Lista de Exercícios Resolvidos - Mecânica dos Solos II - UEMG

UEMGJOÃO MONLEVADE ENGENHARIA CIVIL MECANICA DE SOLOS II 202201 Indicar claramente os cálculos realizados e as unidades correspondentes LISTA10 pts 1 Determine a vazão unitária do terreno da barragem em cms sabendo que k380x105 cms 1 pt R304 x 102 cms 2 Considere a barragem homogênea de terra da figura a seguir Sabendose que a permeabilidade do solo que constitui a barragem é de 2108 ms determine a vazão unitária através do maciço em m3sm 05 pt R12 X107 m3s 3 O terreno de fundação de um reservatório que será construído para tratamento de efluentes industriais está representado na figura abaixo Sabendose que o fluxo preferencial será vertical determine a condutividade hidráulica vertical equivalente do terreno sabendo que Kargila 54x106 cms e Kareia 38 x 104 cms 05 pt r916 x 106 cms 4 Pretendese construir uma barragem de terra de 300m de comprimento x 20 m de altura em uma propriedade para armazenamento de água para irrigação Como projetista desta obra quais os ensaios geotécnicos que você recomendaria para os materiais a serem empregados na construção e no estudo do terreno de fundação Justifique as indicações 1 pts 5 Foi realizado um ensaio de permeabilidade de carga constante com fluxo ascendente para a determinação do coeficiente de permeabilidade de um solo arenoso homogêneo A área transversal da amostra de solo era de 80cm2 a vazão medida no ensaio foi de 02cm3s e o tempo do ensaio foi de 210 segundos A diferença entre o nível de entrada e o de saída era de 56 cm e o comprimento do corpo de prova de 24 cm Determine o coeficiente de permeabilidade do solo 05 pt r 00010 cms 6 Nas contenções de taludes uma preocupação sempre presente diz respeito à extravasamento da água do solo contida pelos elementos de contenção INDIQUE dentre as alternativas abaixo a que lista elementos de contenção classificados como autodrenantes 05 pt a parede diafragma muro de pedras não argamassadas gabião b cribwall gabião muro de pedras não argamassadas c cribwall parede de concreto muro de pedras não argamassadas d gabião muro de pedras argamassadas parede diafragma 8 Determine os valores de empuxo ativo e passivo pelos métodos de Rankine para o terreno e a estrutura de contenção abaixo considerando que a superfície do terreno possui inclinação de 8º com reaterro em areia argilosa de 160 kNm3 32º 10 pt RR Ea 2281 kNm Ep 21816 kNm2 9 Joana Xavier é proprietária de um terreno de 180 m2 no Condomínio das Laranjeiras e no limite ao fundo temse um talude de 8 m de altura x 10 m largura com solo arenoargiloso com 19 kNm3 e 42º Como responsável pela obra que tipo de muro você indica para contenção desse talude todos os terrenos vizinhos já estão edificados Justifique a sua resposta indicando as dimensões prévias do muro Determine também o empuxo que o solo exercerá sobre essa estrutura de acordo com Rankine sabendo que o terrapleno é horizontal 10 pt R Ea12038 kNm 10 Com relação aos coeficientes de empuxo de terra relacionados a um muro de arrimo analise as afirmativas abaixo considerando V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas05 pt Para o seu cálculo considerase o solo granular homogêneo isotrópico não saturado e sempre com superfície horizontal O coeficiente de empuxo ativo é calculado quando o solo se expande contra o muro o que provoca o movimento do muro no sentido da expansão do solo O coeficiente de empuxo passivo é calculado quando o muro mantémse em equilíbrio sem deslocarse contra o solo A sequência correta é Alternativas AF V F BV F V CV F F DV V V EF F V 11 Uma barragem de terra deve atender basicamente aos requisitos de segurança quanto ao controle de fluxo estabilidade dos taludes e compatibilidade de deformações Uma das partes constituintes de algumas barragens de terra é o tapete impermeabilizante de montante que é empregado com a finalidade de 05 pt a reduzir a vazão pela camada de fundação b reduzir o arqueamento ou efeito de silo entre o núcleo e o enrocamento c controlar o fluxo no corpo da barragem d aumentar a segurança quanto à estabilidade do talude de montante e reduzir a permeabilidade da camada de fundação 12 Um muro de arrimo vertical de 8m de altura suporta um aterro que possui como características geotécnicas c 36 kNm2 e 30 e 17 kNm3 Determine 1 pt a os empuxos ativo e passivo total e por unidade do muro b Faça o digrama dos empuxos por unidade c Calcule a resultante do empuxo passivo Considere o nível dágua abaixo da fundação do muro a total Ea 1464 kNm e Ep173175 kNm 13 Uma pequena barragem de terra Figura deve ser construída sobre uma camada de 1 m de espessura de silte arenoso que aflora ao longo de 96 m na base da barragem Ensaios de permeabilidade executadas em amostra desse silte arenoso indicaram que quando uma carga de 50 cm uma amostra de30 cm2 de seção transversal e 20 cm de altura deixou passar 120 cm3 de água em 5 minutos Determine vazão diária de percolação sob a barragem R1843 m3dia 14 Um muro de arrimo vertical de 75m de altura suporta um terrapleno com 36 o e 16kNm3 que está submetido a uma sobrecarga vertical de 28 kNm2 Calcule o empuxo exercido pelo solo e a posição da resultante O nível dágua encontrase a profundidade de 80m 1 pt R12483 knm Ea05kah 2γqhKa 4Pretendese construir uma barragem de terra de 300m de comprimento x 20 m de altura em uma propriedade para armazenamento de água para irrigação Como projetista desta obra quais os ensaios geotécnicos que você recomendaria para os materiais a serem empregados na construção e no estudo do terreno de fundação Justifique as indicações 1 pts Dentre os ensaios podemos separalos em ensaios in situ para avaliar os parâmetros do solo em campo e os ensaios de laboratório que servem para investigar os parâmetros de projeto Dos ensaios de laboratório temos Caracterização física Corresponde a ensaios de massa específica teor de umidade índice de plasticidade etc Têm como objetivo descrever propriedades básicas do material a ser utilizado Ensaio de adensamento e triaxial Servem para determinar o histórico de carregamento do solo e verificar qual são as resistências desenvolvidas conforme a aplicação de carregamentos Ensaio de cisalhamento direto e compressão Servem para determinar os parâmetros de resistência básico do solo Dos ensaios de campo temos Sondagem SPT Serve para determinar o perfil do solo bem como parâmetros de resistência Frasco de areia Ensaio que serve para verificar o grau de compactação do solo 6 Nas contenções de taludes uma preocupação sempre presente diz respeito à extravasamento da água do solo contida pelos elementos de contenção INDIQUE dentre as alternativas abaixo a que lista elementos de contenção classificados como autodrenantes 05 pt a parede diafragma muro de pedras não argamassadas gabião b cribwall gabião muro de pedras não argamassadas c cribwall parede de concreto muro de pedras não argamassadas d gabião muro de pedras argamassadas parede diafragma 10 Com relação aos coeficientes de empuxo de terra relacionados a um muro de arrimo analise as afirmativas abaixo considerando V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas05 pt Para o seu cálculo considerase o solo granular homogêneo isotrópico não saturado e sempre com superfície horizontal O coeficiente de empuxo ativo é calculado quando o solo se expande contra o muro o que provoca o movimento do muro no sentido da expansão do solo O coeficiente de empuxo passivo é calculado quando o muro mantémse em equilíbrio sem deslocarse contra o solo A sequência correta é Alternativas AF V F BV F V CV F F DV V V EF F V 11 Uma barragem de terra deve atender basicamente aos requisitos de segurança quanto ao controle de fluxo estabilidade dos taludes e compatibilidade de deformações Uma das partes constituintes de algumas barragens de terra é o tapete impermeabilizante de montante que é empregado com a finalidade de 05 pt a reduzir a vazão pela camada de fundação b reduzir o arqueamento ou efeito de silo entre o núcleo e o enrocamento c controlar o fluxo no corpo da barragem d aumentar a segurança quanto à estabilidade do talude de montante e reduzir a permeabilidade da camada de fundação 1 k 380 x 105 cm12 Temos que a carga é dada pela coluna dágua h 84 54 30 m O número de limbos de fluxo é NF 4 O número de pontos de potencial é NP 13 A vazão é dada por q k h NF NP 380 x 105 3000 4 13 35 x 102 cm3 12 2 k 2 x 108 m12 Carga Hidráulica h 10 m Número de limbos de fluxo NF 3 Número de pontos de potencial Nq 5 A vazão é q h k NF Nq 2 x 108 10 3 5 12 x 107 m312m 3 k ARGILA 54 x 106 cm12 k AREIA 38 x 104 cm12 Temos que a perda de carga total são Δ h TOTAL Δ h areia Δ h ARGILA L TOTAL Q K EQUI A LAREIA Q KAREIA A LARGILA Q KARGILA A Como o fluxo Q e a área A é a mesma temos que L TOTAL KEQUI LAREIA KAREIA LARGILA KARGILA KEQUI L TOTAL LAREIA KAREIA LARGILA KARGILA 1200 700 54 x 106 500 38 x 104 916 x 106 cm12 5 A 80 cm2 q 02 cm312 l 210 l Δ h 56 cm l 24 cm Para um escoamento constante temos que a vazão é q k Δ h A l k q l Δ h A 02 24 56 80 1 x 103 cm12 8 β 8 h3m γ 160 kNm3 φ 32 Temos que para o ângulo ativo Ka cosβ cosβ cos²β cos²φ cosβ cos²β cos²φ cos8 cos8 cos²8 cos²32 cos8 cos²8 cos²32 099 099 057 099 057 032 A tensão horizontal é σ h Ka σ v Ka γ h² 2 032 16 3² 2 2304 kNm Para o ângulo ranina Kp cosβ cosβ cos²β cos²φ cosβ cos²β cos²φ cos8 cos8 cos²8 cos²32 cos8 cos²8 cos²32 099 099 099² 085² 099 099² 085² 099 099 050 099 050 301 A tensão horizontal real σ h Kp γ h² 2 301 16 3² 2 21672 kNm 9 r19 KNm3 ϕ42 q8m Considerando o caso ativo Ka tg2 45 ϕ2 tg2 45 422 0198 Ea Ka γ q2 2 0198 19 82 2 12038 KNm Devido a altura para e retenção do muro terem grandes dimensão é recomendado um muro cujo o processo seja menos mals industrializado Nesse sentido uma boa escalda seria muro de flexão de concreto armado para tipos de muros temos que um prédimensionamento seria included drawing with dimensions H8m 01808m10H 06xH07xH56m 12 q8m c36 KNm2 ϕ30 γ170 KNm3 Para o empuxo ativo Ka tg2 45 ϕ2 tg2 45 302 033 σa Ka γ q2 2 2 c Ka q 033 17 82 2 2 36 033 8 17952 3309 14643 KNm² O empuxo passivo será Kp tg2 45 ϕ2 tg2 45 302 30 σp Kp γ q2 2 2 c Kp q 317 82 2 2 36 3 8 1632 9976 173176 KNm Considerando o caso ativo temos que dá uma altura onde σa 0 q1 2c γ Ka 2 36 17 033 073 m included drawing with dimensions 073 m 727 m 8 m 13 hB 1 m LBASE 96 m q 50 cm A 30 cm2 3 x 103 m2 Lp 20 cm q 110 cm3 t 5 minutos A vazão do plamário foi t 5 minutos 347 x 103 dia Q q t 120 347 x 103 3458213 cm3 dia 00346 m3 dia O coeficiente são k Q L q A 00346 02 05 3 x 103 461 m² dia A vazão são Q k q A 2 461 5 196 120 1844 m3 dia 14 q 75 m ϕ 36 γ 16 KNm3 q 28 KNm2 A resultante oriunda do solo somente são Ea solo Ka σv Ka γ q2 2 Para o caso ativo Ka tg2 45 ϕ 2 tg2 45 36 2 026 Ea solo 026 16 752 2 117 KNm A altura do solo equivalente do solo são Ho q γ 28 16 175 m A temos nao Ea CARGA ka γ go h ka g h 026 28 75 546 kNm O empeno total nao Ea EaCARGA Ea solo 546 117 1716 kNm