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quarta-feira, 30 de novembro de 2016

Rochas Sedimentares - Intemperismo

Elementos de Mineralogia e Geologia

Perguntas sobre rochas sedimentares e intemperismo

1)      Defina Rocha Sedimentar, de exemplos e comente qual a importância da mesma na engenharia civil.
Rocha sedimentar é um tipo de rocha constituída de sedimentos, que são as inúmeras partículas de rocha, lama, matéria orgânica, podendo até mesmo possuir em sua composição restos corpóreos de vegetais e animais.
Quando toda esta matéria é transportada e acumulada em um determinado local, sofrendo ação da temperatura (frio ou calor), ocorre o fenômeno da diagênese ou litificação, ou seja, a transformação de sedimento em rocha. Os locais mais comuns para a ocorrência do processo são os lagos, baías, lagunas, estuários, deltas e fundo de oceanos.
Não é por acaso que esta espécie de rocha é prolífica na preservação de fósseis animais e vegetais, exatamente pelo fato de tais corpos muitas vezes estarem envolvidos entre a matéria constitutiva de toda rocha sedimentar. Constituem tais rochas ainda uma fina camada da crosta terrestre, representando cerca de 75% das rochas expostas à superfície.
Rochas sedimentares detríticas - predominantemente constituídas pelos detritos de outras rochas, resultante do processo conhecido como "meteorização" de outras rochas já existentes. As sedimentares detríticas apresentam-se de duas formas, podendo ser: não consolidadas, como depósito de balastros, areias, siltes e argilas, e consolidadas, formadas pela consolidação destes mesmos sedimentos detríticos por diagênese.
Rochas sedimentares quimiogênicas - originárias do processo de precipitação de minerais em solução. Neste grupo temos o calcário, o gesso e o sal-gema.
Rochas sedimentares biogênicas - são rochas constituídas de sedimentos de origem biológica, resultado dos restos físicos de seres vivos ou resultantes de sua atividade. Exemplos de rochas sedimentares biogênicas são o calcário e o carvão.
Os tipo de rochas mais utilizadas pelo homem são: o mármore, o granito, a ardósia e muitas outras, utilizadas como matéria-prima de materiais como pisos, revestimentos, mesas e inúmeros outros instrumentos, a maioria relacionada à construção civil.
É grande a importância econômica desses materiais na construção civil, na fabricação de vidro, moldes de fundição, filtros e outros.

2)      O que é intemperismo? Cite os três tipos de intemperismo e comente como é a ação de cada um sobre rochas já pré-existentes.
O intemperismo é o processo de transformação e desgaste das rochas e dos solos, através de processos químicos, físicos e biológicos. Sua dinâmica acontece através da ação dos chamados agentes exógenos ou externos de transformação de relevo, como a água, o vento, a temperatura e os seres vivos.
O processo de desagregação das rochas provocado pelo intemperismo provoca o surgimento de pequenas partículas de rochas, chamadas de sedimentos. São exemplos de sedimentos as areias da praia, a poeira, entre outros elementos. Eventualmente, sob as condições físico-químicas necessárias, esses sedimentos vão dar origem às rochas sedimentares. Esse mesmo processo é o que origina também aos solos, que nada mais são do que um amontoado de sedimentos oriundos da desagregação de rochas.
Existem três tipos de intemperismo: o físico, o químico e o biológico.
Intemperismo físico: consiste na ocorrência de processos que são responsáveis pelas fragmentações ou fissuras nas rochas, separando minerais antes ordenados de forma coesa e transformando uma superfície então homogênea em uma rocha descontínua. Os principais agentes responsáveis pelo intemperismo físico são a água (e seus processos de evaporação, congelamento etc.), as variações de umidade e temperatura, entre outros.
Intemperismo químico: é caracterizado pelas transformações químicas oriundas das diferenças de pressão e temperatura das rochas. O ambiente em que as rochas se formam costuma ser diferente da superfície terrestre. Dessa forma, quando essas formações rochosas afloram, encontram condições e elementos como água e oxigênio que tornam os seus minerais quimicamente instáveis. Assim, para se estabilizarem, eles passam por transformações químicas, alterando assim a sua composição. Pode-se observar, nesses casos, a modificação dos solos ou das rochas, quando esses mudam as suas aparências ou sua composição, ficando mais úmidos ou mais secos, por exemplo.

Intemperismo biológico: é o processo de transformação das rochas a partir da ação de seres vivos, como bactérias ou até mesmo animais. Incluem-se nesse processo as raízes das árvores, as ações de bactérias, a decomposição de organismos ou excrementos, entre outros.

Rochas Ígneas ou Magmáticas

Elementos de Mineralogia e Geologia

Perguntas sobre rochas ígneas 

1)      O que são rochas ígneas? Qual a importância das mesmas para a engenharia civil?
As Rochas Ígneas ou Magmáticas são aqueles tipos de formações rochosas que se originam no interior da Terra, onde é muito quente, o que faz com que, inicialmente, elas permaneçam sob a forma de magma. A palavra “ígnea” vem do latim “ignis” e significa “fogo”. Esse magma pastoso vai se transformar em rocha através do processo de solidificação. As rochas magmáticas compõem cerca de 80% das formações rochosas terrestres.
Na construção civil as rochas ígneas são utilizadas de diversas formas, tais como:
Edificações:
O granito é a rocha mais empregada como pedra de construção: grandes blocos para pedestal de monumentos, pedras para muros e meios-fios, paralelepípedos e pedras irregulares para pavimentação, brita para concreto, placa polidas para revestimento de paredes, pias, lavabos, etc.
O basalto também se presta para as mesmas utilidades.
Aterros:
Os solos originados de rochas graníticas, por misturarem grãos de quartzo com lamelas de argila, apresentam-se como excelentes materiais para a construção de aterros compactados, pois aliam atrito e coesão.
Solos provenientes de basalto possuem grãos puramente argilosos, resistindo somente à coesão.
Estradas:
As rochas graníticas têm a grande vantagem de fornecer fragmentos de brita de forma cuboide, ideais para o emprego em bases de estradas, face à elevada resistência à compressão e ao desgaste que a elas confere.
O pavimento é uma estrutura construída após a terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente, em seu conjunto a:
- resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais e horizontais produzidos pelo tráfego;
- melhorar as condições de rolamento e segurança;
Túneis:
Para os túneis escavados em rochas são normalmente estabelecidas as seguintes operações:
- perfuração de frente de escavação com marteletes;
- carregamento dos furos com explosivos;
- detonação dos explosivos;
- ventilação e remoção dos detritos e da poeira;
- remoção da água de infiltração, se necessário;
- colocação do escoramento para o teto e paredes laterais, se necessário;
 Sondagens à percussão, sondagens rotativas, poços de observação, ensaios geofísicos, mapeamento geológico, inspeções de campo.
 Na construção de túneis, o comportamento do maciço de rocha será, evidentemente, governado pelo tipo e intensidade de diaclasamento que apresentar.
Um túnel com o eixo normal ao fraturamento predominante, na zona de rochas com diaclasamento colunar haverá menores desmoronamentos e, consequentemente, necessidade de escoramentos menos robustos no teto do túnel.
Túneis em rochas com diaclasamento tabular, em geral, apresentam menores possibilidades de infiltrações de águas subterrâneas.
Barragens:
Barragens em basaltos – problemas de permeabilidade, devido ao intenso fraturamento da rocha.
- injeção de calda de cimento;
- cortina de jet grouting;
- bermas na região de montante.
Fundações:
Tanto rochas graníticas como as basálticas são excelentes materiais para servirem de fundação de prédios e demais obras de engenharia.
O problema está associado aos solos residuais dessas rochas – presença de matacos.

2)      Sobre as características físicas dos magmas, o que pode influenciar a maior ou menor viscosidade do mesmo. Qual a implicação da viscosidade na movimentação do magma ainda no subsolo e também na superfície da crosta?


O que influencia a viscosidade dos magmas é a presença do sílica. Quanto mais sílica, mais viscoso é o magma, extravasam com mais dificuldade. Pode acontecer desse magma mais viscoso entupir os condutos, servindo como “rolhas”, aumentando a pressão interna do vulcão. Quando a pressão interna supera o peso sobrejacente ocorre o vulcanismo explosivo. Os magmas menos viscosos são os que possuem menos sílica, eles extravasam com mais facilidade e se estende por dezenas de quilômetros. Rápidas e violentas elas podem percorrer até 180km em apenas duas horas e meia, arrastando tudo por onde passam.  

quarta-feira, 23 de novembro de 2016

Análise de esforços de treliças planas - Método dos nós

Consiste em estabelecer o equilíbrio em todos os nós da estrutura, baseando-se na premissa de que, se a estrutura está em equilíbrio, logo todos seus elementos estão em equilíbrio, inclusive os nós. Como as barras convergentes dos nós produzem apenas forças concentradas e não produzem momentos, restam então duas equações de equilíbrio para análise.

∑FH e ∑FV

Por consequência, para se determinar os esforços normais nas barras que convergem nos nós é necessário que não se tenha mais do que duas incógnitas por nó.
As forças que atuam nas barras da treliça são sempre representadas como aplicadas nos nós. Para que uma barra esteja em equilíbrio, as forças aplicadas nos seus nós externos devem ter sentidos diferentes.

Por convenção, a força que sai do nó (no sentido do nó para o centro da barra) é considerada positiva ou de tração. E a que entra no nó é negativa ou de compressão.

Como de início não se sabe se a força na base é de tração ou de compressão adota-se inicialmente as forças como sendo de tração em todas as barras. Se o valor resultar negativo, significa que o sentido adotado inicialmente não é correto, devendo-se inverte-lo para se continuar a análise

Exercício resolvido


Determinar a força em cada barra da treliça apresentada abaixo, indicando se a barra está tracionada ou comprimida.
1º Passo: Determinar os ângulos.
Nesse caso todos os ângulos são iguais pois todos os triângulos da treliça são simétricos

 2º Passo: Determinar as reações de apoio.
3º Passo: Cálculo das forças. 
Calcular as forças nas barras que convergem nos nós. Podemos começar por qualquer nó, desde que não tenha mais do que duas incógnitas  no nó. Vamos começar pelo nó D.  
Como foi dito, quando não se sabe o sentido da força, representamos ela "saindo do nó". Temos que decompor a força FED na horizontal e na vertical. Como o ângulo é de 45º poderemos usar tanto o seno como cosseno. 
Para saber quando utilizar seno ou cosseno é simples. No caso mostrado, o ângulo está com a força FCD então utilizamos COsseno. A força FED esta sem o ângulo então utilizamos SENo. Então "com ângulo" cosseno, "sem ângulo" seno. 
Na hora de calcular o somatório das forças para saber se o sinal é positivo ou negativo, observamos o sentido da seta. A força FED é positiva porque quando decompomos elas na vertical ela aponta para cima, mesmo sentido que adotamos na convenção dos sinais. A força FCD é negativa pois ela aponta para trás e pelo convenção é positiva quando aponta para frente.
  • Nó E

No cálculo do nó D, vimos que a força FED é negativa, então de compressão. Na hora de representar ela no nó E, colocamos ela como compressão no nó, e realizamos os cálculos normalmente.
Nunca esquecendo de colocar as forças concentradas nos cálculos.
  • Nó B

  • Nó F



Não temos necessidade de calcular o nó A, pois pelos nós que calculamos conseguimos encontrar as forças em todas as barras.

Espero ter ajudado. Qualquer duvida deixe no comentário sua pergunta. Críticas e sugestões são sempre bem vindas.
Valeu.