Determinación de la correlación entre el coeficiente de compresión y propiedades índice en suelos de expansión urbana de Pereira

Determination of the correlation between the compression ratio in soil and index properties on soils of urban expansion in Pereira

Los suelos de la ciudad de Pereira se encuentran conformados por depósitos producto de la meteorización de cenizas volcánicas que tienen espesores entre 6 y 20 m que sobre yacen a la roca parental; la caracterización de este tipo de material es ampliamente estudiada, en lo que atañe a su proceso de formación, sus características y la potencia de sus estratos. En esta investigación se realiza el análisis de la compresión (comportamiento esfuerzo deformación unidimensional) y su relación con parámetros físicos como el Límite Líquido, Gravedad Específica y peso unitario del suelo, en diferentes sitios de la zona de expansión urbana de la ciudad de Pereira, como un aporte al conocimiento geotécnico de estos suelos residuales.

Introducción

En el municipio de Pereira, los suelos derivados de cenizas volcánicas, sobreyacen las unidades de roca consolidada y no consolidada, excepto en laderas de alta pendiente donde han sido erosionadas o en llanuras de inundación donde han sido removidas por la dinámica de las corrientes, se ha determinado valores máximos para sus espesores hasta de 20 m (Vásquez et al, 2000). Estos depósitos en Colombia ocupan cerca del 11,6% del territorio, estos suelos se extienden desde el Eje Cafetero en el centro del país, hasta los departamentos de Tolima, Cauca y Nariño (Lizcano et al 2006).

El estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos derivados de cenizas volcánicas ha sido ampliamente realizado (Wesley, 2003, Lizcano et al, 2006, Stoops, 2007, Verdugo, 2008), dichas investigaciones presentan un completo análisis del comportamiento y composición de los mismos, presentando intervalos característicos para valores índices como la gravedad específica (Gs), límite líquido (LL) y Humedad Natural (w), Relación de Vacios (e) y Densidad Seca (gd), como también para parámetros mecánicos como Coeficiente de Compresión (Cc), Coeficiente de Consolidación (Cv) y Velocidad de Onda Corte (Vs).

Uno de los parámetros mecánicos relevantes del suelo, se evalúa mediante la teoría de consolidación, que representa en un suelo cohesivo el resultado de la disipación del exceso de presión de poros, generada en él, durante la aplicación de una carga externa (Terzaghi 1925). Este proceso genera asentamientos que representan un problema importante en la ingeniería civil (Conte, 2004). Los asentamientos se calculan a través de la determinación del coeficiente de compresión en un ensayo de consolidación unidimensional.

De acuerdo con Lambe y Whitman, 1979 no analizar el asentamiento del suelo al proyectar una estructura sobre él, puede llevar a consecuencias catastróficas tales como la inclinación, fisuración  e incluso el colapso de la misma. Frecuentemente durante la consolidación la posición relativa de las partículas sólidas sobre un mismo plano horizontal permanece igual. Así, el movimiento de las partículas de suelo puede ocurrir sólo en la dirección vertical, proceso denominado consolidación unidimensional (Lambe y Whitman, 1979). El ensayo de consolidación unidimensional ha sido ampliamente usado para obtener el asentamiento y los parámetros del mismo (Bowles 1997).

De acuerdo con Coduto, 2001 durante esta etapa, el método de consolidación unidimensional permite construir una interpolación entre la deformación  y la tensión efectiva en una escala logarítmica. La pendiente de la interpolación es el Coeficiente de compresión (ec 1).