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Cátedra de Geotecnia Prof. Ing. Gabriela Souto

Año 2009

Trabajo Practico Nº4 Presiones Neutras y Efectivas

TRABAJO PRACTICO Nº4 PRESIONES NEUTRAS Y EFECTIVAS EJERCICIO RESUELTO Calcular la presión vertical efectiva en la base de la estratigrafía representada en la figura.  = 1.5 tn/m3

10 m

A  = 1.7 tn/m3

10 m

B

Arena gruesa

N.F

A

Arena gruesa

B  = 1.6 tn/m3

10 m

Arcilla

C

C

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

Cátedra de Geotecnia Prof. Ing. Gabriela Souto

Año 2009

A = 1,5

Tn Tn 10 m = 15 2 3 m m

Plano A-A

Trabajo Practico Nº4 Presiones Neutras y Efectivas

Plano B-B : B = A 1,7

Tn Tn Tn Tn 10 m = 17 2 + 15 2 = 32 2 3 m m m m

Plano C-C C = B 1,6

Tn Tn Tn Tn 10 m = 32 2 + 16 2 = 48 2 3 m m m m

Análisis de las presiones efectivas A = 1,5

Plano A-A

Tn Tn 10 m = 15 2 3 m m

Plano B-B : al encontrarse debajo de la napa de agua, tenemos que trabajar son el suelo sumergido Tn Tn Tn Tn Tn B = A (1,7 3 - 1 3 )10 m = 7 2 + 15 2 = 22 2 m m m m m Plano C-C C = B (1,6

Tn Tn Tn Tn Tn - 1 3 )10 m = 22 2 + 6 2 = 28 2 3 m m m m m

Análisis de las presiones neutras Tn Tn 10 m = 10 2 3 m m

Plano B-B

UB = 1

Plano C-C

UC = UB + 1

Tn Tn Tn 10 m = 10 2 = 20 2 3 m m m

Gráficamente: lo podemos realizar de cualquiera de las dos formas



15

A

B C

A

20

15

B

48

EJERCICIOS PROPUESTOS

C

U

15

=

32

10

 ’

+

32

22

48

10

28

20

Cátedra de Geotecnia Prof. Ing. Gabriela Souto

Año 2009

Trabajo Practico Nº4 Presiones Neutras y Efectivas

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 A Arena  = 16. 5kN/m

3

6.00 m

B

A

Arcilla sat = 19.25kN/m

3

13.00 m

C Manto impermeable

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?

Arcilla sat = 18.76kN/m3

8.00 m

3.00 m H1

Arena  = 16. 5kN/m

3

H2

C Manto impermeable

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. 2.00 m

SM

 = 1800 Kg/m3

A 3.00 m

A SM

sat = 1900 Kg/m

3

B

B 6.00 m

CH C

sat = 1900 Kg/m3 C

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:

Cátedra de Geotecnia Prof. Ing. Gabriela Souto

Año 2009

Trabajo Practico Nº4 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 e1 = 0,85 Sr1 = 0,80 h1 = - 4,00 m Suelo 2: s2 = 2,65 g/cm3 w2 = 0,25 h2 = - 6,50 m NTN: ±0.0

N.F

Suelo 1

H1

Suelo 2

H2

A

A

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 m Estrato 2: MH, γsat = 1.70 t/m3, Espesor = 4.0 m Estrato 3: SW, wsat ≤ 31%, Espesor = 5.0 m La 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.