UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA MECNICA DE SUELOS II

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL RESOLUCIN EXMENES FINALES

EXAMEN FINAL DE MECNICA DE SUELOS II

CICLO 2004 I

PREGUNTA N1 (8 PUNTOS) Responder en forma breve y concisa las siguientes preguntas

a) Hacer un diagrama y explicar como varia el esfuerzo horizontal en una masa de suelo en funcin del esfuerzo vertical, cuando el suelo se encuentra normalmente consolidado y sobre consolidado respectivamente

Suelo normalmente consolidado

Durante la sedimentacin: v / h ( constante

Suelo sobreconsolidado

Durante la posterior descarga (erosin,...): v / h crece con el OCR.

Durante eventuales recargas posteriores (nuevas deposiciones, ciclos climticos,...): v / h crece con el OCR

b) Debido a que se generan las grietas de tensin en la parte superior de un talud donde se ha realizado una excavacin

Estas grietas de tensin se forman debido a la cohesin del suelo ya que este va a generar un factor que ocasiona un empuje contrario al empuje que el suelo aplica al muro.

c) Cmo se considera el efecto ssmico en un anlisis de estabilidad de suelos

El procedimiento ms comn para incorporar los efectos del sismo al anlisis de la estabilidad de taludes es usar un anlisis pseudo esttico en el cual las cargas del sismo son representadas por fuerzas estticas verticales y horizontales equivalentes.

El anlisis pseudo esttico ms general de equilibrio lmite apropiado para la evaluacin de la estabilidad de taludes submarinos es el descrito por Finn y Lee (1978).

Las cargas del sismo son representadas por fuerzas ssmicas horizontales pseudo estticas aplicadas al centro de gravedad de cada deslizamiento.

d) Qu tipo de parmetros de resistencia cortante utilizara para evaluar la estabilidad de un talud en el cual ya se ha generado una superficie de falla , resistencia mxima ultima o residual? Sustentar respuesta

Los parmetros de la resistencia cortante que influyen en la estabilidad de un talud son:

Resistencia cortante promedio del suelo

c= Cohesin

Angulo de friccin drenada

Esfuerzo normal efectivo sobre la superficie potencial de falla

Donde:

EMBED Equation.3

Esfuerzo cortante promedio desarrollado a lo largo de la superficie de falla

Donde: si se va a generar una superficie de falla

e) Describir los tipos de falla por resistencia cortante que se generan al aplicarle una sobrecarga a un suelo, indicando en que casos se presenta cada uno de ellos.

Los tipos de fallas son los siguientes:

Fallas de superficie planas: Este tipo de falla se da cuando la superficie de falla de un talud ocurre a lo largo de un plano , ocurre cuando el esfuerzo cortante promedio que tiende a causar el deslizamiento es mayor que la resistencia cortante del suelo

Fallas de superficie Cilndrica: Este tipo de falla ocurre cuando la superficie de falla de un talud ocurre a lo largo de una superficie cilndrica , ocurre cuando el esfuerzo cortante promedio que tiende a causar el deslizamiento es mayor que la resistencia cortante del Suelo.

f) Cules son los tipos de asentamientos que se generan en una masa de suelo debajo de una cimentacin? Explicar como se da cada uno de ellos.

Los tipos de asentamientos que se generan debido a una cimentacin son los siguientes:

Asentamiento Inmediato (elstico): Se debe al cambio en los esfuerzos cortantes en la masa de suelos, esta deformacin es anloga a la flexin de una viga, ocurre con rapidez, el volumen del cuerpo que soporta la carga permanece virtualmente inalterado. A medida que el rea cargada se asienta, la superficie alrededor de sta se eleva en una cantidad que equilibra el volumen de hundimiento.

Asentamiento por Consolidacin: Este asentamiento se debe a la reduccin gradual del volumen de vacos bajo esfuerzos efectivos variables, es un cambio lento provocado por los esfuerzos de compresin bajo la influencia de las presiones de poros que resisten una reduccin ms rpida de volumen. A medida que avanza la consolidacin, se disipan las presiones de poro, la consolidacin primaria comienza justo despus de la compresin inicial y termina, por definicin, cuando las presiones de poro son insignificantesg) Es correcto hablar de la capacidad de carga admisible de una cimentacin como un parmetro de resistencia del terreno? Justifique su respuesta

De manera general no es correcto, debido a que la capacidad de carga, dependen de parmetros como:

Historia de esfuerzos de los suelos

Localizacin del nivel fretico Profundidad de cimentacin

Asentamientos tolerables

Clasificacin visual de suelos cercanos en la superficie

Los cuales varan dependiendo del lugar sonde se va hacer la cimentacin, por lo tanto este valor debera ser tomado solo como gua

h) Explicar como se realiza un ensayo de penetracin estndar y que condiciones hay que tener para comparar los valores de N obtenidos en diferentes profundidades.

Consiste en medir el nmero de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilndrica y hueca) muy robusta (dimetro exterior de 51 milmetros e interior de 35 milmetros, que permite tomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior.

Las condiciones que se debe tener en cuenta son:

El primer tramo de la cuchara no se considera debido a la consistencia que este posee.

La notacin del ensayo SPT para cada profundidad: (7 golpes por cada 15cm). Los valores del Ensayo SPT varan dependiendo de la profundidad, a partir de estos valores .el que demando mas golpes va a ser el mas representativo, el cual puede ser usado como la profundidad adecuada para la colocacin de una futura cimentacin.PREGUNTA N 2

Un muro de retencin de 6.0 m de altura con cara posterior vertical tiene como relleno un suelo arenoso con y . El nivel fretico se encuentra a 2m de profundidad a partir de la corona del muero, y la arena saturada presenta los siguientes parmetros y . Determine la distribucin e la fuerza activa Pa por longitud unitaria de muro para el estado activo de Ranking y la localizacin de la resultante, considerando que existe una sobrecarga en la parte superior del relleno.

Se tiene que

Para el estrato superior:

Para el estrato inferior:

Ahora en

en

Ahora

Las presiones laterales del agua son:

Para z=0

Tomando momentos respecto al fondo del muro, encontramos la posicin de 65.248)

PROBLEMA 3 (4 ptos)

Calcular el factor de seguridad del talud mostrado en la figura 1 asumiendo que la superficie de falla ms probable es el contacto de la arena con la arcilla. El peso unitario de la arena densa es de y su ngulo de friccin interna efectivo es de . Los parmetros de resistencia cortante de la arcilla blanda Son: y y el nivel fretico coincide con el nivel de los materiales.

Si se tiene lo siguiente:

De la grafica se obtiene que: ;

Si analizamos ABC:

Tenemos:

Componente Normal ; Componente tangencial

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Para esto sabemos q: donde: b = Ancho; Si b = 1; tenemos:

Entonces:

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Si se sabe que:

Donde: Esfuerzo normal efectivo promedio

Esfuerzo Cortante promedio

Reemplazando y ; tenemos:3.28.;1.31

Si;

EMBED Equation.3 Teniendo en cuenta el siguiente esquema:

Del esquema:

Si el Fs por definicin es:

Donde:

Resistencia Cortante Promedio del suelo

Esfuerzo cortante promedio a lo largo de la superficie potencial de falla

Entonces:

PROBLEMA 4 (6 PTS)

Se desea disear una zapata cuadrada para soportar 50 Ton de carga. El perfil estratigrfico del terreno se muestra en la Figura 2 y segn el cual se considera que la profundidad de cimentacin ser Df = 1.0 m. Si se asume que la superficie de falla por corte ocurrir en el estrato de arena, se pide determinar las dimensiones de la zapata de tal forma que el asentamiento total no exceda los 2.5 cm. (2004 I)

Solucin:

Primero intentamos calcular la carga ltima que puede soportar el suelo.

Aplicando terzaghi:

..()

Por el dato de c=0; entonces la expresin se reduce as:

Primero definiremos conceptos previos que sern utilizados para la resolucin del problema.

Falla general. Cuando el suelo esta compactado, rgido y falla en la parte mas dbil.

Falla local. Cuando el suelo es compresible y su forma de fallar secuencial mas no sbitamente.

Tambin, para saber en que estado se encuentra es suelo se pueden utilizar los siguientes parmetros, el mdulo de elasticidad (Es) y el modulo de poisson (), para saber si en dicho suelo ocurrir una falla local o general.

Como el ; entonces . Por lo tanto en este suelo ocurrir una falla local por ser material compresible, suelto.

Entonces ya hecha la aclaracin, se procede a corregir los parmetros de resistencia a causa del suelo suelto.

Reemplazando los datos dados en el enunciado.

Entonces con estos valores y la tabla 11.1 (BRAJA DAS). Se obtienen los siguientes factores de la capacidad de carga.

; ;

Con estos valores lo vamos a reemplazar en la expresin ().

=

Ahora empezamos a predisear la zapata para que luego el valor de la carga admisible calculada, la comparemos con la carga dada de dato.

Comenzando con una ancho de B=2.20m.

Calculando la supuesta carga:

Como no cumple se elige otro valor para B; ser B=2.7m.

Calculando la supuesta carga:

Ahora falta verificar el asentamiento elstico y por consolidacin.

Asentamiento elstico: considerando una zapata simple, o sea flexible con un factor

Considerando

Asentamiento por consolidacin primaria:

Sea el esfuerzo efectivo inicial en la mitad del estrato de arcilla.

Como Entonces el suelo se encuentra en una estado de sobre consolidacin.

Aplicando el mtodo del trapecio.

=

Diremos que ocurrir una asentamiento pequeo.

Calculando dicho asentamiento.

Asentamiento total = 1.10 + 0.38 = 1.48cm < 2.5cm OK

Como vemos este valor es menor que el valor limite, entonces diremos que el valor B de la zapata cuadrada puede partir de 2.70m a ms.

EMBED Unknown

EMBED Unknown

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

PAGE www.civilaxia.blogspot.com

_1255156884.unknown

_1255164842.unknown

_1258061230.unknown

_1258061607.unknown

_1258115321.unknown

_1258115706.unknown

_1258116112.unknown

_1258117197.unknown

_1258117565.unknown

_1258117717.unknown

_1258117440.unknown

_1258117155.unknown

_1258115943.unknown

_1258115573.unknown

_1258115640.unknown

_1258115480.unknown

_1258115272.unknown

_1258115288.unknown

_1258115111.unknown

_1258061427.unknown

_1258061498.unknown

_1258061414.unknown

_1258060657.unknown

_1258060949.unknown

_1258061084.unknown

_1258061100.unknown

_1258061047.unknown

_1258060907.unknown

_1258060925.unknown

_1258060699.unknown

_1258060361.unknown

_1258060514.unknown

_1258060563.unknown

_1258060378.unknown

_1258059748.unknown

_1258060197.unknown

_1258059639.unknown

_1255157493.unknown

_1255161540.unknown

_1255161750.unknown

_1255161909.unknown

_1255161654.unknown

_1255157711.unknown

_1255158001.unknown

_1255158237.unknown

_1255158301.unknown

_1255158011.unknown

_1255157830.unknown

_1255157528.unknown

_1255157059.unknown

_1255157470.unknown

_1255157481.unknown

_1255157120.unknown

_1255157421.unknown

_1255156978.unknown

_1255157032.unknown

_1255156922.unknown

_1255156957.ttf

_1254515893.unknown

_1254526504.dwg

_1254536952.unknown

_1254537084.unknown

_1255146775.unknown

_1255156662.ttf

_1254537205.unknown

_1254536989.unknown

_1254536765.unknown

_1254536827.unknown

_1254533824.unknown

_1254517196.unknown

_1254517957.unknown

_1254518199.unknown

_1254518352.unknown

_1254526061.dwg

_1254518243.unknown

_1254518104.unknown

_1254517734.unknown

_1254517781.unknown

_1254517613.unknown

_1254517627.unknown

_1254517566.dwg

_1254516558.unknown

_1254516815.unknown

_1254517164.unknown

_1254516698.unknown

_1254516764.unknown

_1254516191.unknown

_1254516338.unknown

_1254515905.unknown

_1254515995.unknown

_1254514167.unknown

_1254515605.unknown

_1254515690.unknown

_1254515865.unknown

_1254515635.dwg

_1254515615.unknown

_1254515470.unknown

_1254515515.unknown

_1254515604.unknown

_1254515509.unknown

_1254515164.unknown

_1254515384.unknown

_1254515438.unknown

_1254515224.unknown

_1254515083.unknown

_1254515027.unknown

_1254512135.unknown

_1254513686.dwg

_1254513905.unknown

_1254514152.unknown

_1254513856.unknown

_1254513183.dwg

_1254511986.unknown

_1254512055.unknown

_1254511905.unknown