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suelos
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA MECNICA DE SUELOS II
FACULTAD DE INGENIERA CIVIL RESOLUCIN EXMENES FINALES
EXAMEN FINAL DE MECNICA DE SUELOS II
CICLO 2004 I
PREGUNTA N1 (8 PUNTOS) Responder en forma breve y concisa las siguientes preguntas
a) Hacer un diagrama y explicar como varia el esfuerzo horizontal en una masa de suelo en funcin del esfuerzo vertical, cuando el suelo se encuentra normalmente consolidado y sobre consolidado respectivamente
Suelo normalmente consolidado
Durante la sedimentacin: v / h ( constante
Suelo sobreconsolidado
Durante la posterior descarga (erosin,...): v / h crece con el OCR.
Durante eventuales recargas posteriores (nuevas deposiciones, ciclos climticos,...): v / h crece con el OCR
b) Debido a que se generan las grietas de tensin en la parte superior de un talud donde se ha realizado una excavacin
Estas grietas de tensin se forman debido a la cohesin del suelo ya que este va a generar un factor que ocasiona un empuje contrario al empuje que el suelo aplica al muro.
c) Cmo se considera el efecto ssmico en un anlisis de estabilidad de suelos
El procedimiento ms comn para incorporar los efectos del sismo al anlisis de la estabilidad de taludes es usar un anlisis pseudo esttico en el cual las cargas del sismo son representadas por fuerzas estticas verticales y horizontales equivalentes.
El anlisis pseudo esttico ms general de equilibrio lmite apropiado para la evaluacin de la estabilidad de taludes submarinos es el descrito por Finn y Lee (1978).
Las cargas del sismo son representadas por fuerzas ssmicas horizontales pseudo estticas aplicadas al centro de gravedad de cada deslizamiento.
d) Qu tipo de parmetros de resistencia cortante utilizara para evaluar la estabilidad de un talud en el cual ya se ha generado una superficie de falla , resistencia mxima ultima o residual? Sustentar respuesta
Los parmetros de la resistencia cortante que influyen en la estabilidad de un talud son:
Resistencia cortante promedio del suelo
c= Cohesin
Angulo de friccin drenada
Esfuerzo normal efectivo sobre la superficie potencial de falla
Donde:
EMBED Equation.3
Esfuerzo cortante promedio desarrollado a lo largo de la superficie de falla
Donde: si se va a generar una superficie de falla
e) Describir los tipos de falla por resistencia cortante que se generan al aplicarle una sobrecarga a un suelo, indicando en que casos se presenta cada uno de ellos.
Los tipos de fallas son los siguientes:
Fallas de superficie planas: Este tipo de falla se da cuando la superficie de falla de un talud ocurre a lo largo de un plano , ocurre cuando el esfuerzo cortante promedio que tiende a causar el deslizamiento es mayor que la resistencia cortante del suelo
Fallas de superficie Cilndrica: Este tipo de falla ocurre cuando la superficie de falla de un talud ocurre a lo largo de una superficie cilndrica , ocurre cuando el esfuerzo cortante promedio que tiende a causar el deslizamiento es mayor que la resistencia cortante del Suelo.
f) Cules son los tipos de asentamientos que se generan en una masa de suelo debajo de una cimentacin? Explicar como se da cada uno de ellos.
Los tipos de asentamientos que se generan debido a una cimentacin son los siguientes:
Asentamiento Inmediato (elstico): Se debe al cambio en los esfuerzos cortantes en la masa de suelos, esta deformacin es anloga a la flexin de una viga, ocurre con rapidez, el volumen del cuerpo que soporta la carga permanece virtualmente inalterado. A medida que el rea cargada se asienta, la superficie alrededor de sta se eleva en una cantidad que equilibra el volumen de hundimiento.
Asentamiento por Consolidacin: Este asentamiento se debe a la reduccin gradual del volumen de vacos bajo esfuerzos efectivos variables, es un cambio lento provocado por los esfuerzos de compresin bajo la influencia de las presiones de poros que resisten una reduccin ms rpida de volumen. A medida que avanza la consolidacin, se disipan las presiones de poro, la consolidacin primaria comienza justo despus de la compresin inicial y termina, por definicin, cuando las presiones de poro son insignificantesg) Es correcto hablar de la capacidad de carga admisible de una cimentacin como un parmetro de resistencia del terreno? Justifique su respuesta
De manera general no es correcto, debido a que la capacidad de carga, dependen de parmetros como:
Historia de esfuerzos de los suelos
Localizacin del nivel fretico Profundidad de cimentacin
Asentamientos tolerables
Clasificacin visual de suelos cercanos en la superficie
Los cuales varan dependiendo del lugar sonde se va hacer la cimentacin, por lo tanto este valor debera ser tomado solo como gua
h) Explicar como se realiza un ensayo de penetracin estndar y que condiciones hay que tener para comparar los valores de N obtenidos en diferentes profundidades.
Consiste en medir el nmero de golpes necesario para que se introduzca una determinada profundidad una cuchara (cilndrica y hueca) muy robusta (dimetro exterior de 51 milmetros e interior de 35 milmetros, que permite tomar una muestra, naturalmente alterada, en su interior.
Las condiciones que se debe tener en cuenta son:
El primer tramo de la cuchara no se considera debido a la consistencia que este posee.
La notacin del ensayo SPT para cada profundidad: (7 golpes por cada 15cm). Los valores del Ensayo SPT varan dependiendo de la profundidad, a partir de estos valores .el que demando mas golpes va a ser el mas representativo, el cual puede ser usado como la profundidad adecuada para la colocacin de una futura cimentacin.PREGUNTA N 2
Un muro de retencin de 6.0 m de altura con cara posterior vertical tiene como relleno un suelo arenoso con y . El nivel fretico se encuentra a 2m de profundidad a partir de la corona del muero, y la arena saturada presenta los siguientes parmetros y . Determine la distribucin e la fuerza activa Pa por longitud unitaria de muro para el estado activo de Ranking y la localizacin de la resultante, considerando que existe una sobrecarga en la parte superior del relleno.
Se tiene que
Para el estrato superior:
Para el estrato inferior:
Ahora en
en
Ahora
Las presiones laterales del agua son:
Para z=0
Tomando momentos respecto al fondo del muro, encontramos la posicin de 65.248)
PROBLEMA 3 (4 ptos)
Calcular el factor de seguridad del talud mostrado en la figura 1 asumiendo que la superficie de falla ms probable es el contacto de la arena con la arcilla. El peso unitario de la arena densa es de y su ngulo de friccin interna efectivo es de . Los parmetros de resistencia cortante de la arcilla blanda Son: y y el nivel fretico coincide con el nivel de los materiales.
Si se tiene lo siguiente:
De la grafica se obtiene que: ;
Si analizamos ABC:
Tenemos:
Componente Normal ; Componente tangencial
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Para esto sabemos q: donde: b = Ancho; Si b = 1; tenemos:
Entonces:
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Si se sabe que:
Donde: Esfuerzo normal efectivo promedio
Esfuerzo Cortante promedio
Reemplazando y ; tenemos:3.28.;1.31
Si;
EMBED Equation.3 Teniendo en cuenta el siguiente esquema:
Del esquema:
Si el Fs por definicin es:
Donde:
Resistencia Cortante Promedio del suelo
Esfuerzo cortante promedio a lo largo de la superficie potencial de falla
Entonces:
PROBLEMA 4 (6 PTS)
Se desea disear una zapata cuadrada para soportar 50 Ton de carga. El perfil estratigrfico del terreno se muestra en la Figura 2 y segn el cual se considera que la profundidad de cimentacin ser Df = 1.0 m. Si se asume que la superficie de falla por corte ocurrir en el estrato de arena, se pide determinar las dimensiones de la zapata de tal forma que el asentamiento total no exceda los 2.5 cm. (2004 I)
Solucin:
Primero intentamos calcular la carga ltima que puede soportar el suelo.
Aplicando terzaghi:
..()
Por el dato de c=0; entonces la expresin se reduce as:
Primero definiremos conceptos previos que sern utilizados para la resolucin del problema.
Falla general. Cuando el suelo esta compactado, rgido y falla en la parte mas dbil.
Falla local. Cuando el suelo es compresible y su forma de fallar secuencial mas no sbitamente.
Tambin, para saber en que estado se encuentra es suelo se pueden utilizar los siguientes parmetros, el mdulo de elasticidad (Es) y el modulo de poisson (), para saber si en dicho suelo ocurrir una falla local o general.
Como el ; entonces . Por lo tanto en este suelo ocurrir una falla local por ser material compresible, suelto.
Entonces ya hecha la aclaracin, se procede a corregir los parmetros de resistencia a causa del suelo suelto.
Reemplazando los datos dados en el enunciado.
Entonces con estos valores y la tabla 11.1 (BRAJA DAS). Se obtienen los siguientes factores de la capacidad de carga.
; ;
Con estos valores lo vamos a reemplazar en la expresin ().
=
Ahora empezamos a predisear la zapata para que luego el valor de la carga admisible calculada, la comparemos con la carga dada de dato.
Comenzando con una ancho de B=2.20m.
Calculando la supuesta carga:
Como no cumple se elige otro valor para B; ser B=2.7m.
Calculando la supuesta carga:
Ahora falta verificar el asentamiento elstico y por consolidacin.
Asentamiento elstico: considerando una zapata simple, o sea flexible con un factor
Considerando
Asentamiento por consolidacin primaria:
Sea el esfuerzo efectivo inicial en la mitad del estrato de arcilla.
Como Entonces el suelo se encuentra en una estado de sobre consolidacin.
Aplicando el mtodo del trapecio.
=
Diremos que ocurrir una asentamiento pequeo.
Calculando dicho asentamiento.
Asentamiento total = 1.10 + 0.38 = 1.48cm < 2.5cm OK
Como vemos este valor es menor que el valor limite, entonces diremos que el valor B de la zapata cuadrada puede partir de 2.70m a ms.
EMBED Unknown
EMBED Unknown
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
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