correlación de asentamientos secundarios en la zona de la
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Universidad de La Salle Universidad de La Salle
Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle
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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Citación recomendada Citación recomendada Bejarano Rivera, K. M., & Ortiz Murillo, Y. A. (2018). Correlación de asentamientos secundarios en la zona de la localidad de Suba de la ciudad de Bogotá D.C. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_civil/343
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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.
KELLY MAGNOLIA BEJARANO RIVERA
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:
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
___________________________________________
Firma del presidente de jurado
________________________________
Firma del jurado
________________________________
Firma del jurado
________________________________
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.
KELLY MAGNOLIA BEJARANO RIVERA
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 11. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 2 ................................................... 34
Figura 12. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 3 ................................................... 36
Figura 13. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 4 ................................................... 38
Figura 14. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 5 ................................................... 41
Figura 15. Localización Muestras de sondeo sobre Carta de plasticidad ......................... 42
Figura 16. Grafica e vs Log σ Muestra 2 ......................................................................... 44
IX
Figura 17. Grafica e vs Log σ Muestra 3 ......................................................................... 46
Figura 18. Grafica e vs Log σ Muestra 4 ......................................................................... 48
Figura 19. Grafica e vs Log σ Muestra 5 ......................................................................... 50
Figura 20. Grafica Consolidación secundaria muestra 2 ................................................ 52
Figura 21. Grafica Consolidación secundaria muestra 3 ................................................ 53
Figura 22. Grafica Consolidación secundaria muestra 4 ................................................ 54
Figura 23. Grafica Consolidación secundaria muestra 5 ................................................ 54
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 7. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 2 ............................................................ 33
Tabla 8. Límites de Consistencia Muestra 2 .................................................................... 35
Tabla 9. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 3 ............................................................ 35
Tabla 10. Límites de Consistencia Muestra 3 .................................................................. 37
Tabla 11. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 4 .......................................................... 37
Tabla 12. Límites de Consistencia Muestra 4 .................................................................. 39
Tabla 13. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 5 .......................................................... 39
Tabla 14. Límites de Consistencia Muestra 5 .................................................................. 41
Tabla 15. Datos Curva de compresibilidad Muestra 2 .................................................... 43
Tabla 16. Parámetros de Consolidación Muestra 2 ......................................................... 44
Tabla 17. Datos Curva de compresibilidad Muestra 3 .................................................... 45
Tabla 18. Parámetros de Consolidación Muestra 3 ......................................................... 46
Tabla 19. Datos Curva de compresibilidad Muestra 4 .................................................... 47
Tabla 20. Parámetros de Consolidación Muestra 4 ......................................................... 48
Tabla 21. Datos Curva de compresibilidad Muestra 5 .................................................... 49
Tabla 22. Parámetros de Consolidación Muestra 5 ......................................................... 50
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
Muestra 2. Profundidad de 5.00 a 5.50 metros
Los datos de los ensayos de laboratorio correspondientes a la muestra 2 se encuentran
recopilados en la Tabla 6.
Tabla 6. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 2
RECIPIENTE 22
PESO DEL SUELO H +
RECIPIENTE 131
PESO DEL SUELO S + RECIPIENTE 74,38
PESO DEL RECIPIENTE 40,17
PESO DEL SUELO SECO 34,21
PESO DEL AGUA 56,62
CONTENIDO DE HUMEDAD 165,51
LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO /2
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 RECIPIENTE 6,86 6,92 6,67 11,47 18,97
PESO DEL SUELO SECO 2,18 2,51 1,85 6,92 10,86
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.
Figura 10. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 2
Por medio de la ecuación de la línea de tendencia presente en la Figura 10 se realiza la
determinación de w% para 25 golpes, y así determinar el Límite Líquido de la Muestra 2. En la
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
CURVA DE FLUIDEZ MUESTRA 2w% vs Log N
35
Tabla 7. Límites de Consistencia Muestra 2
LL 237,51%
LP 49%
IP 188,51%
Tipo de Suelo CH
Muestra 3. Profundidad de 9.50 a 10.00 metros
Los datos de los ensayos de laboratorio correspondientes a la muestra 3 se encuentran
recopilados en la Tabla 8
Tabla 8. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 3
RECIPIENTE 247
PESO DEL SUELO H +
RECIPIENTE 152,28
PESO DEL SUELO S +
RECIPIENTE 80,45
PESO DEL RECIPIENTE 37,44
PESO DEL SUELO SECO 43,01
PESO DEL AGUA 71,83
CONTENIDO DE HUMEDAD (%) 167,01
LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO /2
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 RECIPIENTE 27,46 26,35 26,43 19,23 20,14
PESO DEL SUELO SECO 1,04 3,82 2,17 14,5 10,06
PESO DEL AGUA 3,83 7,07 3,48 1,91 5,36
CONTENIDO DE HUMEDAD 368% 264% 160% 46% 53% 49%
NUMERO DE GOLPES 15 23 31
36
A partir de los datos obtenidos de los ensayos de laboratorio realizados sobre la muestra
3, 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.
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%.
Figura 11. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 3
Por medio de la ecuación de la línea de tendencia presente en la Figura 11 se realiza la
determinación de w% para 25 golpes, y así determinar el Límite Líquido de la Muestra 1. En la
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
CURVA DE FLUIDEZ MUESTRA 3w% vs Log N
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.
Tabla 9. Límites de Consistencia Muestra 3
LL 228,34%
LP 49%
IP 179,34%
Tipo de Suelo CH
Muestra 4. Profundidad de 14.50 a 15.00 metros
Los datos de los ensayos de laboratorio correspondientes a la muestra 3 se encuentran
recopilados en la Tabla 10
Tabla 10. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 4
RECIPIENTE 45
PESO DEL SUELO H +
RECIPIENTE 154,8
PESO DEL SUELO S +
RECIPIENTE 83,73
PESO DEL RECIPIENTE 42,7
PESO DEL SUELO SECO 41,03
PESO DEL AGUA 71,07
CONTENIDO DE HUMEDAD 173,21
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 RECIPIENTE 27,39 26,82 27,42 19,02 19,86
PESO DEL SUELO SECO 2,07 2,79 3,26 8,91 8,54
PESO DEL AGUA 4,18 7,8 7,7 7,18 6,73
CONTENIDO DE HUMEDAD 202% 216% 236% 81% 79% 80%
NUMERO DE GOLPES 32 21 13
A partir de los datos obtenidos de los ensayos de laboratorio realizados sobre la muestra
4, 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. 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%.
Figura 12. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 4
Por medio de la ecuación de la línea de tendencia presente en la Figura 12 se realiza la
determinación de w% para 25 golpes, y así determinar el Límite Líquido de la Muestra 1. En la
195%
200%
205%
210%
215%
220%
225%
230%
235%
240%
1 10 100
CURVA DE FLUIDEZ MUESTRA 4w% vs Log N
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.
Tabla 11. Límites de Consistencia Muestra 4
LL 210,34%
LP 80%
IP 130,64%
Tipo de
Suelo MH
Muestra 5. Profundidad de 19.50 a 20.00 metros
Los datos de los ensayos de laboratorio correspondientes a la muestra 3 se encuentran
recopilados en la Tabla 10
Tabla 12. Datos de laboratorio LL y LP Muestra 5
RECIPIENTE 44
PESO DEL SUELO H +
RECIPIENTE 150,14
PESO DEL SUELO S +
RECIPIENTE 83,02
PESO DEL RECIPIENTE 39,63
PESO DEL SUELO SECO 43,39
PESO DEL AGUA 67,12
CONTENIDO DE HUMEDAD 154,7
40
LÍMITE LÍQUIDO LÍMITE PLÁSTICO /2
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 RECIPIENTE 26,2 26,27 26,17 11,21 10,82
PESO DEL SUELO SECO 3,41 3,02 3,13 10,3 9,78
PESO DEL AGUA 5,98 5,79 6,1 6,12 5,7
CONTENIDO DE HUMEDAD 175% 192% 195% 59% 58% 59%
NUMERO DE GOLPES 40 25 15
A partir de los datos obtenidos de los ensayos de laboratorio realizados sobre la muestra
5, 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 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
Figura 13. Curva de fluidez: w% Vs Log N, Muestra 5
Por medio de la ecuación de la línea de tendencia presente en la Figura 13 se realiza la
determinación de w% para 25 golpes, y así determinar el Límite Líquido de la Muestra 1. En la
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.
Tabla 13. Límites de Consistencia Muestra 5
LL 187,07%
LP 59%
IP 128,27%
Tipo de
Suelo CH
170%
175%
180%
185%
190%
195%
200%
1 10 100
CURVA DE FLUIDEZ MUESTRA 5w% vs Log N
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
Consolidación Primaria Muestra 3. Profundidad de 9.50 a 10.00 metros
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.
Tabla 16. Datos Curva de compresibilidad Muestra 3
Curva de Compresibilidad
Carga Factor brazo Área (cm2)
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
Figura 16. Grafica e vs Log σ Muestra 3
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.
Tabla 17. Parámetros de Consolidación Muestra 3
47
Parámetros Consolidación Cs 0,1485 Índice de expansión
Cr 0,1543 Índice de re compresión
cc 1,0801 Índice de compresión
σ'p 0,9600 Esfuerzo de Pre consolidación
Av 0,1620 Coeficiente de compresibilidad
mv 0,0296
Coeficiente de compresibilidad
Volumétrico
OCR 0,75754402 Relación de sobre consolidación
Consolidación Primaria Muestra 4. Profundidad de 14.50 a 15.00 metros
Los datos obtenidos de la curva de compresibilidad mediante el ensayo de consolidación
para la muestra 4 se encuentran registrados en la Tabla 18.
Tabla 18. Datos Curva de compresibilidad Muestra 4
Curva de Compresibilidad
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
Figura 17. Grafica e vs Log σ Muestra 4
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.
Tabla 19. Parámetros de Consolidación Muestra 4
Parámetros
Consolidación Cs 0,2362 Índice de expansión
Cr 0,2255 Índice de re compresión
cc 1,2922 Índice de compresión
σ'p 0,7600 Esfuerzo de Pre consolidación
Av 0,2585 Coeficiente de compresibilidad
mv 0,0846
Coeficiente de compresibilidad
Volumétrico
OCR 0,409527 Relación de sobre consolidación
49
Consolidación Primaria Muestra 5. Profundidad de 19.50 a 20.00 metros
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.
Tabla 20. Datos Curva de compresibilidad Muestra 5
Curva de Compresibilidad
Carga Factor brazo Área (cm2)
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
Figura 18. Grafica e vs Log σ Muestra 5
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.
Tabla 21. Parámetros de Consolidación Muestra 5
Parámetros
Consolidación Cs 0,1420 Índice de expansión
Cr 0,1571 Índice de re compresión
cc 1,0338 Índice de compresión
σ'p 1,0000 Esfuerzo de Pre consolidación
Av 0,2068 Coeficiente de compresibilidad
mv 0,0677
Coeficiente de compresibilidad
Volumétrico
OCR 0,40413849 Relación de sobre consolidación
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
Figura 20. Grafica Consolidación secundaria muestra 3
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
Variacion de Relacion de Vacios (e) Vs Log Tiempo (min) bajo un incremento de carga Mustra 3
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
Variacion de Relacion de Vacios (e) Vs Log Tiempo (min) bajo un incremento de carga Mustra 4
Cα= 0,0320
54
Figura 21. Grafica Consolidación secundaria muestra 4
Figura 22. Grafica Consolidación secundaria muestra 5
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)
Variacion de Relacion de Vacios (e) Vs Log Tiempo (min) bajo un incremento de carga Mustra 5
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
R² = 0,0108, no sirve para trabajar en los suelos de la ciudad de bogota, por lo tanto, no
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.
R² = 0,0469, no sirve para trabajar en los suelos de la ciudad de bogota, por lo tanto, no
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
74
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
PESO MUESTRA SECA W2 (gr) 45,38 79,07
HUMEDAD % 130,2 30,10
Altura solidos Hs 0,8636
Gravedad Especifica Gs 2,7
Altura de vacíos Hv 1,137
Relación de Vacíos e 1,317
76
77
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
Altura solidos Hs 0,2943769
Gravedad Especifica Gs 2,7
Altura de vacíos Hv 1,688
Relación de Vacíos e 5,733
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
PESO MUESTRA SECA W2 (gr) 15,6 80,57
HUMEDAD % 156,54 31,22
79
80
(SE MUESTRAN DATOS EN GRAFICO 21 DE DOCUMENTO)
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
(SE MUESTRAN DATOS EN GRAFICO 22 DE DOCUMENTO)
83
MUESTRA 5
84
(SE MUESTRAN DATOS EN GRAFICO 23 DE DOCUMENTO)
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
Curva de Compresibilidad
Carga Factor brazo Área Esfuerzo e Cv
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
Parámetros Consolidación Cs 0,0283 Índice de expansión
Cr 0,0271 Índice de re compresión
cc 2,0561 Índice de compresión
σ'p 0,6100 Esfuerzo de Pre consolidación
Av 0,7346 Coeficiente de compresibilidad
mv 0,1973 Coeficiente de compresibilidad Volumétrico
OCR 5,648 Relación de sobre consolidación
Pendiente Av 0,7346
mv 0,1973
87
MUESTRA 2
MUESTRA INICIAL RESIDUOS MUESTRA FINAL
Recipiente (N°) 4 219 54
PMHR 109,93 140 135,12
PMSR NO 73,46 58,8300
Peso agua NO 66,54 76,2900
Peso recipiente 59,41 38,91 41,27
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
Altura del anillo (mm) 20,09
Diámetro interior del anillo (mm) 50,1 Área de la muestra (mm2) 1971,36
Peso del anillo (gr) 59,41
Gravedad especifica 2,6
88
DATOS CALCULADOS:
Altura del suelo (m) 0,34260
Peso total final (N) 0,5883
Humedad final 0,9912
Profundidad de extracción de la muestra (m) 5,5
Área de la muestra (m2) 0,001971 19,714
Peso unitario del agua (g/cm3) 1,276
Cm mm
Altura del suelo (hs) (cm) 0,34 3,43
Altura de Vacíos (hv) (cm) 16,66
Relación de vacíos inicial (e0) 4,8640
Relación de vacíos inicial (ef) 2,7050
Curva de Compresibilidad
Carga Factor brazo Área Esfuerzo 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
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
89
Av 0,7691 Coeficiente de compresibilidad
mv 0,1312 Coeficiente de compresibilidad Volumétrico
OCR 0,3421 Relación de sobre consolidación
Pendiente Av 0,7691
mv 0,1312
MUESTRA 3
MUESTRA INICIAL RESIDUOS MUESTRA FINAL
Recipiente (N°) 5 255 106
PMHR 110,01 152,3 84,85
PMSR NO 79,4 54,8500
Peso agua NO 72,9 30,0000
Peso recipiente 59,41 34,91 35,88
PMS NO 44,49 18,9700
Humedad (%) NO 163,86 38,28
90
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) 59,41
Gravedad especifica 2,6
DATOS CALCULADOS:
Altura del suelo (m) 0,36601
Peso total final (N) 0,5485
Humedad final 0,3828
Profundidad de extracción de la muestra (m) 10
Área de la muestra (m2) 0,001993
Peso unitario del agua (g/cm3) 1,267
cm mm
Altura del suelo (hs) (cm) 0,37 3,66
Altura de Vacíos (hv) (cm) 16,37
Relación de vacíos inicial (e0) 4,4726 Relación de vacíos inicial (ef) 3,6900
Curva de Compresibilidad
Carga Factor brazo Área Esfuerzo 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
91
Parámetros Consolidación
Cs 0,1485 Índice de expansión
Cr 0,1543 Índice de re compresión
cc 1,0801 Índice de compresión
σ'p 0,9600 Esfuerzo de Pre consolidación
Av 0,1620 Coeficiente de compresibilidad
mv 0,0296 Coeficiente de compresibilidad Volumétrico
OCR 0,75754402 Relación de sobre consolidación
Pendiente Av 0,1620
mv 0,0296
MUESTRA 4
MUESTRA INICIAL RESIDUOS MUESTRA FINAL
Recipiente (N°) 4 209 237
PMHR 108,88 103,94 131,18
PMSR NO 72,7 112,2000
Peso agua NO 31,24 18,9800
Peso recipiente 59,48 38,07 35,5
PMS NO 34,63 76,70
Humedad (%) NO 90,21 24,75
92
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
Humedad final 0,2475
Profundidad de extracción de la muestra (m) 15
Área de la muestra (m2) 0,001993
Peso unitario del agua (g/cm3) 1,237
cm mm
Altura del suelo (hs) (cm) 0,66 6,56
Altura de Vacíos (hv) (cm) 13,47
93
Relación de vacíos inicial (e0) 2,0555
Relación de vacíos inicial (ef) 1,1900
Curva de Compresibilidad
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
Parámetros Consolidación Cs 0,2362 Índice de expansión
Cr 0,2255 Índice de re compresión
cc 1,2922 Índice de compresión
σ'p 0,7600 Esfuerzo de Pre consolidación
Av 0,2585 Coeficiente de compresibilidad
mv 0,0846 Coeficiente de compresibilidad Volumétrico
OCR 0,409527 Relación de sobre consolidación
Pendiente Av 0,2585
mv 0,0846
MUESTRA 5
MUESTRA INICIAL RESIDUOS MUESTRA FINAL
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
Peso recipiente 59,48 38,07 35,500
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
Humedad final 0,2475
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 del suelo (hs) (cm) 0,66 6,56
Altura de vacíos (hv) (cm) 13,47 Relación de vacíos inicial (e0) 2,0555 Relación de vacíos inicial (ef) 1,4000
Curva de Compresibilidad
Carga Factor brazo Área Esfuerzo 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
Parámetros Consolidación Cs 0,1420 Índice de expansión
Cr 0,1571 Índice de re compresión
cc 1,0338 Índice de compresión
σ'p 1,0000 Esfuerzo de Pre consolidación
Av 0,2068 Coeficiente de compresibilidad
mv 0,0677 Coeficiente de compresibilidad Volumétrico
OCR 0,40413849 Relación de sobre consolidación
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
101
102
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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http://www.bdigital.unal.edu.co/1864/3/cap2.pdf
Escobar, g. d. (2016). esfuerzos en masas de suelos . en geomecanica, geomecanica
(págs. 172-196). manizales: universidad nacional .
Hurtado, j. e. (1962). introducción y conceptos básicos. bogota: universidad nacional de
colombia.
Juarez, b. (1986). mecanica de suelos.
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Rodriguez, j. g. (2011). consolidacion . bogota : universidad nacional.
Salas, j. j. (1975). geotecnia y cimientos. madrid: editorial rueda.
Universidad nacional de noreste, Año 2017, Argentina .
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