• Author / Uploaded
• Wilfredo Pocco Contreras

Citation preview

INGENIERÍA GEOTÉCNICA EJERCICIOS RESUELTOS CIMENTACIÓN PROFUNDA – MUROS - TALUDES CICLO 2017-II

Sección: Tema:

Todas Cimentación Profunda – Muros - Taludes

1. Se ha proyectado la construcción de una plataforma cuadrada de concreto armado (base 12m y espesor 1.0m) para soportar un tanque de almacenamiento de petróleo. El peso del tanque lleno es 900t. El proyecto está ubicado sobre un terreno arenoso de 6m de espesor, cercano a la orilla del mar, cuyo nivel freático está a 3m debajo de la superficie. Considerar que el nivel de la superficie del terreno arenoso es el nivel de la plataforma. Los resultados de la investigación geotécnica concluyen que debajo del material arenoso se encuentra un estrato granular de 40 m de espesor, y subyaciendo a este material se presenta un estrato rocoso. En la Tabla 1.1 se presenta el resumen de los resultados obtenidos del Estudio de Mecanica de Suelos (EMS) con fines de cimentación. Considerar peso específico del concreto igual a 2.4 t/m³. Tabla 1.1. Resultados del EMA Datos del terreno Parámetro de cohesión (kg/cm2) Parámetro del ángulo de fricción interna (°) Peso volumétrico natural (t/m3) Peso volumétrico saturado (t/m3) Resistencia unitaria ultima lateral (t/m2) – suelo seco Resistencia unitaria ultima base (t/m2) – suelo seco Resistencia unitaria ultima lateral (t/m2) – suelo saturado Resistencia unitaria ultima base (t/m2) – suelo saturado

(a)

Sección geotécnica

Arena 15 42 1.7 1.8 8.4 15.5 4.2 10.8

Grava 10 45 1.9 2.0 15.4 50.8 10.6 42.5

(b)

Sección típica de la plataforma de cimentación Esquema 1.1. Condición del terreno y características de la cimentación

1

INGENIERÍA GEOTÉCNICA EJERCICIOS RESUELTOS CIMENTACIÓN PROFUNDA – MUROS - TALUDES CICLO 2017-II

Se solicita: - Indicar las condiciones geotécnicas asumidas para el diseño de los pilotes, indicando el esquema geométrico del bloque de cimentación y la cimentación profunda, de acuerdo al Esquema 1.1 (justificar técnicamente, incluyendo el nivel de plataforma). - Estimar las dimensiones de la cimentación profunda, para tal considerar un factor de seguridad mínimo requerido igual a 3. Considerar que las cargas que se transmite es de tipo vertical. Considerar que los equipos disponibles para la ejecución de pilotes excavados pueden realizar excavaciones circulares de diámetro 0.8m, 1.0m y 1.2m. - Presentar las dimensiones finales del proyecto de cimentación del tanque (plataforma y pilotes). Considerar que los pilotes deben estar espaciados necesariamente de 3 veces su diámetro (justificar técnicamente).

2

INGENIERÍA GEOTÉCNICA EJERCICIOS RESUELTOS CIMENTACIÓN PROFUNDA – MUROS - TALUDES CICLO 2017-II

2. Se desea proyectar un muro de contención en voladizo de concreto armado sobre un terreno inclinado para conformar el relleno estructural que soportará la vía proyectada. De acuerdo a las investigaciones geotécnicas, el terreno presenta un estrato superficial inclinado conformado por un suelo arcilloso de baja capacidad portante. Subyace a este estrato un suelo gravoso compacto dispuesto de forma horizontal. Se observó nivel freático a 3m de profundidad de la superficie. De acuerdo a la evaluación del tráfico, la carga distribuida neta a ser soportada por el muro es 20kN/m2, correspondiente a la carga vehicular. Las propiedades de resistencia de los materiales a ser utilizados se indican en la Tabla 2.1. La sección geotécnica y la sección típica del muro a ser proyectado se presentan en la Figura 2.1. Para el cálculo de la capacidad admisible considerar la formulación general propuesta por Vesic. Las paredes del muro son lisas y el peso específico del concreto es 24 kN/m³. Tabla 2.1. Propiedades de resistencia y de masa de los materiales Datos del terreno Parámetro de cohesión (KN/m2) Parámetro del ángulo de fricción interna (°) Peso volumétrico natural (KN/m3) Peso volumétrico saturado (KN/m3)

Arcilla

Grava

20 20 17 16

0 40 20 21

Relleno estructural 0 35 20 21

Se solicita: - Indicar las condiciones geotécnicas y geométricas asumidas para el diseño del muro de contención, indicando el esquema geométrico del muro (justificar técnicamente). - Indicar los factores de seguridad calculados (volteo, desplazamiento, hundimiento y estabilidad global). - Presentar las dimensiones finales del muro de contención (justificar técnicamente).

(a) Sección geotécnica (b) Sección típica del muro Esquema 2.1. Condición del terreno y características del muro propuesto. 3

INGENIERÍA GEOTÉCNICA EJERCICIOS RESUELTOS CIMENTACIÓN PROFUNDA – MUROS - TALUDES CICLO 2017-II

3. El Esquema 3.1 presenta la superficie de falla de la banqueta ocurrida por la generación de grietas de tensión y al posterior llenado del mismo con agua producto de una precipitación. Considere que el material de la banqueta corresponde a una arcilla rígida (impermeable) y que el nivel freático discurre por la superficie de falla.

Esquema 3.1 Esquema Geométrico de banqueta Se solicita - Deducir la ecuación del Factor de Seguridad (FS) para la superficie de falla indicada. Expresar la respuesta en términos de las variables indicadas en la Figura 3.1. - (3 puntos) Estimar el FS considerando los valores de la Tabla 3.1 y 3.2. Tabla 3.1. Resultados del EMS. Datos del terreno Parámetro de cohesión efectivo (KN/m2) Parámetro del ángulo de fricción interna efectiva (°) Peso volumétrico natural (KN/m3) Peso volumétrico saturado (KN/m3) Tabla 3.2. Parámetros geométricos de la Banqueta. H1 (m) H2 (m) Hw (m) 30 15 7.5

Grava arcillosa 50.0 25.0 22.0 23.0

L1 (m) 26

L2 (m) 9

El profesor del curso Jorge L. Cárdenas G. 4

INGENIERÍA GEOTÉCNICA EJERCICIOS RESUELTOS CIMENTACIÓN PROFUNDA – MUROS - TALUDES CICLO 2017-II

Sección: Tema:

Todas Cimentación Profunda - Empujes

1. Se ha proyectado la construcción de una plataforma cuadrada de concreto armado (base 12m y espesor 1.0m) para soportar un tanque de almacenamiento de petróleo. El peso del tanque lleno es 900t. El proyecto está ubicado sobre un terreno arenoso de 6m de espesor, cercano a la orilla del mar, cuyo nivel freático está a 3m debajo de la superficie. Considerar que el nivel de la superficie del terreno arenoso es el nivel de la plataforma. Los resultados de la investigación geotécnica concluyen que debajo del material arenoso se encuentra un estrato granular de 40 m de espesor, y subyaciendo a este material se presenta un estrato rocoso. En la Tabla 1.1 se presenta el resumen de los resultados obtenidos del Estudio de Mecanica de Suelos (EMS) con fines de cimentación. Considerar peso específico del concreto igual a 2.4 t/m³. Tabla 1.1. Resultados del EMA Datos del terreno Parámetro de cohesión (kg/cm2) Parámetro del ángulo de fricción interna (°) Peso volumétrico natural (t/m3) Peso volumétrico saturado (t/m3) Resistencia unitaria ultima lateral (t/m2) – suelo seco Resistencia unitaria ultima base (t/m2) – suelo seco Resistencia unitaria ultima lateral (t/m2) – suelo saturado Resistencia unitaria ultima base (t/m2) – suelo saturado

(a)

Sección geotécnica

Arena 15 42 1.7 1.8 8.4 15.5 4.2 10.8

Grava 10 45 1.9 2.0 15.4 50.8 10.6 42.5

(b)

Sección típica de la plataforma de cimentación Esquema 1.1. Condición del terreno y características de la cimentación

1

INGENIERÍA GEOTÉCNICA EJERCICIOS RESUELTOS CIMENTACIÓN PROFUNDA – MUROS - TALUDES CICLO 2017-II

Se solicita: - Indicar las condiciones geotécnicas asumidas para el diseño de los pilotes, indicando el esquema geométrico del bloque de cimentación y la cimentación profunda, de acuerdo al Esquema 1.1 (justificar técnicamente, incluyendo el nivel de plataforma). - Estimar las dimensiones de la cimentación profunda, para tal considerar un factor de seguridad mínimo requerido igual a 3. Considerar que las cargas que se transmite es de tipo vertical. Considerar que los equipos disponibles para la ejecución de pilotes excavados pueden realizar excavaciones circulares de diámetro 0.8m, 1.0m y 1.2m. - Presentar las dimensiones finales del proyecto de cimentación del tanque (plataforma y pilotes). Considerar que los pilotes deben estar espaciados necesariamente de 3 veces su diámetro (justificar técnicamente).

2

INGENIERÍA GEOTÉCNICA EJERCICIOS RESUELTOS CIMENTACIÓN PROFUNDA – MUROS - TALUDES CICLO 2017-II

2. Se desea proyectar un muro de contención en voladizo de concreto armado sobre un terreno inclinado para conformar el relleno estructural que soportará la vía proyectada. De acuerdo a las investigaciones geotécnicas, el terreno presenta un estrato superficial inclinado conformado por un suelo arcilloso de baja capacidad portante. Subyace a este estrato un suelo gravoso compacto dispuesto de forma horizontal. Se observó nivel freático a 3m de profundidad de la superficie. De acuerdo a la evaluación del tráfico, la carga distribuida neta a ser soportada por el muro es 20kN/m2, correspondiente a la carga vehicular. Las propiedades de resistencia de los materiales a ser utilizados se indican en la Tabla 2.1. La sección geotécnica y la sección típica del muro a ser proyectado se presentan en la Figura 2.1. Para el cálculo de la capacidad admisible considerar la formulación general propuesta por Vesic. Las paredes del muro son lisas y el peso específico del concreto es 24 kN/m³. Tabla 2.1. Propiedades de resistencia y de masa de los materiales Datos del terreno Parámetro de cohesión (KN/m2) Parámetro del ángulo de fricción interna (°) Peso volumétrico natural (KN/m3) Peso volumétrico saturado (KN/m3)

Arcilla

Grava

20 20 17 16

0 40 20 21

Relleno estructural 0 35 20 21

Se solicita: - Indicar las condiciones geotécnicas y geométricas asumidas para el diseño del muro de contención, indicando el esquema geométrico del muro (justificar técnicamente). - Indicar los factores de seguridad calculados (volteo, desplazamiento, hundimiento y estabilidad global). - Presentar las dimensiones finales del muro de contención (justificar técnicamente).

(a) Sección geotécnica (b) Sección típica del muro Esquema 2.1. Condición del terreno y características del muro propuesto. 3

INGENIERÍA GEOTÉCNICA EJERCICIOS RESUELTOS CIMENTACIÓN PROFUNDA – MUROS - TALUDES CICLO 2017-II

3. El Esquema 3.1 presenta la superficie de falla de la banqueta ocurrida por la generación de grietas de tensión y al posterior llenado del mismo con agua producto de una precipitación. Considere que el material de la banqueta corresponde a una arcilla rígida (impermeable) y que el nivel freático discurre por la superficie de falla.

Esquema 3.1 Esquema Geométrico de banqueta Se solicita - Deducir la ecuación del Factor de Seguridad (FS) para la superficie de falla indicada. Expresar la respuesta en términos de las variables indicadas en la Figura 3.1. - (3 puntos) Estimar el FS considerando los valores de la Tabla 3.1 y 3.2. Tabla 3.1. Resultados del EMS. Datos del terreno Parámetro de cohesión efectivo (KN/m2) Parámetro del ángulo de fricción interna efectiva (°) Peso volumétrico natural (KN/m3) Peso volumétrico saturado (KN/m3) Tabla 3.2. Parámetros geométricos de la Banqueta. H1 (m) H2 (m) Hw (m) 30 15 7.5

Grava arcillosa 50.0 25.0 22.0 23.0

L1 (m) 26

L2 (m) 9

El profesor del curso Jorge L. Cárdenas G. 4