Mecânica dos Solos II – TEÓRICA P: Explique porque razão a capacidade resistente de uma fundação superficial assente à superfície de um terreno arenoso submerso é cerca de metade do valor da capacidade resistente da mesma fundação nas mesmas condições mas sem a acção de águas freáticas? R: É metade porque o = ( sat - w ) que é cerca de 10 no solo saturado enquanto que no solo não submerso o = h que é cerca de 20 . P: Explique como o conceito de interacção entre estacas é utilizado como ferramenta de cálculo para avaliar o assentamento de grupos de estacas? R: Um grupo de estacas tem maior assentamento, provoca maior deformação no solo e tem menor capacidade de carga, comparativamente ao mesmo nº de estacas separadas. P: Qual a importância da realização de ensaios de estacas em verdadeira grandeza na avaliação do seu comportamento? R: Com estes ensaios ficamos com a noção de como as estacas se comportam na realidade no local onde vão ser utilizadas. P: Num talude infinito de material puramente friccional emerso, o factor de segurança global é definido por : F = tg /tg onde é a inclinação do talude relativamente à horizontal. Comente: R: É verdade pois neste tipo de taludes o F é independente da profundidade. P: Com base no conceito de profundidade crítica, justifique porque razão aprofundar uma estaca submetida a acções verticais e construída num solo arenoso homogéneo pode não implicar o aumento da sua capacidade resistente. R: Isto verifica-se pois a resistência de ponta e a lateral unitária não aumentam linearmente com a profundidade, e atingindo um certo valor máximo de profundidade já não aumenta mais a resistência, mantendo-se a partir daí constante. P: Que conceito utiliza para classificar as estacas curtas e as estacas longas? Qual o comportamento que exibem estes dois tipos de estacas quando verticais e actuadas por uma acção horizontal na cabeça? R: Para as diferenciar utiliza-se o seguinte conceito : Solos incoerentes Solos coerentes - estaca curta : . L 4 - estaca longa: . L > 2,5 Quanto ao comportamento a curta desloca-se na horizontal, ao passo que, a estaca longa forma uma rótula plástica no maciço (cabeça) e uma outra rótula a f+1,5d de profundidade. P: Considere uma fundação em estacas que atravessam uma formação argilosa que apoiam numa formação arenosa subjacente de elevada compacidade. O nível freático, inicialmente à superfície do terreno, é em dado momento rebaixado. Os esforços nas estacas são alterados? R: ( desta não tenho a certeza...) Os esforços nas estacas aumentam porque estas deixam de sofrer a acção da impulsão da água, pelo que têm de suportar maior carga. 1-Descreva os critérios de Broms que presidem à avaliação da capacidade resistente horizontal de estacas curtas em solos coerentes e em solos incoerentes. R: Nos solos coesivos pressupõe-se a resistência do solo nula até à profundidade de 1.5d e constante em profundidade de valor igual a 9Cu. Considera-se também que a estaca sofre deslocamentos suficientes para induzir esta reacção nas zonas críticas, cuja localização depende do mecanismo de ruptura. Nos solos incoerentes, os impulsos activos na zona anterior da estaca são desprezados. As pressões passivas na zona frontal são 3 vezes a pressão passiva de Rankine. Aforma da secção transversal não influencia a distribuição de tensões últimas ou a resistência lateral última. Ocorrem os deslocamentos necessários para inteira mobilização da resistência lateral última. 2-Quais os principais conceitos de segurança introduzidos pelo EC7 em relação ao dimensionamento tradicional de estacas sob carregamento vertical? R: No EC7, o efeito de segurança passa por se verificar a condição: Fcd menor ou igual a Rcd para todas as hipóteses de carregamento e combinação de acções respeitantes a estados limites últimos, sendo Fcd-valor de cálculo da carga axial de compressão no estado limite último- inclui o peso próprio da estaca Rcd-Soma de todas as componentes da capacidade resistente para acções axiais no estado último (considerando o efeito de acções inclinadas e excêntricas)- inclui a pressão do terreno sobrejacente à base da fundação. Enquanto que no dimensionamento tradicional, a carga máxima admissível seria a correspondente à carga última da estaca, mas sendo esta dividida por um factor global de segurança.
CONDIÇÕES DE SEGURANÇA DE OBRAS GEOTÉCNICASEC 7: 1-Majorar as acções ( Qd e qd); 2-Minorar as características mecânicas do solo; 3- coeficientes modelo; 4-Cálculo do s rot (sapatas) ou Qu (estacas) com base nas minorações e majorações; 5- para todas as combinações de acções e hipóteses de carga de estados limites últimos (está em causa o colapso/ruína) deve ser verificado: Vd œ Rd em que Vd é o valor de cálculo da componente normal á fundação da acção correspondente do estado limite último e Rd o valor de cálc da resist ao carreg da fundação em relação ás acções normais. COEFICIENTES DE SEGURANÇA PARCIAIS: Estados limites últimos em situações persistentes e transitórias CASOS: A - pouco importante para probs q envolvem a impulsão excepto qd as forças hidrostáticas constituem a acção mais desfavorável; B - é normalmente critico no projecto da resist dos elementos estruturais envolvidos nas fundações ou estruturas de suporte. É irrelevante se a resistência dos materiais estruturais não estiver em causa; C - normalmente critico em casos de estabilidade de taludes onde não se considera a resist de elementos estruturais e em casos de fundações ou de contenções na fixação da dim dos element estruturais; se a verific da seg envolver a resist do terreno o caso c é irrelevante. MÉTODOS DE CÁLCULO: Métodos directos ou analíticos (análises e cálculo para cada situação dos estados limites considerando determinados valores de cálculo para as acções e para os parâmetros do terreno); Métodos empíricos (resit do terreno estimadas empiricamente com base em experiências comparáveis ou em resultados de laboratório/campo) TRADICIONAL: 1-Avaliação do s rot (sapatas) ou Qu (estacas) com base nas propriedas fisicas do solo não perturbado; 2Aplicação dum factor de segurança na obtenção de s adm (sapatas) ou de Qu adm (estacas); 3-Condição de segurança: (s apl ou Q apl) imediatismo na variação da tensão efectiva; argilas => desenvolvimento das tensões efectivas mais lento). Como se sabe a rigidez e a resist são funções da tensão efectiva, o que faz com que a avaliação dos deslocamentos dum terreno provocados por uma sapata não sejam de quantificação simples. As soluções frequentes são aproximadas, baseadas numa área de carregamento forte num semi-espaço homogéneo isotrópico linear e elástico (" argilas fortemente sobreconsolidadas). Alguma das soluções aproximadas passam por um módulo elástico linear, que aumenta linearmente com a profundidade e com valor finito ou nulo á superfície. ASSENTAMENTOS - FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS OU DIRECTAS (SAPATAS)COMPRESSIBILIDADE EM ARGILAS (ASSENTAMENTOS): No edómetro Ds = Du (Independentemente do tipo de argila saturada; os assentamentos são proporcionais à respectiva compressibilidade; como Eh=o, não há assentamentos imediatos); Na Sapata Ds ¹ Du (e ¹ 0); Conclusão: duas sapatas com cargas iguais e assentes em argilas com igual compressibilidade dão assents diferentes se tiverem sido induzidos com Du diferentes (resultados iguais para o edómetro). ARGILAS SOBRECONSOLIDADAS: o assentamento é proporcional á largura da sapata; quanto menor a largura da sapata mais elevada é o valor da tensão admissível; o critério que controla a pressão admissível é a condição de rotura; o critério de dimensionamento deve basear-se na obtenção de qadmf (tensão admissível baseada na rotura) . ASSENTAMENTO IMEDIATO: Pi = Q.b.(1-v2)Ip/Eu ; - dificuldades na avaliação do módulo de deformabilidade Eu: laboratório (ensaios triaxiais onde pode haver perturbações na aostra e onde não é reproduzido o estado de tensão in situ); ensaio de carga com placa (p/ argilas fissuradas); Correlações Eu/tu " 400b) ASSENTAMENTO HIDRODINÂMICO: Ev = Eu/1,67c) ASSENTAMENTOS SECUNDÁRIOS: normalmente despreza-sed) EVOLUÇÃO DE ASSENTAMENTOS HIDRODINÂMICOS: recorre-se a teorias + elaboradas q a t. Clássica MÉTODO DE STEINBRENNER: Permite calc assent imediatos de sapatas em que a menor dim em planta é B; o factor de influência de sapatas rígidas é aproximada/ de 7% inferior ao que corresponde á solução para sapatas flexíveis, surgindo assim um quadro de soluções com 93% do factor médio relativo a sapatas flexíveis.
3- Qual a forma simplificada de atender aos efeitos de combinação de cargas verticais e momentos flectores actuantes numa sapata? R: Simplifica-se, transformando os esforços V e M que actuam no baricentro da fundação, numa força V' estaticamente equivalente que se situa num outro ponto, com excentricidade em relação ao baricentro. A capacidade de carga é assim calculada considerando uma sapata fictícia centrada no ponto onde actua V'. Esta sapata fictícia terá então dimensões diferentes. A área efectiva á a área em comum entre a sapata real e a efectiva. 4- Como caracteriza mecanicamente o meio elásico e linear?E o meio de Winkler?watta fuck is this? R: No meio elástico e linear, o assentamento imediato à superfície pode ser calculado pela lei de Hooke. Há uma proporcionalidade directa entre a largura da fundação e o assentamento. Exibe reversibilidade de deformação. As deformações experimentadas sob a acção de forças anulam-se quando estas são retiradas. Existe uma proporcionalidade directa entre tensões e deformações para ser linear, caso contrário seria elástico-não linear. Quanto ao meio de Winkler...só conheço o de wanker, hehehe!! 5- De uma forma genérica e esquemática apresente a metodologia teórica que permite a análise de superfícies de deslizamento circulares através dos denominados métodos de fatias. Descreva a simplificação obtida nas aplicações práticas na hipótese de condições não drenadas. R: Divide-se a massa de solo acima da superfície de potencial deslizamento, em fatias verticais que podem ter larguras diferentes. Para simplicação, considera-se a base de cada fatia como sendo um troço recto, com uma inclinação igual à inclinação média da base curva. O erro atribuído às simplificações é tanto menor quanto maior o número de fatias. Faz -se equlíbrio de momentos em torno de O. No caso não drenado- A resistência ao corte é puramente coesiva. A parcela onde entra fi, anula-se, simplificando a expressão. Quando a coesão não varia ao longo da superfície de deslizamento, a expressão de FS fica mais simples. Pode às vezes pedir pra descrever o método de Fellenius ou o de Bishop Simplificado. São ambos métodos das fatias, mas no primeiro, as hipóteses admitidas são que as forças entre as fatias têm direcção paralela à base da fatia em causa. O factor de segurança é subestimada em cerca de 5 a 20%. No segundo, admite-se como hipótese que as forças de interacção entre fatias são horizontais. A aproximação ao FS é maior. 6-Explique o conceito bolbo de pressões e relacionar, para o caso de uma fundação directa, com a profundidade que deve ser considerada em termos de caracterização mecânica do terreno. R: O bolbo de pressões é representado por linhas curvas que constituem lugares geométricos de pontos onde a tensão vertical incremental representa uma dada fracção da pressão aplicada à superfície...agora o resto da pergunta não sei. Nem sequer sei o que são FUNDAÇÕES DIRECTAS!!Alguém que me saiba dizer???? 7- Porque razão a capacidade resistente numa sapata isolada com carregamento excêntrico pode ser substancialmente reduzida por comparação com a situação de carregamento vertical centrado? R: A capacidade de carga é calculada considerando uma sapata fictícia centrada no ponto de carga. Como vamos obter uma área efectiva menor (pois é a área comum entre a área da sapata real, e a da sapata fictícia centrada no ponto onde a carga actua), a capacidade de carga será menor: Qult=qult x Aef 8- Quais as principais características do méodo de Schmertmann face a soluções que conhece da teoria elástica, em assentamentos de fundações superficiais em areia? R: Entra o efeito de fluência, e o módulo de deformabilidade adoptado é superior ao do terreno 9- Porque o assentamento de uma estaca sujeita a carregamento vertical de compressão é, em regra, menor quando isolada do que quando integrada em grupo? R: Quando em grupo, a deformabilidade é maior, porque estando ligadas entre si, o peso próprio da estrutura é superior, causando um maior assentamento.
ARGILAS NORMAL/ CONSOLIDADAS: a rigidez e a resistência aumentam mais ou menos de uma forma linear com a profundidade; ou seja; num modelo de cálculo as propriedades mecânicas vão aumentar linearmente com a profundidade; Em relação aos assent imediatos e á capacidade de carga a curto prazo as propriedades da argila não variam com as tensões da sapata; o critério de dimens deve basear-se na obtenção de qadmf como nas argilas sobreconsolidadas. AREIAS: a tensão admissível baseada no assentamento (qadms) deve diminuir com o inverso da raiz quadrada da largura B; A tensão admissível baseada na rotura aumenta linearmente com a largura da fundação; Com propriedades mecânicas médias normalmente verifica-se qadmf A Deformabilidade é avaliada a partir de ensaios in situ onde se pretende a determinação das caract de deformabilidade (através de ensaios de placa ou por ensaios SPT) e as correlações directas e empíricas de resultados de ensaio in situ. METODOLOGIA DE SCHMERTMANN (1970) – ENSAIO CPT: Por diversos estudos é possível concluir que as deformações verticais que interferem directamente no assentamento da sapata, aumentam até um valor máximo á profundidade B/2 e diminuem depois ao longo da profundidade. Este comportamento é aproximado por Shmertmann através dum factor de influência Iz face ás deformações verticais. Iz é corrigido em dois casos: efeito da profundidade e efeito de fluência. Este método dá óptimos result em relação a sapatas ou áreas com carrega/ de dimensões entre 0,3m a 30m de lado. Um factor import é o da existência de água ser imediata/ reflectida nos valores obtidos em campo por CPT. ARGILAS MOLES E MÉDIAS - ASSENTAMENTO HIDRODINÂMICO: Fenómeno de Bferrum = por um gráfico índice de vazios versos tensão vertical é possível observar uma argila recente que apresenta uma deformabilidade pequena até p0 seguida de aumento; para uma argila envelhecida, apesar de p0 constante o índice de vazios vai diminuir (pseudo préconsolidação); Depois de se exceder pc a compressibilidade cresce. Para tensões entre p0 e pc os assentam por consolid sec dão-se de forma elevada. Teoria clássica (baseado em Terzaghi; determin de cv e do tempo de consolid); Formulações reais ampliadas (modelação 3D, leis complexas mas mais reais/adequadas) TENSÕES NOS SOLOS - SAPATAS / FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS OU DIRECTAS BOLBO DE PRESSÕES - Curvas que constituem lugares geométricos de pontos onde a tensão vertical incremental representa uma dada fracção da pressão aplicada à superfície => a uma das profundidades os incrementos são máximos debaixo do eixo da área carregada. As profundidades onde as tensões incrementais representam uma fracção significativa de pressão superficial vai depender da geometria da área carregada. PROFUNDIDADE CRÍTICA: Num solo arenoso homogéneo, por hipótese de aproximação de ensaios e depósitos de areia, o valor de ruptura aumenta desde a superfície até uma certa profundidade a partir da qual se mantém constante, pois deixa de ser influenciada pelo efeito "overburden". LIMITAÇÕES DAS SOLUÇÕES ELÁSTICAS PARA A ESTIMATIVA DOS ASSENT IMEDIATOS:A principal limitação tem a ver com a profundidade até à qual se dão os assentamentos (na prática é menor. Assim, os assentamentos não são, de tacto, proporcionais á largura B, nem crescem com o aumento do comprimento L da sapata tão acentuada/ qt ilustram os quadros.Na solução elástica, a proporcionalidade do assenta/o em relação a B, devido a B ser proporcional às dimensões do "bolbo de tensões", ou seja, à profundidade até à qual são significativos os acréscimos de tensão e logo, até à qual ocorrem as deformações. As soluções elásticas sobrestimam os assenta/os imediatos, pois os solos deformam-se pouco quando submetidos a pequenas variações do estado de tensões. TEORIA DE BOUSSINESQ - COMPARAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE BOUSSINESQ E WESTERGAAARD: 1- Junto á fundaç, para r/z pequenos, a solução de Boussinesq dá maiores tensões vertics; 2- para r/z = 1,8 as duas soluções traduzem-se em valores semelh; 3- para r/z > 1,8 a solução de Westergaaard traduz-se em maiores tensões verticais.
:FUNDAÇÕES DIRECTAS OU SUPERFICIAIS (SAPATAS): COMPRIMENTO ELÁSTICO = Grandeza que exprime a rigidez relativa entre o solo e o elemento estrutural. MEIO ELÁSTICO E LINEAR: Um meio elástico é aquele que mostra reversibilidade de deformação, ou seja, as deformações experimentais provocadas pela aplicação de tensões ou acção de forças anulam-se quando estas são retiradas. Se além disso houver proporcionalidade entre tensões e deformações o meio diz- se elástico e linear. MEIO DE WINCKLER: Meio descontinuo caracterizado por um único parâmetro: K-reacção do solo ROTURAS: Nos cálculos habituais de Qu a rotura local é a que está em causa; a natureza do tipo de rotura vai deoender da compactação e/ou consistência do terreno e da profundidade relativa Df/B – GLOBAL: Areia densa/argila; o valor de pico q=qu é claramente visível na curva q/p; o terreno ou se deforma ou se desloca. – LOCAL: Areia média/argila; não se observa um pico; curva de 2o. grau até q=qu e se q continuar a aumentar tem-se uma progressão linear; quando q=qu a sup de rotura atinge a superfície – PUNÇOAMENTO: Areia solta/ argila mole; na curva q/p nunca é observada um valor de pico da carga última; a carga última define-se no pelo pto onde Dp/Dq torna em valor max constante; a sup de rotura não atinge a sup do terreno. TERZAGHI: Para atender ao efeito de rotura local propõe a seguinte eq. Qu = c'.Nc' + q.Nq' + ƒ.B.Nƒ' / 2 ; usa uma coesão = 2/3 da coesão do solo e um Ø corrigido; é usado o principio da sobreposição dos efeitos na avaliação dos factores de capacidade de carga; para a avaliação de Nc e Nq o centro espiral logarítmica cf é localizado no canto da fundação. MEYERHOF: desenvolve uma metodologia aplicável a fundações profundas e superf; para as fundações profundas há uma contabilização das resistências acima da sup da fundação, desprezando-se estas resit no caso das superficiais (pois nestas o terreno q se desloca chega a atingir a sup enquanto que nas profundas o terreno q rompe não consegue atingir a sup => cap carga estaca > cap carga sapata); uso do principio da sobreposição dos efeitos e da figura de rotura para avaliação de Nq e Nc. Quanto a Nƒ este determina-se em função de Ø que é obtido com o auxilio de ensaios triaxiais. RAZÕES QUE JUSTIFICAM A DISPARIDADE DE VALORES (entre autores) De Nƒ, Nq e Nc:Como são utilizadas soluções aproximadas baseadas na teoria da plasticidade em hipóteses de partida para a resolução de problemas não coincidentes, os valores das capacidades de carga não têm solução exacta para solos reais; Estas soluções conduzem muitas vezes a expressões praticamente semelhantes embora com variações no peso dos seus parâmetros. Existe consenso entre os diversos autores relativamente á validação do principio da sobreposição dos efeitos e da figura de rotura adoptada por Meyerhof para avaliação de Nq e Nc, contudo continua a existir uma enorme dificuldade num consenso para a determinação de Nƒ. DIFICULDADE NA DETERMINAÇÃO DE Nƒ: Deve-se sobretudo á falta de consenso no que se refere á aliação dum valor representativo do parâmetro Ø que depende de diversos factores (tensão principal intermédia; curvatura da envolvente de Mohr-Coulomb; anisotropia do ângulo de atrito interno; etc.) DIMINUIÇÃO DE Nƒ COM A DIMENSÃO DE B: Beer demonstrou que isto se deve sobretudo ás seguintes razões: maiores dimensões => rotura ao longo das linhas de deslizamento progressiva e diminuição da resist mobilizada ao longo duma det linha de desliz; curvatura da envolvente de Mohr; existência de ptos de menor resistência na fundação. CRITÉRIOS DA CAPACIDADE RESISTENTE: O solo comporta- se como um material rígido- plástico; É válido o critério de rotura de Morh-Coloumb; Não existe resistência ao corte do solo acima da base da sapata, ou seja, o solo actua como uma sobrecarga uniformemente distribuída sobre a sup ao nível da base da sapata; São nulos o atrito e a adesão entre sapata e o solo que está acima do nível da sapata.Solos incoerentes => c = 0, ou seja, os parâmetros mais imports são o atrito e a profundid pois não dependem da coesão. CAPACIDADE DE CARGA: é a razão da carga de rotura pela área da base respectiva (qult = Qult/B.L). A expressão geral tem o seguinte aspecto: qult = c.Nc + q.Nq + ƒ.B.Nƒ/2 = resit atrtito + resist coesão + resist profundid Em que: Nc, Nq e Nƒ são factores adimensionais de carga dependentes do ângulo de atrito do solo; c, é a coesão; q=g.D, tensão efectiva; g, peso especifico; B, a largura da sapata; EFEITOS A CONSIDERAR NA EXPRESSÃO DA CAPAC DE CARGA:Sapata não corrida [sƒ » f(B,L); sq » f(B,L, Ø); sc » f(sq,Nq)]; carga inclinada (iƒ; iq; ic); excentricidade (B'=B-2.M1/V e L'=L-2.M2/V); estrato rígido [fc, fq, fƒ » f(B/H,Ø)]; talude [jc, jq, jƒ » f(b,f)] REBAIXAMENTO DO NF - SAPATAS: Se o NF rebaixar a tensão de rotura rot aumenta (ƒhD2 aumenta) e consequentemente o • adm tb aumenta.
FUNDAÇÕES PROFUNDAS - ESTACAS - CARREGAMENTOS VERTICAIS DE COMPRESSÃO (PAG85)EFEITO DA INSTALAÇÃO: põe condições de enorme complexidade na interface estaca/terreno (impossibilitando relacionar estas condições com as condições originais do terreno); provoca alterações/perturbações no terreno (tornando muitas vezes as relações entre resist lateral e tensões de overburdeu efectivas perfeitamente desajustadas á realidade); altera as tensões intersticiais (tornando os modelos de transferência de carga baseados na teoria elástica muito irreais). CÁLCULO DA CAPACIDADE DE CARGA: métodos dinâmicos (para estacas cravadas e onde se avalia a capac de carga em função de resultados recolhidos na instalação); métodos estáticos (mecânica dos solos clássica a partir de parâmetros de resistência do terreno). REBAIXAMENTO DO NF (ESTACAS): Se o NF rebaixar a resistência de ponta Qp aumenta (gh em vez gsubm) enquanto que a resist lateral se mantem pois não depende de pesos volúmicosEC7- Para demonstrar que a fundação pode suportar o valor de cálculo da carga com segurança em relação á rotura por capacidade resistente insuficiente, deve ser satisfeita, par a todas as hipoteses de carregamento e combinações de acções respeitante a estados limites últimos a seguinte condição: Fcd £RcdFcd- valor de cálculo de carga axial de compressão correspondente ao estado limitado do último.Rcd- soma de todas as componentes da resist ao carregamento para acções axiais correspondentes ao estado limite ultimo. MÉTODO TRADICIONAL: Qu=Qp+QL-W ó resist tot últ = resist de ponta ult + resist lat ult - peso próprio da estaca =>a abordagem clássica baseia- se no conceito de tensões de segurança (admissíveis); avalia a Qu com base nas propriedades físicas do solo não perturbado; Aplica um F.S. adequado para obter a carga admissível: Qadm = Qu/2,5 ESTACAS EM ARGILA (....capac de carga não drenada; estacas cravadas; estacas moldadas; factor de capacidade de carga Nc; capac de carga drenada; ) ESTACAS EM AREIAS: (métodos convencionais; estacas cravadas; estacas moldadas;) (pag 43) UTILIZAÇÃO DIRECTA DE RESULTADOS DE ENSAIOS DE CAMPO: (CPT; Van der Veen; Begemann; Vesia; Meyerhof; Beer; SPT) ATRITO NEGATIVO: Quando se realiza uma fundação por meio de estacas e se dá um assentamento, neste movimento o solo nas imediações das estacas vai assentar e consequentemente, carregá- las lateralmente. BOLBO DE PRESSÕES - Curvas que constituem lugares geométricos de pontos onde a tensão vertical incremental representa uma dada fracção da pressão aplicada à superfície. O bolbo de pressões dum grupo de estacas é maior do que numa estaca isolada => Dh isolada > Dh estacas PROFUNDIDADE CRITICA: Num solo arenoso homogéneo, por hipótese de aproximação de ensaios e depósitos de areia, o valor de ruptura aumenta desde a superfície até uma certa profundidade a partir da qual se mantém constantes, pois deixa- o ser influenciada pelo efeito "over burden". Ao se aprofundar uma estaca submetida a acções verticais num solo arenoso homogéneo não implica necessariamente uma aumento de capacidade resistente pois a resistência de ponta e o angulo de atrito não aumentam. ASSENTAMENTO DE ESTACAS ISOLADAS: (métodos tradicionais de base empírica; Soluções numéricas; Soluções teóricas de Poulos e Dasis; estca flutuante; estacas de ponta; Soluções para meio não homogéneo; Avaliação de Es; estacas em argila; estacas em areia; pag 51) ASSENTAMENTOS DE GRUPOS DE ESTACAS: Existem dois tipos de aproximação: TOMLINSON (avaliação dos assentamentos admitindo um determinado tipo de transferência das cargas da estaca para o terreno e corrigindo os resultados do efeito de profund); POULOS e DAVIS (formulaçs elásticas através do conceito de interacção entre placas) CAPACIDADE DE CARGA => para cargas verticais de compressão pode muitas vezes ser menor que a soma das capacidades individuais das estacas que formam o grupo. Em qq dos casos, o assent elástico e da consolid é maior do q o da estaca individual do grupo (isoladamente POULOS e DAVIS - CONCEITO DE INTERACÇÃO ENTRE ESTACAS PARA AVALIAÇÃO DE ASSENTS: Coeficiente de interacção de estcas é o quociente entre o assentamento adicional devido á estaca adjacente e o assent da estaca isolada; o factor de rigidez relativa é definido por k = Ee.Ra/ Es AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE CARGA DUM GRUPOS DE ESTACAS: Define-se o conceito de eficiência do grupo através de h = Qu grupo / n.Qu isolado ; Encabeçamento acima da sup do terreno => 1/h2 = 1 + n2Ql2 / Q bloco ; Encabeça/ ao nivel ou abaixo da sup de terreno => Q (est + encab) = n(ca.As+Ab.Cb.Nc) + Ncc.Cc.(Bc.Lc-n.3,14.d2/4)
ESTACAS - CARGAS HORIZONTAISESTACAS RÍGIDAS/CURTAS E ESTACAS FLEXIVEIS/LONGAS: Para se classificar as estacas em curtas (rígidas) e longas (flexíveis) utiliza- se o conceito de rigidez estaca/terreno; Na prática admite-se inicialmente que é uma estaca rígida e calcula-se o Mmáx. Se Mmáx > Mresist trata-se duma estaca flexivel/longa. Curtas/rígidas- deslocamento na sua totalidade; Capacidade de carga depende da resistência do terreno; Longas/flexíveis só parte da estaca se desloca/deforma; capacidade de carga depende do momento de cedência do material que constitui o seu fuste. RESISTÊNCIA ÚLTIMA PARA CARGAS HORIZONTAIS (avaliação da rigidez relativa estica/terreno; formulação baseada no conceito de módulo de reacção do terreno; método de Brinch Hansen; método de Broms; grupos de estacs carregadas horizontalmente; Soluções de Broms para o cálculo dos deslocamentos á superfície do terreno; soluções elásticas baseadas no conceito de módulo de reacção do terreno; BROMS -SOLOS COERENTES: admite uma distrib simplificada da resist do solo, considerando a resistência do solo nula até à profundidade de 1,5d e constante em profundidade com um valor igual a 9.Cu. -SOLOS INCOERENTES: Broms estabelece como hipóteses que se desprezem os impulsos activos na zona anterior da estaca, que a distribuição de pressões passivas na zona frontal da estaca seja 3 vezes a pressão passiva de Rankine (Bgd.L.Ka), que a forma transversal da estaca não afecta a resistência lateral última e que dão deslocamentos necessários á mobilização da resist lateral última. ESTABILIDADE DE TALUDES (Definições e conceitos) TALUDE = Toda a sup de terreno com uma inclinação inferior a 60o.-70o. e superior a 6o.-8o., independente da sua génese. ESCARPA = Superfície de terreno com mais de 60o.-70o. de inclinação TIPOS DE TALUDES: TALUDES NATURAIS (estão no processo de evolução geomorfológica natural sem qualquer interferência humana; ex: taludes de albufeiras/lagos/litorais); TALUDES DE ESCAVAÇÃO (resultantes da escavação do Homem de maciços naturais; ex: construção de vias de comunicação ou canais); TALUDES DE ATERRO (feitos pelo Homem com terra de outros locais => estudos da inclinação, do efeito da percolação, e das acções sísmicas; ex: paramentos de barragens de aterro). MOVIMENTO DE TERRENO: deslocamento de massas instabilizadora do solo/rocha seguindo-se numa movimentação lenta/rápida na direcção do sopé da vertente; desloc por gravidade e instabilização de massas de material. PROCESSOS DE EVOLUÇÃO NATURAL DOS TALUDES: Erosão (simples; diferencial; interna/"pipping") movimento de terrenos ( Desmoronamentos, escorregamentos, espalhamentos, fluimentos, etc) CAUSAS DE ESCORREGAMENTOS: Sismos; temporais; Erosões naturais; variação das condições da água no solo; escavações próximas do talude; variação das caract ,mecân do solo face á acção dos agentes da geodinâmica externa. TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES: modificação da geometria do talude (remoção de solo instabilizadora; reforço de material no pé do talude; redução da inclinação média); drenagem (redução da resist ao corte do solo e imposição de efeitos erosivos associados á percolação superficial da água => valas e contraportas drenantes, Drenagem superficial, máscaras drenantes, drenos sub-horizontais e galerias drenantes); construção de inclusões para reforço (pregagens, estacas passivas, micro-estacas e ancoragens); Construção de estruturas de suporte (muros de suporte por gravidade, suportes ancorados, etc); recobrimento vegetal. TALUDES INFINITOS propriedades dos maciços constantes até det prof; espessura do maciço propicia ao escorregamento pequena relativamente ao resto do talude; desprezo do efeito de interacção dos extremos da massa propicia ao escorrega/; estabilidade do conj através duma análise de equilíbrio de uma fatia de faces verticais; na realidade os taludes mais semelh ao modelo de talude inf, são os taludes natur que têm uma camad sup const por material residual. TALUDE INFINITO DE MATERIAL PURAMENTE FRICCIONAL EMERSO: O coeficiente de segurança global é independente da profundidade; O maciço está numa situação de equilíbrio limite (F=) quanto à inclinação da superfície com a horizontal é igual ao angulo de atrito do material; F = tg f'/tg b; EC7 => tg f' / gm = tg fd' ³ tg b ó F ³ gm TALUDE INFINITO EM MATERIAL FRICCIONAL COM PERCOLAÇÃO PARALELA Á SUPERFICIE(.......)TALUDE INFINITO EM MATERIAL COM COESÃO E ÂNGULO DE ATRITO (c', Ø')VERIFICAÇÃO DE SEGURANÇA SEGUNDO EC7 (...PAG47)Estratos / zonas com caract mec distintas; deslizamentos de bloco(s) ao longo da fronteira dos materiais distintos; superfícies de deslizamento compostas por troços rectilíneos; Exs: Talude natural; Barragem de terra com um núcleo argiloso.
CÁCULO DOS COEFICIENTES DE SEGURANÇA GLOBAL (...........)VERIFICAÇÃO USANDO COEFICIENTES PARCIAIS DE SEGURANÇA (...........)EC7-Acções (peso próprio -gG = 1); Parâmetros resistentes (coeficiente gm); F³gm => ou seja, o coeficiente gm referente ao angulo de atrito é valor mínimo do coeficiente de segurança global convencional; (f'-valor caract; fd' - valor de calc).Tradicional- F.S.= tgÆ'/ tg b - Num talude infinito emerso num solo puramente friccionado (C'=o) ocoeficiente de segurança global é independente da profundidade ENCOSTAS INSTÁVEIS - RESISTÊN RESIDUAL MOBILIZADA NA SUPERF DE ESCORREGAMENTO...MÉTODO DE TAYLOR: se não existirem descontinuidades marcadas nas caract dos terrenos o escorregamentos vão se verificar ao longo de superfícies em forma de concha que se podem simplificar sob a forma de superfícies de rotura circulares. Este método aplica-se em casos simples de taludes finitos, homogéneos, sem percolação e com superfícies de rotura circulares. Em condições drenadas é entao possível avaliar directamente a segurança do talude, partindo da definição de número de estabilidade: nN= cd / g.H = cu / FSc.g.H Este número de estabilidade foi determinado para a sup critica de diversos taludes através da variação da inclinação i e do ângulo de atrito. Metodologia: toma-se um valor para o factor de seg de acordo com o ângulo de atrito interno; sabendo-se a inclinação i do talude, determina-se por um ábaco o no. de estabilidade correspondente á 1o.iteração; as iterações terminam quando FSc=FSØ MÉTODO DAS FATIAS: Consiste na divisão em fatias da massa de solo acima da sup de possível deslizamento; As subdivisões são realizadas em planos horizontais podendo-se usar fatias de larguras diferentes; Em maciços heterogéneos, a divisão deve ser feita de forma a que a cada fatia se possa atribuir um só conjunto de parâmetros de resist ao corte; a base de cada fatia deve ser considerada como um troço rectilíneo; as inclinações das bases de cada fatia devem ser iguais á inclinação média da base curva; Quanto maior o número de fatias utilizado nes te método maior a precisão; relativamente ao coeficiente de seg global convencional este é definido em função dos momentos relativos ao centro do circulo; Deve ser considerado o efeito de interacções entre as fatias pois o FS é considerado igual para todas elas; Por equilíbrio de momentos em O, o somatório dos momentos provocados pelas forças de corte é igual ao momento provocado pelo peso do solo (isto permite deduzir duas expressões do FS para maciços homogéneos ou para maciços heterogéneos com cond de seg satisfeita sse FS>1); Nesta abordagem surge uma dificuldade extra em se determinar Ni pois o prob torna-se estaticamente indeterminado pois a s fronteiras laterais entre fatias não são superfícies de rotura, ou seja, as condições de rotura de MohrCoulomb não são aplicáveis, havendo assim que estabelecer hipóteses simplific para a resoluç deste prob. MÉTODO DE FELLENIUS - CONDIÇÕES DRENADAS: este método parte da hipótese de que as forças de interacção entre fatias têm a direcção paralela á base da fatia, o que vai implicar, o não aparecimento destas forças na eq de equilíbrio de forças segundo a direcção perpendicular á base da fatia; partindo desta hipótese surge uma expressão para o FS num maciço homogéneo que é subestimada em cerca de 5 a 20%, pois o equilíbrio na direcção paralela á base de cada fatia não é satisfeito. LIMITAÇÕES: Não fornece resultados teoricamente correctos, porque é baseado em hipot. Simplificativas acerca das forças de interacção entre fatias; é extremamente conversativo. MÉTODO DE BISHOP - CONDIÇÕES DRENADAS: parte da hipótese de que as forças de interacção entre fatias são horizontais o que vai implicar que as forças N'i sejam calculadas a partir duma equação de forças na direcção vertical. Obtém-se então uma equação para o Fs que é resolúvel por tentativas mas de forma rápida pois Fs aparece nos dois membros da eq.; Este método dá-nos boas soluções em que o erro geralmente nunca é maior do que 7%. MÉTODO DAS CUNHAS: Aplicações: estratos ou zonas com características mecânicas contrastantes; Instabilizações + frequentes, devido ao deslizamento de 1 ou + blocos ao longo da fronteira entre esses materiais; Superfície de deslizamentos constituída por troços essencialmente rectilíneos. Exs: Talude natural (3 blocos: passivo, central e activo); Barragem de terra com núcleo argiloso (2 blocos: resistente e o instabilizador). ENSAIO DE CORTE DIRECTO OBJECTIVO: determinar as caract de resistência dum solo (coesão e ângulo de atrito) quando sob uma det tensão axial é solicitado por um esforço de corte EQUIPAMENTO: máquina de corte reversível; caixa de corte + acessórios. PROCESSO: o ensaio de corte directo do tipo consolidado não drenado, consiste na aplicação dum deslocamento á semi-caixa inferior, através dum motor em que é possível regular a velocidade por um sistema de transmissão de carretos, transformado a rotação num mov rectilíneo uniforme. No decorrer deste movimento geram-se tensões tangenciais, que aumentam com o deslocamento, até se dar a rotura segundo um plano horizontal de corte. RESULTADOS: registam-se a área da caixa de corte, a densidade das partículas sólidas, o factor de calibração de cada deflectómetro, a carga vertical, a tensão de consolidação, a velocidade de corte; o tempo de rotura, o desloc na sup de corte, a força de corte e a tensão tangencial. Com os valores obtidos de cada provete, é possível traçar os diagramas tensão tangdefom horizontal. Noutro gráfico de abcissas tensões normais aplicadas e de ordenadas tensões de corte, traça-se o gráfico dos pontos representativos de cada provete. Por esse gráfico é possível traçar um recta de tendência linear do tipo y =mx + b em que b vai corresponder á coesão e arctan(m) ao ângulo de atrito interno. VANTAGENS: de fácil execução e muito expedito DESVANTAGENS: variação da área da sup de corte; distribuição não uniforme de tensões sob a sup de escorregamento; impossibilidade de se medir as pressões intersticiais; alterações significativas no teor de água de algumas amostras devido á drenagem e ás tensões instaladas.