Mecanica dos Solos 2 Resistencia ao Cisalhamento

Mecânica dos Solos UFSCar DECiv Lista de exercícios Resistência ao Cisalhamento dos Solos 1 Determinar as tensões normal e cisalhante que atuam no elemento de solo submetido ao carregamento abaixo esquematizado no plano alfa α a analiticamente b graficamente através do círculo de Mohr 2 Idem questão anterior para o elemento de solo e esquema de carregamento abaixo indicados Nesse caso determinar ainda o valor das tensões normais principais e seus respectivos planos de atuação 3 Para cada um dos elementos de solo abaixo esquematizados determinar a círculo de Mohr de tensões b os planos principais maior e menor c a máxima tensão de cisalhamento 4 Uma amostra de solo foi submetida a dois ensaios de cisalhamento direto com pressões normais de 10kPa e 20kPa A ruptura foi verificada quando a tensão de cisalhamento atingiu respectivamente 6kPa e 12kPa Encontre os parâmetros de resistência c e Para que tensão de cisalhamento a amostra romperia se a tensão normal fosse 15kPa 5 Para um ensaio de cisalhamento direto em areia seca é fornecido o seguinte Tamanho do corpo de prova 50 mm 50 mm 25 mm altura Tensão normal 192 kNm² Tensão cisalhante no momento da ruptura 120 kNm² Determinar a o ângulo de atrito do material ensaiado b para uma tensão normal de 200 kNm² qual força de cisalhamento é necessária para provocar a ruptura do corpo de prova 6 Para o ensaio de resistência ao cisalhamento direto executado no laboratório da UFSCar calcular a curvas tensão cisalhante versus deslocamento horizontal b variação de volume versus deslocamento horizontal c envoltória de resistência e valor dos parâmetros de resistência do solo ensaiado 7 Quais as diferenças entre os ensaios triaxiais do tipo CD tipo CU e tipo UU Qual o objetivo de se executar esses diferentes tipos de ensaios Exemplifique 8 Uma amostra de solo foi submetida a um ensaio de compressão triaxial O ângulo de atrito interno e a coesão para este material foi determinado como sendo 25 graus e c2kPa O ensaio foi executado com uma tensão de confinamento igual a 20kPa Para qual valor de tensão axial ocorrerá a ruptura 9 Sobre um material cuja resistência ao cisalhamento em termos de tensões efetivas era s σ tg 27º kPa foi realizado um ensaio CU adensadorápido consolidado não drenado com σ3 200kPa Neste ensaio a ruptura ocorreu com σ1 420 kPa Determinar a pressão neutra poropressão no corpo de prova a no início do carregamento axial b no momento da ruptura 10 A figura a seguir mostra o perfil de um solo onde se pretende construir um edifício Para um elemento de solo localizado a uma profundidade de 3 m sob o centro da edificação determinar o incremento de tensão efetiva vertical que causará a ruptura deste elemento de solo Sabese que o incremento de tensão efetiva horizontal é igual a 10 do incremento da tensão efetiva vertical e que o coeficiente de empuxo em repouso K0 é igual a 05 Admitir que os parâmetros de resistência em termos de tensões efetivas é 30 graus e c0 kPa 11 Na determinação dos parâmetros de resistência de um solo podese utilizar os ensaios de cisalhamento direto e triaxial para sua avaliação Quais as principais vantagens e desvantagens ou limitações na utilização de um ou outro ensaio 12 Dois ensaios triaxiais tipo adensado rápido realizados com uma amostra de argila com tensões de confinamento 20kPa e 40kPa apresentaram na ruptura diferença de tensão na ruptura iguais a 28kPa e 56kPa e poropressões iguais a 18kPa e 24kPa respectivamente a trace a envoltória de resistência b quais são os parâmetros de resistência 13 Com uma amostra de solo arenoso foram realizados ensaios de cisalhamento direto que forneceram os seguintes resultados ENSAIO nkPa τkPa CP1 200 120 CP2 300 175 CP3 500 290 Com a mesma amostra desejase realizar um ensaio de compressão triaxial com σ3250 kPa Determinar a a envoltória de resistência do solo b as tensões no instante da ruptura para o ensaio triaxial c a tensão principal maior neste instante 14 Num ensaio de compressão triaxial adensado rápido CU romperamse dois corpos de prova com tensões confinantes de 200 e 400 kPa As tensões no instante de ruptura foram ENSAIO 3kPa 1kPa u kPa CP1 200 350 140 CP2 400 700 280 Calcular a a envoltória de tensões totais sfσ b a envoltória de tensões efetivas sfσ c as tensões no plano de ruptura para o corpo de prova 2 15 Ensaios triaxiais drenado ou lento CD ou S e adensadorápido CU ou R foram realizados na mesma amostra de argila saturada com pressão de sobreadensamento tensão de prédensamento estimada através de ensaios edométricos entre 190 e 260 kPa Os quadros 1 e 2 abaixo apresentam respectivamente os resultados dos ensaios CD e CU O ensaio CU foi realizado com uma tensão de confinamento de 330 kPa Quadro 1 Resultados dos ensaios triaxiais CD drenado ou lento ENSAIO 1 kPa 3 kPa CD1 704 200 CD2 979 278 Quadro 2 Resultados do ensaio triaxial CU adensadorápido 13 kPa 1 u kPa 0 0 0 30 006 15 60 015 32 90 030 49 120 053 73 150 090 105 180 168 144 210 440 187 240 1550 238 235 200 240 Com base nesses dados a trace as envoltórias de resistência em termos de tensões totais e efetivas b determine os parâmetros de resistência c trace as trajetórias de tensão total e tensão efetiva de cada ensaio d trace as envoltórias de resistência transformada em termos de tensões totais e efetivas e plote a curva deformação axial x A parâmetro de poropressão 16 Um ensaio triaxial nãodrenado UU com medida de poropressão foi realizado seguindo a seguinte sequência de carregamento primeiro aplicouse uma tensão de confinamento de 800 kPa e observouse uma poropressão de 400 kPa em seguida aumentouse a tensão de confinamento para 900 kPa resultando numa poropressão de 480 kPa e por fim com a tensão de confinamento mantida em 900 kPa aplicouse uma diferença de tensão axial de 585 kPa e mediuse uma poropressão de 660 kPa Calcule os valores dos parâmetros de poropressão A e B 17 Determinar a trajetória de tensões para o corpo de prova de solo normalmente adensado cuja curva tensão x deformação está representada a seguir com as respectivas leituras de pressões neutras Determinar também a envoltória de resistência do solo 18 Para ensaios triaxiais do tipo CU adensado rápido ou consolidado e não drenado com corpos de prova provenientes de amostra do tipo argila normalmente adensada foram obtidos os resultados contidos na tabela seguinte Estimar a envoltória de resistência em termos de tensões totais e efetivas Qual o ângulo de ruptura do corpo de prova em relação à horizontal ENSAIO Tensão confinante kPa Tensão desviatória kPa Pressão neutra na ruptura kPa CP1 100 200 20 CP2 150 300 30 CP3 200 400 50 CP4 250 500 60 19 Dois corpos de prova idênticos de uma areia foram submetidos a um ensaio de compressão triaxial drenado CD e forneceram os seguintes resultados ENSAIO Tensão confinante kPa Tensão desviatória kPa CP1 100 380 CP2 300 1320 Determinar a envoltória de resistência desse solo e as tensões no plano de ruptura para os dois corpos de prova 20 Explicar as diferenças de comportamento entre areias fofas e areias compactas quando submetidas a ensaios triaxiais com tensões de confinamento que simulem situações de carregamento em obras civis correntes baixos níveis de tensões a para situações onde não há possibilidade de dissipação de poropressões b para situações drenadas 21 Explique quando e por que pode ocorrer o fenômeno da liquefação das areias 22 O que é índice de vazios crítico de solos granulares Qual a utilidade de sua determinação 23 Cite e explique resumidamente quais os fatores que influenciam na resistência ao cisalhamento dos solos 24 Explicar a diferença de comportamento de argilas préadensadas e normalmente adensadas quando elas são submetidas a ensaios triaxiais em situações drenadas e não drenadas relativamente a a curva acréscimo de tensão axial x deformação axial b curva deformação volumétrica x deformação axial ou poropressão x deformação axial Explicar também o que é uma argila préadensada e uma argila normalmente adensada 25 Explique o que são para que servem e como são obtidos os parâmetros de poropressão dos solos em ensaios triaxiais a parâmetro B b parâmetro A 26 Uma argila saturada normalmente adensada tem resistência não drenada igual a 100 kPa Em condições drenadas o ângulo de atrito é de 30º Se a argila rompe numa condição não drenada quais serão as tensões principais efetivas no instante da ruptura 27 Uma argila saturada tem as seguintes resistências Rc 350 kPa resistência a compressão simples s 100 σ tan25 kPa drenado Caso se aumente a tensão normal num determinado plano para 300kPa qual será a resistência disponível nesse plano nas seguintes condições a imediatamente após o acréscimo de tensão b após um longo período de tempo 28 Um ensaio de compressão não confinada compressão simples foi executado em uma argila mole saturada O CP foi obtido através de amostrador Shelby tubo de parede fina com dimensões diâmetro 35mm e altura 80mm A carga de ruptura indicada no anel no instante da ruptura foi de 143N Calcular a tensão de ruptura e a resistência não drenada da argila 29 Uma amostra de areia foi cisalhada em condições drenadas por extensão lateral ou compressão por descarregamento lateral onde σv cte e σh decresce Inicialmente ela foi adensada anisotropicamente com σ3 100 e σ1 140 kPa Sabendo que ϕ 30º determine a círculos de Mohr após adensamento e na ruptura b trajetória de tensões c a equação da linha Kf 30 Um corpo de prova de areia foi adensado isotropicamente com 100 kPa Esquematize as trajetórias de tensões ensaios CD diagrama p x q para os seguintes casos a σh cte σv é aumentado para 180 kPa b σv cte σh é diminuído para 25 kPa c σh e σv são aumentados para 200 kPa d σv cte e σh é aumentado para 250 kPa e σh cte σv é diminuído para 15 kPa Se o ângulo de atrito é 30 o que se pode dizer desses estados de tensão