de los resultados del ensayo de consolidación se realizó el cálculo de los

asentamientos en el terreno de estudio, para lo cual se estableció un perfil estratigráfico del suelo

de acuerdo a las características de las muestras extraídas y la recolección de datos del sondeo

realizado para la exploración del subsuelo.

Tabla 24. Perfil estratigráfico del suelo de estudio.

Estrato Profundidad

(m)

H de

estrato (m)

No.

Muestra Estado

Descripción

Visual del Suelo

1 0,00 a 1,90 1,9 1 Seco

Limo café con

trazas de oxido

2 1,90 a 5,00 3,1 2 Saturado

Arcilla habana

clara con trazas de

oxido

3 5,00 a 10,50 5,5 3 Saturado

Arcilla habana

oscura

4 10,50 a 15,00 4,5 4 Saturado

Limo Arcilloso

Café

5 15,00 a 20,00 5 5 Suturado

Limo arcilloso

habano

Una vez determinadas las variables de las ecuaciones de asentamientos primarios y

secundarios (ver capítulo 3. Marco teórico) se procede a realizar el cálculo del asentamiento por

estratos del terreno.

Tabla 25. Calculo de asentamientos del terreno según ensayos de consolidación

EstratoH de estrato

(m)e₀ ∆e Sp Cα ep Cα' Log t Log t0 Log (t/t0) Ss

S Total por

estrato

1 1,90 2,723 1,394 37% 0,001 1,663 0,0004 4,272 3,158 1,353 0,05% 38%

2 3,10 4,864 2,426 41% 0,002 1,265 0,0009 4,338 3,777 1,148 0,10% 41%

3 5,50 4,473 1,000 18% 0,007 5,581 0,0011 4,482 3,767 1,190 0,13% 18%

4 4,50 2,056 1,211 40% 0,032 4,158 0,0062 4,113 3,158 1,302 0,81% 40%

5 5,00 2,056 0,863 28% 0,024 3,437 0,0054 4,158 1,908 2,179 1,18% 29%

61

La Tabla 25 presenta el cálculo de los asentamientos en porcentaje con relación a los

estratos del suelo, se observa que los valores más altos corresponden al proceso de consolidación

primaria cuyos rangos de asentamiento varían entre el 18% y el 41%, indicando que el suelo

posee valores de índices líder altos reflejados principalmente en el límite líquido de las muestras

y la humedad natural presente en ellas.

Se observa que los porcentajes de asentamiento secundario varían en un rango de entre

0,05% a 1,18%, valores muy bajos en comparación a los asentamientos por consolidación

primaria, sin embargo en la práctica representan asentamientos diferenciales de hasta 10

centímetros en este caso. De acuerdo con el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo

Resistente NSR-10, el capítulo H4.9 estipula que los límites de los asentamientos totales

calculados a 20 años, para construcciones aisladas no debe exceder 30 cm, y para construcciones

entre medianeros no debe exceder 15 cm, siempre y cuando no se afecte la funcionalidad y el

servicio de la estructura; por ende es de especial cuidado estimar que el suelo no presente

asentamientos secundarios importantes pues estos no se manifiestan de inmediato sino con el

transcurso del tiempo.

5.3. Relación de parámetros de Consolidación Secundaria con otros Estudios

La relación de datos entre parámetros de Cα, se realizó para los datos de las

investigaciones de consolidación primaria y secundaria para muestras de suelo procedentes del

sector del Campin y Barrios Unidos en la ciudad de Bogotá cuya resultados se resumen a

continuación:

62

Tabla 26. Resultados de laboratorio para muestras procedentes del sector del Campin.

DATOS ZONA EL CAMPIN

PROFUNDIDAD

C α LL % LP % IP % Cc

2.9 m - 3.4 m 0.0116 85.95 24.70 61.25 0.361

4.3 m – 5.2 m 0.0383 167.94 59.35 108.59 0.199

6.0 m – 6.6 m 0.0366 213.72 76.70 137.02 1.860

16,3 m – 20,0 m 0.0236 286.90 79.56 207.34 207.34

Tabla 27. Resultados de laboratorio para muestras procedentes del sector de Barrios

Unidos.

PROFINDIDAD

(m)

BARRIOS UNIDOS

C α L.L % L.P % I.P % I.L %

3,7-4,5 0,0000 92,8 30,44 62,36 0,874

7,80-8,60 0.0178 176,8 45,11 131,69 1,094

11,5-12,5 0,0278 237,3 60,26 177,04 1,658

14,3-15,0 0,0261 285,0 73,39 211,61 2,120

Del trabajo de investigación realizado en el sector del Campin se puede observar que el

suelo objeto de estudio presenta valores de Límite Líquido superiores al 100%, índices de

plasticidad con valores altos, e índices de compresión Cc típicos para suelos de media a muy alta

compresibilidad, por ende definimos que se trata de un suelo de alta plasticidad.

63

Las muestras del material procedente del sector de Barrios Unidos describen valores de

límite líquido superiores al 90%, valores de límite Plástico en un rango que varía entre el 30 y el

73%, e índices de plasticidad con valores altos en una franja que varía del 62% al 211%, por

tanto se infiere que el material posee una alta plasticidad.

Para realizar el análisis de los parámetros que rigen la consolidación secundaria se realiza

una comparación entre los estados de consistencia de ambas zonas de estudio, de acuerdo a la

profundidad del estrato de donde fue extraída la muestra.

F30


se debe utilizar.

y = 190,71e2,9882x

R² = 0,0108

0,0000

50,0000

100,0000

150,0000

200,0000

250,0000

300,0000

350,0000

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

C vs LL

64

F30

R² = 0,423, no sirve para trabajar en los suelos de la ciudad de bogota, por lo tanto, no se

debe utilizar.

F30

Figura 28. Límites de consistencia Zona el Campin, Barrios Unidos vs Zona Suba

En la Figura 28 se puede observar que el LL de las muestras del Campin aumenta de

manera proporcional a la profundidad del suelo, este mismo comportamiento se puede apreciar

en las muestras de suelo de Barrios unidos, mientras que el suelo de Suba presenta una tendencia

y = 938,01x + 38,625R² = 0,423

0,0000

10,0000

20,0000

30,0000

40,0000

50,0000

60,0000

70,0000

80,0000

90,0000

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

C vs LP

y = -36137x2 + 686,82x + 160,83R² = 0,0469

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045

C vs IP

65

de aumento hacia los diez metros de profundidad del perfil del suelo, y después tiende a

decrecer.


se debe utilizar

Se observa en el LP de las zonas de estudio que las muestras procedentes de sector del

Campin tienen una tendencia a aumentar el valor del límite plástico en función de la

profundidad, de la misma manera se observa que los valores del Límite plástico en las muestras

de Barrios unidos aumentan a medida que aumenta la profundidad del perfil del suelo, mientras

que el suelo de estudio del sector de Suba presenta un comportamiento de los datos disperso que

aumenta y disminuye constantemente con la profundidad.

Respecto al Índice de Plasticidad del perfil del suelo se puede observar que para la zona

del Campin y de Barrios Unidos los valores aumentan en relación con la profundidad, mientras

que en el perfil de suelo del sector de Suba los valores tienden a decrecer. La variación en la

tendencia de los datos de los dos sectores del muestreo está relacionada con la composición

interna del material, en la cantidad existente de partículas de arcilla en cada muestra.

Una vez identificado el comportamiento de los límites de consistencia en el perfil del

suelo se procede establecer la relación entre cada uno de ellos y el comportamiento del

coeficiente de compresión secundario, como se puede observar en la Figura 29.

66

Figura 29. Límites de consistencia Zona el Campin y Zona Suba Vs Cα

La Figura 29 muestra la relación existente entre Cα y los límites de consistencia del

suelo, para el límite líquido se observa que Cα tiende a aumentar en función de la disminución

del porcentaje del límite líquido, dado que el fenómeno de consolidación secundaria ocurre

cuando en la masa de suelo a ocurrido el cien por ciento de la disipación de poros en la etapa de

la consolidación primaria, la dispersión de los datos para el Límite Líquido se observa más

amplia en comparación del Límite Plástico y el Índice de Plasticidad. .

La relación entre LP y Cα que describe la gráfica, muestra que al disminuir el límite

plástico aumenta la el valor de Cα, pues este indicador hace referencia al porcentaje necesario de

líquido para cambiar el comportamiento de la masa de suelo de plástico a fluido.

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

10 35 60 85 110 135 160 185 210 235 260 285In

dic

e d

e co

mp

resi

on

Sec

un

dar

io Cα

Limite s de ConsistenciaLimites de Consistencia Vs Cα

LP vs Ca Campin IP vs Ca Campin LL vs Ca Campin

LL vs Ca B. Unidos LP vs Ca B. Unidos IP vs B. Unidos

LL vs Ca Suba LP vs Ca Suba IP vs Ca Suba

67

En la relación Índice de Plasticidad vs Cα se observa claramente como el índice de

compresión secundaria aumenta en función de la disminución del valor de IP, siendo este dato

utilizado como un indicador del rango de porcentaje de agua en el cual un suelo se comporta de

manera plástica.

Para determinar la correlación existente de manera cuantitativa de la relación IP vs Cα se

obtiene la línea de tendencia del conjunto de puntos

La correlación determinada para establecer un valor del índice de compresión secundaria

en función del índice de plasticidad será:

Cα = −0.0003IP + 0.0651

La ecuación de la recta encontrada de acuerdo a su pendiente y punto de intersección con

el eje de las ordenadas se adapta valores de Cα medios a bajos, y a valores de IP no mayores a

217.

5.4 REGRESIÓN MULTIPLE

RESUMEN DE DATOS

PROFUNDIDAD

CONSOLIDACIÓN

SECUNDARIA LÍMITES DE CONSISTENCIA

C α L.L. (%) L.P. (%) I.P. (%)

TESIS DE SUBA

5,00-5,50 0,002 229,2000 46,9400 182,26

9,50-10,0 0,007 260,7990 53,2800 207,52

14,50-15,0 0,032 212,6050 78,8000 133,81

15,50-20,0 0,024 188,6700 58,2800 130,39

TESIS DE CAMPIN

3,4 0,0116 85,95 24,7 61,25

5,2 0,0383 167,94 59,35 108,59

6,6 0,0366 213,72 76,7 137,02

20 0,0236 286,9 79,56 207,34

TESIS BARRIOS

UNIDOS

4,5 0,0000 92,8 30,44 62,36

8,6 0,0178 176,8 45,11 131,69

68

12,5 0,0278 237,3 60,26 177,04

15 0,0261 285,0 73,39 211,61

Estadísticas de la regresión

Coeficiente de correlación múltiple 0,877354307

Coeficiente de determinación R^2 0,76975058

R^2 ajustado 0,683407048

Error típico 0,00728905

Observaciones 12

ECUACIÓN:

R2: 0.7697

C = 0.00439228+1.9762LL-1.9753 LP-1.976341 IP

ANÁLISIS DE VARIANZA

Grados de

libertad Suma de

cuadrados

Promedio de los

cuadrados F Valor crítico

de F

Regresión 3 0,001420965 0,000473655 8,914976712 0,006245597

Residuos 8 0,000425042 5,31302E-05

Total 11 0,001846007

69

6. Conclusiones

Los datos obtenidos de esta investigación para el estudio de los suelos blandos de la

localidad de suba, establece que el proceso de consolidación primaria presenta unos rangos de

asentamiento que varía entre el 18% y el 41% con respecto a los sub-estratos del perfil

estratigráfico del suelo definidos en el capítulo 5.2 de este documento. Por otro lado se observa

que los asentamientos correspondientes a la deformación plástica del esqueleto del suelo

presentan un rango de asentamientos que varían entre 0.5% y el 1.18% para los sub-estratos del

suelo.

Las características del material determinadas en los parámetros de consolidación

describen un suelo pre consolidado en los primeros metros de exploración de exploración del

subsuelo, sin embargo a partir de los 5 metros de profundidad se determina un suelo

normalmente consolidado de acuerdo a los OCR del capítulo 4, con valores del Índice de

Liquidez próximos al 1 típicos de esta clase de suelos.

Los límites de consistencia definidos en los ensayos de laboratorio indican que se trata de

un material de alta compresibilidad de acuerdo a los datos obtenidos de Cc, alta plasticidad,

propensos a retener una gran cantidad de humedad natural.

En la localidad de Suba la correlación con mayor Índice de correlación fue con el

resultado del ensayo de Índice Plástico con una ecuación dada así:

Y=-0.0004x+0.0829

R2= 0.9339, dado este resultado estadisticamente es adecuado pero solo se trabajaria para

la localidad de suba en el punto correspondiente.

70

Trabajando con los resultados de laboratorio de los ensayo de laboratorio de las tesis

utilizadas como son; el Campin, Barrios Unidos y la localidad de Suba nos damos cuenta que el

que presenta mayor Índice de correlación es el ensayo de Límite Plástico con una ecuación dada

acontinuación:

Y=938.01x+38.65

R2= 0.423 no sirve para trabajar en los suelos de la ciudad de bogota, por lo tanto, no se

debe utilizar.

Se trabajo con un análisis de regresión múltiple y el resultado de la ecuación fue dada asi;

C = 0.00439228+1.9762LL-1.9753 LP-1.976341 IP

R2: 0.7697, estadísticamente el resultado es bajo pero teniendo en cuenta la relación sirve

para trabajar en la ciudad de bogota, ya que es un suelo poco probable a dar correlaciones

adecuadas.

Se recomienda trabajar en los suelos de Bogotá con esta ecucación.

Los gráficos de correlación entre los datos obtenidos del ensayo de consolidación

Primaria y secundaria evidencian que existe una relación directa entre los límites de consistencia

y el coeficiente de compresión secundario, cuyo comportamiento muestra que a mayores valores

de IP y LP, Cα tiende a aumentar,. Esta relación concuerda con los valores de Cα bajos

determinados en el proceso de consolidación secundaria cuyos valores se encuentran en un rango

de 0.001 a 0.032 para muestra cuyo LP varía entre 46.94% y 88.83%. Este fenómeno es

comprobado también al realizar las relaciones de los datos de la investigación con otros estudios

existentes, lo cual permitió desarrollar una correlación con base en el índice de plasticidad.

71

ANEXOS

72

AXEÑOS DE RESULTADOS DE LABORATORIO

73

CONSOLIDACIÓN SECUNDARIA

MUESTRA 1

ANILLO Nº 1

BANCO Nº 3

DIAMETRO Mm 49,81 4,981 cm

ALTURA Mm 19,85 1,985 cm

AREA cm2 19,48

VOLUMEN cm3 38,67

DETERMINACIÒN DE HUMEDAD

MUESTRA USADA RESIDUOS MUESTRA

FINAL

NUMERO DE RECIPIENTE 250 232

PESO MUESTRA HUMEDA + RECIPIENTE

(gr) 107,38 152,44

PESO MUESTRA SECA + RECIPIENTE (gr) 77,84 130,87

PESO AGUA 29,54 21,57

PESO RECIPIENTE (ANILLO) 38,77 38,73

PESO MUESTRA SECA W2 (gr) 39,07 92,14

HUMEDAD % 75,61 23,41

232

PESO PLATON 38,73

PLATON + ANILLO Y MATERIAL HUMEDO 180,87

Altura solidos Hs 0,742601234

Gravedad Especifica Gs 2,7

Altura de vacíos Hv 1,242

Relación de Vacíos e 1,673

75

MUESTRA 2

ANILLO Nº 5

BANCO Nº 2

DIAMETRO mm 49,78 4,978 cm

ALTURA mm 20,01 2,001 cm

AREA cm2 19,46

VOLUMEN cm3 38,94

DETERMINACIÒN DE HUIMEDAD

MUESTRA USADA MUESTRA

INICIAL RESIDUOS

MUESTRA

FINAL

NUMERO DE RECIPIENTE 5 2 67

PESO MUESTRA HUMEDA +

RECIPIENTE (gr) 110,92 109,94 138,08

PESO MUESTRA SECA +

RECIPIENTE (gr) 86,7 114,28

PESO AGUA 23,24 23,8

PESO RECIPIENTE (ANILLO) 59,4 41,32 35,21


HUMEDAD % 130,2 30,10





78

(SE MUESTRAN DATOS EN GRAFICO 20 DE DOCUMENTO)

MUESTRA 3

ANILLO Nº 4

BANCO Nº 1

DIAMETRO mm 49,99 4,999 cm cm

ALTURA mm 19,82 1,982 cm cm

AREA cm2 19,63

VOLUMEN cm3 38,90





DETERMINACIÒN DE HUMEDAD

MUESTRA USADA MUESTRA INICIAL RESIDUOS MUESTRA

FINAL

NUMERO DE RECIPIENTE 4 110 242

PESO MUESTRA HUMEDA +

RECIPIENTE (gr) 112,09 80,74 141,22

PESO MUESTRA SECA +

RECIPIENTE (gr) 56,32 116,07

PESO AGUA 24,42 25,15

PESO RECIPIENTE (ANILLO) 51,57 40,72 35,5


HUMEDAD % 156,54 31,22

80


81

MUESTRA 4

DATOS DE LA MUESTRA ANTES DEL

ENSAYO

DIAMETRO mm 50,0

ALTURA mm 20,000

AREA cm2 19,635

VOLUMEN cm3 39,27

PESO UNITARIO TOTAL g/cm3 1,25

PESO UNITARIO SECO g/cm3

HUMEDAD

PMH+ANILLO g 120,91

PMS+ANILLO g 89,92

P DEL ANILLO g 71,83

HUMEDAD % 171,31

Altura solidos 0,3412274

Gravedad Especifica 2,7

Altura de vacíos 1,659

e inicial 4,861

HUMEDAD DE RESIDUOS

RECIPIENTE N° 501

PMH + REC g 119,37

PMS + REC g 69,0

P DEL RECIPIENTE g 39,26

PESO DEL AGUA g 50,3 PESO DEL SUELO

SECO g 29,8

HUMEDAD % 169,10

82


83

MUESTRA 5

84


85

RESULTADOS CONSOLIDACIÓN PRIMARIA

MUESTRA 1

MUESTRA INICIAL RESIDUOS MUESTRA FINAL

Recipiente (N°) 1 31 250

PMHR 135,55 140,15 171,45

PMSR NO 88,75 64,7800

Peso agua NO 51,4 106,6700

Peso recipiente 82,06 37,43 37,11

PMS NO 51,32 27,6700

Humedad (%) NO 100,16 97,21

RELACION DE FASE - Después de la consolidación

Ww Ws Wt

1,0667 0,2767 1,3434

Vw Vs Vt Vv 0,10667 1,064E-03 -0,001577715 -2,642E-03

Banco (N°) 3

Altura del anillo (mm) 20,09

Diámetro interior del anillo (mm) 50,11

Área de la muestra (mm2) 1972,14

Peso del anillo (gr) 82,06

Gravedad especifica 2,6

86

DATOS CALCULADOS:

Altura del suelo (m) 0,53963

Peso total final (N) 0,6478

Humedad final 0,9721

Profundidad de extracción de la muestra (m) 0,8

Área de la muestra (m2) 0,001972

Peso unitario del agua (g/cm3) 1,350

cm

Altura del suelo (hs) (cm) 0,54

Altura de Vacíos (hv) (cm) 14,69

Relación de vacíos inicial (e0) 2,7229

Relación de vacíos inicial (ef) 1,3700



0 10 19,7214 0,0000 2,7229 -

0,25 10 19,7214 0,1268 2,7144 0,2370

0,5 10 19,7214 0,2535 2,7062 0,3785

1 10 19,7214 0,5071 2,6814 0,2120

2 10 19,7214 1,0141 2,1885 0,8367

4 10 19,7214 2,0282 1,4435 0,3714

8 10 19,7214 4,0565 1,3286 0,0836

0,25 11 19,7214 0,1394 1,3700






mv 0,1973 Coeficiente de compresibilidad Volumétrico


Pendiente Av 0,7346

mv 0,1973

87

MUESTRA 2



PMHR 109,93 140 135,12

PMSR NO 73,46 58,8300

Peso agua NO 66,54 76,2900


PMS NO 34,55 17,5600

Humedad (%) NO 192,59 99,12

OBSERVACION

DE LA MUESTRA

RELACION DE FASE - Después de la consolidación

Ww Ws Wt

0,7629 0,1756 0,9385

Vw Vs Vt Vv

0,07629 6,754E-04 -0,0108 -1,152E-02

Banco (N°) 2


Diámetro interior del anillo (mm) 50,1 Área de la muestra (mm2) 1971,36



88

DATOS CALCULADOS:




Profundidad de extracción de la muestra (m) 5,5

Área de la muestra (m2) 0,001971 19,714


Cm mm

Altura del suelo (hs) (cm) 0,34 3,43






0 10 19,7136 0,0000 4,8640 -

0,25 10 19,7136 0,1268 4,5867 0,0134

0,5 10 19,7136 0,2536 4,3094 0,0070

1 10 19,7136 0,5073 3,8570 0,0072

2 10 19,7136 1,0145 3,2849 0,0060

4 10 19,7136 2,0291 2,6865 0,0071

8 10 19,7136 4,0581 2,4384 0,0211

0,25 11 19,7136 0,1395 2,7050

Parámetros Consolidación

Cs 0,1821 Índice de expansión




89




Pendiente Av 0,7691

mv 0,1312

MUESTRA 3



PMHR 110,01 152,3 84,85

PMSR NO 79,4 54,8500

Peso agua NO 72,9 30,0000


PMS NO 44,49 18,9700

Humedad (%) NO 163,86 38,28

90

Banco (N°) 1






DATOS CALCULADOS:




Profundidad de extracción de la muestra (m) 10



cm mm



Relación de vacíos inicial (e0) 4,4726 Relación de vacíos inicial (ef) 3,6900



0 10 19,9345 0,0000 4,4726 -

0,25 10 19,9345 0,1254 4,3360 0,0402

0,5 10 19,9345 0,2508 4,2895 0,0660

1 10 19,9345 0,5016 4,2431 0,0318

2 10 19,9345 1,0033 3,8742 0,0035

4 10 19,9345 2,0066 3,7977 0,2999

8 10 19,9345 4,0131 3,4726 0,6537

0,25 11 19,9345 0,1380 3,6900

91

Parámetros Consolidación

Cs 0,1485 Índice de expansión







Pendiente Av 0,1620

mv 0,0296

MUESTRA 4



PMHR 108,88 103,94 131,18

PMSR NO 72,7 112,2000

Peso agua NO 31,24 18,9800


PMS NO 34,63 76,70

Humedad (%) NO 90,21 24,75

92

Banco (N°) 1






DATOS CALCULADOS:




Profundidad de extracción de la muestra (m) 15



cm mm



93





0 10 19,9345 0,0000 2,0555 -

0,25 10 19,9345 0,1254 1,9640 0,0656

0,5 10 19,9345 0,2508 1,9197 0,0618

1 10 19,9345 0,5016 1,8282 0,0599

2 10 19,9345 1,0033 1,6223 0,0172

4 10 19,9345 2,0066 1,2485 0,0144

8 10 19,9345 4,0131 0,8443 0,0072

0,25 11 19,9345 0,1380 1,1900








Pendiente Av 0,2585

mv 0,0846

MUESTRA 5


Recipiente (N°) 4 209 237,000

94

PMHR 108,88 103,94 131,180

PMSR NO 72,7 112,200

Peso agua NO 31,24 18,980


PMS NO 34,63 76,700

Humedad (%) NO 90,21 24,746

Banco (N°) 1 Altura del anillo (mm) 20,03 Diámetro interior del anillo (mm) 50,38 Área de la muestra (mm2) 1993,45 Peso del anillo (gr) 59,48 Gravedad especifica 2,65

DATOS CALCULADOS: Altura del suelo (m) 0,65554 Peso total final (N) 1,122


Profundidad de extracción de la muestra (m) 20 Área de la muestra (m2) 0,001993 Peso unitario del agua (g/cm3) 1,237

95

cm mm


Altura de vacíos (hv) (cm) 13,47 Relación de vacíos inicial (e0) 2,0555 Relación de vacíos inicial (ef) 1,4000



0 10 19,9345 0,0000 2,0555 -

0,25 10 19,9345 0,1254 2,0036 0,0420

0,5 10 19,9345 0,2508 1,9762 0,0514

1 10 19,9345 0,5016 1,9090 0,3586

2 10 19,9345 1,0033 1,8145 0,0157

4 10 19,9345 2,0066 1,4438 0,0072

8 10 19,9345 4,0131 1,1921 0,0079

0,25 11 19,9345 0,1380 1,4000








Pendiente Av 0,2068

mv 0,0677

96

ANEXOS REGISTRO FOTOGRÁFICO

LABORATORIOS

97

Imagen retiro de muestra sacada en campo. Imagen 1 y 2

Ensayo de límites. Imagen 3 y 4

98

Imagen 5 y 6.

Ensayo consolidación. Imagen 7 y 8.

99

Imagen 9 y 10.

Imagen 11, 12 y 13

100

Imagen 1, 2 y 3

103

BIBLIOGRAFIA

Badillo, e. j. (1980). mecanica de los suelos. 3. mexico: limusa.

Cernica, j. n. (1995). isbn 0-471-30887-0. 63. widey, canada: foundation design.

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Correlación de asentamientos secundarios en la zona de la ...

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