3ª Avaliação de Mecânica dos Solos II - Coesão, Intercepto Coesivo e Ângulo de Atrito Interno

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL LABORATÓRIO DE GEOTECNIA E PAVIMENTAÇÃO MECÂNICA DOS SOLOS II 3ª AVALIAÇÃO DE MECÂNICA DOS SOLOS II 20201 Ensino Remoto Professor Erinaldo Hilário Cavalcante AlunoaData 10022020 1 Coesão intercepto coesivo e ângulo de atrito interno podem ser obtidos de ensaios de cisalhamento Explique o que representa cada um e indique de quais ensaios eles podem ser obtidos 15 pontos Resposta Coesão é um parâmetro de resistência dos solos argilosos cuja origem está principalmente nas ligações químicas que une as partículas por meio dos argilominerais ou por forças capilares ou cimentantes Intercepto coesivo é um dado que se obtém da envoltória de resistência de solos ao se interpretar determinados ensaios de cisalhamento a exemplo do ensaio triaxial O ângulo de atrito interno é a inclinação da mencionada envoltória de resistência e representa o atrito que há entre as partículas em função do aumento das tensões normais Esses parâmetros de resistência podem ser obtidos a partir de ensaios de laboratório tais como Cisalhamento direto compressão simples e principalmente triaxiais Em campo o ensaio de Palheta Vane Test é o mais indicado para obtenção da coesão não drenada de argilas puras saturadas que pode ser também obtida no laboratório com os ensaios de compressão simples e triaxial UU usandose amostras indeformadas 2 Defina os solos não saturados e explique o que os diferencia dos solos considerados saturados O que são solos metaestáveis e quais suas características O que é sucção como se pode medila e como ela varia com o teor de umidade nos solos não saturados 20 pontos Resposta Um solo é considerado não saturado se os vazios existentes entre as partículas não estão todos cheios de água Por exemplo podese citar um solo compactado na condição de umidade ótima no qual parte dos vazios se encontra preenchido com ar Ou seja enquanto nos solos saturados são consideradas duas fases sólidos vazios nos solos não saturados aparece uma terceira fase o ar Depósitos de solos naturais situados acima do lençol freático também podem se encontrar nessa condição Solos metaestáveis são considerados aqueles não saturados altamente suscetíveis aos efeitos da água como por exemplo os solos colapsíveis e os expansivos Suas características estão associadas a variações significativas de volume acompanhadas de perda de resistência quando têm seu teor de umidade elevado Geralmente são solos finos No caso dos colapsíveis em geral são solos arenosiltosos ou argilosos que podem ser muito resistentes quando estão secos mas reduzem bruscamente de volume quando saturados o que caracteriza o colapso Os expansivos são solos argilosos que se expandem ao terem seu teor de umidade elevado e a expansão é comandada pelo argilomineral expansivo geralmente uma montmorilonita ou esmectita A sucção é um parâmetro de resistência dos solos não saturados que se apresenta elevada quando o solo está seco É uma pressão intersticial de ar que faz uma partícula ser sugada contra outra É possível se medir a sucção em campo com um tensiômetro ou usando técnicas de laboratório como a do papel de filtro com a qual se pode estimar a sucção a partir da umidade absorvida pelo papelfiltro em contato com a amostra de solo A sucção varia com o teor de umidade de maneira inversamente proporcional ao teor de umidade conforme se pode ver na curva característica mostrada 3 Foi coletada uma amostra de solo de um depósito de argila mole a média normalmente adensada saturada Dessa amostra foram realizados ensaios triaxiais UU e CD sendo rompidos 03 corpos de prova para cada modalidade sob pressões confinantes diferentes Responda i Com base nos resultados esperados esboce para cada ensaio a forma da envoltória de resistência prevista exibindo as respectivas equações ii apresente para cada modalidade de ensaio os parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo que se obterá 25 pontos Resposta i Envoltória prevista do ensaio triaxial UU ii Só se obtém a coesão não drenada Envoltória prevista do ensaio triaxial CD ii só se obtém o ângulo de atrito interno 4 Um elemento de solo está submetido ao estado de tensões mostrado na figura a seguir Determine empregando apenas o método gráfico do círculo de Mohr a o polo do círculo b as tensões principais e as direções dos seus respectivos planos c as tensões normal e de cisalhamento atuando no plano mostrado na figura d a máxima tensão de cisalhamento 25pontos c tg Resposta a ver figura b TPM 120 kPa teta 1 30º tpm 50 kPa teta 2 120º c Sigma teta 86 kPa Tau teta 35 kPa d SigmaMax 85 kPa TauMax 35 kPa 5 Os dados apresentados no quadro a seguir foram obtidos de um ensaio triaxial CU Obtenha a as envoltórias de resistência total e efetiva do solo e os respectivos parâmetros de resistência o diagrama p x q do ensaio 15 pontos Corpo de prova Pressão confinante Tensão desviadora u kPa kPa kPa CP1 170 430 50 CP2 350 650 100 CP3 550 900 150 Resposta a Envoltórias e parâmetros de resistência Plano considerado a b c d b diagramas p x q e p x q FORMULÁRIOS GERAIS BOA SORTE 2 2 tan45 2 45 tan2 3 1 c 2 2 tan45 2 45 tan2 1 3 c sen 2 2 2 2 2 3 1 3 1 3 1 cos 2 xz 2 x z mín máx 2 2 xz 2 x z x z 3 1 2 2 tg c 2 45 2 3 1 p 2 3 1 q 1 0 A Ac x y xy tg 2 2 Usando elementos gráficos discuta como se dá o comportamento tensão x deformação dos solos muito resistentes e dos solos muito compressíveis no ensaio de compressão triaxial por exemplo 10 ponto 2 Num ensaio triaxial CU e no ensaio de compressão não confinada a tensão de cisalhamento atuando no plano de ruptura do corpo de prova é sempre igual à metade da tensão desviadora que o rompeu Usar gráficos para justificar sua resposta Para ambos os casos mostre graficamente o plano de ruptura 10 ponto 3 Foi coletada uma amostra de solo de um depósito de argila mole a média normalmente adensada saturada Dessa amostra foram realizados ensaios triaxiais UU e CU com medição de poropressão sendo rompidos 03 corpos de prova para cada modalidade Responda i Com base nos resultados esperados trace para cada ensaio a forma da envoltória de resistência prevista exibindo a exaustão ii de qual modalidade de ensaio o solo apresentará maior resistência ao cisalhamento Justificar ambas as respostas 20 pontos 4 Um elemento de solo está submetido ao estado de tensões mostrado na figura abaixo Determine empregando o método do círculo de Mohr a o pól do círculo b as tensões principais e respectivas direções e c as tensões normal e de cisalhamento atuando no plano AB 20 pontos 5 Um ensaio de cisalhamento direto foi realizado com uma amostra de areia seca usando a caixa de cisalhamento quadrada com 60 mm de lado 20 mm de altura e força normal igual a 69 kgf O CP rompeuse quando o deslocamento horizontal era equivalente a 5 de sua largura e a força horizontal igual a 410 N Obtenha a envoltória de ruptura e os parâmetros de resistência da areia Os resultados mostrados na Tabela 1 foram obtidos de ensaios triaxiais consolidado nãodrenado com medida de poropressão Com base nos dados da tabela i Desenhe as envoltórias de resistência de MohrCoulomb total e efetiva e determine os parâmetros de resistência totais e efetivos do solo ensaiado ii obtenha as direções dos planos de ruptura de cada corpo de prova rompido e respectivas tensões e iii Trace os diagramas p x q total e efetivo Solos muito resistentes Pico de resistência Resistência bem definida em um ponto logo após apresenta uma resistência residual Solos muito compressíveis Ruptura convencional Deformações ocorrem ao longo da diminuição dos vazios presentes no solo Nesse caso adotase uma porcentagem para a tensão desviadora máxima de 4 a 5 da deformação já que esta não é bem caracterizada No ensaio de compressão não confinada a tensão de cisalhamento é metade da tensão de ruptura no caso a tensão desviadora pois é feito com amostras de solos argilosos e sem pressões confinantes logo Além disso por serem ensaiados argilas o ângulo de atrito e a envoltória representa uma reta horizontal Estimativa teórica de θ Continuação da questão 2 Dimensões Dados retirados do círculo de Mohr Question 5 Question 6 11 Question 4 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL MECÂNICA DOS SOLOS II Período 20191 Professor Erinaldo Hilário Cavalcante Aluno a Bruno Joaim Mendonça Data 06092019 3ª AVALIAÇÃO 1 aConceite resistência ao cisalhamento dos solos bEm quais aspectos a resistência dos solos saturados se diferencia dos não saturados cDefina colapsibilidade e expansibilidade dos solos bem como os possíveis danos decorrentes nas edificações 15 pontos 2 aDescreva sucintamente as fases necessárias para se realizar um ensaio triaxial CU com medida de poropressão bO que é o intercepto coesivo de um solo e quais parâmetros de resistência se pode obter dessa modalidade de ensaio triaxial 10 ponto 3 O que é para que serve e como se mede o parâmetro B de poropressão no ensaio triaxial 10 ponto 4 Um ensaio de cisalhamento direto foi realizado como uma amostra de areia seca usando a caixa de cisalhamento quadrada com 60 cm de largura 20 mm de altura e força normal igual a 69 kgf A amostra rompeuse quando o deslocamento horizontal era igual a 5 da largura do corpo de prova e a força horizontal igual a 410 N Obtenha a envoltória de resistência ao cisalhamento da areia 20 pontos 5 Um elemento de solo está submetido ao estado de tensões mostrado na figura abaixo Usando apenas o método gráfico de Mohr obtenha i O pólo do círculo de Mohr as tensões principais e suas respectivas direções ii as tensões normal e de cisalhamento que atuam no plano que faz 35 no sentido antihorário com o plano onde atua a tensão principal maior iii a máxima tensão de cisalhamento e a tensão normal correspondente 25 pontos 6 Os resultados mostrados na Tabela 1 foram obtidos de ensaios triaxiais consolidado nãodrenado com medida de poropressão Com base nos dados da tabela 20 pontos i Desenhe as envoltórias de resistência de MohrCoulomb total e efetiva e determine os parâmetros de resistência totais e efetivos do solo ensaiado ii Obtenha as direções dos planos de ruptura de cada corpo de prova rompido e respectivas tensões e iii Trace os diagramas p x q total e efetivo Tabela 1 Resultados de ensaios de compressão triaxial CU com medida de pressão neutra Corpo de prova Pressão confinante kPa Tensão desviadora na ruptura kPa Δu kPa CP01 50 66 16 CP02 100 112 22 CP03 200 216 36 Formulários σ₁ σ₃ tan²45 φ2 2c tan45 φ2 σ₃ σ₁ tan²45 φ2 2c tan45 φ2 σ₂ σ₁ σ₃ 2 τθ σ₁ σ₃ 2 sen 2θ τₓₓ cos 2θ σₑ σ₁ σ₃ 2 σ₁ σ₃ 2 cos 2θ τₑ σ₁ σ₃ 2 sen 2θ Bruno Joaim Mendonça 1015 10 0110 0110 O solo saturado apresenta tenso riso d c o e o c b Eduardo p o e a m d e a n d c 8 x 8 n c u a 10 É a máxima tensão que um solo pode suportar 1 Os solos saturados apresentam tensões altas críticas e pouco rígidos já os solos não saturados apresentam tensões lídicas provocando a ruptura do solo que gera resistência no solo 2 A colapsibilidade é o fenômeno associado pela elevação do nível de água causando a junção em um regime de construções que foi contrário a um tipo de solo A colapsibilidade não é reversível 2 Ensaio CU mec gerais pode aplicar uma tensão de confinamento medir a poropressão depois aplicar uma tensões desviadas σ₁ e σ₃ que irão romper o corpo de prova obtendo assim os σ₁ e a poropressão para obter o parâmetro de ruptura que é o ângulo de atrito φ e o instante cisalhante O Parâmetro B é um mecanismo de máquina para analisar a pressão do corpo de prova B DA pressão Ela é usada para medir a pressão interna dos corpos de prova para posteriormente inferir se a mesma B1 quando a pressão for igual a tensão aplicada É aplicada uma tensão por meio do regime de água no tipo do corpo de prova que será medido ao final caso seja igual B1 o maior CU e CD será indicado F 069kN E 5 005 A 006 002 T 041kN A 12 x 102 m² Aco A Aco 12 x 102 A 1263 x 103 m² Amp F Amp 069 x 10 Amp 5463 kPa Acomp T Acomp 041 Acomp 3246 kPa P 5463 3246 2 P 43545 kPa P 11085 kPa Planos A σz 300 kPa σx 300 kPa Planos B σx 400 kPa σz 300 kPa Oi 800 400 300 400 cos235 300 N 235 2 Oi 600 684 2849 Oi 38654 kPa Oi 600 400 2 Oi 1879 102 Oi 2905 kPa a3 σz σx 2 a3 800 400 σx σx 2 σz σx² cxy² σz 96056 kPa σ3 23944 kPa Kmax 36056 kPa Kmin 36956 kPa CP σi kPa σd kPa σm kPa σi kPa σi kPa σi kPa P1 33 kPa q1 33 kPa P2 156 kPa q2 56 kPa P3 308 kPa q3 108 kPa P1 67 kPa q1 33 kPa P1 134 kPa q1 56 kPa P3 272 kPa P 83 kPa P 102 kPa C 3636 kΩ Plano Bruno Zima Anderson