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• Jéssika Cosme

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MECÂNICA DOS SOLOS – LISTA III

1. No terreno, cujo perfil é indicado abaixo (com valores de dados geotécnicos obtidos de ensaios em laboratório), será construída uma torre de TV, com as seguintes especificações de projeto: (i) escavar o terreno até a cota do NA com uma cava de formato retangular, de dimensões 13,20m x 8,25m; (ii) executar a fundação da torre em sapata circular, com 6,60m de diâmetro e centro coincidente com o da escavação, transmitindo uma tensão de 200 kPa; Pede-se estimar o recalque previsto para a estrutura da torre devido ao adensamento da camada de argila de fundação. (12,8cm)

2. Duas torres A e B, espaçadas de 80m, foram construídas no terreno cujo perfil geotécnico é indicado abaixo. Ao longo do tempo, constatou-se que os recalques medidos eram bastante distintos (ver tabela), embora se tratasse da mesma argila (portanto, com parâmetros de compressibilidade iguais). No local da segunda torre (B), foram descobertas ruínas de um antigo monumento feito por blocos de rocha ( = 16,2 kN/m3), que justificariam a pré-existência de cargas atuantes e, portanto, a mobilização de recalques menores neste local. Com efeito, os índices de vazios iniciais (valores médios) da argila, nas regiões das torres A e B, eram de 2,03 e 1,90, respectivamente. Com base nestas informações, pede-se: a) calcular o recalque total previsto para a Torre A; (61cm) b) estimar a altura provável do monumento histórico, admitindo-se uma transferência de 40% da sua carga total ao centro da camada de argila; (7,2m) c) calcular o recalque total previsto para a Torre B. (19cm) recalques medidos (cm) tempos 3 meses 6meses 1 ano 2 anos 3 anos 5anos

Torre A 6,02 10,12 14,50 20,60 25,40 32,00

Torre B 0,93 1,54 2,20 3,15 7,65 9,35

3. Sobre a superfície do terreno, cujo perfil é indicado na figura abaixo, executou-se em janeiro de 1996 o aterro representado, numa área de grandes dimensões. Imediatamente antes da colocação deste aterro, observou-se uma altura piezométrica de 4,50m no ponto A. Em janeiro de 1997, registrou-se um recalque médio da superfície do terreno de 8,6 cm. Nesta mesma data, verificou-se que a altura piezométrica no ponto A atingiu 8,05m. Pede-se: a) calcular o recalque total por adensamento da camada de argila; (29,2cm) b) justificar se o estrato subjacente à camada argilosa comporta-se como uma fronteira drenante ou impermeável; (impermeável, U  30%) c) estimar o valor do coeficiente de adensamento da argila. (7,8 x 10 -8 m2/s)

d) no caso anterior, admitindo-se que, em janeiro de 1996, simultaneamente com a execução do aterro, houvesse sido instalada uma rede triangular de drenos verticais, com 0,16m de diâmetro e espaçados de 2,3m, atravessando toda a espessura da camada argilosa, qual seria o valor do recalque por adensamento desta camada em janeiro de 1997? Adotar ch = cv = 6,85 x 10-8 m2/s. (25cm)

4. Um aterro será executado sobre uma camada de argila compressível com 10,0m de espessura e base inferior impermeável. Determinar o tempo necessário para ocorrer 90% do adensamento previsto para a camada. No caso de um projeto de estabilização baseado em drenos verticais de areia de 300mm de diâmetro, espaçados de 4,0m em arranjos de malhas quadradas, em quanto tempo o mesmo recalque seria atingido? Os coeficientes de adensamento da argila são de 9,6 m2/ano e de 10,0 m2/ano, nas direções vertical e horizontal, respectivamente. 5. Um solo granular saturado foi ensaiado num equipamento de cisalhamento direto de grande porte (caixa de cisalhamento com dimensões de 300 mm x 300 mm), tendo sido obtidos os seguintes dados dos ensaios: Carga normal (N) 4500 9200 13800

Força cisalhante de pico (N) 4500 7890 11200

Força cisalhante final (N) 3520 7190 10780

Pede-se determinar os parâmetros de resistência de pico e de estado crítico para o solo ensaiado. 6. Amostras de um solo foram retiradas de um horizonte argiloso cuja tensão vertical total é de 20 kN/m2 e a poropressão é de 8 kN/m2. Duas destas amostras foram submetidas a ensaios triaxiais CD e CU, que forneceram os seguintes resultados:

’1 (kN/m2) ’3 (kN/m2)

Ensaio CU 230 400 50 100

690 200

1 (kN/m2) 3 (kN/m2)

Ensaio CD 290 50

490 150

690 250

Quais são as resistências disponíveis do horizonte argiloso em termos de tensões totais e efetivas? 7. Em um ensaio triaxial, uma amostra de solo foi adensada sob uma pressão confinante de 200kPa. As válvulas de drenagem foram, então, fechadas, e a pressão confinante foi aumentada para 350kPa, medindo-se um valor de poropressão de 141kPa. Ainda sob condições não drenadas, a carga vertical foi aumentada, obtendo-se os seguintes dados dos ensaios:

Pede-se traçar a curva tensão x deformação do ensaio, determinar os valores dos módulos E, inicial e secante para 5% de deformação, bem como os valores dos parâmetros de poropressões A e B na condição de ruptura (admitir que o parâmetro B permanece inalterado durante a fase de cisalhamento da amostra). 8. Uma amostra de solo argiloso (100mm de altura e 50mm de diâmetro) foi coletada e submetida a um ensaio triaxial não drenado sob um atensão confinante de 350 kPa. Uma contrapressão de 200 kPa foi, então, aplicada à amostra e a válvula de drenagem foi aberta até se obter uma condição de equilíbrio, sem nenhum fluxo de água para dentro ou para fora da amostra. Nestas condições, a válvula de drenagem foi fechada e a amostra foi cisalhada até a ruptura, sendo obtidos os seguintes dados de ensaio (sendo F, h, u, respectivamente, as variações de cargas desviadoras aplicadas, de deslocamentos axiais e de poropressões):

F (N)

0

49

74

112

150

181

h (mm)

0

1

2

5

10

20

u (kPa)

0

17

27

47

75

100

Pede-se: a) calcular as tensões desviadoras e as deformações axiais; b) plotar os gráficos de ensaio: ‘tensões desviadoras x deformações axiais’ e ‘poropressões x deformações axiais’; c) desenhar os círculos de Mohr das tensões totais e efetivas de ruptura; d) determinar a resistência não drenada su e o ângulo de atrito ´, admitindo-se que c´ = 0. 9. Uma amostra de areia compacta foi submetida a ensaios triaxiais diversos. Os resultados dos ensaios estão apresentados na tabela abaixo. Pede-se determinar: a) as trajetórias de tensão total e efetiva para cada ensaio; b) os parâmetros efetivos de resistência; c) completar os espaços em branco da tabela.

TIPO CD CD CU CD

TT

 3

CA DL CA  1  1.0

3 300 300 400 1000

p0 0 100 100 200

qr 295 125 500

pr

p'r

ur

ur

10. Um projeto prevê a execução de um aterro ( = 20kN/m3) com 3m de altura sobre um terreno, cujo perfil é dado abaixo. Ensaios triaxiais CIU, executados em uma amostra extraída do centro da camada argilosa forneceram os resultados abaixo:

Pede-se: a) Traçar as envoltórias de resistência em termos de tensões totais e efetivas b) Determinar os parâmetros A e B de poropressões para uma deformação de 0,2%, preenchendo os dados da tabela abaixo: