Mecânica dos Solos 1

Código:

EC0032

Sigla:

MSOL1

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Geotecnia

Ocorrência: 2010/2011 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Geotecnia
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Civil

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEC	295	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	4	-	7	75	188

Língua de trabalho

Português

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO
Todas as obras de Engenharia Civil (edifícios, pontes, estradas, vias férreas, túneis, portos, barragens, etc.) têm o seu comportamento, logo, também, a concepção, o projecto, a construção e a própria exploração, dependentes do comportamento mecânico e hidráulico dos maciços geológicos em que estão implantadas. A grande maioria destas construções concentra-se nas áreas mais densamente povoadas, isto é, perto da costa, nas margens ou junto à foz de grandes rios, logo, em zonas geologicamente recentes, onde a superfície da Terra está tipicamente coberta por camadas de solos brandos, por vezes com grande espessura.
OBJECTIVOS
Ensino dos conceitos, princípios e teorias fundamentais que permitem traduzir e explicar o comportamento mecânico (resistência e rigidez) e hidráulico (permeabilidade) dos maciços terrosos.
CONHECIMENTOS
Descrever os principais arquétipos de solos (solos arenosos e solos argilosos de origem sedimentar e solos residuais) por meio das caracaterísticas físicas e relacionar estas com as principais tendências de comportamento mecânico e hidráulico. Dominar o conceito de tensão adaptado a um meio formado por partículas e saturado, com a água em regime estático ou em percolação. Tomar contacto com os conceitos, princípios e teorias fundamentais que explicam o comportamento mecânico e hidráulico dos solos. Relacionar este comportamento com as características físicas, com as condições geológicas de formação e a respectiva história de tensões. Conhecer os ensaios de laboratório ou de campo que permitem avaliar as características físicas, de permeabilidade, de deformabilidade e de resistência dos solos.
COMPREENSÃO
Interpretar as características físicas para distinguir os diversos arquétipos de solos, a sua maior ou menor idade geológica e condições de formação. Identificar, com base nessas características, as tendências do comportamento mecânico para diversas condições de carregamento. Explicar o efeito tempo nos problemas de carregamento de maciços argilosos em associação com a evolução da pressão da água nos poros e da tensão efectiva. Explicar os fenómenos que controlam a resistência e a relação tensão-deformação em solos arenosos e em solos argilosos, distinguindo nestes o comportamento drenado do comportamento não drenado. Relacionar para as argilas a resistência ao corte com o fenómeno da consolidação.
APLICAÇÃO
Calcular as características físicas a partir daquelas que são determinadas experimentalmente. Classificar os solos de acordo com a Classificação Unificada. Calcular o estado de tensão de repouso e o estado de tensão após o carregamento à superfície do terreno. Calcular as grandezas hidráulicas e o estado de tensão no solo para escoamentos 1D e 2D, estes usando as redes de escoamento. Para estratos argilosos, calcular o assentamento por consolidação, a sua evolução no tempo e dimensionar sistemas de aceleração da consolidação. Calcular os parâmetros de resistência em tensões efectivas e em tensões totais a partir de resultados de ensaios de corte em laboratório. Para maciços argilosos não confinados, traçar trajectórias de tensões totais e efectivas entre o estado de repouso, o carregamento não drenado e o fim da consolidação.
ANÁLISE
Ordenar solos a respeito da idade geológica, da compressibilidade (a curto prazo e a longo prazo), da permeabilidade a partir das suas características físicas. Deduzir potenciais comportamentos (expansibilidade, sobreconsolidação, compressibilidade, liquefacção) a partir de características físicas e de resultados de ensaios (edométricos, triaxiais) em laboratório. Comparar para os solos arenosos soltos e compactos a relação tensão-deformação e discutir os fenómenos físicos subjacentes. Comparar para os solos argilosos normalmente consolidados e sobreconsolidados a relação tensão-deformação para carregamento drenado e não-drenado e discutir os fenómenos físicos subjacentes. Discutir o efeito da consolidação no valor da resistência ao corte.

Programa

Grandezas básicas. Granulometria e limites de Atterberg. Maciços sedimentares de solos arenosos e de solos argilosos. Maciços de solos residuais. Classificação.
Princípio da tensão efectiva. Estado de tensão de repouso. Soluções elásticas para tensões induzidas em maciços.
Lei de Darcy. Coeficiente de permeabilidade. Redes de escoamento bidimensionais. Força de percolação. Instabilidade de origem hidráulica. Filtros. Capilaridade.
Compresssibilidade de estratos confinados de argila. Ensaio edométrico. Assentamento por consolidação. Teoria da consolidação de Terzaghi. Consolidação secundária. Aceleração da consolidação. Observação de aterros sobre maciços de solos argilosos moles.
Critérios de rotura de Mohr-Coulomb e de Tresca. Ensaios de corte directo e triaxial. Resistência ao corte de areias. Liquefacção. Resistência ao corte de argilas. Carregamentos drenados e não drenados. Parâmetros de resistência em tensões efectivas. Parâmetros de pressões neutras. Resistência não drenada. Ansotropia de resistência em argilas.
Conteúdo científico: 95%
Conteúdo tecnológico: 5%

Bibliografia Obrigatória

Manuel de Matos Fernandes; Mecânica dos Solos, Conceitos e Princípios Fundamentais, Edições FEUP, 2006. ISBN: 972-752-086-3

Bibliografia Complementar

Kézdi, Árpád; Handbook of soil mechanics. ISBN: 0-444-99890-X (Vol.1)
Das, Braja M.; Advanced soil mechanics. ISBN: 0-07-Y66237-1
Lambe, T. William; Soil mechanics, SI version. ISBN: 0-471-80792-3

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas com exposição de conceitos, princípios e teorias com referência a obras e fenómenos naturais condicionados pelo comportamento dos maciços terrosos.
Aulas teórico-práticas com resolução de exercícios de aplicação que constam de fichas para o efeito. Aulas práticas com observação de ensaios no laboratório ou tratamento de resultados de ensaios

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Obtenção de frequência

A obtenção de frequência exige apenas que os alunos não excedam o limite legal de faltas às aulas teórico-práticas e práticas. A avaliação distribuída aplica-se apenas aos alunos que pretendam a ela submeter-se.
A classificação da avaliação distribuída será calculada entrando em consideração com o seguinte:
- exercícios resolvidos individualmente pelos alunos nas aulas teórico-práticas em três ocasiões do semestre (peso = 66%);
- trabalhos desenvolvidos individualmente pelos alunos nas aulas práticas (peso = 10%);
- assiduidade às aulas teóricas (peso = 24%)

Fórmula de cálculo da classificação final

Para os alunos que não se submeteram à avaliação distribuída ou que nesta não obtiveram classificação positiva, a classificação final é a obtida no exame final devidamente arredondada à unidade.
Para os alunos com classificação positiva na avaliação distribuída a classificação final é calculada por meio da média ponderada das classificações da avaliação distribuída e do exame final, com pesos de 0,15 e 0,85, respectivamente. No cálculo da classificação final a classificação da avaliação distribuída só entra na ponderação se for superior à do exame final; caso contrário, será esta a ditar a classificação final.
Os alunos que pretendam obter classificação final superior a 17 valores devem atingir classificação no exame superior a 17,5 e realizar uma prova oral.

Provas e trabalhos especiais

1 - Exercícios a resolver nas aulas teórico-práticas, que serão corrigidos e classificados pelo respectivo Docente, em três ocasiões do semestre (peso = 3 x 22% = 66%);
2 - Trabalhos a desenvolver nas aulas práticas, que o respectivo docente verificará se atingiram o objectivo, em duas ocasiões do semestre (peso = 2x 5% = 10%).

Avaliação especial (TE, DA, ...)

As previstas nas normas gerais de avaliação.

REGRAS ESPECIAIS PARA ESTUDANTES EM MOBILIDADE:
Domínio da Língua Portuguesa ou Inglesa.

Melhoria de classificação

As previstas nas normas gerais de avaliação.

Observações

REGRAS ESPECIAIS PARA ESTUDANTES DA MOBILIDADE- Nos exercícios, trabalhos e exames os estudantes podem usar as seguintes línguas, em alternativa ao Português: Inglês, Francês, Espanhol e Italiano.
Tempo de trabalho estimado fora das aulas: 3 horas semanais.
CONHECIMENTOS PRÉVIOS
Para uma adequada frequência da Unidade Curricular o aluno deve ter concluído com aproveitamento as seguintes unidades curriculares do MIEC: Análise Matemática 1, 2 e 3; Geologia de Engenharia; Resistência de Materiais 1 e 2; Hidráulica Geral 1 e 2, ou, em alternativa ter adquirido conhecimentos que genericamente correspondam ao conteúdo daquelas disciplinas.