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• Rodrigo Alonso VILLAGOMEZ BARBARAN

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Universidad del Perú, Decana de América FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA, GEOGRÁFICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL TEMA:

CUESTIONARIO

DOCENTE:

HUMBERTO IVAN PEHOVAZ ALVAREZ

GRUPO N°1:

MAMANI LEZAMETA, PABLO PUERTAS ROJAS, ERICK FRANKLIN UTANI QUISPE, RUDYGERR. VASQUEZ SORIA, HAMMER VILLAGOMEZ BARBARAN, RODRIGO ALONSO

2019

CUESTIONARIO DE APOYO CONSOLIDACIÓN 1. Dé ejemplos de asentamientos por consolidación en obras de ingeniería. ¿Qué problemas se presentan? ¿Qué datos se quisiera tener en el momento del proyecto de dichas obras? Estos asentamientos producen fisuras en muros, placas u otros elementos además de colapsos que se pueden producir en el tiempo debido a estas deformaciones del suelo. Los asentamientos que se presentan pueden ser catalogados como instantáneos, por consolidación primaria y por consolidación secundaria Datos al momento de proyectar la obra: 

Se requerirá la mayor información geológica e histórica del área proyectada,



El esfuerzo efectivo al que se encuentra el terreno (La condición de consolidación de un suelo en terreno suele ser definida gracias a la relación de vacíos y al esfuerzo de pre consolidación σ’P; una relación de vacíos alta indica que existe agua en gran cantidad contenida en los espacios interparticulares, lo cual contribuye a incrementar el potencial para un cambio de volumen).



Con el fin de determinar la velocidad y el tiempo que puede tardar el suelo en deformarse, se realizan ensayos de laboratorio. Es posible encontrar dichas variables por el ensayo de Consolidación Unidimensional.

2.

Defina el proceso de consolidación unidimensional. La disipación de presión intersticial debida al flujo de agua hacia el exterior se denomina consolidación, proceso que tiene dos consecuencias. La reducción de volumen de poros o vacíos, por lo tanto, reducción del volumen total, produciéndose un asentamiento. Se considera que en el proceso de consolidación unidimensional la posición relativa de las partículas sobre un mismo plano horizontal pertenece esencialmente igual, el movimiento de las mismas solo puede ocurrir verticalmente. Durante la disipación del exceso de presión intersticial, la presión efectiva aumente y en consecuencia se incrementa la resistencia del suelo. Por lo tanto, cuando un suelo se consolida ante la aplicación de una carga, se produce una disminución de la relación de vacíos y un incremento del esfuerzo efectivo.

3. Describa la Analogía de Terzaghi.

Cuando un suelo saturado se somete a un incremento de carga, inicialmente el agua presente en los poros del suelo es la que soporta dicha carga, entonces se genera un aumento en la presión de poro de igual magnitud que la carga aplicada. Dicha presión de poro se disipa de forma diferida. La carga aplicada se transfiere al esqueleto de suelo. 4. Cuáles son las hipótesis en que se basa la teoría de consolidación? Cuando a una sección de suelo se le somete a un incremento de esfuerzos totales, como resultado de cargas externas aplicadas, se produce un exceso de presión intersticial. La presión neutra se disipa mediante un flujo de agua al exterior, cuya velocidad de drenaje depende de la permeabilidad del suelo. Esta disipación de la presión intersticial debido al flujo de agua hacia el exterior se denomina consolidación. 5. Deduzca la ecuación de comportamiento de la consolidación unidimensional. Desarrollaremos la obtención de esta ecuación de consolidación unidimensional a partir de la ecuación general en tres dimensiones

La deformación volumétrica pasa a ser únicamente deformación vertical al estar confinado lateralmente y no existir deformación horizontal. Esta deformación se relaciona con la tensión vertical a través del módulo edométrico (módulo elástico confinado).

Empleando el principio de tensión efectiva y teniendo en cuenta que la tensión total vertical se mantiene constante, se consigue relacionar la deformación volumétrica con el exceso de presión intersticial.

Al obtener una relación entre las dos variables, la ecuación diferencial en derivadas parciales queda con una única variable dependiente.

Todas las constantes físicas se agrupan en una, v c , denominada coeficiente de consolidación.

Como en este caso sólo existe flujo en dirección vertical, se omite el subíndice z para el coeficiente de consolidación. Finalmente, la ecuación de consolidación unidimensional es:

6. Qué es el coeficiente de consolidación vertical? Es la relación que existe entre el grado de asentamiento de un suelo bajo el incremento de carga determinado y la velocidad del mismo, el cual se determina mediante un ensayo de consolidación unidimensional, entre las metodologías más comunes tenemos el métodos de interpretación gráfica, como lo son el Método de Casagrande y el Método de Taylor, este último resulta ser el método de mayor confiabilidad. 7. Qué es el coeficiente de compresibilidad volumétrico? El coeficiente de compresibilidad volumétrica (mv) ( L2/F ), es la relación entre el coeficiente de compresibilidad y e0, es la relación de vacíos del suelo antes de un incremento de carga específico:

8. Qué es el Factor de tiempo? ¿Su valor está afectado por el tipo de drenaje del estrato en estudio? Factor adimensional que relaciona el tiempo t, necesario para que ocurra un porcentaje de consolidación dado “U”, de un estrato de espesor “H”, con un coeficiente de consolidación,

Esta expresión es aplicable directamente si el estrato es drenado por una sola de sus caras. El valor si es afectado debido al tipo de drenaje, ya que este valor se aplica si solo es afectado en una sola cara.

9. Qué es el grado de consolidación o porcentaje de consolidación? Llamada también relación de consolidación, es la relación, expresada como un porcentaje, entre (a) la magnitud de la consolidación en una masa de suelo en un momento dado, y (b) la magnitud total de consolidación alcanzable bajo unas condiciones dadas de esfuerzo. El grado de consolidación en un momento dado varía en el interior de la masa de suelo y puede ser relacionada, en promedio, con la relación de vacíos en ese momento y el cambio final en la relación de vacíos. 10. Describa el ensayo de consolidación unidimensional. Prueba de laboratorio en la que un espécimen de suelo, confinado lateralmente en un anillo, es comprimido entre dos placas porosas para determinar sus coeficientes de compresibilidad y de consolidación. A partir de los resultados de este ensayo puede calcularse también el coeficiente de permeabilidad. (Normas ASTM D2435 y D4186). 11. Sobre qué tipo de muestras lo ejecuta?

En muestras representativas de suelos que se hayan extraído de forma tan inalterada como sea posible. Estos suelos pueden ser suelos finos como estratos de arcillas. La consolidación unidimensional el volumen de la masa de suelo disminuye, pero los desplazamientos horizontales de las partículas sólidas son nulos. En este caso, las características de la consolidación de los estratos de arcilla pueden investigarse cuantitativamente con aproximación razonable, realizando la prueba de consolidación unidimensional sobre especímenes representativos del suelo, extraídos en forma tan inalterada como sea posible. 12. ¿En una curva de consolidación, cuántos tipos de consolidación se pueden reconocer, a qué se deben? Cuando se aplica una carga a un suelo de grano fino saturado parcial o totalmente el tiempo para lograr la deformación plástica y la reducción en la relación de vacíos es mucho mayor, y para este proceso dependerá de varios factores entre los cuales los principales son: 1. Grado de saturación. 2. El coeficiente de permeabilidad del suelo. 3. Las propiedades del flujo de los poros. 4. La longitud de la trayectoria que debe recorrer el fluido expulsado de la muestra para encontrar equilibrio. Se define como consolidación la deformación plástica debida a reducción en la relación de vacíos (generalmente llamada asentamiento) la cual es función del tiempo y del exceso de presión de poros. Consolidación inicial Se debe a la plasticidad del suelo ya que no pierde agua, es la reducción casi instantánea en el volumen de la masa de un suelo bajo una carga aplicada, que precede a la consolidación primaria, debida principalmente a la expulsión y compresión del aire contenido en los vacíos del suelo; puede darse en suelos secos, húmedos, saturados. Consolidación primaria Se da principalmente en suelos saturados, es la reducción en el volumen de la masa de un suelo originada por la aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada por una transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo. Consolidación secundaria Se da en suelos saturados e inmediatamente después de la consolidación primaria, es la reducción en el volumen de la masa del suelo, causada por la

aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa, luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del suelo. 13. Describa el trazado de las curvas de consolidación de Casagrande y de Taylor, a partir de los datos de laboratorio. Calcule el coeficiente de consolidación Cv. Calcule el tiempo de consolidación de un estrato abierto de espesor H para un grado de consolidación del 85%.  Trazado de las curvas de consolidación de Casagrande



Trazado de las curvas de consolidación de Taylor

-

Calcule el coeficiente de consolidación Cv Para el cálculo del coeficiente de consolidación, en cada escalón de carga, se utiliza la expresión:

donde: T = es el factor tiempo, cuyo valor es 0,197 para un tiempo de consolidación del 50 %, y 0,848 para un t=90%. H = longitud para el máximo camino de drenaje durante un incremento de carga dado. Si la muestra es doblemente drenada, el valor de H será la mitad de la altura de la misma. t = tiempo para el correspondiente factor de tiempo, obtenido de la curva de consolidación. -

Calcule el tiempo de consolidación de un estrato abierto de espesor H para un grado de consolidación del 85%.

t in situ: tiempo para el cual ocurre el % de consolidación determinado en el estrato (in situ). Tv: factor de tiempo para el % de consolidación obtenido de la curva teórica, correspondiente a las condiciones de drenaje del problema. Hl estrato: Máxima distancia del recorrido del agua 14. Cambia el tiempo si el estrato es semi-abierto? ¿O se drena hacia un solo lado? EL tiempo si cambia ya que si el estrato es semi-abierto, entonces la muestra sería doblemente drenada y el valor de “H” será la mitad de la altura de la misma, en consecuencia, el valor del tiempo de consolidación (tinsitu) cambia. 15. Describa el trazado de la curva de Compresibilidad. Para cada incremento de carga aplicado se tiene finalmente un valor de relación de vacíos y otro de presión correspondiente, actuante sobre el espécimen. De todo el ensayo de consolidación, una vez aplicados todos los incrementos de carga, se tienen valores que permiten construir una curva en cuyas abscisas se representan los valores de la presión actuante, en escala logarítmica y en ordenadas se anotan los correspondientes valores de la relación de vacíos en escala natural.

(Ordenadas: relación de vacíos ‘e’ vs. Abscisas: logaritmo del esfuerzo ‘σ’) Características de la curva de compresibilidad: -

Tramo de curvatura creciente: Se presenta cuando σ´ aplicada < σ´ históricamente sufrida Tramo de Recarga

-

Tramo recto> Se presenta cuando σ´ aplicada > σ´ históricamente sufridas -> Tramo Virgen.

-

Tramo de descarga: Lineal porque recuperación es elástica.

-

“Pendiente” de Tramo de Recarga = Pendiente de Tramo de descarga.

16. Qué es el Índice de Compresibilidad Cc, el coeficiente de compresibilidad av, y el coeficiente de compresibilidad volumétrico? Índice de Compresibilidad Cc: Se obtiene de la curva de compresibilidad en escala semilogarítmica. Es la pendiente de la porción recta de la curva (última parte de la curva de carga), ó

Donde e1 y e2 son las relaciones de vacíos al final de la consolidación bajo los esfuerzos P1 y P2, respectivamente. El índice de compresibilidad, determinado con la curva e-log P en el laboratorio, será algo diferente de la encontrada en campo. La razón principal es que el suelo se remoldea en alguna medida durante la exploración de campo. La naturaleza de la variación de la curva e-log p en el campo para arcilla normalmente consolidada se muestra en la figura siguiente.

Coeficiente de compresibilidad av: Pendiente de la recta tangente a la curva de Compresibilidad.

Coeficiente de compresibilidad volumétrico mv: Llamado también Endométrico (E), es el decremento unitario de volumen bajo un incremento de esfuerzo.

Resulta evidente que la deformación volumétrica también es una función del aumento del esfuerzo, por lo que la magnitud del asentamiento por consolidación puede obtenerse a partir de:

Podemos deducir de la formula anterior que a mayor modulo volumétrico mejor es el suelo porque el asentamiento es menor. De la curva de compresibilidad e-log σ, se determinan tres parámetros necesarios para calcular el asentamiento: Presión de Pre consolidación índice de Comprensibilidad e índice de Expansión.

17. Defina la carga de preconsolidación. Es la máxima sobrecarga efectiva a la que el suelo estuvo sometido en el pasado. Se determina usando un simple procedimiento gráfico propuesto por Casagrande (1936). Para determinar la carga de Pre-consolidación, utilizamos un método gráfico propuesto por el Prof. Casagrande que consiste en trazar una tangente a la curva en el punto de máxima curvatura, luego y por el mismo punto trazar la horizontal, posteriormente continuar hacia arriba la recta de la parte Virgen y finalmente trazar la bisectriz del ángulo formado por la tangente y la horizontal. El punto de unión entre la recta virgen y la bisectriz determinan la vertical por donde pasa la tensión de pre.-consolidación.

De la curva de compresibilidad, se puede observar que cuando se realiza la recarga por encima de las presiones alcanzadas durante la carga inicial, la línea recta de recompresión es paralela a la rama de carga. Si se compara la curva de recarga con la curva de carga de una muestra inalterada de una arcilla depositada naturalmente, se nota la gran similitud existente. Casagrande propuso un método empírico para la determinación gráfica de la carga de preconsolidación, denominándose así a la mayor presión posible bajo la cual se consolidó la muestra durante su pasado geológico. El método consiste en: a) Se traza una tangente por el punto de mayor curvatura de la curva. b) Por ese punto de tangencia se traza una línea horizontal. c) Se traza la bisectriz del ángulo formado por la tangente y la línea horizontal. d) Se prolonga la recta virgen hasta interceptar la bisectriz. e) En el punto de intercepción del tramo recto y la bisectriz se traza una vertical que permite leer en el eje de las abscisas el valor de la carga de preconsolidación.

18. Cómo se definen los suelos preconsolidados y normalmente consolidados? Suelos pre-consolidados son aquellos suelos que alguna vez han sufrido presiones efectivas mayores que las actuales.

Suelos normalmente consolidados son aquellos suelos que nunca estuvieron sometidos a presiones efectivas mayores que las actuales. 19. Como se calcula el asentamiento en un suelo normalmente consolidado. Para estudiar la compresibilidad de un estrato confinado de arcilla se considera una muestra de arcilla lo más inalterada posible, que sea no sensitiva o de baja sensibilidad, y normalmente consolidada y extraída de una profundidad conocida. En el gráfico adjunto figura 16.1, el punto a, representa la relación de vacíos, 𝑒0, con la presión efectiva, 𝜎0′, a la que se encuentra el suelo a esa profundidad antes señalada. La línea a𝑒0 representa que, durante la toma de muestra, la presión que soporta la arcilla disminuye mucho, mientras que su contenido de humedad permanece casi igual, y si 𝑤0≅𝑤→𝑒0≅𝑒. La línea KU representa el proceso de comportamiento del suelo no remoldeado ni alterado; cuando la presión σ' aumenta, en el proceso o ensayo de consolidación, consecuentemente la relación de vacíos disminuye. La prolongación recta de la Ku, f-d-b, intersecta con la 𝑒0a en el punto b. La experiencia indica que, para arcillas normalmente consolidadas, el punto b se encuentra siempre a la izquierda del punto a.

Si a esa muestra se le añade agua, se amasa o remoldea, y se la consolida gradualmente sometiéndola a cargas crecientes, se obtendrá en el diagrama e/logσ' la línea Kr. Por debajo del punto c esta línea Kr es casi una recta, y aunque su inclinación es menor que la de Ku, su prolongación intersecta con Ku en el punto f, que corresponde a ≈ 0,4 𝑒0.

Fig. 16.2  

Ku (natural, sin manipular)



Kr (amasada, remoldeada)



Si a está a la izquierda de Kr; por ej. a2⇒ arcilla pre-consolidada



Si “a” está a la derecha de Kr; por ej. a1 ⇒ ⇒ arcilla no pre-consolidada o normalmente consolidada Antes de proceder al cálculo, debemos relacionar los resultados del ensayo de laboratorio con la situación del suelo in situ. Para ello recordemos la modelización del suelo, en este caso compuesto por dos fases, y que sucede cuando se aplica una carga, se disminuye la altura del mismo porque disminuye la atura de vacíos (y se expulsa agua al exterior) y por lo tanto se reduce la relación de vacíos e. Se adopta un volumen de solidos unitario 𝑉𝑠=1 por lo que 𝑒=𝑉𝑣𝑉𝑠=𝑉𝑣 Δ𝑒=Δ𝑉𝑣

Por proporcionalidad se llega a que ΔHH=Δe1+𝑒0 ΔH=Δe1+𝑒0H Entonces para calcular el asentamiento total de un estrato de suelo normalmente consolidado, a tiempo infinito, se determina la curva de compresibilidad el

valor de 𝐶𝐶 como la pendiente de la recta k. Cabe aclarar que k es una recta en escala logarítmica por lo tanto la pendiente debe ser determinada en dicha escala. 𝐶𝐶=Δe(𝜎´𝑐+Δ𝜎´𝜎´𝑐) Y despejando de la ecuación el valor de Δe 𝐶𝑣𝛥𝑒𝛥𝑙𝑜𝑔̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅𝜎′ Llamando al asentamiento 𝑆=ΔH nos queda: 𝑆=𝐶𝐶𝐻1+𝑒0(𝜎´𝑜+Δ𝜎´𝜎´𝑜) Siendo: S: asentamiento total del estrato a tiempo infinito H: altura o espesor total del estrato que consolida 𝑒0= relación de vacíos inicial 𝐶𝐶=índice de compresibilidad 𝜎´𝑜=presión efectiva de tapada actual (para suelos normalmente consolidado coincide con la carga de pre-consolidación 𝜎´𝑐) Δ𝜎´=sobrecarga que ocasiona el proceso de consolidación 20. Como se calcula el asentamiento en un suelo preconsolidado. En suelos pre-consolidados podemos diferenciar dos casos para la determinación del asentamiento total S a tiempo infinito, el primero cuando la presión efectiva de tapada más la sobrecarga es menor que la carga de pre-consolidación, 𝜎´𝑜+Δ𝜎´𝜎´𝑐, para calcular el asentamiento son necesarios varios índices, de recompresión y de compresibilidad, determinamos como las pendientes de las rectas de recompresión y virgen respectivamente

Rectas virgen y de recompresión – suelo pre-consolidado El asentamiento se calcula con la siguiente ecuación: 𝑆=𝐶𝑟𝐻1+𝑒0(𝜎´𝑜+Δ𝜎´1𝜎´𝑜)+𝐶𝑐𝐻1+𝑒𝑐𝑙𝑜𝑔(𝜎´𝑐+Δ𝜎´2𝜎´𝑐) Siendo: S: asentamiento total del estrato a tiempo infinito H: altura o espesor total del estrato 𝑒0= relación de vacíos inicial 𝑒𝑐= relación de vacíos correspondiente al punto de pre-consolidación 𝐶𝑐=índice de compresibilidad 𝐶𝑟=índice de recompresión 𝜎´𝑜=presión efectiva de tapada actual 𝜎´𝑐=carga de pre-consolidación Δ𝜎´=sobrecarga que ocasiona el proceso de consolidación Δ𝜎´1=𝜎´𝑐−𝜎´𝑜 Δ𝜎´2=Δ𝜎´−Δ𝜎´1 21. Que es H, en la fórmula del cálculo del tiempo de consolidación H: Es la máxima distancia del recorrido del agua

22. Que es h, en la fórmula del cálculo del asentamiento h: está definida como el espesor de la capa del subestrato

` 23. Influye la permeabilidad en el comportamiento del suelo En los suelos granulares la permeabilidad es alta, lo cual permite un flujo rápido de agua, y se disipa rápidamente el exceso de presión neutra. En consecuencia, el asentamiento se completa en general, al finalizar la aplicación de las cargas. En los suelos finos arcillosos, la permeabilidad es muy baja, por lo que el flujo de agua es muy lento, y la disipación del

exceso de presión neutra es muy lenta. En consecuencia, el suelo puede continuar deformándose durante varios años después de finalizada la construcción de la obra que trasmite la carga. El proceso de consolidación se aplica a todos los suelos, pero es más importante estudiarlo en aquellos donde la permeabilidad es baja. Es necesario predecir: El asentamiento total de la estructura. El tiempo o velocidad a la cual se produce dicho asentamiento. 24. Qué tipo de suelo asienta más, uno preconsolidado o normalmente consolidado porque Una arcilla normalmente consolidada asentará más que una arcilla pre-consolidada, puesto que, al aplicar una carga a un suelo pre-consolidado, éste empezará a consolidar por una rama de pendiente CS menor que la pendiente de una rama de compresión noval CC, que sería la rama por donde empezaría a consolidar un suelo normalmente consolidado. 25. Como vinculan los datos que se obtiene de las curvas de ensayo de consolidación y compresibilidad con la realidad “in situ” Como ya se ha expuesto el proceso de consolidación se traduce en una disminución de volumen a medida que se aplica una carga. Teniendo en cuenta las hipótesis realizadas dicha reducción de volumen es debido a la expulsión del agita que se encuentra en los poros del suelo y por lo tanto en una reducción de altura lo que implica el asentamiento del estrato. El ensayo de consolidación brinda la información suficiente para poder calcular ia magnitud de dicho asentamiento mediante la curva de compresibilidad que se puede dibujar mediante diferentes relaciones (e vs log 𝜎’; e vs 𝜎’’; e vs log 𝜎’’) aunque en general se expresa como relación de vacíos en escala natural versus carga (presión efectiva) en escala logarítmica 26. Como instrumentaría un estrato que ha sido cargado con una carga uniforme de magnitud “q” (tn/m2), para seguir el proceso de consolidación “in situ” y corroborar que este ha finalizado. Se realiza el sondeo mecánico. También realizando el ensayo de consolidación en el laboratorio y observar el porcentaje de compactación que este tiene.

RESISTENCIA AL CORTE 1. Explique diferentes casos donde la masa de suelo está sometido a esfuerzos cortantes La resistencia al corte de una masa de suelo está definida como la resistencia interna por área unitaria que la masa de suelo ofrece para resistir la falla por los esfuerzos y el deslizamiento a lo largo de cualquier plano dentro de éste. Un material falla debido a una combinación crítica del esfuerzo normal y esfuerzo cortante, la aproximación del esfuerzo cortante sobre, el plano de falla como una función lineal del esfuerzo normal (Coulomb, 1776). Se escribe como: 𝜏𝑓 = 𝑐 + 𝜎 𝑡𝑎𝑛 ∅ Ec. (1) Donde c = cohesión ∅= ángulo de fricción interna 2. En un medio continúo sometido a un estado de esfuerzos planos y por lo tanto un estado de deformaciones planas describa el circulo de mohr. Desde hace mucho tiempo los círculos de Mohr han sido una forma de solución gráfica de la ecuación 4.6 y de determinar los esfuerzos principales para el caso de esfuerzos planos. También hay círculos de Mohr en el caso de esfuerzos tridimensionales, pero no está disponible ningún método de traficación para crearlos directamente a partir de datos de esfuerzos aplicados, excepto en el caso especial de que uno de los esfuerzos principales sea coincidente con un eje del sistema de coordenadas xyz seleccionado, es decir, cuando uno de los planos es el del esfuerzo principal. Sin embargo, una vez calculados los esfuerzos principales a partir de la ecuación 4.4c mediante alguna técnica adecuada de determinación de raíces, se pueden dibujar círculos de Mohr tridimensionales según los esfuerzos principales calculados.

El plano de Mohr --en el cual se trazan los círculos de Mohr- se organiza con sus ejes mutuamente perpendiculares, aunque en el espacio real el ángulo entre ellos representa 180º. Todos los ángulos dibujados en el plano de Mohr tienen el doble de su valor en el espacio real. La abscisa es el eje para todos los esfuerzos normales. Los esfuerzos normales aplicados σx, σy y σz, se trazan a lo largo de este eje y los esfuerzos principales σ1, σ2 y σ3 también se determinan sobre este eje. La ordenada es el eje para todos los esfuerzos cortantes. Se utiliza para trazar los esfuerzos cortantes aplicados. ESFUERZO PLANO Y DEFORMACIÓN PLANA El estado general del esfuerzo y la deformación es tridimensional, pero hay configuraciones geométricas particulares que pueden ser tratadas de manera distinta. Esfuerzo plano El estado de esfuerzos en dos dimensiones, es decir biaxial, también se conoce como esfuerzo plano. El esfuerzo plano requiere que un esfuerzo principal sea igual a cero. Esta situación es común en algunas aplicaciones. Por ejemplo, una placa o un cascarón delgado puede también tener un estado de esfuerzos plano lejos de sus bordes o de sus puntos de sujeción. Estos casos se pueden tratar con el procedimiento más sencillo de las ecuaciones Deformación plana Hay deformaciones principales asociadas con los esfuerzos principales. Si una de las deformaciones principales (digamos ε3) es igual a cero, y las deformaciones restantes son independientes de la dimensión a lo largo de su eje principal, n3, éste se conocerá como deformación plana. Esta situación ocurre en geometrías particulares. Por ejemplo, si una barra larga, sólida, prismática está cargada únicamente en la dirección transversal, aquellas regiones dentro de ella que estén lejos de cualquier restricción en sus extremos tendrán en esencia una deformación igual a cero en la dirección a lo largo del eje de la barra, y se tratará de una deformación plana. (Sin embargo, el esfuerzo no es igual a cero en la dirección de deformación igual a cero.) Un dique hidráulico largo puede considerarse con una situación de deformación plana, en regiones muy lejos de sus extremos o de su base, donde está sujeto a estructuras vecinas. 3. Que son tensiones principales. La tensión unitaria se refiere a un punto y a un plano (BB). Como es una fuerza, la tensión unitaria es un vector, por lo que, por regla general, podremos considerar 3 componentes,

una normal y dos situadas en el plano - tensión normal y tensiones tangenciales - y se suelen designar s y t, respectivamente. Por convenio, la tensión se identificará con dos subíndices: el primero identifica el plano donde está aplicada la tensión (corresponde a la normal a este plano) y el segundo corresponde a la dirección de la tensión (Figura 2). Convenio de notación para las tensiones

-

La convención clásica establece que los esfuerzos normales xx s , yy s y zz s son positivos si están dirigidos hacia el exterior del elemento (tracción). Los esfuerzos cortantes actuantes en caras positivas xy t , yz t , xz t , zx t , yx t y zy t son positivos si se ejercen en la dirección positiva de un eje de referencia. Como el elemento que se presenta está en equilibrio estático, las caras negativas de dicho elemento tendrán esfuerzos cortantes que actúan en la dirección opuesta, pero también se les considera positivos. 4. Describa falla frágil y plástica en los suelos Definición de falla • En suelos con comportamiento dúctil, la resistencia aumenta con la deformación al corte, alcanzando una meseta, valor que se considera como resistencia al corte. • En suelos con comportamiento frágil, éste presenta una resistencia máxima (máximo punto de la curva) y una resistencia residual (o resistencia última) que ocurre a mayores deformaciones de corte. • Cualquiera de los dos valores puede ser usado para el diseño, dependiendo del tipo de problema a resolver.

Falla frágil

Falla Dúctil

5. ENUNCIE LOS DISTINTOS CRITERIOS DE FALLAS Y LAS TEORIAS QUE SE ADOPTARON Para un determinado tipo de suelo no existe una única curva esfuerzo-deformación, ya que ésta depende de factores como esfuerzo de confinamiento, tasa de deformación, etc.

En materiales como el hormigón y el acero se define la falla como el punto en donde la curva esfuerzo-deformación se hace plástica y no-lineal (resistencia por fluencia), o cuando ocurre la ruptura (resistencia última). • En el suelo la curva esfuerzo-deformación es no-lineal y plástica desde el comienzo, y no existe punto de ruptura. • El suelo puede tener un comportamiento dúctil o frágil.

Para un determinado tipo de suelo no existe una única curva esfuerzo-deformación, ya que ésta depende de factores como esfuerzo de confinamiento, tasa de deformación, etc.

6

Describa el ensayo de corte directo. obtención de los parámetros de corte “c” y “ø” El siguiente informe contiene la realización de dos ensayos: corte directo y ángulo de fricción en reposo. Uno de los conceptos más primordiales de la geomecánica es lograr caracterizar la resistencia al suelo para así saber bajo qué condiciones fallaría. Para conocer la resistencia de un suelo se necesita conocer la envolvente de falla de éste. Mediante el método de Mohr-Coulomb: 𝜏 = 𝐶 + 𝜎𝑛′ 𝑡𝑎𝑛(𝜙 ′ ) Para esto se necesita al menos dos puntos representativos del suelo dados por la tensión normal y la tensión de corte a la cual el suelo falla. Para obtener estos puntos existen diversos ensayos. En el presente trabajo se utilizará el ensayo de corte directo que simula deformaciones horizontales aplicadas a la muestra de suelo en un plano de falla que se impone. A priori esto no ocurre en el suelo. El ensayo permite registrar estas mediciones y con esto confeccionar los siguientes gráficos:



Tensión de corte v/s deformación horizontal.



Deformación vertical v/s deformación horizontal.



Envolvente de falla aproximada entre ambos puntos.

Corte directo Con una muestra de suelo, se procede a pesar una determinada cantidad para luego llevarla con un balde a una caja abierta en su parte superior (lugar en donde se someterá el suelo a tensiones). Esto se hará tres veces hasta alcanzar un peso determinado a priori, y se va remoldeando en la caja de corte directo para alcanzar una densidad relativa deseada. A medida que se van dejando las porciones de muestra, se van repartiendo equitativamente, para dejar la muestra en un plano lo más horizontal posible utilizando una regla geotécnica. En la caja de sección cuadrada cortada en dos se induce una deformación horizontal en la caja superior. A medida que ésta se deforma las medidas de tensión horizontal, deformación vertical y deformación horizontal propiamente tal, son proporcionadas por el aparato de laboratorio. Luego se van registrando en una hoja. Se repite este mismo proceso para otra tensión normal vertical y se registran los datos (esto no se hizo en laboratorio por falta de tiempo). Finalmente, se calibran las medidas obtenidas y, respetando las dimensiones de las variables, se grafican los datos obtenidos. RESULTADOS DEL CORTE DIRECTO Como se menciona en la introducción, el objetivo de este ensayo es determinar aproximadamente los parámetros 𝑐 y 𝜙 de un suelo para el modelo Mohr-Coulomb, que en la práctica es uno de los más usados. Para esto se requiere de un set de “puntos” que muestren la tensión de resistencia última de un suelo bajo una cierta carga normal, que para el caso de este ensayo es nada menos que la tensión vertical, dado que el plano de falla se impone en la horizontal. A continuación, se muestran los gráficos resultantes de los datos, que se pueden corroborar en la sección Anexo, al final de este informe. Cabe destacar que como la caja de corte directo es cuadrada, de 30x30 cm2, entonces a medida que esta se desplaza horizontalmente, se aplica una corrección del área para el cálculo de tensiones. 𝐴′ = 𝐴0 − 𝑏 ∙ 𝛿ℎ 𝐴′ [𝑐𝑚2 ]: área corregida. 𝐴0 [𝑐𝑚2 ]: área inicial, que para este caso es de 900 [𝑐𝑚2 ].

𝑏 [𝑐𝑚]: ancho de la caja, que para este caso es de 30 [𝑐𝑚]. 𝛿ℎ [𝑐𝑚]: desplazamiento horizontal. Se trabaja con una muestra de suelo con DR = 40%, y no saturada.

desp. vertical vs. desp. horizontal

δv [cm]

0.1 0.05 0 0

0.5

-0.05

1

1.5

2

δh [cm]

Probeta N°1

Figura 1. Corte Directo, DR=40%. Gráfico de desplazamientos.

tensión corte vs. desp. horizontal τ [kg/cm2]

2.00 1.50

1.00 0.50 0.00 0

0.5

1

1.5

2

δh [cm] Probeta N°1

Probeta N°2

Figura 2. Corte Directo, DR=40%. Gráfico de resistencia vs. Desp. horizontal. Finalmente, con las resistencias máximas que se dan en cada probeta de suelo se cálcula la línea de esta último con los datos que se obtienen del corte directo.

tensión de corte vs. tensión normal τ [kg/cm2]

2.00

τ = 0,6349σ + 0,1386

1.50 1.00 0.50 0.00 0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

σ [kg/cm2] Probeta N°1

Probeta N°2

Línea estado último

Figura 3. Representación de estado último del suelo. En la Tabla 1, se muestran las tensiones últimas a las cuáles el suelo llega a esta último de carga para cada probeta. Nº Probeta

τ [kg/cm2]

σ [kg/cm2]

1

1,47

2,1

2

0,79

1,03

Tabla 1. Tensiones últimas del suelo a distinta carga vertical. Se obtiene de gráfico de la Figura 3, representado en la ecuación de Mohr-Coulomb: 𝜏 = 0,1386 + 0,6349 ∙ 𝜎 [𝑘𝑔⁄𝑐𝑚2 ] Se obtiene que 𝜙 = tan−1 (0,6349) = 32,4𝑜 Como se sabe se trabaja para este laboratorio con una arena, y éstas no tienen cohesión verdadera. Una regresión lineal de los puntos de la Figura 3, se realiza intersectando la ecuación por el origen cuando c = 0. Se obtiene que 𝜏 = 0,714 ∙ 𝜎 [𝑘𝑔⁄𝑐𝑚2 ] Entonces, 𝜙 = tan−1 (0,714) = 35,5𝑜

7.

Describa los distintos ensayos de compresión triaxial. obtención de los parámetros de corte “c” y “ø”.  Ensayo Triaxial: permite el control de las tensiones totales, tensiones efectivas, tensiones neutras y deformaciones durante el corte. –

Ensayo consolidado no drenado (CU): son conocidos por ensayos rápidos;

–

Ensayo consolidado drenado (CD): el drenaje es permanente (siempre ocurre drenaje). La tensión neutra es siempre nula. No se genera exceso de tensión neutra. De esta forma las tensiones totales son iguales a las tensiones efectivas. Este ensayo se considera un ensayo lento. Ventajas del ensayo triaxial:

–

Permite el control del drenaje

–

No hay ruptura progresiva

–

Permite el ensayo en diversas trayectorias Desventajas del ensayo triaxial: Dificulta en el moldeado de probetas de arena.

 Ensayo de Corte Directo: Determina los parámetros de resistencia al corte de los suelos, ángulo de fricción (Ø) y cohesión (C), es uno de los ensayos más comunes, debido a que es simple y económico de realizar. 8. De órdenes de valores de los parámetros de corte para los distintos suelos. relacione con otras propiedades de los suelos.

9.

Enuncie las diferencias principales entre los ensayos de corte directo y el triaxial. El ensayo triaxial y el ensayo de corte directo te sirven para conocer el ángulo de fricción interna de suelos friccionantes y en suelos cohesivos obtienes la cohesión, estos valores te sirven para calcular la capacidad de carga del suelo. La principal diferencia es que si utilizas el ensayo de corte directo obtienes datos más burdos, lo que te genera menor capacidad de carga del suelo comparado con la prueba triaxial. Si al mismo suelo le realizas una prueba triaxial (UU) obtienes un ángulo de fricción un poco diferente, y al calcular la capacidad de carga te daría un valor que difiere hasta en un 30% del comparado con el corte directo, entonces estamos hablando de que obtendrías una capacidad de carga de aproximadamente 13 ton por metro cuadrado Esta diferencia en las capacidades de carga con una prueba y otra se ve reflejada cuando diseñas la cimentación ya que con corte directo obtendrás zapatas más grandes lo que te genera costos adicionales al construirlas.

10. ¿Influyen las condiciones de drenaje en la resistencia al corte de un suelo?  ENSAYO CONSOLIDADO DRENADO: Se realiza lentamente para permitir el drenaje del agua dentro de la muestra e impedir que se puedan generar presiones de poros.  ENSAYO CONSOLIDADO NO DRENADO: Se permite el drenaje durante la aplicación del esfuerzo de confinamiento colocándolo lentamente, pero se impide durante la aplicación del esfuerzo desviador.

11. Trace las curvas de falla de mohr-coulomb para: a.

Resistencia al corte de suelos cohesivos saturados, normalmente consolidado Caso drenado

Caso consolidado no drenado

b.

Caso no consolidado no drenado (rápido) Resistencia al corte de suelos cohesivos saturados, preconsolidados

Caso drenado: Se dice que una condición es drenada cuando el agua es capaz de fluir hacia afuera o hacia adentro de la masa del suelo, si es sometida a una carga y no se producen presiones de poros Esto se debe a que el agua puede moverse libremente, al aumentar o disminuir el volumen de vacíos como respuesta a un cambio en las condiciones de carga. -

Caso consolidado no drenado:

Se dice que una condición es “no-drenada” cuando el agua no es capaz de fluir en el momento en el cual el suelo está sometido a una carga y se produce entonces la presión de

poros Esto se debe a que el agua no se puede mover libremente como respuesta a la tendencia al cambio del volumen de vacíos por acción de la carga. Si la carga se aplica muy rápidamente y la permeabilidad del suelo es baja, se puede producir una condición no-drenada. Si la carga se aplica lentamente o la permeabilidad del suelo es alta, generalmente se produce una condición drenada. Comúnmente, los taludes se comportan en condiciones drenadas; sin embargo, en algunos casos cuando se colocan terraplenes sobre depósitos arcillosos saturados o en el momento de un sismo, se puede producir una condición no-drenada. c.

Caso consolidado no drenado (rápido) Resistencia al corte de suelos cohesivos no saturados

-

Caso drenado:

La resistencia drenada es la resistencia del suelo cuando se carga en forma lenta y no se producen presiones de poros en exceso, debidas a la aplicación de la carga. Igualmente, la resistencia drenada se presenta cuando la carga ha estado aplicada por un período suficiente de tiempo de tal forma, que el suelo ya ha sido drenado. Una condición no-drenada, con el tiempo puede convertirse en una condición drenada, en la medida en que el agua drene. -

Caso consolidado no drenado

La resistencia no-drenada es la resistencia del suelo cuando se carga hasta la falla en condiciones no-drenadas o sea cuando las cargas que producen la falla, se aplican sobre la masa de suelo a una velocidad superior a la del drenaje del suelo. El caso más común de resistencia no-drenada, se presenta en los depósitos naturales de arcilla saturada cuando éstos son cargados o descargados en forma relativamente rápida, comparada con la rata en la cual puede ocurrir drenaje y/o consolidación. d.

Caso consolidado no drenado (rápido) Resistencia al corte de suelos friccionales La resistencia al corte es el resultado de la resistencia al movimiento entre partículas. • La resistencia al corte se deriva de:

-

Resistencia a la fricción entre partículas

-

Cohesión entre partículas

Resistencia a la fricción: La fuerza que resiste el deslizamiento es proporcional a la fuerza normal y al coeficiente de fricción. t = resistencia al corte = esfuerzo efectivo en el plano de corte = ángulo de fricción efectivo u = presión de poros • La resistencia al corte depende de los esfuerzos efectivos debido a que solo las partículas y no el agua contribuyen a la resistencia a la fricción. • El valor de depende de las propiedades de fricción de las partículas en forma individual y la trabazón entre ellas, los que dependen de la mineralogía, forma de las partículas, relación, e índice de vació. ¿Cómo se calcula la estabilidad de taludes en suelos friccionales?

¿Cómo se calcula la estabilidad de taludes en suelos totalmente cohesivos?

12. Indique cuáles son los principales factores que afectan la resistencia al corte de los suelos. La propiedad de los suelos de soportar cargas y conservar su estabilidad, depende de la resistencia al corte de los suelos. Cualquier masa de suelo se rompe cuando esta resistencia es superada. Leonards define la resistencia al corte, como la “tensión de corte sobre el plano de ruptura”, en el momento de la ruptura. Haefeli afirma que “entre las tres propiedades principales de un suelo la compresibilidad, la permeabilidad y la resistencia al corte; la más importante y más difícil de determinar experimentalmente es esta última” las dos primeras propiedades son independientes de la tercera, la resistencia de corte depende no solamente de la permeabilidad, sino también de la compresibilidad del suelo. De acuerdo con la ecuación de Coulomb: t = c+s.tg f se puede afirmar que la resistencia al corte de un suelo se compone básicamente de dos componentes: la cohesión y el ángulo de rozamiento entre las partículas. Se considera ángulo de rozamiento interno de un suelo, al ángulo que las partículas hacen entre sí debido a las fuerzas de rozamiento. La cohesión resulta de la presión capilar del agua contenida en los suelos. Puede también deberse a las fuerzas electroquímica de atracción de las partículas de arcilla. Los parámetros de cohesión y ángulo de rozamiento de un suelo no son constantes del material. En la determinación experimental de la resistencia al corte de los suelos hay que

reproducir en la práctica tantas veces cuando sea posible, las condiciones a que será sujeto en la realidad por la obra a implantar De estas definiciones podemos declarar entre los factores que pudiesen afectar a la resistencia de los suelos los principales son: La permeabilidad y compresibilidad y fuerza electroquímica de algunos materiales (arcillas) del suelo ya que estos dependen del tipo de minerales componentes del suelo, granulometría, espacios intersticiales que afecta directamente a la presión capilar. 13. ¿Son los parámetros de corte, propiedades de las partículas del suelo o de la estructura del mismo? Ya que los parámetros de corte están ligado directamente a la cohesión y ángulo de fricción del suelo las propiedades de las partículas del suelo son independientes dada su naturaleza, pero dentro de un suelo, las proporciones grava-arena-limo y arcilla hacen variar el ángulo de fricción y cohesión, por lo tanto, los parámetros de corte dependen directamente de la estructura del suelo. 14. Cómo influye el contenido de humedad en la resistencia al corte de una arcilla? Se han realizado muchas investigaciones que tratan de determinar la influencia de la humedad en los suelos arcillosos, logrando una relación definida que el porcentaje de humedad y el valor de esfuerzo cortante en un suelo arcilloso es inversamente proporcional, claro está que determinar valores exactos depende de la naturaleza de la arcilla, componentes mineralógicos, etc. Como ejemplo mencionaremos un cuadro de correlación realiza para la revista interamericana de ciencias sobre la relación de arcillas expansivas y la humedad.

15. De ejemplos prácticos, de obras de ingeniería, describiendo en cada caso qué ensayo triaxial seleccionaría para el cálculo. Prueba lenta - Prueba con consolidación y con drenaje (CD) La característica fundamental de la prueba es que los esfuerzos aplicados al espécimen son efectivos. Los ensayos consolidados drenados se utilizan esencialmente en suelos granulares (arenas), sin embargo, se puede aplicar en suelos finos, pero los ensayos requieren tiempos prolongados del orden de semanas. Prueba rápida – Prueba con consolidación y sin drenaje (CU) En este tipo de prueba, el espécimen se consolida primeramente bajo la presión hidrostática; así el esfuerzo llega a ser efectivo, actuando sobre la fase sólida del suelo. El ensayo CU (consolidado-no drenado) se realiza generalmente con medición de la presión de poros o neutra con el fin de determinar los parámetros de “C” y “φ” en términos de esfuerzos totales y esfuerzos efectivos.

Prueba rápida - Prueba sin consolidación y sin drenaje (UU) En este tipo de prueba no se permite en ninguna etapa la consolidación de la muestra. El ensayo UU es usualmente llevado a cabo sobre especímenes de arcilla, enmarcando la realización del ensayo dentro del concepto de resistencia para suelos cohesivos saturados, en donde se expresan los resultados en términos de esfuerzos totales. La envolvente de falla para los criterios de Mohr del esfuerzo total se convierte en una línea horizontal, con una condición de φ = 0° (ángulo de fricción) y τf = Cu , siendo Cu la resistencia al cortante no drenada, la cual es igual al radio de los círculos de Mohr. Como hemos podido analizar los ensayos triaxiales dependen del tipo de suelos a los que nos enfrentamos en cualquiera sea la obra civil. ESTABILIDAD DE TALUDES 1.

¿A qué se denomina taludes? Proviene del vocablo francés talus . El término refiere a la pendiente que registra el paramento de una pared o de una superficie. La idea de paramento, por su parte, se vincula a las caras de un muro. Para la ingeniería, el talud es la diferencia que existe entre el grosor del sector inferior del muro y el grosor del sector superior, creando una pendiente. Esto permite que el muro pueda resistir la presión que ejerce la tierra detrás de él. Cabe destacar que, para la geología, un talud es un cúmulo de rocas que se forma en la cuenca de un valle o en la base de un acantilado, etc. Por lo general muestran un aspecto cóncavo, orientado hacia arriba.

2.

¿Qué tipos de taludes existen? Existen en general dos tipos de taludes y estos son: Naturales. Son aquellos formados por la naturaleza a través de la historia geológica por factores de geodinámicos. Artificiales. Estos taludes han sido conformados por el hombre con el fin de construir carreteras, represas, etc. También denominados taludes, cortes, terraplenes.

3.

¿A qué se llama estabilidad de masas de suelos? Se entiende por estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento. En concreto es decidir cuál será la inclinación apropiada en un corte o en un terraplén; casi siempre la más apropiada será la más escarpada que se sostenga el tiempo necesario sin caerse.

Las inclinaciones definirán movimiento de masas terreas y por lo tanto costos sobre la obra, entonces esta condición determinará la selección del idóneo ángulo de corte, entonces se buscará según las propiedades del suelo a cortar el talud más empinado sin falla. 4. ¿Qué son deslizamientos? Un deslizamiento, como término general, es un movimiento de masa, sea esta masa suelo, roca sólida o combinaciones. Los movimientos de masa se dividen en tres tipos fundamentales: desprendimientos, deslizamientos y flujos. El desprendimiento es cuando el movimiento implica la caída libre de fragmentos sueltos de cualquier tamaño y es común en pendientes muy empinadas donde el material suelto no puede mantenerse adherido a la superficie. Los deslizamientos se producen cuando el material, unido, se mueve a lo largo de una superficie de debilidad, que puede ser, por ejemplo, una falla. El flujo se produce cuando el material, generalmente saturado con agua, se desplaza pendiente abajo en forma de fluido viscoso. 5. ¿Cómo se reconocen deslizamientos de suelos en la naturaleza? Se pueden reconocer mediante factores que determinan la forma que se produjeron y su evolución un factor es cuando los árboles y postes se encuentran inclinados, agrietamientos, escarpas, escalonamientos en el talud. 6. ¿Cuál es la causa principal de que se produzca un movimiento dentro de la masa de suelo? Las fallas en los taludes se presentan cuando los esfuerzos que tienen que actuar sobre ellos sobrepasan la resistencia de los materiales que la compone, esto puede ser producido por la presión de poros (saturación de los suelos por el agua), gravedad, el movimiento de las placas tectónicas, entre otros en el grado de frecuencia correspondientemente. 7. ¿Cuáles son las causas que provocan un aumento del esfuerzo cortante? Las causas que provocan el aumento del esfuerzo cortante normalmente es causada por efectos naturales y actividades humanas. Según Budhu (2007) los factores principales que afectan la estabilidad de un talud, natural o diseñado son: a) Erosión. El agua y el viento continuamente afectan a los taludes erosionándolos. La erosión modifica la geometría del talud y por tanto los esfuerzos a los que está sometido, resultando un talud diferente al inicialmente analizado o en una modificación de las condiciones que tenía.

b) Lluvia. Durante el periodo de lluvias, los taludes se ven afectados al saturarse los suelos que los forman, provocando un aumento de peso de la masa, una disminución en la resistencia al esfuerzo cortante y la erosión de la superficie expuesta. Al introducirse agua en las grietas que presente el talud se origina un incremento en las fuerzas actuantes o aparición de fuerzas de filtración, pudiendo provocar la falla del mismo c) Sismo Los sismos suman fuerzas dinámicas a las fuerzas estáticas actuantes a las que esta cometido un talud, provocando esfuerzos cortantes dinámicos que reducen la resistencia al esfuerzo cortante, debilitando al suelo. Un aumento en la presión de poro en taludes formados por materiales granulares puede provocar el fenómeno conocido como licuación d) Aspectos geológicos Algunas fallas de taludes son provocadas por aspectos geológicos no detectados durante el levantamiento y exploración de campo, los cuales, al no ser considerados durante la evaluación de la estabilidad del talud, aumentan la incertidumbre del factor de seguridad calculado e) Cargas externas. La aplicación de cargas sobre la corona del talud provoca un aumento en las fuerzas actuantes en la masa de suelo, lo cual puede llevar a la falla del talud si estas cargas no son controladas o tomadas en cuenta durante la evaluación de la estabilidad del talud f) Excavaciones y/o rellenos. Las actividades de construcción realizadas al pie de un talud o colocación de una sobrecarga en la corona, pueden causar la falla de éste al modificar la condición de esfuerzos a las que ésta sometido. Generalmente, estas actividades de construcción corresponden a trabajos donde se realizan excavaciones y/o rellenos. Cuando se realiza una excavación al pie del talud, el esfuerzo total se disminuye, generando en el suelo un incremento negativo en la presión de poro. Durante el tiempo en que este incremento de presión de poro se disipa, puede presentarse la falla del talud al disminuir la resistencia al esfuerzo cortante del suelo. 8. Cuáles son las causas que provocan una disminución de la resistencia al corte del suelo? Las causas que provocan la disminución de la resistencia al corte del suelo se encuentran los procesos de deterioro en macizos rocosos provocados directamente por los agentes de meteorización natural, que provocan disolución, desmoronamiento, flujo de detritos,

colapsos, etc, todos ellos producidos por agentes atmosféricos como el agua y los efectos sobre el suelo, temperatura, etc. 9.

Por qué se produce la falla de un talud natural o artificial? Se debe tomar en cuenta las fuerzas tendientes a producir la falla o el movimiento como fuerzas de gravedad, filtración, presión de agua, etc (fuerzas motoras), que rompen la resistencia del suelo, superando sus propiedades de equilibrio y produciendo una falla en el talud, ya sea esté natural o artificial.

10. Cuáles son los tipos de fallas más comunes? a) Falla Rotacional. Se define a una superficie de falla curva, a lo largo del cual ocurre el movimiento del talud, este tipo de fallas ocurre por lo común en materiales arcillosos homogéneos o en suelos cuyo comportamiento este regido básicamente por su fracción arcillosa

b) Falla Traslacional. Estas fallas están constituidas por movimientos traslacionales importantes del cuerpo del talud sobre superficies de falla básicamente planas, asociadas a la presencia de estratos poco resistentes localizados a poca profundidad del talud. La superficie de la falla se desarrolla en forma paralela al estrato débil y se remata en sus extremos con superficies curvas que llegan al exterior formando agrietamientos.

Los estratos débiles que favorecen a estas fallas son por lo general arcillas blandas, arenas finas, limos no plásticos sueltos, la debilidad del estrato está ligado a las elevadas presiones de poros en el agua contenida en las arcillas o a fenómenos de elevación de presión de agua en estratos de arena (acuíferos).

11. Qué ensayos de corte usaría para la determinación de la resistencia al corte de la masa de suelo de un terraplén artificial? Un terraplén artificial normalmente está diseñado con suelos no cohesivos y la utilización de cualquiera de los ensayos de corte directo nos dará el mismo resultado. 12. ¿Cómo se calcula la estabilidad de taludes en suelos friccionales? Suelos no cohesivos, las partículas no tienden a juntarse ni adherirse, sus partículas son relativamente grandes, también llamados suelos granulares o friccionantes (arenas, gravas y limos). En los suelos friccionantes la resistencia al corte depende de la presión normal.

13. Son los parámetros de corte propiedades de las partículas del suelo o de la estructura del mismo? Los Parámetros que se determinan en los ensayos de corte son Cohesión y ángulo de fricción, ambos parámetros describen propiedades de suelo como estructura y siempre se trata de encontrar los valores más representativos para un determinado talud, las técnicas a usarse como el de retroanálisis para encontrar valores más representativos de cohesión y Angulo de fricción es uno de ellos. 14. Cómo se calcula la estabilidad de taludes en suelos con cohesión y fricción? Describa el método de las fajas o dovelas Cuando se tiene un suelo heterogéneo en propiedades y superficie el método a usar es el conocido como fajas o dovelas que se aplica en cualquier tipo de topografía, cualquier tipo

de suelo, perfiles estratificados, diferentes materiales y diferentes estratos y con o sin presencia de napa freática. En cuanto a los Métodos de las Dovelas, estos son usados en aquellos casos en que la superficie de rotura del terreno es del tipo circular. De esta manera, el problema se aborda bidimensionalmente, tomando una sección transversal representativa del talud y dividiéndola en franjas del mismo tamaño. A cada dovela se le analiza su nivel de estabilidad, lo que permite concluir acerca de la seguridad global del talud. Los análisis proporcionan el valor del FS del talud para la superficie analizada, referido al equilibrio estricto o límite entre las fuerzas que actúan. Una vez evaluado el FS de la superficie supuesta, es necesario analizar otras superficies de rotura, cinemáticamente posibles, hasta encontrar aquella que tenga el menor FS, la cual se admite como SPF del talud y dicho FS como el correspondiente al talud en cuestión. En general, este tipo de método considera las siguientes hipótesis: • El FS asociado a un determinado talud, es constante para toda la superficie de falla, • La resistencia al corte del suelo estudiado satisface el criterio de Mohr - Coulomb • Al momento de la falla la resistencia al corte del suelo se desarrolla con una magnitud constante en toda la superficie de rotura. 15. Uso de software específico para el cálculo del coeficiente de seguridad de taludes artificiales Uno de los softwares específicos y más confiable es el slide V6 especializado para cálculo de coeficientes de seguridad.