Introducción a la Mecánica de Suelos Examen diciembre de 2013 Ejercicio 1 (33 puntos) De los ensayos triaxiales de tres muestras representativas de un mismo suelo, se obtuvieron los siguientes resultados:
Muestra
Tipo de ensayo
Tensión de cámara (kPa)
1 2 3
CD CU UU
106,7 249,8 348,2
Tensión Tensión de desviadora poros (kPa) (kPa) 306,7 411,3 490,8
¿? 51,3 ¿?
a) Determinar las presiones presiones de poros faltantes. faltantes. Determinar los parámetros parámetros característicos del suelo en tensiones efectivas. b) Sea el muro de contención contención de la figura cuyos cuyos parámetros del suelo suelo 2 son los determinados en la parte a), verificar la estabilidad del muro al vuelco y al deslizamiento. No considerar empujes pasivos.
Suelo 1: c=0, ϕ=25º, γ d=18.5kN/m3, ωh=5.5%, ωsat=9% 3 Suelo 2: γ sat determinados en la parte a) sat=21.1kN/m (c y ϕ son los determinados Suelo 3: c=80kPa, ϕ=15º Nota: Las medidas están en metros
Se considerará que el límite para que el muro sea considerado estable es 1.5 tanto para vuelco como para deslizamiento.
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Introducción a la Mecánica de Suelos Examen diciembre de 2013 Ejercicio 2 (34 puntos) Se pretende diseñar un canal de forma trapezoidal con una arena arcillosa como indica la figura. Mediante cateos se sabe que se dispone de una capa de limo de 1 m de espesor y por debajo del mismo hay un material arenoso.
Se realizó un ensayo de carga variable para el limo, donde se utilizó una probeta con área transversal de 110 cm2 y 20 cm de altura. Mediante un tubo alimentador de 0.5 cm de diámetro se vio que a lo largo de 30 minutos la altura de la columna de agua paso de 2500 a 2450 mm. Debido a que el líquido a transportar es contaminante y se intenta evitar que el mismo pueda llegar al estrato arenoso, se exige que la permeabilidad del paquete arena arcillosa – limo, no sea superior a k=5x10-8 cm/s. a) Hallar la conductividad hidráulica que debe tener el material del terraplén para cumplir con la condición de proyecto. Se presentan los resultados de ensayos Proctor y de permeabilidad realizados al material del terraplén: ω (%)
γ h (KN/m3)
10,00% 12,00% 15,00% 17,00% 19,00%
20,6 21,5 22,2 22,3 22,0
k (cm/s) 1,00E-07 6,50E-08 1,30E-08 1,80E-08 3,00E-08
b) Determine el rango de humedades al cual se deberá compactar el material del terraplén para lograr la conductividad hidráulica deseada. ¿Cuál sería el peso específico mínimo que deberá tener el mismo? Luego de colocado el material se obtienen los siguientes resultados de ensayos: γ sat=21.9 kN/m3, c=25 kPa, φ=20°y Su=20 kPa c) Mediante los ábacos de Taylor hallar los coeficientes de seguridad del talud para los casos en que: i) El canal está condiciones de servicio (lleno) ii) Se requiera hacer un vaciado rápido del mismo. 2 de 3
Introducción a la Mecánica de Suelos Examen diciembre de 2013 Ejercicio 3 (33 puntos)
a) Determinar la carga última para una zapata cuadrada de lado B = 2m con un Factor de Seguridad de 3. b) A partir de los resultados de la curva de compresibilidad de la arcilla, y sabiendo que eo=3,39, determinar el asentamiento máximo bajo el eje de la zapata. Determinar el índice de compresibilidad.
c) Dado el valor de Cv = 2,5x10-3 cm2 /s, determinar en que tiempo asienta 0,5 cm.
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