Imediatamente após a construção (instantânea) do aterro desc...

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Q112197 Engenharia Civil
Considere o desenho abaixo, que apresenta o perfil de um subsolo que consiste em uma camada de argila mole saturada, homogênea, cujo nível de água coincide com sua superfície, sobrejacente a uma camada de areia muito compacta. O índice de vazios inicial da camada de argila é igual a 1,8 e, sobre essa camada de argila, será feito um aterro de areia média a grossa, com 3 m de espessura e peso específico igual a 16 kN/m3 . Admita como válida a hipótese da teoria do adensamento unidimensional de Terzaghi e suponha que o aterro será construído instantaneamente.


Imediatamente após a construção (instantânea) do aterro descrito no texto, a cota (z) do nível de água em um piezômetro Casagrande ideal — admitindo-se como desprezível o tempo de resposta desse piezômetro — instalado no centro da camada de argila mole será tal que
Alternativas

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Alguém pode explicar?

Imediatamente após a construção do aterro, a água na argila saturada não teve tempo suficiente para se dissipar (devido ao adensamento ser um processo gradual), o que significa que toda a sobrecarga aplicada pelo aterro é transmitida como poropressão. Essa poropressão faz com que a leitura do piezômetro Casagrande, instalado no centro da camada de argila mole, seja mais alta que a cota da superfície original do solo.

Para calcular a cota z em que o piezômetro indicará o nível da água, precisamos considerar a altura do aterro e a poropressão gerada. Como o aterro tem 3 metros de espessura e seu peso específico é de 16 kN/m³, a pressão adicional gerada pelo aterro é:

Δσ = γ×h = 16 kN/m³×3 m=48 kN/m²

Essa sobrecarga de 48 kN/m² é igual à pressão neutra na argila no instante imediato à construção do aterro, porque a água nos vazios do solo suporta toda a carga adicional.

O piezômetro instalado no centro da camada de argila refletirá essa poropressão, indicando um nível de água mais alto. Sabemos que a cota inicial da superfície da argila é de 6 metros, com o piezômetro instalado no centro da camada de argila, portanto zw= 3m. Após a aplicação do acréscimo de carga imediato, toda a tensão será dada em termos de poropressão. O acréscimo de tensão dividido pelo peso específico da agua é:

Δσ / γ = zw = 48/10 = 4,8 m.

Somado aos 6 m iniciais, dá 10,8m. Portanto, a resposta correta é a letra (D) 9,0,< z <= 12,0 m

@dissecadordequestoes _________________________________________

  • O nível de água antes do aterro coincide com a superfície do terreno, ou seja, z = 6 m.
  • A camada de argila mole saturada está entre z = 0 m e z = 6 m.
  • Aterro de 3 m de espessura é adicionado, elevando a superfície para z = 9 m.
  • Segundo a teoria do adensamento unidimensional de Terzaghi, quando um aterro é construído instantaneamente, a pressão total aumenta devido ao peso do aterro, mas a pressão efetiva do solo não se altera imediatamente.
  • A pressão neutra (pressão de poro) aumenta porque a água dentro dos vazios da argila não tem tempo de escapar no instante inicial.
  • Como o piezômetro Casagrande mede a pressão neutra, a leitura inicial será equivalente ao nível piezométrico antes do adensamento.
  • O peso específico do aterro é dado como 16 kN/m³.
  • A sobrecarga gerada pelo aterro de 3 m será:
  • σ=γ⋅h=16×3=48 kPa\sigma = \gamma \cdot h = 16 \times 3 = 48 \text{ kPa}σ=γ⋅h=16×3=48 kPa
  • Esse excesso de pressão de poro causa um aumento temporário do nível piezométrico.
  • A variação do nível piezométrico é dada por:
  • hw=σγaguah_w = \frac{\sigma}{\gamma_{agua}}hw​=γagua​σ​Como a água tem peso específico de 9,81 kN/m³:
  • hw=489.81≈4.89 mh_w = \frac{48}{9.81} \approx 4.89 \text{ m}hw​=9.8148​≈4.89 m
  • Como o nível inicial era z = 6 m, o novo nível da coluna d’água no piezômetro será:
  • z=6+4.89≈9mz = 6 + 4.89 \approx 9 mz=6+4.89≈9m
  • O nível piezométrico estará entre 7,5 m e 9 m, o que corresponde à Alternativa C.

Resposta correta: C) 7,5 m < z ≤ 9 m.

6+4,89 aproximadamente 9 vc forçou

Você tem razão! Vamos refazer o cálculo de forma mais precisa.

A sobrecarga (σ\sigmaσ) causada pelo aterro de 3 metros de altura com peso específico de 16 kN/m³ será:

Sabemos que a altura correspondente ao excesso de pressão neutra (hwh_whw​) é dada por:

hw=σγaˊguah_w = \frac{\sigma}{\gamma_{água}}hw​=γaˊgua​σ​O peso específico da água (γaˊgua\gamma_{água}γaˊgua​) é 9,81 kN/m³, então:

  • O nível d’água inicial no piezômetro era 6 m (antes do aterro).
  • Após a aplicação do aterro, o nível sobe 4,9 m devido ao aumento da pressão neutra.
  • Assim, a nova cota do nível d’água no piezômetro será:
  • O nível de água ficou entre 9 m e 12 m.
  • Isso corresponde à Alternativa D.

Resposta correta: D) 9 m < z ≤ 12 m.

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