Ejercicio N°. 1
1. Investigar sobre las causas, efectos efectos y soluciones que se pueden analizar a raíz de los problemas que generan los árboles en los suelos de Bogotá. Enfatizar en los problemas que acarrea a los pavimentos de vias urbanas y rurales. 2. Investigar sobre el concepto de succión desarrollado desarrollado en suelos finos parcialmente saturados. 3. Investigar el concepto de suelos expansivos, cómo se mide el potencial de expansión, comparación con otros otros índices, valores de presión de expansión, problemas que causan a obras de Ingeniería Ingeniería vial y planteamiento de soluciones prácticas. 4. Describir sobre el origen y composición de los suelos, incluyendo orígenes y procesos de formación, efectos de intemperismo y efectos de transporte.
Ejercicio N°. 2 1. Para la construcción de un terraplán en una carretera se piensa utilizar un suelo que en su estado natural tiene las siguientes características: Contenido de humedad: 15% Relación de vacios: 0.6 Peso específico relativo de los sólidos: 2.7 El volumen final del terraplen es de 35.000 m 3 El suelo será excavado por medio de una pala mecánica y depositado en volquetas que tienen capacidad máxima en volumen y peso de 4.0 m 3 y 7.000 kg, respectivamente. Transportando el material al sitio del terrapén se extenderá, y sobre él se despositará una cantidad de agua hasta que su humedad suba al 18% (humedad óptima), obteniéndose un peso unitario seco de 1.76 ton/m3. Se pregunta: a. Grado de saturación, peso untiario total, peso untiario seco para el material en condiciones inicial o natural. b. Determinar el volumen de matrial que será removido del lugar de préstamo. c. Considerando que la capacidad máxima de la volqueta está controlada por su peso, se pregunta cuantos viajes de volquetas cargadas serán necesarias para construir el terraplén. d. Determinar la cantidad de agua en litros, que tiene que ser agregada por carga de volqueta, suponiendo que la humedad perdida por evaporación durante la excavación, transporte y riego es despreciable. e. Si el terraplén posteriormente a su construcción llegara a saturarse, cual será su contenido de humedad. f. Cual será la humedad de saturación del terraplén, si este se expandiera incrementando su volumen original en un 15%. 2. Se va a construir una subbase granular de 15 Cms de espesor en un ancho promedio de 10 metros. El agregado a utilizar presenta en estado suelto un peso unitario seco de 1.6 ton/m 3, y las especificaciones exigen que en la obra se compacte hasta obtener un peso untiario seco de 1.92 ton/m 3. Si se disponene de volquetas, de 4.0 m 3 de capacidad, a qué separación deberán colocarse los viajes de material de las volquetas, en la vía a pavimentar.
3. Se debe construir una base granular para un pavimento flexible de 12 cms de espesor en un ancho de 8 m, mezclando dos materiales A y B en proporciones en peso de 35% y 65% respectivamente, como se deberá distribuir los materiales a lo largo de la vía para obtener una mezcla que cumpla con las especificaciones, si los pesos unitarios secos de ellos en estado suelto son de 1.300 kg/m 3 y 1.400 kg/m3 respectivamente, y la mezcla debe compactarse en la vía con un peso unitario seco de 2.000 kg/m 3. Se utilizarán volquetas con capacidad en volumen de 4.0 m3. 4. Para conocer la densidad seca (d) de una subrasante compactada se hizo en ella un orificio, se recuperó cuidadosamente el material excavado, se llevó al horno y luego de secado, pesó 1.200 grs. Para determinar el volumen del orificio se colocó dentro del mismo una arena, cuya densidad seca es de 1.5 grs/cm 3 y se necesitaron 1.400 grs de dicha arena para llenar el hueco., Cuál será la densidad seca de la surasante compactada? 5. Las especificaciones que se proponen para la construcción de un terraplén requiere que el suelo se compacte al 90% del peso unitario seco máximo obtenido en el laboreatorio ( proctor modificado). Las pruebas hechas en un material de préstamo, constituido por una arcilla – arenosa, indican que el peso unitario seco máximo ( d) es de 1.99 ton / m3 a la humedad óptima del 12%. El matrial de préstamo en su estado natural tiene una relación de vacios (e) de 0.6 y una gravedad específica (Gs) de 2.7. Cuál será el volumen mínimo de préstamo necesario para construir un metro cúbico del terraplén compactado en forma aceptable?.
Ejercicio N°. 3
1, Una arena con relación de vacios máxima y mínima de 0.97 y 0.45 respectivamente, tiene una densidad relativa de 40%. La gravedad específica de los sólidos es de 2.68. Se pregunta: a. El peso unitario de la arena seca y saturada tal como se encuentra (estado natural). b. Cuanto será el asentamiento de un estrato de 4.0 metros de espesor, si la arena se compacta hasta tener una densidad relativa del 65%. c. Cuál será el nuevo peso unitario de la arena seca y saturada para la arena compactada con densidad relativa del 65% 2. El análisis granulométrico mecánico de un suelo reporta los siguientes resultados. Dibujar la curva granulométrica; determinar porcentajes de grava, arena y finos; determinar coeficientes de uniformidad y curvatura, si es posible. Tamiz
Peso que pasa (%)
¾ 3/8 #4 # 10 # 20 # 60 # 100 # 200
94 87 76 60 49 42 25 8
Peso total de la muestra seca 98 gr 3. De un análisis granulométrico se tiene lo siguiente: TAMIZADO Grueso
Intermedio
TAMIZ (mm)
37.5 28.0 20.0 14.0 10.0
PESO RETENIDO (gr)
80.0 99.0 104.0 98.5 110.4
Fino
6.3 5.0 2.0 0.425 0.212 0.150 0.063
18.5 49.0 45.8 22.3 24.5 19.0 31.0
Contenido del fondo: 69 gr Elaborar la curva granulométrica de todo el material. 4. Indicar las aplicaciones o relaciones de la granulometría que son utilizadas para la elección de materiales filtrantes.
Ejercicios N°. 4
Los siguientes datos se obtuvieron de ensayos sobre una subrasante constituida por una arcilla limosa de color gris, la cual está saturada en su condición inalterada. Con base en los siguientes datos se pide calcular lo siguiente: Indice de líquidez, sensibilidad; relación de vacios de suelo saturado; actividad; clasificación del suelo según carta de Casagrande y limite de contracción. Hacer comentarios respecto a los resultados obtenidos. Comentar sobre el grado de consolidación que ha sufrido el suelo en su vida geológica. Analizar el comportamiento del suelo si se compactara con su humedad natural. PROPIEDAD
SUELO INALTERADO
Resistencia a la compresión inconfinada 2.55 Kg/cm Contenido de humedad 8% Gravedad específica 2.7 Límite líquido Límite plástico % pasa tamiz 200 % tamaño menor a 0.002 mm
SUELO REMOLDEADO
1.50 Kg / cm 8% 2.7 45% 20% 90% 20%
Ejercicio N°. 5
1. Clasificar los siguientes suelos, utilizando los métodos AASTHO y USC (unificado) a) Tamaño
% pasa
3”
100 93 73 44 22 11
¾”
#4 #10 #40 #200 b)
LL = 24% LP = 16%
Peso total muestra seca: 790 gr Peso material pasa tamiz 4,76 mm : 773 gr Peso material pasa tamiz 2.00 mm: 704 gr Peso material pasa tamiz 0.424 mm: 612 gr Peso material pasa tamiz 0.074 mm: 514 gr Límite líquido: 51% Límite plástico: 31%
c) Tamaño
% pasa
#4 #10 #40 #200
95 82 68 50
d)
LL = 35% LP = 31%
% pasa T200 = 75% % pasa T4 = 90% Límite líquido= 50% Índice de plasticidad= 22%
2. Describir algunas aplicaciones prácticas del concepto de GRANULOMETRIA, utilizadas en diseño y construcción de obras viales
Ejercicio N°. 6
1. Calcular la ascensión capilar (hc) máxima y el esfuerzo máximo por tensión superficial (t), que se desarrolla en un suelo arcilloso que tiene un diámetro efectivo (D10) de 0.002 mm, si el diámetro efectivo de los poros es de aproximadamente 0.2 D10. Calcular el potencial de succión (Pf ) 2. Un estrato de suelo de 10 m de espesor está apoyado sobre un lecho de lutita (roca arcillosa estratificada); el N.F. está a 4.60 m sobre la superficie de la lutita y la ascención capilar es de 3.0 m. El suelo tiene una relación de vacios de 0.35 y una gravedad específica de los solidos de 2.65. Calcular y dibujar los diagramas de presión total, presión de poro y presión efectiva desarrollados en el depósito de suelo. 3. Una muestra de suelo de 5 cms de diámetro y 12 cms de altura fue sometido a una prueba de permeabilidad de carga constante; la diferencia de carga es de 25 cms y la filtración de 1.5 cm 3 en 5 minutos. Calcular el coeficiente de permeabilidad del suelo, en cm/sg. 4. Un canal y un río corren paralelamente, separados 50 m en promedio. La elevación del agua en el canal es 188 m y en el río 181 m. Un estrato de arena de 1.50 m, de espesor, que está entre dos estratos de arcilla impermeable, atraviesa el canal y el río por debajo del nivel de las aguas. Calcular la pérdida por filtración del canal, en m 3 por segundo y por Km, si la permeabilidad de la arena es de 0.063 cm por segundo. 5. Aplicaciones prácticas del concepto de permeabilidad en los suelos y del concepto de flujo de agua a través de una masa de suelo (descripción).
Ejercicio N°. 7
Una prueba de consolidación en una muestra de suelo dio las siguientes relaciones de vacios para el 100% de consolidación. 2 2 (Kg / cm ) (Kg / cm ) e e 0.05 1.85 7.81 1.22 0.24 1.82 15.62 1.05 0.48 1.77 4.88 1.10 0.97 1.68 0.97 1.20 1.95 1.56 0.24 1.28 3.90 1.39 0.05 1.38 a) Dibujar las curvas esfuerzo () - Relación de vacios ( e ), en coordenadas naturales y semilogarítmica. b) Calcular índice de compresión ( Cc) c) Hallar el cambio en la relación de vacios cuando el esfuerzo cambia de 0.80 Kg/cm2 a 1.32 Kg/cm 2. d) Si el estrato en ( c ) tiene inicialmente un espesor de 2,70 m, calcular su asentamiento. e) Si el suelo tiene un coeficiente de consolidación de 18.58 cm 2 por día y el estrato en (d) drena por las dos caras, calcular el timepo que se requiere para el 25%, 50% y 90% de consolidación. 2. Describir algunas aplicaciones prácticas del concepto de consolidación, utilzadas en el diseño y construcción de obras de Ingeniería Vial.
