Trabajo Práctico 4 - UTN

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.