GUIA DE ESTUDIO MecdeSuelos III
GUIA DE ESTUDIO MecdeSuelos III
GUIA DE ESTUDIO MecdeSuelos III
Los exámenes departamentales tienen el objetivo de garantizar que se cumpla el programa de estudios de
esta materia. Es recomendable contestar la presente guía para considerar los mínimos conocimientos que
el profesor debe enseñar y que el alumno debe conocer, para la comprensión de otras asignaturas de
Geotecnia y de Ingeniería Civil.
1. Calcular la capacidad de carga última de un grupo de cuatro pilotes, separados 5 diámetros. Los
pilotes son de concreto, de sección cuadrada 35 X 35 cm. de 15 m de longitud. La estratigrafía se
resume como se describe a continuación:
0.0 - 2.0 m Arcilla de consistencia blanda a media. Peso volumétrico de 16KN/m 3;
cohesión de 45 kPa; ángulo de fricción interna de 3°.
2.0 - 6.0 m Arcilla de consistencia blanda a muy blanda. Peso volumétrico de 15 KN/m 3 ;
cohesión de 15 Kpa; ángulo de fricción interna nulo.
6.0 - 10.0 m Arcilla de consistencia muy blanda. Peso volumétrico de 13KN/m3; cohesión de 25 Kpa;
ángulo de fricción interna nulo.
10.0- 17.0 m Arcilla de consistencia blanda a muy blanda. Peso volumétrico de 14KN/m 3; cohesión de
20 Kpa; ángulo de fricción interna nulo.
17.0- 25.0 m Arcilla arenosa de consistencia media a dura. Peso volumétrico de 17 KN/m 3; cohesión
de 120 Kpa; ángulo de fricción interna de 18°.
25.0- 30.0 m Arena de compacidad media a fina. Resistencia a la penetración estándar de 50 golpes.
El nivel de aguas freáticas se localiza a 2 m de profundidad.
2. Para la estratigrafía anterior, y para un solo pilote de 45 X 45 cm de sección, determinar la magnitud de
la fricción negativa, si la longitud del pilote es de 25 m y soporta una carga de 250 KN.
3. Calcular la capacidad de carga última de un pilote de concreto que fue hincado por medio de golpes,
previa perforación para garantizar su verticalidad y nivel de la punta. El pilote es de sección triangular
de 35 cm por lado, de 18 m de longitud. La estratigrafía se resume a continuación:
0.0 - 3.0 m Arcilla de consistencia blanda a media. Peso volumétrico de 15 KN/m 3 cohesión de
55Kpa; ángulo de fricción interna de 7°.
3.0 - 12.0 m Arcilla de consistencia blanda a muy blanda. Peso volumétrico de 14.1 KN/m3 cohesión
de 60 Kpa; ángulo de fricción interna nulo.
12.0 - 17.0m Arcilla de consistencia muy blanda. Peso volumétrico de 13.5 KN/m 3; cohesión de
28Kpa; ángulo de fricción interna nulo.
17.0 - 30.0m Arcilla de consistencia blanda a muy blanda. Peso volumétrico de 13.7 KN/m 3; cohesión
de 33 Kpa; ángulo de fricción interna nulo.
El nivel de aguas freáticas se localiza a 3 m de profundidad.
B = 0.50 m Cuadrado
Qa = Qp/3 + Qf/2
NTN
Np = Qx1.4/Qa = (7000 x 1.4)/ 500 =
16 kN / m 3 4.5 m
cu 50 kPa
14 kN / m 3
7.0 m
cu 40 kPa
13 kN / m 3 8.0 m
cu 25 kPa
Arcillas
12.5 kN / m 3
6.5 m
cu 30 kPa Limo
s
Arena media, N 40 3.5 m Arenas
11 .4 kN / m 3
5.8 m Gravas
cu 65 kPa
Roca
Basalto Sano
CH
CH
C = 40 kPa
CH = 17 KN/m3
Proponer las dimensiones y tipo de muro, para factores de seguridad de 2.0 a 3.0 contra volteo,
deslizamiento y por capacidad de carga. Considere que el muro contara con un sistema de filtros y
drenes necesarios para evitar la acumulación de agua en el suelo del relleno.
a) El factor de seguridad contra volteo.
b) El factor de seguridad contra el deslizamiento.
c) Factor de seguridad por capacidad de carga.
9. Dimensionar un muro de contención y revisar sus factores de seguridad contra
deslizamiento, volteo y capacidad de carga. En la superficie del relleno se tendrá una sobrecarga
uniformemente distribuida de extensión infinita de 30 KPa, coeficiente sísmico de 0.40.
NTN
El muro deberá estar en cantiliver y ser de concreto armado, empotrado 2.50m dentro del
tercer estrato. Proponer las dimensiones del muro que cumplan con los factores de seguridad
mínimos.
11. Dibujar la envolvente de presión de tierras, calcular las cargas en cada puntal y además calcular
el factor de seguridad contra la falla de fondo. La separación en planta de los puntales es de 4.5 m a
ejes y la longitud de la excavación es de 10.0 m.
Ademe
Puntal - 1
Puntal - 2
Puntal - 3
12. Para una tablaestaca en cantiliver que se hincó en arena limpia con cohesión nula y ángulo de
fricción interna de 32°, se requiere calcular:
= 16 kN /
m3
= 19 kN /
m3
Tablaestaca
14. Calcular la profundidad teórica y real de empotramiento de una tablaestaca que trabaja en
cantiliver. Considere que la profundidad real equivale a 1.5 veces la profundidad teórica. Determinar la
mínima sección, si el esfuerzo admisible a la flexión es de 172 MN / m2.
m
mTon/m3
UNIDAD III .- ESTABILIDAD DE TALUDES.
20. Determinar el factor de seguridad del talud anterior considerando que la cohesión es nula.
21. Por el método de las dovelas, calcular el factor de seguridad del siguiente talud homogéneo con
su terreno de cimentación.
22. Determinar el ángulo del talud, necesario para efectuar una excavación de 17 m de profundidad.
El factor de seguridad deberá estar en el orden de 1.5, sobre la corona del talud actuará una
sobrecarga uniforme de 5 Ton/m2; en la zona el coeficiente sísmico es de 0.35.
23. Se efectuó una excavación ancha a cielo abierto en un terreno de superficie horizontal,
adoptando un talud de 30°. La roca se halla a 12 m de profundidad. Cuando la excavación alcanzó los
7.5 m de profundidad, se produjo una falla por deslizamiento del talud. ¿Cuál era la cohesión media
de la arcilla cuando se produjo la falla, si su peso volumétrico era de 1.9 /m3? ¿A que distancia del
pie del talud se produjo la intersección entre la superficie de deslizamiento el fondo de la excavación?
24. En el caso del problema anterior, supóngase que la roca estuviera a 9 m de profundidad. ¿Cuál
sería en esta circunstancia la cohesión media de la arcilla y el tipo de falla que se tendría?
25. Se debe efectuar una excavación de 9 m de profundidad, en una arcilla blanda suprayacente a
una capa resistente situada a 12 m debajo de la superficie original del terreno. La arcilla tiene un peso
volumétrico de 1.82 t/m3 y una cohesión de 3.5 t/m2. ¿Con qué ángulo del talud el factor de seguridad
será unitario?
26. En una arcilla blanda de peso volumétrico de 1.92 t/m2 y cohesión de 1.25 t/m2 se está
excavando una zanja con taludes de 80°. ¿Hasta que profundidad puede llegarse antes de que se
presente una falla? ¿A qué distancia del borde superior del talud, el círculo de deslizamiento,
interceptará el terreno natural?
27. La estratigrafía de una arcilla consta de tres estratos horizontales de 4.5 m de espesor cada
uno. Los valores de la cohesión para la capa superior, central e inferior son, respectivamente de 3.0,
2.0 y 1.5 /m2. El peso volumétrico de los tres estratos es de 1.75 /m3. En el material se
efectúa una excavación con taludes de 1:3, (vertical: horizontal), hasta una profundidad de 6.0 m.
¿Cuál es el factor de seguridad contra la falla?
28. Para un factor de seguridad de 1.8, determinar el ángulo del talud de una excavación a cielo
abierto de 17 m de profundidad, que se efectuará en un suelo cohesivo - friccionante, cuyos
parámetros de resistencia al esfuerzo cortante son: cohesión de 40 kPa, ángulo de fricción interna de
10° y el peso volumétrico es de 15 kN/m3 .La superficie del terreno es horizontal y soportará una
sobrecarga de 40 kPa. a 22 m de profundidad, se localiza un estrato de basalto.
29. ¿Qué es el gasto de filtración? ¿Qué es gradiente hidráulico? ¿A qué se le llama fuerza de
filtración?
30. Defina:
a. Línea de flujo c. Red de flujo
b. Equipotencial d. Gradiente hidráulico crítico
31. ¿Por qué la red de flujo resulta por medio de cuadros curvilíneos?
33. Calcular los diagramas de cargas hidráulicas total, de posición y de presión, velocidad de
filtración de los siguientes permeámetros:
a) La sección de la muestra circular de 2.0 m de diámetro.
34. Trazar la red de flujo y calcular el gasto de filtración, subpresión y gradiente de salida que se
presentará en las siguientes regiones de flujo:
a)
ARENA
b)
s.l.a.
s.l.a.
5.0 m
1.5 m
0.5 m
12.0 m 48.0 m
Material permeable
k=10-5 cm/s
Material impermeable
35. Trazar la red de flujo, calcular el gasto de filtración. Asimismo, dibujar la variación de la
subpresión y su magnitud, debajo de la estructura impermeable.
IMPERMEABL
E
36. Trazar la red de flujo, calcular el gasto de filtración, comprobar con la Ley de Darcy. El
coeficiente de permeabilidad del suelo es de 5.4 x 10-5 cm/s.
a) Permeámetro es de sección cuadrada, lado 1.5 m
b) Permeámetro de sección circular, diámetro de 2.0 m
37. Trazar la línea de corriente superior y la red de flujo. Bordo libre de 1.4 m.
38. Calcular el gasto de filtración que pasará a través de las siguientes presas:
a)
39. Calcular el gasto de filtración de la siguiente presa de materiales graduados. Considerar que los
materiales son isótropos en la permeabilidad.
BIBLIOGRAFIA: