• Author / Uploaded
• Diego Justiniano

• Categories
• Fundación (Ingeniería)
• Falla (geología)
• Elasticidad (Física)
• Agua subterránea
• Mecánica de suelos

Citation preview

Mecánica de Suelos II

Modelos de Examen Mecánica de Suelos II Materia:

Mecánica de Suelos II

Docente:

Ing. Efraín Pérez Chavarría

Nombre:

Univ. Francisco Hurtado Pérez

Semestre:

I / 2018

Grupo:

“B”

Santa Cruz – Bolivia

Mecánica de Suelos II 1. Explique el procedimiento para la construcción de una red de flujo. a) Hacer a escala un dibujo que muestre la masa del suelo, los límites permeables que limitan o confinan el flujo. b) Dibujar 2 o 4 líneas de flujo que forman ángulos rectos con los límites permeables a la entrada y a la salida que sean aproximadamente paralelas a los límites impermeables. c) Dibujar líneas equipotenciales que forman ángulos rectos con que las líneas de flujo de manera que el ancho y largo de cada figura sea igual. d) Luego se hacen reajustes de las líneas de flujo y las líneas equipotenciales hasta lograr la intersección que forman ángulos rectos y que los canales de flujo sean cuadrados

2. Indique las formas para determinar el esfuerzo de corte en suelos. Se puede determinar realizando los siguientes laboratorios - Por el ensayo de corte directo ideado por el autor Arthur Casa Grande - Por la prueba de compresión triaxial en el caso de las arcillas la determinación del esfuerzo de corte se puede determinar por el ensayo de compresión axial no confinada o compresión inconfinada. - Con el ensayo de la prueba de la veleta - Ensayo de carga sobre placa y CBR. 3. La carta de Newmark ¿Qué parámetros del suelo le permiten determinar y que consideraciones se hace para su utilización? Nos permite determinar el esfuerzo vertical σz se dibuja el plano de cimentación en papel transparente a una escala tal que el segmento OQ del ábaco represente la profundidad Z del punto en el cual se requiere conocer el esfuerzo σz. Se coloca el papel transparente con el dibujo de la cimentación sobre el ábaco de modo que la proyección del punto de estudio conocido con el punto O del ábaco. Se encuentra el número de las zonas cubiertas por el área de cimentación y el producto de este número por el cociente de influencia de cada zona y por el valor que proporciona el valor σz en el punto considerado.

Mecánica de Suelos II 4. Según Terzaghi indique los tipos de falla bajo las cimentaciones. Falla por corte general Es usualmente súbita y catastrófica, y al menos que la estructura misma no permita la rotación de las zapatas, ocurre con cierta visible inclinación de la cimentación, provocando un hinchamiento o bufamiento del suelo a los lados de la cimentación aunque el colapso final del mismo se presenta de un solo lado. La falla por punzonamiento Se caracteriza por un movimiento vertical de la cimentación mediante la compresión del suelo inmediatamente debajo de ella. La rotura del suelo se presenta por corte alrededor de la cimentación y casi no se observan movimientos de este junto a la cimentación, manteniéndose el equilibrio tanto vertical como horizontal. La falla por corte local Representa una transición entre las dos anteriores ya que tiene características tanto del tipo de falla por corte general como del de punzonamiento. En este tipo de fallas existe una marcada tendencia al bufamiento de los suelos a los lados de la cimentación y además la compresión vertical debajo de la cimentación es fuerte y las superficies de deslizamiento terminan en algún punto dentro de la misma masa del suelo. Solamente cuando se llega a presentar un caso de deslizamiento vertical muy grande puede suceder que la superficie de deslizamiento llegue a la superficie del terreno, pero aun en ese caso no se produce una falla catastrófica ni inclinación de la zapata. 5. Explique que es una red de flujo. Es el flujo del agua a través de un suelo saturado se puede representar esquemáticamente por líneas de flujo que toman las partículas de agua en movimiento. El agua tiende a seguir el camino más corto entre un punto y otro, pero al mismo tiempo los cambios de dirección hace solamente por curvas suaves las líneas de flujo son por lo tanto que tienen algún paralelismo que se extiende del punto mayor de carga a menor de carga. 6. Para determinar el módulo de reacción del suelo se utiliza el ensayo de carga sobre placa ¿Qué consideraciones se debe realizar en el ensayo y que correcciones debe realizarse en el cálculo? El módulo de reacción K conocido en algunos lugares como coeficiente de balasto, es una característica de resistencia que se considera constante lo que implica elasticidad del suelo, las pruebas han demostrado que el módulo de reacción de los suelos varían con el área cargada y con la cantidad de asentamiento. Es usual que la determinación de K se haga por medio de una placa circular de 76.20 cm (30”) de diámetro bajo una presión tal que produzca una deformación del suelo de 0.127 cm (0.05”). Cuando se emplean placas pequeñas de diámetro D menores a la de 76.2 cm (30”) es necesario hacer la siguiente correlación:

Mecánica de Suelos II 7. Indique en que se basa la teoría de Boussinesq y Westergard para calcular presiones en el suelo. La teoría de Boussinesq determina el incremento de esfuerzos como resultados de la aplicación de una carga puntual sobre la superficie de un semi-espacio infinitamente grande, considerando que el punto en el que se desea hallar los esfuerzos se encuentra en un medio homogéneo, elástico e isotrópico. La teoría de Westergard se ajusta más a las condiciones elásticas de una masa de suelo estratificada. El supone una masa homogénea elástica reforzada por finas láminas horizontales no deformables de espesores despreciables. 8. En la curva que relaciona el CBR con el módulo de reacción K para que valor de penetración del CBR y la penetración de la placa hacen esta relación. La curva que relaciona el CBR para 0.254 cm. (0.1”) de penetración y el K (módulo de reacción del suelo) para una penetración de 0.127 cm (0.05”). Algo muy importante con relación del módulo de reacción del suelo cuando este dato vaya a ser empleado para el cálculo de pavimentos de concreto hidráulico es que el K tiene más efecto sobre el espesor de losas para cargas pesadas que para cargas livianas, debido que a mayor presión se reduce el área circular equivalente al área real dejado por la llanta.

Mecánica de Suelos II 9. En la Teoría de Coulomb para suelos no cohesivos que consideraciones se hace para determinar el empuje. El terraplén es considerado como un macizo indeformable y se produce la ruptura siguiendo superficies curvas, las cuales se admiten planos por conveniencia.

Considerando una posible cuña de falla ABC en equilibrio sobre la acción de: P = peso de la cuña conocido en magnitud y dirección. R = reacción del terreno formando un ángulo con la normal y la línea de falla BCE A = empuje resistido por la pared, fuerza cuya direcciones determinada por el ángulo de fricción entre la superficie rugosa AB y el suelo arenoso. 10. El proceso grafico de Cullman ¿Qué hipótesis se admite y para qué casos de superficie del terreno es aplicable? Es un método grafico que sirve para determinar el mayor empuje sobre el soporte, provocado por la cuña critica del suelo, nos permite calcular el empuje activo de arenas sobre muros con parámetros internos rugosos se puede utilizar para muchos tipos de muros y muchos tipos de sobrecarga, Cullman ideo un método expeditivo para evaluar mediante construcciones graficas el método d coulomb. 11. Indique las condiciones de estabilidad para muros de contención. Para el cálculo de un muro de contención de tierras es necesario tener en cuenta las fuerzas que actúan sobre él como son la presión lateral del suelo o la subpresión y aquellas que provienen de éste como son el peso propio. Con estos datos podemos verificar los siguientes parámetros: -

Verificación de deslizamiento: Se verifica que la componente horizontal del empuje de la tierra (Fh) no supere la fuerza de retención (Fr) debida a la fricción entre la cimentación y el suelo, proporcional al peso del muro. En algunos casos, puede incrementarse (Fr) con el empuje pasivo del suelo en la parte baja del muro. Normalmente se acepta como seguro un muro si se da la relación: Fr/Fh > 1.3 (esta relación se puede llamar también coeficiente de seguridad al deslizamiento).

-

Verificación de volteo o vuelco: Se verifica que el momento de las fuerzas (Mv) que tienden a voltear el muro sea menor al momento que tienden a estabilizar el muro (Me) en una relación de por lo menos 1.5. Es decir: Me/Mv > 1.5 (coeficiente de seguridad al volteo).

Mecánica de Suelos II -

Verificación de la capacidad de sustentación: Se determina la carga total que actúa sobre la cimentación con el respectivo diagrama de las tensiones y se verifica que la carga trasmitida al suelo (Ta) sea inferior a la capacidad portante (Tp), o en otras palabras que la máxima tensión producida por el muro sea inferior a la tensión admisible en el terreno. Es decir: Tp/Ta > 1.0 (coeficiente de seguridad a la sustentación).

-

Verificación de la estabilidad global: Se verifica que el conjunto de la pendiente que se pretende contener con el muro tenga un coeficiente de seguridad global > 2.

12. De los análisis de fallas de taludes y diseños se obtuvieron los siguientes factores de seguridad indique los tipos de eventos. Factor de seguridad

Eventos

F < que aprox. 1,07

Fallas comunes

1,07 < F < 1,25

Las fallas ocurren

F > 1,25

Las fallas casi nunca ocurren

13. Indique los métodos para determinar ángulo de fricción interna y cohesión del suelo. El ángulo de fricción interna y cohesión se obtiene únicamente de ensayos de corte directo y compresión triaxial, con el ensayo de compresión inconfinada y prueba de la veleta solo obtenemos esfuerzo de corte.

Mecánica de Suelos II

14. Con el ensayo de CBR que parámetros del suelo se obtienen? El ensayo de CBR (California Bearing Ratio): ensayo de soporte california mide la resistencia al esfuerzo cortante de un suelo y para poder evaluar la calidad del terreno para subrazante, sub-base y base de pavimentos. Se efectúa bajo condiciones controladas de humedad y densidad. Este es uno de los parámetros necesarios obtenidos en los estudios geotécnicos previos a la construcción como también lo son el ensayo de proctor y los análisis granulométricos del terreno. CBR 2–5 5–8 8 – 20 20 – 30 30 – 60 60 – 80 80 - 100

Clasificacion cualitativa del suelo Muy mala Mala Regular – buena Excelente Buena Buena Excelente

Uso Sub-razante Sub-razante Sub-razante Sub-razante Sub-base Base Base

15. Indique un esquema de los componentes de un talud.

16. Que nos indica el módulo de reacción K en el suelo Es una característica de resistencia que se considera constante, lo que implica elasticidad del suelo. Su valor numérico depende de la textura, compacidad, humedad y otros factores que afectan la resistencia del suelo. Este valor se determina cargando un plato o placa de carga y midiendo la presión necesaria para producir una deformación, K es el coeficiente de presión aplicada y deflexión del plato de carga. En general se puede decir que el módulo de reacción K es igual al coeficiente del esfuerzo aplicado por la placa entre la deformación correspondiente producida por este esfuerzo.

Mecánica de Suelos II

17. Indique los tipos de empuje en un suelo en función de los desplazamientos Cuando se calcula una estructura de contención de tierras, existen distintos empujes a considerar dependiendo de la movilidad relativa entre la estructura y las partículas del suelo. Básicamente podemos hablas de 3 tipos de empuje: empuje pasivo, empuje activo y empuje de reposo. - El empuje activo, se produce cuando la estructura de contención se mueve una magnitud “x”, de forma que el terreno se descomprime. Por tanto emplearemos este empuje en el cálculo de muros de contención o muros en ménsula que son libres de moverse en cabeza. - El empuje al reposo, se produce cuando la estructura de contención prácticamente no sufre desplazamientos. Esto se dará cuando la estructura esté convenientemente arriostrada. Un caso típico es el de los muros de sótano en edificación, en los cuales el o los forjados que arriostran al muro, impiden su desplazamiento en cabeza al hacer de diafragma indeformable. - El empuje pasivo, se produce cuando la estructura de contención es la que empuja contra el terreno (en la gráfica se mueve una magnitud “x”, en sentido inverso al que lo hacía el activo). Este empuje lo emplearemos, por ejemplo, para equilibrar estructuras contra el deslizamiento que se encuentren empujando contra el terreno. 18. Escriba la ecuación para determinar la capacidad de carga según Terzaghi para una falla de corte general. CORTE GENERAL Para fundaciones continuas de ancho B: qu= cNc +γDfNq+0.5γBNγ Para fundaciones circulares radio R : qu = 1.2cNc + γDfNq + 0.6γBNγ

Para fundaciones cuadradas de lado B: qu = 1.2cNc + γDfNq + 0.4γBNγ

19. La ecuación

que nos permite calcular? Para qué tipo de cargas? La ecuación a que

autor corresponde? Permite calcular la distribución de presiones a una carga concentrada vertical en la superficie de semiespacio, esta ecuación corresponde a Boussinesq aplicando su teoría de elasticidad.

Mecánica de Suelos II

20. Haga la representación esquemática de un ensayo de corte cuando la resistencia del corte del suelo es igual a la cohesión.

21. Terzaghi para un corte general para una cimentación corrida o continua escribe calcular el qd= cNc+γDfNq+ 0.5γBNγ? ¿Qué nos determina esta ecuación y que significa cada uno de los términos? Nos permite calcular la capacidad portante del suelo o la carga máxima que puede soportar el terreno. qd=cNc+γDfNq +0.5γBNγ qd = Capacidad portante del suelo c = Cohesión γ = Peso específico del suelo Df = Profundidad de desplante de la zapata B = Ancho de la zapata Nc, Nq y Nγ = Factores de capacidad de carga. 22. Indique los tipos de drenes. Un dren completo tiene tres componentes: filtro, el conducto o colector y el sistema de eliminación. El filtro es esencial para mantener la eficiencia del dren y para impedir la erosión por filtración cuando el gradiente hidráulico es alto. El filtro debe ser bastante permeable para permitir el flujo y evitar el acarreo de la erosión hacia los ductos. El conducto debe recoger las aguas del filtro y las conduce hacia afuera, los conductos pueden ser zanjas o tubos. Los tipos de drenes son: Drenes abiertos: el método más antiguo para el drenaje de excavaciones, caminos y obras similares, es el dren abierto, ya sea una zanja o una cuneta.

Mecánica de Suelos II Drenes cerrados: cuando la erosión por filtración o el sifonamiento producen dificultades o cuando se desea un dren permanente y se colocan en las zanjas tubos reforzados o con juntas abiertas y se rellena la zanja con material de filtro, de manera que el tubo quede recubierto de este material, cuando se drena en suelos limosos, se deben colocar cámaras de inspección cada 15 o 30 m, en línea recta y colocar estas cámaras más grandes en lugares de cambios de dirección y en línea recta cada 100 a 125 m. Drenes de mantos: los mantos o capas continuas de drenaje se emplean algunas veces debajo de las presas y de los pisos de los basamentos para reducir la supresión y en los pavimentos para impedir la ascensión capilar, el manto consiste en una capa de filtro en contacto con el suelo y una capa colector o más gruesa que también sirve como un segundo filtro. Pozos profundos: los pozos profundos como los que se emplean para el suministro de agua, se emplean muy ocasionalmente en drenajes temporales, los diámetros varían de 30 a 60 cm con espaciamiento de 7.50 a 30 m, y con profundidades de 30 m o más, dependiendo del área que se vaya a drenar y la presión del nivel freático que se requiera. Un foso colector: es un hoyo de poca profundidad al cual fluye el agua por gravedad, una zanja o cuneta puede ser nuevamente un foso alargado, estos son efectivos en arenas o gravas y son baratos. Pozos horizontales: los pozos horizontales tienen hasta 8 cm de diámetro y hasta 30 m de longitud, se han empleado con éxito en el drenaje de laderas, los pozos se construyen haciendo en la colina una perforación ligeramente inclinada hacia arriba para interceptar el estrato acuífero, luego se coloca un tubo con ranuras, en algunos casos se pueden combinar tubos horizontales con tubos horizontales bajantes. En algunos casos se han empleado grandes túneles horizontales de drenaje para sacar agua de acuíferos profundos y construir ramificaciones a acuíferos aledaños. Pozos filtrantes de pequeño diámetro (Well points): los pozos filtrantes (Wellpoints) son tubos de pequeño diámetro que se hincan en el suelo directamente o por medio de un chiflon de agua, generalmente se colocan en línea recta a lo largo de los lados del área que se va a drenar y sus extremos superiores se conectan a un tubo, horizontal de succión llamado colector. De acuerdo con el tipo de suelo que se va a drenar, se instalan uno o dos pozos filtrantes cada 2.50 m de colector. El colector termina en una bomba auto-cebante especialmente construida para el trabajo de los pozos filtrantes. Cada bomba opera de 50 a 100 pozos filtrantes, la malla que rodea al tubo de succion tiene una abertura de 0.3 a 0.6 mm para arenas medias. En suelos finos se coloca un filtro de arena alrededor de la punta del tubo para aumentar el área efectiva del pozo y reducir al minimo la velocidad de filtración y proporcionar un filtro mejor.

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II

Mecánica de Suelos II