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geotecnia exercicios resolvidos, nao sao meus
Tipologia: Exercícios
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Geotécnica ‐ Engenharia Sanitária e Ambiental / Tecnologia em Mineração / Geologia Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
Geotécnica – Universidade Federal do Pampa.
Este material foi elaborado para auxiliar os alunos dos cursos de Engenharia Sanitária e Ambiental, Geologia e Tecnologia em Mineração.
Prof. Dr. Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
Geotécnica ‐ Engenharia Sanitária e Ambiental / Tecnologia em Mineração / Geologia Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
Geotécnica – Universidade Federal do Pampa.
Este documento foi elaborado a partir de exercícios retirados de bibliografias
geotécnicas, notas de aulas e também de projetos e consultorias realizados pelo autor. A
lista de exercícios busca criar, desenvolver e aplicar conhecimento científico e
tecnológico para diagnóstico de problemas e soluções na área de geotecnia, além de
inserir problemas reais de engenharia e geologia na atividade acadêmica. Ao final deste
documento encontram-se diversos formulários, contendo equações, gráficos e ábacos
que auxiliarão na resolução dos exercícios.
MASSAD, FAICAL. Obras de terra: curso básico de geotecnia / Faical Massad. 2. ed. Sao Paulo, SP: Oficina de Textos, 2010. 216 p.
SOUZA PINTO, C. Curso básico de mecânica dos solos. São Paulo, Oficina de Textos, 2000. 247p.
CRAIG, R. F. CRAIG. Mecânica dos solos / R. F. Craig ; traducao Amir Kurban. 7. ed. Rio de Janeiro, RJ : LTC, 2007. 365 p.
ABGE - Vários autores. Geologia de engenharia. Associação Brasileira de Geologia de Engenharia, São Paulo, 1998.
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
3. Para uma obra que apresenta uma projeção de 850,00m², quantos furos de sondagens são necessários de acordo com a NBR8036/1983? 4. Com base nas informações apresentadas na Figura abaixo descreva, da forma mais completa possível, as características geotécnicas do perfil apresentado. Faça uma tabela esquemática. A Figura sumariza algumas propriedades da argila de origem marinha do Rio de Janeiro, encontrada em toda a periferia da baía de Guanabara: os limites de Atterberg, o índice de vazios in situ , o peso específico aparente úmido e a resistência não-drenada cu (parâmetro estudado mais adiante). 5. Para uma amostra de argila obtiveram-se os seguintes valores médios: LL = 120%, LP = 40% e w = 150%. Sabendo-se que a percentagem de argila, isto é, de material menor que 2 μm, é de 55%, obter: (a) o índice de plasticidade, (b) a atividade e (c) o índice de liquidez. 6. Para o ensaio CPTU e SPT apresentado abaixo, caracterize as camadas do solo quanto ao material constituinte. Considere: “q” com alto valor = areia; “q” com baixo valor = argila.
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
7. Através dos dados apresentados pela carta de classificação de solos obtidos por ensaios do tipo CPTU, classifique o solo apresentado no perfil logo abaixo.
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
Dados da Amostra:
Nome do Responsável:
Local de coleta:
Posição (latitude): Posição (longitude):
Data da Coleta: Condições Climáticas:
Tubo coletor (nome ou n°): Norma utilizada:
Observações:
Deve-se evitar a perda de umidade da amostra de solo no deslocamento para o laboratório.
Determinação do Peso Específico Aparente Natural
Amostrador (^) Amostrador (cm)Diâmetro do Amostrado^ Altura dor (cm) Amostrador (cm³)^ Volume do
Peso do Amostrador
Peso do Amostrador (gf)
Peso do Solo (gf) (nat) (^1) 10,00 12,35 4075 ,15 2190 ,1 5 2 10,00 12,33 4106 , 01 219 5, 55 3 10,00 12,41 4063 , 49 2188 , 24 4 10,00 12,36 4099 , 71 2201 , 63 5 10,00 12,35 4023 , 09 2159 , 92 Obtenção A B )* A²/4* B = C D E D - E = F F/C
Após a etapa de obtenção do Peso específico Aparente Natural procede-se com a determinação da umidade natural.
Determinação do Teor de Umidade Natural
Cápsula Solo úmido e cápsula (gf)
Solo seco e cápsula (gf)
Cápsula (gf)
Água (gf)
Solo (gf)
Teor de umidade (%) 1 10,11^ 9,30^ 7, 2 10,01^ 9,01^ 7, 3 9,98 9,13 7, 4 10,15 9,05 7, 5 10,20^ 9,33^ 7, Obtenção A B C A-B B-C (A-B/B-C)*
Conferir se a estufa encontra-se com temperatura de + ou - 60°C. Deixar o solo secar, no mínimo, 48 horas.
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
1. Na Figura 1 estão as curvas granulométricas de diversos solos, cujos índices de consistência são
indicados na tabela abaixo. Determine a classificação desses solos a partir dos métodos conhecidos. Para os solos argilosos, determine o índice de atividade da argila, e para os solos arenosos, o coeficiente de uniformidade (Cu) e o coeficiente de curvatura (Cc).
Figura 1: Curvas granulométricas de diversos solos brasileiros.
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
Obs.: Os valores obtidos poderão ser arredondados. Ex. Argila 21,45% = 21%. (^1)
1. Através da Figura 1 diga a quantidade, em porcentagem, de argila, silte e areia presente no solo. Quais os Parâmetros obtidos pela Curva Granulométrica?
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,010 0,100 1,000 10, Diâmetro dos grãos (mm)
Porcentagem que passa
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Porcentagem retida
Figura 1: Curva Granulométrica.
2. Através da Figura 2 e dos dados apresentados na Tabela 1 diga qual é o Limite de Liquidez o Limite de Plasticidade o Índice de Plasticidade e o Índice de atividade do solo.
18
20
22
24
26
28
30
32
20,0 20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 23, Teor de umidade (%)
Número de Golpes
Figura 2: Gráfico do ensaio de Limite de Liquidez. Tabela 1: Tabela para a determinação do Limite de Plasticidade do solo em estudo. Cápsula (nome)
Solo úmido e cápsula (gf)
Solo seco e cápsula (gf) Cápsula Água Solo Teor de umidade (%) 1 9,59 9,30 7, 2 9,05 8,82 7, 3 9,08 8,86 7, 4 9,14 8,91 7, 5 9,31 9,05 7, Obs.: Cada teor de umidade não deverá se afastar mais de 5% da média. Excluir valores acima de 5%.
LL IP LP IA
Formulário:
% 0 , 002 mm
Coeficiente de uniformidade (Cu) e coeficiente de curvatura (Cc).
10
60 D
Cu 60 10
2 30 D D
Cc
Resultados: Argila (%) Silte (%) Areia (%) Pedreg. (%) D 10 D 30 D 60 Cu Cc Observações:
Peneira 200 = 0,074mm
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
Obs.: Os valores obtidos poderão ser arredondados. Ex. Argila 21,45% = 21%. (^2)
3. Segundo os sistemas de classificação unificada, rodoviária e trilenear classifique o solo e faça uma comparação.
Unificada
Rodoviária
Trilinear
4. Conclusões pertinentes.
(^0102030405060708090100) % de Silte
10
0
20 30 40 50
100
90
80
70
60
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Areia Siltosa Areia Arenosa Areia Silte
Areia Argilosa Silte Argiloso
Argila Arenosa Argila Siltosa
Argila
% de Areia
% de Argila
Divisões de solos G Pedregulho S Areia M Silte C Argila O Solo orgânico W Bem graduado P Mal graduado H Alta compressibilidade L Baixa compressibilidade Pt Turfa
Classificação do solo:
Unificada:
Rodoviária:
Trilenear:
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
Dados da Amostra:
Nome do Responsável: Local de coleta: Posição (latitude): Posição (longitude): Data da Coleta: Condições Climáticas: Peso específico dos sólidos (g/cm³): Norma utilizada: Observações:
Determinação do Teor de Umidade e Número de Golpes:
Cápsula Solo úmido e cápsula (gf)
Solo seco e cápsula (gf)
Cápsula (gf)
Água (gf)
Solo (gf)
Teor de umidade (%) 1 9,38^ 9,16^ 8, 2 9,72^ 9,44^ 8, 3 9,35 9,16 8, 4 8,81 8,61 7, 5 9,14^ 8,87^ 7, Obtenção A B C A-B B-C (A-B/B-C)*
Resultado
Limite de Plasticidade (LP): Média =
Observações:
Determinação do Índice de Plasticidade
IP = Limite de Liquidez (LL) - Limite de Plasticidade (LP)
Índice de Plasticidade (IP):
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Preencha a planilha e trace a curva granulométrica.
Peneiramento fino:
Peneira Material retido (g) Material passado (g) % parcial passado % total acumulado
10 ----- X 20 0,17 X 30 3,08 X 40 6,89 X 60 6,45 X 100 5,64 X 200 2,00 X
Sedimentação:
Tempo (minutos)
Temperatura °C
Leitura do densímetro no ensaio (I)
Leitura do densímetro na solução (Iw)
Altura de Queda (cm) (Hr)
Diâmetro dos grãos (mm) (D)
% total dos grãos de diâmetro inferior a D (N%) ½ 25,5 1, 1 25,5 1, 2 25,5 1, 5 25,5 1, 10 25,5 1, 20 25,5 1, 40 25,5 1, 80 23,5 1, 240 26,0 1, 1440 26,5 1,
Dados necessários:
Curvas de calibração: Iw = temperatura x leitura do densímetro. Hr = curva a (para as primeiras três leituras), curva a’ (para as demais).
Formulação:
Dados da amostra: Peso úmido = 70g Umidade (%) = 2,
Legenda:
= Viscosidade da água (g.s/cm²). g = Peso específico dos grãos (2,55g/cm³) – para este solo. w = Peso específico da água (1,0g/cm³). Hr = Altura de queda dos grãos. t = Variação do tempo. % = Percentagem de material que passa na peneira #10. Ps = Peso do solo seco
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
LISTA DE EXERCÍCIOS DE ÍNDICES FÍSICOS
1. Uma amostra de argila colhida em um amostrador de parede fina apresentou peso de 155,3g; depois de seca em estufa a 105°C durante 24 horas, seu peso passou a 108,7g. O volume da amostra era de 95,3cm³ e o peso específico real das partículas sólidas, de 2,75g/cm³. Determinar a umidade, o volume da fase sólida, o volume de água, o grau de saturação, o índice de vazios, a porosidade, o peso aparente natural, o peso especifico aparente seco e o peso específico aparente submerso desta argila. 2. Uma amostra colhida em um aterro em compactação apresentou as seguintes características: Peso total da amostra úmida: 1800g Peso total da amostra seca: 1650g Volume total da amostra: 900cm³ Peso específico das partículas sólidas: 2,7g/cm³
Determinar:
Qual o peso específico aparente do solo seco; Qual o peso específico aparente total; Qual o índice de vazios; Qual o grau de saturação; Qual a porosidade;
3. Em um solo são conhecidos: w=24%; =18,8kN/m³ e S=74,5%.
Determinar: sat; d; e; n.
4. Uma jazida a ser empregada em uma barragem de terra tem um peso específico seco médio de 20kN/m³. Um aterro com 200.000m³ deverá ser construído com peso específico seco médio de 23kN/m³. Foram determinadas as seguintes características do solo: w = 10% e s (26,5kN/m³).
Determinar:
O volume de solo a ser escavado na jazida para se obter os 200.000m³ para o aterro; O peso de solo úmido a ser escavado, em toneladas; O peso de solo seco a ser escavado, em toneladas.
5. Uma pista de aeroporto vai ser construída com 20m de largura, 4000m de comprimento e 15cm de espessura de pedra britada compactada até atingir porosidade de 20%. O teor de umidade da pedra britada no depósito é de 6%, o seu peso específico real dos grãos é de 2,65t/m³ e neste estado mais solto, esta porosidade é de 35%. A pedra britada será transportada em vagões com capacidade de 20m³.
Determinar:
O peso específico seco, em t/m³, para os estados soltos e compactos. A espessura de pedra britada no estado solto necessário para compactar 15cm com n=20%. O grau de saturação de pedra britada, no estado solto; O volume de material transportado do depósito para o aeroporto, para construir a pista inteira; A quantidade de vagões carregados para construir 1000m da pista.
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
6. Em um solo são conhecidos: =21,8kN/m³; d=18,6kN/m³; e=0,48.
Determinar: w, s, S, n, sat.
7. Uma amostra de argila saturada com volume de 560 cm³ apresentou massa de 850 g. Após secagem total durante 24 h em estufa a 105ºC, a massa resultante foi de 403 g. Estimando-se Gs = 2,7, determinar: (a) w, (b) e, (c) γ. 8. Uma amostra de argila foi retirada de 2,00 m de profundidade em um terreno de várzea nas margens do rio Guaíba, estando abaixo do nível de água. Sua umidade é de 95%. Estime o índice de vazios e o peso específico natural. 9. Uma amostra de solo úmido em cápsula de alumínio tem uma massa de 462 g. Após a secagem em estufa se obteve a massa seca da amostra igual a 364 g. Determinar o teor de umidade do solo considerando a massa da cápsula se 39 g. 10. Para uma amostra de areia argilosa de origem aluvial foram obtidos Gs = 2,72, e = 0,75 e S = 50%. Determinar: (a) w, (b) γ, (c) γsat, (d) γsub e (e) γd. 11. Uma amostra de solo tem peso específico total igual a 19,5 kN/m^3 , teor de umidade igual a 30% e s = 27,3 kN/m^3. Calcular os demais índices físicos para este solo. 12. Determinar o índice de vazios e o peso específico real de um solo saturado cujo n = 18 kN/m³ e w = 28%. 13. Uma amostra de solo úmido que pesa 180 g, foi submetida a secagem em estufa, resultando na diminuição de seu peso para 120 g. Pede-se determinar o teor de umidade da amostra. 14. Uma argila tem s = 26,9 kN/m^3 e w = 40%. Supondo-se que a amostra está saturada, determinar a porosidade, o índice de vazios e os pesos específicos total, saturado seco e submerso. 15. Uma amostra de argila foi retirada de 2,00 m de profundidade em um terreno de várzea nas margens do rio Camaquã, estando abaixo do nível de água. A umidade é de 85%. Estime somente com estes dados o índice de vazios natural e o peso específico aparente saturado do material. g = 27,5kN/m³. 16. Para se construir um aterro dispõem-se de uma área de empréstimo cujo volume determinado é de 3.000,00 m³. Ensaios mostraram que o peso específico natural é 17,8 kN/m³ e que a umidade é de 15,8%. O projeto prevê que no aterro o solo seja compactado com uma umidade de 18% e o peso específico seco de 16,8kN/m³. Que volume de aterro é possível construir com o material disponível e que volume de água deve ser acrescentado.
Obs.: Utilizar o formulário de índices físicos.
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
Curva de compactação:
Resultados:
máx :
Wótima :
e :
S :
Esforço :
Importante – Saturação:
(^) w s
s w d S w
S
Professor: Eng. Civil José W. Jiménez Rojas
1. Após estudar os procedimentos do ensaio de compactação, complete a folha de ensaio em anexo e plote a curva de compactação correspondente.
