mec dos solos aplicada - tensoes nos solos

Prévia do material em texto

GRUPO SER EDUCACIONAL 
UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA - UNAMA 
MECÂNICA DO SOLO APLICADA 
 
 
 
 
 
 ERICK LEANDRO MAIA DE CASTRO – 04046260 
 GABRIELE SOUSA BARBOSA SOARES – 27021752 
 LETÍCIA CAROLINA GREGÓRIO DA SILVA – 04087978 
 LUCIMAR CORRÊA MACHADO – 04044627 
 MARLON PRINTES VIEIRA – 04033928 
 VICTOR GABRIEL DE FREITAS SIQUEIRA – 04025919 
 
 
 
 
 
 
 
 
TENSÕES NOS SOLOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Santarém – PA 
2022 
2 
 
GRUPO SER EDUCACIONAL 
UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA - UNAMA 
MECÂNICA DO SOLO APLICADA 
 
 
 
 
 
 ERICK LEANDRO MAIA DE CASTRO – 04046260 
 GABRIELE SOUSA BARBOSA SOARES – 27021752 
 LETÍCIA CAROLINA GREGÓRIO DA SILVA – 04087978 
 LUCIMAR CORRÊA MACHADO – 04044627 
 MARLON PRINTES VIEIRA – 04033928 
 VICTOR GABRIEL DE FREITAS SIQUEIRA – 04025919 
 
 
 
 
 
 
 
 
TENSÕES NOS SOLOS 
 
 
Relatório técnico como requisito parcial para 
obtenção de nota na disciplina de Mecânica dos 
Solos Aplicada do curso de Engenharia Civil da 
Universidade da Amazônia. 
 
Professor: Cláudio Dornelis 
 
 
 
 
 
 
Santarém – PA 
2022 
3 
 
SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 4 
2. OBJETIVOS .................................................................................................................................. 5 
3. CONCEITO DE TENSÕES NUM MEIO 
PARTICULADO............................................................................................................................... 5 
4. TENSÕES DEVIDAS AO PESO DO PRÓPRIO 
SOLO................................................................................................................................................. 6 
4.1 PARAMÊTROS ..........................................................................................................................6 
 5. PRESSÃO NEUTRA E CONCEITO DE TENSÕES EFETIVAS E TENSÃO TOTAL..............7 
5.1 CÁLCULO DE TENSÕES VERTICAIS TOTAIS, PORO PRESSÃO, EFETIVA PARA OS 
PONTOS A – H................................................................................................................................. 8 
6. CONCLUSÃO ............................................................................................................................... 9 
7. REFERÊNCIAS .......................................................................................................................... 10 
 
 
4 
 
1. INTRODUÇÃO 
Entender e conhecer o comportamento e as condições favoráveis e desfavoráveis do solo se faz 
necessário para projetos seguros, econômicos e precisos em construções civis. Este trabalho tem como 
ampliar os conhecimentos adquiridos em relação aos solos. Logo, na aplicação da mecânica dos solos, os 
próprios são constituídos por partículas e as forças são transmitidas de partícula a partícula e suportadas 
pela água dos vasos. Transmissão de esforços entre as partículas granulares transmissão de forças através 
do contato direto grão a grão; Partículas de argila pode ocorrer através da água adsorvida A transmissão 
se dá por áreas muito reduzidas. Ao longo de um plano horizontal no solo tem-se esforços decompostos 
em componentes normais e tangenciais. Conceito de tensão total em um meio contínuo Conceito de 
tensão normal: Conceito de tensão tangencial: N área T área Tensões de contato (> 700MPa) >>>> 
tensões totais assim definidas (< 1 MPa) áreas de contato muito pequenas (< 1% da área total). 
5 
 
2. OBJETIVOS 
Realizar os cálculos de tensões verticais, tensão efetiva, poro pressão e tensão total, e explorar e 
definir o conceito de tensões num meio particulado e ao peso do próprio solo. 
 
3. CONCEITO DE TENSÕES NUM MEIO PARTICULADO 
Os solos são constituídos de partículas e as forças aplicadas a eles são transmitidas de partícula a 
partícula, além das que são suportadas pela água dos vazios. 
A transferência de força de partícula para partícula é muito complexa e depende do tipo de partícula 
mineral. No caso de partículas maiores, as três dimensões ortogonais são aproximadamente. Além 
disso, como com lodo e areia, a transferência de força é por contato direto de mineral para mineral. No 
caso de partículas minerais de argila, isso é muito grande, a força por contato é muito pequena e pode 
ser transmitida pela água adsorção química. A transmissão ocorre em contato e, portanto, em áreas 
muito pequenas. em relação à área total envolvida. 
 Um corte plano numa massa de solo interceptaria grãos e vazios e, só eventualmente, uns poucos 
contatos. Considere-se, porém, que tenha sido possível colocar uma placa plana no interior do solo como 
se mostra esquematicamente na Figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 1 – Transmissão de esforços em solo. 
 
Diversos grãos transmitirão forças à placa, forças estas que podem ser decompostas em normais e 
tangenciais à superfície da placa. Como é impossível desenvolver modelos matemáticos com base nestas 
inúmeras forças, a sua ação é substituída pelo conceito de tensões. 
A somatória das componentes normais ao plano, dividida pela área total que abrange as partículas em 
que estes contatos ocorrem, é definida como tensão normal: 
 
𝜎 = ∑ 𝑁 
 á𝑟𝑒𝑎 
 
A somatória das forças tangenciais, dividida pela área, é referida como tensão cisalhante: 
 
𝜏 = ∑ 𝑇 
 á𝑟𝑒𝑎 
 
O que foi considerado para o contato entre o solo e a placa pode ser também assumido como válido para 
qualquer outro plano, como o plano A na Figura 1, tendo-se que levar em conta as forças transmitidas no 
interior das partículas seccionadas, ou então, segundo superfícies onduladas se ajustando aos contatos 
entre os grãos, como a superfície Ac. As tensões, assim definidas, normalmente da ordem de 1 Mpa, são 
muito menores do que as tensões que ocorrem nos contatos reais entre as partículas, que chegam a 700 
Mpa. 
 
6 
 
 
 
4. TENSÕES DEVIDAS AO PESO PRÓPRIO DO SOLO 
Nos solos, ocorrem tensões devidas ao peso próprio e às cargas aplicadas. As tensões devidas ao peso têm 
valores consideráveis, e não podem ser desconsideradas. Quando a superfície do terreno é horizontal, pode-
se assumir que a tensão atuante num plano horizontal em uma certa profundidade seja normal ao plano. 
Não há tensão de cisalhamento neste plano. De fato, estatisticamente, as componentes das forças 
tangenciais ocorrentes em cada contato tendem a se contrapor, anulando a resultante. Em um plano 
horizontal, acima do nível d'água, como o plano A mostrado na Figura 2, atua o peso de um prisma de terra 
definido por este plano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2 
 
O peso do prisma, dividido pela área, indica a tensão vertical: 
 
 𝜎𝑣 = 𝛾𝑛 ∗ 𝑉 = 𝛾𝑛 ∗ 𝑧A 
 á𝑟𝑒𝑎 
Quando o solo é constituído de camadas aproximadamente horizontais, a tensão vertical resulta da 
somatória do efeito das diversas camadas. A Figura 3 mostra um diagrama de tensões com a 
profundidade de uma seção de solo, por hipótese, completamente seco. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 3. 
 
 
 
 4.1. PARÂMETROS 
• Se não houver ensaios de laboratório, podemos adotar o peso específico efetivo do solo a partir 
dos valores aproximados das tabelas a seguir, em função da consistência da argila e da 
compacidade da areia, respectivamente. 
• Os estados de consistência de solos finos e de compacidadede solos grossos, por sua vez, são 
7 
 
dados em função do índice de resistência à penetração (Napt), de acordo com a NBR 6484-2001. 
 
 
 
 
 
 
5. PRESSÃO NEUTRA E CONCEITO DE TENSÕES EFETIVAS E TENSÃO TOTAL 
Na análise do perfil mostrado na Figura 2, considerou-se inicialmente um plano acima do nível d'água, 
onde o solo estava totalmente seco. Tomando o plano B, abaixo do lençol freático, situado na profundidade 
Zw. A tensão total no plano B será a soma do efeito das camadas superiores. A água no interior dos vazios, 
abaixo do nível d'água, estará sob uma pressão que independe da porosidade do solo; depende só de sua 
profundidade em relação ao nível freático. No plano considerado, a pressão da água, simbolizada por u, é: 
 
𝑢 = (𝑧𝐵 − 𝑧𝑤) ∗ 𝛾w 
Ao notar a diferença de natureza das forças atuantes, Terzaghi identificou que a tensão normal total num 
plano qualquer deve ser considerada como a soma de duas parcelas: 
(1) a tensão transmitida pelos contatos entre as partículas, por ele chamada de tensão efetiva, caracterizada 
pelo símbolo ’; e 
(2) pela pressão da água, que recebe a denominação de pressão neutra ou poro-pressão. A partir desta 
constatação, Terzaghi estabeleceu o Princípio das Tensões Efetivas, que pode ser expresso em duas partes: 
1) A tensão efetiva, para solos saturados, pode ser expressa por: 
𝜎 ′ = 𝜎 − 𝑢 
Sendo  a tensão total e u a pressão neutra; e 
 2) Todos os efeitos mensuráveis resultantes de variações de tensões nos solos, como compressão, distorção 
e resistência ao cisalhamento são devidos a variações de tensões efetivas. 
 
𝟔 = 𝒚𝒏 ∗ 𝒉, onde: 
8 
 
 
 
6 = Tensão total 
 𝒚𝒏 = Peso específico natural 
h = altura 
 
 
 
 5.1. CÁLCULO DE TENSÕES VERTICAIS TOTAIS, PORO PRESSÃO, EFETIVA PARA OS 
PONTOS A – H: 
 
𝟔 = 𝒚𝒏 ∗ 𝒉 
 
A - 0 
 
B - 6 = 13 𝑘n/m3 ∗ 1,45 = 18,85 𝑘𝑃𝑎 
 6’ = 18,85 𝑘𝑃𝑎 
 
C - 6 = 13 ∗ 1,45 + 13 ∗ 1 = 31,85 𝑘𝑃𝑎 
 6’ = 31,85 𝑘𝑃𝑎 
 
D - 6 = 13 ∗ 1,45 + 13 ∗ 1 + 15 ∗ 1 = 46,85 𝑘𝑃𝑎 
 6’ = 46,85 𝑘𝑃𝑎 
 
E - 6 = 13 ∗ 1,45 + 13 ∗ 1 + 15 ∗ 1 + 17 ∗ 1 = 63,85 𝑘𝑃𝑎 
 6’ = 63,85 𝑘𝑃𝑎 
 
F - 6 = 13 ∗ 1,45 + 13 ∗ 1 + 15 ∗ 1 + 17 ∗ 1 + 17 ∗ 1 = 80,85 𝑘𝑃𝑎 
 6’ = 80,85 𝑘𝑃𝑎 
 
G - 6 = 13 ∗ 1,45 + 13 ∗ 1 + 15 ∗ 1 + 17 ∗ 1 + 17 ∗ 1 + 19 ∗ 1 = 99,85 𝑘𝑃𝑎 
 6’ = 99,85 𝑘𝑃𝑎 
 
H - 6 = 13 ∗ 1,45 + 13 ∗ 1 + 15 ∗ 1 + 17 ∗ 1 + 17 ∗ 1 + 19 ∗ 1 + 21 ∗ 4 = 183,85 𝑘𝑃𝑎 
 6’ = 183,85 𝑘𝑃𝑎 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
 
6. CONCLUSÃO 
O conhecimento das tensões atuantes em um maciço de terra, sejam elas advindas do peso próprio ou em 
decorrência de carregamentos em superfície, ou ainda pelo alívio de cargas provocado por escavações, é 
de vital importância no entendimento do comportamento de praticamente todas as obras de engenharia 
geotécnica. Há uma necessidade de se conhecer a distribuição de tensões (pressões) nas várias 
profundidades abaixo do terreno para a solução de problemas de recalques, empuxo de terra, capacidade 
de carga no solo, etc. Pressões verticais devidas ao peso próprio dos solos. Conclui-se que na análise do 
comportamento dos solos, as tensões devidas ao peso próprio têm valores consideráveis, e não podem ser 
desconsideradas. Este estudo visou determinar as pressões atuantes na massa de solo, nas diversas 
profundidades de um maciço, quando consideramos somente o peso próprio, isto é, apenas sujeito à ação 
da gravidade, sem cargas exteriores atuantes. 
 
10 
 
7. REFERÊNCIAS 
 
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/2386/material/V%20-
%20Tens%C3%B5es%20no%20Solo.pdf 
 
https://www.guiadaengenharia.com/tensoes-solos-geostaticas/