3ª Avaliação de Mecânica dos Solos II - UC

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 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 Jaima 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 dessas ocorrências nas edificaçõe 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 com 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 evolução da 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 Fórmulas σ₁ σ₃ tan²45 φ2 2c tan45 φ2 σ₃ σ₁ tan²45 φ2 2c tan45 φ2 σₜ σ₁ σ₃ σₓ τₓ sen 2θ σₓ σ₁ σ₃ σ₁ σ₃ x cos 2θ τₜ₀ σ₁ σ₃ 2 sen 2θ τₜₓ σ₁ σ₃ σ₁ σ₃ x cos 2θ τₜ σ₁ σ₃ σ₁ σ₃ x sen 2θ BOA SORTE Bruno Jaima Mendonça 1015 10 É a máxima tensão que um solo pode suportar Os solos saturados apresentam tensões ß diferentes e os solos não saturados apresentam tensões líquidas proporcionando a reverso do E e g e dos roms Colapsibilidade é o fenômeno isso associado pela elevação do nível de água causando o afundamento em reações que vão construílo sobre um tipo de solo A colapsibilidade não é reversível Expansibilidade é fenômeno que é associado pela presença de água que provoca uma pressão de estresse elevado a textura que possui um tipo de solo Em relação existem características que precisam ser observadas condicionando sua zona de O parâmetro B é um mecanismo de máquina para analisar as propriedades do corpo de prova B DA Perfurado O lema inté Ela é usada para medir a pressão interna dos corpos de prova para posteriormente influenciar em si B1 quando a pressão for igual a tensão aplicada É aplicada uma tensão por meio do engenho de água no tipo do corpo de prova que será medido ao final Caso haja igual B1 o maior C ou D deverá ser iniciado Planos A 𝜎₂300 kPa 𝜎ₓ300 kPa Planos B 𝜎₁400 kPa 𝜎ₓ300 kPa 𝜎₁800400300400cos235300Nr235 2 𝜎₀6006842849 𝜎₀38654P 𝜎ᵬ400400Nr235300sin235 𝜎ₓ1879106 𝜎ₜ2905 kPa 𝜏𝜎₁𝜎₄ 𝜎𝜎₁𝜎₄²𝜎ₓ² 𝜎800400 𝜎 60036056 𝜎₁96056 kPa 𝜎₃23944 kPa CP 𝜎₁ kPa 𝜎₄ kPa 𝜎₃ kPa 𝜎₁ kPa 𝜎₁ kPa 01 50 66 16 116 34 100 02 100 112 22 212 78 490 03 200 216 36 416 164 380 𝜎₁𝜎₄𝜎₄ P 𝜎₁𝜎₂ 2 𝑞 𝜎₁𝜎₂ 2 P 𝑃₂83 kPa 𝑞₁33 kPa 𝑃₂156 kPa 𝑞₂56 kPa 𝑃₃308 kPa 𝑞₃103 kPa 𝑃₁67 kPa 𝑞₁33 kPa 𝑃₂134 kPa 𝑞₂56 kPa 𝑃₃272 kPa 𝑞₃108 kPa Aluno Bruno João Andrade Aluno Bruno João Andrade UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 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 u kPa CP01 50 66 16 CP02 100 112 22 CP03 200 216 36 FORMULÁRIOS GERAIS σ1 σ3 tan²45 φ2 2c tan45 φ2 σ1 σz σx 2 σ3 σ1 tan²45 φ2 2c tan45 φ2 σ1 σ3 σz σx 2 σz σx² τxz² τmax τmin σz σx 2 τxz² σθ σ1 σ3 2 τθ σ1 σ3 2 sen 2θ p σ1 σ3 2 gθ σ1 σ3 2 tg 2θ 2τxy σy σx Ac A0 1 ε BOA SORTE onde C0 𝜒 𝜑 F 069kN E5005 410N JF69kPa690N A006002 T041kN A12x102 AcoA Aco12x102 A1263x103 m² 1𝜖 1005 AmpeF Ampe069x106 Jamp5463 kPa 1263x103 𝜒 J Ampe041 J 3246 kPa P 54633246 2 P 43545 kPa P 11085kPa Suellen Batista Santos 290319 1 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 aos poucos ao longo da diminuição dos vazios presentes no solo Nesse caso adotase uma porcentagem para a máxima tensão desviadora máxima de 4 a 5 da deformação já que esta não é bem caracterizada 2 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 confinante logo τ σ1 σ3 2 σ1 σ2 2 σ1 σ2 2 σ1 σ2 Além disso por serem ensaiados argilas o ângulo de atrito e e a envoltória representa uma reta horizontal Estimativa teórica de θ θ 45 φ 2 θ 45 φ 2 Continuação da questão 2 No caso do triaxial CU a tensão de usualmente não será metade da tensão desviadora Este ensaio pode ser aplicado tanto para solos rígidos e áreas compactadas quanto para solos compressíveis áreas flatas argilas normalmente adensadas e o comportamento do envoltório de resistência depende portanto do ângulo de círculo de atrito interno sendo assim Além disso ocorre influência de pressões contínuas 3 Ensaio triaxial UU Ensaio triaxial CU A maior resistência ao cisalhamento virá do ensaio triaxial CU que por ser um ensaio mais completo é possível x obter parâmetros totais mas calcular os parâmetros efetivos já que se obtém medida de poropresso sendo os parâmetros efetivos de maior resistência resistência dos solos é influenciada pelo contato entre as partículas Portanto o ensaio 1 daria maior resistência Além disso caso o solo não seja uma argila pura considerada e parecer decrescentes do atrito ainda Dimensões FH 69 kN FH 410N H 5 de 60mm 5x006m 3103 m Ac 002 006 3103 414103 m² σ 6910 60526 kPa J 410 10250 kPa Envoltória no papel milimetrado Como é uma areia seca sua coesão é zero 0 pois as areias apresentam coesão somente através da pressão de água capilaridade e agentes cimentantes a partir da envoltória Φ 19 e c 0 6 TOTAIS CP 01 116 50 CP 02 212 100 CP 03 416 200 Parâmetros totais C 5 kPa Φ 20 Parâmetros efetivos C 8 kPa Φ 22 EFEITOS CP 01 100 34 CP 02 190 78 CP 03 380 164 Diagramas p x q TOTAIS p q 01 83 33 02 156 56 03 308 108 EFETIVAS p q 01 67 33 02 134 56 03 272 108 Dados retirados do círculo de Mohr Tensões principais σ₁ 181 kPa σ₃ 109 Ramo AB σ₃ 7 kPa σ₁ 180 kPa Questão 5 Questão 4 Tensões principais σ₂ 100 kPa σ₁ 181 kPa σ₁ 181 kPa σ₁ 181 kPa Tensão em plano A σ₁ 180 kPa EFECTIVO G TOTAL