Mecanica de Suelos Aplicada - Ejercicios Tipo 1

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

10

3

m = 15

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 Tn 2

Plano B-B : B

 Tn

=  A 1,7

10

3

m = 17

 Tn 2

 Tn

+ 15

2

= 32

 Tn 2

Plano C-C C

= B 1,6

 Tn

10

3

m = 32

 Tn

+ 16

2

 Tn 2

= 48

 Tn 2

 Análisis de las presiones efectivas Plano A-A

 A

= 1,5

 Tn 3

10

m = 15

 Tn 2

Plano B-B : al encontrarse debajo de la napa de agua, tenemos que trabajar  son el suelo sumergido B

=  A (1,7

 Tn 3

-1

 Tn 3

)10 m = 7

 Tn 2

+ 15

 Tn 2

= 22

 Tn 2

Plano C-C C

= B (1,6

 Tn 3

-1

 Tn 3

)10 m = 22

 Tn

+ 6

2

 Tn 2

= 28

 Tn 2

 Análisis de las presiones neutras  Tn

Plano B-B

UB = 1

10 3

Plano C-C

UC = UB + 1

m = 10

 Tn

10 3

 Tn 2

m = 10

 Tn 2

= 20

 Tn 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

H 1

 Arena

H 2 

= 16. 5kN/m

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



3

= 1800 Kg/m

 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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Trabajo Practico Nº4 Presiones Neutras y Efectivas

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 Suelo 2: s2 = 2,65 g/cm

3

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.