Prova 3 - Manhã e Tarde - Gabarito

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
CIV0415 - MECÂNICA DOS SOLOS I - SEMESTRE LETIVO 2023.1
PROF. FAGNER FRANÇA
AVALIAÇÃO 2 - 17/07/2023 - MANHÃ
Observações:
As respostas podem ser escritas com lápis ou caneta, mas destaca-se a necessidade da apresentação de respostas legíveis, claras e
integralmente justificadas.
Questão 1 - Estabeleça uma rede de fluxo para os casos abaixo. Desenhe na própria figura (4,0 pontos).
A linha freática deve estar condizente com a equipotencial que passa pelos pontos de instalação dos
piezômetros. Dois pontos para cada rede de fluxo.
Questão 2 - Determine, por meio de cálculos, os itens abaixo.
a) Volume anual que percola na barragem de terra (k = 2 x 10-7 m/s; extensão da barragem = 750 m). (1,0 ponto)
Vanual = 2 x 10-7 x (23-3) x 3/17 x750 x (365 x 24 x 60 x 60) = 16.695,5 m³
b) Cargas total, piezométrica e altimétrica no ponto A. (1,0 ponto)
HA = H3 = H0 - 3 x 20/17 = 19,47 m
zA = 6 m
uA/γw = 19,47 - 6 = 13,47 m
c) Pressão neutra no ponto B. (1,0 ponto)
HB = H5 = H0 - 5 x 20/17 = 17,18 m
zA = 6 m
uA/γw = 17,18 - 6 = 11,18 m⇒ uA = 111,8 kPa
d) Possibilidade de ocorrência de areia movediça na barragem de concreto sobre solo (peso específico saturado
igual a 19,3 kN/m³) (1,0 ponto)
icr = (19,3 - 10)/10 = 0,93
imáx = (20/17) / 1 = 1,18
imáx > icr⇒ ocorre areia movediça
e) Relação entre a força peso e a força devido às subpressões na barragem de concreto sobre solo. (1,0 ponto)
Questão 3 - A unidade usual para representação do coeficiente de permeabilidade dos solos é m/s (ou ainda
cm/s). Isso significa que esse parâmetro indica a velocidade de fluxo da água no solo? Explique. (1,0 ponto)
Q = K i A , se dividirmos por A nos dois lados, teremos:
v = K i
O coeficiente de permeabilidade é igual à velocidade de fluxo apenas quando o gradiente hidráulico é unitário.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
CIV0415 - MECÂNICA DOS SOLOS I - SEMESTRE LETIVO 2023.1
PROF. FAGNER FRANÇA
AVALIAÇÃO 2 - 17/07/2023 - TARDE
Observações:
As respostas podem ser escritas com lápis ou caneta, mas destaca-se a necessidade da apresentação de respostas legíveis, claras e
integralmente justificadas.
Questão 1 - Estabeleça uma rede de fluxo para as barragens abaixo. Desenhe na própria figura (3,0 pontos).
A linha freática deve estar condizente com a equipotencial que passa pelos pontos de instalação dos
piezômetros. Fluxo não confinado = 2 pontos; Fluxo confinado = 1 ponto.
Questão 2 - Determine, por meio de cálculos, os itens abaixo.
a) Volume anual que percola pelo solo abaixo da barragem de concreto (k = 9 x 10-8 m/s; extensão da barragem
igual a 1250 m). (1,0 ponto)
Vanual = 9 x 10-8 x (36-14) x 5/12 x1250 x (365 x 24 x 60 x 60) = 32.521,5 m³
b) Cargas total, piezométrica e altimétrica no ponto B. (1,0 ponto)
HB = H5 = H0 - 5 x 20/17 = 17,18 m
zA = 6 m
uA/γw = 17,18 - 6 = 11,18 m
c) Pressão neutra no ponto A. (1,0 ponto)
HC = H5 = H0 - 2,5 x 22/12 = 31,42 m
zA = 0 m
uA/γw = 31,42 - 0 = 31,42 m⇒ uA = 314,2 kPa
d) Sabendo que irá ocorrer areia movediça na barragem de concreto, proponha a introdução de um elemento no
projeto, faça a sua representação e trace a rede de fluxo resultante. (2,0 pontos)
Soluções possíveis: tapete impermeável de montante, cortinas injetadas, enrocamento no pé de jusante, dreno
horizontal, trincheira de vedação (cut-off).
e) O diagrama de subpressões na barragem de terra. (1,0 ponto)
Foram expostos apenas alguns pontos, mas é necessário mostrar todos para formar o diagrama de subpressões.
Aproximando para um trapézio, a subpressão será numericamente igual à sua área:
Subpressões = (230 + 30) x 94 / 2 = 12.200 kN/m
Questão 3 - Explique a Lei de Darcy e o método como foi elaborada. (1,0 ponto).
Equação empírica que relaciona a vazão de um fluido através do solo com a perda de carga que ocorre nesse
fluido, em função do comprimento onde a perda de carga acontece, a área da seção transversal por onde o fluido
passa e o coeficiente de permeabilidade, que reflete as características do solo. Darcy elaborou essa lei a partir
da observação de vazão em um permeâmetro, notando que a área da seção transversal e a perda de carga são
proporcionais à vazão. Por outro lado, ele também percebeu que o comprimento de solo que o fluido atravessa é
inversamente proporcional à vazão que passa pelo solo.