Mec Solos - Lista 6

MECÂNICA DOS SOLOS 2018 1 LISTA DE EXERCÍCIOS VI PARTE TEÓRICA 1 Cite os principais tipos de investigações geotécnicas 2 Descreva sucintamente os procedimentos das investigações SPT Rotativa Piezocone e Palheta 3 Cite os principais parâmetros obtidos nas investigações SPT Rotativa Piezocone e Palheta 4 Descreva os tipos de recalques em função do tempo de dissipação da poropressão e suas características 5 Defina empuxo de terra e os seus tipos em função da condição de desclocamento 6 Quais são as hipóteses adotadas na teoria de Rankine de empuxo de terra PARTE PRÁTICA 7 Uma camada de argila de 8 m foi sobrecarregada com 200 kPa Determine a o percentual de adensamento e o valor da poropressão no meio da camada de argila após passados dois anos b o adensamento total da camada graficamente e numericamente Considerar cv2 m²ano 8 Uma camada de argila de 5 m foi sobrecarregada com 200 kPa Determine a o percentual de adensamento e o valor da poropressão à 1 m abaixo da superfície após passados um ano b o adensamento total da camada graficamente e numericamente Considerar cv15 m²ano 9 Para os dois exercícios anteriores recalcule considerando drenagem apenas no topo da camada 10 Calcule o tempo para ocorrer 25 50 e 75 dos recalques devido à sobrecarga em uma camada de argila de 6 m considerando cv 2 m²ano Estime o tempo para final do processo do recalque 11 Um terreno possui uma camada de 8 m de argila orgânica mole com as seguintes características γ 16 kNm³ e 15 Cr 015 Cc 14 A razão de sobre adensamento MECÂNICA DOS SOLOS 2018 2 é da ordem de 2 Desejase construir um aterro γ 18 kNm³ com cota a 2 m acima da atual Qual a altura inicial do aterro para que no final do adensamento ele esteja nesta cota 12 Um terreno possui uma camada de 6 m de argila orgânica mole com as seguintes características γ 16 kNm³ e 12 Cr 04 Cc 20 A razão de sobre adensamento é da ordem de 3 Desejase construir um aterro γ 18 kNm³ com cota a 3 m acima da atual Qual a altura inicial do aterro para que no final do adensamento ele esteja nesta cota 13 Estime cv para um solo com os seguintes índices físicos LL65 LP30 w55 argila45 14 Estime cv para um solo com os seguintes índices físicos LL30 LP15 w25 argila30 15 Para cada caso abaixo determine o diagrama de empuxo a resultante e o seu ponto de aplicação 16 As condições de solo adjacente a uma cortina estão dadas na figura abaixo Plote as distribuições de tensões horizontais nos pontos solicitados e calcule a resultante de empuxo ativo e passivo 17 Para o esquema abaixo calcular a ficha necessária para a estabilidade MECÂNICA DOS SOLOS 2018 3 18 Para o esquema abaixo calcular a ficha necessária para a estabilidade 19 Para o esquema abaixo calcular a ficha necessária para a estabilidade 20 Para os três exercícios anteriores considerando cortina estoncada com estonca a 1m abaixo da superfície de escavação calcular a ficha e o esforço na estonca QUESTÃO 7 Uma camada de argila de 8 m foi sobrecarregada com 200 kPa Determine a o percentual de adensamento e o valor da poropressão no meio da camada de argila após dois anos b o adensamento total da camada graficamente e numericamente coeficiente de adensamento cv 2 m²ano drenagem em ambos os lados superior e inferior DADOS Espessura da camada H 8 m Sobrecarga Δσ 200 kPa Tempo t 2 anos cv 2 m²ano Drenagem em ambos os lados Hdr H 2 4 m a Percentual de adensamento U e poropressão u 1 Cálculo do parâmetro adimensional Tv Tempo adimensional de adensamento 2 Obter o valor de U percentual de adensamento a partir de Tv 025 Como Tv 06 podemos usar a aproximação Poropressão u A poropressão dissipada é proporcional ao grau de adensamento b Adensamento total numérico Vamos usar a fórmula QUESTÃO 8 a Percentual de adensamento e poropressão na profundidade de 1 m Cálculo do tempo adimensional de adensamento Determinação do grau de adensamento médio U Como Tv 06 usamos a aproximação Este é o grau médio de adensamento da camada Mas o enunciado pede a poropressão em um ponto 1 m abaixo da superfície ou seja valor localizado Para isso usamos a solução de Terzaghi com a série de Fourier caso de uma camada drenando nos dois lados que exige o cálculo do fator de excesso de poropressão dissipação com o tempo e profundidade Podemos usar a aproximação com a 1ª parcela da série para z 1 m e Hdr 25 m zHdr 1 25 04 π 31416 A poropressão é dada por Vamos usar apenas o primeiro termo da série n 0 Substituindo Expoente Adensamento total numérico Para calcular adensamento numérico precisamos de Cc índice de compressão e₀ índice de vazios inicial σ₀ tensão efetiva inicial QUESTÃO 9 Vamos refazer os cálculos das questões 7 e 8 mas agora assumindo que há drenagem apenas em um dos lados da camada no topo Quando a camada drena em apenas um lado a altura de drenagem é igual à altura total da camada Recalcular questão 7 com drenagem simples Novo Tv Cálculo do grau de adensamento Poropressão no centro da camada U 282 Recalcular questão 8 com drenagem simples Novo Tv Grau de adensamento médio Para o valor pontual a 1 m de profundidade seria necessário refazer a série de Fourier mas a média já representa a principal diferença esperada com a drenagem simples Com drenagem apenas no topo o adensamento ocorre mais lentamente Isso se reflete em valores de U e poropressão maiores menos dissipação de poropressão QUESTÃO 10 Drenagem não especificada Vamos assumir drenagem nos dois lados caso mais comum então Queremos encontrar o tempo t em anos para Usamos a fórmula da Teoria do Adensamento de Terzaghi Os valores de Tv para os graus de adensamento padrão obtidos em tabelas ou gráficos de Terzaghi são Agora aplicamos a fórmula Para U 25 Tv 0049 Para U 50 Tv 0197 Para U 75 Tv 0405 Tempo estimado para final do processo U 95 Para U 95 Tv 1129 QUESTÃO 10 Camada de 6 m drenagem nos dois lados Hdr 3 m cv 2 m²ano Queremos tempo para Fórmula Para U 25 Para U 50 Para U 75 Para U 95 QUESTÃO 11 σ₀ tensão efetiva inicial na base da argila σp pressão de préadensamento σf tensão final no final do adensamento Adensamento S1 préadensamento S2 adensamento normal Soma dos recalques Condição final Igualando Vamos resolver por iteração Teste h₀ 30 m h₀ 40 m h₀ 25 m h₀ 22 m Resultado final aproximado h₀ 205 m QUESTÃO 12 Determinar a altura inicial do aterro h₀ tal que Tensão efetiva inicial Pressão de préadensamento Tensão final Adensamento na região de recompressão Adensamento na região virgem Adensamento total Condição final Substituindo Equação final para resolução Questão 13 Calcular o índice de plasticidade Comparar a umidade natural com o limite de liquidez Estimativa de com base em tabelas empíricas para argilas de alta plasticidade Considerando argila com alto LL e IP elevado geralmente Converter para m²ano Questão 14 Solo menos plástico menor teor de argila Assim tende a ser maior Estimativa solo de plasticidade média argila siltosa Questão 16 Camada de Areia EMPUXO ATIVO Camada de Argila RESULTANTE DO EMPUXO ATIVO QUESTÃO 17 1 Calculo dos coeficientes de empuxo de acordo com Rankine Tensões horizontais Tensão ativa lado esquerdo da cortina Tensão passiva embaixo da cortina lado direito Empuxo ativo total Ponto de aplicação de Ea Empuxo passivo Ponto de aplicação de Ep Equilíbrio de momentos em relação à base Substituindo Cortamos os termos em comuns Substituindo os valores QUESTÃO 18 Momento da parte triangular solo Coenficiente de Rankine Cálculo do empuxo ativo total com solo sobrecarga Empuxo ativo do solo Empuxo ativo da sobrecarga Empuxo total Ponto de aplicação do empuxo Momento da parte triangular solo Momento da parte retangular sobrecarga Momento total Ponto de aplicação z do empuxo total Equilíbrio de momentos para determinar L QUESTÃO 19 Empuxo Ativo Solo 1 Solo 2 Empuxo Passivo Solo 2 Empuxo ativo total O empuxo ativo é dividido em duas partes uma por camada Camada 1 3 m de altura Camada 2 5 m de altura abaixo da primeira Total de empuxo ativo Posição da resultante Fazemos o cálculo de momento para achar onde age a força resultante Como são duas áreas triangulares a posição da resultante de cada uma é a 13 da base a partir da base do triângulo Momento total em relação à base Momento total do empuxo ativo Força resistente SOMENTE SOLO 2 Momento para estabilidade Substituindo QUESTÃO 20 CASO 1 A estonca segura parte do empuxo acima dela Altura acima da estonca 3 m CASO 2 Esforço na estonca 3 m de solo acima dela CASO 3 Esforço na estonca 7 m acima dela