Guia TP 2015

Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
GUÍA DE TRABAJOS PRÁCTICOS 2015
3° año de Ingeniería Civil
Profesor: Ing. Gabriel Celentano
Profesor: Ing. Julio Genco
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 1
1
Geología Geotécnica
1.1
Explique la teoría de Tectónica de placas.
1.2
¿Qué diferencias existen entre el núcleo y el manto de la tierra?
1.3
¿Qué métodos conoce para investigar el interior de la tierra?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 2
2
Desarrollo e Historia
2.1
Discuta los inconvenientes de los suelos para ser manejados con el rigor de las
matemáticas.
2.2
¿De qué forma se reducirían hoy en día los riesgos de estabilidad por comportamiento
geotécnico al construir obras como la Torre de Pisa?
2.3
¿Podrían presentarse en la actualidad serios problemas de cimentación en las grandes
pirámides de Egipto?
2.4
¿Cuál es el argumento más esgrimido para explicar los hundimientos importantes que
presentan algunas metrópolis de la Tierra?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 3
3
Definición de Mecánica de Suelos
3.1
¿Cuáles son los procesos naturales de transformación de las rocas?
3.2
¿Qué diferencias existen entre los suelos y las rocas?
3.3
¿Cuáles son las diferencias entre los suelos de uso en la ingeniería y en la agricultura?
3.4
¿Para qué se utiliza la Mecánica de Suelos?
3.5
¿Qué es la turba?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 1
4
Propiedades físicas
4.1
Una muestra de arcilla saturada pesa 1,526 gr en su estado natural y 1,053 después de
secada. Determinar el contenido natural de humedad, la relación de vacíos, la porosidad y
el peso unitario, si el γs = 2,70 gr/cm3.
4.2
Una muestra de arcilla muy compacta tiene en estado natural un peso de 129 gr y un
volumen de 56,4 cm3. Una vez secada a estufa su peso se reduce a 121,5 gr. Si el γs = 2,70
gr/cm3.
¿Cuál es el contenido de humedad, la relación de vacíos y el grado de saturación?
4.3
Según determinaciones efectuadas en el terreno, el peso unitario de un terraplén de arena
es 1800 kg/m3 y su contenido de humedad es 8,6 %. Determinaciones de laboratorio
indican e = 0,642 y e = 0,462 para los estados más sueltos y más densos de dicha arena. Si
los elementos sólidos tienen γs = 2,60 gr/cm3.
¿Cuál es la relación de vacíos del terraplén y su densidad relativa?
4.4
Una arena cuarcítica pesa cuando está seca 1550 kg/m3.
¿Cuál en su peso unitario cuando está saturada si su γs = 2,70 gr/cm3?
4.5
Por inmersión en Hg se determinó que una muestra de CH tenía un volumen de 14,88 cm3.
Con el contenido natural de humedad su peso es de 28,81 gr y después de secada a estufa
24,83 gr.
Si el γs = 2,70 gr/cm3 calcular la relación de vacíos y el grado de saturación de la muestra.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 4
5
Clasificación Unificada de suelos
5.1
¿Qué propiedades geotécnicas tiene en cuenta el Sistema Unificado de Clasificación de
Suelos (S.U.C.S.)?
5.2
¿Cuáles son los ensayos necesarios para clasificar un suelo según el Sistema Unificado?
5.3
Explique el concepto de diámetro efectivo.
5.4
¿Qué diferencias existen entre un suelo tipo CH y CL?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 2
6
Clasificación Unificada de suelos
6.1
Clasificar los siguientes suelos:
Suelo
Nº
1
2
3
4
5
6
6.2
3"
100
90
100
100
90
100
1"
100
80
100
100
80
100
% que Pasa
3/4" Nº 4 Nº 10 Nº 40 Nº 200
100
100
100
100
60
70
50
40
30
4
100
54
30
15
10
80
55
40
20
8
70
65
32
18
7
100
100
100
80
46
Límites de Atterberg
L.L.
L.P.
69
24
32
16
56
40
40
29
32
15
Calcular los límites líquidos y plásticos:
DENOMINACIO
N
Muestra Nº
Pesa filtro Nº
Nº de golpes
Psh + Ppf (gr)
Pss + Ppf (gr)
Ppf (gr)
L.L.
L.P.
1
1
26
2
2
17
3
3
23
4
4
33
1
5
-
2
6
-
28,060
24,980
12,800
29,701
26,345
13,892
25,282
22,735
12,991
32,291
28,331
12,265
16,855
16,202
12,591
17,285
16,582
12,945
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO DE LABORATORIO N° 1
7
7.1
Ensayo de Granulometría
Realizar el ensayo completo de análisis mecánico por tamizado.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 3
8
Propiedades Hidráulicas de los suelos
8.1
Se da la estratigrafía del terreno, tal como se indica en la figura, se pide:
a)
Calcular las presiones total, neutra y efectiva en el nivel A - A.
b)
Representar gráficamente las tres presiones desde el nivel del terreno natural hasta
el nivel A - A.
c)
Calcular y representar gráficamente las presiones totales, neutras y efectivas hasta
el nivel A - A para los tres casos siguientes:
c1)
Nivel freático a 3,00 metros por debajo del terreno natural.
c2)
Nivel freático coincidente con el terreno natural.
c3)
Nivel freático a 2,00 metros por encima del terreno natural.
c4)
Discutir la variación de la presión efectiva en los tres casos indicados.
e = 0,80
3
gs = 2,65 g/cm
Sr = 100 %
A
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
N.F.
5,00 m
Sr = 70 %
3,00 m
N.T.N.
A
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
8.2
Una arena compuesta de elementos sólidos con γs = 2,60 gr/cm3 tiene una relación de
vacíos e = 0,572.
Calcular el peso unitario de la arena seca, saturada y comparar estos valores con el peso
unitario de la arena sumergida.
8.3
En un espeso depósito de arena muy fina, la napa freática se encuentra a 1,20 metros.
Debajo de la superficie de la napa, el suelo se encuentra saturado de agua capilar. El peso
unitario de la arena saturada es de 2,0 g/cm3.
¿Cuál es la presión vertical efectiva sobre un plano horizontal situado a 4,0 metros debajo
de la superficie?
8.4
Un estrato sumergido de arcilla tiene un espesor de 15,0 metros, un contenido medio de
humedad de 54 % y un peso específico absoluto de sus elementos sólidos de γs = 2,78
gr/cm3.
Se desea saber cuál es la presión vertical efectiva en el fondo del estrato originado por el
peso del mismo.
8.5
El peso específico de las partículas de una arena es de γs = 2,26 gr/cm3 y su porosidad en
estado suelto ns = 45 % y en estado denso nd = 37 %.
Hallar el gradiente hidráulico crítico para ambos casos.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO DE LABORATORIO N° 2
9
9.1
Límites de Consistencia
Determinar experimentalmente los límites de Atterberg de una arcilla.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 4
10 Consolidación de suelos
10.1 Dados los resultados de un ensayo de consolidación se pide:
a)
Trazar las curvas deformación-logaritmo del tiempo para cada escalón de carga.
b)
En las curvas deformación-logaritmo del tiempo calcular el 0 %, 50 % y 100 % de
la consolidación primaria.
c)
Calcular el coeficiente de consolidación cv para cada escalón de carga.
d)
Dibujar la curva relación de vacíos-presión efectiva vertical y calcular:
- el coeficiente de compresibilidad av.
- el módulo de compresibilidad volumétrica mv.
e)
Calcular el coeficiente de permeabilidad k para cada escalón de carga.
f)
Dibujar la curva relación de vacíos-logaritmo de la presión vertical y obtener:
- la carga de preconsolidación Pc.
- el índice de compresión cc.
Datos:
Constante del flexímetro:
Peso específico del agua:
Peso específico de las partículas sólidas:
Diámetro del aro:
Altura del aro:
Peso del aro:
Peso inicial aro + suelo:
Humedad inicial:
Peso final aro + suelo:
Peso final del suelo:
Kf = 0,01
γw = 1,00
γs = 2,72
d = 81,00
h = 25,40
Wa = 260,3
Wia+s = 459,7
w = 51,0
Wfa+s = 411,9
Wss = 85,07
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
mm/div
t/m3
t/m3
mm
mm
g
g
%
g
g
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
FECHA
10/05/06
HORA
Hora Min.
8
20
12
FECHA
11/05/06
TIEMPO
(Segundos)
0
6
15
30
60
120
240
480
900
1800
3600
7200
14400
LECTURA
(Divisiones)
1000
999,9
999,7
999,1
997,1
992,6
988,7
984,7
981,9
979,8
978,8
978,1
977,4
PRESIÓN
(kg/cm2 )
0,225
0,450
TIEMPO
(Segundos)
0
6
15
30
60
120
240
480
900
1800
3600
7200
14400
LECTURA
(Divisiones)
976,0
975,9
975,6
975,0
973,2
969,4
963,8
958,7
954,9
953,1
952,2
951,2
950,5
20
HORA
Hora Min.
8
23
12
PRESIÓN
2
(kg/cm )
0
0,225
23
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
FECHA
12/05/06
HORA
Hora Min.
8
15
12
FECHA
13/05/06
TIEMPO
(Segundos)
0
6
15
30
60
120
240
480
900
1800
3600
7200
14400
LECTURA
(Divisiones)
949,0
948,5
947,6
945,9
943,0
935,0
926,0
918,0
911,1
903,6
898,2
895,5
894,1
PRESIÓN
(kg/cm2 )
0,900
1,800
TIEMPO
(Segundos)
0
6
15
30
60
120
240
480
900
1800
3600
7200
14400
LECTURA
(Divisiones)
892,3
891,4
889,5
887,3
882,8
875,6
861,2
842,5
827,4
809,1
795,6
790,3
787,6
15
HORA
Hora Min.
8
28
12
PRESIÓN
2
(kg/cm )
0,450
0,900
28
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
FECHA
14/05/06
HORA
Hora Min.
8
35
12
FECHA
15/05/06
TIEMPO
(Segundos)
0
6
15
30
60
120
240
480
900
1800
3600
7200
14400
LECTURA
(Divisiones)
785,3
784,1
781,6
777,2
771,9
765,4
747,2
717,1
695,4
671,2
649,6
640,1
637,0
PRESIÓN
(kg/cm2 )
3,600
7,200
TIEMPO
(Segundos)
0
6
15
30
60
120
240
480
900
1800
3600
7200
14400
LECTURA
(Divisiones)
635,2
634,5
632,1
630,5
627,0
623,1
609,4
580,2
551,0
525,1
498,8
492,3
490,2
35
HORA
Hora Min.
8
18
12
PRESIÓN
2
(kg/cm )
1,800
3,600
18
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
FECHA
16/05/06
HORA
PRESIÓN
2
TIEMPO
LECTURA
Hora
Min.
(kg/cm )
(Segundos)
(Divisiones)
8
45
7,200
0
489,3
14,400
6
487,5
15
485,2
30
482,1
60
478,5
120
471,3
240
458,7
480
435,2
900
414,0
1800
388,4
3600
374,2
7200
14400
366,3
361,2
12
45
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO DE LABORATORIO N° 3
11 Límite de Contracción
11.1 Determinar experimentalmente el límite de Contracción.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 5
12 Propiedades Mecánicas de los suelos
12.1 Una muestra de arena seca es sometida a un ensayo triaxial. Se cree que el ángulo de
fricción interna es de aproximadamente 37°.
Si la tensión principal menor es igual a 2 kg/cm2 ¿Cuál será aproximadamente el valor de
la tensión principal mayor en el momento en que se produzca la rotura?
12.2 Resuelva el problema anterior haciendo la hipótesis de que la arena tiene una pequeña
cohesión igual a 0,1 kg/cm2.
12.3 La resistencia al corte de un suelo sobre el cual se ejecutan dos ensayos triaxiales viene
determinada por la ecuación τ = c + N tg ø, en el primer ensayo la presión hidrostática es
de 2 kg/cm2 y la rotura se produce para una presión axial adicional de 6 kg/cm2.
En el segundo ensayo la presión hidrostática es de 3,5 kg/cm2 y la rotura se produce para
una presión axial adicional de 10,5 kg/cm2.
¿Qué valores de c y de ø corresponden a estos resultados?
12.4 El estado de tensiones plano de un cuerpo está definido por σ1 = 600 kg/cm2 de
compresión y σ3 = 150 kg/cm2 de tracción.
Determine analítica y gráficamente los esfuerzos normal y tangencial en un plano inclinado
10° con respecto al plano en que actúa el esfuerzo principal menor.
12.5 En un ensayo triaxial lento realizado en una muestra de arena, la presión de cámara es de
3,2 kg/cm2 y la tensión desviadora de rotura es de 8,3 kg/cm2.
Suponiendo que la envolvente de falla de la arena es una recta que pasa por el origen,
determine el ángulo ø de la arena.
12.6 En un ensayo de corte directo drenado hecho en una muestra de arena puramente
friccionante, la tensión normal sobre la muestra fue de 3,0 kg/cm2 y la tensión cortante
horizontal fue de 2,0 kg/cm2.
Suponiendo una distribución uniforme de tensiones en la zona de falla y una envolvente de
resistencia recta y pasando por el origen, determine la magnitud y dirección de las
tensiones principales de rotura.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO DE LABORATORIO N° 4
13 Consolidación de suelos
13.1 Realizar el ensayo de consolidación.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 6
14 Equilibrio Plástico de los suelos
14.1 Un muro de paramento interno liso vertical de 3,0 m de alto sostiene una masa de arena
seca sin cohesión, con superficie límite horizontal. El peso unitario de la arena es de 1800
kg/m3 y su ángulo de fricción interna es de 36º.
Calcular el empuje para los siguientes casos:
a)
El muro no puede desplazarse.
b)
El muro puede desplazarse lo suficiente como para satisfacer las condiciones del
estado activo de Rankine.
14.2 El nivel de la napa freática detrás del muro indicado en el ejercicio anterior se levanta
hasta una elevación de 1,2 m por debajo de la cresta del mismo. El peso unitario de la
arena sumergida es de 1050 kg/m3.
Si se cumple la condición de deformación del estado activo de Rankine:
a)
¿Cuál es el empuje total de la tierra y del agua contra el muro?
b)
¿A qué altura de la base pasa la resultante de este empuje total?
14.3 ¿Cuál será el valor del empuje total de Rankine en el caso del ejercicio Nº 1, si la masa de
arena soporta una sobrecarga uniformemente distribuida de 2000 kg/m2?
¿A qué altura de la base del muro actuá la resultante del empuje?
14.4 El espacio comprendido entre dos muros con paramentos lisos ha sido llenado con arena de
peso unitario 1800 kg/m3. Las fundaciones de los muros están unidas por una solera de
hormigón armado y sus crestas por medio de tirantes de acero. Los muros tienen una altura
de 4,5 m y están colocados a 15,0 m de distancia. La superficie del relleno sirve para
depositar sobre ella lingotes de acero cuyo peso es de 1500 kg/m2. Si el coeficiente de la
presión lateral de la arena en reposo es K0 = 0,50.
¿Cuál es el empuje total contra los muros antes y después de la aplicación de la
sobrecarga?
14.5 El mismo muro del ejercicio Nº 1 sostiene un suelo puramente cohesivo de peso unitario
1800 kg/m3 y cuya cohesión es c = 0,10 kg/cm2.
a)
¿Cuál es el empuje total de Rankine?
b)
¿A qué distancia de la base del muro se encuentra la resultante de dicho empuje?
c)
¿A qué profundidad el empuje unitario es cero?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
14.6 En una arcilla plástica de peso unitario 1900 kg/m 3 se efectuó una excavación con paredes
verticales sin apuntalar. Cuando la excavación había llegado a una profundidad de 5,5 m,
una de las paredes se derrumbó.
a)
¿Cuál es el empuje total de Rankine?
b)
Si se supone ø = 0, ¿Cuál es el valor aproximado de la cohesión de la arcilla?
14.7 Un muro liso vertical de 6,0 m de altura es empujado contra una masa de suelo con una
superficie límite horizontal y cuya resistencia al corte viene dada por la ecuación de
Coulomb en la que c = 0,20 kg/cm2 y ø = 15º.
Cuando la excavación había llegado a una profundidad de 5,5 m, una de las paredes se
derrumbó. ¿Cuál es el empuje total de Rankine? El peso unitario del suelo es de 1920
kg/m3 y su superficie soporta una sobrecarga uniforme de 1000 kg/m2.
a)
¿Cuál es el empuje pasivo total de Rankine y la distancia de la base del muro a la
resultante de dicho empuje?
b)
Determinar el empuje unitario en la base del muro.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO DE LABORATORIO N° 5
15 Propiedades mecánicas de los suelos
15.1 Realizar un ensayo triaxial.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 7
16 Estructuras de contención
Arena
1,00 m
2,00 m
Arena
6,00 m
16.1 Un muro de retención de hormigón armado de paredes verticales de 7,00 m de altura,
soporta a una arena con un peso volumétrico en su estado natural de 1815 kg/m3 y un
ángulo de fricción interna de 30º. La superficie del terreno es horizontal.
Determinar el empuje que recibe el muro por metro de profundidad y el factor de seguridad
al volcamiento tomando como ángulo de fricción entre suelo y zapata el valor de 20º.
2,00 m
1,00 m
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
3,00 m
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 5
17 Estructuras de contención flexibles
17.1 Explique el método de tierra armada.
17.2 ¿Para qué se utilizan los gaviones?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 8
18 Estado elástico de los suelos
18.1 La planta de la figura representa un área uniformemente cargada con w (ton/m 2),
completamente flexible, colocada sobre la superficie de un suelo. Obtenga los valores de
los esfuerzos σz a la profundidad z = 0 en todos los puntos señalados.
9
8
2
7
90°
135°
1
3
135°
45°
270°
5
6
45°
4
18.2 Sobre la superficie natural del terreno se halla distribuída, en un área muy grande, una
carga de 1,50 kg/cm2. El subsuelo consta de un estrato de arena densa que contiene dos
capas de arcilla de 3,0 m de espesor. Para ambas cc es igual a 0,35, el contenido de
humedad de 34 % y el peso específico de las partículas sólidas de 2,75 g/cm 3. La capa
superior de arcilla empieza a 6,0 m de profundidad, y la inferior a 21,0 m. Su peso unitario
es de 2.000 kg/m3, y se halla completamente sumergida.
¿Cuál es el asentamiento originado por la carga uniforme?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
18.3 Sobre la superficie de una masa elástica de una gran extensión actúa una carga de 2.400
ton concentrada en un punto. ¿Cuál es la intensidad de la presión vertical, originada por la
carga a una profundidad de 6,0 m, 12,0 m y 60,0 m directamente debajo de la carga?
¿Cuál es la intensidad de la presión vertical a las mismas profundidades pero a una
distancia de 15,0 m de la recta de acción de la carga?
18.4 Sobre la superficie de una masa elástica de una gran extensión existe una carga de 1,25
kg/cm2 distribuida sobre un área circular de 6,0 m de diámetro.
¿Cuál es la intensidad de la presión vertical en el punto situado a 4,5 m debajo del centro
del círculo?
¿Cuál es la intensidad de la presión vertical en el punto situado a la misma profundidad en
el borde del círculo?
18.5 Un edificio de gran longitud tiene un ancho de 36,0 m y su peso, para todo propósito
práctico, impone al terreno una presión uniforme de 2,50 kg/cm2. El subsuelo está
constituido por arena densa, salvo entre 21,0 y 27,0 m de profundidad, donde hay una capa
de arcilla blanda. Calcúlese la intensidad de la presión vertical originada por el edificio en
los siguientes puntos, situados sobre un plano horizontal en el centro de la capa
compresible:
a)
Directamente debajo del borde del edificio.
b)
A 6,0 m del borde.
c)
A 12,0 m del borde.
d)
En el centro.
18.6 Si el edificio del ejercicio anterior es cuadrado, de 36,0 m de lado. ¿Cuál serían dichas
presiones en una sección vertical por el centro del edificio?
18.7 Para la construcción de un edificio rectangular de 60,0 x 30,0 m de lado, debe efectuarse
una excavación de 6,0 m de profundidad en arena húmeda de peso unitario 1.840 kg/m 3.
¿Cuál es la reducción de la presión vertical originada por la excavación en un punto
situado en el vértice del edificio a una profundidad de 21,0 m debajo del terreno original?
18.8 La capa de arcilla blanda descripta en el ejercicio 5, tiene un contenido natural de humedad
del 45 %. El peso específico de las partículas sólidas de arcilla es de 2,7 g/cm3 y el peso
unitario de la arena densa es de 2.080 kg/m3. El nivel de la napa es el mismo de la
superficie del terreno. De ensayos de consolidación se ha determinado que cc = 0,50.
Calcular los asentamientos en el borde y en el centro del edificio.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 6
19 Suelos Especiales
19.1 ¿Qué diferencias existen entre los suelos normalmente consolidados y sobreconsolidados?
19.2 ¿Cuáles son los suelos colapsables?
19.3 ¿Cuáles son los suelos expansivos?
19.4 ¿Cuáles son los suelos licuables?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 7
20 Teoría de Capacidad de carga de los suelos
20.1 Explique la teoría de capacidad de suelos desarrollada por Terzaghi. ¿Cuál es el
fundamento?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 9
21 Fundaciones directas
21.1 Representar graficando la capacidad de carga de una base contínua de ancho B = 2,00 m en
función de la profundidad para los dos suelos siguientes y según la fórmula de Terzaghi:
Suelo 1: Arena medianamente densa
c´ = 0 t/m2
ø´ = 34°
γ = 1,8 t/m3
Suelo 2: Arcilla normalmente consolidada
cu = 5,0 t/m2
øu = 0°
γ = 1,8 t/m3
21.2 Representar gráficamente la capacidad de carga de una base contínua ubicada a una
profundidad D = 3,00 m en función de su ancho B, para los dos suelos poco compactos
indicados a continuación:
Suelo 1: Arena suelta
c´ = 0 t/m2
ø´ = 30°
γ = 1,6 t/m3
Suelo 2: Arcilla medianamente compacta
cu = 5,0 t/m2
øu = 0°
γ = 1,6 t/m3
21.3 Dimensionar una zapata cuadrada para una columna que soporte una carga de 1000 t, a una
profundidad de 3,00 m por debajo del nivel del sótano, el que a su vez se encuentra a 5,00
m por debajo del nivel del terreno. El suelo tiene las siguientes características:
c´ = 0 t/m2
ø´ = 30°
γ = 1,8 t/m3
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
cu = 0,7 kg/cm2
øu = 15°
γ = 1,8 t/m3
Calcular según Brinch Hansen y Terzaghi, tomando υ = 2,5.
21.4 Una torre de H° A° será fundada sobre una platea circular. El peso de la torre es de V =
4000 t, incluyendo el peso de la base de fundación y el peso del suelo por encima de la
misma.
La fuerza horizontal total debido al viento es de 130 t, cuya resultante se estima ubicada a
30,0 m de altura.
El suelo tiene las siguientes características:
c´ = 2,1 t/m2
ø´ = 32°
γ = 1,8 t/m3
cu = 2,5 kg/cm2
øu = 18°
γ = 1,8 t/m3
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 10
22 Fundaciones indirectas
22.1 Dimensionar el siguiente pilote con Ʋ = 2,5 contra rotura, utilizando una sección circular o
cuadrada.
P = 60 t
7,00 m
σt = 60,0 kg/cm2
cu = 0,10 kg/cm2
Øu = 0º
γ1 = 1,60 t/m3
Df = ?
cu = 0,60 kg/cm2
Øu = 14º
γ2 = 1,70 t/m3
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
22.2 Dimensionar el grupo de pilotes del cabezal indicado en la figura. Verificar el grado de
seguridad del conjunto, adoptando Ʋ = 2,0.
P = 250,0 t
7,00 m
1,00 m
σt = 60,0 kg/cm2
cu = 0,15 kg/cm2
Øu = 0º
Df = ?
γ1 = 1,60 t/m3
cu = 0,35 kg/cm2
Øu = 12º
γ2 = 1,80 t/m3
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 11
23 Compactación de suelos
23.1 Para la curva de compactación de la figura, se pide:
a)
Calcular el peso unitario máximo seco y el contenido óptimo de humedad para
ambas curvas.
b)
Indicar el intervalo de humedad para un 95 % de compactación relativa para
ambas curvas.
Resultados de los Ensayos Proctor
gd
3
(t/m )
Sr = 60 %
Sr = 100 %
Sr = 80 %
1,800
1,700
1,600
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Compactación Modificada
Compactación Estándar
Suelo: Arcilla limosa castaña, L.L. = 36,5 %, L.P. = 22,1 %, Gs = 2,68
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
w (%)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
23.2 Para el suelo mostrado en la curva anterior, un ensayo del peso unitario del terreno dió la
siguiente información:
w=
13,5 %
γd =
2,009 t/m3
Calcular la compactación relativa para ambas curvas.
23.3 Las especificaciones técnicas para la construcción de un terraplén exigen que el suelo a
utilizarse sea compactado por lo menos al 95 % del Proctor Modificado. Una medición
realizada en el terraplén entrega un valor de densidad natural, γh = 1,98 gr/cm3 y un grado
de saturación del 70 %. Sobre la base de esta medición determine si se está cumpliendo la
especificación de compactación.
γs =
2,70 t/m3
gd
Resultados del Ensayo Proctor Modificado
3
(t/m )
1,839
18,0
w (%)
23.4 El contenido natural de humedad de un material de préstamo es 8 %. Suponiendo 3.000 gr
de suelo húmedo para un ensayo de compactación; ¿Cuánta agua se debe agregar para
llevar la muestra a contenidos de agua 11, 13, 15, 17 y 20 %?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO DE LABORATORIO N° 8
24 Compactación de suelos
24.1 Realizar un ensayo proctor.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 8
25 Exploración del suelo
25.1 Explique el ensayo S.P.T.
25.2 ¿Qué ensayos de campo conoce para determinar las propiedades geotécnicas de los suelos?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 12
26 Estabilidad de taludes
26.1 Se efectúa una excavación ancha a cielo abierto en un terreno de superficie horizontal,
adoptando un talud de 30°. La roca se hallaba a 12,0 metros de profundidad cuando la
excavación alcanzó los 7,5 metros de profundidad. A partir de ese momento se produjo la
rotura por deslizamiento de un talud.
¿Cuál era la cohesión media de la arcilla si su peso unitario era γ = 1900 kg/m3?
¿A qué tipo pertenece la superficie de deslizamiento?
¿A qué distancia del pie del talud se produjo la intersección entre la superficie de
deslizamiento y el fondo de la excavación?
26.2 En el caso del problema anterior suponga que la roca se encuentra a 9,0 metros de
profundidad.
¿Cuál es en esta circunstancia la cohesión media de la arcilla si su peso unitario es γ =
1900 kg/m3?
¿A qué tipo pertenece la superficie de deslizamiento?
26.3 Se desea efectuar una excavación de 9,0 metros de profundidad en una arcilla blanda que
reposa sobre una capa resistente situada a 12,0 metros debajo de la superficie original del
terreno. La arcilla tiene γ = 1820 kg/m3 y c = 0,35 kg/cm2.
¿Cuál es el ángulo del talud que origina la rotura posible?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
TRABAJO PRÁCTICO N° 13
27 Drenaje de suelos
27.1 Se ha excavado el recinto indicado en la figura y se pide:
a)
Dibujar el diagrama de escurrimiento.
b)
Calcular el caudal que escurre por el borde inferior del tablestacado por metro
lineal.
c)
Calcular la seguridad del sifonaje.
-3
K= 5x10 cm/s
3
´=1,60 gr/cm
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
27.2 Calcular el caudal que escurre debajo del dique indicado en el esquema.
-4
K= 1,5x10 cm/s
27.3 Construir la red de filtración del dique indicado en el ejercicio anterior, para un valor de k
= 36x10-4 cm/s en la dirección horizontal y 4x10-4 cm/s en la dirección vertical.
El dique tiene una base de 25,0 m, el espesor de la capa permeable alcanza 11,6 m, la
longitud de las tablestacas es de 8,9 m y la carga hidráulica es de 9,15 m.
¿Cuál es la pérdida por filtración por metro de dique? Compare este valor con la pérdida
por filtración en el mismo dique si k = 12x10-4 cm/s en cualquier dirección.
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)
Pontificia Universidad Católica Argentina
Santa María de los Buenos Aires
Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería
Cátedra de Mecánica de Suelos (360)
CUESTIONARIO N° 9
28 Mejoramiento del suelo
28.1 ¿Qué métodos conoce para estabilizar una subrasante, sub-base o base de un pavimento?
28.2 ¿Qué es la precarga?
Prof. Ing. Gabriel Celentano (Primer cuatrimestre año 2015)