Ayudantía N 2 Mecánica de Suelos

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1 Ayudantía N 2 Mecánica de Suelos Profesor: Christian Neumann Ejercicio 1: Clasifique el siguiente suelo según el sistema AASHTO y USCS, luego indique que maquina es la más apta para realizar una compactación (suponga que solo se dispone de un rodillo liso y un rodillo vibratorio). tamiz mm %que pasa #4 4,76 80 #8 2,38 62 # #20 0,84 45 #40 0,42 40 #60 0,25 32 #100 0, #200 0,074 8 wl 100 wp 80 Clasificación AASHTO: #200 = 8 => Grueso => A-1; A-2; A-3 #40 = 40 => A-1b; A-2 #10 = 58 => A-2 Wl = 100 => A-2-5; A-2-7 IP = 20 => A-2-7 Para este grupo, se calcula el IG con la parte del IP 0.01*(8-15)(20-10) =-0.7 => 0 Por lo tanto la clasificación del suelo es: A-2-7(0), corresponde a grava y arena limosa o arcillosa. La maquina más adecuada para este suelo es un rodillo liso Clasificacion USCS: log2-log2, log0,149-log0, log2-logd D 60 = = = 2.18 log0,149-logd D 30 = = = 0.23 log0,074-log0,149 8,-22 log0,074-logd D 10 = = = 0.08

2 Cc= /(0.08*2.18) = 0.3 < 1 Cu=2.18/0.08 = > 6 Por lo tanto corresponde a un suelo mal graduado => P Determinaremos ahora la cantidad de suelo que pasa por el tamiz # = 92 Determinamos la cantidad de suelo que pasa la malla #4 y es retenida por la #200: 80-8 = 72 Luego para saber si el suelo tiene mas arena o mas grava, realizamos lo siguiente: 92/2 = 46, 72 es mayor que 46, por lo que tenemos mas arena. Tenemos un suelo tipo SP. Luego, como el %que pasa por la malla #200 esta entre 5% y 12%, tenemos simbología doble, para saber que símbolo corresponde, vamos al diagrama de casagrande, graficamos IP: 20 y Wl, 100, lo que nos indica que es un suelo con contenido de Limos (M). Finalmente podemos concluir que el suelo corresponde a uno SP-SM Ejercicio 2: Usted ha sido enviado a terreno para realizar un control de compactación. La masa del material extraído es de 1814g y el volumen del agujero es de 944 cm 3. Se tomaron 60 cm 3 de muestra para obtener su humedad y su peso seco fue de 100 g. el ensayo Proctor realizado para ese suelo, arrojo los siguientes resultados: humedad óptima 16%, densidad seca 1,71 g/cm 3. a) si las especificaciones del proyecto requieren una compactación relativa del 100% y una humedad en el rango w = (w op 3%) a (w op + 1%), determine si el terreno a sido compactado de manera aceptable, justifique. b) Si no es aceptable, que haría usted para mejorar la situación? a) Primero, necesitamos obtener la humedad de la muestra y compararla con los parámetros dados. Wt = 1814 g Vt = 944 cm 3 Datos de la porción utilizada para el ensayo de humedad: Vt = 60 cm 3 Ws = 100 g. Como son el mismo suelo, podemos obtener el peso total de la muestra utilizada en el ensayo, realizando una simple proporción: 1814/Wt = 944/60 Wt = 115,3 g.

3 Luego determinamos la humedad de la muestra: ω= (Wt Ws)/Ws ω = (115,3 100)/100 => ω = 15,3 % Según lo obtenido en el Proctor, la humedad óptima es de 16% ω = (16 3) a (16 +1) => 13% a 17% => que la humedad cumple los requerimientos. Ahora calculamos la densidad seca de la muestra: Ws = 1814 (1 ω) => 1536,5 Luego, la densidad seca es γd = 1536,5/944 => γd = 1,63 g/cm 3 Comparamos las densidades para obtener la compactación relativa: 1,63/1,71 = 97,6% El terreno no fue compactado de manera aceptable, ya que se pedía una compactación relativa del 100%. b) ya que aun se le puede agregar un poco mas de agua, se puede volver a compactar con la misma maquina, pero añadiéndole un poco de agua al terreno, o se puede utilizar otra maquina que posea mas energía de compactación. Ejercicio 3: Se tiene el siguiente suelo estratificado, se sabe que los coeficientes de permeabilidad son los siguientes: K a =7x10-3 (cm/s), K b =K e =2x10-3 (cm/s), K c =K d =5x10-3 (cm/s), K f =3x10-3 (cm/s). Encontrar el K equivalente del suelo y el gradiente hidraulico si el caudal filtrante es 6.16 cm 3 /s 2m A 1m B C 3m D 2m E F 0.4m 0.6m 6m

4 Kb x 40 + Kc x 60 2 x 10-3 x x 10-3 x 60 Keq B-C = = = 3,8 x 10-3 Ke x 40 + Kf x 60 2 x 10-3 x x 10-3 x 60 Keq E-F = = = 2.6 x Keq= = Ka Kbc Kd Kef x x x x 10-3 Keq= 4.2 x 10-3 cm/s i=6.16/(4.2 x 10-3 x 800 x 600) i= Ejercicio 4: Para la red de flujo mostrada en la figura 1, se pide: a) Determine las condiciones de borde b) Dibuje 3 líneas de flujo (además de las dibujadas en a) c) Calcule las presiones de poro en los puntos A, B, C, D y E d) Calcule el caudal filtrante por cada diez metros de proyección en profundidad del plano Datos: H1=20m H2=5m Kx=Ky= m/s Altura de puntos: A=40m B=20m C=15m D=22m E=42m

5 a) b) c) Nf=4 Nd=12 H1=20m H2=5m H=20-5 = 15m h=(20-5)/12=1.25 Punto ha (m) ht (m) hp=ht-ha (m) U=hp x γ w (t/m 2 ) A x 1.25= (-2)= B x 1.25= (-22)= C x 1.25= (-27)= D x 1.25= (-20)= E x 1.25=5 5-0=5 5 d) Q=0.0005(m/s) x 15(m) x 10(m) x 4/12 = m 3 /s Ejercicio 5: Un suelo gravo-arenoso con peso especifico de sólidos, Gs=2.65, tiene un índice de huecos e = 0.41, densidad relativa. DR=74%. Este mismo suelo alcanza una densidad relativa, DR=60%, para un peso unitario saturado γs=2.14t/m 3. Después de compactar este suelo en terreno, se procede a un control de compactación y se obtienen los siguientes resultados: Peso suelo natural: kg Volumen inicial de la muestra: cm3 Peso suelo seco al horno: Kg Determinar la DR que alcanzo el material después de la compactación en terreno. Esta suelo o denso? De la primera fase tenemos: e max -0.41=0.74(e max -e min ) de la segunda fase, tenemos:

6 γs, como Gs es propiedad indice del suelo, despejando, tenemos que: e=0.45 Entonces, e max -0.45=0.6 (e max -e min ) Resolviendo el sistema, tenemos: e max =0.61 y e min =0.34 luego con los datos entregados después de compactar, podemos encontrar la humedad w=( )/36.52= 5% γt=wt/vt=38.35/19.161=2 kg/cm 3 γd=2/(1+0.05)=1.9 kg/cm 3 Luego como tenemos γd, utilizamos la siguiente formula: γd=)gs/(1+e) )γw, despejamos e y obtenemos e=0.39 Finalmente reemplazamos en la formula de DR=( )/( )=0.814 DR=81.4%, significa que el suelo esta muy denso Ejercicio 6: En un laboratorio si realiza una prueba de permeabilidad, el suelo es un GW con bajo contenido de arcilla y limos, el largo de la muestra de suelo es de 0,49 ft y el área es de 10 cm 2, si un caudal de 24 ml pasa a través de la muestra en 3 minutos, cuando h es de 0.98 ft, calcular k. Primero elegimos el sistema a trabajar, en este caso utilizamos el sistema SI, (1ft = 30,48 cm). h 0,98 ft x 30,48 = 29,87 = 30 cm L = 0,49 ft x 30,48 = 14,9 = 15 cm Como el suelo es una graba bien graduada con bajo contenido de finos, utilizaremos un ensayo de carga constante. Tenemos los siguientes datos: h = 30 cm. L = 15 cm A = 10 cm 2 q = 24 ml k=(24+15)/(3*10*30) k = 0,4 cm/min

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