Calculadora de Asentamiento por Consolidación Primaria — Online y Gratis
A diferencia del asentamiento inmediato, que ocurre casi al momento de aplicar la carga, el asentamiento por consolidación primaria se desarrolla lentamente, a veces durante años, mientras el agua atrapada en los poros de una arcilla saturada se drena gradualmente y el esqueleto de suelo se reacomoda.
Esta calculadora obtiene la magnitud de ese asentamiento a partir del índice de compresión de la arcilla, su relación de vacíos inicial, el espesor del estrato compresible y el incremento de presión que genera la nueva carga.
Es uno de los cálculos más importantes en fundaciones sobre suelos arcillosos blandos, donde el asentamiento a largo plazo suele ser el criterio que gobierna el diseño, más que la capacidad de carga.
Asentamiento por consolidación: Sc = (Cc·H / (1+e0))·log10((p0+Δp)/p0)
¿Qué es Asentamiento por Consolidación Primaria?
La consolidación primaria describe cómo un suelo arcilloso saturado responde a una carga nueva a lo largo del tiempo: al principio, toda la carga adicional la soporta el agua atrapada en los poros (un aumento de presión de poros), y solo conforme esa agua drena lentamente hacia afuera del estrato, la carga se transfiere gradualmente al esqueleto mineral del suelo, que se comprime y genera el asentamiento.
El índice de compresión Cc mide qué tan compresible es la arcilla: entre mayor sea, más se reduce la relación de vacíos por cada incremento de presión efectiva. ¿Por qué aparece un logaritmo en la fórmula, y no una relación lineal simple? Porque la compresibilidad de una arcilla no es constante: la misma cantidad de carga adicional produce menos deformación cuando el suelo ya está bajo una presión alta que cuando está bajo una presión baja, y esa relación no lineal se ajusta bien a una escala logarítmica de presiones.
Este asentamiento puede tardar meses o años en desarrollarse completamente, a diferencia del asentamiento inmediato, que ocurre casi al aplicar la carga.
Fórmulas utilizadas
Donde Cc es el índice de compresión de la arcilla, obtenido de un ensayo de consolidación unidimensional (adimensional), H es el espesor del estrato compresible (m), e0 es la relación de vacíos inicial del suelo antes de la nueva carga (adimensional), p0 es la presión efectiva inicial en el punto medio del estrato, antes de la nueva carga (kPa), y Δp es el incremento de presión efectiva que genera la nueva carga en ese mismo punto (kPa). El resultado Sc es el asentamiento final por consolidación primaria, entregado en centímetros.
Ejemplo resuelto paso a paso
Para una arcilla con Cc = 0.3, espesor H = 3 m, relación de vacíos inicial e0 = 0.8, presión inicial p0 = 100 kPa e incremento de Δp = 50 kPa:
Sc = (0.3 × 3 / 1.8) × log10(150/100) ≈ 0.5 × 0.176 ≈ 0.088 m = 8.8 cm
¿Cuándo usar esta calculadora?
Se usa en el diseño de fundaciones sobre suelos arcillosos blandos a medianamente compactos, donde el asentamiento a largo plazo suele ser más crítico que la capacidad de carga última. También es indispensable al evaluar el impacto de un terraplén o relleno nuevo sobre estratos de arcilla subyacentes, un escenario común en proyectos viales sobre suelos blandos. ¿Necesitas también saber cuánto tiempo tomará ese asentamiento en desarrollarse? Ese cálculo requiere además el coeficiente de consolidación Cv del suelo, un dato adicional del ensayo de consolidación que esta calculadora no incluye.
Calculadoras relacionadas
Asentamiento Inmediato de Fundaciones
Calcula el asentamiento inmediato elástico de una fundación superficial según la teoría de…
Relación de Vacíos y Porosidad
Calcula la relación de vacíos (e) y la porosidad (n) de un suelo a partir del volumen de v…
Capacidad de Carga del Suelo (Terzaghi)
Calcula la capacidad de carga admisible del suelo con la teoría de Terzaghi para zapatas c…
Peso Específico del Suelo
Calcula el peso específico húmedo y seco de un suelo a partir de la masa, el volumen y el…
Esfuerzo Efectivo y Presión de Poros
Calcula el esfuerzo total, la presión de poros y el esfuerzo efectivo del suelo a una prof…
Grado de Compactación del Suelo
Calcula el grado de compactación de un relleno comparando la densidad seca de campo contra…
Volumen de Terraplén y Corte
Calcula el volumen de corte o terraplén entre secciones transversales con el método de áre…
Índice de Plasticidad (Atterberg)
Calcula el índice de plasticidad de un suelo a partir del límite líquido y límite plástico…