Compressibilidade do Solo

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

SOCIEDADE DE ENSINO SUPERIOR DE SERRA TALHADA- SESST
FACULDADE DE INTEGRAÇÃO DO SERTÃO – FIS
CURSO TECNOLÓGICO EM CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS
PROFESSOR(A): TAIZA NOGUEIRA
KELLY LAISE GOMES
COMPRESSIBILIDADE DO SOLO
SERRA TALHADA
2016 
 
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO……………………………………………………………………………..3
CONCEITO DE ADENSAMENTO……………………………………………………….4
RELAÇÃO CARGA-DEFORMAÇÃO……………………………………....…………..4,5
PROCESSO DE ADENSAMENTO…………………………………… ………………5,6
COMPRESSIBILIDADE DOS TERRENOS PERMEÁVEIS(ARGILA)…….…………..6
TEORIA DO ADENSAMENTO……………………………………………………….….6,7
HIPÓTESE BÁSICA………………………………………………………………….…..7,8
PROCEDIMENTO DE ADENSAMENTO…………………………………………...…...8
ENSAIO DE ADENSAMENTO……………...……………………………………...…….8
OBJETIVO………………………………………………………………………………….8
DESCRIÇÃO E REALIZAÇÃO………………………………………………..…...……..9
DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES………………………………….……...…..9,10
COMPRESSÃO SECUNDÁRIA…………………………………………..………...…10,11
REFERÊNCIAS……………………………………………………………..……….….12,13
INTRODUÇÃO
O solo é um sistema particulado composto de partículas sólidas e espaços vazios, os
quais podem estar parcialmente ou totalmente preenchidos com água. Os decréscimos de
volume (as deformações) dos solos podem ser atribuídos, de maneira genérica, a três
causas principais:
• Compressão das partículas sólidas;
• Compressão dos espaços vazios do solo, com a consequente expulsão da água (no
caso de solo saturado);
• Compressão da água (ou do fluido) existente nos vazios do solo.
Para os níveis de tensões usuais aplicados na engenharia de solos, as deformações
que ocorrem na água e grãos sólidos são desprezadas (pois, são incompressíveis).
Calculam-se, portanto, as deformações volumétricas do solo a partir da variação do
índice de vazios (função da variação das tensões efetivas), (Maragon, 2013).
Segundo Bastos (2007), um dos aspectos de maior interesse da engenharia geotécnica determinação das deformações devido a carregamentos verticais na superfície do terreno cálculo de recalques
–	Tipos de deformações
Deformações rápidas observadas em solos arenosos e solos argilosos não saturados
Deformações lentas observadas em solos argilosos saturados aplicação da Teoria do Adensamento
–	Formas de análise
•	Cálculo de recalques pela Teoria da Elasticidade
•	Cálculo de recalques pela compressibilidade ondométrica
3
CONCEITO DE ADENSAMENTO
Define-se como Adensamento o processo gradual de transferência de tensões entre a água (poro-pressão) e o arcabouço sólido (tensão efetiva). Considera-se uma camada de solo compressível e baixa permeabilidade com pequena espessura em relação ao carregamento externo na superfície, em meio a duas camadas menos compressíveis e de permeabilidade elevada. O NA encontra-se na superfície do terreno. Observa-se, com a aplicação do carregamento q, um acréscimo de poro-pressão em toda a camada (u=q). Considerando que a camada superficial tem permeabilidade elevada, o acréscimo de poro-pressão dissipa-se instantaneamente. Entretanto, na camada baixa permeabilidade a drenagem levará certo tempo para ocorrer.
 
Para prever como o processo de adensamento irá ocorrer é necessário esclarecer como se dará a transmissão dos esforços na água para os sólidos e em quanto tempo o equilíbrio é atingido (Bastos, 2008).
RELAÇÃO CARGA-DEFORMAÇÃO
Se uma carga é estática ou se ela se altera de uma maneira relativamente lenta ao longo do tempo e é aplicada uniformemente sobre uma seção reta ou superfície de um membro, o comportamento mecânico pode ser verificado mediante um simples ensaio de tensão-deformação. Existem três maneiras principais segundo uma carga pode ser aplicada: tração, compressão e cisalhamento. Em engenharia, muitas cargas são de natureza torcional, e não de natureza puramente cisalhante. Curva de carga-deformação, a 
4
capacidade inerante dos tecidos de suportar carga pode ser observada experimentalmente na forma gráfica. Tensão descreve tipo de força aplicada a o tecido, enquanto deformação é aquela que se desenvolve dentro da estrutura em resposta a cargas aplicadas externamente. Quando qualquer tensão é desenhada em um gráfico em relação à deformação resultante para determinado material, a forma da curva de carga-deformação depende do tipo de material envolvido. A curva de carga-deformação, ou curva tensão-distensão, de uma estrutura representa a relação entre a quantidade da força aplicada e a resposta da estrutura em termos de deformação ou aceleração. O eixo horizontal (deformação ou distensão) representa a razão do comprimento deformado do tecido com o seu comprimento original. A curva carga-deformação pode ser dividida em quatro regiões, cada uma delas representando uma propriedade biomecânica do tecido (Callister, 1999).
PROCESSO DE ADENSAMENTO
Todos os materiais existentes na natureza se deformam, quando submetidos a esforços. No solo, a sua característica multifásica lhe confere um comportamento tensão-deformação próprio, o qual normalmente depende do tempo. Um esforço de compressão aplicado a um solo fará com que ele varie seu volume. Essa variação poderia ser devida a uma compressão da fase sólida, a uma compressão da fase líquida ou a uma drenagem da fase líquida. Diante da grandeza dos esforços aplicados na prática, tanto a compressão da fase sólida quanto a da fase líquida serão quase desprezíveis e a única razão para que ocorra uma variação de volume será uma redução dos vazios do solo com a consequente expulsão da água intersticial. A saída dessa água dependerá da permeabilidade do solo. Nas areias, onde permeabilidade é alta, essa drenagem é rápida. Nas argilas, a expulsão de água precisará de algum tempo para conduzir o solo a um novo estado de equilíbrio. Essas variações volumétricas que se processam nos solos finos ao longo do tempo constituem o fenômeno de adensamento e são as responsáveis pelos recalques aos quais estão sujeitas as estruturas apoiadas nesses solos. A fim de se explicar em que consiste a mecanismo do processo de adensamento, consideraremos o caso de uma fundação que distribui sua carga a uma camada de argila saturada, limitada por camada de areia e por um leito rochoso, impermeável. Na mecânica dos solos o adensamento é a redução do índice de vazios no solo. A compressibilidade dos solos advém da grande porcentagem de vazios (e = Vv/Vs) em seu interior, pois para os níveis de tensão encontrados usualmente nos trabalhos de engenharia não são capazes de causar variação de volume significativa nas partículas sólidas. Sem erro considerável, pode-se dizer que a variação de volume do solo é inteiramente resultante da variação de volume dos vazios. Reduções de volume ocorrem com a alteração da estrutura à medida que esta suporta maiores cargas: quebram-se 
5
ligações inter-partículas e há distorções. Disto resulta um menor índice de vazios e uma estrutura mais densa. Adensamento do concreto é a operação que tem por finalidade a eliminação do ar e dos vazios contidos na massa. Deve ser feito durante e imediatamente após o lançamento. 
 O adensamento pode ser executado por processos manuais – socamento ou apiloamento – ou por processos mecânicos – vibração ou centrifugação. Qualquer que seja o processo deve-se buscar que o concreto preencha todos os espaços da forma, evitando-se a formação de ninhos e a segregação dos componentes. Deve ser evitada, também, a vibração junto a ferragem, quando o concreto for armado, para não ocasionar vazios que prejudiquem a aderência do concreto com a armadura. 
Quando bem executado, o adensamento do concreto melhora a resistência mecânica e aumenta a impermeabilidade, a resistência a intempéries e a aderência do concreto à armadura (Ribbeler, 2010).
COMPRESSIBILIDADE DOS TERRENOS PERMEÁVEIS (Argila)
Segundo Pinto (2000), no caso de camada de argila, a sua variação
de altura, que se denominada compressão primária ou adensamento propriamente dito, representa apenas uma fase particular de compressão. Além desta, considera-se ainda a compressão inicial ou imediata – a qual se atribui a uma deformação da estrutura da argila ante a aplicação brusca da carga e à compressão instantânea da fase gasosa quando esta existir – e a compressão ou adensamento secundário, o qual se explica como uma compressão das partículas sólidas do solo. Desses três tipos de compressão, apenas o primeiro tem importância especial, dados os seus efeitos sobre as construções. Tanto os efeitos à compressão inicial como os ocasionados pelo adensamento secundário, são em geral negligenciados na prática; os primeiros, em virtude de seu pequeno valor; os outros, por serem muito atenuados pela extrema lentidão com que as deformações ocorrem , muito embora o adensamento secundário seja, às vezes, responsável por uma apreciável fração do recalque total. 
TEORIA DO ADENSAMENTO
O estudo teórico do adensamento permite obter uma avaliação da dissipação das sobre pressões hidrostáticas (excesso de pressão neutra gerada pelo carregamento) e, consequentemente, da variação de volume ao longo do tempo, a que um elemento, de solo estará sujeito, dentro de uma camada compressível (Botelho, 2014).
6
Segundo Ortigão (2007), a Teoria do Adensamento de Terzaghi é baseada nos princípios da hidráulica, com algumas simplificações para o modelo de solo utilizado. As seguintes hipóteses básicas são consideradas:
Solo homogêneo e completamente saturado.
Partículas sólidas e água intersticial incompressíveis.
Adensamento unidirecional.
Escoamento de água unidirecional e validez.
Determinadas características, que, na realidade, variam com a pressão, são assumidas como constantes.
Extensão a toda massa de solo das teorias que se aplicam aos elementos infinitesimais.
Relação linear entre a variação do índice de vazios e a variação das tensões aplicadas.
HIPÓTESE BÁSICA 
As hipóteses básicas de Terzaghi são: 
a) solo homogêneo e saturado;
 b) partículas sólidas e a água contida nos vazios do solo são incompressíveis; 
c) compressão (deformação) e drenagem unidimensionais (vertical); 
d) propriedades do solo permanecem constante ( k, mv, Cv); 
e) validade da lei de Darcy ( v = k . i ); 
f) há linearidade entre a variação do índice de vazios e as tensões aplicadas.
As partículas solidas e a aguá são praticamente incompressíveis perante a compressibilidade do solo.
O solo pode ser estudado como solo infinitesimais, apesar de ser constituído de partículas e vazios.
As propriedades do solo não variam no processo de adensamento.
7
O índice de vários varia linearmente com o aumento da tensão efetiva durante o processo de adensamento.
As três primeiras hipóteses indica que a teoria se restringe ao caso de compressão endométrica, com fluxo unidimensional, e a solos saturados (Pinto, 2006).
PROCEDIMENTO DE ADENSAMENTO
Aplica-se uma determinada (pressão) no corpo de prova e realizam-se leituras no extensômetro nos instantes 15 e 30s, 1, 2, 4, 8, 15, 30 min etc, até que haja estabilização das deformações.
- Dobra-se a carga aplicada e procede-se como descrito anteriormente.
O procedimento mais simples de ensaio é aquele em que a amostra sofre sofre adensamento isotrópico(antes da faze de carregamento uniaxial). Um procedimento de ensaio mais rigoroso é aquele em que a amostra sofre adensamento anisotrópico, representando o estado de tensões do campo, e o Modulo de Young é tirado na faixa de variação de tensões esperada (Velloso, Lopes, 2010).
ENSAIO DE ADENSAMENTO
Segundo Filho (2006), entende-se por adensamento a deformação plástica e a redução do índice de vazios de uma massa de solo em função do tempo e da pressão aplicada. O ensaio é feito em estágios de pressão aplicada em corpos de prova, geralmente indeformados e saturados, confinados lateralmente com a consequente aferição da redução de sua altura. Desse ensaio são interpretados parâmetros fundamentais para o cálculo de recalques por adensamento.
OBJETIVO
Realização do ensaio de adensamento em corpo de prova indeformado de solo. Construção de curvas que relacionam deformações com o tempo e índices de vazios com pressões (Filho, 2006).
8
DESCRIÇÃO E REALIZAÇÃO
Aparelhos Prensa devidamente equipada com a célula de adensamento (edômetro): Aparelhos Instrumento (extensômetro mecânico ou transdutor elétrico de deslocamento) para a realização das medidas de deformações:
Aparelhos Jogos de pesos para transmissão de pressão ao corpo de prova; Cronômetro para o acompanhamento dos tempos de leituras.
Cuidados com o corpo de prova: cuidados com perda de umidade das amostras: ∆w ≤ 0,2% (sala com umidade relativa elevada); 
Durante os ensaios: T ≤ ±4ºC (não haja incidência direta dos raios solares)
Cuidados com o ensaio de pedras porosas: devem ser preparadas antes da montagem, para evitar mudanças no teor de umidade do corpo-de-prova. Devem ser previamente fervidas e mantidas imersas em água destilada até o instante de entrar em contato com o corpo-de-prova. 
Papel Filtro: devem ser preparados antes da montagem, para evitar mudanças no teor de umidade do corpo-de-prova (Filho, 2006).
DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES
O coeficiente de adensamento (cv) representa, na equação de adensamento, o parâmetro que estabelece a velocidade de dissipação dos excessos de poro-pressão. Este parâmetro é determinado a partir da evolução dos deslocamentos verticais da amostra ao longo do tempo. Assim sendo, sua determinação é feita para cada estágio de carga.
O ensaio endométrico consiste em confinar uma amostra de solo na célula de adensamento, constituída por um anel de aço, e ainda por pedras porosas que permitem a drenagem, no topo e na base do corpo de prova. Logo em seguida, aplica-se incrementos de cargas na amostra de solo, medindo-se as deformações verticais com o auxílio de um extensômetro.
Com o corpo de prova preparado, a célula de adensamento foi inserida no sistema de aplicação de cargas, conhecido como prensa de adensamento.
9
Os estágios de tensões aplicados nas células de adensamento e consequentemente ao corpo de prova, foram os seguintes: 10kPa, 20kPa, 40kPa, 80kPa, 160kPa, 320kPa e 640kPa, permanecendo os mesmos por um período de 24h. Além dos estágios de carregamento realizou-se um estágio dedes carregamento. A variação da altura foi utilizada para a determinação do índice de vazios do corpo de prova no final de cada estágio de carregamento (Ortigão, 2007).
Segundo Pinto (2006), o coeficiente de compressibilidade (ac) é definido como a variação linear entre as tensões e os índices de vazios. Com isso, tem-se que o coeficiente de compressibilidade pode ser determinado a partir da curva índice de vazios x tensão.
 ac = 
Onde: ac= Coeficiente de compressibilidade;
E1 e σ1= índice de vazios e tensão em um tempo t;
E2 e σ2= índice de vazios e tensão em um tempo t + Δt.
COMPRESSÃO SECUNDÁRIA
A compressão secundária corresponde à variação adicional de volume, que se processa após a total dissipação da sobre pressão hidrostática. Conquanto nas construções gráficas de Taylor e de Casagrande se separem as diversas parcelas de compressão, não e verdade que a compressão secundaria principie logo após 
10
terminar a compressão primaria, pois uma parte dessa compressão secundária deve ocorrer, enquanto se processa a parcela de compressão tratada pela Teoria de Terzaghi. Ainda que as leis que determinam o processo de compressão secundária sejam bastante complexas, e não totalmente explicadas na atualidade, pode-se atribuir o fenômeno às acomodações que ocorrem entre as partículas e suas interligações, sob efeito das tensões impostas ao solo. Admite-se que na compressão secundária também chamada de "creep", as acomodações inter-partículas sejam originadas por deformações visco elásticas da fase sólida (Filho, 2002).
11
REFERÊNCIAS
(MARAGON;
M. Mecânica dos Solos II COMPRESSIBILIDADE E ADENSAMENTO DOS SOLOS 2013. Em:<http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/04-MS-Unidade-03-Compressibilidade-e-Adensamento-2013.pdf > Acesso em: 18/05/2016).
(Bastos; Cezar. MECÂNICA DOS SOLOS 2007. Em:<ftp://ftp.ifes.edu.br/cursos/Transportes/CelioDavilla/Solos/Literatura%20complementar/Apostila%20FURG%20Solos/13-%20COMPRESSIBILIDADE.pdf> Acesso em: 18/05/2016)
(Bastos, Cezar. Notas de aula de Compressibilidade dos Solos. 2008. Em:<https://www.passeidireto.com/arquivo/17951988/recalques-solos-argilosos/31> Acesso em: 18/05/2016).
CALLISTER; W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução. 5ª ed. Salt Lake City. Itcih,1099. 233p.
RIBBELER; R. C. Livro Resistência dos materiais. 7ª ed. São Paulo:Pearson Prentice Hall, 2010. 98p.
PINTO; C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 1ª ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. 247 p. 
BOTELHO; M. H. C. Princípios da Mecânica dos Solos e Fundações para a Construção Civil. 1ª ed. São Paulo: Blucher, 2014. 66p. 
ORTIGÃO. J. A .R. Introdução a mecânica dos solos dos estados críticos. 3ª ed . Rio de Janeiro: UFRJ, 2007. 133p. 
12
PINTO; C. S. Curso basico de mecanica dos solos. 3ª ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006. 93 a 94p.
VELLOSO; D. A. LOPES, F. R. Fundações.1ª ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2010. 55p.
FILHO; J. A. G. Desempenho de Obras Geotécnicas.1ªed. Recife: UFPE, 2006. 350p.
FILHO; J. A. G. Desempenho de Obras Geotécnicas.1ªed. Recife: UFPE, 2006. 355p.
FILHO; J. A. G. Desempenho de Obras Geotécnicas.1ªed. Recife: UFPE, 2006. 357p.
ORTIGÃO. J. A .R. Introdução a mecânica dos solos dos estados críticos. 3ª ed . Rio de Janeiro: UFRJ, 2007. 240p. 
PINTO; C. S. Curso basico de mecanica dos solos. 3ª ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006. 128p.
FILHO; J. A. G. Fundações do conhecimento geológico à prática da engenharia. 1ª ed. Escola de Engenharia de Pernambuco, 2002. 94p.
13