UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFacultad de Ingeniera Civil- Departamento Acadmico de Ingeniera Geotcnica

PRACTICA CALIFICADA N 3MECANICA DE SUELOS APLICADO A CIMENTACINES

PROBLEMA N1Para la construccin de un edificio de 5 pisos con sistema aporticado de Luz 6 m se realiz un EMS, la obra se ubica en Chimbote. La columna transmite a la zapata cuadrada 100 ton. Dicha cimentacin se apoya en una arena a 2.00m de profundidad. Analice el fenmeno de licuacin usando el mtodo simplificado de Iwasaki y Tatsuoka y programe el tipo de cimentacin de la sper estructura. Determine la capacidad portante del suelo por corte Terzaghi y Vesic con un FS=3 y por asentamiento. Cul es la relacin de Qadm por corte y qadm por asentamiento. Para la determinacin de los parmetros de resistencia se utiliz el equipo de SPT, obtenindose los valores N de campo cada metro medido desde la superficie del terreno, tal como muestra la tabla adjunta. El nivel fretico se ubica a 3m de profundidad, el mdulo de poisson = 0.3, coeficiente ssmico de K=0.30.

SOLUCIN:ANLISIS DE FENMENO DE LICUACINSe calcul el esfuerzo cortante inducido en el suelo segn el mtodo de Iwasaki y Tatsuoka

Tambin se hall el esfuerzo cortante resistente del suelo.

De esta manera, se analiza el fenmeno de Licuacin de cada estrato:

Se programar una cimentacin tipo zapata aislada cuadrada, hasta una profundidad de 2m, pues no se presenta el fenmeno de licuacin a esa profundidad.CAPACIDAD PORTANTE DEL SUELOSe calcul la capacidad portante del suelo por corte Terzaghi y Vesic con un FS=3 Para la arena densa de ngulo de friccin =35 grados y c=0Se halla los parmetros:Nc'=57.75, Nq^'=41.44 ,N'=45.41Segn la Teora de Vesic:

Por lo tanto:

Sabemos que:

Tambin se debe cumplir que:Por lo tanto,

Resolviendo la ecuacin:Considerando un ancho de cimentacin de B=1.50 m.

Segn la Teora de Terzaghi:Para el caso de falla general para una cimentacin cuadrada, la capacidad de carga ltima est definida por:

Donde:C = CohesinNc, Nq, Ny = Factores de capacidad de carga que son funcin del ngulo de friccin.q = DfB = ancho de la cimentacinqu = carga ltima (Tn/m2)Teniendo:=35, c=0, Nc=57.75, Nq = 41.44, Ny = 45.41.q = 1.67*2= 3.34 Ton/m2Por lo tanto,

Sabemos que:

Tambin se debe cumplir que:Por lo tanto,

Resolviendo la ecuacin:

Considerando un ancho de cimentacin de B=1.50 m.

RELACIN DE CAPACIDAD ADMISIBLESDe los resultados hallados previamente, se puede obtener la siguiente relacin:

PROBLEMA N2Cmo se determina los parmetros de resistencia en un suelo gravoso tpico en Lima.

La resistencia al corte de un suelo es el valor mximo de esfuerzo que se puede inducir dentro de su masa antes de que ceda, este valor lmite del esfuerzo cortante est influido tanto por la magnitud como por la velocidad de deformacin. La ecuacin de resistencia al esfuerzo cortante, se expresa segn Coulomb (1,776 ) como:

Donde: = Esfuerzo normal efectivo en el plano de corte = ( - ) = Esfuerzo total = ngulo de friccin interna C = CohesinLas caractersticas mecnicas de los suelos dependen de sus parmetros de resistencia y su cohesin C. Estos parmetros de resistencia son determinados en laboratorio mediante ensayos de corte directo o compresin triaxial.

La determinacin de los parmetros de resistencia y C en la grava de Lima ha estado limitada por su distribucin granulomtrica, en la cual no se incluye la fraccin gruesa del tipo cantos rodados y boleos mayores de 12 pulgadas. La limitacin es por la falta de equipos gigantes de laboratorio adecuados para el ensayo de especmenes representativos que consideren los tamaos gruesos y porque no se efecta la correccin de esta omisin.Corte directo a gran escala

Se muestra a continuacin un esquema del ensayo de corte directo a gran escala para suelos gravosos.

El ensayo de carga directa o de placa es un ensayo in situ que permite la estimacin de la capacidad portante del suelo de gravas mas matriz, as como los clastos mayores de 3 pulgadas mediante mtodos empricos y su asentamiento en un punto determinado. El ensayo consiste en aplicar al suelo una carga de reaccin incrementada en forma gradual mediante el uso de una placa de acero, generalmente la carga de reaccin consiste en una plataforma o camin cargado de tamao y peso suficiente para suministrar la carga total requerida en el terreno. La carga de reaccin es aplicada mediante una gata hidrulica de suficiente capacidad para proveer y mantener la carga mxima estimada para las condiciones especficas del suelo.

El registro del asentamiento y la carga aplicada permiten establecer una relacin entre la presin de contacto y la deformacin del suelo, este mtodo proporciona informacin del suelo solo hasta una profundidad igual a dos veces el dimetro de la placa a partir del nivel de ensayo, es decir no reflejar adecuadamente las caractersticas de deformacin de alguna capa compresible que se encuentre por debajo de la zona de influencia de la placa pero que sin embargo se encuentre en el interior de la zona de influencia real de la cimentacin. Para ser ms representativo el ensayo debe efectuarse a diferentes profundidades y empleando placas de diferentes tamaos.

Corte directo a in situEl ensayo de corte directo "in situ" es uno de los ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar el reconocimiento geotcnico de un terreno.Los ensayos de corte "in situ" obedecen a los mismos principios y metodologas que los de laboratorio. Su empleo ms tpico es la determinacin de la resistencia al corte dediaclasas o planos de debilidad de macizos rocosos.Para ello, se talla un bloque de roca de las dimensiones requeridas, de forma que el plano que se desea ensayar se site en la base del bloque. El tallado se hace a mano, de la forma ms cuidadosa posible. A continuacin, se rodea el bloque con un marco metlico, y se rellena el hueco entre el bloque y el marco con mortero (construccin). Una vez endurecido, se aplica la carga normal mediante gatos hidrulicos. Posteriormente se aplica la carga tangencial, tambin mediante gatos. Esta carga suele tener una cierta inclinacin para evitar momentos sobre la base del bloque que impliquen distribuciones de tensiones no uniformes a lo largo del plano de rotura. Son usuales bloques de dimensiones de 50 cm x 50 cm, si bien se han realizado ensayos sobre reas mayores. Al igual que en los ensayos de placa de carga, es frecuente recurrir a la ubicacin en galeras.La interpretacin del ensayo es directa. Se miden desplazamientos en direccin horizontal y vertical. Se obtienen resultados sobre la deformabilidad de la diaclasa ensayada (mdulos normal, transversal y de dilatancia), as como su resistencia al corte. La razn de ensayar bloques de gran tamao suele ser el anlisis de la influencia de rugosidades de gran escala en la resistencia.En el caso de suelos o rocas blandas, puede ocurrir que la carga vertical est relativamente prxima al valor lmite de hundimiento. En estas circunstancias, la rotura no se produce por deslizamiento a lo largo del plano de la base, sino por fallo en la zona inferior, como una zapata con carga inclinada, y como tal debe interpretarse.Descripcin del equipo:EQUIPO DE CONFINAMIENTO La funcin de este equipo es la de confinar al espcimen y aplicarle la carga horizontal y vertical, puede utilizarse para este fin una caja metlica. Las dimensiones deben ser tales que permitan el tallado de especmenes representativos considerando el tamao mximo de los cantos. SISTEMA DE TRANSMISIN DE CARGA AXIAL Puede ser ideado segn los equipos y materiales disponibles in situ y que sea capaz de conformar una sobrecarga suficiente de tal forma que transmita las presiones normales requeridas para cada uno de los especmenes. RODILLOSSe emplean rodillos o polines de seccin llena perfectamente pulidos colocados entre dos planchas metlicas, su funcin es evitar que durante la aplicacin de la fuerza tangencial se desestabilice el sistema de carga. Si no hubiera los rodillos, en el momento de aplicacin de la fuerza tangencial todo el sistema de carga tendera a movilizarse en direccin de la fuerza horizontal, si el desplazamiento fuera significativo el sistema de carga podra venirse abajo. Los rodillos giran sobre si mismos durante la aplicacin de la fuerza y permite la estabilidad del sistema de carga axial.Procedimiento de corte:Estando el espcimen confinado dentro de la caja metlica, se procede a ejecutar el ensayo, primero se aplica la carga normal por incrementos, luego se espera un tiempo para que ocurra un asentamiento total para la presin normal especificada, una vez conseguido el asentamiento total, se aplica la fuerza tangencial tambin por incrementos. Durante el proceso de ruptura, el esfuerzo normal deber mantenerse constante y la fuerza tangencial se hace variar en forma creciente y controlada hasta conseguir la ruptura.

Sistema para ejecucin de ensayo de corte directo in situ

Ensayos realizados y qu valores se obtuvieron del ngulo de friccin y cohesin.

Los primeros ensayos de corte directo in situ en el conglomerado de Lima fueron efectuados por el laboratorio de Suelos de la UNI en el ao 1972, previamente el personal del laboratorio dise y confeccion el equipo siguiendo el principio del ensayo de corte directo de laboratorio. Con el equipo a punto se ejecut tres series de ensayos bajo la direccin del Ing. Carlos A. Caldern Segun, estas primeras experiencias sirvieron para perfeccionar y mejorar el equipo que se sigue usando hasta la fecha. En el ao 1996, el laboratorio de suelos de la UNI ejecut otro ensayo por encargo de la empresa Alpha Consult, en el campus de la Universidad de San Marcos. En el ao 1997 el laboratorio geotcnico del CISMID ejecut un ensayo a solicitud de la empresa Hidroenerga en las gravas del acantilado de Miraflores. Los ensayos efectuados en el ao 1972 efectuados en el centro de Lima fueron las primeras experiencias en nuestro medio. Los resultados considerados vlidos reportan ngulos de friccin interna de 37 y 40 y cohesiones de 0.60 y 0.425 kg/cm2 respectivamente, que son valores aceptables para el conglomerado de Lima, pero falta mayor informacin sobre los pesos unitarios de los especimenes de ensayo, solo se reporta un peso unitario promedio. Es necesario adems mayor detalle de la distribucin granulomtrica especificando los tamaos mximos de cantos presentes en los especmenes de prueba.

3RA PRCTICA CALIFICADA8