Tema 1 Clase Introduct 2012-1 g1a

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

GRACIAS

e‐mail: odonayre@urp edu pee mail: odonayre@urp.edu.peodonayre@gmail.com