Deformações por Carregamentos Verticais

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Deformações devidas a carregamentos verticais 
As deformações podem ser de dois tipos: as que ocorrem rapidamente 
após a construção e as que se desenvolvem lentamente após a aplicação 
das cargas. 
 
Deformações rápidas são observadas em solos arenosos ou argilosos não 
saturados, enquanto que nos solos argilosos saturados os recalques são 
muito lentos, pois é necessária a saída de água dos vazios de um solo. 
Deformações devidas a carregamentos verticais 
COMPRESSIBILIDADE - NBR 6502/95 
 
Propriedade de um solo relativa à sua suscetibilidade de diminuir de volume sob o efeito 
de uma carga (força), que pode ser interna ou externa. 
 
INTRODUÇÃO 
 
Admite-se que os esforços aplicados na prática da engenharia (solo saturado) são 
insuficientes para comprimir a fase sólida (grãos) e a fase fluída (compressibilidade 
desprezível). 
 
 
Portanto, o único motivo para que ocorra variação de volume, será devido à redução dos 
vazios com a conseqüente expulsão da água dos poros. 
 
Deformações 
A compressibilidade depende do tipo de solo, por exemplo: 
 
A compressibilidade em areias (solos não-coesivos) devido a sua alta 
permeabilidade ocorrerá rapidamente, pois a água poderá drenar 
facilmente. 
 
Em contrapartida, nas argilas (solos coesivos) a saída de água é lenta 
devido à baixa permeabilidade, portanto, as variações volumétricas 
(deformações/recalques) dependem do tempo, até que se conduza o solo 
a um novo estado de equilíbrio, sob as cargas aplicadas. Essas variações 
volumétricas que ocorrem em solos finos saturados, ao longo do tempo, 
constituem o processo de adensamento. 
Deformações devidas a carregamentos verticais 
Adensamento é o fenômeno pelo qual os recalques ocorrem com 
expulsão da água dos vazios do solo. 
 
- Para projetar uma construção, deve-se prever os recalques a que esta 
estará sujeita para definir o tipo de fundação e até mesmo o sistema 
estrutural a ser adotado. 
 
Torre de Pisa Orla de Santos 
Ensaio para determinação da deformabilidade dos solos 
Ensaio de compressão edométrica: 
 
Consiste na compressão edométrica do solo contido dentro de um molde 
que impede qualquer deformação lateral. 
O ensaio simula o comportamento do solo quando ele é comprimido pela 
ação do peso de novas camadas que sobre ele se depositam, quando se contrói 
um aterro de grandes áreas. 
Ensaio para determinação da deformabilidade dos solos 
Ensaio de compressão edométrica - Equipamento: 
 
Esquema da câmara de ensaio de compressão edométrica 
O ensaio é considerado representativo 
das situações em que se pode admitir que o 
carregamento feito na superfície, ainda que 
em área restrita (sapatas), provoquem no solo 
uma deformação. 
Ensaio para determinação da deformabilidade dos solos 
Ensaio de compressão edométrica : 
 
Pela facilidade de sua aplicação, esse ensaio é considerado 
representativo 
Das situações em que se pode admitir que o carregamento feito 
na superfície, ainda que em área restrita (sapatas), provoque no solo 
uma deformação só de compressão, sem haver deformações laterais. 
Prensa edométrica 
Simula o comportamento do solo quando ele é comprimido pela 
ação do peso de novas camadas que sobre ele se depositam, quando 
se constrói um aterro em grandes áreas; 
Ensaio para determinação da deformabilidade dos solos 
Ensaio de compressão edométrica : 
 
 
Os dados do ensaio de adensamento podem ser utilizados na estimativa 
tanto da magnitude dos recalques totais e diferenciais de uma estrutura ou de 
um aterro, com da velocidade desses recalques. 
Ensaio para determinação da deformabilidade dos solos 
Ensaio de compressão edométrica : 
O processo do ensaio consiste em: 
 
 
 
- Amostra inserida em um anel rígido ajustado em uma célula de compressão edométrica; 
- Os anéis têm diâmetro (5 a 12cm) cerca de 3x a altura, para reduzir o atrito lateral; 
- A célula é inserida em uma prensa edométrica para aplicação de cargas axiais; 
- O carregamento é feito em etapas; 
- Para cada carga aplicada registra-se a deformação a diversos intervalos de tempo, até que as 
deformações tenham cessado; 
- Cessados ao recalques as cargas são elevadas, para o dobro do seu valor quando se ensaiam argilas 
saturadas. 
 * A maneira convencional de apresentar os resultados dos ensaios é a representação do índice de vazios em função da tensão aplicada. 
 
 
 Tubos de shelby (com amostra de argila mole) e do equipamento de adensamento 
(ensaio de compressão confinada ou ensaio de compressão oedométrica). 
Ensaio para determinação da deformabilidade dos solos 
Cálculo de recalques pela compressibilidade edométrica: 
 
 
 
 
 
 
 
 
H1 
Ho 
H2 
H0 
𝐻1 = 𝐻0. (1 + 𝑒1) 𝐻2 = 𝐻0. (1 + 𝑒2) 
Na prática o cálculo do recalque costuma ser expresso em função do índice de vazios. Considere-se o estado do solos antes e 
depois de um carregamento. A altura reduziu de H1 para H2, tendo índice de vazios diminuído de e1 para e2, permanecendo constante 
a altura equivalente às partes sólidas, chamada altura reduzida H0. 
Ensaio para determinação da deformabilidade dos solos 
Cálculo de recalques pela compressibilidade edométrica: 
 
Expressando H0 em função de H1 e substituindo na expressão de h2, tem-se: 
 
 
 
O recalque é a diferença entre H1 e H2, onde: 
 
 
 
O recalque específico, ou deformação, fica expresso por: 
 
 
 
A fórmula resultante, empregada para o cálculo dos recalques, fica sendo: 
 
 
 
 
 
 
𝐻2 = 𝐻1.
(1 + 𝑒2)
(1 + 𝑒1)
 
ᵨ= 𝐻1.
(1 + 𝑒1 −1 − 𝑒2)
(1+𝑒1)
 
ԑ =
ᵨ
𝐻1
= 
(𝑒1 − 𝑒2)
(1 + 𝑒1)
 
ᵨ = 
𝐻1 . (𝑒1 − 𝑒2)
(1+𝑒1)
 = 
𝐻1
1+𝑒1
(𝑒1 − 𝑒2) 
Ensaio para determinação da deformabilidade dos solos 
Os ensaios de compressão edométrica são especialmente realizados para o estudo dos 
recalques das argilas saturadas. 
O processo de deformação pode se desenvolver lentamente, em virtude do tempo 
necessário para que a água saia dos vazios do solo, tempo esse que pode ser elevado, devido a 
baixa permeabilidade das argilas. 
 
 
 
Os resultados do ensaio, normalmente, são apresentados num gráfico semi-logarítmico. 
O primeiro trecho representa uma recompressão do 
solo, até um valor característico de tensão, correspondente 
à máxima tensão que o solo já sofreu na natureza. 
 
Terzaghi introduziu um índice para indicar a inclinação 
da reta virgem, denominado índice de compressão, descrito 
pela expressão: 
Apresentação dos resultados dos ensaios de adensamento 
Primeiramente, determina-se o ponto de maior 
curvatura da curva de compressão confinada do 
solo. 
 
Por este ponto, traça-se uma tangente à curva 
(“reta virgem”) e uma reta horizontal passando pelo 
ponto “médio” entre o índice de vazios inicial e o 
ponto de separação da reta virgem e a curva. 
 
 A tensão de pré-adensamento do solo será 
determinada pela interseção do prolongamento da 
bissetriz ao ângulo formado por estas duas retas 
com o prolongamento da reta de compressão 
virgem do solo, 
Prolonga-se o trecho da inclinação da reta 
virgem até que este toque uma reta horizontal, 
fixada em um valor correspondente ao índice de 
vazios inicial do solo, ou seja, antes do ensaio de 
adensamento. 
Por este ponto de interseção, passa-se uma 
reta vertical até se atingir a curva de compressão do 
solo. 
Por este ponto, traça-se novamente uma 
horizontal até atingir o prolongamento do trecho de 
compressão virgem, realizado anteriormente; 
sendo este o ponto cujo valor é a tensão de pré-
adensamento do solo 
Tensão de pré adensamento – Método de Pacheco e Silva 
Determinação da condição de adensamento (em que se encontra o solo) 
 
 Em algumas situações de análise do comportamento dos solos em Engenharia Geotécnica faz-se necessário 
determinar as condições de adensamento em que se encontra o solo, ou seja a história de tensões do solo. 
A razão de pré-adensamento de um solo é a relação entre a máxima tensão vertical jáexperimentada pelo solo e a 
tensão vertical efetiva atual de campo, ou seja, é a razão entre a tensão de pré-adensamento do solo (obtida em 
laboratório) e a sua tensão vertical que atua hoje no solo