prueba n°3 mecanica de suelos

Profesora: Gabriela Prado

ESCUELA DE CONSTRUCCION DUOC UC. 1ER SEMESTRE 2015

Encargo Cálculo de Esfuerzos bajo un terraplén tercera prueba Mecánica de suelos.

INTEGRANTES: Carola Marifilo.

Sebastián Núñez. David Núñez.

Yoselyn Pino.

Lesly Zúñiga.

FECHA: 03-06-2015



Introducción

En el presente trabajo se consideró un sitio conformado por dos estratos arcillosos 1 y 2 saturados, de 2[m] de espesor cada uno. Las propiedades iniciales y de compresibilidad se indican en base del terraplén. Sobre este suelo se ejecuta un terraplén de 2[m] de altura, de un peso de 20[kN/m3], de geometría según se indica. Determine el asentamiento en los puntos A, B y C inducidos por el peso del terraplén. Para calcular el incremento de los esfuerzos verticales totales, emplee los factores de influencia propuestos por Osterberg (1957) de acuerdo a los parámetros definidos.Se consideró un sitio conformado por 2 estratos arcillosos saturados, 2metros de espesor cada estrato, una geometría igual a 20 kN/m3.Se determinara el asentamiento de los puntos A, B y C inducidos por el peso del terraplén, para calcular el incremento de los esfuerzos verticales totales, emplee los factores de influencia propuestos por Osterberg 1957 de acuerdo a los parámetros definidos.Se elaborará un proyecto de construcción de un terraplén de suelo, el que deberá contener el estudio de laboratorio de mecánica de suelos del material a emplear en la construcción con el cual el suelo a usar en el terraplén es el material ensayado en el taller con el cual se desea encontrar la densidad mínima requerida para el proyecto, 90%. (Porcentaje de la densidad máxima compactada seca DMCS obtenida a través del ensayo Proctor Modificado, la cual deberá ser 90%) se adjuntaran las memoria de cálculo del máximo esfuerzo vertical transmitido por el terraplén al suelo en el punto más desfavorable, diagramas de Esfuerzos Totales, Presión de Poros y Esfuerzos Efectivos resultantes, luego de haber construido el terraplén, tomando en cuenta los cálculos en la superficie, interface y fondo de la estratigrafía mostrada.

El proyecto se llevara a cabo a una distancia alrededor de 10 Km entre el punto de empréstito de suelos y el lugar de construcción de la obra.

.



¿Qué trataremos?

-Se realizara un encargo (Prueba N°3), sobre el Cálculo de Esfuerzos bajo un terraplén. -Construir un terraplén de 20 m de longitud y 2 m de altura. -El Informe se presenta escrito a mano alzada (manuscrito)

¿En que se desarrollara el proyecto?

El Terraplén es el desarrollo de modelos numéricos ha permitido eliminar buena parte de las hipótesis de la teoría de Terzaghi, de forma de obtener una evaluación más precisa del comportamiento del suelos finos en función del tiempo. De hecho, existen múltiples ´ábacos disponibles en la literatura que permiten resolver en forma más precisa ciertas situaciones frecuentes en geotecnia. Sobre todo, ´ábacos para problemas bidimensionales en deformaciones planas o en simetría de revolución. Abordaremos la modelación numérica del problema consolidación en otros cursos de la especialidad.

¿Cuál será el fin de este proyecto?

Generar mejoramiento de terreno (retiro de material y colocación de base estabilizada) a 1 m de profundidad, utilice el suelo ensayado en el taller.



Bases Generales del Encargo:

Se elaborará un proyecto de construcción de un terraplén de suelo, el que deberá contener el estudio de laboratorio de mecánica de suelos del material a emplear en la construcción, la cubicación y la programación de la obra. (no incluye costos)

BASES ESPECÍFICAS:

Geometría del terraplén:Sobre la estratigrafía mostrada se requiere:

. Construir un terraplén de 20 m de longitud y 2 m de altura.

Generar mejoramiento de terreno (retiro de material y colocación de base estabilizada) a 1 m de profundidad, utilice el suelo ensayado en el taller

Granulometría

La granulometría se define como la repartición en promedio de las dimensiones de las partículas constituyentes del suelo, expresada en términos del porcentaje del peso total del material. Como la variación del peso de las partículas es en general baja, la distribución de los tamaños en función de peso o volumen son prácticamente equivalentes en la práctica.

La granulometría se representa a través de una curva granulométrica una escala semi-logarítmica en donde las abscisas representan el diámetro medio de las partículas D las ordenadas corresponden al porcentaje en peso del material total que posee un diámetro inferior al de la abscisa correspondiente (porcentaje acumulado pasando en peso)



En suelos granulares como gravas y arenas se habla de suelos bien y mal graduados. Un materialse considera bien graduado si tiene bien repartido todos los tama˜nos de part´ıculas. Se considera mal graduado si faltan part´ıculas de cierto di´ametro. Los coeficientes de uniformidad y curvatura de un suelo bien graduado

100 y 200, donde el número indica la cantidad veces que cabe la abertura de la malla en una pulgada, descontado el diámetro del alambre.

Bajo el tamiz N°200, para suelos finos o cohesivos, el análisis granulométrico se efectúa por sedimentación. La metodología está basada en la ley de Stokes (aplicable a suspensiones de baja concentración), que entrega la velocidad límite de decantación vdec de partículas esféricas en suspensión en un líquido en reposo en función del diámetro D:



donde _ es la viscosidad del fluido. En el caso de partículas finas o muy finas de forma irregular (discos o laminillas), la ley de Stokes requiere el empleo de un diámetro equivalente. El ensayo consiste en medir con un densímetro la densidad de la suspensión a varios instantes.

Límites de Atterberg

En la media que el contenido de humedad de una muestra de suelo decrece, el material pasa por diversos estados:1. Estado líquido a contenido de humedad alto. El suelo se desparrama cuando se posa sobre una superficie horizontal. No posee prácticamente ninguna resistencia y las partículas están prácticamente separadas por agua.

2. Estado plástico. El suelo es estable en estado natural, pero sufre grandes deformaciones (en gran parte irreversibles) cuando se le aplica carga sin variar significativamente su volumen, y sin presentar figuración. El suelo está en un estado maleable que conserva la forma luego de imponer deformaciones. En caso de trituración, puede perder gran parte de su resistencia. Algunos suelos(Suelos tixotrópicos), recuperan parte de su resistencia con el tiempo.

3. Estado sólido. El suelo tiene el comportamiento de un sólido, es decir, la aplicación de cargas induce pequeñas deformaciones. El paso al estado sólido va acompañado de una reducción de volumen o contracción, para continuar luego a volumen constante.Los contenidos de humedad asociados a cada uno de los estados anteriores dependen de la naturaleza del suelo. Se les conocen como.

1. Limite liquido wL: entre el estado líquido y el plástico.2. Limite plástico wP : entre el estado plástico y el sólido.3. Límite de contracción ws: entre el estado sólido con reducción de volumen y el sólido sin contracción.



• Límite líquido Casagrande (1932) concluyó que cada golpe en un dispositivo estándar para límite líquido corresponde a una resistencia cortante del suelo de aproximadamente 1 g/cm2. El límite líquido de un suelo de grano fino da el contenido de agua para el cual la resistencia cortante del suelo es aproximadamente de 25 g/cm2

Límite plástico ese define como contenido de agua en porcentaje, con el cual el suelo, al ser enrollado en rollitos de 3.2 mm de diametro se desmorona. Límites.



• Límite de contracción – El contenido de agua en porcentaje, bajo el cual el cambio de volumen de masa del suelo cesa, se define como límite de contracción. – Se esa menos que los otros dos límites

ENSAYOS

Muestra de suelo 1

Peso muestra total (1) = 6755 gramos (se le resta al total-sobre tamaño)

Peso sobre tamaño (B) = 708 gramos 10,5%

6755gramos / 708 x 100 % = 10,5%

Z Muestra Peso Total Seca a Tamizar =6047gramos

D = Fracción mayor a 5 milímetros: 3008 gramos

Peso inicial retenido en milímetros: 3008 gramos

Peso seco lavado retenido en 5 milímetros: 2988 gramos

C- Fracción menor a 5mílimetros= 3039gramos (mayor a 51,5%)

C1- Peso cuarteo del que paso en tamiz 5 milímetros= 233gramos“en caso de regirse por normativa esta pide a los menos 500 gramos”

“Limo y arcilla es más fino que la arena”

Tamiz Peso retenido % Retenido % que Pasa

10 65 12,5 39

40 55 10,6 28

200 112 21,6 7

Retenido 1

NOTA: Retenido es lo que queda en el fondo de los Tamices

EJEMPLO:

65 / 51,5= 12,5



FACTOR DE CORRECCIÓN

FACTOR DE CORRECCIÓN / C1

% Pasa # 4 / C151,5 /27= 0,192

PASO N° 2

TamizPeso retenido

gramos% Retenido % que Pasa

1 ½ 0 0 100

1 1065 0 82

¾ 354 17,6 77

3/8 907 14,9 62

4 613 10,1 52

Retenido 48 0,79 51

2987

Se puede comprobar el resultado con:

2987 * 100 / 2988gramos= 99,97%100% - 99,97%= 0,03%

Es correcto nuestras verificación y es efectiva nuestras granulometría.

EJEMPLO


FC= P/C1= 51,5/267= 0,191

100*6047 / 1065= 17,6

Este tipo de suelo según la base granulométrica contiene un:



-48% GRABOSO-7% LIMOS, ARCILLOSOS

NOTA: Para calcular el % retenido mayor a 5milímetros se toma el peso parcial retenido, se divide por Z y se multiplica por 100.

NOTA: Para calcular el % menor a 5milímetros se toma el peso parcial retenido se divide por C1 y se multiplica por el porcentaje C

C1 55/26,7 * 51,5%= 1 al 6 CS= Arcilla Arcillosa

MATERIALES.

-AGUA DESTILADA-PLATO DE EVAPORACIÓN - SE DEPOSITA EN UN POSILLO

EQUIPOS.

-CASA GRANDE-LIMITE LIQUIDO= LL-CONSISTENCIA= LC-PLASTICO= LP

IP = Nos permite conocer la plasticidad en el aire

IP = INDICE DE PLASTICIDAD = LL -lP

ACATADOR

-Se golpea la copa girando la manivela y esta a su vez dando le aplica 2 golpes por segundo con un total de 25 golpes por prueba, se realizan un total de 5 muestras aceptable para este tipo de pruebas.

Muestras.

N° capas 3

N° golpes 14 gramos

Cap + suelo seco 10,1 DESPUES DEL HORNO

% total 38,6



TABLA -5 -50 GOLPES

IDEAL 15-35 GOLPES

NOTA: Dependerá del tipos de clima la ubicación que se efectuara las pruebas y el tipo de material con el cual se trabajara.

% de humedad.

W= ((MH – MS) / MS) * 100

W = ((14-10,1) / 10,1) * 100

W= 38,6

BIEN REALIZADO EN ENSAYO

LL= Limite liquido LL= 34,2

LP= Limite Plástico LP= No Plástico

IP=Índice de Plasticidad (0%)IP=0%

40

38

36

34

32

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50



MAL REALIZADO EL ENSAYO.

Límite de Plasticidad.

Se define como contenido de agua en porcentaje, con el cual el suelo, al ser enrollado en rollitos de 3.2 mm de diametro se desmorona.

40

38

36

34

32

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Vidrio especial con superficie porosa.



-SI SE LOGRA AMASAR EL ROLLITO ES DE TIPO PLASTICO.-SI NO SE AMASA EL ROLLITO NO ES TIPO PLASTICO

N° DE CAPAS 3 12 6

SUELOS W X X X

SUELOS SECO 2,8 gramos 4,2 gramos 3,1 gramos

% 28,6 31 28,3

% 2,6 x 2,4

La diferencia entre 2,6 y 2,4 tiene que cumplir con el 0,3% y se elimina unos de estos que sea el de mayor diferencia y no cumpla con él % adecuado que es este caso se suprimio el número de capas 12 con 31%.

.LL – LP = IP

LL= 34, = 34

LP = 27,9 =28

IP= LL 34 – LP 28 = 6

IP = 6



Muestra de suelo 2

Tamiz Peso retenido % Retenido % que Pasa

10 65 12,5 39

40 55 10,6 28

200 112 21,6 7

Retenido 1

NOTA: Retenido es lo que queda en el fondo de los Tamices

EJEMPLO:

65 / 51,5= 12,5 FACTOR DE CORRECCIÓN

FACTOR DE CORRECCIÓN / C1

% Pasa # 4 / C151,5 /27= 0,192

PASO N° 2

TamizPeso retenido

gramos% Retenido % que Pasa

1 ½ 0 0 100

1 1065 0 82

¾ 354 17,6 77

3/8 907 14,9 62

4 613 10,1 52

Retenido 48 0,79 51

2987



Se puede comprobar el resultado con:

2987 * 100 / 2988gramos= 99,97%100% - 99,97%= 0,03%

Es correcto nuestras verificación y es efectiva nuestras granulometría.

EJEMPLO


FC= P/C1= 51,5/267= 0,191

100*6047 / 1065= 17,6

Este tipo de suelo según la base granulométrica contiene un:

-48% GRABOSO-7% LIMOS, ARCILLOSOS

NOTA: Para calcular el % retenido mayor a 5milímetros se toma el peso parcial retenido, se divide por Z y se multiplica por 100.

NOTA: Para calcular el % menor a 5milímetros se toma el peso parcial retenido se divide por C1 y se multiplica por el porcentaje C

C1 55/26,7 * 51,5%= 1 al 6 CS= Arcilla Arcillosa

MATERIALES.

-AGUA DESTILADA-PLATO DE EVAPORACIÓN - SE DEPOSITA EN UN POSILLO

EQUIPOS.

-CASA GRANDE-LIMITE LIQUIDO= LL-CONSISTENCIA= LC



-PLASTICO= LP

IP = Nos permite conocer la plasticidad en el aire

IP = INDICE DE PLASTICIDAD = LL -lP

ACATADOR

-Se golpea la copa girando la manivela y esta a su vez dando le aplica 2 golpes por segundo con un total de 25 golpes por prueba, se realizan un total de 5 muestras aceptable para este tipo de pruebas.

Muestras.

N° capas 3

N° golpes 14 gramos

Cap + suelo seco 10,1 DESPUES DEL HORNO

% total 38,6

TABLA -5 -50 GOLPES

IDEAL 15-35 GOLPES

NOTA: Dependerá del tipos de clima la ubicación que se efectuara las pruebas y el tipo de material con el cual se trabajara.

% de humedad.

W= ((MH – MS) / MS) * 100

W = ((14-10,1) / 10,1) * 100

W= 38,6

BIEN REALIZADO EN ENSAYO



LL= Limite liquido LL= 34,2

LP= Limite Plástico LP= No Plástico

IP=Índice de Plasticidad (0%)IP=0%

MAL REALIZADO EL ENSAYO.

Límite de Plasticidad.

40

38

36

34

32

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

40

38

36

34

32

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50



Se define como contenido de agua en porcentaje, con el cual el suelo, al ser enrollado en rollitos de 3.2 mm de diametro se desmorona.

-SI SE LOGRA AMASAR EL ROLLITO ES DE TIPO PLASTICO.-SI NO SE AMASA EL ROLLITO NO ES TIPO PLASTICO

N° DE CAPAS 3 12 6

SUELOS W X X X

SUELOS SECO 2,8 gramos 4,2 gramos 3,1 gramos

% 28,6 31 28,3

% 2,6 x 2,4

La diferencia entre 2,6 y 2,4 tiene que cumplir con el 0,3% y se elimina unos de estos que sea el de mayor diferencia y no cumpla con él % adecuado que es este caso se suprimio el número de capas 12 con 31%.

.LL – LP = IP

LL= 34, = 34

LP = 27,9 =28

IP= LL 34 – LP 28 = 6

IP = 6

SUELOS PLASTICOS= Son generalmente malos suelos e inestables.

NOTA: Mientras más alto es el IP Índice de Plasticidad es inferior la calidad del suelo.

NP = No Plásticos, suelos sin Plasticidad por lo general son buenos suelos según su granulometría.

Vidrio especial con superficie porosa.



DENSIDAD DEL SUELO SECO= (C (MASA SECA) / C – A) * 1000

D= M / V

C = MASA SECA

A= MASA SUMERJIDA

DENSIDAD DE LA ARENA 152 gramos / cc

MASA =

ARENA TOTAL = 8397 gramos

ARENA PERMANENTE = 5547 gramos

CONO BASAL= 1520gramos



DENSIDAD = 1520gramos / 1000 = 1,52 gramos / cc

D = 1,52 gramos / cc

Volumen = Masa / Densidad

Llenado de cono

CONO BASAL = 1520gramos


ARENA PERMANENTE= 5547 gramos

DENSIDAD W MASA EXTRAIDA = 1724 gramos

DENSIDAD W HUMEDA = 6,3 %

DEMSODAD DE TERRENO =1853 gramos

DENSIDAD MAXIMA COMPACTADA SECA = 2036 GRAMOS

% DE COMPACTACIÓN = 91 %

CONO BASALEs el peso del cono sin contenido.

ARENA TOTAL Es aquella arena que será pesada junto con el cono y que se realizaran las muestras.

ARENA PERMANENTE Arena con la cual queda en el cono después de la visita a terreno.

DENSIDAD W MASA EXTRAIDA Es aquella arena que se depositó en terreno y posteriormente fue pesado junto con el material extraído.

DENSIDAD W HUMEDA Es un dato constante con el cual se trabaja.

DEMSODAD DE TERRENO Esta se determina a través de la prueba.

DENSIDAD MAXIMA COMPACTADA SECA Aque termino con el fin de saber el maxino esfuerzo que resiste esa área de suelo.

% DE COMPACTACIÓN Es aquel % que se determinó en el terreno analizado.



2° DATO DE MUESTRAS.








% DE COMPACTACIÓN = 93 %

3° DATO DE MUESTRAS.








% DE COMPACTACIÓN = 71.39 %



TAMIZ % RETENIDO 100% % QUE PASA

1 1/2 100 100 0

1 96 100 4

3. / 4. 94 100 6

3. / 8. 87 100 13

4 80 100 20

10 76 100 24

40 70 100 30

200 60 100 40

LL 46

LP 20

IP 26

TAMIZ % RETENIDO 100% % QUE PASA1 1/2 100 100 0

1 90 100 103. / 4. 86 100 143. / 8. 70 100 30

4 65 100 3510 56 100 4440 42 100 58

200 30 100 70LL 28LP 16IP 12



Ō = Esfuerzo

∅=Angulo de fricción internaσ =Esfuerzo

V = Tita

Y = Esfuerzo mayor

F = Fuerza

V =Unidad de Volumen

PESO ESPESIFICO SECO 17,0 X Z 2MTS = 34KN/M2

PESO ESPECIFICO SATURADO 18,5 X Z 6MTS + 34 PESO ESPECIFICO = 145KN/M2

56,00

Suelo ensayado en Taller

Interface del

Terreno

Superficie del terreno



2,00mts

3,00mts

56,00

1,00mts

2,00mts

3,00mts

Fondo del terreno

Terreno natural

Material excavado y removido

Fondo del terreno

Interface del terreno



56,00

1,00mts

2,00mts

3,00mts

Material compactado cada 0,20 metros y mejorado según ensayos de terreno en laboratorio.

Suelo mejorado



12,00 32,00 14,00

Suelo de ensayo taller

2,00mts

1,00mts

2,00mts

3,00mts

Fondo de terreno


Suelo mejorado

Fondo del Terreno

Interface del Terreno



Punto A 16,00 C 14,00 A


2,00mts

1,00mts

2,00mts Punto A



3,00mts

Z = 1mtsA = 14,00 mtsC = 16,00 mts CURVA DEL GRAFICO

Calculos

C / Z = 14,00 / 1,5 = 9,3

A / Z = 16,00 / 1,5 = 10,67

-----------------------------------------------------------------------------------------------

0,5 LIMITE DE INFLUENCIA1,0 LIMITE DE INFLUENCIA FINAL SE MULTIPLICA POR X q

Q= CARGA PARCIAL DEL TERRAPLEN

Q PESO ESPECIFICO X LARGO 20 METROS TERRAPLEN LONGITUD

12,00 A 16.00 C


Suelo mejorado



1,00mts

2,00mtsPunto A

3,00mts

Z = 1,5mtsA = 12,00 mtsC = 16,00 mts CURVA

Calculos

C / Z = 12,00 / 1,5 = 8,00 CURVA DEL GRAFICO

A / Z = 16,00 / 1,5 = 10,667

0,5 LIMITE DE INFLUENCIA1,0 LIMITE DE INFLUENCIA FINAL SE MULTIPLICA POR X q

Q= CARGA PARCIAL DEL TERRAPLEN

Q PESO ESPECIFICO X LARGO 20 METROS TERRAPLEN LONGITUD

Suelo mejorado



Coeficiente de influencia para el cálculo del incremento de la tensión vertical bajouna carga de terraplén de largo infinito. (Osterberg, J.O. (1957) apud Juarez & Rico, 1969)

Punto B



12,00 32,00


2,00mts

1,00mts

2,00mts Punto B

3,00mts

14,00


2,00mts

1,00mts

2,00mts Punto B

3,00mts

Suelo mejorado

Suelo mejorado



Punto C

12,00 32,00


2,00mts

2,00mts 1,00mtsPunto C

3,00mts

Suelo mejorado




12,00 32,00 14,00


2,00mts

Fondo del terreno



1,00mts2,00mts

2,00MTS

4,00mts6,00MTS

SACAR EL PESO PROPIO DE ESTAS 2 MUESTRAS

ESFUERZO TOTAL

Suelo mejorado

Fondo del Terreno

Interface del Terreno



PRESION DE POROS u

H1

H1 + Z

H1 + H2

H1 PESO YESPECIFICO W

H1 Y W X ZY saturado

H1 YW X H2 Y saturado

PROFUNDIDAD

H1

H1 + Z

H1 + H2

H1 PESO YESPECIFICO W

(H1 + Z + iz ) Peso específico W

(H1 + X H2 + h) Y peso específico W

PROFUNDIDAD



ESFUERZO ESPECIFICO o

Tipo de suelo a utilizar en la construcción del terraplén, el suelo a usar en el terraplén es el material ensayado en el taller.

Densidad mínima requerida para el proyecto, 90%. (porcentaje de la densidad máxima compactada seca DMCS obtenida a través del ensayo Proctor Modificado, la cual deberá ser 90%)

Distancia 10 Km entre el punto de empréstito de suelos y el lugar de construcción de la obra.

H1

H1 + Z

H1 + H2

0

Z(y - iz YPeso específico W)

H2 Y - h peso específico W

PROFUNDIDAD



BIBLIOGRAFÍA. Entendida como todo el material de apoyo utilizado para la realización del trabajo: libros, normas, páginas web, catálogos, archivos, instituciones, etc.

ANEXOS. Material complementario que no sea parte de ninguna sección y que sea interesante incorporar.

prueba n°3 mecanica de suelos

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