Mecânica dos Solos 2

Código:

EC0037

Sigla:

MSOL2

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Geotecnia

Ocorrência: 2013/2014 - 2S

Ativa?	Sim
Página e-learning:	https://moodle.fe.up.pt/
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	269	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	4	-	6	75	160

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO:
Na sequência da unidade curricular Mecânica dos Solos 1, a unidade curricular Mecânica dos Solos 2 trata dos conceitos, teorias e métodos usados na Engenharia Civil para o projeto de obras, estruturas ou componentes de estruturas cujas conceção, análise-dimensionamento e construção são condicionadas de modo relevante pelo comportamento mecânico dos maciços terrosos em que estão implantadas, bem como dos métodos empregues para caracterizar este comportamento. Daqui se pode concluir que a Mecânica dos Solos 2 é uma unidade curricular básica fundamental da Engenharia Civil.

OBJETIVOS:
Ensino de conceitos, teorias e métodos usados na Engenharia Civil para o projeto de obras e estruturas condicionadas de modo relevante pelo comportamento mecânico dos maciços terrosos. Ensino de métodos empregues para caracterizar este comportamento.

Resultados de aprendizagem e competências

CONHECIMENTOS:
Descrever os principais ensaios de campo que permitem caracterizar o comportamento mecânico dos solos. Identificar para cada ensaio as vantagens e limitações. Dominar as teorias e metodologias de análise à rotura (equilíbrio limite) de obras geotécnicas: aterros, taludes, muros de suporte, fundações superficiais e profundas. Tomar contacto com análises de deformação aplicadas a assentamentos de fundações superficiais. Tomar contacto preliminar com as obras de terra, em particular com a compactação de materiais de aterro. Tomar contacto com as metodologias de dimensionamento geotécnico.

COMPREENSÃO:
Interpretar os resultados dos ensaios de campo de modo a obter estimativas de parâmetros mecânicos do solo (resistência e rigidez). Explicar o efeito tempo nos problemas de carregamento à superfície ou de escavação de maciços argilosos, em associação com as opções mais apropriadas para as análises de estabilidade (a curto prazo e a longo prazo). Explicar os fenómenos envolvidos na instabilização de taludes naturais. Apreender a estratégia típica dos estudos de estabilização de taludes naturais. Discutir os problemas de interação entre um paramento estrutural vertical (ou sub-vertical) e um solo de acordo com o movimento relativo de ambos, de modo a obter as respetivas forças limite de interação. Relacionar aqueles fenómenos e estas forças com a grandeza das deformações associadas a cada caso. Identificar os fenómenos envolvidos na interação de fundações com o solo adjacente em condições de rotura e em condições de serviço. Para as condições de serviço discutir a influência da deformabilidade da fundação na distribuição das cargas e dos assentamentos, para estruturas isostáticas e hiperestáticas. Tomar contacto com as metodologias de dimensionamento geotécnico usando coeficientes de segurança globais ou parciais, neste caso de acordo com o Eurocódigo 7. Tomar contacto com as metodologias de estudo das grandes obras de terra.

ANÁLISE E APLICAÇÃO:
Selecionar as características mecânicas dos solos a partir de resultados de ensaios de campo. Aplicar as metodologias de análise à rotura de obras geotécnicas (aterros, taludes, muros de suporte, fundações). Usar programa de cálculo automático para análise de estabilidade de massas de terra. Aplicar as metodologias de avaliação de assentamentos de fundações diretas. Proceder ao dimensionamento de fundações e de muros de suporte usando coeficientes de segurança globais ou parciais, neste caso aplicando o Eurocódigo 7.

SÍNTESE:
Formular estratégias para estudos e projetos de estabilização de taludes naturais, em combinação com a intervenção do foro da Geologia de Engenharia. Formular estratégias de dimensionamento de fundações, em combinação com os estudos de caracterização do terreno e com as análises dos esforços da estrutura propriamente dita.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Para esta unidade curricular é indispensável ter os conhecimentos essenciais contidos no programa de Mecânica dos Solos 1.

Programa

Estabilidade global de maciços terrosos. Teoremas da análise limite. Teorema da região inferior e teorema da região superior. Métodos de equilíbrio limite. Método das fatias. Métodos de Fellenius e de Bishop simplificado. Aplicação a taludes e a aterros sobre solos argilosos moles. Estabilidade de aterros sobre solos argilosos moles. Métodos de incrementar a estabilidade: faseamento da construção, bermas laterais, reforço do maciço de fundação com colunas de brita, reforço da base do aterro com geossintético, uso de inerte de reduzido peso volúmico. Escavações em solos coesivos. Estabilidade a curto prazo versus estabilidade a longo prazo em carregamentos envolvendo solos argilosos. Estabilidade de taludes naturais. Taludes infinitos. Método dos blocos. Estabilização de taludes naturais. Papel da observação. Impulsos de terras. Estados ativo e passivo de Rankine. Deformações necessárias para a sua mobilização. Impulsos ativo e passivo. Tabelas de Caquot - Kérisel. Teoria de Coulomb. Impulsos de terras em condições sísmicas. Teoria de Mononobe - Okabe. Dimensionamento de muros de suporte gravidade. Bases para o dimensionamento de obras geotécnicas. Coeficientes de segurança globais e parciais em Geotecnia. Introdução ao Eurocódigo 7 - Projecto Geotécnico. Amostragem indeformada. Ensaios de campo versus ensaios de laboratório. Ensaios de penetração: SPT, CPT e CPT(U). Ensaio de corte rotativo (vane test). Ensaio sísmico entre furos (cross-hole). Ensaio de carga em placa. Ensaios com os pressiómetros Ménard e autoperfurador. Fundações superficiais. Capacidade de carga. Solução teórica e coeficientes corretivos. Assentamentos imediatos. Soluções elásticas. Correções semi - empíricas. Método de Schmertmann. Estimativa do módulo de deformabilidade do solo. Assentamentos admissíveis. Interação solo-estrutura. Introdução às fundações por estacas. Capacidade de carga de estacas carregadas verticalmente: métodos clássicos e empírico baseado nos resultados de ensaios de campo (CPT e PMT). Compactação. Conceitos de base, ensaios e equipamentos. Introdução à metodologia de projeto e de construção de grandes obras de aterro.

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DOS CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS COM OS OBJETIVOS DA UNIDADE CURRICULAR:
Todas as obras de Engenharia Civil (edifícios, pontes, estradas, vias férreas, túneis, portos, barragens, etc.) têm o seu comportamento, logo, também, a conceção, o projeto, 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 solos brandos, por vezes com grande espessura.

Bibliografia Obrigatória

Manuel de Matos Fernandes; Mecânica dos solos. ISBN: 978-972-752-136-4

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas teóricas com exposição de conceitos, teorias e métodos com referência a casos de obra, acidentes 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. Aplicação de programa de cálculo automático de estabilidade de taludes. Aulas práticas com observação e (ou) apresentação de ensaios de campo e tratamento dos respetivos resultados. Visitas a obras.

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DAS METODOLOGIAS DE ENSINO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM DA UNIDADE CURRICULAR:
Os estudantes são incentivados a selecionar as caraterísticas mecânicas dos solos a partir de resultados de ensaios de campo. Aplicar as metodologias de análise à rotura de obras geotécnicas (muros de suporte, aterros, taludes, fundações). Usar programa de cálculo automático para análise de estabilidade de massas de terra. Aplicar as metodologias de avaliação de assentamentos de fundações diretas. Proceder ao dimensionamento de fundações e de muros de suporte usando coeficientes de segurança globais ou parciais, neste caso aplicando o Eurocódigo 7.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Teste	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Frequência das aulas	64,00
Total:	64,00

Obtenção de frequência

A obtenção de classificação final exige o cumprimento de assiduidade à unidade curricular, conforme estabelecido nas regras de avaliação do MIEC. Considera‐se que um estudante cumpre a assiduidade a uma unidade curricular se, tendo estado regularmente inscrito, não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% de cada um dos tipos de aulas previstos.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é definida com base numa avaliação distribuída, que consiste em duas provas e ainda em três trabalhos práticos a realizar durante o período de aulas, e num exame final.

A avaliação distribuída tem carácter opcional.

Todas as componentes de avaliação são expressas na escala de 0 a 20 valores.

A classificação final, CF, resulta da seguinte fórmula de cálculo: CF = max {CT ; EF}, onde, CT = 0,07 x CAD1 + 0,10 x CAD2 + 0,04 x CAD3 + CAD4 x 0,02 +CAD5 x 0,02 + 0,75 x EF.

CAD1 – classificação da prova de avaliação 1 a realizar durante uma aula prática; CAD2 – classificação da prova de avaliação 2 a realizar durante uma aula prática; CAD3 – classificação do trabalho prático 1 a realizar durante uma aula prática. CAD4 – classificação do trabalho prático 2 a realizar durante uma aula prática. CAD5 – classificação do trabalho prático 3 a realizar durante uma aula prática. EF – classificação do exame final a realizar nas Épocas Normal e/ou de Recurso.

NOTA 1: As provas de avaliação e trabalhos práticos associadas às classificações CAD1 a CAD5 são opcionais. Caso o estudante não realize algum desses trabalhos e provas, os respetivos pesos serão adicionados ao peso do exame final.

NOTA 2: Todos os estudantes inscritos na unidade curricular são classificados de acordo com este método.

NOTA 3: Os estudantes que frequentaram a unidade curricular no ano letivo anterior poderão manter a classificação da componente distribuída de avaliação, mantendo-se, neste caso, os pesos previstos nesse ano letivo. Para os estudantes 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.

NOTA 4: Os estudantes que pretendam obter classificação final superior a 17 valores devem atingir classificação no exame superior a 17,5 e realizar uma prova oral.

Observações

ESTUDANTES EM MOBILIDADE: Nos exames escritos, exercícios e trabalhos práticos os estudantes poderão usar uma das seguintes línguas: Português, Inglês, Espanhol, Francês ou Italiano.

TEMPO DE TRABALHO ESTIMADO FORA DAS AULAS: 3 horas semanais