Aula_05 (1)

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<p>MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>ENGENHARIA CIVIL</p><p>Compressibilidade e Adensamento</p><p>Prof. Msc. Jonatas Sosnoski</p><p>jonatas.sosnoski@gmail.com</p><p>Introdução</p><p>Um dos aspectos de maior interesse para a Engenharia</p><p>Geotécnica é a determinação das deformações devidas a</p><p>carregamentos verticais na superfície do terreno ou em</p><p>cotas próximas à superfície, ou seja, recalques das</p><p>edificações com fundações superficiais, ou de aterros</p><p>construídos sobre terrenos.</p><p>As deformações podem ser rápidas ou lentas, sendo as</p><p>rápidas observadas em solos arenosos ou argilosos não</p><p>saturados e as lentas são observadas em solos argilosos</p><p>saturados onde existe a necessidade de saída de toda a</p><p>água dos vazios para a ocorrência do recalque.</p><p>Introdução</p><p>As cargas de uma construção são transmitidas ao solo</p><p>gerando um redistribuição do estado de tensões, a qual</p><p>provocará deformações.</p><p>ρ = 3,60m</p><p>Situação logo após a construção Situação atual</p><p>Palácio de Belas Artes da Cidade do México</p><p>(solo com w=281% e e=6,90)</p><p>Introdução</p><p>Introdução</p><p>Introdução</p><p>Introdução</p><p>Compressibilidade e Adensamento</p><p>Entende-se como compressibilidade ou expansão a</p><p>propriedade do solo de mudar de volume sem mudar de</p><p>forma, sob a ação de um carregamento.</p><p>Os processos de compressão podem ocorrer por</p><p>compactação (redução do volume devido ao ar contido nos</p><p>vazios) e pelo adensamento (redução do volume de água</p><p>contido nos vazios)</p><p>Compressibilidade: relação independente do tempo entre</p><p>variação de volume (deformação) e tensão efetiva. É a</p><p>propriedade que os solos têm de serem suscetíveis à</p><p>compressão;</p><p>Adensamento: Processo dependente do tempo de variação do</p><p>volume (deformação) do solo devido à drenagem da água dos</p><p>poros.</p><p>Compressibilidade e Adensamento</p><p>Adensamento</p><p>-Sabe-se que o adensamento é o fenômeno pelo qual os</p><p>recalques ocorrem com a expulsão de água do interior dos</p><p>vazios do solo.</p><p>-Analogia mecânica de Terzaghi:</p><p>O solo saturado é representado por uma mola dentro de um pistão</p><p>cheio de água, no êmbolo existe um orifício de dimensão reduzida</p><p>pela qual a água passa lentamente, representando a permeabilidade</p><p>do solo;</p><p>Ao aplicar uma carga sobre o pistão, no instante imediatamente</p><p>seguinte, a mola não se deforma, pois ainda não terá ocorrido</p><p>qualquer saída de água. Com a água em carga, ela começa a sair do</p><p>pistão provocando deformação.</p><p>Adensamento – Situação Real</p><p>Adensamento – Situação Real</p><p>Na</p><p>ueq</p><p>z</p><p>Impermeável</p><p>t = to - 1</p><p>Na</p><p>z</p><p>Impermeável</p><p>t = toues</p><p>q</p><p>Na</p><p>ueq</p><p>z</p><p>Impermeável</p><p>t = to + 1</p><p>ues</p><p>q</p><p>Na</p><p>ueq</p><p>z</p><p>Impermeável</p><p>q</p><p>t = ∞</p><p>ρt</p><p>ueq</p><p>Compressibilidade e Adensamento</p><p>Fatores que influenciam na compressibilidade do solo:</p><p>Tipo de solo:</p><p>Solos argilosos são mais compressíveis que solos arenosos</p><p>Solos argilosos são mais compressíveis</p><p>pois a água adsorvida lubrifica o</p><p>contato facilitando o deslocamento</p><p>relativo entre partículas.</p><p>Compressibilidade e Adensamento</p><p>Fatores que influenciam na compressibilidade do solo:</p><p>Estrutura:</p><p>Em Solos arenosos – quanto maior o índice de vazio, maior a</p><p>compressibilidade.</p><p>Em solos argilosos – estruturas floculadas são mais compressíveis</p><p>que estruturas dispersas.</p><p>Compressibilidade e Adensamento</p><p>Fatores que influenciam na compressibilidade do solo:</p><p>Grau de Saturação:</p><p>No caso de solos saturados, a variação de volume ocorrerá por</p><p>uma alteração do volume de água contida nos vazios (fuga ou</p><p>entrada).</p><p>No caso de solos não saturados, o problema é mais complexo, uma</p><p>vez que, ao contrário da água, a compressibilidade do ar é grande e</p><p>pode interferir na magnitude total das deformações.</p><p>Recalques</p><p> O comportamento dos solos perante os carregamentos</p><p>depende da sua constituição e do estado em que se</p><p>encontra, e pode ser expresso por parâmetros obtidos em</p><p>ensaios ou através de correlações estabelecidas entre</p><p>esses parâmetros e as diversas classificações. Dois tipos</p><p>de ensaio são empregados, o ensaio de compressão axial</p><p>e o ensaio de compressão edométrica, popularmente</p><p>chamado de ensaio de adensamento.</p><p>Compressão Edométrica - Campo</p><p>Compressão Edométrica - Campo</p><p>Compressão Edométrica - Laboratório</p><p>Compressão Edométrica - Laboratório</p><p>Compressão Edométrica - Laboratório</p><p>Compressão Edométrica</p><p>Compressão Edométrica</p><p>Compressão Edométrica</p><p>Compressão Edométrica</p><p> O ensaio de compressão edométrica consiste na</p><p>compressão do solo contido dentro de um molde que</p><p>impede qualquer deformação lateral. O ensaio simula o</p><p>comportamento do solo quando ele é comprimido pela</p><p>ação de cargas nas camadas superiores ao ponto (aterros,</p><p>elementos de fundação, etc).</p><p>-Para o ensaio, uma amostra é colocada num anel rígido</p><p>ajustado numa célula de compressão edométrica. Duas</p><p>pedras porosas são posicionadas permitindo a saída da</p><p>água.</p><p>Compressão Edométrica</p><p>- O anel que recebe o corpo de prova têm diâmetro cerca</p><p>de três vezes a altura, com o objetivo de reduzir o efeito</p><p>do atrito lateral durante os carregamentos.</p><p>- A célula é colocada numa prensa, para aplicação gradual</p><p>das cargas axiais. Para cada carga aplicada, registra-se a</p><p>deformação a diversos intervalos de tempo.</p><p>Compressão Edométrica</p><p>Compressão Edométrica</p><p> Finalidades do ensaio</p><p>Determinar o índice de compressão e recompressão, os quais fornecem</p><p>a compressibilidade do solo. “Cc” e “Cr”.</p><p>Determinar o coeficiente de consolidação, o qual indica a velocidade de</p><p>compressão do solo quando submetida a um incremento de carga.</p><p>“Cv”.</p><p> Resultado do ensaio</p><p>Os resultados são apresentados graficamente</p><p>Curva e (índice de vazios) versus σ’v (tensão vertical efetiva)</p><p>Curva e (índice de vazios) versus log σ’v</p><p>Compressão Edométrica</p><p> A maneira convencional de apresentação dos resultados, é um gráfico do</p><p>índice de vazios em função da tensão aplicada.</p><p>Adensamento em Argilas</p><p>O adensamento em argilas moles pode se desenvolver lentamente</p><p>em virtude do tempo necessário para que a água saia dos vazios do</p><p>solo, tempo esse que pode ser elevado devido à baixa</p><p>permeabilidade das argilas (como já visto em MES I).</p><p>O gráfico do ensaio de adensamento exibe a variação do índice de</p><p>vazios com o logaritmo da pressão aplicada. O trecho linear desta</p><p>variação é denominado de reta-virgem.</p><p>Terzaghi introduziu o índice de compressão, que indica a inclinação</p><p>desta reta:</p><p>( )</p><p>( )12</p><p>21</p><p>loglog σσ −</p><p>−</p><p>=</p><p>eeCC</p><p>Adensamento em Argilas</p><p>Adensamento em Argilas</p><p>10 100</p><p>Tensão Efetiva (kPa)</p><p>1.4</p><p>1.5</p><p>1.6</p><p>1.7</p><p>1.8</p><p>1.9</p><p>2.0</p><p>2.1</p><p>2.2</p><p>2.3</p><p>Ín</p><p>dic</p><p>e</p><p>de</p><p>V</p><p>az</p><p>ios</p><p>σ'z = 50kPa σ'z = 160kPa</p><p>e= 1.895</p><p>e= 1.480</p><p>Adensamento em Argilas</p><p>97,0</p><p>60</p><p>160log</p><p>480.1895.1</p><p>log '</p><p>'</p><p>=</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p></p><p>−</p><p>=</p><p>∆</p><p>=</p><p>Cc</p><p>Cc</p><p>eCc</p><p>i</p><p>f</p><p>σ</p><p>σ</p><p>6</p><p>Adensamento em Argilas</p><p>TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO:</p><p>-Se a amostra for carregada até uma tensão e apresentar o comportamento</p><p>indicado pela curva ABC e, a seguir, tiver a tensão reduzida, seu comportamento</p><p>será o indicado pela curva CD.</p><p>-Se ela for carregada novamente será</p><p>indicado pela curva DE até atingir uma</p><p>posição próxima à reta virgem e em seguida</p><p>continuará pelo trecho EF, ao longo da reta</p><p>virgem.</p><p>-A mudança acentuada (ponto B), sugere que</p><p>a amostra tenha sido anteriormente solicitada</p><p>a uma tensão definida de pré adensamento.</p><p>Adensamento em Argilas</p><p>Observações importantes:</p><p>1 – Se a tensão efetiva da profundidade da amostra for igual a</p><p>tensão de pré adensamento, indica que o solo nunca esteve</p><p>submetido anteriormente a maiores tensões, ou seja, ele é</p><p>normalmente adensando.</p><p>2 – Se a tensão de pré-adensamento é sensivelmente maior do que a</p><p>tensão efetiva, é possível que no passado o solo esteve sujeito a</p><p>tensões maiores do que as atuais.</p><p>3 – Pode ocorrer que a tensão de pré-adensamento seja menor que</p><p>a tensão efetiva. Isto ocorre quando o solo se encontra em processo</p><p>de adensamento devido a carregamentos recentes.</p><p>Adensamento em Argilas</p><p>Observações importantes:</p><p>4 – A razão de sobre-adensamento, RSA:</p><p>RSA = OCR (Over Consolidation Ratio)</p><p>σ’z = tensão efetiva atuante na amostra</p><p>σ’vm = tensão de pré-adensamento</p><p>z</p><p>vmOCR</p><p>'</p><p>'</p><p>σ</p><p>σ</p><p>=</p><p>Adensamento em Argilas</p><p>Observações importantes:</p><p>1 – O que é compressibilidade</p><p>e qual a diferença entre adensamento?</p><p>2 – Explique o fenômeno do adensamento sob o ponto de vista de tensões efetivas</p><p>e poropressão.</p><p>3 – Explique o experimento utilizado por Terzaghi para ilustrar o fenômeno do</p><p>adensamento.</p><p>4 – O que é excesso de poropressão? Como pode ser gerado e como isto está</p><p>relacionado com o fenômeno do adensamento?</p><p>5 – Defina solo pré-adensado e explique como podemos provocar o pré-</p><p>adensamento em uma camada argilosa.</p><p>6 – Quais são os principais resultados de um ensaio oedométrico e para que serve?</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>Número do slide 2</p><p>Número do slide 3</p><p>Número do slide 4</p><p>Número do slide 5</p><p>Número do slide 6</p><p>Número do slide 7</p><p>Número do slide 8</p><p>Número do slide 9</p><p>Número do slide 10</p><p>Número do slide 11</p><p>Número do slide 12</p><p>Número do slide 13</p><p>Número do slide 14</p><p>Número do slide 15</p><p>Número do slide 16</p><p>Número do slide 17</p><p>Número do slide 18</p><p>Número do slide 19</p><p>Número do slide 20</p><p>Número do slide 21</p><p>Número do slide 22</p><p>Número do slide 23</p><p>Número do slide 24</p><p>Número do slide 25</p><p>Número do slide 26</p><p>Número do slide 27</p><p>Número do slide 28</p><p>Número do slide 29</p><p>Número do slide 30</p><p>Número do slide 31</p><p>Número do slide 32</p><p>Número do slide 33</p><p>Número do slide 34</p><p>Número do slide 35</p><p>Número do slide 36</p><p>Número do slide 37</p><p>Número do slide 38</p><p>Número do slide 39</p><p>Número do slide 40</p><p>Número do slide 41</p><p>Número do slide 42</p><p>Número do slide 43</p><p>Número do slide 44</p><p>Número do slide 45</p>