Exercícios para resolução fora do âmbito das aulas teórico-práticas - n os 9 e 10

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1 Licenciatura em Engenharia Civil 4º Ano 1º Semetre MECÂNICA DOS SOLOS 1 Ano lectivo 2002/2003 FOLHA DE EXERCÍCIOS Nº 2 Caracterítica Fíica do Solo Exercício para reolução fora do âmbito da aula teórico-prática - n o 9 e 10 Prazo para entrega do exercício reolvido - 3ª aula apó a ditribuição deta folha 1. Conidere o doi eguinte olo: % areia = 3% % areia = 20% % ilte = 35% % ilte = 50% % argila = 30% % argila = 62% wl =130% Solo A wl = 75% Solo B wp = 30% wp = 35% w (natural) = 65% w (natural) = 28% S = 95% 3 γ = 26kN/m γ = 26kN/m3 a) Determine o índice de vazio de cada um do olo. b) Em princípio, qual erá o olo geologicamente mai recente? Jutifique. c) Serão do memo tipo a fracçõe argiloa preente no doi olo? Jutifique. d) Algum do olo apreenta elevada propenão para er expanivo? Jutifique. e) Compare o olo quanto à conitência e à compreibilidade. 2. Conidere o doi eguinte olo: emin = 0,19 emáx = 0,85 Solo A e = 0,75 3 γ = 26kN/m D10 = 0,10mm Solo B emin = 0,38 emáx = 1,03 e = 0,45 3 γ = 26kN/m D10 = 0,09mm a) Calcule entre que valore limite pode variar o peo volúmico do olo A na condiçõe de jazida (ito é, com a compacidade que o olo apreenta "in itu"). b) Qual do olo erá, em princípio, mai bem graduado? Jutifique. c) Compare o olo no que repeita à compreibilidade. Jutifique. d) Qual do olo ecolheria para um aterro reitente? Jutifique. e) Situando-e o olo em zona de imicidade emelhante, qual dele poderá er mai antigo? Jutifique. 3. A propecção geotécnica efectuada num dado maciço terroo natural de origem edimentar permitiu identificar, obre o "bed-rock", dua camada arenoa dipota do modo indicado na Figura 1. 1/10

2 Mecânica do Solo /2003 Folha de Exercício nº 2 Camada arenoa A n.f. 5 m Camada arenoa B 4 m Subtrato rochoo Figura 1 Com amotra recolhida em amba a camada procedeu-e à determinação da eguinte caracterítica: - granulometria, tendo-e obtido a curva 1 e 2 repreentada na Figura 2; - índice de vazio natural, máximo e mínimo, endo o eguinte o doi conjunto de reultado: e = 0,52 emax = 1,00 emin = 0,40 e = 0,70 emax = 0,95 e min = 0,20 a) Determine o peo volúmico aturado de cada um do olo, upondo γ = 26 kn m 3. b) Que conjunto de valore do índice de vazio correponde a cada uma da dua camada arenoa? Jutifique. c) Que conjunto de valore do índice de vazio correponde a cada uma da dua curva granulométrica? Jutifique. d) Compare o olo no que repeita à compreibilidade. Jutifique. e) Qual do olo ecolheria como material de aterro? Jutifique. f) Em cao de ocorrência de um imo de grande intenidade, algum do etrato teria comportamento inatifatório? Em cao afirmativo, em que conitiria ee comportamento? Figura 2 4. A Figura 3 repreenta um maciço edimentar obre o qual vão er contruída a intalaçõe de uma unidade indutrial. Para o efeito vai er contruído um aterro com grande dimenõe em planta (e altura média da ordem de 3,0 m) obre o qual erão contruído o arruamento, parque de etacionamento e pavimento térreo. O edifício de ecritório e indutriai terão uma etrutura de betão armado fundada em etaca como ugere a figura. 2/10

3 Folha de Exercício nº 2 Mecânica do Solo /2003 Aterro a colocar Figura 3 O Quadro 1 e a Figura 4 motram alguma grandeza fíica e a curva granulométrica obtida a partir de enaio obre amotra do diferente etrato do maciço. Admita que ete etão aturado (o nível freático encontra-e próximo da uperfície do terreno). Como abe, a partir do parâmetro indicado poderá calcular vário outro que o poderão auxiliar na repota à quetõe eguidamente formulada. a) Etabeleça a correpondência entre o olo A, B e C e o etrato 1, 2 e 3, ito é, diga que etrato da Figura 3 correponde a cada um do olo do Quadro 1. b) Etabeleça a correpondência entre o trê olo do quadro e a trê curva granulométrica da Figura 4. c) Decreva cada um do olo para fin de Engenharia Civil uando para cada um, no máximo, cinco palavra. d) Algum do olo apreenta elevado potencial de expanão? e) Qual do olo, independentemente da ua localização, ecolheria para a contrução de um aterro reitente? f) Tendo em conta que o edifício a contruir no local erão fundado em etaca, poderão ocorrer aentamento diferenciai ignificativo entre ele e o arruamento envolvente (fundado obre o aterro)? Quadro 1 Solo w L ( ) % w P ( ) % A t γ 3 ( kn/m ) e max e min e A ,33 25, ,42 B ,65 26, ,65 C ,0 0,87 0,25 0,50 3/10

4 Mecânica do Solo /2003 Folha de Exercício nº 2 Figura 4 5. A Figura 5 repreenta um maciço terroo obre o qual e pretende contruir uma érie de depóito metálico cilíndrico de grande diâmetro para armanezamento de combutívei líquido. O nível freático encontra-e perto da uperfície do terreno. O Quadro 2 contém elemento quanto à origem, granulometria, limite de Atterberg e outro parâmetro fíico do trê olo obrejacente ao maciço granítico que no local contitui o ubtrato rochoo A B C Granito alterado Figura 5 Solo Origem % cacalho % areia Quadro 2 % ilte % argil a w L w P w γ (kn /m 3 ) 1 Solo ,0 edimentar 2 Solo reidual ,1 3 Solo edimentar ,9 4/10

5 Folha de Exercício nº 2 Mecânica do Solo /2003 a) Etabeleça a correpondência entre o olo 1, 2 e 3 e a camada A, B e C. Ito é, diga que camada da figura correponde a cada um do olo do quadro. b) Algum do olo poderá cauar dificuldade aquando da contrução do depóito e no primeiro ano de exploração da intalação? Em cao afirmativo, identifique o olo e diga em que poderá conitir tal comportamento. c) Situando-e o local numa zona onde podem ocorrer imo de intenidade elevada, algum do olo poderá exibir comportamento particularmente inatifatório em cao de ocorrência de um imo? Em cao afirmativo, identifique o olo, diga em que poderá conitir tal comportamento e como pode er acautelado. d) Com bae no parâmetro do quadro, erá provável que algum do olo edimentare apreente forte propenão para er expanivo? 6. Conidere o maciço terroo repreentado na Figura 6 obre o qual e pretende contruir um aterro para uma auto-etrada. O local inere-e numa zona ímica m Solo A 1 2 Aterro m % cacalho - 0% w L= 88% % areia - 5% w P= 25% % ilte - 35% γ = 25,5 kn/m 3 % argila - 60% w = 80% Solo B % cacalho - 15% % areia - 75% % ilte - 10% % argila - 0% e max = 0,99 e = 0,19 min γ 3 = 26 kn/m w = 30% Calcário Figura 6 a) Decreva cada um do olo para fin de Engenharia Civil uando para cada um não mai do que ei palavra. b) Analiando o dado fornecido, o maciço terroo erá geologicamente muito recente ou, pelo contrário, batante antigo? c) Qual do doi etrato apreenta caracterítica uceptívei de acarretar dificuldade durante a fae contrutiva e no primeiro ano de exploração da via? Identifique claramente tai caracterítica e dificuldade. d) Qual do doi etrato apreenta caracterítica uceptívei de comprometer o comportamento da obra em cao de ocorrência de imo? Identifique claramente tai caracterítica e apreente ugetõe para que o citado comportamento eja evitado. e) Se pudee empregar como material de aterro o olo A ou o olo B, qual dele ecolheria (conidere, para efeito da repota, apena a caracterítica fíica e granulométrica do olo e não a eventuai dificuldade aociada à remoção do local da jazida)? 5/10

6 Mecânica do Solo /2003 Folha de Exercício nº 2 7. A Figura 7 motra um maciço terroo contituído por trê camada obrejacente a formaçõe rochoa de natureza granítica. A fronteira entre a formaçõe rochoa (alterada) e a camada imediatamente uperior é em muita zona mal definida, como ugere a figura. Aterro a realizar (Po. 2) A po. extrema do nível freático B (Po. 1) C??? Granito muito alterado? Figura 7 O Quadro 3 motra alguma caracterítica fíica do olo da trê camada (note que a linha 1, 2 e 3 não correpondem neceariamente, pela ordem indicada, à camada A, B e C). Por eu turno, a Figura 8 motra a curva granulométrica do trê olo (de igual modo, a curva I, II e III não correpondem neceariamente, pela ordem indicada, ao olo 1, 2 e 3 do quadro). Quadro 3 Solo γ (*) (kn/m 3 ) γ (kn/m 3 ) e min e max w L w P 1 20,9 25,9 0,25 1, ,0 26, ,5 26,0 0,37 0, (*) para S = 100% 6/10 Sobre o maciço pretende-e contruir uma érie de edifício de ecritório de grande porte com etrutura de betão armado fundada em etaca cuja ponta ficará elada na parte uperior do granito. Alguma pequena contruçõe térrea muito leve (portaria, apoio à jardinagem, etc.), também em betão armado, terão fundação directa na camada A. Tendo em conta que o nível freático, na altura de grande pluvioidade, e encontra praticamente à uperfície do terreno, decidiu-e altear eta por meio de um aterro com 1,5 m de altura. Sobre ete aterro erão contruído o arruamento e a área ajardinada. a) Determine o teor em água do olo 2. b) Etabeleça a correpondência entre a trê camada da Figura 7 e o olo do Quadro 3. c) Etabeleça a correpondência entre a curva granulométrica da Figura 8 e o olo do Quadro 3. d) Cao o aterro eja contruído obre o maciço em ete er objecto de qualquer melhoria ou tratamento prévio, acha provável a ocorrência de aentamento diferido no tempo? e) Situando-e o local numa zona onde podem ocorrer imo de apreciável intenidade, alguma da camada erá uceptível de exibir mau comportamento nea eventualidade?

7 Folha de Exercício nº 2 Mecânica do Solo /2003 f) Qual do trê olo ecolheria para a realização de um aterro detinado a uportar acçõe etática de elevada grandeza? Conidere, para efeito da repota, apena a caracterítica fíica e granulométrica e não eventuai dificuldade aociada à remoção do local de jazida. III I II Figura 8 8. A Figura 9 ilutra um maciço terroo obre o qual e pretende contruir um aterro para uma auto-etrada. O nível freático encontra-e muito próximo da uperfície do terreno. O Quadro 4 inclui alguma caracterítica fíica do olo do quatro etrato terroo (note que a linha 1, 2, 3 e 4 não correpondem neceariamente, pela ordem indicada, ao etrato A, B, C e D da figura). 0.0 A -8.0 B C D (ete etrato exibe platicidade) Subtrato (calcário) Figura 9 7/10

8 Mecânica do Solo /2003 Folha de Exercício nº 2 Quadro 4 Solo γ (kn/m 3 ) w L w P γ dmax (kn/m 3 ) γ dmin (kn/m 3 ) w % argila % ilte % areia % cacalho 1 26, , ,0 NP NP 20 14, ,1 NP NP 18,5 13, NP Solo não Plático a) Etabeleça a correpondência entre a quatro camada da Figura 9 e o olo do Quadro 4. b) Algum do olo apreenta elevado potencial de expanibilidade? c) Algum do olo poderá acarretar dificuldade durante a contrução do aterro e durante o primeiro ano de exploração da obra? d) Qual do olo, independentemente da ua localização, ecolheria para contruir um aterro reitente? e) Acha plauível que algum do olo eja um olo reidual do granito? Acha poível que algum do olo exiba mau comportamento cao ocorra um imo de grande intenidade? 9. A Figura 10 repreenta um corte geológico-geotécnico no local onde e pretende contruir uma barragem de terra com 30 m de altura. O ubtrato rochoo é contituído por granito que na zona uperior e encontram alterado. O contacto da rocha com a camada C da figura é muito irregular, afigurando-e provável que tal camada eja um olo reidual. 0.0 Terra vegetal n.f. Camada A Camada B (Variável) Camada C (?) (?) Subtrato rochoo (granito) Figura 10 8/10

9 Folha de Exercício nº 2 Mecânica do Solo /2003 O Quadro 5 inclui alguma caracterítica fíica do olo contituinte da trê camada. A Figura 11 ilutra trê curva granulométrica que correpondem ao trê olo do quadro. Note que a ordenaçõe do olo no Quadro 5 e na Figura 10 e 11 não ão neceariamente concordante entre i. Admita que todo o olo e encontram aturado. Quadro 5 Solo w L w P γ (kn/m 3 ) e min e max w ,1 0,40 0, , ,0 0,20 0,89 18 I II III Figura 11 a) Determine o índice de vazio do trê olo. Deduza a() expreão(õe) que empregar. b) Etabeleça a correpondência entre o olo 1 a 3 do Quadro 5 e o etrato A a C da Figura 10. c) Etabeleça a correpondência entre o olo 1 a 3 do Quadro 5 e a curva granulométrica I a III da Figura 11. d) Decreva cada um do olo para fin de Engenharia Civil uando para cada um não mai do que 6 palavra. e) Alguma da camada poderá exibir mau comportamento em cao de ocorrência de um imo de grande intenidade? Em cao afirmativo refira que modalidade() pode aumir ee comportamento e explique como pode er acautelado? f) Alguma da camada poderá exibir aentamento elevado e diferido no tempo ob a carga aplicada pela barragem? g) Já que o olo em caua, ou outro muito emelhante, exitem na zona da futura albufeira e, portanto, e poderá utilizá-lo como material para a barragem, qual do olo preferiria para uo no maciço etabilizadore de montante e de juante da barragem? E para o núcleo central da mema? 10. A Figura 12 ilutra em corte o maciço terroo num local onde e pretende contruir uma auto-etrada. Na zona em caua ocorre a tranição entre uma parte da plataforma aente em aterro e outra em obra de arte. Como motra a figura, a fundaçõe da obra de arte erão por etaca cuja ponta ficará alojada no etrato inferior (D), contituído por olo de elevada reitência e baixa deformabilidade. O Quadro 6 inclui caracterítica fíica e de identificação do olo contituinte do quatro etrato da figura (não neceariamente indicado pela mema ordem). Admita que todo o olo e encontram aturado. 9/10

10 Mecânica do Solo /2003 Folha de Exercício nº 2 Quadro 6 Solo % % γ % areia % ilte w cacalho argila (kn/m 3 e L w P ) ,1 0, ,0 0, ,0 0, ,9 1, a) Decreva cada um do olo do Quadro 6 ob o ponto de vita da Engenharia Civil uando para cada um não mai do que 6 palavra. b) Etabeleça a correpondência entre o olo 1 a 4 do Quadro 6 e o etrato A a D da Figura 12. Para reponder a eta quetão conidere a eguinte informação complementar: o doi olo de caracterítica granulare (não plático) não etão em camada adjacente. c) Algum do olo apreenta elevada propenão para er expanivo? d) Em cao de ocorrência de um imo que camada() pode(m) apreentar mau comportamento? Que modalidade, e dependendo de que circuntância, pode aumir ee comportamento? E como pode er acautelado? e) Que camada() pode(m) ocaionar mai dificuldade na altura da contrução e no primeiro ano de exploração da obra? Caracterize ea dificuldade. Como podem er evitada? f) Falando agora do aterro propriamente dito, e e para ele pudee empregar olo como o do Quadro 1, qual dele rejeitaria em qualquer dúvida? Obra de arte Aterro Etrato A Poiçõe extrema do nível freático Etrato B Etaca de betão armado Etrato C Etrato D Figura 12 10/10