Universidade Estadual de Maringá Departamento Departamento de Engenharia Civil
2573 - Mecânica dos Solos Prof. Msc. Christopher Fonseca
LISTA DE EXERCÍCIOS 03: CONSOLIDAÇÃO 1) O perfil de um solo, onde será construído um prédio, consiste de uma camada de
areia fina com 10,4 m de espessura, sobre uma camada de argila mole normalmente adensada com 2 m de espessura. Abaixo da camada de argila mole existe um depósito de areia grossa. O nível d’água está localizado a 3 m da superfície. O índice de vazios
da areia é 0,76 e o teor de umidade da argila é de 43%. O peso do prédio irá aumentar o valor da tensão vertical no centro da camada de argila em 140 kPa. Estimar o recalque primário devido ao adensamento da argila. Assumir que o solo sobre o nível d’água esteja saturado, Cc = 0,3 e Gs = 2,7. NA
Areia Fina
Argila Mole
3m
10,4 m
2m
Areia Grossa
2) Assumindo o mesmo perfil de solo do exemplo anterior, considera-se agora que a
argila seja sobreadensada, com OCR = 2,5, w = 38% e Cr = 0,05. Todos os outros parâmetros permanecem inalterados. Determinar o recalque devido ao adensamento primário da argila. 3) Considerar que a argila do exercício anterior apresenta uma razão de
sobreadensamento igual a 1,5. Determinar o recalque devido ao adensamento primário desta camada. 4) Uma estrutura apoiada sobre uma camada de argila acusou um recalque de 14 mm
em 250 dias. Este recalque corresponde a 32% do recalque total previsto. Traçar a provável curva tempo x recalque para um período de 12 anos, sabendo que a camada é drenada pelas duas faces. 5) Sobre uma camada de 10 m de argila compressível se construiu um edifício. A
camada de argila está entre duas lentes de areia. Dessa argila compressível, foi retirada uma amostra com 2 mm de espessura para a realização do ensaio de adensamento. Neste ensaio, permitiu-se a drenagem em ambas as faces da amostra investigada. O mesmo revelou que 50% do recalque ocorreram em 20 min. Calcular em anos, o tempo que o edifício recalcará a mesma porcentagem de recalque da amostra ensaiada. 1
6) Um armazém de 15 x 30 m será construído sobre o perfil de solo mostrado abaixo. A
estrutura se apoia sobre um radier, que se assume distribuir uniformemente as tensões geradas pela obra sobre o terreno de apoio. Determinar o recalque total no centro do prédio devido à compressão da camada de argila, o recalque parcial deste ponto depois de 5 anos e o tempo necessário para a ocorrência de 90% do recalque total.
7) Calcular a máxima altura que um silo de seção quadrada 10 x 10 m2, destinado a
estocar cimento ( =16 kN/m³), poderá ter. O silo estará apoiado na cota -3,0 m do perfil mostrado abaixo. Para sua utilização, está prevista a abertura de uma estrada de 10 m de largura. O recalque diferencial máximo permitido entre os pontos A (centro do silo) e B (canto do silo) é de 3 cm. O ensaio de adensamento realizado na amostra representativa retirada do meio da camada de argila forneceu: σ’p = 160 kN/m² e CC = 0,35.
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8) Um aterro de 2 m de altura ( = 20,4 kN/m³) será construído sobre uma grande área.
Sobre este aterro será executada uma sapata de 3 x 4 m, carregada com 1400 kN. O peso específico do solo de fundação é de 16,8 kN/m³ e o N.A. está a 1 m da superfície do terreno. Calcular: a) As tensões efetivas no perfil antes da execução do aterro. b) Os acréscimos de tensão devido à construção do aterro ao longo da profundidade. c) Os acréscimos de tensão devido à sapata. Admitir a distribuição H:V = 2:1, e que a sapata se apoia a 1,0 m da superfície do aterro. Considerar o peso próprio da sapata igual ao do solo escavado para sua construção. d) Os recalques devido ao adensamento do solo de fundação, considerando o índice de compressão Cc = 0,10 e o solo normalmente adensado.
9) Sobre o terreno, cujo perfil está representado na figura abaixo, lançou se um aterro
extenso com = 18 kN/m³ e 4,0 m de altura. Das amostras retiradas por meio de sondagem, realizaram-se ensaios de caracterização, cujos resultados são apresentados no próprio perfil. Após algum tempo, cogitou-se utilizar o terreno para uma construção. Porém, como não havia acompanhamento do processo de adensamento da argila, resolveu-se instalar um piezômetro que forneceria as leituras de pressão neutra a partir do centro da camada de argila. A primeira leitura forneceu uma pressão neutra de 95 kPa e, 2 meses depois, a segunda leitura forneceu 91 kPa. Estimar o tempo necessário para que se processe o recalque total e a provável data do lançamento do aterro, admitindo-se construção instantânea.
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10) Pretende se construir um silo circular com 10 m de diâmetro e uma torre,
simultaneamente, conforme mostra o esquema da figura abaixo. Pede-se para calcular: a) A máxima carga “q” que poderá ser aplicada pelo silo no solo, sabendo-se que o recalque diferencial máximo permitido entre os pontos A (centro do silo) e B (canto do silo) é de 5 cm. b) O tempo para ocorrer 80% do recalque total.
11) Uma camada de argila de 6 m de espessura está situada entre duas camadas de
areia e recalca sob a carga de um edifício. Sendo C v = 4,92 x 10-4 cm2/s. Calcule: a) O tempo (em dias) que a argila alcançará 50% do adensamento total. b) Se existir uma camada de areia de 1,5 m no meio da camada de argila de 6 m, quanto tempo levará para a camada de argila alcançar 50% do adensamento total sob esta nova condição ? 12) Sobre o terreno, cujo perfil geotécnico está indicado abaixo, foi construído um
aterro de grandes dimensões, com 3,0 m de altura e = 20 kN/m³. Após dois meses, foi medida a pressão neutra no centro da camada de argila, encontrando-se o valor de 80 kPa. A partir da construção do aterro, qual o tempo necessário para que se verifique 90% do recalque total?
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ANEXOS
Figura - Grau de consolidação (U z ) em função da relação entre profundidade e altura de drenagem ( z/H d ) e do fator tempo ( T v).
Tabela – Variação do fator tempo (T v) em função do grau de consolidação ( U ).
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