7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
1/33
0,002
ARCILLA
0,006 0,02 0,06
LIMOFINO MEDIO GRUESO GRUESAMEDIAFINA
ARENA
20,60,2 6 20 60
GRAVAFINA MEDIA GRUESA
PIEDRA
GRAVA
0,2 0,6 2
ARENAFINA MEDIA GRUESAGRUESOMEDIOFINO
LIMO
0,060,020,006
ARCILLA
0,002
ARCILLA
0,005 0,05GRUESAFINA
ARENA
20,25
GRAVA
CLASIFICACION NORMA DIN(4022)
CLASIFICACION M.I.T y NORMAS BRITANICAS
CLASIFICACION A.S.T.M
LIMO
CLASIFICACIN DE SUELOS
CARACTERSTICAS ORGANOLPTICAS
Gravas Partculas visibles y gruesas $2 mm
Arenas Partculas visibles y finas < 2 mm
Limos Partculas no visibles y tacto spero
Arcillas Partculas no visibles y tacto suave
CLASIFICACIONES NORMALIZADAS DE SUELOS
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2/33
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
3/33
PROPIEDADES DE TERRENOS REALES
Tipo de terreno
Porosidad
n (%)
Indice
huecos
e
Humedad
natural
? (%)
Densidad
seca
?d (T/m3)
Densidad
hmeda
? (T/m3)
Arena suelta 43 0,76 29 1,51 1,94
Arena densa 32 0,47 17 1,80 2,12
Zahorra 22 0,30 12 2,05 2,28
Arcilla muy blanda 60 1,67 62 1,08 1,34
Arcilla blanda 55 1,55 55 1,22 1,76
Arcilla semi-compacta 45 0,90 35 1,47 1,92
Arcilla compacta 43 0,87 32 1,45 1,89Arcilla muy compacta 40 0,74 27 1,61 2,01
Arcilla dura 33 0,61 22 1,80 2,13
Loes yesfero - 0,87 - 1,35 -
Turba 82 14 1.650 0,040 1,04
Hormign 10-2 - - - -
Margas 34 - - - 2,33
Tabla segn A. Garca Valcarce.
Tipo de terreno
Porosidad
n (%)
Indice de
huecos
e
Humedad
natural
? (%)
Densidad
seca
?d (T/m3)
Densidad
hmeda
? (T/m3)
Arenas de granulometra
cerrada poco compactas
46 0,85 32 1,43 1,89
Arenas de granulometra
cerrada compactas
34 0,51 19 1,75 2,09
Arenas de granulometra
abierta poco compactas
40 0,67 25 1,59 1,99
Arenas de granulometra
abierta compactas
30 0,43 16 1,86 2,16
Arcilla glaciar blanda 55 1,20 45 - 1,77
Arcilla glaciar dura 37 0,60 22 - 2,07
Bentonita blanda 84 5,20 194 - 1,27
Tabla segn Terzaghi y Peck.
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4/33
Gas (aire)
Lquido (agua)
Slido
V
V
Vs
l
g
Vh
Vs
Gg
Gl
Gs
N.F.
Gs
E=V. l
PROPIEDADES FSICAS DEL SUELO
PESO ESPECFICO
- Peso especfico de las partculas.-Entre 2,8 t/m3y 3,0 t/m3
- Peso especfico del suelo natural.-Entre 1,6 t/m3y 1,8 t/m3
- Peso especfico del suelo desecado.- Entre 1,6 t m3y 1,8 t m3
- Peso especfico del suelo saturado.- Entre 1,6 t m3y 1,8 t m3
- Peso especfico del sueloanegado.- Entre 1,6 t m3y 1,8 t m3
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
5/33
N.F.
Superficie
n
sat
a
firmeEstrato
En un estrato de terreno se producen estos pesos especficos.
En la parte superior el pesoespecfico del terreno es el de
terreno natural .?n
Bajo el nivel fretico es terrenoest sumergido en agua, por loque su peso especfico ser elanegado.
Zona sobre el nivel fretico en laque el agua sube por capilaridady satura totalmente el terreno. Elpeso especfico es el saturado.
Porosidad e ndice de poros.
Definimos la porosidad ncomo la razn entre el volumen de huecos yel volumen total de la muestra e ndice de poros ecomo la razn entre
el volumen de huecos y el volumen de la parte slida
Relaciones entre porosidad e ndice de huecos.
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6/33
GRFICO DE PLASTICIDAD DE CASAGRANDE
0
10
20
30
40
50
60
20
30
40
50
600
10
70
80
90
10
0
Lmite lquido
ndicedeplasticidad
Arcillas muyplsticas
Arcillas pocoplsticas
Limos pococompresibles
Limos muycompresibles
lp=0.73(W
L-20)
CL-ML
CONSISTENCIA EN SUELOS.- LMITES DE ATTERBERG.
CONSISTENCIA
Slida 9 Semislida
9 Plstica 9 Lquida
Lmite deretraccin
Ws
Lmite plsticoWp
Lmite lquidoWL
LMITE RETRACCIN.- Humedad del suelo saturado con volumen
mnimo.W esD
= =
1 1
LMITE PLSTICO.- Humedad del suelo que permite rodar cilindrosde 3mm de dimetro sin que se desmoronen.
LMITE LQUIDO.- Humedad del suelo que hace que se unan losbordes de la muestra tras 25 golpes en lacuchara de Casagrande.
INDICE DE PLASTICIDAD.- Ip=WL-Wp
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
7/33
DIMETRO DE LAS PARTCULAS, en mm.
0.2
0.2
%
DEPA
RTCULASDED
IMETROMENORQ
UE
ELINDIC
ADO
70
40
30
10
0
20
100 50
50
40
60
20
30 10 35 4 2
D60
0.51
0.3
0.4
0
40
90
80
00
100 50
GRAVA
30
20 10
40
20
10
30
60
50
80
70
1
35 4 2
ARENA
0.51
0.3
0.4
2 43
00
90
GRAVA ARENA
0.04
D30
0.10.05
D10
0.02
0.0
3 0.01
0.002
0.003
0.00
5
0.004 0.001
0.10.05
0.04
LIMO
0.02
0.03 0.01
65 7
ARCILLA
0.001
0.004
0.005
0.003
0.002
8
LIMO ARCILLA
GRANULOMETRA
Coeficiente de uniformidad CD
Du= 60
10
Si Cu#4 (suelo uniforme)
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8/33
Muestra de suelo
l
h (nivel constante)
PERMEABILIDAD DEL SUELO
Permeabilidad LEY DE DARCY
c=caudal
k=permeabilidad (cm/sg)
c=kiAt i=h/l (gradiente hidraulico)
A=seccin muestra
t=tiempo
Tabla de permeabilidades (aproximadas) Tipo de suelo Permeabilidad
Grava >0.1
Arena 0.1>k>0.001
Arena limosa 0.001>k>10-5
Limo 10-5>k>10-7
Arcilla 10-7>k
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
9/33
S
s
N
Ni
u
N.F.
N
A
zf
LEY DE TERZAGHI
Por equilibrio de fuerzas
( )N N u S s
N
S
N
Su
s
S
i
i
= +
= +
1
Pero en suelos normaless
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10/33
Arena
Nivel constante
Nivel constante
h
H
l
Hsat/l
H hl
l
u '
EL FENMENO DEL SIFONAMIENTO
Al aumentar la presin de entrada del agua, pueden anularse lastensiones efectivas en toda la masa de terrenoSifonamiento.
l H h l
h H H
sat
L
sat
L
+ + = +
=
El gradiente hidrulico que provoca el sifonamiento se llama gradientecrtico.
ih
Hi
c csat
L
= =
1
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
11/33
PORTA COMPARADOR
PORTA COMPARADOR
SUELO AGUA25 mm
CLULA DE PLSTICOTRANSPARENTE
PIEDRASPOROSAS
RANURAS PARA CANALIZAREL DRENAJE DE LA PIEDRAPOROSA INFERIOR
SECCINTRANSVERSALDEL TUBO DECARGA
PISTON DECARGA
PIEZAS DEMATERIALENDURECIDO
TORNILLOS DEFIJACIN
ENSAYO EDOMTRICO
Esquema de edmetro
PROCESO DE ENSAYO
- Carga inicial pequea segn el tipo de terreno.- Se mantiene la carga hasta consolidacin (24 horas).- Se hacen nuevos escalones de carga (duplicando).- Se descarga por escalones.- En cada escaln se mide la altura de la muestra.- Se pesa la muestra (P). Se deseca y se vuelve a pesar (Ps).
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12/33
I ndicedehuecosen%
10987654320 1
50
CURVA EDOMTRICA (Escala natural)
60
70
80
90
Tensin en kg/cm2 Tensin en kg/cm2
90
80
70
60
50
0.250
0.5 1 2 4 8 1
632
64
Indicedehuec
osen%
CURVA EDOMTRICA (Esc. semilogartmica)
Lnea decargaLnea de
recarga
Lnea dedescarga
CURVAS EDOMTRICAS
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13/33
h o
h f
h s
h oh oH
h
posicin final
S
RESULTADO DEL ENSAYO EDOMTRICO
Volumen final Vf=Ahf
Peso muestra inicial PPeso muestra desecado Ps
Volumen final de huecos
VP P
HfS
L
=
Volumen final parte slidaV V VS f Hf =
Altura equivalente parte slida
hV
A
V
A
V
A
hP P
AS
S f Hf f
S
L
= = =
Indices de huecos
Inicial eV V
V
h A h A
h A
h h
h
S
S
S
S
S
S
00 0 0=
=
=
Final eh h
hf
f s
s
=
Deformacin unitaria
( )
= =
=
+ =
+
= +
= +
hh
h h
h
h h
h h
hh
hh
h
h
e e
e
e e e
OH H OH H
OS OH
OH
OS
H
S
OH
OS
0 0
0
0
0 0
1
1
1
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
14/33
1
2
34
5
67
8
1 Cuadrante para deformaciones verticales2 Tensin vertical3 Esfuerzo cortante
4 Armadura superior movil
5 Armadura inferior fija6 Cuadrante para desplazamientos horizontales7 Piedra porosa superior
8 Piedra porosa inferior
Micrmetro paradeformacin vertical
de corte
Agua que rodea la caja
Dispositivo de traccin
Gato de carga
Yugo de cargaPiedra porosaRejilla de latn perforadaDistositivo de traccin
medido con un anilloEsfuerzo cortante
Cojinetes
SECCIN DE CAJA DE CORTE
RESISTENCIA AL CORTE
Ensayo de corte directo
Tensin normal compresinTensin tangencial cortante
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15/33
54321
3
2
1
00
TERRENOS INCOHERENTES
Tens
intangencia
lkp/cm2
Tensin normal kp/cm2
Tens
intangencia
lkp/cm2
TERRENOS COHERENTES
00
1
2
3
1 2 3 4 5
RESULTADOS DEL ENSAYORECTAS DE COULOMB
Terrenos incoherentes Terrenos coherentest =s tgf t =c + s tgf ccohesin
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
16/33
Rueda paraaplicar latorsin
Carga vertical
Placas porosas
Suelo
Base
Rueda para aplicar la torsin
Muestra de suelo
A A
Polea horizontal
Cable
Polea vertical Polea vertical
Carga para aplicar
SECCIN DIAMETRAL A-A
la torsin
ESQUEMA EN PLANTA DE LA DISPOSICINGENERAL DEL APARATO
dentadas
topo de giro
pistn
cabeza de clula
vlvula de seguridad
tubo de plstico
disco poroso
palomilla de cierre
base de clula
membrana
papel de filtro
arillos tricos
llave de paso
pilares
arillo trico
probeta
motor
sin-fin
vlvula extractora
tubo de drenaje
soporte comparador
de aire
arillo trico
corona
ENSAYO DE CORTEANULAR
ENSAYO TRIAXIAL
ENSAYO DE CORTE ANULARTensin normal !CompresinTensin tangencial !Torsin
ENSAYO TRIAXIALCompresin por presin hidrosttica s 2Compresin por pistn s 1- s2Estado final s x = s 1
s y= s z= s 2
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
17/33
ENSAYO TRIAXIAL
c
c.ctg
2 1
1+
22
24
-
A
B
CO
4 2+
RESULTADOS DEL ENSAYO TRIAXIAL
senF ' BC
AC
sen
c ctg c ctg
=
++
= + +
1 2
1 2
1 2
1 2
2
2
2
( ) ( )
1 2 1 2
1 2
2
1 1 2
= + +
+ =
sen sen c
sen sen c
cos
cos
A partir de cada uno de los valores de s 1, s 2puede calcularse el otro
2 1 12
1 2 22
1
1
2
1 4 22
4 2
1
1
2
1 4 22
4 2
= +
+
=
= +
=
+
sen
sen
c
sentg ctg
sen
sen
c
sentg ctg
cos
cos
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18/33
x=h
y=h
z
x=y=hz=z+q
z
y
x
z
z
hh
q
q
z
h
z
z
h
q
z
z z
h z
q= +
=1
EMPUJES DEL TERRENO SOBRE ESTRUCTURAS
s x=s y=s hs z=?z+q
La tensin es desconocida.- Sedetermina por las condicionesde contorno.
Suelo confinado
x y
xx y z
h h z
E E E
E E E
= =
= =
= =
0
0
Suelo
contenido porun muro.
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
19/33
c.ctg
A O
RECTAD
ECOULO
MB
ha z=z+q ph
c
empujes pasivosempujes activos
EMPUJES DE RANKINE.
s h! valor inicialdesconocido
s h! Disminuye hasta llegar a larotura del terreno
Empuje del terreno sobre el muro !Empuje activo.
( )
( )
a
a
a a a z
c tg z q tg
tg
c q
=
+ +
=
= + +
24 2 4 2
4 2
2
2
2
Empuje del muro sobre el terreno !Empuje pasivo.
( )
( )
p
a
a p p z
c tg z q tg
tg
c q
= +
+ + +
= +
= + +
24 2 4 2
4 2
2
2
2
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
20/33
z
x
y
z
rz
r
q
y
r
x
z
( )
( )
r 3= +
= +
=
=
Qz
sen
Q
z
Q
z
Qz
sen
z
rz
21 2
1
1 22 1
3
2
32
23 2
2
2
3
2
2
5
24
cos coscos
cos cos
cos
cos
cos
TENSIONES SOBRE EL SUELO CARGADO.MODELO DE BOUSSINESQ.
Medio semiindefinido:Medio indefinido bajo el plano xy.Cargas sobre el plano
E cte
E
Gcte
=
= = 2
1 0 0 5.
Suelo incomprensible
1 2 3 0+ + = = =0 0 5.
Carga puntual sobre mediosemiindefinido.- Coordenadascilndricas.
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z
y
q
x
( )
( )
( )
( )
=
= +
= +
= +
Q
Q
Q
Q sen
2
2
2
2
2
2 1 2
2
1 22
11
1 22 1
1 22 1
cos
coscos
cos
cos
cos
cos
Carga puntual sobre medio semiindefinido.- Coordenadas polares.
Para un suelo incompresible ?=0.5
= = = =
3
20
2
cos Q
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
22/33
z
xy
q
z
xy
q
r
zh
z
r
r
h
Carga lineal uniforme sobre un medio semiindefinido.
Coordenadas cartesianas
z
h
zh
q
r
q
rsen
qr
sen
=
=
=
2
2
2
3
2
2
cos
cos
cos
Coordenadas cilndricas (eje y)
r
r
q
r=
=
=
2
0
0
cos
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
23/33
Q
Q
O
ISOSTTICAS.-Envolventes de las tensiones principales.
En polares
= =0 0
Isostticas!
rectas radiales curvas ortogonales !circunferencias.
Carga puntualrectas + esferas
Carga linealplanos + cilindros
ISOBARAS.-Lineas de igual presin.
Para la tensin radial s ?
Carga puntualEsferas tangentes a O
Carga linealCilindros tangentes a OY
Carga puntual
= + = z rzQ2 2
2
2
3
2
cos
Carga lineal
= =rq
r
2cos
En ambos casos
, ecuacin de la circunferencia tangente.
cos= cte
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
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O
Q
x
z
Q=10t
4 kg/cm2
3kg/cm2
2kg/cm2
10
20
30
40
50
60 cm=0.5
z
TENSIONES VERTICALES TENSIONES HORIZONTALESr
DISTRIBUCIN DE TENSIONES
Modelo de Boussinesq
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
25/33
q
q2a
z
hr
t
zh
TENSIONES BAJO UNA CARGA EN FAJA
( )
( )
( )
( )
( )
r
t
z
h
zh
q sen
qsen
qsen
qsen
qsen sen
= +
=
=
= +
=
=
0
2
2
2
cos
cos
Isostticas Isobaras
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
26/33
z
y
q
r2r
a
b
z
G
x
r1
TENSIONES BAJO LA ESQUINA DE UNRECTNGULOFrmula de Steinbrenner
r a z
r b z
r a b z
12 2
2
2 2
2 2 2
= +
= +
= + +
z
x
y
xz
yz
xy
qarctg
ab
zr
abz
r r r
qarctg
ab
zr
abz
r r
qarctg
ab
zr
abz
r r
q b
r
z b
r r
q a
r
z a
r r
q z
rz
r r
= + +
=
=
=
=
= +
2
1 1
2
2
2
2
21
1 1
1
2
2
2
1
2
2
2
2
2
1
2
1
2
2
2
1 2
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
27/33
A1
A3 A4
A2
A1 A3
A2 A4
G
G
Punto interior Punto exterior
Tensiones en puntos no correspondientes a esquinas
s=s 1+s 2+s 3+s 4 s =s 1-s 2-s 3+ s 4
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
28/33
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
29/33
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
30/33
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
31/33
PRESIONES ADMISIBLES EN EL TERRENO DE CIMENTACIN
Naturaleza del terrenoPresin admisible enkg/cm2para profundidad
de cimentacin en m. de:0 0.5 1 2 #3
1 Rocas (1)No estratificadasEstratificados
3010
4012
5016
6020
6020
2 Terrenos sin cohesin (2)Graveras
Arenosos gruesosArenosos finos
-
--
4
2.51.6
5
3.22
6.3
42.5
8
53.2
3 Terrenos coherentesArcillosos durosArcillosos semidurosArcillosos blandosArcillosos fluidos
----
----
421
0.5
421
0.5
421
0.5
4 Terrenos deficientes
FangosTerrenos orgnicosRellenos son consolidar
En general de resistencia nula,
salvo que se determineexperimentalmente el valoradmisible.
Observaciones
(1) a) Los valores que se indican corresponden a rocas sanas pudiendotener alguna grieta.
b) Para rocas meteorizadas o muy agrietadas las tensiones sereducirn prudencialmente.
(2) a) Los valores indicados se refieren a terrenos consolidados querequieren el uso del pico para removerlos.Para terrenos de consolidacin media en los que la pala penetra condificultad, los valores anteriores se multiplican por 0.8.Para terrenos sueltos que se mueven fcilmente con la pala, losvalores se multiplican por 0.5.
b) Los valores indicados corresponden a una anchura de cimiento igualo superior a 1 m. En caso de anchuras superiores, la presin semultiplicar por la anchura del cimiento multiplicada en metros.
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
32/33
Naturaleza del terrenoPresin admisible enkg/cm2para profundidadde cimentacin en m. de:
c) Cuando el nivel fretico diste de la superficie de apoyo menos de suanchura, los valores de la tabla se multiplican por 0.8.
ASIENTOS GENERALES ADMISIBLES
Caractersticas del edificio Asiento general mximoadmisible en terrenos:
Sincohesin.
mm.
Coherentes.mm.
Obras de carcter monumental 12 25
Edificios con estructura de hormignarmado de gran rigidez.
35 50
Edificios con estructura de hormignarmado de pequea rigidez.Estructuras metlicas hiperestticas.Edificios con muros de fbrica.
50 75
Estructuras metlicas isostticas.Estructuras de madera.Estructuras provisionales.
50 75
Comprobando que no seproduce desorganizacinen la estructura ni en loscerramientos.
7/25/2019 Conceptos Bsicos de Geotecnia
33/33
CLCULO DE ASIENTOS.
Datos precisos Conocimiento detallado del terreno
Tensiones sobre el terreno.
Mtodo edomtrico.
- Se calculan las tensiones iniciales en el terreno.- Se divide el terreno en franjas horizontales.- Se calculan las tensiones medias en cada franja tras la accin del
cimiento.
- Se calcula la disminucin del grueso de cada franja por la frmulaedomtrica.
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1 eh
e terreno inicial
e terreno cargadoi i=
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El asiento ser s hii
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