Cátedra de Geotecnia Prof. Ing. Gabriela Souto
Año 2009
Trabajo Practico Nº4 Presiones Neutras y Efectivas
TRABAJO PRACTICO PRACTICO Nº4 PRESIONES NEUTRAS Y EFECTIVAS EJERCICIO RESUELTO Calcular la presión vertical efectiva en la base de la estratigrafía representada en la figura. = 1.5 tn/m
10 m
A 10 m
= 1.7 tn/m
3
B
3
Arena gruesa
N.F
A
Arena gruesa
B
10 m
= 1.6 tn/m
3
Arcilla
C
C
Con el fin de resolver este tipo de situaciones problemáticas, debemos determinar el estado de tensiones verticales en un plano que se encuentra a una profundidad de 30 m, con respecto a la superficie natural del terreno. Se debe tener en cuenta que fracción del esfuerzo normal es tomada por el agua en los espacios vacíos, y cual es tomada por el esqueleto del suelo en los puntos de contacto de las partículas del suelo. su elo. De acuerdo a la expresión =
’+U
presión normal total y es la carga total aplicada al suelo en una determinada profundidad. Este esfuerzo normal vemos que se divide en dos partes. H
’ : es el esfuerzo total tomado por los sólidos del suelo en sus puntos de contacto, llamada, presión efectiva o esfuerzo efectivo. ’H, donde ’ = sat U: es la porción tomada por el agua en los espacios vacíos, y actúa igual en todas las direcciones, llamada presión neutra o intersticial
Análisis de las presiones totales
U=
H
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Plano A-A
A =
1,5
Año 2009 Tn m
10
3
m = 15
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Tn m
2
Plano B-B : B = A
Tn
1,7
m
10
3
Tn
m = 17
m
+ 15
2
Tn m
2
= 32
Tn m
2
Plano C-C C = B
1,6
Tn m
10
3
m = 32
Tn m
Tn
+ 16
2
m
2
= 48
Tn m
2
Análisis de las presiones efectivas Plano A-A
A =
1,5
Tn m
10
3
m = 15
Tn m
2
Plano B-B : al encontrarse debajo de la napa de agua, tenemos que trabajar son el suelo sumergido B = A
(1,7
Tn m
3
-1
Tn m
3
)10 m = 7
Tn m
2
+ 15
Tn m
2
= 22
Tn m
2
Plano C-C C = B
(1,6
Tn m
3
-1
Tn m
3
Tn
)10 m = 22
m
2
+ 6
Tn m
2
= 28
Tn m
2
Análisis de las presiones neutras Tn
Plano B-B
UB = 1
Plano C-C
UC = UB + 1
m
3
10
m = 10
Tn m
3
10
Tn m
2
m = 10
Tn m
2
= 20
Tn m
2
Gráficamente: lo podemos realizar de cualquiera de las dos formas
U
’ 15
A
A
15
15
= B
C
32
10
20
B
48
EJERCICIOS PROPUESTOS
C
+
32
22
48
10
28
20
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Trabajo Practico Nº4 Presiones Neutras y Efectivas
Ejercicio Nº1: Dado el siguiente perfil de suelo, calcular el esfuerzo total, la presión de poros en el agua y el esfuerzo efectivo en los puntos A, B y C A 6.00 m
Arena = 16. 5kN/m
3
B
A Ar ci ll a
13.00 m
sat =
19.25kN/m
3
C Manto impermeable
Ejercicio Nº2: Se realizó una perforación exploratoria en un estrato de arcilla firme saturada. Se observó que el manto subyacente de arena estaba bajo presión artesiana. El agua en la perforación se elevó a una altura H1 por sobre la capa de arena. Si se debe realizar una excavación a cielo abierto en la arcilla, ¿qué tan profunda debe hacerse la excavación antes de que exista levantamiento de fondo?
Ar ci lla 8.00 m
sat =
18.76kN/m
3.00 m
3
H1
Arena = 16. 5kN/m
H2
3
C Manto impermeable
EJERCICIO Nº3 Determinar la presión total, efectiva y neutra en los planos A B y C mediante los datos y condiciones que los estratos indican. Asumir que no hay ascensión capilar arriba de la napa freática y que allí la arena está húmeda (no saturada). Realizar los diagramas de ; y u. 2.00 m
SM
= 1800 Kg/m
3
A 3.00 m
A SM
sat =
1900 Kg/m
3
B
B 6.00 m
CH C
sat =
3
1900 Kg/m
C
EJERCICIO Nº 4: En el perfil estratigráfico del suelo que se indica en la figura, se han realizado tres perforaciones en distintas épocas del año, detectándose fluctuaciones del nivel freático:
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a) El nivel freático se encuentre 1,50 m por debajo del nivel del terreno natural. b) El nivel freático coincide con el nivel del terreno natural. c) El nivel freático se encuentre 2,00 m por encima del nivel del terreno Para cada una de las tres condiciones indicadas, se pide: 1) Trazar los diagramas de presiones totales, neutras y efectivas hasta el nivel A-A. 2) Calcule las presiones en los niveles indicados, y presente los resultados en una tabla. d) Cuál es la variación de la presión efectiva en el plano A-A? Datos 3
Suelo 1: s1 = 2,70 g/cm e1 = 0,85 Sr1 = 0,80 h1 = - 4,00 m 3
Suelo 2: s2 = 2,65 g/cm
w2 = 0,25
h2 = - 6,50 m NTN: ±0.0
N.F
Suelo 1
H1
Suelo 2
H2
A
A
Ejercicio Nº5: Un perfil de suelo está compuesto por tres estratos diferenciados con las siguientes características: Estrato 1: SP, γ = 1.80 t/m3, w = 21%, Espesor = 6.0 m Estrato 2: MH, γsat = 1.70 t/m3, Espesor = 4.0 m Estrato 3: SW, wsat ≤ 31%, Espesor = 5.0 m La napa freática fue detectada en el primer estrato a 4m de profundidad y 2 sobre el mismo se deposita un relleno con un peso total de 5.0 t/m . Determinar : a) Diagramas de presiones totales, neutras y efectivas. b) Diagramas de presiones totales, neutras y efectivas para el caso en que la napa ascienda hasta el nivel de terreno inicial. c) Diagramas de presiones totales, neutras y efectivas para el caso en que, debido a una inundación, la napa ascienda 4.0m por sobre el nivel de terreno inicial.
