INGENIERÍA GEOTÉCNICA (CI66)

TRABAJO FINAL 2015-1

Profesor : Ing. José Luis Carrasco Gutiérrez

Secciones : CI81 y CI84

Alcance del trabajo:

Diseño geotécnico de cimentaciones, muros de contención y estabilidad de taludes.

1. Introducción: Este es un trabajo grupal que busca integrar los conocimientos adquiridos en el curso. Busca promover el pensamiento crítico y el manejo de la información real para la toma de decisiones. Se privilegiará la calidad del análisis sobre la cantidad. 2. Logro del curso Desarrollar un trabajo práctico de manera que el estudiante aplique e integre convenientemente los métodos de cálculo de la capacidad de carga admisible del terreno y el dimensionamiento de las cimentaciones. El cálculo correcto de los empujes de tierras y el dimensionamiento de muros de contención. El análisis y definición de taludes estables. La presentación y exposición se calificará de acuerdo a la rúbrica. 3. Planteamiento inicial del trabajo Sobre la base de un proyecto de una edificación real de 4 niveles como mínimo, identificar la arquitectura y determinar las cargas que transmitirán al terreno. Proponer el tipo de cimentación y dimensionar las mismas sobre la base de la capacidad de carga admisible del terreno y las reacciones halladas en la cimentación. Podrán plantearse indistintamente cimentaciones superficiales como profundas no siendo estrictamente necesario desarrollar ambos tipos. De requerirse, puede considerarse sótano(s).

Para el diseño de un muro de contención y evaluar la estabilidad de un talud, se considerará la

necesidad de realizar dos cortes en el terreno cuyo perfil se indica en el cuadro inferior.

Considere un muro de contención de 5 metros de altura como mínimo y realice todas las verificaciones

de estabilidad

Considere la necesidad de conformar un talud de corte con una inclinación de 60° con relación a la

horizontal y con una altura mayor que 8 m. Evalúe la estabilidad del talud empleando los métodos de

Morgenstern Price, Spencer y Bishop. En caso sea inestable, planteé una solución técnica y verifique la

estabilidad. Considere un factor de seguridad estático de 1.5 y un factor de seguridad pseudo-estático

de 1. El coeficiente de aceleración pseudo-esático de la zona es 0.10.

Se indica el perfil estratigráfico del terreno y los parámetros geotécnicos.

4. Perfil estratigráfico Se presenta el perfil estratigráfico del terreno.

Dependiendo de las necesidades de su proyecto en particular defina la profundidad de cimentación de

la edificación. Realice

Profundidad (m) Descripción Parámetros geotécnicos

0.0 – 0.2 Top soil (OH) -

0.2 – 4.0 Arena limosa de color gris mal graduada. (SM)

Peso unitario aparente, =18 KN/m3

Peso unitario saturado, sat =20 KN/m3

Ángulo de fricción interna efectivo, ’=32° Módulo de deformación efectivo, E’=60000 KN/m2

Módulo de Poisson efectivo, ’= 0.25 Densidad relativa, Dr=80%

4.0 – 8.0 Arcilla con gravas (CL), saturada, de color gris, muy dura, consistencia media. Posición del nivel freático -5,0m

Peso unitario aparente, =17 KN/m3

Peso unitario saturado, sat =18 KN/m3

Angulo de fricción interna efectivo, ’= 28° Cohesión efectiva, c’= 5 KN/m2 Cohesión no drenada, cu = 30 KN/m2 Módulo de deformación efectiva, E’=80000 KN/m2

Módulo de Poisson efectivo, ’=0.30 Índice de compresión, Cc=0.12 Índice de recarga, Cs=0.01 Relación de vacíos inicial, e0 = 0.8 Presión de pre-consolidación, pc=200 KN/m2

8.0 – 15.0 Gravas limosas (GM). Buena compacidad y buena graduación

Peso unitario saturado, sat =21 KN/m3

Ángulo de fricción interna efectivo, ’=36° Módulo de deformación efectivo, E’= 90000 KN/m2

Módulo de Poisson efectivo, ’=0.20

> 15.0 Macizo rocoso de origen ígneo, con fracturas

Resistencia a la compresión no confinada = 300 MPa Buzamiento de discontinuidades: Favorable al corte

5. Contenido del trabajo Sin ser limitativo, cada grupo desarrollará lo siguiente:

Defina la edificación

Presente el resumen de cargas cargas de servicio y mayoradas en cada cimentación

Pre-dimensione la cimentación y defina la profundidad de desplante.

Programe y/o elabore hojas de cálculo que permitan determinar la capacidad de carga admisible

por diferentes métodos para desarrollar el trabajo de manera versátil y que pueda generalizarse

su uso y permita la verificación de lo trabajado, incluir casos de nivel freático. (Memoria de cálculo)

Sólo para la cimentación más crítica, calcule la capacidad de carga admisible considerando los

criterios del factor de seguridad global y por estados límites (evaluar la capacidad de carga por

Meyerhof y Hansen, comparar resultados). En cada método, se debe verificar la capacidad de carga

por servicio.

Plantear el diseño en concordancia a las recomendaciones estipuladas en las normas vigentes

E.050 y E.060

Sobre el perfil estratigráfico determinado, plantear la necesidad de diseñar un muro de contención

de H=5 metros de altura mínima o mayor. Calcular los empujes de tierra por los métodos de

Rankine y Coulomb (gráfico y analítico). Tome en cuenta el proceso constructivo.

Considerar, en el nivel superior del muro y del talud una sobrecarga uniformemente distribuida de

50 KN/m2 .

Realizar las verificaciones de estabilidad del muro de contención correspondiente (Vuelco,

deslizamiento y capacidad de carga admisible por el método del factor de seguridad global.

verificación por servicio y el esfuerzo máximo que genera la carga vertical en la cimentación del

muro). Considere el análisis por metro de ancho.

Realizar el análisis de estabilidad de talud por equilibrio límite para el ángulo indicado. En caso de

inestabilidad plantear una solución estable, justificar la solución omando en cuenta el proceso

constructivo. Verificar la estabilidad del talud con la solución (inclinación estable). Emplear los

métodos rigurosos de Morgenstern Price, Spencer y Bishop. Realizar el análisis estático y pseudo-

estático. Considerar un coeficiente de aceleración pseudo-estático de 0.10

Preparar una presentación del trabajo en MS Power point y sustentar el trabajo final. El profesor

elegirá a los alumnos de manera aleatoria el orden y/o los temas de presentación. Todos deben

dominar los temas.

Elaborar una memoria descriptiva del trabajo final (informe escrito y en medio electrónico incluida

las planillas de cálculo en versión editable para su revisión)

6. Evaluación

La evaluación se hará de acuerdo a la rúbrica establecida. Será parte de la evaluación, la redacción,

articulación de conceptos, propuestas de solución y calidad de las conclusiones y

recomendaciones.

En caso de detectarse que el trabajo presentado es copia parcial o total de algún trabajo anterior

u otro existente, el grupo quedará automáticamente desaprobado.

7. Fecha de exposición El trabajo final estará concluido para la semana 14 y será sustentado entre las semanas 14 y 15.