Libro de Suelos Ii Completo PDF

 

TEXTOS DE REFERENCIA PARA INGENIERIA CIVIL

LIBRO DE MECÁNICA DE SUELOS II

Propiedad de: Ing. Eduardo B. Ledezma Céspedes  

TRINIDAD – BENI - BOLIVIA

 

01readme ARCHIVOS DEL DOCUMENTO DE TESIS 1.- cap1-Incremento de esfuerzos verticales en una masa de suelo.doc.- Corresponde al primer capítulo del plan global de la materia, el objetivo principal de este capítulo es que el estudiante aprenda a determinar el incremento de esfuerzos verticales. 2.- cap2-Asentamiento de fundaciones superficiales.doc.- Corresponde al segundo capítulo del plan global de la materia, y su objetivo principal es que el estudiante aprenda a determinar el asentamiento producido en el suelo debido a fundaciones superficiales. 3.- cap3-Capacidad de apoyo de fundaciones superficiales.doc.- Corresponde al tercer capítulo del plan global de la materia, y su objetivo principal es que el estudiante aprenda a determinar la capacidad de apoyo del suelo. 4.- cap4-Suelos especiales.doc.- Corresponde al cuarto capítulo del plan global de la materia, y su objetivo principal es que el estudiante aprenda a identificar este tipo de suelos además de que conozca las medidas de prevencióna realizarse en caso de que este tipo de suelos se halle formando nuestro suelo de fundación. 5.- cap5-Esfuerzos laterales del terreno.doc.- Corresponde al quinto capítulo del plan global de la materia, y su objetivo principal es que el estudiante aprenda a determinar el esfuerzo lateral que ejerce el terreno sobre la estructura de retención. 6.- cap6-Diseño de muros de contención.doc.- Corresponde al sexto capítulo del plan  global de la materia, y su objetivo principal es que el estudiante aprenda a diseñar estructuras de retención. 7.- cap7-Estabilidad de taludes.doc.- Corresponde al séptimo capítulo del plan global de la materia, y su objetivo principal es que el estudiante aprenda los métodos utilizados para el análisis de estabilidad de taludes. 8.- cap8-Exploración del subsuelo.doc.- Corresponde al octavo capítulo del plan global de la materia, y su objetivo principal es que el estudiante conozca los ensayos existentes para la determinación de parámetros en campo.

ARMADO DEL DOCUMENTO DE TESIS El primer archivo de la tesis es el documento Índice1-Índice.doc, seguidamente se coloca el archivo cap1-Incremento de esfuerzos verticales en una masa de suelo.doc, a continuación el archivo cap2-Asentamiento de fundaciones superficiales.doc, el archivo cap3-Capacidad de apoyo de fundaciones superficiales.doc y así sucesivamente hasta llegar al archivo cap8-Exploración del subsuelo.doc.Finalmente se coloca el archivo Bibliografía1-Bibliografía.doc. Página 1

 

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Incremento de esfuerzos en una masa de suelo 1. Método de Boussinesq. 1.1 General. General. 1.2 Incremento Incremento de esfuerzos debido a una carga lineal. 1.3 Incremento de esfuerzos debido a una carga continua (ancho finito y longitud infinita). 1.4 Incremento de esfuerzos debido a un área circular uniformemente uniformement e cargada. 1.5 Incremento Incremento de esfuerzos debido a un área rectangular uniformemente uniformemente cargada 1.6 Incremento de esfuerzo vertical vertica l debido a un área uniformemente uniformement e cargada de cualquier forma 1.7  Casos especiales especiales de carga para la solución de Boussinesq 2. Métodos Métodos probabilísticas aproximados. aproximados. 2.1 Carga Puntual. 2.2 Carga Lineal. 2.3 Carga continua. continua. 2.4 Carga vertical vertical uniforme sobre un área rectangular 2.5 Carga vertical vertical uniforme sobre un área circular 3. Método de Westergaard. Westergaa rd. 4. Incremento de esfuerzos en medios estratificados. estrat ificados. 4.1 Incremento de esfuerzos esfuerz os debido a una carga de franja continua. 4.2 Incremento Incremento de esfuerzos debido a una superficie cargada en forma circular 5. Incremento de esfuerzos en medios finitos. 5.1 Incremento de esfuerzos esfuerz os debido a una carga de franja continua 5.2 Incremento de esfuerzos esfuerz os debido a una superficie superfici e cargada carga da de forma circular 5.3 Incremento de esfuerzos esfuerz os debido a una superficie superfici e cargada carga da de forma rectangular 6. Determinación del incremento de esfuerzos en medios estratificados estrat ificados a través del método probabilístico. probabilístico. 7. Incremento de esfuerzos esfuerz os debido a una carga rígida. 8. Tipos de cargas impartidas impartidas en el terreno.

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Asentamiento de fundaciones superficiales 1. Asentamiento inmediato. 1.1. Asentamient Asentamiento o inmediato en estratos estrat os de suelo cohesivo cohesiv o de espesor finito. 1.1.1 Asentamiento Asentamient o inmediato en estratos estrat os de suelo cohesivo de espesor finito. 1.2. Asentamiento inmediato en suelos granulares. 1.2.1. Cálculo del asenta asentamiento miento en suelos granulares granular es a partir del método de Schmertmann. 1.2.2. Cálculo del asenta asentamiento miento en suelos granulares granular es a partir de ensayos de penetración estándar (SPT). 1.3 Determinación Determinaci módulo de elasticidad elastici dad apropiado apropia do a utilizarse enón el del cálculo de asentamientos.

1  7 7 11 12 16 20 25 26 28 28 31 32 32 32 35 36 37 46 52  52 54 54 55 56 66 67  69 74 75 75  76 83

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2 Asentamiento Asentamiento por consolidación primaria. 2.1 Relación de esfuerzos de campo-laboratorio 2.2. Ensayo de consolidación. consolida ción. 2.3 Determinac Determinación ión de la curva virgen de compresión compres ión de laborat laboratorio orio 2.4 Esfuerzo o presión de preconsolidación. preconsolidación. 2.4.1 Determinación Determinación de la presión de preconsolidación. 2.5 Obtención de la curva de consolidación consolida ción de campo

92 93 96 100 104 106 108

2.6. Determinac Determinación ión de parámetros pará metros de campo. 2.6.1 Compresibilidad Compresibilidad del suelo. 2.7 Cálculo del asentamiento asenta miento producido produci do en el ensayo de consolidación. consoli dación. (Asentamiento (Asentamien to odómetrico). odómetrico). 2.7.1. Cálculo del asentamiento asenta miento odómetric odómetrico o en suelos normalmente consolidados. 2.7.2. Cálculo del asentamiento asenta miento edométrico en suelos sobreconsolidados. 2.8 Cálculo del asentamiento por consolid consolidación ación primaria determinado a partir de los resultados resulta dos obtenidos del ensayo de consolidación 2.9 Cálculo del asentamiento asentamient o total producido en suelos cohesivos. 2.10 Tiempo de consolidación consolida ción 2.11 Coeficiente de consolidación. 2.11.1 Método de Casagrande Casa grande (Método de Log-tiempo). Log-tiemp o). 2.11.2 Método de Taylor (Método de la raíz cuadrada cuadra da de tiempo). 3 Asentamiento por consolidación secundaria. 4. Asentamientos Asentamientos tolerables, diferenciales y totales

111 111 116

Capacidad de apoyo de fundaciones f undaciones superficiales.

134  139 148

1 Carga última de apoyo. 2 Métodos semi- empíricos para la determinación determinac ión de la capacida capacidad d última de apoyo. 2.1 Método de Terzaghi. Terzag hi. 2.2 Método de Meyerhof. 2.3 Ecuación de Hansen. 2.4 Método de Vesic. 3 Criterio para la elección de la ecuación utilizada para la determinación determinación de la capacidad de apoyo. 4. Elección de parámetros de resistencia. 4.1 Condiciones Condiciones drenadas. 4.2 Condición no drenada. 5. Capacidad de apoyo para una fundación rectangular cuando la carga es aplicada en un lugar distinto al centroide. 5.1 Método de Meyerhof 5.2 Método de Prakash Praka sh y Saran. 5.3 Método de Highter y Anders. 5.4 Método de Hansen y Vesic. 6. Capacidad última de apoyo en un suelo estratificado. estrat ificado.

116 117 117

118  119 128 128 129 132  133

148 152 153 157 159 161 161 162 162 163 165 164 173 173

 

6.1 Estrato de suelo fuerte fuert e sobre estrato de suelo débil. 6.2 Estrato de suelo débil sobre estrato estrat o de suelo fuerte.

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Suelos especiales. 1 Suelos dispersivos. 1.1 Definición. 1.2 Identificación de arcillas dispersivas dispersivas. 1.2.1 Ensayo de erosión interna (Pinhole test). 1.2.2 Análisis químico del extract extracto o de agua de poros. 1.2.3 Método Estándar para las características carac terísticas de suelos arcillosos por doble hidrometría. 1.2.4 Ensayo químico de fracciones fracc iones del suelo (Crumb test). 1.3 Medidas de prevención prevenc ión y/o solución cuando se trabaja traba ja con arcillas dispersivas. dispersivas. 2 Suelos colapsables. colapsables. 2.1 Definición. 2.2 Identificación Identificación de suelos colapsables. 2.3 Medidas de prevención prevenc ión y/o solución cuando se trabaja traba ja con suelos colapsables.

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173 183 185  185 185 186  187 192 193 195 196 197 197 197 205

3 Suelos expansivos. 3.1 Definición. 3.2 Identificación Identificaci ón de suelos expansivos. 3.3 Medidas de prevención y/o solución cuando se trabaja con suelos expansivos.

205 205 207 214

Esfuerzos laterales del terreno.

216  220 223 224 225

1 Esfuerzo lateral del terreno en condición de reposo. 2 Esfuerzo lateral del terreno en condición activa. 2.1 Teoría de Rankine 2.1.1 Esfuerzo activo para suelos granulares determinado a través de la Teoría de Rankine. Ra nkine. 2.1.2 Esfuerzo activo para suelos cohesivos determinado a través de la Teoría de Rankine. Ra nkine. 2.2 Teoría de Coulomb. 2.2.1 Esfuerzo activo para suelos granulares determinado a través de la Teoría de Coulomb. 2.2.1.1 Solución gráfica para la teoría de Coulomb en suelos granualres (Método de Culmann). 2.2.2 Esfuerzo activo para suelos cohesivos determinado a través de la Teoría de Coulomb. 3 Esfuerzo lateral del terreno en condición pasiva. 3.1 Teoría de Rankine. 3.1.1 Esfuerzo pasivo para suelos granulares determinado a través de la Teoría de Rankine. Ra nkine. 3.1.2 Esfuerzo pasivo para suelos cohesivos determinado a

227 228 231 232 239 240 241 242 244

 

través de la Teoría de Rankine. Ra nkine. 3.2 Teoría de Coulomb. 3.2.1 Esfuerzo pasivo para suelos granulares determinado a través de la teoría de Coulomb. Coulomb. 3.2.2 Esfuerzo pasivo para suelos cohesivos determinado a través de la Teoría de Coulomb. 3.3 Determinación Determinaci ón de la presión pasiva del terreno considerando considera ndo una superficie de falla circular (Método de Terzaghi & Peck )).. 4 Cartas semi-empíricas semi-empíricas para la determinación determinación del esfuerzo lateral del terreno 5 Determinación Determinación del esfuerzo lateral del terreno basada en la teoría de elasticidad. elasticidad. 6 Determinación Determinación del esfuerzo lateral del terreno en cortes. 7. Comentarios.

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Diseño de muros de contención.

244 244 248 249 255 257 258 262

1 Tipos de muros de contención. contenc ión. 1.1 Muros de contención contenc ión tipo gravedad. graveda d. 1.2 Muros de contención contenc ión tipo ménsula (voladizo). 1.3 Muros de contención con contrafuertes. 1.4 Muros de contención tipo bandeja.

264  264 264 265 265 265

1.5 Muros de contención tipo criba. 2 Predimensionamiento Predimensiona miento de muros de contención. contenc ión. 3 Fuerzas actuantes en un muro de contención. contenció n. 4 Diseño de muros de contención. conten ción. 4.1 Verificación Verificaci ón al volteo respect respecto o a la punta del muro. 4.2 Verificación al deslizamiento a lo largo de  la base. 4.3 Verificación Verificación a la falla por capacidad de carga de la base. 4.4 Verificación Verificación a la falla por asentamiento. asentamiento. 5 Fallas por cortante en un muro de contención. contenci ón.

266 267 267 270 270 273 275 278 279

Estabilidad de taludes.

283  284

1 Tipos de fallas. 2 Análisis de estabilidad. estabilida d. 3 Taludes infinitos. 4 Taludes finitos. 4.1 Superficie de falla plana. 4.2 Superficie de falla circular 4.2.1 Método de masas. 4.2.1.1 Método de masas – Condición a corto plazo. 4.2.1.2 Método de masas – Condición a largo plazo. 4.2.1.2.1 Método del círculo círcul o de fricción fricció n  para suelos c'   ' con u  0 . 4.2.1.2.2 Cartas de Cousins para suelos c'    '  con u  0 . 4.2.2 Método de fragmentos. frag mentos. 4.2.2.1 Método de Bishop simplificado. simplifica do. 4.2.2.2 Método de Bishop & Morgenstern. Morgenster n.

286 290 294 295 298 298 300 303 303 306 310 313 317

 

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4.2.2.3. Método de Spencer . 5. Conside Consideraciones raciones de niveles y presiones de agua. 5.1 Superficie freática. 5.2 Superficie piezométrica. 5.3 Coeficiente de presión de poros r u  

321 321 321 323 324

6. Método generalizado generaliza do del equilibrio límite. 7. Comparación Compara ción de métodos. 8. Fluctuación del factor de seguridad. 8.1 Fluctuación del factor de seguridad para terraplenes terraplenes construidos. construidos. 8.2 Fluctuación del factor de seguridad para cortes.

325 327 330 330 331

Exploración del subsuelo.

335  336 340 344 347 348

1. Profundidad y número de sondeos. 2. Perforaciones. 3. Muestreo de suelo 4. Ensayo de penetración estándar (Standard Penetration Test: SPT) 4.1 Factores que afectan el número de golpes  N    4.2 Método empírico para estimar el valor de

 N 60  y   N 70 .

350

4.3 Correlaciones Correlaci ones a partir de ensayos SPT. 4.4 Capacidad de apoyo en arenas a partir de ensayos SPT. 5. Ensayo de carga de placa (Plate loading Test) 5.1.Determinación 5.1.Dete rminación de la capacidad de apoyo convencional a  partir del ensayo ensayo de carga de placa. 6. Ensayo de penetración penetra ción del cono (CPT). 6.1 Correlaciones Correlaci ones a partir de ensayos CPT. 6.2 Valores de capacidad capacida d de carga a partir de ensayos CPT. 6.3 Valores equivalentes equivalent es con el ensayo SPT. 7. Ensayo del dilatómetr dilatómetro. o. 8. Ensayo de refracción refra cción sísmica. 9. Sondeo eléctrico eléctr ico vertical (SEV).

352 356 357 362 364 367 371 372 373 375 378

Bibliografía

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CAPITULO 1 Incremento de esfuerzos en una masa de suelo

CAPITULO UNO

Incremento de esfuerzos en una masa de suelo Todas las obras de ingeniería civil imparten cargas en el suelo donde son emplazadas, tales cargas producen compresión, corte, y en algunos casos esfuerzos de tracción. Por ejemplo, cuando se construye un tanque de almacenamiento de petróleo, éste impone una carga uniforme y circular sobre la superficie; la cual produce deformaciones y en algunas ocasiones  planos de falla al corte. corte. Esta presión dismin disminuye uye a medida que aumen aumenta ta la profundidad. Las fundaciones producen asentamientos debido a un cambio en la forma de la masa de suelo, es decir, debido a un cambio en el volumen. Este cambio de volumen o asentamiento se debe a un incremento de esfuerzos en la masa de suelo. La forma del perfil de suelo deformado depende de dos factores fundamentales:   Estructura del suelo (cohesivo o granular)   La rigidez de la fundación Se define como presión de contacto a la intensidad de carga transmitida por la cara inferior de la fundación al suelo. La Figura 1.1 muestra las diferentes posibilidades de respuesta del suelo cuando se imponen cargas sobre la superficie a través de fundaciones rígidas o flexibles. Suelo cohesivo

Suelo granular s s Presión de contacto

Presión de contacto

  (a) Suelo granular Estrecha

s Forma cóncava descendente

Suelo cohesivo

Ancha

Forma cóncava ascendente