QUÉ ES LA CONSOLIDACIÓN

En la presente entrada intentaremos comprender el proceso de la consolidación, qué es, qué características debe tener un terreno para que se desarrolle este fenómeno y cómo podemos estudiarlo.

Aunque suene muy básico, debemos saber que, al colocar una carga en la superficie del terreno, esta provoca deformaciones que se traducen en una disminución del volumen.

Pues bien, si dicho terreno está saturado, esa disminución del volumen implica una variación en la presión de agua presente en los poros del suelo, por lo que el agua se moverá hasta alcanzar un nuevo estado de igualdad de presiones.

En suelos granulares en los que la permeabilidad es alta, este fenómeno se da de forma casi instantánea, o al menos tan rápido como para que no se sigan desarrollando deformaciones una vez alcanzado el estado final de cargas.

Por el contrario, en suelos de grano fino que presentan una baja permeabilidad, este flujo de agua se puede demorar en el tiempo, pudiéndose medir deformaciones de relevancia incluso meses o años después de haber finalizado la obra en cuestión.

En este tipo de suelos, a medida que disminuye el volumen de agua, aumenta la superficie y número de contactos entre las partículas del suelo, por lo que este se va rigidizando y disminuyendo su deformabilidad.

Para comprender este fenómeno, se suele usar una analogía mecánica en la que se representa al terreno como un conjunto de muelles (los cuales simulan la rigidez del esqueleto sólido), sumergidos en un recipiente colmado de agua el cual drena únicamente por su cara superior.

Con este artificio, al colocar una carga en la cara superior, esta carga será absorbida en un primer instante por el agua presente. A medida que transcurra el tiempo, se puede observar como la presión de agua medida va disminuyendo y la carga es absorbida por los muelles.

Imagen. Analogía mecánica de la consolidación (Sagaseta et al., 2007)

ENSAYOS DE CONSOLIDACIÓN

En la práctica, se pueden realizar distintos ensayos orientados a conocer los parámetros que rigen este fenómeno.

El ensayo más habitual es el ensayo edométrico, en el que se pretende simular las condiciones necesarias para obtener el coeficiente de consolidación, módulo edométrico del terreno estudiado y finalmente conocer los asientos que tendrán lugar al colocar la carga en superficie.

Es necesario aclarar que la consolidación se trata de un fenómeno complejo al igual que muchos otros. Este tipo de entradas pretenden acercar al lector más inexperto en el funcionamiento de ciertos fenómenos que se dan lugar en la mecánica de suelos, y cómo estos pueden afectar a las estructuras.

Imagen. Esquema Ensayo Edométrico

Se ha descrito la consolidación clásica en la que solo se contemplan deformaciones y flujo de agua unidimensional. La realidad siempre es más interesante y podemos modificar las condiciones iniciales para aprovecharnos del conocimiento adquirido de los distintos fenómenos para usarlos a nuestro favor.

Esto es lo que sucede en la mejora de terrenos mediante precarga. En este tipo de mejoras de terreno, nos ayudamos de los conocimientos adquiridos sobre la consolidación, para minorar costes en obras de gran extensión sobre suelos finos saturados, terraplenes, etc… En este tipo de obras, la necesidad de recurrir a cimentaciones profundas podría poner en peligro la viabilidad del proyecto, mientras que un estudio detallado de la evolución de las deformaciones del terreno nos será de gran utilidad para abaratar costes de cimentación y gozar de un mayor grado de confianza frente a la estimación de asientos y evitando futuras obras de reparación y nivelación fruto de un deficiente estudio geotécnico.

Referencias:

• Sagaseta et al., 2007. “Geotecnia I, Propiedades del terreno”. Universidad de Cantabria.
• Norma UNE 103405:94. Ensayos de Consolidación Unidimensional de un Suelo en Edómetro

Este artículo ha sido desarrollado por:

LUIS MANUEL BALLÉN GARCÍA

Ingeniero de Minas

Master Mecánicas de Suelos e Ingenieria Geotécnica. CEDEX

Ingeniero de Gabinete en Geotecnia Consultores desde 2019

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