1ª Avaliação de Mecânica dos Solos II - Universidade Federal de Sergipe

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL ÁREA DE ENGENHARIA GEOTÉCNICA LABORATÓRIO DE GEOTECNIA 1ª AVALIAÇÃO DE MECÂNICA DOS SOLOS II Periodo 20191 Professores Erinaldo Hilário Cavalcante Aluno Data 17062019 1 De acordo com a Teoria da Elasticidade aplicada aos solos a mostre usando figuras como as tensões aplicadas à superfície de um terreno se propagam ao longo da profundidade b Como o solo reage às tensões externas distribuídas no terreno 10 pontos 2 Enuncie a Lei de Darcy e expresse a contribuição dela para os estudos da água no solo O que representa a condutividade hidráulica Liste os fatores que afetam a permeabilidade dos solos e discuta como eles interferem nos valores de k 10 ponto 3 A partir da solução de Newmark calcule u o valor do acréscimo de tensão vertical em kNm² a 10 metros abaixo do ponto A da estrutura de fundação mostrada em planta na Figura 1 Considerando que essa estrutura está apoiada a 1m de profundidade de um solo com pesos específicos saturado e natural iguais a 187 kNm³ e 172 kNm² respectivamente calcule b o valor da tensão vertical final na mesma profundidade do item a 20 pontos Figura 1 vista em planta E L 20m σ0 35tfm² 4 Se planeja executar uma sapata de fundação medindo 2 m de largura por 4 de comprimento e 70 cm de altura apoiada a 15 metros de profundidade no perfil de solo mostrado na Figura 5 para suportar um pilar de seção transversal 20 cm x 40 cm com carga total de 400 tf Usando o método de Schmertmann 1978 faça a previsão do recalque elastico do solo 20 pontos 5 A Figura 2 mostra as camadas de solo em um tubo com seção transversal medindo 100 mm x 100 mm A água é constantemente alimentada para manter a diferença de carga ao longo da amostra conforme mostrado na figura Com os dados do problema calcule a a vazão que alimenta o sistema b a quantidade de água que percola pelos solos em 7 dias e c os valores das cargas totais hA e hB as respectivas poropressões 20 pontos Figura 2 Sistema de fluxo em meio poroso Permeabilidades Solo A k 10² cms Solo B k 3 x 10² cms Solo C k 49 x 10² cms 6 Na Figura 3 é mostrada uma situação de escavação executada num perfil de solo composto de argila com 125 m de espessura e peso específico γsat igual a 187 kNm³ A escavação rompeu quando se atingiu a profundidade de 8 metros Para investigar a causa foi instalado um piezômetro no topo da camada de areia conforme mostrado na figura Com base nisso calcule a altura prevista da coluna de água dentro do aparelho 20 pontos Formulário k 23L h0 t1 t0 logio h1 V k hL At Q kiA k VL hA t k cdai0 cms h B b 4 005 metros Tabela 1 Valores típicos do módulo de elasticidade de solos Tabela 71 Módulos de deformabilidade MPa SOLO CONSISTÊNCIA OU COMPRIMIDAE BOWLES 1977 SHERIF E KONG 1975 KËDZI 1975 VALORES SUGERIDOS argila muito mole 03 125 0353 argila mole 45 argila média 45 argila rígida 720 argila muito rígida argila dura areia pouco compacta 01025 2050 areia medianam compacta 50140 5080 argila compacta 50140 Areia muito compacta 50200 100200 argila com pedregulhos 80200 100200 argila arenosa 30425 silte 220 310 Tabela 2 Valores típicos do coeficiente de Poisson de alguns solos SOLO μ areia pouco compacta 02 areia compacta 04 silte 0305 argila saturada 0405 argila não saturada 0103 Figura 4 Parâmetros de forma do método de Newmark Tabela 3 Valores do coeficiente de influência para estimativa do acréscimo de tensão devido carregamento uniformemente distribuído em área retangular Método de Newmark Figura 5 Perfil de sondagem referente à questão 4 05 10 Aluno Reação do solo A Lei de Darcy aplicase a carga hidráulica presente nos nos onde H Z Pp 2 e onde o regime é laminar velocidade lateral devemos a velocidade em questão H Z Pd 39 z10m 1m 2 0m σ1 3317 kNm² σ2 350 kNm² Yf 187 kNm³ ρ 192 kNm³ Δσz 134365 kNm² σv 1892 kNm² 20 z 0 kNm² σa F 40010 σz 500 kNm² ρ 1717 kNm³ σ0 47435 σ0 2565 W 23316 mm W 023 m Q 178 cm² Q 8333 m B 2 22 1 2B 222 4 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL ÁREA DE ENGENHARIA GEOTÉCNICA Aluno Data 14122018 1 Que comparação se pode fazer entre o método do esprainhamento das tensões e o método racional baseado na teoria da elasticidade para estimativa do acréscimo de tensões causado por um carregado distribuído numa faixa de largura finita e comprimento infinito de cargas Discuta 10 ponto 2 O que é recalque e porque ele acontece Cite os tipos de recalques que podem acontecer com as fundações em função do tipo de solo Ilustre com figuras 10 ponto 3 O que você entende sobre velocidade crítica de percolação Porque é necessário se estabelecer limites para o gradiente hidráulico durante os ensaios de permeabilidade 05 ponto 4 Considere que a carga total que uma edificação transfere ao solo de fundação é da ordem de 12 tfm2 x n c de pavimentos x área correspondente à projeção vertical do prédio Uma edificação com 15 lajes mais o pavimento térreo será construída sobre fundações superficiais do tipo sapata cuja lâmina de projeção vertical do edifício mede 1 m x 20 m O projeto estrutural foi concebido em concreto armado com 20 pilares retangulares de seção transversal medindo 20 x 40 cm em que cada estrutura da edificação será distribuída igualmente entre as pilares Considerando que as sapatas necessárias serão todas retangulares com relação LB 25 consideradas pelos estruturas rígidas apoiadas na cota 120 m num perfil de solo arenoso com módulo de elasticidade igual a 42 MPa e coeficiente de Poisson igual a 035 e nível de lençol freático na cota 20 m medida de superfície do terreno determine a As dimensões que as sapatas deverão ter em planta de forma que o recalque imediato de cada sapata isoladamente não ultrapasse o valor admissível 25 mm 10 ponto b A tensão aplicada por cada sapata na cota de apoio do terreno desprezar o peso do reator 10 ponto c O valor do acréscimo de tensão vertical a profundidade de 4 m em relação à cota do terreno natural na projeção vertical do centro de gravidade de cada sapata desprezar efeito das sapatas vizinhas 10 ponto d O valor da tensão vertical efetiva após a construção da edificação a mesma fundação referida no item c desprezar o peso do reator 05 ponto Dados do terreno Peso específico natural γsol 16 kNm3 Peso específico saturado γsat 18tfm3 5 De acordo com a figura a seguir faça a previsão do recalque imediato que a sapata sofrerá utilizando o método de Schmertmann 1978 25 pontos 6 Como parte da infraestrutura de drenagem para a obra apresentada na Questão 4 pretendese dimensionar um dreno retangular de 30 cm de largura por 40 cm de altura para escorar a água superficial que incide no terreno cujo perímetro é igual a 180 m de extensão com inclinação média de 25 para funcionar como coletor secundário das águas pluviais da área A areia selecionada para construir o dreno foi ensaiada num permeâmetro de carga constante obtendose os seguintes resultados Sob carga constante igual a 120 mm de coluna dágua foram coletados 170 ml de água no tempo de 8 min 25 seg em uma proveta graduada O permeâmetro utilizado possui diâmetro interno igual a 115 mm e altura de 350 cm A temperatura da água durante o ensaio era 265C a Calcule a capacidade de vazão de água que o dreno tem e o volume correspondente de água escoando pelo mesmo no período de 30 dias de enxurradas 20 pontos Fórmulário k 23L h0 t1t0 log10 h1 kx kiHi Hi V k h L At Q kia k VL hAt kc 4Ts dyw cos α h Bb 4 005 metros k cd210 cms k 23q B π H2h02 k 23q 2πh0 log Ri r0 kz Hi ki h Bb 4 005 metros w σ0B1v2 E I Tipo de Placa Rígida Flexível Centro Borda ou Canto Circular 079 100 064 Quadrada 086 111 056 Retangular LB 2 117 152 075 LB 5 166 210 105 LB 10 200 254 127 Tabela 108 Variação de e com en e Equação 1030 Tabela 1 Relação entre a viscosidade da água na temperatura de ensaio e a viscosidade da água a 20C Rₜ 2 Recalque e o deslocamento vertical do solo no sentido da compressão deste causado pela aplicação de um carregamento sobre sua superfície o recalque acontece devido ao jato de que só é um material que contém vazios juntamente com as partículas daí pode ocorrer deformações elásticas expulsos deste vazios Os recalques podem ser imélicos ou elásticos normalmente acontece em solos arenosos pouca coesão grãos maiores ou recalques ao longo do tempo causador assim lacunas que ocorre com os solos de grãos finos argilos pois estes têm a água que a água seja expulsa de maneira lenta 6 recalque pode ser diferenciado também causando distorções nas fundações e edificações 3 A lei de Darcy estabelecia a relação de proporcionalidade entre a velocidade de percolação e o gradiente hidráulico jki à medida que aumenta o gradiente aumenta também a velocidade de percolação Nos ensaios de permeabilidade no sentido ascendente pode causar a migração de finos alterando a condutividade hidráulica real ou só no sentido de percolação ascendente a também deve ocorrer o problema da e viceversa a critério da análise 4 Carga 11210⁴ 7² parametros x áreas proj vertical do pilar 1510⁴ 7500 12 m x 20 m 12 25 rígido 20 pilares retangulares 20x40 cm carga dist iguais sob areno E 42 kPa D 035 NA a W 25 mm wσB 1 I² I e 0025 1216 B1035² 125 42103 I 2 117 252 I117 525 166I I 125 Sendo L 25 L 25B L 2549875 L 1246 m b σ σ21810121610 38 kN Carga σ 1216 5 Caírelos da σ₀ 15 16 5 2435 kNm² φ 15010 240 kNm² 25x25 Δσ 240 2475 21525 kNm² σ₀p 2518 2475 4725 kNm² Iₑp 05 04 Δσσ₀p Iₑp 05 04 215254725 Iₑp 071 C₁ 1 052475 C₁ 09484 Ca 1 Índices retidos do abaco Iₑc1 068 048 058 Iₑc2 052² Iₑc3 023 Iₑc4 005 W CaC₁Δσ Σ I² ε W 094942152505215 05215 02315 005053810² 5010² 7210² 8510² W 88910³ m 0829 cm 09 cm 6 Dreno 30cm x 40cm carga constante Vₑ 170 ml a q hw 120 mm 8mm 25 d 115 mm 0334 Vₑ 821280 cm³ 88128 l x h 36 cm T 265c 30 dias 2592000 s 8min 25s 505 s Ábaco do quesito 5 45 5 235 3 45 6 65 c1 c2 c3 c4 Iₑc1 068 0482 058 Iₑc2 052 Iₑc3 023 Iₑc4 005 92 cm cm 09 20 80