Tensões no solo

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TENSÕES NOS SOLOS
Os solos são constituídos de
partículas e as forças
aplicadas nele são
Tensões em meio particulado
aplicadas nele são
transmitidas partícula a
partícula, além das que são
suportadas pela água nos
vazios. Esse fenômeno é
muito complexo,
principalmente no caso de
argilas. É de mais fácil
interpretação no caso de solos
granulares.
TENSÕES NOS SOLOS
Sendo possível colocar uma
placa Q entre os grãos do
solo, diversos grãos
Tensões em meio particulado
solo, diversos grãos
transmitirão forças à placa.
Sendo impossível desenvolver
modelos matemáticos com
base em inúmeras forças a
ação dessas forças será
descrita através do conceito
de tensões.
TENSÕES NOS SOLOS
A somatória dos componentes
normais ao plano dividida
pela área total dos contatos é
Tensões em meio particulado
pela área total dos contatos é
definida como tensão
normal :
TENSÕES NOS SOLOS
A somatória dos componentes
tangenciais ao plano dividida
pela área total dos contatos é
Tensões em meio particulado
pela área total dos contatos é
definida como tensão
cisalhante:
TENSÕES NOS SOLOS
Tensões em meio particulado
TENSÕES NOS SOLOS
Tensões em meio particulado
TENSÕES NOS SOLOS
Nos solos as tensões devidas
ao peso próprio tem valores
consideráveis e não são
Tensões devido ao peso próprio ou geostáticos
consideráveis e não são
desprezadas. Sendo o terreno
horizontal a tensão atuante
em uma certa profundidade é
normal ao plano. Não há
tensão cisalhante nesse plano.
TENSÕES NOS SOLOS
Num plano horizontal acima
do nível d’ água atua o peso
do prisma definido por esse
Tensões devido ao peso próprio ou geostáticos
do prisma definido por esse
plano. O peso do prisma,
dividido pela área indica a
tensão vertical:
TENSÕES NOS SOLOS
Quando o solo é constituído de camadas a tensão vertical resulta do
somatório do efeito das diversas camadas:
Tensões devido ao peso próprio ou geostáticos
TENSÕES NOS SOLOS
Considerou-se até agora um plano
acima do lençol freático em que o solo
está totalmente seco. A tensão total
Pressão neutra e tensões efetivas
está totalmente seco. A tensão total
no plano B abaixo do nível d’água,
será a soma do efeito das camadas
superiores. A água no interior dos
vazios, abaixo do lençol freático,
estará numa pressão que depende
somente da sua profundidade em
relação ao nível d’água. A pressão da
água u será:
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
Terzaghi notou a diferença da natureza das duas forças
atuantes e chegou a conclusão que a tensão total num planoatuantes e chegou a conclusão que a tensão total num plano
qualquer deve ser considerada como a soma das suas
parcelas:
1 – a tensão efetiva ( ) que é a tensão transmitida pelos
contatos entre as partículas.
2 – a pressão neutra ( ) ou poro-pressão é a pressão da
água.
'
u
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
Terzaghi, engenheiro austriaco considerado o pai da mecânica
dos solos, estabeleceu em 1925 o Princípio das Tensões Efetivas,dos solos, estabeleceu em 1925 o Princípio das Tensões Efetivas,
que pode ser expresso em duas partes:
1) “A tensão efetiva, para solos saturados, pode ser expressa por:
2) Todos os efeitos mensuráveis resultantes de variações de tensões
nos solos, como compressão, resistência ao cisalhamento são
devido a variações de tensões efetivas”.
u '
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
As deformações em sistemas
particulados, caso dos solos, tem
características muito distintas decaracterísticas muito distintas de
outros materiais. No concreto por
exemplo, as deformações
correspondem a mudanças de forma e
volume, com os elementos se
deslocando de forma contínua,
mantendo suas posições relativas. Nos
solos as deformações são resultantes
do deslocamento relativo entre as
partículas como mostra a figura.
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
A compressão das partículas,
individualmente, é desprezível
comparadas as deformaçõescomparadas as deformações
decorrentes dos deslocamentos das
partículas, uma em relação as outras.
Por esta razão entende-se que as
deformações nos solos sejam devidas
somente as variações de tensões
efetivas, que correspondem as
parcelas de te tensão referente as
forças transmitidas grão a grão.
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
TENSÕES NOS SOLOS
Pressão neutra e tensões efetivas
TENSÕES NOS SOLOS
Capilaridade nos solos
Em alguns solos ocorre a capilaridade, que é a
ascensão da água entre os interstícios de pequenas
dimensões deixados pelas partículas sólidas, além do nível
do lençol freático. A altura alcançada depende da naturezado lençol freático. A altura alcançada depende da natureza
do solo. Na figura a seguir verifica-se que o solo não se
apresenta saturado ao longo de toda altura de ascensão
capilar, mas somente até um certo nível, denominado nível
de saturação.
TENSÕES NOS SOLOS
Capilaridade nos solos
TENSÕES NOS SOLOS
Capilaridade nos solos
A altura capilar que a água alcança em um solo se
determina, considerando sua massa como um conjunto de tubos
capilares, formados pelo seus vazios.
O peso de água num tubo com raio r e altura de ascensãoO peso de água num tubo com raio r e altura de ascensão
capilar hc é :
Considerando a tensão superficial T atuando em toda a superfície
de contato água –tubo, a força resultante é igual a:
achrP  ... 2
TrF ...2
TENSÕES NOS SOLOS
Capilaridade nos solos
igualando-se as expressões tem-se:
c
Th

2
Portanto a altura de ascensão capilar é inversamente proporcional
ao raio do tubo. A tensão superficial da água a 20ºC é de 0,073
N/m². Conclui-se pela equação acima que a altura de ascensão
capilar para tubos com 1mm de diâmetro é de 3cm. Para 0,1mm 30
cm, para 0,01mm 3,0 m.
a
c r
h


TENSÕES NOS SOLOS
Capilaridade nos solos
Portanto nos solos arenosos e pedregulhosos onde os poros são
maiores, a altura de ascensão capilar está entre 30cm e 1 m, nos
solos siltosos e argilosos a altura de ascensão capilar pode chegar a
dezenas de metros, devido os poros destes solos serem menores.dezenas de metros, devido os poros destes solos serem menores.
O fenômeno de capilaridade influência no cálculo da tensão
efetiva ( ), pois a água nos vazios do solo, na faixa acima do
lençol freático, mas com ele comunicada, está sob uma pressão
abaixo da atmosférica. A pressão neutra é negativa. Neste caso a
tensão efetiva será maior que a tensão total. A pressão neutra
negativa provoca uma maior força nos contatos dos grãos,
aumentando a tensão efetiva.
'
TENSÕES NOS SOLOS
Capilaridade nos solos
No exemplo a seguir vemos que o solo superficial é uma
areia fina, cuja a ascensão capilar deve ser superior a um metro.
A água tende a subir por capilaridade e toda faixa superior
poderá estar saturada, com água em estado capilar.poderá estar saturada, com água em estado capilar.
TENSÕES NOS SOLOS
Capilaridade nos solos
Como podemos ver a pressão neutra varia linearmente, desde
zero na cota do nível d’água até o valor negativo na superfície,
correspondente à diferença de cota. Portanto a camada superior de
1 m não está seca, a tensão efetiva passa a ser de 10kN/m2 e não
correspondente à diferença de cota. Portanto a camada superior de
1 m não está seca, a tensão efetiva passa a ser de 10kN/m2 e não
nula. Como a resistência das areias é diretamente proporcional à
tensão efetiva, a capilaridade confere a este terreno uma sensívelresistência.