tema 1 clase introduct 2012-1 g1a
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FACULTAD DEFACULTAD DE INGENIERÍA
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS Y ASFALTO
TEMA 1INTRODUCTORIO
MECANICA DE SUELOS II
PROFESOR: Ing. OSCAR DONAYRE CÓRDOVA
OBJETIVOS GENERALES
Estudiar el comportamiento mecánico de los suelos relacionados a la resistencia y ycambio de volumen (deformaciones). Complementariamente se desarrollaraComplementariamente se desarrollara metodologías de análisis y diseño de obras geotécnicas como estabilidad de taludesgeotécnicas como estabilidad de taludes, muros de contención y cimentaciones.
CONTENIDO DEL CURSO
UNIDAD 3 APLICACIONES A EMPUJES
DEL SUELO SOBRE DEL SUELO SOBRE ELEMENTOS VERTICALES
UNIDAD 2 EVALUACIÓN DE LA
UNIDAD 1 ESFUERZOS GEOSTÁTICOS
UNIDAD 4 APLICACIONES A LA EVALUACIÓN DE LA
RESISTENCIA Y DEFORMACIÓN DE LA
MASA DE SUELO
EFECTIVOS Y TRANSMITIDOS A LA MASA
DE SUELO
APLICACIONES A LA ESTABILIDAD DE TALUDES
NATURALES Y ARTIFICIALES MASA DE SUELO ARTIFICIALES
UNIDAD 5 APLICACIONES A LA
CAPACIDAD DE CARGA PARA CIMENTACIONES PARA CIMENTACIONES
•Principio de Esfuerzo Geostático y Efectivo base de la Mecánica de Suelos Saturados.•Suelos No Saturados y concepto de Succión.•Cálculo de Esfuerzos Transmitidos a la Masa de suelo mediante la aplicación de la Teoría de la Elasticidad.Primera Práctica Calificada.•Consolidación Unidimensional, Proceso de ,Consolidación según la Teoría de Terzaghi. Tipos de depósitos naturales de Arcillas, Normalmentedepósitos naturales de Arcillas, Normalmente Consolidadas, Preconsolidadas o Sobreconsolidadas.
1° Práctica de Laboratorio
Ensayo de Consolidación Unidimensional de Suelos
E d C lid ióEnsayo de Consolidación Unidimensional de Suelos
•Compresibilidad y Estimación de asentamiento por consolidación.•Estado de esfuerzos – Teoría de Morh Coulomb. Teoría del polo y esfuerzos en planos no principal.p y f p p pSegunda Practica Calificada.•Resistencia al Esfuerzo Cortante de Suelos GranularesResistencia al Esfuerzo Cortante de Suelos Granulares (gravas‐arenas) y Finos (limo‐arcillosas). Determinación de parámetros de resistencia medianteDeterminación de parámetros de resistencia mediante Ensayos “in‐situ” (SPT, CPT, DPL) y Laboratorio (Corte Directo Compresión No Confinada y CompresiónDirecto, Compresión No Confinada y Compresión Triaxial).
2° Práctica de Laboratorio
Ensayo de Compresión no confinada
Ensayo de Compresión noEnsayo de Compresión no confinada
Esfuerzof ó
Esfuerzo Vertical
(Kg/cm2)0.0000.1170.4090.826
0.1870.280
Deformación(%)
0.0000.093
Esfuerzo-Deformación
16.0
18.0
1.3111.9412.3753.0033.6774.447
0.5600.6530.7460.840
0.3730.466
10.0
12.0
14.0
kg/c
m2)
5.3126.3697.5688.976
10.29611.709
1.3061.399
0.9331.0261.1191.213 6.0
8.0
Esfu
erzo
(k
14.11816.21517.59017.57316.83916.440
1.6791.7721.8661.959
1.4931.586
0.0
2.0
4.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
Gravedad Específica 2.58Contenido de Humedad (%) 4.23
Peso Unitario Húmedo (kN/m3) 13.57
Deformación (%)
Peso Unitario Seco (kN/m3) 13.02Grado de Saturación Inicial (%) 11.57
Módulo Elástico (kg/cm2) 401.08Máxima Compresión (kg/cm2) 7.420Cohesión (kg/cm2) 3.71
•Modelo de Falla de Mohr‐Coulomb para condiciones Drenadas y No renadas en Suelos Saturados y No y ySaturados. Parámetros de Presión de Poros para el Control de Saturación.•Revisión del concepto de esfuerzos efectivos. Trayectoria de esfuerzos. EXAMEN PARCIAL.y f
•Teoría de Empuje de Suelos Rankine, Coulomb y método gráfico de Culmman, parámetros para el diseño de Obras de Contención y Tablestacado.yTercera Práctica Calificada.•Método de Equilibrio Límite y el Análisis deMétodo de Equilibrio Límite y el Análisis de Estabilidad de Taludes Naturales y Terraplenes. Método Sueco para Suelos Arcillosos Método deMétodo Sueco para Suelos Arcillosos, Método de las Dovelas o Fellenius para suelos mixtos, para condiciones Estáticas como Seudo estáticascondiciones Estáticas como Seudo‐estáticas (Dinámicas). Cuarta Práctica Calificada.
3° Práctica de Laboratorio
Ensayo de Corte Directo
Esfuerzo Cortante Vs Deformación Horizontal
1.40
1.60
Ensayo de Corte Directo
0 80
1.00
1.20
orta
nte
(Kg/
cm²)
0.50 kg/cm²
0 20
0.40
0.60
0.80
Esfu
erzo
Co
1.00 kg/cm²
2.00 kg/cm²
0.00
0.20
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00
Deformación Horizontal (%)
PARAMETROS DE RESISTENCIAPARAMETROS DE RESISTENCIA
Esfuerzo Cortante Vs Esfuerzo Normal
2.50
3.00
1.50
2.00
zo C
orta
nte
(Kg/
cm²)
0 00
0.50
1.00
Esfu
erz
COHESION (c) (kg/cm²) 0.00ANGULO DE FRICCION (Φ) ( ° ) 33.69
0.000.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
Esfuerzo Normal (kg/cm²)
•Capacidad de Carga de los Suelos•Capacidad de Carga de los Suelos, principales Teorías de Terzaghi, Meyerhof, Sk t H V i t li dSkempton, Hansen, Vesic y otros aplicados a Cimentaciones superficiales. Estimación de asentamientos en Suelos Granulares mediante la aplicación de la Teoría de la Elasticidad. Quinta Practica Calificada. EXAMEN FINAL.
35/)PLPA4PA3PA2PA1(EFEPFinalomedioPr ++++++
=3
CRONOGRAMA PRACTICAS Y EXAMENESCURSO MECANICA DE SUELOS II ‐ CICLO 2012‐1 GRUPO:1
EVALUACIÓN FECHA ENTREGA
PRIMERA PRACTICA AULA 10/04/2012 24/04/2012
PRIMERA PRACTICA LABORATORIO Del 19/03 al 28/03 Del 02/04 al 04/04
SEGUNDA PRACTICA LABORATORIO Del 09/04 al 13/04 Del 23/04 al 27/04
SEGUNDA PRACTICA AULA 04/05/2012 15/05/2012
EXAMEN PARCIAL 11/05/2012 22/05/2012EXAMEN PARCIAL 11/05/2012 22/05/2012
TERCERA PRACTICA AULA 22/05/2012 05/06/2012
TERCERA PRACTICA LABORATORIO Del 21/05 al 01/06 Del 11/06 al 15/06TERCERA PRACTICA LABORATORIO Del 21/05 al 01/06 Del 11/06 al 15/06
CUARTA PRACTICA AULA 12/06/2012 26/06/2012
CUARTA PRACTICA LABORATORIO Del 11/06 al 22/06 El 28/06
QUINTA PRACTICA AULA 26/06/2012 03/07/2012
EXAMEN FINAL 06/07/2012 10/07/2012
EXAMEN SUSTITUTORIO 13/07/2012 16/07/2012
BIBLIOGRAFIAOG
•Mecánica de Suelos, T.William Lambe – Robert V.Mecánica de Suelos, T.William Lambe Robert V. Whitman, Editorial Limusa‐Mexico.
•Mecánica de Suelos aplicado a la Ingeniería Karl•Mecánica de Suelos aplicado a la Ingeniería, Karl Terzaghi.
F d t d M á i d S l R Whitl•Fundamentos de Mecánica de Suelos, Roy Whitlow.
•Mecánica de Suelos –Tomos I y II, Juarez Badillo –Alfonso Rico.
•Mecánica de Suelos y Cimentaciones, George Sowers.
•Análisis y Diseño de Cimentaciones, Joseph Bowles.
•Mecánica de Suelos y Cimentaciones Carlos Crespo•Mecánica de Suelos y Cimentaciones, Carlos Crespo Villalaz.
•Ingeniería de Cimentaciones Ralph Peck Hanson•Ingeniería de Cimentaciones, Ralph Peck – Hanson Thornburn.
F d t d M á i d S l•Fundamentos de Mecánica de Suelos y Cimentaciones, Braja Dass.
•Geotécnia del Ingenierio, Henri Cambefort.
•Ingeniería de las Cimentaciones, G.A. Leonards.g
•Análisis de Cimentaciones, Ralph Scott.
Manuales de Laboratorio de Mecánica de SuelosManuales de Laboratorio de Mecánica de Suelos
Autores:
•Joseph Bowles
•Carlos Crespo Villalaz
•Arnaldo Carrillo Gil
•Genaro Humala•Genaro Humala
MECÁNICA DE SUELOS II
EXPLORACIÓN Y MUESTREO DE SUELOS
SONDEOS(EXPLORATORIO, POZOS,
Í
MUESTREO(INALTERADAS Y
GEOFÍSICO) DISTURBADAS)
SONDEOSONDEO
Exploratorio Preliminar Definitivo GeofísicoPreliminar f
Pozo a cielo abierto Calicatas Sísmico
Perf.con posteadora
Perf con barrenos
Con Tubos de Pared delgada (Selby)
Resistividad Eléctrica
Método Lavado
Perf.con barrenosRotativos (Diamantina) Magnética
S.P.T.
Otros
Otros Gravimétrica
Ensayos Geotécnicos in situEnsayos Geotécnicos in situ
SPT
VELETA
d óCono de Penetración (ASTM D 5778)
Velocidad de onda Vs Downhole por medio del SCPTu(Schneider, 1999)
Sistema de anclajejFuente automáticaOnda polarizadaVs con excelente respuesta del suelo.
Velocidad de onda
Métodos de prueba: onda superficial
Lectora
Fuente
Lectora
periódica ocontínua
geófonos
TOMOGRAPHIC IMAGING THE STATE OF STRESSTOMOGRAPHIC IMAGES OF THE S-WAVE VELOCITY
WITH HORIZONTAL SMOOTHING
NFT BR T TD T
>100
Veloci ty(m/s)NFT BR T TD T
100-125
125-150
150-175
175-200
200-225
200>200
Definiciones de la constitución de los suelos
Gaseoso• Los depósitos naturales de
Líquido Sólido
• Los depósitos naturales de suelos tienen tres fases constituyentes: q Sólido
VOLUMEN MASA
y
sólido (minerales)
líquido (agua)
V
Vg
Vl
M g
lM M
Ga
Liqui
líquido (agua)
gaseosa (aire)
• Cada fase es una mezcla de V
Vs sM
M
Soli
Cada fase es una mezcla de compuestos.
Fases Componentes de Suelos Parcialmente SaturadosFases Componentes de Suelos Parcialmente Saturados
Va Wa = 0
Relaciones de PesoRelaciones de Volumen
V
Va Wa = 0
WwVv
Vw Ww
WsVs
Wm=Ww+WsVm= Vv+VsVm Vv+Vs
DISTINTAS RELACIONES ENTRE PROPIEDADES DE SUELOS PARADISTINTAS RELACIONES ENTRE PROPIEDADES DE SUELOS PARA OBTENER: γ, γd, γsat
Datos Peso Unitario húmedo ( )Datos Peso Unitario húmedo (γ)
ω, Gs, e )e1(
G)1( S
++ ωγω
)e1( +
S Gs e)eSG( S + ωγS, Gs, e )e1( +
+ G)1( γω
ω, Gs, S
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+
+
SG
1
G)1(
S
S
ωγω ω
⎠⎝ ⎠⎝ S ω, Gs, n )1()n1(GS ωγ ω +−, , )()(S γ ω
S, Gs, n ωω γγ Sn)n1(GS +−
Datos Peso Unitario Seco (γd) Datos Peso Unitario Seco (γd)γ
ω, γ )1( ω
γ+
e, S, ω )1( e
Se+
ωγ ω
γ
Gs, e )1( e
Gs+
ωγ
)1( e+ γsa t , e ( )1
esat −
ωγγ )( Gs, n ( )n1Gs −ωγ
γsa t , ( )e1sat +γ
γsa t , n γγ nt −
ω, Gs, S )1( Gs
Gsωγω
+
γsa t , n ωγγ nsat
γsa t , GS
( ))(Gssat − ωγγ )1(
S+ γsa t , S )( 1Gs −
Datos Peso Unitario Saturado (γsat)Datos Peso Unitario Saturado (γsat)
Gs, e )1(
)(e
eGs++ ωγ γd, e wd e
e γγ)1( +
+
Gs, n ( ) wnnGs γ)1( +−
Gsω )1( +
γd, n wd n γγ +
)1( +Gs, ωsat wsat
sat
GsGs
γωω
)1()1(
++
e ω )1( +
γd, ωsat )1( satd ωγ +
γd, Gs wdGγγ +− ))1(1(
e, ωsat wsat
sat ee γ
ωω
))1(
)1()((
++
n ω )1( +
γ , wdGsγγ))((
n, ωsat wsat
satnγ
ωω )1( +
COMPACIDAD RELATIVACOMPACIDAD RELATIVA
En suelos granulares, el grado de compactación en el campo puede medirse de acuerdo con la compacidad relativa, Dr o Cr,puede medirse de acuerdo con la compacidad relativa, Dr o Cr, que se define como:
100(%)(%) eeCD á − 100(%)(%) xeeeeCDmínmáx
máxrr −
==
Donde:Donde:
emáx = relación de vacíos en el estado más suelto
emín = relación de vacíos en el estado más densomín
e = relación de vacíos del suelo in situ o natural
Los valores de emáx y emín se determinan mediante ensayos de laboratorio de acuerdo con las normas ASTM (American Society for Testing and Materials):
Ensayo de Densidad Máxima ASTM D4253Ensayo de Densidad Máxima ASTM D4253
Ensayo de Densidad Mínima ASTM D4254
ENSAYO DE DENSIDAD MESA VIBRATORIAENSAYO DE DENSIDAD – MESA VIBRATORIA
La densidad relativa también puede expresarse en términos del peso específico seco, o:
100(%) )()( xC máxdmínddr
γγγ
⎥⎥⎤
⎢⎢⎡ −
=
d d
( ))()( dmíndmáxd
r γγγ ⎥⎥⎦⎢
⎢⎣ −
donde
γd = peso específico seco in situ
γd(máx) = peso específico seco en el estado más denso; es decir, cuando la relación de vacíos es emín
γd(mín) = peso específico seco en el estado más suelto; es decir, cuando la relación de vacíos es emáx
Tabla DENOMINACIÓN DEL SUELO SEGÚN LA COMPACIDAD RELATIVA
Compacidad Relativa (%)
Denominación(%)
0 – 15 Muy Suelta
15 – 35 Suelta
35 70 M di t d35 – 70 Medianamente densa
70 – 85 Compacta o Densa
85 – 100Muy Compacta o muy
Densa
