Campos Guardia

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  • UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGA

    CARRERA DE INGENIERA CIVIL

    LABORATORIO DE GEOTECNIA

    AAPPOOYYOO DDIIDDCCTTIICCOO AALL AAPPRREENNDDIIZZAAJJEE DDEE LLAA MMEECCNNIICCAA

    DDEE SSUUEELLOOSS MMEEDDIIAANNTTEE PPRROOBBLLEEMMAASS RREESSUUEELLTTOOSS

    TRABAJO DIRIGIDO, POR ADSCRIPCIN, PARA OPTAR AL DIPLOMA ACADMICO

    DE:

    LICENCIATURA EN INGENIERA CIVIL.

    PRESENTADO POR:

    CAMPOS RODRIGUEZ JORGE

    GUARDIA NIO DE GUZMN GERMN MARCELO

    TUTOR:

    Ing. Msc. LUIS MAURICIO SALINAS PEREIRA

    COCHABAMBA BOLIVIA 5 DE DICIEMBE DEL 2005

  • ii

    Dedicado a:

    Mis paps Germn Guardia y Rosario Nio de

    Guzmn por apoyarme y haber confiado en m

    siempre.

    A mis hermanos Ximena, Sergio, Javier, Cristhan, Carlos y Annelisse, por su comprensin

    y ayuda desinteresada.

    A mis abuelitos y tos que siempre confiaron en m.

    Germn M. Guardia Nio de Guzmn

    Dedicado a:

    Mis paps Juan Campos y Julieta Rodrguez por su apoyo y confianza en m.

    Mis hermanos Ronald y Patricia por apoyarme y haber confiado en m siempre.

    A mis abuelitos y tos que siempre confiaron en m.

    Jorge Campos Rodrguez

  • iii

    AGRADECIMIENTOS

    A Dios, por no abandonarnos nunca y habernos ayudado a llegar a esta etapa de nuestra

    vida.

    Agradecemos a nuestros padres por todo el amor, aliento y confianza con que nos apoyaron

    durante toda nuestra carrera, a nuestros hermanos por su comprensin y apoyo

    desinteresado, a nuestros tos y abuelitos que siempre confiaron en nosotros.

    Agradecemos a Ingrid Fernndez por su colaboracin en la realizacin de este proyecto de

    grado.

    Agradezco al Ing. Mauricio Salinas Pereira, director del Laboratorio de Geotecnia y Tutor

    del presente trabajo, por su colaboracin, enseanzas y gui durante la realizacin de dicho

    proyecto.

    A todo el personal del Laboratorio de Geotecnia que ayudaron y facilitaron el desarrollo del

    presente trabajo.

    Al Ing. Oscar Zabalaga Montao director de la carrera de ingeniera civil, quien apoyo e

    impulso la culminacin de dicho proyecto.

    Al tribunal, Ing Gabriel Rodrguez, Ing. Martn Duchen e Ing. Guido Len, por el tiempo

    dedicado a la lectura y correccin de este proyecto de grado.

    A los compaeros de carrera por su amistad y por todos los momentos compartidos durante

    los aos de estudio universitario.

  • iv

    FICHA RESUMEN

    Las asignaturas Mecnica de Suelos I CIV 219 y Mecnica de Suelos II CIV 220

    correspondientes al sexto y sptimo semestre respectivamente de la Carrera de Ingeniera

    Civil de la Universidad Mayor de San Simn.

    En los ltimos tiempos, la Universidad Mayor de San Simn ha establecido la

    necesidad de mejorar el proceso de aprendizaje, a travs de la realizacin de textos que

    permitan mejorar y apoyar el desempeo del alumno. Es por tal razn, que la elaboracin

    de este texto de problemas resueltos de las materias Mecnica de Suelos I y Mecnica

    de Suelos II surge como respuesta a la necesidad del estudiante de poder disponer de un

    texto adecuado, en un lenguaje simple y que cumpla cabalmente con las exigencias del

    contenido de las materias.

    El presente documento es el producto de la investigacin de abundante bibliografa

    sintetizada en un volumen que engloba lo ms importante y til para el aprendizaje de la

    materia.

    El texto se divide en dos partes, la primera parte referida a la asignatura mecnica de

    suelos I y la segunda parte referida a la asignatura mecnica de suelos II.

    La Primera parte se encuentra dividida en siete captulos, cada uno de estos captulos

    constan de una introduccin del capitulo, un cuestionario de las preguntas mas relevantes y

    finalmente termina con abundantes problemas resueltos que abarcan todo el contenido del

    capitulo. El primer captulo desarrolla las propiedades ndice de los suelos. En el segundo

    captulo se exponen los sistemas mas usados para la clasificacin de suelos en laboratorio.

    El tercer captulo desarrolla el sistema de clasificacin de suelos por medio de mtodos

    visuales y manuales, el cual consiste en describir el suelo para poder posteriormente

    identificarlo. En el cuarto captulo se desarrolla el flujo de agua en los suelos ya sea en una,

    dos y tres dimensiones. En el quinto captulo se desarrolla el concepto de los esfuerzos

    efectivos actuantes en el interior de una masa de suelo. El sexto captulo comprende la

    resistencia al corte que ofrece un suelo, al ser sometido a cambios de esfuerzos. Finalmente

    en el sptimo captulo se desarrolla la compactacin de los suelos para el uso en obras

    civiles.

  • v

    La segunda parte se encuentra dividida en seis captulos, cada uno de estos captulos

    constan de una introduccin del capitulo y finalmente termina con abundantes problemas

    resueltos que abarcan todo el contenido del capitulo. El primer captulo desarrolla los

    incrementos de esfuerzos que se producen en el interior del suelo, producto de los cambios

    de esfuerzos. En el segundo captulo se exponen los mtodos existentes para la

    determinacin de los asentamientos producidos en el suelo debido a un incremento de

    esfuerzos. El tercer captulo desarrolla todos los mtodos existentes para la determinacin

    de la capacidad portante del suelo incluyendo las consideraciones que deben ser realizadas

    para la diferenciacin de condiciones a corto y largo plazo. El cuarto captulo se refiere a la

    determinacin de esfuerzos laterales del terreno, prestando especial importancia a la

    definicin de las tres condiciones que pueden presentarse en el terreno. El quinto captulo

    presenta las tcnicas existentes para el anlisis de estabilidad de taludes, considerando la

    posibilidad de falla plana, circular e irregular, concluyendo con la comparacin realizada

    entre los distintos mtodos. Finalmente, el sexto captulo desarrolla los mtodos existentes

    para la exploracin del subsuelo a objeto de determinar las caractersticas de ste;

    conjuntamente se presentan una serie de correlaciones existentes para la determinacin de

    los parmetros necesarios para el diseo de fundaciones.

  • vi

    INDICE GENERAL

    1. Propiedades ndice de los suelos. 1.1. Introduccin. 1

    1.2. Cuestionario. 2

    1.3. Demostraciones de las relaciones peso volumen 17

    1.4. Problemas. 56

    2. Clasificacin de suelos. 2.1. Introduccin. 90

    2.2. Cuestionario. 91

    2.2. Problemas 101

    3. Descripcin e identificacin de suelos. 3.1 Introduccin. 109

    2.2. Cuestionario. 110

    4. Flujo de agua. 4.1 Introduccin. 128

    4.2. Cuestionario. 129

    4.3. Problemas 153

    5. Esfuerzos efectivos. 5.1 Introduccin. 296

    5.2. Cuestionario 297

    5.3. Problemas 309

    6 Resistencia al corte. 6.1 Introduccin. 340

    6.2. Cuestionario. 341

    6.3. Problemas 352

    7 Compactacin. 7.1 Introduccin. 433

    7.2. Cuestionario 434

    7.3. Problemas 454

    8. Incremento de esfuerzo vertical. 8.1 Introduccin. 487

    8.2. Problemas. 488

  • vii

    9. Asentamiento. 9.1 Introduccin. 512

    9.2. Problemas 513

    10. Capacidad de poyo. 10.1 Introduccin. 566

    10.2. Problemas . 567

    11. Presin lateral del suelo. 11.1 Introduccin. 716

    11.2. Problemas . 717

    12. Estabilidad de taludes. 12.1 Introduccin. 753

    12.2. Problemas 754

    13 Exploracion el subsuelo. 13.1 Introduccin. 785

    13.2. Problemas 786

    ANEXOS

  • CAPITULO 1 Propiedades ndice de los suelos

    1

    CAPITULO UNO

    Propiedades ndice de los suelos

    1.1. Introduccin.

    Para propsitos ingenieriles, se define suelo como un agregado no cementado formado por

    partculas minerales y materia orgnica en descomposicin (partculas slidas) con algn lquido

    (generalmente agua) y gas (normalmente aire) en los espacios vacos. (Das, Principles of

    Geotechnical Engineering, cuarta edicin).

    La mecnica de suelos es la rama de la ciencia que estudia las propiedades fsicas de los

    suelos y el comportamiento de las masas de suelo sujetas a distintos tipos de fuerzas. Las

    propiedades que se estudian son: origen, distribucin de tamao de partculas, plasticidad,

    capacidad de drenar agua, compresibilidad, resistencia al corte y capacidad de apoyo.

    En un suelo se presentan tres fases: a) slida, conformada por las partculas minerales del suelo

    (incluyendo la capa slida adsorbida) y entre sus espacios vacos existen la fase gaseosa

    constituida por el aire (o tambin vapores sulfurosos, anhdrido carbnico, etc.) y la fase lquida

    constituida por el agua tomndose en cuenta solamente el que se encuentra libre. Las fases

    lquida y gaseosa constituyen el Volumen de vacos mientras la fase slida constituye el

    Volumen de slidos. En la figura 1 se muestra la constitucin del suelo en sus tres fases.

    Un suelo se encontrar totalmente saturado si todos los vacos se encuentran ocupados

    completamente por agua. Muchos de los suelos que yacen debajo del nivel fretico se hallan en

    ese estado.

    Algunos suelos, adems, c