primer taller de geotecnia

PRIMER TALLER DE GEOTECNIA

LUIS ALEJANDRO VELANDIA MENDOZA

ANDRES FELIPE TORRES MENDIETA

DAVID GARCIA JIMENEZ

PROFESOR: FABIAN ALVAREZ SIERRA

INGENIERO CIVIL, IC

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE INGENIERIA- INGENIERIA CIVIL

ESPECIALIZACION EN GEOTECNIA VIAL Y PAVIMENTOS BOGOTA

2016

TALLER N°1 1. Investigue sobre fisuramiento de suelos (10 puntos):

Cómo se identifican los suelos fisurados?

Suelos Expansivos Todas las arcillas tienen, de una forma u otra, la propiedad de contraerse cuando pierden humedad y de expandirse cuando la ganan de nuevo según las condiciones ambientales. Como minerales activos se reconocen la montmorillonita, la vermiculita, etc; la particularidad de éstos radica en que tienen la propiedad de "absorber" moléculas de agua dentro de su propia estructura molecular. Los daños que presentan las edificaciones cimentadas superficialmente en estos suelos se manifiestan progresivamente mediante fisuramiento, agrietamientos y giros de conjunto de los muros y elementos estructurales, a causa de movimientos desiguales de sus cimientos, especialmente en los años de prolongados períodos de verano e invierno, como los causados por los fenómenos del Niño y de la Niña.

Identificación de suelos fisurados. Fisuras o gritas que se forman en las superficies de las arcillas durante los ciclos alternativos de humedecimiento y secado. Durante los periodos geológicos un depósito puede contener bloques de arcilla sueltos. Se pueden observar fácilmente las gritas por contracción en el suelo en el fondo de pozos de agua secos, en patios y otras superficies de terreno después de prolongados o intensos periodos secos. A veces las fisuras visibles pueden ser de varios metros de longitud y uno o más metros de profundidad, y de 5 a 30 mm de ancho. Estas arcillas se encuentran normalmente por encima del nivel freático, pero los cambios geológicos regionales pueden trasladar los depósitos de arcillas fisuradas a ciertas profundidades o por debajo de los lagos o los océanos existentes.

En las presiones de conducción en la recuperación de muestras pueden colapsar los tubos de pared delgada, y en el uso de tubos de pared gruesa tienden a producir perturbaciones en muestras excesivas. Cuando el muestrador corta fisuras, la recuperación puede ser con un tubo por partes y piezas de suelo pero si se recupera una muestra “inalterada”, la fuerza puede ser afectada por cualquier fisura que aparezca en la muestra pueden dar resultados bastante elevados y poco realistas. Por estas razones, se requiere un considerable juicio de ingeniera para saber interpretar los parámetros de diseño en una arcilla fisurada. Una de las consideraciones a tener en cuenta es el control del agua en el medio ambiente.1 Debe sospecharse la expansivita o retracción de las arcillas cuando:

El terreno sea muy duro de excavar y en él aparezcan fisuras, lisos o planos

de aspecto jabonoso.

Las excavaciones expuestas al sol se degradan rápidamente, agrietándose y

desprendiéndose terrones de forma cúbica.

Existan grietas en la superficie del terreno en tiempo seco.

Se aprecien grietas en muros, tapias o edificios de una planta.

Los taludes naturales presenten deslizamientos superficiales o reptaciones.

El límite líquido sea 2 60 e IP 2 35, con más del 85 Y o pasando por el tamiz

n." 200.

Los análisis mineralógicos indiquen la presencia de montmorillonita o aloysita.

A pesar de estas indicaciones resulta muy difícil calibrar el grado de expansividad del terreno por lo que debe recurrirse a detallados ensayos de laboratorio (presión de hinchamiento, hinchamiento libre. doble edómetro, relaciones succión-humedad, etc).

Cómo se determinan parámetros de resistencia y compresibilidad en suelos fisurados?

2. De acuerdo con la información obtenida del perforador, se tienen los siguientes datos de un suelo:

A) Es una arena con arcilla, color amarillo y gris; muy húmedo y suelto. La muestra tiene unas piedritas y abundantes puntos rojos oscuros y amarillos oscuros. Se encontraron raíces muy finas y motas de algodón.

En el laboratorio se realizaron ensayos cuyos resultados se muestran a continuación:

Análisis granulométrico

Según la granulometría este material (suelo) está conformado por 35% de grava,

27% de arenas y 38 porciento de finos.

HUMEDAD = 21% LL = 40% LP = 27% IP = 13%

LIMITES DE ATTERBERG

Tamiz Peso Retenido % Retenido acumulado % Pasa

3" 0,0 0,0 100,0

3/4 20,0 20,0 80,0

No. 4 15,0 35,0 65,0

No. 10 7,0 42,0 58,0

No. 40 13,0 55,0 45,0

No. 200 7,0 62,0 38,0

GRADACION DEL SUELO

CLASIFICACION DE SUELO REALIZADA MEDIANTE LA USCS

Según esta clasificación nos muestra un material grueso (arena) en el cual pasa más

del 50% el tamiz número 4, tiene más del 12 % pasa tamiz 200 y presenta un índice

de plasticidad mayor del 7%, describiendo de esta manera una arena arcillosa (SC).

Según la carta de plasticidad se tiene: por su cercanía a la línea A la cual divide los

limos y las arcillas, podemos decir que este material es una arena arcillosa o una

arena-limosa de baja plasticidad.

Con los datos básicos de laboratorio, como es el contenido de humedad en este

caso de un 21% podemos determinar el índice de liquidez, este es el índice

utilizado para medir a escala el contenido de humedad natural de una muestra de

suelo, respecto de los límites líquido y plástico (indirectamente sirve para tener una

medida aproximada de la resistencia del material).

IL = (Wn - Wp) / (Wl-Wp)

Dónde: Wn es la humedad natural, Wp es el límite plástico, Wi es el límite líquido

El IL contribuye a evaluar el grado de desecación comparativo en diferentes

muestras de suelo. También, el IL refleja los efectos de contenido de humedad sobre

una muestra de suelo remoldeada y saturada.

El comportamiento del suelo según este resultado es que demostrara fractura rígida

al ser sometido a corte, porque el contenido de natural de humedad es menor al

límite plástico. En este caso el suelo estará en estado sólido a semisólido.

Igualmente podemos determinar el índice retracción o contracción mediante la

siguiente formula:

El índice de contracción es el contenido de humedad por debajo del cual no se

produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. Los cambios en

el volumen de un suelo fino se producirán por encima de la humedad

correspondiente al límite de contracción.

Como la humedad natural y el índice de retracción son prácticamente iguales el

suelo no tendrá cambios volumétricos adicionales considerables con cambios de

humedad (pérdida o ganancia).

Ensayos de penetración estándar

Análisis del suelo en función del ensayo de penetración estándar.

Con un N (corregido) de 29.5 obtenemos que el suelo tiene una densidad

medio densa.

Descripción del suelo

Según la granulometría se tiene un material con las siguientes proporciones grava

35%, arena 27% y finos del 38%.presenta un tamaño máximo nominal de 1”. Según

la clasificación unificada USCS se tiene un suelo clasificado como arena limosa a

arena arcillosa de baja plasticidad, de color amarillo y gris, con presencia de

oxidación rojiza, que nos da a entender que hay presencia de agua, presenta

plasticidad media, índice de liquidez menor a cero, lo que nos da a entender que el

suelo se deseca y que puede presentar cambios volumétricos al entrar en contacto

de agua, el registro de campo indica que el nivel freático se encuentra a un nivel de

1.5 m de profundidad lo que da a entender que ese no es el nivel real del nivel

freático ya que no coinciden con los ensayos de laboratorio. Se cataloga como

suelo cohesivo debido a que presenta un índice de plasticidad del 13% en un 45%

del material que pasa el tamiz del tamiz N40, este suelo tiene una densidad medio

suelta.

Determine mediante el empleo de correlaciones los siguientes parámetros geo-mecánicos para el suelo descrito en A)

Resistencia al corte no drenada (Su) del suelo por medio de 3

metodologías.

1. Según Schmertman 1975

Con un Ip =13% qu = N / 8.75 qu = 29.5/8.75=3.37 Kg/cm2

Su =qu / 2 Su= 3.37 / 2 = 1.68Kg/cm2

2. Nixon (1979)

Su = 12N Su = 12 * 29.5 = 354 Kpa

Su = 3.6098 Kg/cm2

3. Stroud (1974) ; IP < 20

Su = (6-7)N Su = 7*29.5 = 206.5 Kpa Su = 2.10 Kg/cm2

Angulo de fricción interna por 3 metodologías

4. Meyerhof (1965)

Φ = 23.7+ 0.57Ncorr- 0.0006 (Ncorr)² Φ = 39.99⁰

5. Peck, hanson y thornburn

Φ = 27.1+0.3Ncorr – 0.00054 (Ncorr)² Φ = 35.48⁰

6. Shioi and Fukui (1982)

Φ = (15Ncorr) ^ 0.5 +15 Φ = 36.03⁰

Resistencia al corte drenada (c’ y ’)

7. Hatanaka and Uchida (1996)

∅'= (15.4N) ^ 0.5 +20 ∅'= 41.31⁰

Módulo de elasticidad (E) en función de Su y en función de N (ensayo de

penetración estándar)

8. Webb (1974)

E = 3.3 (Ncorr+15) E = 146.85 Kg/cm2 E = 14.40 Mpa

9. Hankey y Wroth en función de (Su) promedio: Su (KN/m2)

E =22*Su E =22*(241.24) = 4713.28 KN/m2 E= 4.7 Mpa

Parámetros de consolidación

Cc (Coeficiente de virgen compresión) por medio de 3 metodologías 1. Terzaghi y Peck (1967)

Cc = 0.007(LL-10) Cc = 0.007(40-10) = 0.21

2. Skempton

Cc = 0.0097 (LL-16.4) Cc = 0.0097 (40-16.4) = 0.22

3. Koppula (1981)

Cc = 0.0093Wn Cc = 0.0093 (21) = 0.195

Cr (Coeficiente de re-compresión) por medio de 2 metodologías

1. Skempton

Ce= 0.10Cc Cr = 0,1(0.208) = 0.0208

2. Cr = Cc/8 Cc = 0.208/8 = 0.026

C (Coeficiente de consolidación secundaria)

1. Cὰ = 0.5 Cc Cὰ = 0.5(0.208) = 0.104

esfuerzo de pre-consolidación por medio de 3 metodologías

1. Mesri (1975)

Su / σv = 0.22 σv = Su / 0.22 σv = 2.46 / 0.22 = 11.18Kg/cm2

2. Larsson (1977)

Su / σv = 0.23 ± 0.04 σv = ((2.46 / 0.19) + (2.46 / 0.27))/2 = 11.03 Kg/cm2

3. Lambe y whitman (1969)

Su / σv =0.14 +0.003*Ip σv = (2.46 / (0,14+(0.003*13))) = 13.74 Kg/cm2

K (permeabilidad)

Según las relaciones volumétricas, se tienen parámetros de vacíos, porosidad y saturación.

t = 16 kN/m3 = 1.6 Kg/cm3 ;

⁄

;

Como la relación de vacíos y la porosidad es por debajo de los parámetros base

para este tipo de material, asumiremos el valor mínimo de e = 0.55 y n = 35%, de

esta manera calcularemos una permeabilidad empleando el método de Tavenas.

Con un e = 0.55 la curva IP+CF = 0.13 + 0,38 = 0.51, con estos datos se obtiene un

K como se indica en la figura este valor nos muestra un comportamiento

impermeable.

Potencial de colapso por 3 metodologías

1. Priklonski (1952)

Kd = (humedad natural – limite plástico) / índice de plasticidad

Kd = (21- 27) / 13 = -0.46 ; Kd < 0: suelo con alto potencial de colapso

2. Gibbs

Asumiendo una densidad seca de 2.7 podemos determinar el riesgo a

colapsar.

Gd < 2.6 / (1+ (0.026*LL)) ; 2.7 < 2.6 / (1+ (0.026*40)) ; 2.7 < 1.27

Se obtiene que el suelo sea no colapsarle

3. U.S.B.R

Se obtuvo un suelo con mediano potencial de colapso

4. NSR-10

γd crit = 1 / ((1/Gs) +LL) ; γd crit = 1 / ((1/2.7) +40) = 0.024 ;

γd crit < 1 ; Suelo es colapsable

Presión de expansión por medio de 2 metodología

1. Según Correlación entre % de expansión, límite líquido y contenido de

agua (Vijayvergiya y Ghazzaly,1973

Con un LL =40% y una humedad = 21% tenemos una presión de expansión de 0.38

2. Según Nayak y Christensen (1970)

Pp = (3.5817*10^-2)(0.13)^1.12((0.38)^2/(0.21)^2) + 3.7912 = 3.8 Kgf/cm2

3. De acuerdo con la información obtenida del perforador, se tienen los

siguientes datos de un suelo.

A) Es un limo con buena cantidad de arena gris y verde, algo plástico, con

piedras amarillas, seco y medio compacto.

Los ensayos de laboratorio realizados a una muestra de suelo arrojaron los

siguientes resultados:

Análisis granulométrico

Según la granulometría este material (suelo) está conformado por 14% de grava,

50% de arenas y 36 porciento de finos. Es un material en el cual predomina el

tamaño arena y partículas finas.

HUMEDAD = 13% LL = 26% LP = 23% IP = 3%

LIMITES DE ATTERBERG


3" 0,0 0,0 100,0

3/4 12,0 12,0 88,0

No. 4 2,0 14,0 86,0

No. 10 11,0 25,0 75,0

No. 40 21,0 46,0 54,0

No. 200 18,0 64,0 36,0

GRADACION DEL SUELO

Clasificación de suelos según la USCS

Según esta clasificación nos muestra un material grueso (arena) en el cual pasa más

del 50% el tamiz número 4, tiene más del 12 % pasa el tamiz 200 y presenta un

índice de plasticidad menor del 4%, describiendo de esta manera una arena limosa

(SM).

Según la carta de plasticidad se tiene: por su cercanía a la línea A la cual divide los

limos y las arcillas podemos decir que este material es una arena arcillosa o una

arena-limosa de baja plasticidad.

Con los datos básicos de laboratorio como es el contenido de humedad en este caso

de un 13% podemos determinar el índice de liquidez, este es el índice utilizado para

medir a escala el contenido de humedad natural de una muestra de suelo, respecto

de los límites líquido y plástico (indirectamente sirve para tener una medida

aproximada de la resistencia del material).

IL = (Wn - Wp) / (Wl-Wp)

Dónde: Wn es la humedad natural, Wp es el límite plástico, Wi es el límite líquido

El IL contribuye a evaluar el grado de desecación comparativo en diferentes

muestras de suelo. También, el IL refleja los efectos de contenido de humedad sobre

una muestra de suelo remoldeada y saturada.

El comportamiento del suelo según este resultado es que demostrara fractura rígida

al ser sometido a corte, porque el contenido de natural de humedad es menor al

límite plástico. En este caso el suelo estará en estado sólido a semisólido.

Igualmente podemos determinar el índice retracción o contracción mediante la

siguiente formula:

El índice de contracción es el contenido de humedad por debajo del cual no se

produce reducción adicional de volumen o contracción en el suelo. Los cambios en

el volumen de un suelo fino se producirán por encima de la humedad

correspondiente al límite de contracción.

Como la humedad natural es menor al índice de contracción el suelo no tendrá

cambios volumétricos considerables con cambios de humedad (pérdida o

ganancia).

Ensayo de penetración estándar

Análisis del suelo en función del ensayo de penetración estándar.

• Con un N (corregido) de 6,5 obtenemos que el suelo tiene una densidad

suelta.

Descripción del suelo

Según la granulometría se tiene un material con las siguientes proporciones grava

14%, arena 50% y finos del 36% y presenta un tamaño máximo nominal de 1”. Se

puede realizar una primera descripción la cual describe una arena limosa o arenosa

de baja plasticidad con pocas gravas. Según la clasificación unificada USCS se tiene

6" 12" 18" N (campo) N (CORREGIDO) PROFUNDIDAD ( m )

3 4 5 9 3.0

2 4 6 10 3.5

3 32 4 7 4.0

8,7 6,5PROMEDIO =

ENSAYO DE PENETARCION ESTANDAR (SPT)

un suelo clasificado como arena limosa a arena arcillosa, de color verde y gris,

presenta plasticidad ligeramente plástica , presenta una densidad suelta, índice de

liquidez por debajo de cero lo que nos da a entender que el suelo se deseca y que

puede presentar cambios volumétricos al entrar en contacto de agua, el registro de

campo indica que el nivel freático se encuentra a un nivel de 0.5 m de profundidad lo

que da a entender que ese no es el nivel real del nivel freático ya que no coinciden

con los ensayos de laboratorio, se cataloga como suelo granular debido a que

presenta un índice de plasticidad del 3% en un 54% del material que pasa el tamiz

del tamiz N40.

B) Determine mediante correlaciones los siguientes parámetros geo-

mecánicos para el suelo.

Angulo de fricción interna del suelo por medio de 6 metodologías

1. Meyerhof (1965)

Φ = 23.7+ 0.57Ncorr- 0.0006 (Ncorr)² Φ = 27.17⁰

2. Peck, hanson y thornburn

Φ = 27.1+0.3Ncorr – 0.00054 (Ncorr)² Φ = 29.02⁰

3. Shioi and Fukui (1982)

Φ = (15N) ^ 0.5 +15 Φ = 24.87⁰

4. Hatanaka

Φ = 20 + (12.5 Ncorr ) ^0.5 Φ = 29.01⁰

5. Muromachi

Φ = 20 + 2.18 (Ncampo)^0.5 Φ = 26.43⁰

6. Peck, hanson, thomburn, wolff

Φ = 15 + (9.37*Ncampo)^0.5 Φ = 24.02⁰

Resistencia al corte drenada (c’ y ∅’)

1. Hatanaka and Uchida (1996)

∅'= (15.4Ncorr) ^ 0.5 +20 ∅'= 30.0⁰

Módulo de elasticidad (E)

1. Webb (1974)

E = 3.3 (Ncorr+15) ; E = 70.95 Kg/cm2 ; E = 6.95 Mpa

2. Hankey y Wroth en función de (Su) promedio: Su (KN/m2)

E =22*(29Ncorr^0.72) ; E =22*(111.60) = 2455.37 KN/m2 ;

E= 2.47 Mpa

3. J.E. Bowles

E = 300(N+6) E = 300(6.5+6) = 3.75 Mpa

K (permeabilidad) (1 punto)

1. Según Hazen (1930)

K = A (D10)^2 = 12 (0.0013)^2 = 2.08x10^-5 mm/seg ; Baja impermeabilidad

Determine si el suelo es colapsarle por 2 metodologías

1. Priklonski (1952)

Kd = (humedad natural – limite plástico) / índice de plasticidad

Kd = (13 - 23) / 3 = - 3.33 ; Kd < 0: suelo con alto potencial de

colapso

2. Gibbs

t = 13 kN/m3 = 1.3 Kg/cm3

⁄ = 11.5 KN/m3

4) Problemas Presentados en Suelo del punto 2 y 3

Suelo del punto 2

Según la clasificación USCS nos muestra una arena arcillosa a arena limosa

de baja plasticidad que presenta un índice de liquidez menor a cero lo cual

muestra que este material es duro y requiere mucha agua para estar en

equilibrio químico, presentara cambios volumétricos por desecación

presentándose cuando existan cambios de humedad considerables.

Este material a pesar que se llame principalmente arena tendrá un

comportamiento de un suelo cohesivo debido a que presenta un índice

plástico del 13 % en un 45 % del total del material (pasa tamiza #40), su

comportamiento cohesivo es debido principalmente al contenido de arcillas.

En este tipo de suelos puede llegar a presentar asentamientos en el tiempo

(consolidación).

Se tiene la humedad del material muy parecida al de contracción (Lc) esto

puede llegar a manifestar que el suelo tenga un comportamiento de

problemas de agrietamiento, generándose una permeabilidad secundaria,

entrando una gran cantidad de agua por medio de las fisuras debido al

desequilibrio químico que presenta el suelo y esto lleva a cambios

volumétricos.

Los problemas de cambios de volumen de este suelo son debido a

desecación y no a minerales arcilloso expansivos.

Presenta una densidad muy densa, una consistencia muy firme y en términos

de plasticidad media, lo que el suelo es denso descartando de esta manera

suelos licuables y dispersivos.

La expansión pueden ser considerados como procesos de inestabilidad

estructural, el comportamiento deformacional del suelo varía con los cambios

de las condiciones ambientales (ejemplo, cambios de humedad), sin

modificación del estado de esfuerzo exterior.

Weq = 0.47LL +3.6

Weq = 0.47*40 +3.6 = 22.4 ; Wn = 21%

Wn < Weq si la Wn es inferior a la Weq el suelo buscará equilibrarse

De acuerdo al potencial de colapso determinado en la NSR-10 el suelo presenta un rango de colapsividad de medio a alto.

Suelo del punto 3

Según la clasificación USCS nos muestra una arena limosa a arena arcillosa

de baja plasticidad que presenta un índice de liquidez menor a cero, lo cual

muestra que este material es duro, esta dureza es debida a la capacidad de

desecarse lo cual no se ve reflejado con el ensayo SPT (N), requiere mucha

agua para estar en equilibrio químico, presentara cambios volumétricos por

desecación presentándose cuando existan cambios de humedad

considerables.

Este material tendrá un comportamiento de un suelo granular debido a que

presenta un índice plástico del 3 % en un 54 % del total del material (pasa

tamiza #40).

Según el ensayo de SPT (N) presenta un densidad suelta, lo que podemos

relacionar con que el material es poroso, es un material permeable, presenta

un consistencia muy firme luego de determinarse el Su, una plasticidad

ligeramente plástica esto se debe a que su límite plástico es muy cercano a

30% en donde se comporta como un limo.

Con las características anteriores podemos concluir que este suelo tiene

problemas de colapsividad, ya que es un material poroso que cuando el agua

entra en su interior lo desestabiliza quitando el material cementante que une

cada partícula de arena, de esta manera se pierde la fricción entre partículas.

Weq = 0.47LL +3.6

Weq = 0.47*40 +3.6 = 22.4 ; Wn = 21%

Wn < Weq = si la Wn es inferior a la Weq el suelo buscará equilibrarse

De acuerdo al potencial de colapso, el suelo presenta un rango de

colapsibilidad de medio a alto.

Observando el Ncorr de 6.5 a una profundidad de 3.5 se podría pensar que

existiera unas condiciones iguales a profundidad y que en el caso que fueran

depósitos limosos y/o arenosos, poco consolidados, con nivel freático a pocos

metros de profundidad, con un límite liquido mayor a 35%, índice de

plasticidad menor a 6%, y que se encuentra en zonas en donde se pueda

presentarse un sismo de magnitud moderada a grande podría existir el

fenómeno de licuación.

Debido a alta permeabilidad y su densidad suelta, se podría presentar la auto-

erosión de suelo que posteriormente provocará tubificación y pérdida del

mismo.

5. Determine los parámetros de resistencia con la metodología de A. González

para los suelos descritos en el ejercicio 2 y 3.

Peck

Suelo 1 arena arcillosa a arena limosa

Φ’ = 28.5 + 0.25N1-45

Donde N145 = Cn x N

Según Skempton Cn = 2/(1+Rs), para Rs = 0, Cn = 2

Donde N145 = 2 x 29.5

Φ’ = 28.5 + 0.25 (29.5) = 43.25⁰

Suelo 2 arena limosa a arena arcillosa

Φ’ = 28.5 + 0.25N1-45

Donde N145 = Cn x N

Según Skempton Cn = 2/(1+Rs), para Rs = 0, Cn = 2

Donde N145 = 2 x 6.5

Φ’ = 28.5 + 0.25 (13) = 31.75⁰

Suelo 1

Registro de perforación

SUELO 1 DESCRIPCION SPT

COTA INICIAL COTA FINAL N

1 2.5 3.0 0.5 36

2 3.0 3.5 0.5 42

3 3.5 4.0 0.5 40

PROFUNDIDAD

Grava gruesa - fina l imo arci l losa con a lgo de arena a grava gruesa – fina

arci l lo l imosa con a lgo de arena amari l la y gris con oxidaciones , con a lgo

de ra íces y motas de a lgodón, con humedad y plasticidad media, densa.

ESPESOR DE

LA CAPA

Determinación de esfuerzos y presión de poros

σ' = σt-u

σ'= Esfuerzo efectivo

σt= Esfuerzo total

u = Presión de poros

Corrección por confinamiento según Seed - Idriss

Cn =1 – k*log (Rs) ; Rs = esfuerzo efectivo / presión atmosférica

K = 1.41 si el Rs < 1

Determinación de Φ’

Φ’ = 28.5 + 0.25N1-45

Determinación de esfuerzo cortante

COTA INICIAL COTA FINAL

1 2,5 3 16 48 40 8

2 3 3,5 16 56 48 8

3 3,5 4 16 64 56 8

PESO UNITARIO

(KN/m3)

ESFUERZO

VERTICAL (KN/m3)

ESFUERZO VERTICAL

EFECTIVO (KN/m3)POROS (U)

PROFUNDIDADSUELO 1

SPT


1 2,5 3 0.5 40 1,41 36 1,56 56,16

2 3 3,5 0.5 48 1,41 42 1,47 61,74

3 3,5 4 0.5 56 1,41 40 1,39 55,6

N1-45ESFUERZO VERTICAL

EFECTIVO (KN/m3)K

Cn (seed-

Idriss)SUELO 1

PROFUNDIDAD ESPESOR DE

LA CAPA

SUELO 1 N1-45 Φ '

1 56,16 42,5

2 61,74 43,9

3 55,6 42,4

Promedio 43,0

Esfuerzo

COTA INICIAL COTA FINAL cortante

1 2,5 3 40 42,5 36,65

2 3 3,5 48 43,9 46,19

3 3,5 4 56 42,4 51,13

Φ 'SUELO 1PROFUNDIDAD ESFUERZO

VERTICAL EFECTIVO

Calculo de la cohesión

Suelo 2

Registro de perforación

Determinación de esfuerzos y presión de poros

σ' = σt-u

σ'= Esfuerzo efectivo ; σt= Esfuerzo total

u = Presión de poros

Corrección por confinamiento según Seed - Idriss

Cn =1 – k*log (Rs) ; Rs = esfuerzo efectivo / presión atmosférica

K = 1.41 si el Rs < 1

Esfuerzo


1 2,5 3 40 42,5 36,65 0,0032

2 3 3,5 48 43,9 46,19 1,76

3 3,5 4 56 42,4 51,13 14,6

Φ ' CohesionSUELO 1PROFUNDIDAD ESFUERZO

VERTICAL EFECTIVO

SUELO 2 DESCRIPCION SPT


1 1.5 2.0 0.5 9

2 2.0 3.0 1.0 10

3 3.0 3.5 0.5 7


LA CAPA

Arena media - fina l imo arci l losa con poco de grava a arena media - fina

l imo arci l loso con poco de grava gris y verde con baja humedad,

l igeramente plástica y dens idad suelta

COTA INICIAL COTA FINAL

1 1,5 2 13 26 19,5 6,5

2 2 3 13 39 26 13

3 3 3,5 13 45,5 39 6,5

PESO UNITARIO

(KN/m3)

ESFUERZO

VERTICAL (KN/m3)

ESFUERZO VERTICAL

EFECTIVO (KN/m3)POROS (U)PROFUNDIDADSUELO 2

SPT


1 1,5 2 0.5 19,5 1,41 9 1,89 17,01

2 2 3 1.0 26 1,41 10 1,64 16,4

3 3 3,5 0.5 39 1,41 7 1,42 9,94

N1-45ESFUERZO VERTICAL

EFECTIVO (KN/m3)K

Cn (seed-

Idriss)SUELO 2


LA CAPA

Determinación de Φ’

Φ’ = 28.5 + 0.25N1-45

Determinación de esfuerzo cortante

Calculo de la cohesión

6. Diseñe un material de filtro y verifique el criterio de permeabilidad

A) El suelo descrito en el ejercicio No. 2

SUELO 2 N1-45 Φ '

1 17,01 32,8

2 16,4 32,6

3 9,94 31,0

Promedio 32,1

Esfuerzo


1 1,5 2 19,5 32,8 12.56

2 2 3 26 32,6 16,62

3 3 3,5 39 31,0 23,43

Φ 'SUELO 2PROFUNDIDAD ESFUERZO

VERTICAL EFECTIVO

Esfuerzo


1 1,5 2 19,5 32,8 12.56 0,0068

2 2 3 26 32,6 16,62 0,0076

3 3 3,5 39 31,0 23,43 0.0035

Φ ' CohesionSUELO 2PROFUNDIDAD ESFUERZO

VERTICAL EFECTIVO

Según la granulometría realizada sobre la muestra, nos damos cuenta que para

poder diseñar el filtro necesitamos un D15 el cual no tenemos, por lo tanto debemos

prolongar la granulometría manteniendo el comportamiento original del material, de

esta manera obtenemos un los datos necesarios para el diseño.

D15 mat. prot = 0.005 mm; D85 mat. Prot =28 mm

Criterios de diseño límite inferior del filtro:

(D15 filtro / D85 Mat. Protegido) ≤ 5 D15 filtro ≤ 5* D85 Mat. Protegido

D15 filtro = 5 * 28mm = 140 mm

5 ≤ (D15 filtro / D15 Mat. Protegido) ≤ 40


D15 filtro = 5 * 0.005 = 0.025 mm


D15 filtro = 40 * 0.005 = 0.2 mm

Calculo de drenaje

(D15 filtro / tamaño máximo) > 2 D15 filtro > 2 * tamaño máximo

D85 Mat. Protegido ≤ 3” = 76.2 mm

Dos factores principales influyen al seleccionar el material de un filtro: la

granulometría para el material del filtro debe ser tal que:

a) El suelo por proteger no sea lavado hacia el filtro.

b) Que no se genera una carga de presión hidrostática excesiva con un coeficiente

inferior de permeabilidad.

D15(F) / D85(B) < 5 ; 0.2 / 28 < 5 ; 0.00714 < 5 cumple (a)

D15(F) / D15(B) > 4 ; 0.025 / 0.005 > 4 ; 5 > 4 cumple (b)

B) El suelo descrito en el ejercicio No. 3


3" 0,0 0,0 100,0

3/4 12,0 12,0 88,0

No. 4 2,0 14,0 86,0

No. 10 11,0 25,0 75,0

No. 40 21,0 46,0 54,0

No. 200 18,0 64,0 36,0

GRADACION DEL SUELO

arena limosa a arena arcillosa

Según la granulometría realizada sobre la muestra, nos damos cuenta que para

poder diseñar el filtro necesitamos un D15 el cual no tenemos, por lo tanto debemos

prolongar la granulometría manteniendo el comportamiento original del material, de

esta manera obtenemos un los datos necesarios para el diseño.

D15 mat. prot = 0.015 mm; D85 mat. Prot =5 mm

Criterios de diseño límite inferior del filtro:


D15 filtro = 5 * 5mm = 25 mm

5 ≤ (D15 filtro / D15 Mat. Protegido) ≤ 40


D15 filtro = 5 * 0.015 = 0.075 mm


D15 filtro = 40 * 0.015 = 0.6 mm

Calculo de drenaje

(D15 filtro / tamaño máximo) > 2 D15 filtro > 2 * tamaño máximo

D85 Mat. Protegido > 3” = 76.2 mm

Dos factores principales influyen al seleccionar el material de un filtro: la

granulometría para el material del filtro debe ser tal que:

a) El suelo por proteger no se lavado hacia el filtro.

b) Que no se genera una carga de presión hidrostática excesiva con un coeficiente

inferior de permeabilidad.

D15(F) / D85(B) < 5 ; 0.6 / 28 < 5 ; 0.0214 < 5 cumple (a)

D15(F) / D15(B) > 4 ; 0.075 / 0.015 > 4 ; 5 > 4 cumple (b)

7. Analice el informe de suelos adjunto desde el punto de vista de

caracterización de suelos, parámetros de resistencia, parámetros de

compresibilidad y condiciones especiales que pudieran tener estos suelos.

Observando los perfiles de exploración en los alrededores de la escuela, podemos

decir que la perforación 1 y 3 corresponden a materiales menos alterados o que

no presentan depósitos de materiales en la parte superior por lo que no tiene la

misma configuración a las demás perforaciones. De esta manera podemos deducir

que el material que controla el comportamiento de inestabilidad o que hace

manifestar los problemas en la escuela es un material tipo limo (ML), este material

de acuerdo a las correlaciones con el ensayo SPT (N) presenta una consistencia

medio firme, y una densidad suelta a una profundidad aproximada de 3.5 metros de

profundidad.

Este material se encuentra soportado sobre material granular fino (SM), el cual por

su permeabilidad facilita el flujo de agua al interior de los estratos, facilitando el

movimiento de reptación observado en el lugar.

En general en toda las perforaciones a una profundidad promedio de 4 metros se

determinó mediante ensayos de atterberg que la humedad natural de los materiales

se encuentra entre el limite líquido y el limite plástico de esta manera no existirán

cambios volumétricos. Al realizarse un checheo se observó que al determinarse los

límites de contracción estos arrojan resultados que al compararse con la humedad

natural de los materiales son menores, esto causa cambios bruscos de volumen al

cambiar los contenidos de humedad o al hacer contacto el agua de infiltración con el

material, produciendo y reflejándose en la superficie los agrietamientos.

El problema principal en este suelo son los cambios de volumen regidos por

alteraciones en el contenido de humedad y la alta permeabilidad presentada,

producida por la alta concentración de agua de escorrentía.

En general es un suelo expansivo, que sufre de cambios de volumen debido a que

su humedad natural se encuentra por encima del límite de contracción, presenta un

potencial de colapso bajo al igual que potencial de licuación.

En el caso de la perforación 3, es la que más cerca se encuentra a la casa,

presentara cambios de volumen debido a que presenta humedades naturales por

debajo de límite plástico y por debajo del límite contracción. Esta perforación

muestra una estratigrafía muy variada pero en general tiene este comportamiento.

primer taller de geotecnia

Documents