Adensamento TRABALHO PRONTO OSVALDO

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE BRAZ CUBAS
ADENSAMENTO E RECALQUE
MOGI DAS CRUZES
2016
UNIVERSIDADE BRAZ CUBAS
Amanda Lobo – RGM: 266.781
Bianca Garcia – RGM: 267.220
Evelyn Carvalho – RGM: 266.442
Jhonatan José – RGM: 266.600
Sergio Xavier – RGM: 265.278
ADENSAMENTO E RECALQUE
MOGI DAS CRUZES
2016
Introdução
Todos os materiais sofrem deformações quando estão sujeitos a esforços. A deformação na maioria dos solos (mesmo sobre pequenas cargas) é bem maior que a dos materiais estruturais (aço, concreto), podendo ser produzida imediatamente ou ao longo do tempo. O adensamento é o fenômeno pelo qual os recalques ocorrem com expulsão da água dos vazios, a variação de volume das partículas sólidas é desprezível varia, logo a variação de volume do solo é resultante da variação de volume dos vazios, dessa forma para o projeto de uma construção, deve-se prever os recalques a que estará sujeita para definir o tipo de fundação e até mesmo o sistema estrutural a ser adotado. 
Adensamento
Entende-se por adensamento de solo a diminuição dos seus vazios com o tempo, devido a saída da água do seu interior. Este processo pode ocorrer devido a um acréscimo de solicitação sobre o solo, seja pela edificação de uma estrutura, construção de um aterro, rebaixamento do nível de água do lençol freático ou drenagem do solo, entre outros. Devido a sua heterogeneidade, grau de saturação, umidade, fração mineral predominante, o solo apresenta vários tipos de deformação quando solicitado e, cada tipo, exige uma metodologia própria para a sua avaliação.
A partir dos princípios da hidráulica, Terzaghi elaborou a sua teoria, sendo necessárias algumas simplificações. • As hipótese básicas são: 
Solo homogêneo e completamente saturado; 
Partículas sólidas e água intersticial incompressíveis; 
Adensamento unidirecional; 
O escoamento da água obedece a lei de Darcy: 
• (a velocidade de percolação é diretamente proporcional ao gradiente hidráulico v = k . i, sendo : 
v = velocidade ; 
 k = coeficiente de permeabilidade;
 i = gradiente hidráulico = h / L; com coeficiente de permeabilidade constante e se processa unicamente na direção vertical) 
 e) uma variação na pressão efetiva no solo causa uma variação correspondente no índice de vazios.
Pode-se também obter uma relação entre a variação do índice de vazios e a variação de volume de um elemento de solo. Exemplos:
 dv = dvi - dvf = Vvi - Vvf = ei . 
Vs - ef .Vs = de . Vs dv = de . Vs porém, e = Vv / Vs = ( V - Vs ) / Vs Vs = V / ( 1 + e ) logo, dv = de ( V / 1 + e) Considerando a área da seção transversal do element o dv = (de / (1+e )) dz.
Porcentagem de Adensamento 
- Porcentagem de adensamento do solo, numa profundidade " z " , em um tempo "t". É a relação entre o adensamento ocorrido nesta profundidade e o adensamento total ocorrido nesta profundidade e o adensamento total que ocorrerá sob o efeito de acréscimo de solicitação.
 - Porcentagem média de adensamento “µ” para toda a camada, num tempo “t”, é a relação entre o adensamento que ocorreu neste tempo e o adensamento que ocorrerá na camada. 
µ = ½ H . ∫ uz dz
Processo de Adensamento – solos finos saturados
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 ligações Inter partículas e há distorções. Disto resulta um menor índice de vazios e uma estrutura mais densa. Uma forma conveniente de estudar o fenômeno é através da analogia mecânica sugerida por TERZAGHI (1943).
As variações volumétricas que ocorrem em solos finos saturados, ao longo do tempo, constituem o processo de adensamento.
Teoria de adensamento de Terzaghi
O estudo teórico do adensamento permite obter uma avalição 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. Tal estudo foi feito inicialmente realizado por Terzaghi para o caso de compressão unidirecional, e constitui a base pioneira, para afirmação da mecânica dos solos como ciência. 
A partir dos princípios da hidráulica, Terzaghi elaborou a sua teoria, tendo, entretanto, que fazer algumas simplificações, para o modelo de solo utilizado. As hipóteses básicas de Terzaghi são solo homogêneo, saturado, a partícula solida e a agua são praticamente incompressíveis, em relação à compressibilidade do solo, este também pode ser estudado como elementos infinitesimais, a compressão é unidimensional, o fluxo é regido pela lei de Darcy, as propriedades do solo não variam no processo de adensamento e o índice de varias varia linearmente com o aumento da pressão efetiva durante o processo de adensamento. 
Ao admitir escoamento unidirecional de agua, algumas imprecisões aparecem, quando se tem o caso real de compressão tridimensional, entretanto, a hipótese condicionante de toda a teoria é a que prescreve a relação linear entre o índice de vazios e a variação de pressões. Ao admitir tal hipótese significa admitir que toda variação volumétrica se deva, a expulsão de agua dos vários, e que se afasta em muitos casos da realidade, pois ocorrem juntamente com o adensamento , deformações elásticas e outras, sob tensões constantes, porem crescentes com o tempo (Creep). As demais hipóteses podem facilmente ser reproduzidas em laboratório ou se aproximam da realidade.
Modelo Mecânico de Terzaghi
O modelo compõe-se basicamente de um pistão com uma mola provido de uma saída. Inicialmente (antes de t = 0), o sistema encontra-se em equilíbrio. No tempo inicial, há um incremento de pressão externa instantânea (ΔP) que provoca um aumento idêntico de pressão na água. Como não houve tempo para o escoamento da água (variação de volume), a mola não sofre compressão e, portanto, não suporta carga. Há, a partir daí, processo de variação de volume com o tempo, pela saída da água, e, simultaneamente, ocorre à dissipação da pressão do líquido. Gradativamente, aumenta a tensão na mola e diminui a pressão da água até atingir-se a condição final. Uma vez que a pressão externa está equilibrada pela pressão da mola, não há mais compressão e o adensamento está completo. Este modelo guarda a seguinte analogia com os solos reais: a mola representa o esqueleto mineral e a tensão que ela suporta é denominada de tensão efetiva; a água representa o líquido no interior dos poros ou vazios do solo e sua pressão é dita poro-pressão ou pressão neutra; a pressão externa será sempre equilibrada pela poro-pressão e/ou pela tensão efetiva.
A diferença fundamental de comportamento é que os solos continuam apresentando alguma variação de volume, mesmo após o final do que se denomina adensamento primário (e que corresponde à analogia de Terzaghi). Há saída de água mesmo com poro-pressão praticamente nula (compressão secundária).
Algumas observações, obtidas a partir do modelo, que são importantes:
a) a diferença de altura entre o inicio e o final do fenômeno (h0 - hf) depende da rigidez da mola e seu comprimento e do incremento de tensão vertical (ΔP);
b) o tempo para atingir-se a condição final, isto é, de (Δu = 0), varia com a abertura da válvula de saída de água.
Processo de adensamento
 p o = p + m onde:
 p o = pressão transmitida pela fundação ao ponto M;
 p = pressão efetiva ou pressão grão a grão, parte da pressão aplicada nas partículas sólidas,
 m = sobrepressão hidrostática/acréscimo de pressão neutra, parte da pressão aplicada nas partículas de água.
Com o escoamento da água diminui até anular-se,p vai aumentando, pois p o é constante, portanto, no momento da aplicação da carga m = p o e p = 0. No final, quando cessa a transferência de pressões de para p, temos: m = 0 e p = p o . Em uma fase intermediária p o = p(t)+ m (t),pois p e são funções do tempo. Para uma análise das pressões que se instalam nas fases sólida, líquida e gasosa de um solo saturado, consideremos duas partículas sólidas em contato sobre uma superfície de área As.
Recalque Final por Adensamento 
 O recalque total " H " que uma camada de solo compressível saturado de espessura " H " irá sofrer, será função da variação do índice de vazios. Supondo os minerais e o líquido incompressíveis e compressão unidirecional tem-se: DV = Vi - Vf , DV = Vvi - Vvf DV = Vv = ei Vs - ef Vs = De Vs. A variação de volume ocorre somente na vertical, portanto a área da seção do solo permanece constante.
 DV = De Vs
 • A DH = De A Hs 
• DH = De Hs • onde : 
• H = altura da amostra 
• Hs = altura de sólidos
 • mas,
 • ei = Vv/Vs = (V - Vs) / Vs = (H - Hs) / Hs 
• ei = H / Hs – 1
 • (ei i + 1)/H = 1/Hs Hs = H / 1 + ei 
• sendo, H = e Hs, temos 
• D H / D e = H / (1 + ei ) = Hs 
• » D H = (D e / 1 + ei ) . H
Ensaio de Adensamento 
Este ensaio serve para se obter diretamente os parâmetros do solo, necessários para os cálculos de deformações da camada no campo. O ensaio é feito sobre uma amostra de solo, geralmente com forma circular de pequena espessura, confirmada por um anel metálico e colocada entre dois discos porosos (pedras porosas) ou um disco, dependendo das condições de campo.
Para a realização do ensaio aplica-se cargas verticais gradualmente, segundo uma progressão geométrica de razão igual a 2. Cada estágio de carga deverá permanecer o tempo suficiente para permitir a deformação total da mostra, registrando-se nos intervalos apropriados (15, 30s, 1, 2, 4, 8, 16 min, etc) as indicações no extensômetro. Os resultados das leituras aferidas no extensômetro são colocados em gráficos onde, em abscissa ficarão os valores dos tempos de leitura, em escala logarítmica ou em raiz quadrada dos tempos e, em ordenada as correspondentes leituras no extensômetro, em escala natural. São denominadas Curvas de Adensamento. Destas curvas são obtidos os coeficientes de adensamento "Cv" do solo, através de construções gráficas. Estes coeficientes admitidos constantes para cada acréscimo de solicitação determinam as velocidades de adensamento.
Recalque 
Há diversos tipos de recalque que variam de acordo com o solo ou outros fatores que ocorrem no momento da construção. Um mais conhecido é o recalque diferencial que acontece quando uma edificação rebaixa apenas um dos lados como a Torre de Pisa. 
Como ocorrem:
As cargas de uma determinada construção são transmitidas ao solo gerando uma redistribuição dos estados de tensão em cada ponto maciço, assim ira ocorrer uma deformação em maior ou menor intensidade, em toda a área das proximidades do carregamento, que assim resultaram no recalque superficial.
Assim definem-se alguns conceitos importantes:
Compressão (ou expansão): é um processo pelo qual a massa do solo, sob a ação de cargas, varia de volume (deforma), porém mantem sua forma. Isso pode ocorrer por causa da compactação (redução de volume devido ao ar contido nos vazios do solo) e pelo adensamento (redução do volume de agua contido nos vazios do solo).
Qualquer tipo de solo que seja submetido a uma carga, sofrera recalque, porem ira variar entre maior ou menor grau, dependendo das propriedades daquele solo e da intensidade da carga . Após um certo tempo ela pode cessar ou estabilizar mas isso depende muito das peculiaridades geotécnicas dos solos. Em caso de solos arenosos essa estabilização pode ocorrer no período de horas ou dias. Mas já os solos argilosos isso pode demorar algumas décadas .
Os métodos de investigação permitem indicar a distribuição longitudinal dos diversos materiais, os volumes necessários para a remoção ou escavação e a necessidade de tratamento de estabilização dos maciços. A Sondagem é o método mais utilizado.
TIPOS DE ENSAIOS REALIZADOS AFIM DE EVITAR RECALQUES
Sondagens a Percussão (SPT-T)
	Atualmente, é a investigação geotécnica mais conhecida e utilizada no Brasil, a mesma é padronizada pela norma ABNT NBR-6484, onde possibilita a obtenção de amostras do solo, avaliação de sua resistência, leitura do lençol freático e leitura de torque durante o ensaio.
Sondagens Rotativas
	São Utilizadas para a obtenção de materiais rochosos, através de um sistema mecanizado de sondas rotativas, que permitem a retirada de rochas, além de atingir grandes profundidades. 
Ensaio de Piezocone (CPTU) 
O Ensaio de Piezocone pode medir a poropressão gerada durante a penetração do solo, a reação é dada pelo próprio peso do veículo ou por fixação do solo. Durante a cravação pode-se obter resultados em relação á resistência de ponta, resistência ao atrito lateral, e á pressões neutras.
Ensaios Dilatométricos (DMT)
	É utilizado para estudo de previsão de recalques e estimativas de elasticidade das camadas estudadas, podendo ser utilizado em todos os tipos de solo. 
Ensaios Pressiométricos (PMT)
	Estuda a elasticidade do solo, capacidade de carga e recalques em fundações rasas ou profundas, resistência drenada e não drenada do solo.
Ensaios de Palheta (Vane Test)
É utilizado para estudar da resistência não drenada de solos argilosos, através desse estudo é possível saber a resistência amolgada do solo e a sua sensibilidade.
REFERÊNCIAS 
 Cruz. Thayris. Recalques e Fundações. Acesso em 10/10/2015 <http://pt.slideshare.net/thayriscruz/recalque-fundaes>
Artigo Científico Faculdade de São Paulo. Acesso: 13/10/2015 <https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2014/05/unidade_08.pdf>
Ensaios de Investigação. Acesso em 09/10/2015 <http://www.igeotest.com/br/geotecnia_terrestre/ensayos_estatica.asp>
Compressilidade e adensamento. Acesso em 15/06/2016
<http://civilnet.com.br/Files/MecSolos2/Compressilidade%20e%20Adensamento.pdf
<http://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2014/05/unidade_08.pdf>