Valoración de métodos para calcular la tensión de preconsolidación

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Para el diseño correcto de una cimentación, aunque prevalezca el criterio de resistencia del suelo, es necesario verificar siempre la deformación, aspecto que es muchas veces olvidado y que si no ha originado consecuencias mayores es porque los proyectistas seleccionan factores de seguridad muy elevados y las cimentaciones quedan sobrediseñadas.

Estos problemas han provocado que en los últimos años se esté realizando un trabajo más serio y profundo para esclarecer las particularidades de los distintos métodos que se usan, o que se pueden usar, para el cálculo de los asentamientos en Cuba.

En el caso de los suelos preconsolidados se debe de establecer un método de cálculo de los asentamientos que permita considerar el efecto de la tensión de preconsolidación σ`c en el módulo de deformación del suelo. Además, se debe tener en cuenta los diferentes métodos que existen para su determinación y que trabajan con la curva esfuerzo efectivo vs relación de vacío (curva e vs σ`) obtenida en el ensayo de consolidación, pero desde puntos de vista diferentes.

El problema de los suelos preconsolidados cobra especial importancia si se considera la abundancia de los suelos cohesivos en el territorio cubano y que en su gran mayoría se encuentran preconsolidados como resultado de las condiciones geoambientales del país o de los procesos erosivos.

Estudios sobre este tema en el país sólo han sido realizados por Quevedo, Lima y Maury (1982); Delgado, Quevedo y Alejo (2002).

Esta situación demuestra la necesidad de definir un método para la determinación de la presión de preconsolidación, corregir la curva edométrica para obtener un módulo de deformación antes de σ`c y otro después de σ`c; y, además, analizar la influencia de la presión de preconsolidación en el cálculo de los asentamientos.

Valoración de Métodos para el cálculo de la tensión de preconsolidación

 De los diferentes métodos que aparecen en la literatura técnica para la determinación de la presión de preconsolidación, en este trabajo se hace una valoración de dos métodos gráficos basados en el ensayo de consolidación y que resultan de fácil aplicación en las condiciones de Cuba. En primer lugar, se analiza el método desarrollado por A. Casagrande (Lambe y Whitman, 1999; Das, 2000), que es el más empleado en el ámbito internacional y aparece en las normas ASTM para la determinación de la presión de preconsolidación y el ajuste de la curva edométrica. En segundo lugar, el método desarrollado por E. Juárez Badillo. Este es un método gráfico mucho menos conocido que consiste en representar en escala bilogarítmica los resultados del ensayo de consolidación y obtener a partir de la curva de e vs σ` dos rectas que se intersecan en un punto que tiene como abscisa la tensión de preconsolidación (σ`c) (Quevedo, Lima y Maury, 1982).

En Cuba la única comparación entre estos métodos fue realizada por Quevedo, Lima y Maury (1982), quienes procesaron 18 muestras obtenidas en 3 obras hidráulicas.

Los estadígrafos descriptivos de la presión de preconsolidación y sus intervalos de confianza, determinados para los suelos finos mediante una prueba-t, aparecen en la Tabla 1.

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A partir de los estadígrafos descriptivos generales de todas las capas ingeniero-geológicas se aprecia la diferencia entre los resultados de los dos métodos, con valores medios que oscilan entre 227 kPa y 250 kPa, donde los valores promedio obtenidos con el método de Juárez Badillo son inferiores a los del método de Casagrande. Los intervalos de confianza para el 95% de probabilidades son bastante estrechos y confiables desde el punto de vista estadístico.

Para realizar la comparación entre los resultados de los métodos se emplearon todos los ensayos que existen en cada capa, aplicándose la prueba-t para muestras apareadas, con la cual se demuestra que existen diferencias significativas entre los valores de la presión de preconsolidación obtenidos por los dos métodos analizados. Estos resultados se comprobaron para las capas ingeniero-geológicas agrupadas según el S.U.C.S., a partir de los valores medios y de pruebas-t para muestras apareadas, confirmando los resultados anteriores.

Estas diferencias entre los dos métodos confirman que la determinación del punto de máxima curvatura para aplicar el método de Casagrande depende mucho de la experiencia (Quevedo, Lima y Maury, 1982) y entonces se tiende a desplazar el mismo hacia la derecha; además, se conoce que resulta más difícil su determinación para los suelos arenosos.

El método de A. Casagrande es de difícil aplicación en algunos suelos, fundamentalmente en los suelos arenosos, donde se dificulta obtener el punto de máxima curvatura, por lo que se necesita de cierta experiencia en su aplicación. Por esa razón, con el método de E. Juárez Badillo se obtienen valores de σ`c inferiores a los obtenidos con el método de A. Casagrande.

El método de E. Juárez Badillo es de muy fácil aplicación y para todo tipo de suelos se definen correctamente las dos rectas. La solución analítica del método puede ser programada cuando se realiza el cálculo computacional de la consolidación, lo que representa un gran ahorro de tiempo. Con este método se obtienen soluciones más correctas y con menos dispersión.

Resumen adaptado del artículo original titulado: Preconsolidación de los suelos y cálculo de asentamiento.

Domingo Delgado Martínez
Director Académico de Ingeniería Civil
Facultad de Ingeniería y Arquitectura
Universidad Latina de Costa Rica