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MECÂNICA DOS ESTADOS CRÍTICOS: solos saturados e não saturados
 
MECÂNICA DOS ESTADOS CRÍTICOS: solos saturados e não saturados     
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Descrição
Com a sua acentuada marca propedêutica, a Mecânica dos Solos é um saber base da engenharia civil geotécnica. Atualmente, a Mecânica dos Solos dos Estados Críticos (MSEC) constitui o cerne da disciplina, pelo que a sua divulgação, em substituição da formulação da mecânica dos solos clássica, é indispensável. Torna-se, assim, necessário anular o hiato existente entre a compreensão que muitos académicos e engenheiros experientes têm da mensagem subjacente a esta teoria fundamental e a linguagem e ensino que dominam a educação na mecânica dos solos, facto potencialmente gerador de uma indesejável confusão.

O aspeto mais relevante deste livro é a introdução do conceito dos estados críticos e a sua conjugação com a teoria da elastoplasticidade com endurecimento, permitindo, assim, um tratamento novo e muito mais potente, com vista à previsão do comportamento das estruturas geotécnicas. A novidade desta edição é a extensão desta mecânica aos solos não saturados, assunto que não tem tido o tratamento e divulgação necessários. Na realidade, os solos não saturados ocorrem abundantemente na natureza e têm uma importância relevante na constituição das estruturas tratadas pela engenharia civil geotécnica.

No fim de cada capítulo são apresentados exercícios resolvidos. Para além das inegáveis vantagens de uma aplicação prática da teoria, conjuga-se também, em muitos casos, um melhor entendimento da teoria através dos exercícios propostos.

Este livro destina-se aos alunos de mecânica dos solos das instituições do Ensino Superior, bem como aos profissionais de engenharia que desejem atualizar-se nesta matéria, em particular os que se dedicam à conceção e projeto.

PREFÁCIO – xiii

1. INTRODUÇÃO – 1

2. ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS DE MECÂNICA – 11
2.1. Generalidades – 13
2.2. Tensões e deformações – 15
2.3. Análise de tensões e deformações – 18
2.3.1. Considerações gerais – 18
2.3.2. Deformação plana e simetria axial – 20
2.3.3. Mecânica dos corpos rígidos – 21
2.3.4. Análise de tensões – 23
2.3.5. Análise das deformações – 24
2.3.6. Relação entre a razão das tensões de corte e normal e a dilatância – 26
2.3.7. Superfícies de deslizamento – 31
Exercícios – 33

3. ELEMENTOS BÁSICOS SOBRE O COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS – 47
3.1. Escolha dos parâmetros para tensão e deformação – 50
3.2. Comparação quantitativa do comportamento de solos e outros materiais – 57
3.3. Equações constitutivas – 60
3.4. Resistência – 61
3.5. Comportamento elástico – 64
3.6. Plasticidade perfeita – 66
3.7. Elastoplasticidade – 68
Exercícios – 72

4. SOLOS. GÉNESE E CONSTITUIÇÃO – 89
4.1. Génese dos solos – 91
4.2. Constituição dos solos – 93
4.2.1. Dimensão das partículas – 93
4.2.2. Forma, textura superficial e cor das partículas – 102
4.2.3. Composição mineralógica das partículas – 103
4.2.4. Estrutura de um solo (sobretudo de argilas) – 106
4.3. A Geologia e a Engenharia Geotécnica – 107
Exercícios – 107

5. RELAÇÃO ENTRE AS FASES NOS SOLOS. LIMITES DE CONSISTÊNCIA. ESTADO CORRENTE. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS – 111
5.1. Principais índices físicos dos solos – 114
5.2. Limites de consistência – 117
5.3. Estado de um solo – 120
5.4. Classificação de solos – 122
Exercícios – 126

6. TENSÕES NO TERRENO E NA ÁGUA DOS POROS – 133
6.1. Tensões verticais no terreno – 135
6.2. A água no terreno e a pressão na água dos poros – 137
6.3. Pressões negativas na água intersticial em solos saturados e não saturados – 138
Exercícios – 141

7. TENSÕES EFETIVAS – 145
7.1. Solos saturados – 147
7.2. Solos secos – 150
7.3. Solos não saturados – 150
Exercícios – 151

8. DRENAGEM, PERMEABILIDADE E VARIAÇÃO VOLUMÉTRICA – 155
8.1. Drenagem e variação de volume – 157
8.2. Carregamento drenado e não drenado. Consolidação – 159
8.3. Taxa de carregamento e drenagem – 162
8.4. Medição da condutividade hidráulica – 165
Exercícios – 167

9. MOVIMENTO DA ÁGUA NO SOLO. ESCOAMENTO BIDIMENSIONAL EM REGIME PERMANENTE – 173
9.1. Fundamentos de percolação em regime permanente – 178
9.2. Hidrodinâmica da percolação. Equação geral – 180
9.3. Redes de fluxo bidimensionais – 188
9.4. Forças de percolação – 192
9.5. Percolação em solos anisotrópicos do ponto de vista da permeabilidade – 195
Exercícios – 196

10. ENSAIOS DE LABORATÓRIO PARA CARATERIZAÇÃO MECÂNICA DOS SOLOS – 205
10.1. Equipamentos em que os planos principais de tensão e deformação coincidem e não podem sofrer rotação – 207
10.1.1. Ensaio triaxial – 207
10.1.2. Ensaio edométrico – 220
10.2. Equipamentos em que as fronteiras da amostra não são necessariamente planos principais de tensão ou de deformação e em que os planos principais podem rodar – 221
10.2.1. Ensaio de corte direto – 221
10.2.2. Ensaio de corte simples – 226
10.2.3. Ensaio torcional com cilindro oco – 229
10.2.4. Ensaio triaxial verdadeiro – 230
Exercícios – 231

11. COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS – 243
11.1. Compressão e expansão isotrópicas – 245
11.2. Sobreconsolidação – 248
11.3. Estados do lado seco e do lado húmido em relação ao crítico – 251
11.4. Carga e descarga com deformação unidimensional – 253
Exercícios – 258

12. OS ESTADOS CRÍTICOS NA MECÂNICA DOS SOLOS – 261
12.1. A resistência dos solos no estado crítico – 263
12.2. Estados de pico, último e residual – 266
12.3. Estados críticos – 268
12.4. Medição da resistência no estado crítico através de ensaios triaxiais – 270
12.5. Normalização – 271
12.6. Relação entre as resistências medidas no ensaio de corte e no ensaio triaxial – 273
12.7. A experimentação e os estados críticos – 276
12.8. Resistência não drenada e estados críticos – 277
Exercícios – 280

13. ESTADOS DE PICO – 289
13.1. Representação dos estados de pico da equação de Mohr-Coulomb recorrendo ao parâmetro operativo da resistência – 293
13.2. Representação dos estados de pico com a inclusão duma contribuição para a resistência com origem na dilatância – 298
13.2.1. Sobre o papel da dilatância na resistência dos solos – 299
13.2.2. Representação dos estados de pico com incorporação da dilatância – 305
13.3. Estados de pico representados por uma linha curva – 309
13.4. Variação do estado do pico com o estado inicial – 311
Exercícios – 313

14. COMPORTAMENTO DOS SOLOS ANTES DE ATINGIREM O ESTADO CRÍTICO – 319
14.1. Lado contrátil e lado dilatante em relação ao crítico – 321
14.2. Superfície limite dos estados – 328
14.3. Comportamento dos solos no interior da superfície limite dos estados – 332
14.4. Carregamento não drenado na superfície limite dos estados – 335
14.5. Relação entre tensões (invariantes) e a dilatância – 336
14.6. As deformações localizadas nos solos dilatantes. Bifurcação – 337
Exercícios – 340

15. OS ESTADOS CRÍTICOS E AS RELAÇÕES ENTRE OS LIMITES DE CONSISTÊNCIA E ALGUMAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS SOLOS ARGILOSOS – 347
15.1. Quantificação da deformabilidade – 349
15.2. Quantificação da resistência ao corte não drenada – 355
Exercícios – 356

16. OS MODELOS ELASTOPLÁSTICOS DO TIPO CAM CLAY – 359
16.1. Superfície limite dos estados no modelo Cam Clay original – 363
16.2. Cálculo das deformações plásticas – 367
16.3. Cedência e endurecimento – 369
16.4. Equações constitutivas para o modelo Cam Clay original – 370
16.5. Verificação experimental do modelo Cam Clay original – 371
16.5.1. Solo ensaiado – 371
16.5.2. Propriedades intrínsecas do solo – 372
16.5.3. Ensaios triaxiais com vista à sua modelação recorrendo ao Cam Clay original – 373
16.6. Superfície limite dos estados no modelo Cam Clay – 378
16.6.1. Equação da curva de cedência – 378
16.6.2. Lei de endurecimento – 379
16.6.3. Incrementos de deformação elástica e plástica – 380
16.6.4. Equações constitutivas do modelo Cam Clay – 380
16.6.5. Comparação dos dois modelos – 383
16.7. Aplicação dos modelos Cam Clay – 384
Exercícios – 384

17. A RIGIDEZ E O COMPORTAMENTO DOS SOLOS NO INTERIOR DA SUPERFÍCIE LIMITE DOS ESTADOS – 395
17.1. Os modelos Cam Clay e a rigidez do solo – 397
17.2. Relação entre a rigidez e a deformação – 399
17.3. Deformações do terreno – 403
17.4. Novos modelos – 404

18. CONSOLIDAÇÃO HIDRODINÂMICA. EVOLUÇÃO DOS ASSENTAMENTOS NO TEMPO – 407
18.1. Quantificação do assentamento hidrodinâmico – 409
18.2. Quantificação do tempo de processamento da consolidação hidrodinâmica – 413
18.3. Quantificação dos assentamentos em função do tempo – 415
18.4. Equação diferencial aplicável à consolidação hidrodinâmica unidimensional – 417
18.5. Soluções com vista à resolução do problema da consolidação unidimensional – 421
18.5.1. Método basedo na forma parabólica das isócronas – 421
18.5.2. Solução da equação diferencial – 425
18.6. Assentamento imediato, primário e secundário – 428
Exercícios – 428

19. FLUÊNCIA (CONSOLIDAÇÃO SECUNDÁRIA) – 443
Exercícios – 448

20. SOLOS NÃO SATURADOS – 451
20.1. Sobre a utilidade da mecânica dos solos não saturados na engenharia geotécnica – 453
20.2. A sucção – 454
20.2.1. Conceito de potencial da sucção – 454
20.2.2. A sucção capilar – 456
20.3. Relação entre a sucção e a humidade relativa – 457
20.4. Propriedades de retenção da água por parte dos solos. Curvas de retenção – 458
20.5. Tensões a considerar nos solos não saturados para descrever o seu comportamento mecânico – 465
20.5.1. Tensões a considerar nos solos não saturados – 465
20.6. Descrição do comportamento mecânico dos solos não saturados com base na mecânica dos solos dos estados críticos – 471
20.6.1. Modelo BBM – 472
20.6.2. Gama de valores típicos dos parâmetros do modelo BBM – 487
20.7. Breves considerações sobre o uso da tensão efetiva em função da escolha das variáveis de tensão nos solos não saturados – 488
Exercícios – 490

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS – 503
SIGLAS – 513
SIMBOLOGIA – 513
ÍNDICE REMISSIVO – 523

Autor: Emanuel Maranha das Neves
Ano: 2016
Número de Páginas: 544
Tamanho: 17 x 23,5 cm
Editora: IST Press
Acabamento: Brochura
ISBN: 978-98-9848-148-1
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Prazo de entrega: Sedex de 03 a 05 dias úteis e PAC de 05 a 15 dias úteis
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