Practica 01 Suelos II_S

Mecánica de Suelos II (IC-445)

Mg. Ing. Rick Delgadillo Ayala HOJA DE PRÁCTICA

Temas: Presiones totales, neutras y efectivas Esfuerzos de corte en suelos Docente: Mg. Docente: Mg. Ing. Rick Milton Delgadillo Ayala Pregunta 1: En el siguiente perfil se muestra que el nivel de las aguas freáticas se encuentra en la superficie del terreno y luego se hace bajar su nivel a la cota -6.0m. Determinar la presión intergranular o efectiva en el punto A, antes y después del cambio en el NF. Al bajar el NF del punto 1 al punto 2, el estrato superior al del plano en que se encuentra el punto numero 2 queda con un peso volumétrico húmedo de 1922kg/m3.

Antes de bajar el nivel freático se tiene: Presión efectiva en A: Pi = (1082)(12) + (922)(6) = 12984 + 5532 -18000 = 18 516 kg/m2 Después de bajar el nivel freático hasta el punto 2: Pi = (1922)(6)+(1082)(6) + (922)(6) = 23 556 kg/m2 El incremento en la presión intergranular es de 5040 kg/m 2, o sea un 27.22% de incremento con respecto a la presión efectiva inicial. Pregunta 2: Determinar las presiones totales, neutras y efectivas o intergranulares en los planos A, B, C y D mediante los datos de la estratigrafía siguiente. Calcule y tome en cuenta la ascensión capilar considerando el valor de N = 0.3 y D 10 = 0.0005cm.


Mg. Ing. Rick Delgadillo Ayala

Se empieza calculando la ascensión capilar.

0.3 = 0.3 = 0.3 = 750 ℎ =   0.80.0005 0.0004 Lo anterior indica que todo el estrato II se encuentra saturado por capilaridad. El estrato I presenta un peso volumétrico húmedo de:

  = (2.6)1.04 = 1.423/  = (1+ )1+ 100 1.9 El estrato II presenta un peso volumétrico saturado de:

7 + 0.8 = 1.944/  = 1+ + = 2.1+0.8 El estrato III presenta un peso volumétrico saturado de:

6 + 0.65 = 1.97/  = 1+ + = 2.1+0.65 El estrato IV, siendo un manto colgado, presenta un peso volumétrico de:

  = (2.72)1.12 = 2.058/  = (1+ )1+ 100 1.48 Por tanto, las presiones son: a) En el plano A: La presión total = p = (1423)(2) = 2846 kg/m2 La presión de poro u =

− .ℎ = -1000 x 7.5 = -7500 kg/m

2

La presión efectiva = pi = p – (-u) = 2846 + 7500 = 10 346 kg/m 2 b) En el plano B:



La presión total = p = 2846 + (1944)(7.50) = 17 426 kg/m2 La presión de poro = u = 0 La presión efectiva = pi = p – 0 = 17 426 kg/m2 c) En el plano C: La presión total = p = 17 426 + (1970)(4) = 25 306 kg/m2 La presión de poro = u = 1000 x 4 = 4000 kg/m 2 La presión intergranular = pi = p – u = 25 306 – 4000 = 21 306 kg/m2 d) En el plano D: La presión total = p = 25 306 + (2058)(3) = 31 480 kg/m2 La presión de poro = u = 0



La presión intergranular = pi = = 31 480 kg/m2 Pregunta 3: En un aparato de corte directo se efectúan pruebas de corte a tres especímenes de arcilla, obteniéndose los resultados siguientes: Número de prueba 1 2 3

Esfuerzo normal kg/cm2 1.50 2.60 3.60

Esfuerzo de corte kg/cm2 1.55 1.95 2.30

Determinar el valor del ángulo de fricción interna del suelo y la cohesión. En un sistema de ejes de coordenadas se dibuja la línea intrínseca uniendo los puntos obtenidos al graficar los resultados anteriores, como se indica en la figura que sigue:



Pregunta 4: A un espécimen cilíndrico de arcilla de 3.0 cm de diámetro por 7.5 cm de altura inalterado, se le somete a la prueba de compresión axial sin confinar, resultando como carga de ruptura un valor de 210 kg. La altura final de la muestra en el instante de la falla es de 7.1 cm, determinar la cohesión de la arcilla.

Área inicial de la muestra = A = 7.0686 cm 2 Deformación vertical de la muestra = ∆ = 0.4 cm Deformación unitaria

 = .. = 0.0533 686 = 7.466 ′ = 1 −  = 7.0.90467

El esfuerzo de ruptura a compresión axial sin confinar “qu” vale:

210 = 28.127/  = 7.466 El valor de la cohesión de la arcilla será:

 = 2 = 28.2127 = 14.06/ = 1.406/



Pregunta 5:

=

Se somete una muestra de suelo a una prueba de corte directo bajo una presión normal de , resultando una presión de corte a la ruptura de . Determinar el ángulo de fricción interna de la muestra ensayada.

1.3/

0.65/

Al aplicar la ecuación de Coulomb se tiene:

Por lo que

 = 

 = . . = 0.5

Y el ángulo de fricción interna

 = 26°30´

Pregunta 6: Determinar el ángulo de fricción interna de una muestra de arena limosa que se rompe en un ensayo a compresión triaxial con una  .

 = 2

Con la conocida ecuación de Mohr para el caso se tiene:

2 = .45+ 2 De donde:

tan(45+ 2) = √ 2 = 1.4142 45 + 2 = 55°  = 20° Pregunta 7: A tres muestras o especímenes iguales se les somete a pruebas de compresión triaxial no drenadas obteniéndose los resultados siguientes: Presión lateral en kg/cm2 Presión vertical en kg/cm2 Ángulo de ruptura

0.731 0.266

51°

1.462 3.070

53°

2.193 3.728

52°

Se desea determinar la cohesión y el ángulo de fricción interna de la muestra. Indicar que tipo de suelo corresponde a los resultados finales.

Al dibujar los círculos de Mohr correspondientes a los resultados, se observa el valor de la cohesión del material y como la envolvente es casi horizontal, el ángulo de fricción interna

=

0. Ahora, tomando como promedio de los ángulos de ruptura ∝= 52°, se tiene que 45+  = 52°, o sea  = 14°. Como se ve, si  = 0 se trata de una arcilla saturada.


Cámara de compresión triaxial




Pregunta 8: Se realiza un ensayo de corte directo a tres especímenes de suelo y el área de la caja del equipo es de 36cm 2. Los esfuerzos resultantes para cada esfuerzo normal son: Esfuerzo normal en kg/cm2 Esfuerzo de corte en kg/cm2

0.65 0.65

1.30 0.85

2.62 1.30

Se desea determinar la cohesión y el ángulo de fricción interna de la muestra.

Al dibujar estos resultados se obtiene que C = 0.33 kg/cm 2 y

ɸ = 20°

Pregunta 9: La línea de resistencia intrínseca se obtiene en el problema anterior, y si se prueba un espécimen del mismo suelo en una máquina de compresión triaxial con una presión lateral  . Determinar cuál es la compresión vertical de ruptura esperada de la muestra.

1.83 /

 =



Como ya se dibujó la línea de resistencia intrínseca, el circulo de Mohr de la prueba triaxial para  como  debe ser tangente a dicha línea. Para encontrar el centro del círculo a . partir del valor de 

1.83 /

  = 1.83 /

Dibujar la línea “ad” con un ángulo de

45 +  = 55° que corte a la línea de resistencia intrínseca

en el punto “d”, y en ese punto trace una normal a la mencionada línea de resistencia intrínseca

perpendicular a ella, la que fija al centro del círculo. Se dibuja el círculo y donde corte al eje de  las presiones normales se encuentra el valor de 



 = 10.2 /

Pregunta 10: En un plano que forma un ángulo de ° con la horizontal, un suelo está sometido a una tensión normal de 6 kp/cm2 y a una tensión de corte de 2.83 kp/cm 2. En el plano perpendicular al anterior, la tensión normal tiene un valor de 4 kp/cm 2. Determinar las tensiones principales  y  , y la máxima tensión de corte que se produce en el suelo, así como las direcciones de los planos correspondientes. 0btener, asimismo, el estado tensional en un plano que forma un ángulo de ° con el de máxima tensión de corte.

30





20





Círculo de Mohr, máxima tensión de corte y estado tensional en plano que forma 20 con la dirección de máximo corte



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