Examen Parcial - Mecanica de Suelos II - 2003 II - Resuelto

UN

UNIVIVERERSISIDADAD NAD NACICIONONAAL DE IL DE INGNGENENIEIERIRIAA DEDEPAPARTRTAMAMENENTO DTO DE MEE MECACANINICA DCA DEE SUELOS

SUELOS F

FAACCUULLTTAAD D DDE E IINNGGEENNIIEERRIIA A CCIIVVIILL CCIICCLLO O 22000033--IIII EXAMEN PARCIAL DE MECANICA DE SUELOS II EXAMEN PARCIAL DE MECANICA DE SUELOS II

EC–513 I EC–513 I PREGUNTA 1 (5 ptos):

PREGUNTA 1 (5 ptos): Responder brevemente las siguientes preguntas:Responder brevemente las siguientes preguntas: a)

a) HaHacecer ur un en esqsqueuema ma y dy deetetermrmininar ar la la exexprpresesióión dn del el grgradadieientnte he hididráráululicico co crírítitico co en en fufuncncióiónn del peso unitario del suelo.

del peso unitario del suelo.

 b)

 b)

Hacer tres diagramas del incremento de presiones de poro en una muestra de sueloHacer tres diagramas del incremento de presiones de poro en una muestra de suelo some

sometida a tida a consconsolidolidacióación n en en un un sistesistema ma de de dobdoble le drendrenaje, en aje, en los siguielos siguientes estadontes estados s dede esfuerzos: al momento de aplicar el incremento de carga, en un tiempo cualquiera después de esfuerzos: al momento de aplicar el incremento de carga, en un tiempo cualquiera después de aplicada la carga y al final de la consolidación primaria.

aplicada la carga y al final de la consolidación primaria. c

c)) EExxpplilicacar er en qn quue ce coonnsisisste te eel ml meejjoorarammieiennto to ddeel tl teerrrreenno po poor pr prerecacargrgaa.. d

d)) EExxpplliiccaar r a a qquue e sse e ddeennoommiinna a rreessiisstteenncciia a rreessiidduuaal l dde e uunna a mmuueessttrra a dde e ssuueello o y y qquuéé dispositivos de laboratorio se utiliza para su determinación.

dispositivos de laboratorio se utiliza para su determinación. e

e)) DDeessccrriibbiir cor commo se ro se reeaalliizzaan lon los ens enssaayyoos de cs de coommpprreessiióón trn triiaaxxiiaal UUl UU, CU y C, CU y CD y quD y quee parámetros se obtienen de cada uno de ellos.

parámetros se obtienen de cada uno de ellos. PREGUNTA 2 (5 ptos):

PREGUNTA 2 (5 ptos):

Una capa de arcilla de 5.8 m de espesor está situada entre una capa inferior impermeable de Una capa de arcilla de 5.8 m de espesor está situada entre una capa inferior impermeable de esqu

esquisto y una capa superisto y una capa superior de arena modeior de arena moderadaradamentmente permeae permeable. ble. La carga será tal que elLa carga será tal que el esfuerzo efectivo en la arcilla aumentará de manera uniforme en todo su espesor en una gran área. esfuerzo efectivo en la arcilla aumentará de manera uniforme en todo su espesor en una gran área. En una prueba de consolidación unidime

En una prueba de consolidación unidimensional, un espécimen de la arcilla con espesor de nsional, un espécimen de la arcilla con espesor de 20 mm,20 mm, sometido al mismo nivel de esfuerzo efectivo, muestra una variación en la relación de vacíos de sometido al mismo nivel de esfuerzo efectivo, muestra una variación en la relación de vacíos de 0.82

0.827 a 7 a 0.800.806. 6. TambTambién se observién se observa que despuéa que después de s de 30 minuto30 minutos, se ha s, se ha veriverificaficado el do el 65% de la65% de la consolidación.

consolidación. a.

a. Calcúlese Calcúlese la magla magnitud nitud final espfinal esperada erada del adel asentamiensentamiento por to por consolidconsolidación.ación. b.

b. Calcúlese Calcúlese el tiempel tiempo requeo requerido para rido para que se que se produzca produzca la mitad la mitad del asedel asentamiento ntamiento finalfinal c.

c. CalcCalcúlesúlese el tiempo reque el tiempo requeriderido para que se prodo para que se produzca las treuzca las tres cuartas cuartas partes partes del asentas del asentamienmientoto final

final

PREGUNTA 3 (5 ptos): PREGUNTA 3 (5 ptos):

El estudio de un edificio muestra que en los dos primeros años después de su construcción se El estudio de un edificio muestra que en los dos primeros años después de su construcción se produjo un asen

produjo un asentamiento prometamiento promedio de 65 mm. dio de 65 mm. Las pruebas de labLas pruebas de laboratorio en especoratorio en especimenes de laimenes de la capa de arcilla que está por debajo del edificio, indican un asentamiento final por consolidación de capa de arcilla que está por debajo del edificio, indican un asentamiento final por consolidación de 285 mm.

285 mm. SupSupóngóngase que los 65 mm se ase que los 65 mm se debdebieroieron a n a la consola consolidalidación bajción bajo un drenaje de doso un drenaje de dos direcciones y proporciónese una estimación de:

direcciones y proporciónese una estimación de: a)

a) El tiEl tiempempo reo reququerierido pdo para ara quque oce ocurrurra el 5a el 50% d0% del ael asesentantamiemiento nto finfinalal.. b)

b) La maLa magnitgnitud de ud de aseasentamntamieniento poto por conr consolisolidacidación quón que es e es de esde esperaperarse drse despuespués de és de 15 añ15 años dos dee la construcción.

la construcción. PREGUNTA 4 (5 ptos): PREGUNTA 4 (5 ptos):

El ángulo de fricción de un espécimen de arcilla normalmente consolidada obtenido durante una El ángulo de fricción de un espécimen de arcilla normalmente consolidada obtenido durante una exploració

exploración de campo se determinó en prueban de campo se determinó en pruebas triaxiales drenadas igus triaxiales drenadas igual a 25°. al a 25°. La resistencia a laLa resistencia a la compresión simple qu de un espécimen similar se encontró igual a 121.5 KN/m

compresión simple qu de un espécimen similar se encontró igual a 121.5 KN/m 22

.

. DeteDeterminrmine e lala presión de poro del agua en la falla para la prueba de compresión simple.

SOLUCION: 1. Las respuestas al cuestionario son:

a) σ = h1. γ w + h2. γ sat u = (h + h1 + h2) γ w σ` = σ – u = h1. γ w + h2. γ sat - (h + h1 + h2) γ w σ` = h2 (γ’

-2

h h γ w) 

2

h h = i

Donde si el i se incremente el esfuerzo efectivo tiende a ser cero:

γ'

-2

h h γ w = 0  icr = e Gs + −

1

1

(gradiente hidráulico critico)

b) Arena suelta y arena normalmente consolidada:

 Arena densa o arcillas preconsolidadas:

c) La precomprensión del suelo o el mejoramiento del suelo por precarga se usa para minimizar el asentamiento que ocurrirá después de culminada la consolidación.

d)  A partir del punto en que se alcanza el estado crítico (alrededor de 2mm.) se puede alcanzar el valor  de la resistencia residual _{y obtener una envolvente residual. El dispositivo a usar es el} anillo de corte directo convencional.

2. Donde: H= 20 mm. ΔH =  H 

e

1

Äe

+  ΔH = 0.23mm.

La altura efectiva de drenaje es igual a 5.8 / 2 = 2.9 m

% 65 ² . T   H  Tv Cv =  Cv= 0.09251 a) U = 50% T50% =

Cv

²

.

 H  Tv  T50% = 17.18min b) U = 75% T75% =

Cv

²

.

 H  Tv  T75% = 40.91min 3. a) t = 2 años ΔS = 65 mm. ΔSt = 285 mm. Donde: ÄSt ÄS = U  _{= 0.23  Tv = 0.04} Sabemos: % ² . Tx  H  Tv Cv = 

Cv

²

 H  = 50 U = 50%  Tv= 0.197 

%

50

²

.

T   H  Tv Cv _{=  T50% = 9.85 años} b) t = 15 años

%

²

.

Tx  H  Tv Cv_{=  =} Tv

15

Cv

²

 H   Tv = 0.3 U= 61% = 0.61 ÄSt ÄS = U  _{ ΔS = 173. 85mm}

Respecto al ensayo triaxial se tiene:

Respecto al ensayo por compresión simple se tiene:

De acuerdo a los dos ensayos, se tiene que la presión de poro del agua en la falla para la prueba de compresión simple es u:

Donde: Radio de la circunferencia: R = qu / 2 = 121.5 / 2 = 60.75 KN / m2 De donde: Sen (25º) = R / (u + R) = 60.75 / (u + 60.75) u = 83 KN / m2