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					RESOLUÇÃO DE EXAMES DE MECÃNICA DOS SOLOS I PERGUNTAS TEÓRICAS 1ª CHAMADA. 01.07.98 1.1 - Qual a importância dos limites de Atterberg na classificação de solos face às informações obtidas a partir da análise de curvas granulométricas? Explique o que entende por actividade e sensibilidade de uma argila. Os limites de Atterberg são três e dizem respeito aos estados de consistência ( condições físicas de um solo para diferentes teores em água, traduzindo assim a forma como o solo se opõe à deformação)dos solos: Limite de retracção (LR), limite de plasticidade (LP) e limite de liquidez (LL). Estes limites assumem particular importância em solos finos (contituídos essencialmente por silte e argila), uma vez que variações do teor em água podem conduzir a diferentes estados desses solos e portanto a diferentes comportamentos dos mesmos. Assim, ao analisar a percentagem de finos de uma curva granulométrica de um determinado solo, podemos verificar se os limites de Atterberg têm ou não particular importância no comportamento desse solo. A actividade de uma argila traduz-se pelo cociente entre o índice de palsticidade (LL-LP) e a percentagem de finos menores que dois micros de uma determinada argila. Estando os limites de Atterberg relacionados com a quantidade de água que adere à superficíe das partículas dos solos, é de esperar que a quantidade de água adsorvida seja principalmente dependente da quantidade de argila presente no solo; assim, a actividade de uma argila exprime a grandeza relativa das forças de superficíe entre as partículas de argila e as de água. As argilas activas têm propriedades plásticas para uma longa gama de teores em água, sendo este fenómeno resultante da grande interacção entre as forças de superficíe das partículas e as moléculas de água. A sensibilidade de uma argila traduz-se pelo cociente entre a resistência à compressão simples de uma amostra de argila intacta e a mesma resistência dpois de a amostra ter sido remoldada. Assim, as argilas podem ser classificadas de acordo com a sua sensibilidade em: argilas insensíveis (grau de sensibilidade é 1), argilas pouco ou medianamente sensíveis (SE ente 1 a 4 - resultam do facto de quando a perturbação mecânica acaba a amostra recuperar a sua consistência menos fluída), argilas sensíveis (SE de 4 a 8 - argilas glaciais), argilas extra-sensíveis (SE de 8 a 16 - argilas marinhas recentes) e argilas rápidas (SE»16 - em geral por lexiviação(redução de espessura da camada de água adsorvida) após deposição). 1.2 - Quais as razões que podem justificar a compactação de um terreno? Refira sucintamente os factores que afectam a compactação. Que tipo de ensaios de compactação são correntes em laboratório? A compactação é a aplicação ao solo de uma energia mecânica de forma a conseguir um rearranjo das partículas, reduzindo-lhe os vazios por expelição de ar. Existem vários motivos que podem justificar uma compactação: . a máxima resistência ao corte de um solo consegue-se para o mínimo de vazios; . a existência de muito ar nos poros pode dar origem a assentamentos importantes quando o aterro ficar sujeito a cargas que produzam compactação, pelo que se torna então necessário retirar esse ar dos poros; . se os poros de um solo tiverem uma fase de ar muito grande, esta pode ser substituída por água, reduzindo-se assim a resistência ao corte do solo; este aumento do teor em água pode ser acompanhado por um aumento de volume por parte do solo. A compactação é afectada por diversos factores: . energia de compactação aplicada ao solo: os ensaios de compactação de aterros têm como finalidade determinar a relação entre o peso específico seco e o teor em água para uma determinada energia de compactação; esta relação apresenta um valor máximo para um teor em água óptimo; a energia de compactação só é eficaz quando é consumida em processos dissipativos entre partículas do solo que correspondam a deformações irreversíveis do tipo viscoso e plástico do esqueleto do solo; . influência do teor em água: a resistência a movimentos relativos das partículas de um solo é maior para teores em humidade baixos; à medida que estes aumentam o rearranjo das partículas torna-se mais fácil e os pesos específicos secos aumentam também para a mesma energia unitária de comapactação; a partir do teor em água óptimo o peso específico passa a decrescer; neste estado o ar

existente nos poros encontra-se sob a forma de bolhas absorvidas, inteiramente envolvidas por água e mantidas pela tensão superficial; quando a compactação prossegue a deslocação dessas bolhas torna-se mais difícil, aumentando temporariamente a pressão nos poros e resultando cada vez menores variações permanentes de volume; . influência da natureza do solo: os valores mais altos do peso específico seco obtêm-se com solos granulares bem graduados, constituídos por partículas arredondadas e lisas; os solos argilosos têm teores em água óptimos mais elevados e portanto pesos específicos secos mais baixos. Podem-se realizar ensaios de compactação tanto em laboratóruio como “in situ”. A compactação em laboratório faz-se com um molde de dimensões normalizadas e com um pilão normalizado caindo de uma altura normalizada; o ensaio de compactação em laboratório mais usado é o Ensaio Proctor. Este ensaio consiste em compactar num molde normalizado uma amostra de solo determinando-se o peso volúmico aparente seco e o teor em água do solo compactado; repetindo várias vezes o é possível traçar a curva de compactação (em abcissas os teores em água e em ordenadas os pesos específicos secos). A compactação pode ser de diversos tipos: leve ou pesada em molde pequeno ou leve ou pesada em molde grande; o facto da compactação ser leve ou pesada está relacionado com a energia de compactação; o facto de a compactação ser feita em molde pequeno ou grande de pende da granulometria do material. A compactação em laboratório depara com um dos seguintes problemas: . conseguir uma compactação das amostras usando uma energia de compactação por unidade de volume que reproduza a energia eficaz do equipamento que se prevê usar na obra; . escolher a dimensão dos moldes de compactação quando existem elementos grosseiros na amostra de solo, já que estes não devem influenciar o comportamento do esqueleto de partículas que os envolvem. 2.1 - Que parâmetros influenciam o coeficiente de permeabilidade dos solos? Refira 3 causas de erro que podem afectar os resultados de ensaios laboratoriais efectuados para a sua avaliação e indique a sua ordem de grandeza para dois tipos de solo à sua escolha. O coeficiente de permeabilidade de um solo é definido como o caudal que atravessa a unidade de área do dito solo sob a acção de um gradiente hidráulico. O coeficiente de permeabilidade tem as dimensões de uma velocidade e representa a velocidade que daria origem ao mesmo caudal se a água atravessa-se toda a área em vez de passar só nos poros. Ocoeficiente de permeabilidade é influenciado por diversos parâmetros: porosidade dos solos, forma e tamanho dos vazios, densidade e viscosidade do fluído. Existem várias causas de erro em ensaios laboratoriais de permeabilidade: . ar na amostra: os gradientes hidráulicos utilizados em laboratório são geralmente maiores que os usados “in situ”; a redução da pressão ao longo da amostra pode dar origem ao ar dissolvido na água do solo, acumulando-se o ar nos poros; este fenómeno pode reduzir considerávelmente o valor de k medido pelo que para minimizar este efito há que usar no ensaio água sem ar dissolvido; . permuta iónica: nos solos muito finos a natureza dos iões adsorvidos afecta a forma das camadas iónicas adsorvidas, influenciando a permeabilidade; para evitar a permuta de iões adsorvidos o ideal seria ensaiar a amostra com a própria água existente no local de colheita ou, como recurso, usar água destilada ou quimicamente tratada para reduzir o teor iónico; . amostras não representativas: como a permeabilidade pode variar considerávelmente ao longo de uma pequena área, os resultados obtidos ao longo de um número reduzido de amostras podem não representar a permeabilidade global; . permeabilidade anisotrópica: muitos solos depositaram-se em camadas sensivelmente horizontais de permeabilidades variáveis; além disso, existe uma orientação preferencial das partículas dentor de cada camada individual; em consequência disso muitos solos apresentam maior permeabilidade na direcção horizontal do que na vertical; os ensaios laboratoriais correntes fazem a medição de k na vertical, o que pode não ter qualquer significado se a percolação da água “in situ” for predominentemente na horizintal; . perturbação nas amostras: na práctica é quase impossivel obter amostras intactas de solos incoerentes grosseiros lavados, pelo que para executar ensaios laboratoriais é necessário recompactar a amostra de forma a reproduzir o peso especifico do solo “in situ”; no entanto, nem sempre é possível reconstituir a estratificação e o arranjo das partículas pelo que a determinação laboratorial de k perde grande significado.

A ordem de grandeza de k varia muito nos diferentes tipos de solo: burgau limpo - k 1 ou maior; areia grossa limpa - 1 a 10exp-2; areia (mistura) - 10-2 a 5*10-3; areia fina - 5*10-2 a 10-3; areia siltosa 2*10-3 a 10-4; silte - 5*10-4 a 10-5; argila - 10-6 e menor.

2.2 - O que são forças de percolação? Que fenómenos de erosão interna lhe podem estar associados? Descreva-os sinteticamente. Devido à fricção do tipo viscoso, exercida pela água escoando-se através dos poros dum solo, dá-se uma transferência de parte da energia da água para as partículas sólidas do solo; as forças correspondentes a essa energia são as chamadas forças de percolação. Estas forças são as responsáveis por problemas de erosão interna, sendo necessária a sua consideração na análise de estabilidade de um solo sujeito a um escoamento poroso. Quando o escoamento é contrário à acção gravítica sobre as partículas sólidas do solo, pode acontecer que as forças de percolação possam anular as forças gravíticas dando-se um fenómeno de instabilidade denominado piping; nestas condições a água e o solo comportam-se como um líquido (deuse a liquefação do solo); esta liquefação resulta na formação de uma galeria de erosão e conduz à ruína total da fundação; este tipo de erosão por percolação inicia-se na saída do escoamento e comtinua para montante, ao longo da base da barragem, plano de fundação, estrato especialmente permeável ou outros pontos fracos; o perigo da liquefação do solo surge quando o gradiente hidráulico é elevado, ou seja quando há uma perda de carga rápida numa certa distância. Quando existe a condição para liquefação do solo, a formação de galerias de erosão interna pode ser lenta e, acumulando-se, resultar numa rotura por súbito levantamento da fundação; o mecanismo deste fenómeno será: liquefação do solo, levantamento e posterior arrastamento. Lane estabeleceu o seguinte critério de segurança à erosão interna: a resistência à percolação é menor ao longo da base da estrutura do que ao longo das outras linhas de corrente (devido à dificuldade em obter perfeito contacto entre a estrutura hidráulica e o solo de fundação); este percurso preferencial chama-se percurso crítico; o fenómeno de erosão interna que ele desencadeia é chamado roofing. 3.1 - Esquematize o modelo hidrodinâmico de Terzaghi para descrever o fenómeno de consolidação e indique o tipo de evolução no tempo das tensões neutra e efectiva para o caso de uma argila saturada. Quando se aplica um incremento de tensão a um solo pode ocorrer variação de volume de três formas: por compressão das partículas do solo, por compressão do fluído dos poros e por expulsão do fluído dos poros e rearranjo das partículas do solo, com diminuição do índice de vazios. As duas primeiras formas indicadas são desprezáveis. ESQUEMA: Antes de se aplicar a carga a tensão neutra na argila varia linearmente com a profundidade; quando se aplica a carga há um acréscimo de tensão neutra na argila; gera-se um gradiente na base e topo da camada de argila originando o escoamento da água, com consequente diminuição da tensão neutra; se a posição do nível freático se mantiver constante, as tensões neutras finais igualam as tensões neutras iniciais; o escoamento processa-se enquanto o excesso de tensão neutra for diferente de zero; do mesmo modo, quando se aplica a carga, há também um acréscimo de tensão efectiva na argila, que vai atingir um valor máximo ao mesmo tempo que a tensão neutra; no entanto, ao contrário da tensão neutra, este valor máximo de tensão neutra vai-se manter constante ao longo do escoamento.

3.2 - Que razões podem conduzir à necessidade de acelerar o processo de consolidação? Refira soluções que permitem implementar aquele efeito. A necessidade de acelerar o processo de consolidação pode resultar de : . o tempo que ocorre até se conseguirem eliminar assentamentos detrimentais pósconstrucção é excessivo;

. o tempo que vai decorrer até o solo adquirir a resistência ao corte adicional é excessivo. Para acelerar o processo de consolidação podem usar-se furos drenantes, que são colunas verticais de areia ou de outro material permeável introduzidos através da camada compressível com afastamento suficiente de modo a reduzir o processo de drenagem. Sem o uso deste tipo de solução é usual recorrer a furos drenantes em conjunto com o pré-carregamento; o escoamento na zona de influência de cada dreno é uma combinação de escoamento radial para o dreno e escoamento vertical para as fronteiras drenantes. 4.1 - Compare o ensaio de corte directo com o ensaio triaxial com simetria axial, mostrando vantagens e inconvenientes A determinação da resistência ao corte de um solo pode ser feita através de dois tipos de ensaio: ensaios de corte directo (caixa de corte ou molinete) ou ensaios de corte indirecto (compressão simples ou compressão axial). Ensaio de corte directo em caixa de corte: ESQUEMA: A amostra é colocada numa caixa constituída por duas metades, uma fixa e a outra móvel; o provete é colocado na caixa de corte entre duas placas porosas e exteriormente colocam-se duas placas dentadas com as lâminas colocadas na perpendicular à força de corte; é aplicada uma força de corte vertical constante durante o ensaio e um deflectómetro colocado na metade superior da caixa prmite o registo das deformações verticais; o ensaio consiste na aplicação de uma força vertical na metade superior da caixa, produzida por um sistema de transmissão de carretos em que o movimento de rotação é transformado num movimento rectílíneo uniforme; este movimento gera tensões tangenciais que vão aumentando à medida que se processa o deslocamento horizontal até se dar a rotura segundo um plano horizontal de corte; a caixa superior está ligada a um anel dinanométrico que permite medir as forças de corte; um deflectómetro colocado na metade inferior da caixa permite o registo das deformações horizontais; Como todos os ensaios, também este tem as suas vantagens e desvantagens relativamente a outros. As principais vantagens do ensaio são o facto de ser simples de usar e a aparelhagem ser simples e económica, os provetes prepararem-se com facilidade, por inversão do movimento relativo das duas meias caixas podem atingir-se as grandes deformações correspondentes às resistências residuais, as amostras são baixas e o percurso de drenagem resulta pequeno e ainda o facto de se poderem executar económicamente caixas de grandes dimensões. As principais desvantagens do ensaio são: redução da secção transversal cortada ao longo do ensaio; distribuição não uniforme das tensões na amostra; as variações de volume dedutíveis dos movimentos do êmbolo não representam as zonas em rotura; o efeito da tensão principal intermédia não é considerado; não se medem as tensões neutras envolvidas. Ensaio de compressão triaxial com simetria axial: ESQUEMA: Este tipo de ensaio é o mais usado em ensaios correntes e submete o provete, de forma cilíndrica, a um campo de tensões com simetria axial; o provete fica envolvido por uma membrana estanque de borracha e sujeito à pressão do fluido na câmara sem ficar em contacto directo com ele; o fluiso usado é normalmente água de forma a comportar-se o mais possível como um liquido incompressível; durante uma compressão o provete fica sujeito a uma tensão axial. Da mesma maneira que no ensaio descrito anteriormente, o ensaio triaxial tem também diversas vantagens e desvantagens. A vantagens deste ensaio são: permite controlar as condições de drenagem conjuntamente com a possibilidade de medir tensões neutras; as tensões principais são conhecidas e podem-se variar; as tensões e deformações distribuem-se de forma relativamente uniforme na zona do provete onde se processa a rotura, principalmente para pequenas deformações; as deformações e variações de volume podem medir-se de forma bastante precisa; podem estudar-se solos parcialmente saturados. As desvantagens deste ensaio são: a tensão principal intermédia não se pode fazer variar; os topos de apoio do provete de solo sendo rígidos, constrangem a deformação radial no contacto; a tensão principal máxima no provete de ensaio é necessáriamente vertical; as tensões neutras são medidas no topo dos provetes. 4.2 - Exponha as diferentes razões que justificam o fenómeno de dilatância em argilas e em areias durante o processo de corte.

O fenómeno de dilatância na zona de corte traduz-se por um aumento de volume e é responsável pelo afluxo à superfície de corte da água contida na amostra e da fracção argilosa do solo; assim produzse uma lubrificação na superfície de corte responsável pela perda de resistência;

5.1 - Quais os fundamentos da teoria de Rankine para o cálculo de muros de suporte? Qual o efeito e consequências ao considerar-se a existência de atrito na interface solo/parede? Quando se aplica a teoria de Rankine considera-se que os impulsos de terras actuam na direcção horizontal, uma vez que se despreza o atrito entre o solo e a parede; de facto quando a parede se move para o exterior o solo que ela suporta expande e tem tendência a descer ao longo da parede; a não ser que a parede desça também, desenvolvem-se no plano de contacto parede-solo tensões tangenciais que em parte suportarão a massa de solo deslizante reduzindo o impulso activo na parede; o erro introduzido por esta teoria é do lado da segurança; no entanto nem todas as estruturas de suporte apresentam condições que permitam aplicar a teoria de Rankine. Se, ao contrário de Rankine, se considerar a existência de atrito entre o solo e a parede vão-se gerar movimentos relativos entre os dois que vão causar tensões tangenciais. Estas tensões tangenciais tornam oblíquo o impulso das terras em relação à parede e encurvam as superfícies de rotura. 5.2 - Defina os três tipos de impulsos de terras que conhece e indique as suas ordens de grandeza. Descreva esquematicamente os diversos mecanismos que podem levar ao colapso de um muro de suporte. Os três tipos de impulso que conheço são o impulso activo de solos coerentes, impulso passivo em solos incoerentes e o impulso passivo em solos coerentes. Os solos coerentes exibem características que implicam a necessidade de um tratamento especial. Essas características são a sua baixa permeabilidade, que conduz à necessidade de avaliar os impulsos a curto e a longo prazo, e a existência de fendas de retracção, uma vez que o estado de tensão que cria o impulso activo por expansão lateral do solo dá origem a fendas de retracção à superfície do terrapleno. ESQUEMA: Nos impulsos passivos em solos incoerentes, o efeito do atrito de parede dá origem à curvatura das superfícies de deslizamento. ESQUEMA: Nos impulsos passivos em solos coerentes as fendas de tracção não afectam os impulsos. ESQUEMA: O factor de segurança ao derrubamento é em solos incoerentes 1,5 e 2,0 em solos coerentes; o factor de segurança ao deslizamento é 1,5 para os dois tipos de solo; o factor de segurança à rotura da fundação é 2,0 para solos incoerentes e 3,0 para solos coerentes. Derrubamento: o impulso activo tende a derrubar o muro de suporte rodando-o em torno do extremo exterior da base; o movimento derrubante tem de ser estabilizado pelos momentos devidos ao peso próprio do muro, ao peso do solo sobre a base do muro e aos impulsos passivos. Deslizamento: a componente horizontal do impulso tende a fazer deslizar o muro de suporte ao longo do contacto da base com o solo da fundação; desprezando a resistência passiva do solo situado acima do terreno de fundação, a força deslizante na base do muro é resistida por uma força horizontal de sentido contrário proveniente do atrito no contacto e / ou adesão. Rotura da fundação: considerando as forças em jogo e o material solo como não resistente à tracção é possivel determinar o diagrama de tensões no terreno.

2ª CHAMADA. 15.07.98 1.1 - Descreva os ensaios que permitem avaliar o limite de liquidez e o limite de plasticidade. Qual a importância práctica dos índices de consistência? Os limites referidos são dois dos três limites de Atterberg para a definição da consistência dos solos: limite de plasticidade, limite de liquidez e limite de retracção. O limite de liquidez é o teor em água para o qual, com uma série de 25 pancadas, se fecha, numa extensão de 1cm, um sulco aberto numa camada de solo colocada na concha de Casagrande. O limite de plasticidade é o menor teor em água para o qual é possível rolar com a mão, sem quebrar, uma amostra de solo, até lhe dar a forma de um cilíndro de 3mm de diâmetro. O limite de retracção é o teor em água para o qual, num processo de secagem, o solo deixa de se contraír, embora continúe a perder água. Os índices de consistência são obtidos a partir dos limites de Atterberg e têm particular importância nos solos finos (constituídos essencialmente por siltes e argilas), uma vez que a variação do teor em água pode conduzir a diferentes estados desses solos. Assim os limites e índices consistência têm grande importância na identificação e classificação dos solos.

1.2 - Qual a difereça essencial entre o processo de compactação e o processo de consolidação? No processo de consolidação e para o mesmo solo existe uma relação linear entre o nível de tensão aplicado ao terreno e a grandeza dos assentamentos esperados? E no processo de compactação acontecerá o mesmo relativamente à energia de compactação e ao aumento do peso específico do solo? Justifique as suas respostas. A principal diferença entre compactação e consolidação é que a primeira é provocada, enquanto a segunda é um fenómeno que ocorre naturalmente. No processo de consolidação o assentamento varia com a tensão aplicada no solo. Quer isto dizer que o assentamento esperado para um determinado solo é tanto maior quanto a tensão aplicada ao terreno. A finalidade de uma compactação é determinar a relação entre o peso específico seco e o teor em água para uma determinada energia de compactação. Esta relação não varia linearmente, apresentando um máximo para um teor em água óptimo. A energia de compactação só será eficaz quando é consumida em processos dissipativos entre partículas de solo que correspondam a deformações irreversíveis do tipo plástico e viscoso do esqueleto do solo. Assim, para uma mesma energia de compactação, a deformação só ocorre até um certo ponto e tende depois para um patamar em que por muita que seja a energia aplicada pelo equipamento de compactação, o valor do peso específico seco pouco ou nada aumenta. 2.1 - De que forma o fenómeno de ascensão capilar pode conduzir em solos finos à existência de zonas com diferentes graus de saturação acima do nível freático? O fenómeno da capilaridade resulta da tensão superficial na interface água-ar. Num solo uniforme se não existir alimentação superficial de água e se a capilaridade não se manifestar, o solo estará totalmente saturado abaixo do nível freático e seco acima dele (é o caso de areias muito grosseiras e seixos). Com solos mais finos a capilaridade produz ascensão capilar acima do nível freático. Se os vazios fossem um conjunto de tubos com o mesmo diâmetro a ascensão capilar seria igual em qualquer ponto do solo e este ficaria totalmente saturado até uma dada altura acima do nível freático. Na realidade

isto não se passa já que os vazios, mesmo quando contínuos, formamcanais de secção transversal variável e estão ligados uns aos outros. Assim, o solo acima do nível freático só fica totalmente saturado até um avalor de ascensão capilar minimo correspondente aos vazios de maiores dimensões. A ascensão capilar máxima só é possível através dos vazios de menores dimensões, pelo que acima do nível de ascensão capilar mínimo só parte dos vazios estão preenchidos, traduzindo-se esta situação em diferentes graus de saturação acima do nível freático.

2.2 - Explique e relacione: Forças de percolação. Gradiente crítico. Fenómenos de erosão interna. As forças de percolação são forças que correspondem à energia transferida da água para as partículas sólidas do solo devido à fricção do tipo viscoso exercida pela água que se escoa através dos poros do solo. Estas forças são resposáveis por problemas de erosão hidráulica interna, sendo necessária a sua consideração na análise de estabilidade de um solo sujeito a um escoamento poroso. Para se calcular o valor da força de percolação por unidade de volume é necessário introduzir o conceito de gradiente hidráulico que é a perda de carga piezométrica unitária. Assim, como a força referida é o produto do gradiente crítico pelo peso específico da água, tomará então valor máximo para o máximo valor do gradiente. Esta força tem as mesmas unidades de um peso específico e representa uma força distribuída actuando sobre todas as partículas do maciço terroso de maneira idêntica a uma força gravítica. O valor máximo que gradiente hidráulico pode tomar é 1, sendo para este valor conhecido por gradiente crítico. Quando o escoamento se processa no sentido oposto à acção gravítica sobre as partículas sólidas do solo, pode acontecer que as forças de percolação cheguem a anular as forças gravíticas, dando-se um fenómeno de instabilidade chamado piping; nestas circunstâncias a água e o solo comportam-se em conjunto como um sólido (deu-se a liquefação do solo); este “comportamento” resulta na formação de uma galeria de erosão e conduz à rotura total da fundação; este tipo de erosão por percolação inicia-se na saída do escoamento e continua para montante, ao longo da base da barragem, plano de fundação, estrato especialmente permeável ou outro qualquer ponto fraco; o perigo da liquefação do solo sutge quando o gradiente hidráulico é elevado, ou seja quando há uma perda de carga rápida numa curta distância. Embora seja geralmente aceiti que o gradiente de saída constitui o critério mais significativo em relação à estabilidade à erosão interna deve também seguir-se um outro critério de verificação em relação ao levantamento hidráulico que se processa no interior da massa de solo; quando existe a condição para a liquefação do solo, a formação de galerias de erosão pode ser lenta e , acumulando-se, resultar num súbito levantamento da fundação; o mecanismo deste fenómeno será: liquefação do solo, levantamento e posterior arrastamento. 3.1 - O que é a tensão de pré-consolidação de um solo? Indique situações que podem conduzir à ocorrência de argilas sobreconsolidadas. Imagine uma argila que num caso está normalmente consolidada e em outro está sobreconsolidada. Em qual dos casos se verificará maior assentamento para o mesmo acréscimo de tensão? Porquê? Chama-se tensão de pré-consolidação à máxima tensão efectiva sob a qual um determinado solo tenha sido consolidado. Quando a tensão a que o solo está sujeito é a tensão de pré-consolidação o solo diz-se normalmente consolidado. Quando a tensão efectiva actual a que o solo está sujeito é menor que a tensão de pré-consolidação, o solo diz-se sobreconsolidado. Uma argila pode ficar sobreconsolidada em resultado de um efeito de dessecação ou em resultado de erosão superficial ou subida recente do nível freático. Dá-se um maior assentamento no caso de uma argila sobreconsolidada uma vez que esta não se encontra sob o efeito da pré-consolidação. 3.2 - Comente a construção de Casagrande para a avaliação da tensão de pré-consolidação. Porque se utilizam as correcções de Schmertmann?

O método de Casagrande é usado para estimar o valor da tensão de préconsolidação a partir do traçado e/log (σ´). Este método consiste no seguinte: localiza-se o ponto da curva de minimo raio de curavtura (T); por este ponto traça-se uma horizontal (h) e uma tangente à curva (t); traça-se a bissetriz do ângulo formado por t e h (b); prolonga-se a parte recta da curva de consolidação (c); o ponto onde a recta c intercecta a recta b dá o valor da tensão de préconsolidação. A curva de consolidação laboratorial não reproduz a curva de consolidação real pelo que a tensão de consolidação assim obtida não é a mais correcta mas sim a mais provável. Este método não é sempre eficaz uma vez que é muito dificil determinar o ponto da recta com menor raio de curvatura. Como já disse a tensão de consolidação obtida em laboratório para uma amostra não é a mesma que existe “in situ” para as mesmas condições de carregamento. Estas diferenças são devidas às perturbações da estrutura do solo durante a amostragem e ensaio. O efeito da perturbação inirenta à amostragem manifesta-se na parte inicial das curvas laboratoriais e consiste na redução da tensão efectiva existente “in situ” a índice de vazios constante. Schmertmann desenvolveu construções para a determinação das curvas de consolidação “in situ”.

4.1 - Qual o critério de rotura usualmente utilizado em Mecânica dos Solos? Sob que forma deve ser equacionado o critério anterior, quais as grandezas em jogo e qual o seu significado? Em Mecânica dos solos o critério de rotura mais usado é o critério de Coulomb-Terzaghi. Este critério considera que a resistência ao corte ao longo de um plano num solo está relacionada com a tensão normal nesse plano através da expressão:

τ = c + σ Tg Φ em que: τ - é a resistência ao corte c - é a coesão σ - é a tensão normal total Φ - é o ângulo de atrito interno.


				
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Description: Resolucoes de exames teoricos da disciplina Mec. Solos I - Lic. em Eng. Civil da Fac. Ci�ncias e Tecnologia da Univ. Nova de Lisboa
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