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• Steven Alexander Huane Meza

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UNIVERSIDAD NACINAL MAYOR DE SAN MARCOS EAP: ING CIVIL.

CUESTIONARIO DE MECANICA DE SUELOS 1 ALUMNNO: MARTINEZ AGUIRRE WILMER CODIGO: 15160104 PROPIEDADES ÍNDICE 1. ¿Cómo se modeliza el suelo para su estudio? El conocimiento del suelo sobre el que se va a fundar una estructura se inicia con la toma de muestras. Sólo partiendo de muestras lo más inalteradas posible se puede aspirar a que se esté representando de manera aceptable el suelo en estudio. 2. ¿Qué se entiende por agregado? La estructura del suelo se define por la forma en que se agrupan las partículas individuales de arena, limo y arcilla. Cuando las partículas individuales se agrupan, toman el aspecto de partículas mayores y se denominan agregados 3. ¿Qué se entiende por partícula? La textura indica el contenido relativo de partículas de diferente tamaño, como la arena, el limo y la arcilla, en el suelo.  ¿Qué tamaño de partículas se encuentra en los suelos?    

Grava arena limo arcilla

4. ¿Se relacionan la forma de partículas con el tamaño?

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5. ¿Qué se entiende por estructura del suelo? La estructura del suelo se define por la forma en que se agrupan las partículas individuales de arena, limo y arcilla.

6. ¿Qué diferencia de comportamientos existe entre los suelos finos y gruesos? Justifique. El suelo grueso está compuesto por Grava y arena El suelo fino este compuesto por limo y arcilla 7. ¿Qué se entiende por textura en un suelo? La textura indica el contenido relativo de partículas de diferente tamaño, como la arena, el limo y la arcilla, en el suelo. 8. ¿Cuáles son las principales propiedades índice? Defínalas. Densidad: Relación entre la masa y el volumen de una sustancia, o entre la masa de una sustancia y la masa de un volumen igual de otra sustancia tomada como patrón. Porosidad: La porosidad o fracción de huecos es una medida de espacios vacíos en un material, y es una fracción del volumen de huecos sobre el volumen total. Relación de vacíos: Se define como el grado o la proporción en que los espacios vacíos de un suelo o una roca contienen fluido (agua, petróleo). gravedad específica, Relación entre la densidad de una sustancia y la de otra, tomada como patrón, generalmente para sólidos y líquidos se emplea el agua destilada y para gases, el aire o el hidrógeno. Contenido de humedad: El contenido de humedad es la relación que existe entre el peso de agua contenida en la muestra en estado natural y el peso de la muestra después de ser secada en el horno a una temperatura entre los 105°-110° C.

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9. ¿Cuáles son las propiedades índices qué se determinan en laboratorio por medio de ensayos? Describa los respectivos ensayos. PROPIEDADES ÍNDICES

SIMBOLO

DEFINICION

Humedad ( % )

ω

Ww /Ws

Gravedad específica

Gs

γ s / γw

Peso seco

γd

Ws/Vt

unitario

10. Deduzca todas las propiedades índices partiendo de los datos de laboratorio. Relación de vacíos: e = Porosidad: n =

𝑉𝑣 𝑉𝑠

𝑉𝑣 𝑉

Grado de saturación: S =

𝑉𝑤 𝑉𝑣

Contenido de humedad W = Densidad ρ =

𝑀𝑤 𝑀𝑠

𝑀 𝑉

11. Relacione las distintas magnitudes definidas entre sí. 12. ¿Qué propiedades índices dependen de la estructura del suelo? Contenido de humedad, relación de vacíos, porosidad, grado de saturación, peso especifico 13. Ordene de mayor a menor los distintos pesos específicos de los suelos Peso específico de las partículas solidas Peso específico del agua Peso específico aparente Peso específico seco del suelo 14. Dé rangos de valores de la relación de vacíos, la porosidad, pesos específicos y humedades de los principales tipos de suelos. Relación de vacíos MECANICA DE SUELOS I

0 < e< 20

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Porosidad 0 < n< 100% Contenido de humedad 0 < w< 1500% 15. Construya una tabla con valores típicos de las relaciones de vacíos máximas y mínimas en suelos granulares. Calcule la Densidad relativa o Índice de densidades para cada uno de los seleccionados. Relacione los resultados con el estado físico del suelo de poco denso a muy denso 16. Defina el equivalente de arena de un suelo. ¿Qué indica? El Equivalente de Arena es una prueba de laboratorio, que se realiza con el objeto de determinar qué porcentaje de una muestra se puede considerar como arena. De manera muy simple lo que se hace es separar por medio de una solución química las partículas finas o polvos de las arenas. Nos indica que, si la arena tiene una excelente calidad, su equivalencia será superior al 90%.

17. Describa distintos métodos para la determinación de la humedad y pesos específicos “in situ”. Ensayo de penetración estándar. SPT El ensayo de penetración estándar, SPT (Standard Penetration Test), es el más común dentro de los ensayos “in situ”; prácticamente todas las empresas dedicadas a los reconocimientos geotécnicos disponen del equipo necesario para realizarlo y además, en la geotecnia actual, es el mejor ensayo para investigar la compacidad de depósitos de arena en profundidad. Penetró metros dinámicos La forma más económica y sencilla de ensayar el terreno en profundidad consiste en la hinca de un varillaje con una punta metálica de forma conveniente. Este equipo consiste en un varillaje metálico macizo de 32 mm de diámetro exterior que hinca una puntaza metálica de la forma y dimensiones, La hinca se realiza con una maza de 65 kg (o con los 63,5 kg del SPT) que cae libremente desde 50 cm de altura.

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RECONOCIMIENTO Y AUSCULTACIÓN DE SUELOS 1. ¿Con qué finalidad se efectúa el reconocimiento o investigación del subsuelo? - Evaluar el lugar - Permitir un diseño adecuado y económico - Planear el mejor método constructivo - Predecir y contrarrestar las dificultades - Determinar las variaciones en las condiciones ambientales - Analizar alternativas de lugares - Verificación de condiciones de seguridad - Investigación de fallas

2. ¿A qué se denomina estudios preliminares?

Los estudios preliminares son aquellos que nos permiten reconocer el terreno para poder recabar toda aquella información, datos y antecedentes necesarios para poder definir los diseños y procedimientos del proyecto.

3. ¿Qué son los estudios definitivos o exploración del subsuelo? Son actividades en las cuales se desarrolla la investigación del subsuelo (estudio y conocimiento del origen geológico, exploración, ensayos de campo y laboratorio para identificar las características fisicomecanicas e hidráulicas del suelo 4. ¿Cuáles son los tipos de sondeos que se usan en la Mecánica de los Suelos para fines de muestreo y conocimiento del subsuelo? MÉTODOS DE EXPLORACIÓN DE CARÁCTER PRELIMINAR. • Pozos a cielo abierto (o calicatas), con muestreo alterado o inalterado • Métodos de lavado • Métodos de penetración estándar • Método de penetración cónica • Perforaciones en boleos y gravas (con barretones, etc.)

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MÉTODOS DE SONDEO DEFINITIVO. Métodos con tubo de pared delgada • Métodos rotatorios para roca MÉTODOS GEOFÍSICOS • Sísmico • De resistencia eléctrica: • Magnético y gravimétrico 5. ¿Qué son los sondeos exploratorios? Este método de exploración debe usarse en aquellos casos en que el reconocimiento del perfil estratigráfico necesario que se deberá estudiar, no pueda ser realizado mediante calicatas, ya sea porque se requiere reconocer el perfil en una profundidad importante, o bien por presencia de agua. En los estudios viales, este tipo de exploración se limita generalmente al estudio de fundaciones de estructuras principales y al estudio de estratos de compresibilidad importantes situados bajo el nivel de la napa. 6. ¿Qué son los métodos geofísicos de exploración de suelos?

Se trata ahora métodos geofísicos de exploración de suelos, desarrollados principalmente con el propósito de determinar las variaciones en las características físicas de los diferentes estratos del subsuelo o los contornos de la roca basal que subyace a depósitos sedimentarios. Los métodos se han aplicado sobre todo a cuestiones de geología y minería y en mucha menor escala a Mecánica de Suelos, Para realizar investigaciones preliminares de lugares para localizar presas de tierra o para determinar, como se indicó, perfiles de roca basal. Los métodos son rápidos y expeditos y permiten tratar grandes áreas, pero nunca proporcionan suficiente información para fundar criterios definitivos de proyecto, en lo que a la Mecánica de Suelos se refiere. En el caso de estudios para fines de cimentación no se puede considerar que los métodos geofísicos sean adecuados, pues no rinden una información de detalle comparable con la que puede adquirirse de un buen programa de exploración convencional.

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7. ¿Es importante conocer la ubicación de la napa freática y su fluctuación? Uno de ellos es en el caso que se quiera aprovechar el agua subterránea. El poder ubicar la napa freática nos ayuda a conocer la profundidad de perforación de los pozos, lo que va a repercutir en el equipo de bombeo a instalar y en el consumo eléctrico de los mismos. La fluctuación natural de la misma nos ayuda también a colocar el equipo de bombeo; hay que tenerla en consideración ya que puede darse el caso de que la columna de agua en el pozo nos sea escasa cuando la napa freática desciende en estaciones de estiaje. También puede darse el caso de perforar un pozo manualmente en estación lluviosa y encontrar agua, y luego resultar que en la estación seca no contamos con agua en nuestro pozo. Conocer su fluctuación nos ayuda también a la hora de excavar pozos privados para viviendas. 8. ¿Cómo se determina el número, tipo y profundidad de los sondeos? El número, tipo y profundidad de los sondeos que deban ejecutarse en un programa de exploración de suelos depende fundamentalmente del tipo de subsuelo y de la importancia de la obra. En ocasiones, se cuenta con estudios anteriores cercanos al lugar, que permite tener una idea siquiera aproximada de las condiciones del subsuelo y este conocimiento permite fijar el programa de exploración con mayor seguridad y eficacia. Otras veces, ese conocimiento apriorístico indispensable sobre las condiciones predominantes en el subsuelo ha de ser adquirido con los sondeos de tipo preliminar. El número de estos sondeos exploratorios será el suficiente para dar precisamente ese conocimiento. 9. Describa el ensayo de Penetración Standard (SPT), para que sirve, como se interpreta sus resultados, relacione los mismos con otras propiedades del suelo. El ensayo de penetración estándar o SPT (del inglés Standard Penetration Test), es un tipo de prueba de penetración dinámica, empleada para ensayar terrenos en los que se quiere realizar un reconocimiento geotécnico. Constituye el ensayo o prueba más utilizado en la realización de sondeos, y se realiza en el fondo de la perforación. MECANICA DE SUELOS I

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Consiste en contar el número de golpes necesarios para que se introduzca a una determinada profundidad una cuchara (cilíndrica y hueca) muy robusta (diámetro exterior de 51 milímetros e interior de 35 milímetros, lo que supone una relación de áreas superior a 100 m2 que permite tomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior. El peso de la masa está normalizado, así como la altura de caída libre, siendo de 63'5 kilopondios y 76 centímetros respectivamente.

10. Describa los ensayos de Penetración de Cono (CPT), tanto estáticos como dinámicos, para que sirven, como se interpreta sus resultados, relacione los mismos con otras propiedades del suelo.

Los conos mecánicos requieren de dos juegos de tuberías concéntricas, unas barras interiores de 1.5 cm y otras barras huecas exteriores de 3.6 cm, que se accionan con un sistema de gatos hidráulicos instalados en una máquina semejante a una perforadora de suelos convencional. Las barras miden 1 m de longitud y se van acoplando a medida que avanza el cono. Este se hinca generalmente a razón de 1-2 cm/seg. Las cargas aplicadas al cono y a la funda (en el caso Vegetan) se miden con celdas hidráulicas de carga y manómetros de Bourdon instalados en la línea de alimentación de los gatos hidráulicos.

Sondeo de cono Dinámico

Cono dinámico: Este es el más simple cono de exploración que se hinca a percusión, consiste de una punta de acero con ángulos de ataque de 60°, cuyo diámetro B, siempre debe ser mayor que el diámetro b de las barras con que se hinca, para reducir la fricción con el suelo circundante; el perno que une al cono con las barras de hincado es liso, para que una vez que se ha penetrado hasta la profundidad de interés fácilmente se desprenda. Es importante destacar, que la energía de impacto se transmite de la barra al cono a través de la superficie de apoyo señalada en la y que el perno solo sirve para guiar al cono.

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Determinación de resistencias Un criterio alternativo sería correlacionar las pruebas de cono con pruebas de penetración estándar realizadas en el mismo lugar, incluso para asegurarse de la clasificación de los suelos y proceder a la interpretación del sondeo con apoyo de las correlaciones y experiencias de la penetración estándar.

La resistencia a la penetración del cono dinámico queda definida como el número de golpes, Nd, aplicado al DPSH penetrómetro para avanzar 20 cm, (N20)- Dado que la prueba se realiza en forma continua, el desarrollo del sondeo permitirá obtener valores de resistencia a cada 0.20 m de profundidad. La profundidad de hincado se controla colocando marcas en las barras de perforación a cada 20 cm, a partir de un punto fijo o de referencia.

La prueba podrá suspenderse si durante el hincado se llega a una condición en la cual el cono avanza con una velocidad menor de 15 golpes / cm. Con base en lo resultados de resistencia a la penetración se puede calcular en campo tanto el trabajo de hincado del cono como la resistencia dinámica del terreno para cada una de las pruebas efectuadas. 11. ¿Qué tipos de toma de muestras existen? Describa cada uno de ellos e indique en qué  Muestras Alteradas: Una muestra alterada se define como aquella donde parte de ella o toda, ha sufrido una alteración tal que ha perdido la estructura que poseía in-situ, estas muestras no representan de forma real las propiedades ingenieriles de resistencia y permeabilidad del suelo. Una muestra inalterada generalmente es usada para los procesos de identificación y caracterización del suelo. Las muestras inalteradas también son usadas para preparar especímenes de laboratorio y evaluar en ellos propiedades de permeabilidad y resistencia mecánica, cuando la destinación del suelo sea como elemento de construcción.  Muestras Inalteradas: Son aquellas muestras obtenidas por medio de muestreadores y usando técnicas en las cuales es posible preservar de la estructura natural del material; aunque se MECANICA DE SUELOS I

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use la expresión “inalterada” se debe tener en cuenta que una muestra de suelo al ser retirada de sus condiciones naturales sufre algún tipo de remoldeo o alteración, se denomina así porque representan fielmente las condiciones del suelo in-situ. En estas muestras se realizan todos aquellos ensayos que permiten evaluar las condiciones de resistencia del suelo y comportamiento ingenieril y las propiedades de permeabilidad, además determinar la humedad natural y todos los demás ensayos que se pueden ejecutar en las muestras alteradas.

12. tipo de suelos se los usa. Indique los que toman muestras inalteradas.

13. Una vez que las muestras de suelo son llevadas a laboratorio, qué ensayos se efectúan, indique una secuencia lógica de los mismos y cuáles requieren muestras inalteradas. 14. Presente una planilla resumen del estudio de suelos de un perfil geotécnico para la zona que Ud. guste mostrar a la clase.

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