Cátedra de Geotecnia Año 2009 Trabajo Practico Nº4Prof. Ing. Gabriela Souto Presiones Neutras y Efectivas

TRABAJO PRACTICO Nº4PRESIONES NEUTRAS Y EFECTIVAS

EJERCICIO RESUELTO

Calcular la presión vertical efectiva en la base de la estratigrafía representadaen la figura.

Con el fin de resolver este tipo de situaciones problemáticas, debemos determinar el estado de tensiones verticales en un plano que se encuentra a una profundidad de 30 m, con respecto a la superficie natural del terreno.

Se debe tener en cuenta que fracción del esfuerzo normal es tomada por el agua en los espacios vacíos, y cual es tomada por el esqueleto del suelo en los puntos de contacto de las partículas del suelo.

De acuerdo a la expresión

= ’ + U

presión normal total y es la carga total aplicada al suelo en una determinada profundidad. Este esfuerzo normal vemos que se divide en dos

partes. H

’: es el esfuerzo total tomado por los sólidos del suelo en sus puntos de

contacto, llamada, presión efectiva o esfuerzo efectivo.’H, donde

’ =sat

U: es la porción tomada por el agua en los espacios vacíos, y actúa igual en

todas las direcciones, llamada presión neutra o intersticial U = H

Análisis de las presiones totales

10 m

10 m

10 m

= 1.5 tn/m3

= 1.7 tn/m3

= 1.6 tn/m3

Arena gruesa

Arena gruesa

Arcilla

N.FA A

C

B

C

B

Cátedra de Geotecnia Año 2009 Trabajo Practico Nº4Prof. Ing. Gabriela Souto Presiones Neutras y Efectivas

Plano A-A A = 1,5 3m

Tn10 m = 15

2m

Tn

Plano B-B :

B = A 1,7 3m

Tn10 m = 17

2m

Tn + 15

2m

Tn= 32

2m

Tn

Plano C-C

C = B 1,6 3m

Tn10 m = 32

2m

Tn + 16

2m

Tn= 48

2m

Tn

Análisis de las presiones efectivas

Plano A-A A = 1,5 3m

Tn10 m = 15

2m

Tn

Plano B-B : al encontrarse debajo de la napa de agua, tenemos que trabajar son el suelo sumergido

B = A (1,7 3m

Tn- 1

3m

Tn )10 m = 7

2m

Tn + 15

2m

Tn= 22

2m

Tn

Plano C-C

C = B (1,6 3m

Tn- 1

3m

Tn )10 m = 22

2m

Tn + 6

2m

Tn= 28

2m

Tn

Análisis de las presiones neutras

Plano B-B UB = 13m

Tn10 m = 10

2m

Tn

Plano C-C UC = UB + 13m

Tn10 m = 10

2m

Tn= 20

2m

Tn

Gráficamente: lo podemos realizar de cualquiera de las dos formas

EJERCICIOS PROPUESTOS

’

U

A

B

C

= +

1515

22 1032

28 2048

A

B

C

15

32

4820

10

Cátedra de Geotecnia Año 2009 Trabajo Practico Nº4Prof. Ing. Gabriela Souto Presiones Neutras y Efectivas

A

C

B

A

Arcilla sat = 19.25kN/m313.00 m

6.00 m Arena = 16. 5kN/m3

Manto impermeable

A

B

C C

B

A

2.00 m

3.00 m

6.00 m

Ejercicio Nº1: Dado el siguiente perfil de suelo, calcular el esfuerzo total, la presión de poros en el agua y el esfuerzo efectivo en los puntos A, B y C

Ejercicio Nº2: Se realizó una perforación exploratoria en un estrato de arcilla firme saturada. Se observó que el manto subyacente de arena estaba bajo presión artesiana. El agua en la perforación se elevó a una altura H1 por sobre la capa de arena. Si se debe realizar una excavación a cielo abierto en la arcilla, ¿qué tan profunda debe hacerse la excavación antes de que exista levantamiento de fondo?

EJERCICIO Nº3 Determinar la presión total, efectiva y neutra en los planos A B y C mediante los datos y condiciones que los estratos indican. Asumir que no hay ascensión capilar arriba de la napa freática y que allí la arena está húmeda (no saturada). Realizar los diagramas de ; y u.

SM = 1800 Kg/m3

SM sat = 1900 Kg/m3

CH sat = 1900 Kg/m3

EJERCICIO Nº 4: En el perfil estratigráfico del suelo que se indica en la figura, se han realizado tres perforaciones en distintas épocas del año, detectándose fluctuaciones del nivel freático:

C

Arcilla

sat = 18.76kN/m3

H1

8.00 m

Arena = 16. 5kN/m3

Manto impermeable

3.00 m

H2

Cátedra de Geotecnia Año 2009 Trabajo Practico Nº4Prof. Ing. Gabriela Souto Presiones Neutras y Efectivas a) El nivel freático se encuentre 1,50 m por debajo del nivel del terreno natural. b) El nivel freático coincide con el nivel del terreno natural. c) El nivel freático se encuentre 2,00 m por encima del nivel del terreno Para cada una de las tres condiciones indicadas, se pide: 1) Trazar los diagramas de presiones totales, neutras y efectivas hasta el nivel A-A. 2) Calcule las presiones en los niveles indicados, y presente los resultados en una tabla. d) Cuál es la variación de la presión efectiva en el plano A-A? Datos Suelo 1:

s1 = 2,70 g/cm3 e

1 = 0,85 S

r1 = 0,80 h

1 = - 4,00 m

Suelo 2: s2 = 2,65 g/cm3 w2

= 0,25 h2 = - 6,50 m

Ejercicio Nº5: Un perfil de suelo está compuesto por tres estratos diferenciados con las siguientes características:Estrato 1: SP, γ = 1.80 t/m3, w = 21%, Espesor = 6.0 mEstrato 2: MH, γsat = 1.70 t/m3, Espesor = 4.0 mEstrato 3: SW, wsat ≤ 31%, Espesor = 5.0 mLa napa freática fue detectada en el primer estrato a 4m de profundidad y sobre el mismo se deposita un relleno con un peso total de 5.0 t/m2.Determinar: a) Diagramas de presiones totales, neutras y efectivas.b) Diagramas de presiones totales, neutras y efectivas para el caso en que la napa ascienda hasta el nivel de terreno inicial. c) Diagramas de presiones totales, neutras y efectivas para el caso en que, debido a una inundación, la napa ascienda 4.0m por sobre el nivel de terreno inicial.

Suelo 1 N.F

AA

Suelo 2

NTN: ±0.0

H1

H2