IST- OBRAS GEOTÉCNICAS Mestrado em Engenharia Civil 4º Ano - 2º Semestre 1º Exame 30 de Junho de 2009 Sem consulta Duração do exame: 2h30

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1 IST- OBRAS GEOTÉCNICAS Mestrado em Engenharia Civil 4º Ano - 2º Semestre 1º Exame 30 de Junho de 2009 Sem consulta Duração do exame: 2h30 Cotação (total =15,0 val.): Grupo 1: a) 1,0 ; b) 1,0 ; 2c) 1,0 Grupo 2: a) 0,3 ; b) 0,6 ; c) 0,6 ; d) 0,5 Grupo 3: a) 1,5 ; b) 1,5 ; c) 1,5 Grupo 4: a) 1,0 ; b) 0,5 Grupo 5: a) 0,5 ; b) 0,5 Grupo 6: a) 0,5 ; b) 1,0 ; c) 1,5 Grupo 1 Na fase de projecto de construção de uma rodovia na zona Norte do país, onde a geologia local é constituída por rochas de natureza granítica, recorreu-se ao método de resistividade eléctrica para o reconhecimento preliminar do terreno. Na Figura 1 apresenta-se o modelo de camadas correspondente a uma das sondagens eléctricas verticais realizadas. 0 Profundidade (m) Resistividade (ohm.m) Figura 1 Número: Nome: 1

2 a) Construa ao lado da Figura 1 a curva esquemática de resistividade eléctrica aparente relativa ao modelo de camadas apresentado. Justifique. Justificação: b) Apresente um modelo geológico correspondente. c) Caso pretendesse realizar uma sondagem mecânica no local onde foi realizada a sondagem eléctrica, de modo a caracterizar as formações, que método de perfuração utilizaria? Justifique. J Número: Nome: 2

3 Grupo 2 O estudo geotécnico de maciços rochosos baseia-se num conjunto de meios e técnicas específicos, que podem ser conduzidos, complementarmente, ao nível dos trabalhos de campo e de gabinete, tema abordado ao longo do semestre em módulos teóricos e práticos. Tendo em conta os conhecimentos adquiridos: a) Determine a atitude da estratificação das camadas cretácicas, indicadas na foto 2, sabendo que o pendor aparente é 36SW. b) Refira os mecanismos mais prováveis de instabilização do maciço no talude indicado (foto 2). c) Escolha a melhor proposta de classificação geotécnica (BGD) das três zonas (ZG1, ZG2, ZG3) correspondentes a um talude visitado no trabalho de campo (Foto 3). d) Se pretendesse utilizar apenas uma classe para designar o conjunto das três zonas referidas anteriormente, que índices escolheria. Justifique. Foto 1 Vista aérea (Google Earth) da parte W do Bairro de Sete Moinhos. A seta indica a localização do maciço que se mostra na foto 2. Foto 2 Vista do lado Oeste do maciço rochoso visitado no trabalho de campo desenvolvido durante o semestre (Bairro dos Sete Moinhos). C 3 C - Cenomaniano Superior calcário compacto fendilhado (diaclases 1 N20E, 48SE; diaclases 2 N80W, vertical), calcário apinhoado, calcário margoso. C 2 C Cenomaniano Médio calcários margosos amarelos. Atitude do talude N60E, vertical. Direcção da estratificação N20E. Nota: Tenha em conta também o conhecimento adquirido no local visitado, durante o trabalho de campo deste semestre. Número: Nome: 3

4 ZG1 ZG2 ZG3 Foto 3 Pormenor de um talude visitado no trabalho. ZGi (Zona Geotécnica i). Ângulo de atrito do calcário apinhoado 35º. Resistência à compressão simples do calcário apinhoado 85 MPa. Espaçamento médio entre descontinuidades (calcário compacto fendilhado) 50 cm. Espessura média dos estratos 60 cm. Número: Nome: 4

5 Respostas: a) Direcção Inclinação b) Mecanismos de instabilização c) Assinale com X a opção mais correcta: d) BGD L F S A Justificação Opção ZG1 ZG2 ZG3 L 2-3 F 1-2 S 3 A 2-3 L 2-3 F 3 S 2 A 2 L 2-3 F 5 S 2 A 2-3 L 2-3 F 3 S 2 A 2-3 L 2-3 F 3 S 3 A 2 L 2-3 F 1 S 2 A 2-3 L 2-3 F 3 S 2 A 2-3 L 2-3 F 3 S 2 A 2 L 2-3 F 2 S 2 A 2-3 L 2-3 F 1-2 S 2 A 2-3 L 2-3 F 3 S 1 A 2-3 L 2-3 F 1 S 2-3 A 3 L 2-3 F 3 S 2 A 2-3 L 2-3 F 3 S 2 A 3 L 2-3 F 3 S 2-3 A 2-3 Número: Nome: 5

6 Grupo 3 a) Considere a relação empírica ilustrada na Figura 2. Comente a validade desta proposta para a obtenção do módulo de deformabilidade e do ângulo de resistência ao corte de um solo arenoso a partir dos resultados do ensaio SPT (valores não corrigidos). Figura 2 Número: Nome: 6

7 b) No âmbito da obra de reabilitação do cais existente na zona do Jardim do Tabaco foram executadas estacas moldadas com tubo moldador perdido sobre as quais se executou uma laje vigada, conforme mostra a Figura 3. Observe atentamente a Figura e comente acerca (i) das condições de apoio no topo das estacas, (ii) das acções mais relevantes a considerar no seu dimensionamento e (iii) do processo construtivo adoptado tendo em conta as condições do terreno. laje vigada Estacas Figura 3 Número: Nome: 7

8 c) Explique a origem e as limitações do diagrama aparente de Terzaghi e Peck para solos arenosos. Qual a sua opinião acerca da sua aplicação aos solos areno-siltosos sobreconsolidados da formação Miocénica que ocorre em Lisboa? Número: Nome: 8

9 Grupo 4 Considere a estrutura de suporte flexível representada na Figura 4. a) Defina o diagrama de impulso de terras aparente. b) Determine a força de cálculo nas escoras do 2º nível. Adopte a combinação de acções que considere adequada. 6 m Aterro arenoso γ=18kn/m 3 φ =35º; k o =0,6 Argila γ=19kn/m 3 c u =40 kpa k o =0,5 1º nível 2º nível 3º nível 4º nível 1,5 m 2,5 m 2,5 m 2,5 m 1,5 m Figura 4 Grupo 5 O aterro sobre o qual será realizado um acesso a uma obra de arte tem 6m de altura e 70 m de extensão, cuja secção transversal está indicada na Figura m m A mancha de empréstimo tem as seguintes características: w n =7%, γ h =17 kn/m 3. Sobre o solo da mancha de empréstimo realizou-se um ensaio de compactação em laboratório, tendo-se obtido a curva de compactação representada na Figura S r =100% Figura 5 Sabendo que o projecto preconiza que a realização da compactação ocorra com GC=95% e w [w ópt -2%;w ópt ], calcule: a) O volume de solo a escavar da mancha de empréstimo. b) A quantidade de água a adicionar antes da compactação. γ d 18 (kn/m 3 ) % 14% 16% 18% 20% 22% w (%) Figura 6 Número: Nome: 9

10 Grupo 6 Para acomodar as cargas de um pilar de uma torre foi proposta uma solução de 2 estacas em betão armado, com diâmetro 0,60m, executadas ao abrigo da tecnologia de trado contínuo, encabeçadas por um maciço igualmente em betão armado, com dimensões 1,0 x 3,0 x 1,20 (H x L x B), como indicado na Figura 7. a) Para o par de cargas indicadas, M y e N, aplicadas no centro do maciço, determine o valor de cálculo correspondente (AC1 C2) após repartição, na cabeça de cada uma das estacas, desprezando a contribuição da rigidez das estacas (método considerando apenas o equilíbrio estático) e o peso próprio das estacas. b) Determine o comprimento mínimo das estacas, de forma a que as mesmas possam transmitir ao terreno as cargas actuantes na respectiva cabeça, consideradas na alínea anterior (AC1 C2). Caso não tenha resolvido a alínea anterior considere os seguintes esforços de cálculo: N d (compressão) = 1200kN e N d (tracção) = - 600kN. c) Admita que na direcção x cada estaca está sujeita à acção de momento flector M x,q =150kNm ao nível da cabeça. Considere que a cabeça tem o deslocamento horizontal segundo y impedido. Determine a rotação da cabeça da estaca e o momento máximo (AC1- C1). Caso não tenha resolvido a alínea anterior considere L=19m. M y N N g = 400 kn (incluindo peso próprio do maciço) N q = 200 kn M y,g = 1500 knm M y,q = 200 knm 1,8 m NF z y x L =? c u = 80 kpa N c = 9,0 α = 0,8 γ sat = 21 kn/m 3 k= kpa Figura 7 Número: Nome: 10