El documento analiza los asentamientos en suelos. Explica que los asentamientos se dividen en tres componentes: elásticos, por consolidación primaria y por consolidación secundaria. Los asentamientos elásticos se calculan usando la teoría de elasticidad considerando el módulo de elasticidad del suelo. Los asentamientos por consolidación primaria ocurren cuando se disipa la presión de poros en suelos saturados, mientras que los de consolidación secundaria son causados por el movimiento lento de partículas en el tiempo

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

2. Causas de los asentamientos

3. Causas de los asentamientos
La principal causa de asentamientos es por el cambio de
esfuerzos.
El cambio de esfuerzos puede provocarse por dos causas
principales:
1. Aplicación de cargas en el terreno (cimentaciones,
terraplenes)
2. Cambio en las condiciones del terreno (cambio en la presión
de poro por infiltración o drenaje)

4. El cambio de esfuerzos en cimentaciones
La presión de distribución debajo de una cimentación somera
depende de la flexibilidad de la cimentación.
• Para cimentaciones flexibles, la presión es constante pero no el
asentamiento. El asentamiento al centro es mayor que en los
bordes.
• Para cimentaciones rígidas, el asentamiento es constante pero
la presión no lo es (al menos inicialmente).
El asentamiento al centro de una cimentación flexible es casi el
doble que el asentamiento al borde de una cimentación flexible,
y la cimentación de una cimentación rígida es casi el promedio
de asentamientos del centro y el borde de una cimentación
flexible.

5. El cambio de esfuerzos en cimentaciones
Flexible Rígida
pcentro
pborde
scentro
sborde
srígido
𝑠𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖𝑏𝑙𝑒(𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜) ≃ 2𝑠𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑏𝑜𝑟𝑑𝑒 ≃ 1.33𝑠𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑎

6. Componentes de los
asentamientos
Asentamientos instantáneos
Asentamientos diferidos en el tiempo

7. Componentes de los asentamientos
Briaud (2013) resume los asentamientos en 3 componentes
principales:
1. Componente elástico (inmediato) (s)
2. Componente diferido en el tiempo:
2.1 Por la disipación de presión de poro (consolidación primaria) (sc)
2.2 Por el movimiento viscoso de las partículas (reptación, consolidación
secundaria) (ss)
𝑠𝑡 = 𝑠 + 𝑠𝑐 + 𝑠𝑠

8. Asentamientos elásticos

9. Asentamientos elásticos
Estos asentamientos se calculan considerando la teoría de
elasticidad, donde se considera que el suelo es un medio
elástico y linear lo que permite hacer cálculos simples.
Debido a que los suelos no son elásticos ni lineales, esto
presenta un problema ya que los cálculos son muy sensibles al
módulo de elasticidad utilizado.
Se recomienda que el módulo de elasticidad por medio de una
prueba que reproduzca los esfuerzos a los que estará sujeto el
suelo por la estructura.

10. Asentamientos elásticos
Donde:
s = Asentamiento elástico
I = Factor de influencia por la forma de la cimentación (Is), empotramiento (Ie) y presencia de
capa dura (Ih).
ν = Relación de Poisson
p = Presión promedio a nivel de la cimentación
B = Ancho de la cimentación
E = Módulo de elasticidad
𝑠 = 𝐼 1 − 𝜈2
𝑝𝐵
𝐸
𝐼 = 𝐼𝑠𝐼𝑒𝐼ℎ

11. Ss = Pendiente secante (O-A) -> Módulo secante
Predecir el movimiento de la primera aplicación de la carga,
como una zapata.
St = Pendiente secante (A) -> Módulo tangente
El movimiento incremental de una carga incremental, como
un proceso constructivo
Su = Pendiente de recarga (A-B) - > Módulo de recarga
La relajación al fondo de una excavación o rebote de un
pavimento después de la carga de un vehículo pesado.
Sr = Pendiente de recarga (B-D) -> Módulo de recarga
Calcular el movimiento al fondo de una excavación de una
cimentación compensada.
Sc = Pendiente cíclica (B-C) -> Módulo cíclico
Para casos de carga cíclica como una cimentación de pilas
ante oleaje.
Definiciones de módulo del suelo
(Briaud, 2013)
Recordando en diapositivas pasadas: S = E

12. Algunos valores de módulos y relaciones
de Poisson para algunos suelos.
Suelos
gruesos
Suelos
finos
(Briaud, 2013)

13. Asentamientos elásticos
𝐼 = 𝐼𝑠𝐼𝑒𝐼ℎ
Valores de Factor de Influencia Elástica
por forma de cimentación, Is
𝐼𝑒 = 1 − 0.1
𝐷
𝐵
𝐼𝑒𝑚𝑎𝑥
= 0.85
Factor de influencia por presencia de capa
dura en la profundidad de influencia, Ih

14. Asentamientos por
consolidación
Consolidación primaria
Consolidación secundaria

15. Asentamientos por consolidación primaria
Este asentamiento se provoca por la disipación de la presión de
poro del suelo.
Al cargar un suelo de grano fino (arcillas) saturado el agua de
poro será la que reciba esta carga.
Este incremento de presión se le conoce como incremento de
presión de poro que se reducirá con el tiempo y la permeabilidad
del material.
Eventualmente el esqueleto sólido del suelo termina recibiendo
la carga, trabajando bajo esfuerzos efectivos.

16. 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

17. Asentamientos por consolidación primaria
El asentamiento de consolidación primaria puede ocurrir en 4
casos distintos:
I. Suelos sin consolidados (OCR < 1)
II. Suelos normalmente consolidados (OCR = 1)
III. Suelos sobreconsolidados en fase de recarga (Δσ’v + σ’v < p’c)
IV. Suelos sobreconsolidados en fase de sobrecarga (Δσ’v + σ’v > p’c)

18. OCR: Relación de Sobreconsolidación
La Relación de Sobreconsolidación se basa en la relación del
esfuerzo de preconsolidación (p’c) obtenido en laboratorio con
los esfuerzos efectivos que se tienen en campo (σ’v0).
𝑂𝐶𝑅 =
𝑝𝑐
′
𝜎𝑣0
′
OCR Descripción
>1 En consolidación
1 Normalmente consolidado
>1 Sobreconsolidado
>>10 Altamente sobreconsolidado
𝜎𝑧
𝑧 𝜎′𝑣0
OCR < 1
OCR = 1
OCR > 1
OCR >> 10
𝑝𝑐
′

19. 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.
La prueba también determina el índice
de compresión del tramo virgen, Cc, y el
índice de recarga, Cr.
𝐶𝑟
𝐶𝑐

20. Asentamientos por consolidación primaria
sc = Asentamiento debido a la consolidación
primaria
Cc = Índice de compresión tramo virgen
Cr = Índice de recompresión
H0 = Espesor inicial
e0 = Relación de vacíos inicial
σ'vo = Esfuerzo vertical efectivo inicial
Δσ'v = Incremento en esfuerzo vertical en
suelos no consolidados por su propio peso.
Δσv = Incremento en la carga
σ'vm = Presión máxima que ha tenido el suelo
en suelos no consolidados (p’c)
𝐼: 𝑠𝑐 = 𝐶𝑐
𝐻𝑜
1 + 𝑒𝑜
log
𝜎𝑣0
′
+ Δ𝜎𝑣
𝜎𝑣0
′ + log
𝜎𝑣0
′
𝜎𝑣0
′
− Δ𝜎𝑣
′
𝐼𝐼: 𝑠𝑐 = 𝐶𝑐
𝐻𝑜
1 + 𝑒𝑜
log
𝜎𝑣0
′
+ Δ𝜎𝑣
𝜎𝑣0
′
𝐼𝐼𝐼: 𝑠𝑐 = 𝐶𝑟
𝐻𝑜
1 + 𝑒𝑜
log
𝜎𝑣0
′
+ Δ𝜎𝑣
𝜎𝑣0
′
𝐼𝑉: 𝑠𝑐 = 𝐶𝑟
𝐻𝑜
1 + 𝑒𝑜
log
𝜎𝑣𝑚
′
𝜎𝑣0
′ + 𝐶𝑐
𝐻𝑜
1 + 𝑒0
log
𝜎𝑣0
′
+ Δ𝜎𝑣
𝜎𝑣𝑚
′

21. Asentamientos por consolidación primaria
Notas:
• Se recomienda dividir la capa de suelo en consolidación en
capas más pequeñas y considerar los diferentes esfuerzos que
cada capa tiene, ya que se tienen valores más realistas de
asentamientos.
• La distribución de esfuerzos utilizada puede afectar también los
resultados del calculo de consolidación.
• En los cálculos se deben considerar los espesores efectivos,
entonces se deben considerar los drenajes de la capa.

22. Asentamientos por consolidación secundaria
Este asentamiento se provoca por el movimiento lento de las
partículas (deformación viscoelástica o viscoplástica)
Deformación,
ε
Log de Esfuerzos, σ
𝐶𝛼 =
1
ℎ𝑜
∙
Δℎ
Δ log 𝑡
Δℎ
Δ log 𝑡
ℎ𝑜

23. (Zeevaert, 1983)
Baja Viscosidad
Alta Viscosidad
Muy Alta Viscosidad
La consolidación secundaria y su índice de compresión secundaria depende de la viscosidad intergranular:

24. Debido a que su medición es complicada por el tiempo de prueba y la teoría no esta del todo
fundamentada, se tienen algunos datos de referencia que usa una relación con el coeficiente de
compresibilidad principal:

25. Asentamientos por consolidación secundaria
ss = Asentamiento debido a consolidación secundaria
cα = Índice de consolidación secundaria
Ho = Espesor inicial de la capa de suelo que sufre consolidación secundaria
Δ log t = Cambio en el logaritmo de tiempo desde el fin de la consolidación primaria hasta el
término de la vida de servicio de la estructura.
Por ejemplo, si la consolidación primaria se completa en t = 10 años y la vida de servicio de
la estructura es de 100 años, entonces Δ log t = log 100 – log 10 = 1
𝑠𝑠 = 𝑐𝛼𝐻𝑜Δ log 𝑡

26. Problemas para resolver

27. Problemas a resolver – GeotecniaMX
• Ejercicio de consolidación de suelos:
https://www.youtube.com/watch?v=CYaXZcV8qOg
• Ejercicio consolidación:
https://www.youtube.com/watch?v=uvF5GRPIRxs
• Problema de consolidación en arcilla normalmente consolidada:
https://www.youtube.com/watch?v=MKF2Xwj0OkM
Problema de consolidación en laboratorio y campo:
https://www.youtube.com/watch?v=YuPkJr3TGXQ

28. Asentamientos permisibles

29. Asentamientos permisibles
(Day, 2012)
El asentamiento permisible se define como la cantidad aceptable
de asentamiento y usualmente incluye un factor de seguridad.
En algunos casos el asentamiento permisible se puede estimar
de estudios previos o estructuras dañadas.

30. Asentamientos permisibles
(NTCCDMX, 2017)

31. Asentamientos permisibles
(NTCCDMX, 2017)

32. Asentamientos permisibles
(NTCCDMX, 2017)

33. Bibliografía
• Briaud, J. L. (2013). Geotechnical engineering: unsaturated and
saturated soils. John Wiley & Sons.
• Day, R. W. (2012). Geotechnical engineer's portable handbook.
McGraw-Hill Education.
• Gobierno de la Ciudad de México (2017). Normas Técnicas
Complementarias para Diseño y Construcción de
Cimentaciones. Cd., de México, México.