Mecânica dos Solos 2

Ocorrência: 2020/2021 - 2S

Ciclos de Estudo/Cursos

A ficha foi alterada no dia 2021-02-11.

Campos alterados: Fórmula de cálculo da classificação final, Obtenção de frequência, Componentes de Avaliação e Ocupação, Observações, Modo de trabalho, Programa

Língua de trabalho

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

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

Comportamento mecânico das argilas. Revisões. Evolução em profundidade da resistência não-drenada em profundidade. Ensaio de corte rotativo.

Estabilidade global de maciços terrosos. 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. Aceleração da consolidação. Drenos verticais.

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.

Bases para o dimensionamento de obras geotécnicas. Coeficientes de segurança globais e parciais em Geotecnia. Introdução ao Eurocódigo 7 - Projecto Geotécnico.

Compactação. Conceitos de base, ensaios e equipamentos. Introdução à metodologia de projeto e de construção de grandes obras de aterro.

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. 

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. 

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.

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

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

Componentes de Avaliação

Componentes de Ocupação

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% das aulas teórica-práticas e práticas previstas.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é definida com base numa avaliação distribuída, que consiste em duas provas de avaliação 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 = 0,15 x CAD1 + 0,15 x CAD2 + 0,70 x EF.

CAD1 – classificação da primeira prova de avaliação intercalar; CAD2 – classificação da segunda prova de avaliação intercalar. EF – classificação do exame final a realizar nas Épocas Normal e/ou de Recurso.

NOTA 1: As provas de avaliação intercalar são opcionais. Caso o estudante não realize uma ou as duas provas intercalares, o respetivo peso será adicionado 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, mas com o peso vigente nesse ano, isto é, 25%. 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