Publicação em Diário da República: Despacho nº 9398/2015 - 18/08/2015
5 ECTS; 2º Ano, 2º Semestre, 30,0 T + 30,0 PL + 6,0 OT , Cód. 810623.
Docente(s)
(1) Docente Responsável
(2) Docente que lecciona
Pré-requisitos
Não aplicável
Objetivos
No final desta unidade curricular o estudante deve ser capaz de identificar os solos, determinar os parâmetros que os caracterizam e realizar cálculos para determinar relações entre tensões e deformações, assentamentos por consolidação, tempos para consolidação, aceleração da consolidação; capacidade de carga, resistência ao corte, coeficientes de segurança face a diferentes tipos de cargas e pressões sobre estruturas de suporte. Deve conhecer métodos de prospeção e ensaios de campo e de laboratório, saber interpretar perfis geotécnicos, avaliar a permeabilidade dos solos e os riscos associados à percolação da água no solo, calcular pressões da água no solo nas estruturas e tomar medidas relativas a estes fenómenos (levantamento hidráulico e erosão interna).
Programa
1-Água nos solos. Percolação. Lei de Darcy. Permeabilidade. Determinação do coeficiente de permeabilidade. Expressões semi-empíricas. Força de Percolação. Ensaios de campo. Ensaios de laboratório. Coeficiente de permeabilidade equivalente para o caso de maciços estratificados. Escoamentos bidimensionais em meios porosos. Determinação de redes de fluxo em maciços com isotropia e com anisotropia de permeabilidade. Determinação do caudal e do estado de tensão no maciço, a partir da rede de escoamento. Instabilidade de origem hidráulica. Gradiente hidráulico crítico.Piping e levantamento hidráulico. Filtros. Capilaridade. Noções gerais sobre fenómenos capilares. A capilaridade nos maciços terrosos: lei de Jurin. Sucção capilar.
2-Compressibilidade e consolidação de estratos de argila. Relações tensão-deformação em solos carregados em condições de confinamento.Efeito do tempo. Solos normalmente consolidados, sobreconsolidados e subconsolidados. Determinação da tensão de pré-consolidação. Construção de Casagrande.Reconstituição da curva de compressibilidade. Construção de Schmertmann. Parâmetros das relações tensão-deformação. Assentamentos por consolidação .Relação entre as variações do índice de vazios e da espessura da amostra. Assentamentos por consolidação calculados a partir dos índices de compressibilidade e de recompressibilidade. Teoria da Consolidação de Terzaghi. Dedução e soluções da equação de consolidação. Estrato com duas fronteiras drenantes e distribuição retangular do excesso de pressão neutra inicial .Estrato com uma fronteira drenante e distribuição retangular do excesso de pressão neutra inicial .Assentamentos em função do tempo.Avaliação do coeficiente de consolidação a partir de ensaios edométricos. Estratos não confinados. Cálculo de assentamentos por consolidação. Consolidação bidimensional e tridimensional. Teoria de Biot. Soluções da Teoria de Terzaghi para quaisquer distribuições dos excessos de pressão neutra inicial. Consolidação secundária ou secular.
Aceleração da consolidação: pré-cargas e drenos verticais. Solução da equação da consolidação radial.
3 - Resistência ao corte. Critérios de rotura de Tresca e de Mohr-Coulomb. Ensaios triaxiais. Ensaios de corte directo. Determinação da envolvente de Mohr-Coulomb a partir dos resultados dos ensaios. Resistência ao corte e relações tensão-deformação em areias. Dilatância. Índice de vazios crítico. Ângulos de atrito de pico e residual. Liquefacção das areias. Resistência ao corte e relações tensão-deformação em argilas. Ensaios CKoD e CKoU . Comportamento sob condições drenadas. Comportamento sob condições não drenadas. Parâmetros de pressões neutras.4-Impulsode terras. Coeficiente de impulso em repouso. Estados de equilíbrio limite. Coeficientes de impulso ativo e de impulso passivo. Método de Rankine. Casos de cargas concentradas e de cargas distribuídas em terrenos coesivos e não coesivos, saturados e não saturados. Caso de maciços estratificados. Caso de maciços com superfície inclinada. Teoria de Boussinesq, Résal e Caquot. Maciços coesivos. Teorema dos estados correspondentes. Sobrecargas uniformes aplicada à superfície. Expressões de LHerminier-Absi. Método de Coulomb Construção de Culmann. Soluções analíticas. Determinação do ponto de aplicação do impulso Impulsos ativo e passivo sob condições sísmicas. Teoria de Mononobe-Okabe (Breve referência) 5-Estabilidade de taludes. Tipos de taludes. Taludes infinitos: em material friccional emerso e em material friccional com percolação paralela à superfície; em material com coesão e atrito.Métodos de cálculo de estabilidade de taludes.Método dos blocos ou cunhas deslizantes. Superfícies de deslizamento circulares: método de Fellenius e Método de Bishop Simplificado. Estabilidade de aterros e escavações. Breve referência a métodos para estabilização de taludes 6 - Reconhecimento e prospecção geotécnica. Fotografia aérea. Métodos geofísicos.Métodos mecânicos: tipos de sondagens. Localização, profundidade e número de sondagens .Métodos de amostragem e tipos de amostras. Ensaios de campo: penetração dinâmica e estática, permeabilidade em solo e em rocha, corte rotativo e carga em placa. Equipamentos utilizados, técnicas de execução e dados a obter.Ensaios de laboratório. Estudos geotécnicos. Fases de um estudo geotécnico. Estudos geotécnicos para diversos tipos de obras. Análise de situações reais.7-PRÁTICA- Resolução de exercícios. Execução e interpretação de ensaios para caracterização de solos ensaio edométrico e ensaio de corte direto.2-Compressibilidade e consolidação de estratos de argila. Relações tensão-deformação em solos carregados em condições de confinamento.Efeito do tempo. Solos normalmente consolidados, sobreconsolidados e subconsolidados. Determinação da tensão de pré-consolidação. Construção de Casagrande.Reconstituição da curva de compressibilidade. Construção de Schmertmann. Parâmetros das relações tensão-deformação. Assentamentos por consolidação .Relação entre as variações do índice de vazios e da espessura da amostra. Assentamentos por consolidação calculados a partir dos índices de compressibilidade e de recompressibilidade. Teoria da Consolidação de Terzaghi. Dedução e soluções da equação de consolidação. Estrato com duas fronteiras drenantes e distribuição retangular do excesso de pressão neutra inicial .Estrato com uma fronteira drenante e distribuição retangular do excesso de pressão neutra inicial .Assentamentos em função do tempo.Avaliação do coeficiente de consolidação a partir de ensaios edométricos. Estratos não confinados. Cálculo de assentamentos por consolidação. Consolidação bidimensional e tridimensional. Teoria de Biot. Soluções da Teoria de Terzaghi para quaisquer distribuições dos excessos de pressão neutra inicial. Consolidação secundária ou secular.
Aceleração da consolidação: pré-cargas e drenos verticais. Solução da equação da consolidação radial.
3 - Resistência ao corte. Critérios de rotura de Tresca e de Mohr-Coulomb. Ensaios triaxiais. Ensaios de corte directo. Determinação da envolvente de Mohr-Coulomb a partir dos resultados dos ensaios. Resistência ao corte e relações tensão-deformação em areias. Dilatância. Índice de vazios crítico. Ângulos de atrito de pico e residual. Liquefacção das areias. Resistência ao corte e relações tensão-deformação em argilas. Ensaios CKoD e CKoU . Comportamento sob condições drenadas. Comportamento sob condições não drenadas. Parâmetros de pressões neutras.4-Impulsode terras. Coeficiente de impulso em repouso. Estados de equilíbrio limite. Coeficientes de impulso ativo e de impulso passivo. Método de Rankine. Casos de cargas concentradas e de cargas distribuídas em terrenos coesivos e não coesivos, saturados e não saturados. Caso de maciços estratificados. Caso de maciços com superfície inclinada. Teoria de Boussinesq, Résal e Caquot. Maciços coesivos. Teorema dos estados correspondentes. Sobrecargas uniformes aplicada à superfície. Expressões de LHerminier-Absi. Método de Coulomb Construção de Culmann. Soluções analíticas. Determinação do ponto de aplicação do impulso Impulsos ativo e passivo sob condições sísmicas. Teoria de Mononobe-Okabe (Breve referência) 5-Estabilidade de taludes. Tipos de taludes. Taludes infinitos: em material friccional emerso e em material friccional com percolação paralela à superfície; em material com coesão e atrito.Métodos de cálculo de estabilidade de taludes.Método dos blocos ou cunhas deslizantes. Superfícies de deslizamento circulares: método de Fellenius e Método de Bishop Simplificado. Estabilidade de aterros e escavações. Breve referência a métodos para estabilização de taludes 6 - Reconhecimento e prospecção geotécnica. Fotografia aérea. Métodos geofísicos.Métodos mecânicos: tipos de sondagens. Localização, profundidade e número de sondagens .Métodos de amostragem e tipos de amostras. Ensaios de campo: penetração dinâmica e estática, permeabilidade em solo e em rocha, corte rotativo e carga em placa. Equipamentos utilizados, técnicas de execução e dados a obter.Ensaios de laboratório. Estudos geotécnicos. Fases de um estudo geotécnico. Estudos geotécnicos para diversos tipos de obras. Análise de situações reais.PRÁTICA- Resolução de exercícios. Execução e interpretação de ensaios para caracterização de solos ensaio edométrico e ensaio de corte direto.
Metodologia de avaliação
Prova escrita nas várias épocas, com componente teórica e prática. Para aprovação é necessário um
mínimo de 40% da cotação em cada componente e uma classificação total igual ou superior a 9,5 valores.
Bibliografia
- Crnica, . (1995). Geotechnical Engineering: Soil Mechanics. (Vol. .). (pp. 1-480). USA: John Wiley & Sons
- Fernandes, M. (2007). Mecânica dos Solos. (Vol. I e II). (pp. ..). Porto: FEUP
- Reid, . e Berry, P. (1993). An Introduction to Soil Mechanics. (pp. 1-317). UK: MacGarw-HILL
Método de Ensino
Aulas teóricas de tipo expositivo e interactivo com exemplos de casos práticos. Aulas práticas com resolução de exercícios e realização de ensaios laboratoriais.
Software utilizado nas aulas
Não aplicável
