La consolidación es un fenómeno que ocurre cuando se aplica un esfuerzo a un suelo saturado, generando un exceso de presión de agua que se disipa a través del drenaje. El proceso de consolidación consiste en cuatro etapas: 1) aplicación de esfuerzo, 2) generación de exceso de presión de agua, 3) disipación del exceso de presión a través del drenaje, reduciendo el volumen de vacíos, 4) disipación completa del exceso de presión, quedando solo esfuerzos efectivos

1. Consolidación
Ing. Rafael Ortiz Hernández
Geotecnia
División de Investigación y Posgrado Facultad de Ingeniería
Universidad Autónoma de Querétaro

2. La consolidación es un fenómeno que es registrado
por medio de un consolidómetro.

3. Terzaghi propuso un modelo para
explicar la consolidación primaria.
(Teoría de consolidación
unidimensional)
Consiste en que un suelo saturado
(agua + suelo) es una celda con una
tapa con agujeros.
Este modelo trabaja con los
conceptos de excesos de presión de
agua y esfuerzos efectivos.

4. El proceso de consolidación puede definirse en 4
partes:
1. El suelo (agua+suelo, suelo saturado) se
encuentra en estado natural, no se tienen
deformaciones o esfuerzos residuales.
2. Se aplica un esfuerzo al suelo, en este momento
el agua esta reaccionando y esta generando un
exceso de presión de poro, se esta generando un
esfuerzo efectivo por este cambio.
3. El exceso de presión de poro se comienza a
disipar con el drenaje del material, este drenaje
también reduce el volumen de la muestra al
reducir el volumen de vacíos (agua, ya que no
hay aire por ser un suelo saturado). El esfuerzo
efectivo aumento.
4. El exceso de presión de poro se disipa por
completo, solo se tienen esfuerzos efectivos que
son ahora iguales a la presión ejercida en el
suelo.
Esfuerzos conforme el tiempo
Deformación conforme el tiempo

5. Grafica de esfuerzo-deformación con los
esfuerzos efectivos de una prueba de
consolidación. Se puede observar que
conforme se incrementan los esfuerzos se
incrementan las deformaciones.
Grafica de esfuerzo-deformación con los
esfuerzos efectivos y la relación de vacíos. Es
posible transformar la deformación a relación
de vacíos por medio de relaciones
gravimétricas.

6. Variables para relaciones gravimétricas:
Masa seca del espécimen
Volumen del espécimen
Contenido de agua (antes y después)
Densidad seca del espécimen
Volumen de sólidos
Altura equivalente de sólidos
Relaciones de vacíos
Convertir σ’ a escala
semilogarítmica.

7. En la prueba de consolidación (Método B) se
mide la deformación conforme pasa el tiempo al
ejercer una carga.
Primer incremento de carga, el material se
encuentra pasando el estado elástico.
Segundo incremento de carga, el material se
encuentra pasando al estado elasto-plástico
Tercer incremento, el material continua en el
estado elasto-plástico.
Se observan comportamiento asintótico de las curvas
después de los 800 min (13 h, 20 min).

8. Existe un concepto en
consolidación que es el Factor
Tiempo, que es un valor
numérico que va en función de
su grado de consolidación
(primaria)
Este factor se usa en cálculos
del coeficiente de consolidación
𝑐𝑣.
𝑐𝑣 =
𝑇𝐻𝐷50
2
𝑡
El coeficiente de consolidación
𝑐𝑣, se determina al 50% de la
consolidación primaria.

9. Existen 2 métodos de determinar el 50% del tiempo de consolidación, por el método de Casagrande y el
método de Taylor.
Define un periodo de tiempo de acuerdo al quiebre de la
consolidación primaria
Define un periodo de tiempo de acuerdo a la
tendencia de la línea de consolidación desde el
origen.

10. La prueba de consolidación también nos
permite determinar el valor de presión
de preconsolidación de acuerdo al
comportamiento de la curva en escala
semilogarítmica.
Uno de los métodos más conocidos es
el de Casagrande, que selecciona el
punto de la curva con menor curvatura y
la tendencia del tramo virgen para definir
la presión de preconsolidación.

11. Al día de hoy, la prueba aún tiene diversas interpretaciones y metodologías que nos permite saber más de este
fenómeno.

12. Bibliografía
Briaud, J. L. (2013). Geotechnical engineering: unsaturated and
saturated soils. John Wiley & Sons.
Wesley, L. D. (2019). Genuine and false pre-consolidation and
yield pressures. In E3S web of conferences (Vol. 92, p. 05001).
EDP Sciences.