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Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 1 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 RELATÓRIO REFERENTE AO ENSAIO DE ANDENSAMENTO UNIDIMENSIONAL (NBR 12007:1990) Acadêmicos: Alexandre Xavier Lorran Avelino Rhayane Andrade Junior Goiânia: 18 de julho de 2018. Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 2 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS CÂMPUS GOIÂNIA DEPARTAMENTO DAS ÁREAS ACADÊMICAS - III ÁREA DE CONSTRUÇÃO CIVIL Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional NBR -12007: 1990 Relatório apresentado ao Docente Giovane Batalione, como forma de compor a segunda nota do semestre da disciplina de Mecânica dos Solos 2. Apresentados pelos acadêmicos de Engenharia Ambiental e Sanitária Alexandre Xavier, Lorran Avelino e Rhayane Andrade. Goiânia 2018 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 3 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 Sumário: 1 - Introdução Teórica .................................................................................... 4 2 – Objetivo .......................................................................................................... 5 3 - Materiais e aparelhos utilizados .................................................................... 5 4 – Procedimento .................................................................................................6 5 - Tabelas e Gráficos .......................................................................................... 9 6 - Resultados e Discussões .................................................................................. 15 7 – Exercícios ........................................................................................................ 20 8 – Referências ...................................................................................................... 21 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 4 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 1. Introdução Teórica De um modo geral, todos, os materiais sofrem uma variação de volume quando submetidos a um estado de tensão. No caso dos solos não existe diferença. Quando um solo é submetido a um estado de tensão ou a um carregamento, o mesmo sofre uma redução de volume devida à compressibilidade dos grãos, compressão da água e ar contidos nos seus vazios ou devido à expulsão da água e do ar existente nos vazios. (CARVALHO, 2004) Como a compressibilidade dos grãos, da água e do ar são desprezíveis, a redução de volume que ocorre no mesmo pode ser atribuída quase que totalmente à saída/expulsão da água e do ar dos vazios (CARVALHO, 2004). As cargas de uma determinada estrutura ou, por exemplo, da construção de um aterro, são transmitidas ao solo gerando uma redistribuição dos estados de tensão em cada ponto do maciço (acréscimos de tensão), a qual irá provocar deformações em maior ou menor intensidade, em toda área nas proximidades do carregamento, que por sua vez, resultarão em recalques superficiais. Definem-se então alguns conceitos importantes: Compressão: é o processo pelo qual uma massa de solo, sob a ação de cargas, varia de volume (“deforma”) mantendo sua forma. Os processos de compressão podem ocorrer por compactação (redução de volume devido ao ar contido nos vazios do solo) e pelo adensamento (redução do volume de água contido nos vazios do solo). Compressibilidade: Relação independente do tempo entre variação de volume (deformação) e tensão efetiva. É a propriedade que os solos têm de serem suscetíveis à compressão. Adensamento: Processo dependente do tempo de variação de volume (deformação) do solo devido à drenagem da água dos poros. Uma das principais causas de recalque é a compressibilidade do solo, ou seja, a diminuição do seu volume sob a ação de cargas aplicadas. A variação de volume em uma massa de solo, ao se aplicar um carregamento, é causada por pelo menos um dos seguintes efeitos: deformação ou deslocamento das partículas sólidas, expulsão de ar ou água dos vazios. Na Engenharia Civil, os carregamentos aplicados às camadas de solo não apresentam grandes magnitudes para promoverem deformações nas partículas sólidas. A água é considerada como incompressível, sendo assim, basicamente as deformações no solo ocorrem pela variação de volume dos vazios. Podemos citar um grande exemplo clássico de obra a Torre de Pisa, localizada na Itália na Praça dos Milagres, a mesma ficou conhecida por seu “design” toro que promoveu um grande recalque do solo sob suas fundações, pois a mesma gerou um elevado nível de recalque diferencial. Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 5 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 Figura 1 – Torre de Pisa. (Fonte: Euro Dicas) 2. Objetivo O objetivo do ensaio de adensamento é determinar as propriedades de compressão de uma camada de argila, para serem utilizadas nas avaliações do recalque. O ensaio de adensamento unidimensional dispôs como embasamento a NBR 12007: 1990, onde esta fomenta o objetivo da construção de curvas que relacionam deformações com o tempo e índices de vazios com pressões, a partir das quais será determinado o coeficiente de adensamento (cv) pelo processo de Taylor, o coeficiente de compressibilidade (av), coeficiente de variação volumétrica (mv), índice de compressão (Cc) e tensão de pré- adensamento (o'pa). 3. Materiais e aparelhos utilizados Amostra de Solo; Balança com Precisão de 0,1g; Papel Filtro; Pedra Porosa; Becker; Equipamento para compactação estática e molde para compactação; Bacia Metálica; Estilete; Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 6 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 Régua metálica e espátulas; Célula de adensamento; Prensa de adensamento eletrônico integrado a um computador, equipado com extensômetro digital; Jogos de Pesos. 4. Procedimento Antes da realização do ensaio, foi nos informados dado sobre o referente experimento a ser realizado, onde a massa específica dos sólidos (ps) deste solo é 2,646 g/cm³. A partir de cálculos posteriormente mostrados determinamos que a massa específica aparente seca (pd) é 1,680 g/cm³, levando em conta o fato do grau de compactação (GC) anteposto foi de 100% e a diferença entre a umidade ótima e a umidade de moldagem (h-hot) é 17,8%, então constamos que a massa de solo com umidade higroscópica a ser utilizada é 243,96 g. Foi adicionada 9,51 g de água que foi medida com o amparo de um becker, ao solo com o auxílio de espátulas e uma bacia metálica, até que se homogeneizasse a amostra e atingisse a umidade de moldagem (Wmol) de 23,3% sendo transferido ao molde de nº 15 para compactação estática, acima do solo foi depositado um papel filtro. Após lograr a bolacha, e retirá-la do interior do molde, operando o mesmo equipamento de compactação estática, introduziu-se um anel que compõe a célula de adensamento, cujas dimensões são 20 mm de altura, 87,4 mm de diâmetro (medidas obtidas pelo uso do paquímetro) e massa de 81,26 g, da forma mais meticulosa possível, a fim de não desfazer ou danificar a amostra, sendo empregado idem o aparelhocitado a pouco. O excesso de solo foi retirado, usando estilete régua metálica com intuito de fazer toda a superfície da amostra ficar rente às bordas do anel (conforme figura 2) denomina-se tal processo como rasamento. Pesou-se a massa do solo mais o anel, que equivale a 335,44 g. O solo restante, retirado no rasamento, foi recolhido e colocado em 3 cápsulas para que se obtivesse a umidade. Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 7 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 Figura 2 – Preparo da amostra no corpo de prova. (Fonte: Arquivo próprio) Na base da célula de adensamento colocou-se uma pedra porosa previamente saturada, encaixou-se a parte superior da célula, assentou-se sobre a pedra porosa um papel filtro circular de mesmo diâmetro saturado. Outro anel que compõem a célula foi depositado e enfim o solo, que estava contido em outro anel, para garantir o completo encaixe desse sistema sobrepôs-se um apetrecho parecido com uma tampa de panela feita de acrílico, besuntada por vaselina, que pressiona o sistema por inteiro. É adicionado mais um anel, e seu encaixo é feito idem ao descrito há pouco. Como foi efetuado na base, colocou-se um papel filtro seguido de uma pedra porosa, ambos saturados. Pousou-se a tampa da célula de adensamento, e para selar a parte superior coma inferior da célula foram utilizadas roscas em cada parafuso que pertencem ao conjunto. A célula de adensamento foi acoplada da forma correta a prensa de adensamento, como podemos visualizar na figura 3, sendo apertada a taramela até que o extensômetro encoste-se à célula e fique na posição exata, tendo o cuidado de não apertar em excesso para que o solo não inicie o fenômeno de adensamento. Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 8 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 Figura 3 – Prensa de adensamento. (Fonte: Arquivo próprio) O braço de alavanca da prensa está travado e não foi carregado ainda, primeiramente é necessário que se faça o cadastramento dos carregamentos no software específico do computador que fica ao lado da prensa, sendo mostrada a quantidade exata de pesos a serem colocados no braço de alavanca, de forma a garantir que o solo esteja recebendo os carregamentos propostos para cada estágio. Destaca-se que são seis estágios, sendo cinco de carregamento cujas cargas são 20 KPa, 50 KPa, 100 KPa, 200 KPa e 400KP e um descarregamento de 200KPa. O primeiro estágio (20 KPa), além de carregamento é também de inundação, onde a água é adicionada a bureta de forma que esta percola por cima e por baixo, garantido que o solo esteja totalmente saturado e todos os espaços vazios sejam preenchidos. A bureta será utilizada também para medir a permeabilidade do solo, como no ensaio de permeabilidade a carga variável, já que é um solo com propriedades argilosas. Entabulamos o ensaio então, simultaneamente acionamos o software e liberando a Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 9 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 trava do braço de alavanca, para que este transmitisse ao solo carregamento decretado. O programa de computador imediatamente começa traçar o gráfico de deformação versus tempo até o final de 24h, que é o prazo estabelecido para carga. Ao final deste período novamente é repetida esta etapa, ou seja, o braço de alavanca é travado, coloca-se o peso aventado respectivo ao próximo estágio, mantendo o cuidado na hora da liberação do braço de alavanca e o início da medição das deformações pelo software, que já está configurado. Importante lembrar que a prensa de adensamento sempre deve estar nivelada. Após uma semana, onde os seis estágios foram concluídos, retirou-se a célula de adensamento da prensa, removeu-se a parte superior da célula, a pedra porosa e o papel filtro, os anéis laterais e por fim o solo que estava acoplado ao anel principal. Foi verificado o rebaixamento do solo, que já o mesmo estava no nível da bora inicialmente. Após os carregamentos o mesmo se encontrava abaixo da borda. Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 10 Ensaio Realizado em: 21/06/2018 5. Tabelas e Gráficos: 1º ESTÁGIO - 20KPa DATA HORA TEMPO LVDT ALTURA (min) (mm) (mm) 21.06.2018 10:06:55 0 0,098 19,902 10:07:01 0,125 0,406 19,594 10:07:09 0,25 0,404 19,596 10:07:24 0,5 0,405 19,595 10:07:54 1 0,409 19,591 10:08:54 2 0,416 19,584 10:10:54 4 0,423 19,577 10:14:54 8 0,43 19,570 10:21:54 15 0,435 19,565 10:36:54 30 0,44 19,560 11:06:54 60 0,444 19,556 12:06:54 120 0,449 19,551 14:06:54 240 0,453 19,547 18:06:54 480 0,456 19,544 10:06:54 1440 0,458 19,542 07:23:14 2716,3 0,461 19,539 Tabela 1 – Estágio: 20 KPa Figura 4 - Gráfico Relacionado à Tabela 1 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 10 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 2º ESTÁGIO - 50KPa DATA HORA TEMPO LVDT ALTURA (min) (mm) (mm) 23.06.2018 7:24:02 0,000 0,509 19,491 23.06.2018 7:24:08 0,125 0,581 19,419 23.06.2018 7:24:16 0,250 0,595 19,405 23.06.2018 7:24:31 0,500 0,610 19,390 23.06.2018 7:25:01 1,000 0,626 19,374 23.06.2018 7:26:01 2,000 0,650 19,350 23.06.2018 7:28:01 4,000 0,673 19,327 23.06.2018 7:32:01 8,000 0,692 19,308 23.06.2018 7:39:01 15,000 0,707 19,293 23.06.2018 7:54:01 30,000 0,720 19,280 23.06.2018 8:24:01 60,000 0,730 19,270 23.06.2018 9:24:01 120,000 0,740 19,260 23.06.2018 11:24:01 240,000 0,749 19,251 23.06.2018 15:24:01 480,000 0,758 19,242 24.06.2018 7:24:01 1440,000 0,772 19,228 25.06.2018 7:24:01 2880,000 0,780 19,220 25.06.2018 7:24:45 2880,700 0,780 19,220 Tabela 2 – Estágio: 50 KPa Figura 5 - Gráfico Relacionado à Tabela 2 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 11 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 3º ESTÁGIO - 100KPa DATA HORA TEMPO LVDT ALTURA (min) (mm) (mm) 25.06.2018 7:25:47 0 0,78 19,22 25.06.2018 7:25:53 0,125 0,955 19,045 25.06.2018 7:26:01 0,25 0,988 19,012 25.06.2018 7:26:16 0,5 1,015 18,985 25.06.2018 7:26:46 1 1,045 18,955 25.06.2018 7:27:46 2 1,076 18,924 25.06.2018 7:29:46 4 1,105 18,895 25.06.2018 7:33:46 8 1,129 18,871 25.06.2018 7:40:46 15 1,146 18,854 25.06.2018 7:55:46 30 1,162 18,838 25.06.2018 8:25:46 60 1,174 18,826 25.06.2018 9:25:46 120 1,184 18,816 25.06.2018 11:25:46 240 1,194 18,806 25.06.2018 15:25:46 480 1,204 18,796 26.06.2018 7:25:46 1440 1,216 18,784 26.06.2018 7:26:23 1440,6 1,214 18,786 Tabela 3 – Estágio: 100 KPa Figura 6 - Gráfico Relacionado à Tabela 3 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 12 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 4º ESTÁGIO - 200KPa DATA HORA TEMPO LVDT ALTURA (min) (mm) (mm) 26.06.2018 7:27:10 0 1,215 18,785 26.06.2018 7:27:16 0,125 1,46 18,540 26.06.2018 7:27:24 0,25 1,506 18,494 26.06.2018 7:27:39 0,5 1,541 18,459 26.06.2018 7:28:09 1 1,575 18,425 26.06.2018 7:29:09 2 1,61 18,390 26.06.2018 7:31:09 4 1,641 18,359 26.06.2018 7:35:09 8 1,668 18,332 26.06.2018 7:42:09 15 1,686 18,314 26.06.2018 7:57:09 30 1,702 18,298 26.06.2018 8:27:09 60 1,716 18,284 26.06.2018 9:27:09 120 1,726 18,274 26.06.2018 11:27:09240 1,736 18,264 26.06.2018 15:27:09 480 1,746 18,254 27.06.2018 7:27:09 1440 1,762 18,238 27.06.2018 7:32:04 1444,9 1,762 18,238 Tabela 4 – Estágio: 200 KPa Figura 7 - Gráfico Relacionado à Tabela 4 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 13 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 5º ESTÁGIO - 400KPa DATA HORA TEMPO LVDT ALTURA (min) (mm) (mm) 27.06.2018 7:33:14 0 1,766 18,234 27.06.2018 7:33:20 0,125 2,041 17,959 27.06.2018 7:33:28 0,25 2,085 17,915 27.06.2018 7:33:43 0,5 2,12 17,88 27.06.2018 7:34:13 1 2,152 17,848 27.06.2018 7:35:13 2 2,186 17,814 27.06.2018 7:37:13 4 2,214 17,786 27.06.2018 7:41:13 8 2,239 17,761 27.06.2018 7:48:13 15 2,255 17,745 27.06.2018 8:03:13 30 2,27 17,73 27.06.2018 8:33:13 60 2,285 17,715 27.06.2018 9:33:13 120 2,294 17,706 27.06.2018 11:33:13 240 2,303 17,697 27.06.2018 15:33:13 480 2,312 17,688 28.06.2018 7:33:13 1440 2,329 17,671 28.06.2018 7:33:44 1440,5 2,329 17,671 Tabela 5 – Estágio: 400 KPa Figura 8 - Gráfico Relacionado à Tabela 5 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 14 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 6º ESTÁGIO - 200KPa - Descarregamento DATA HORA TEMPO LVDT ALTURA (min) (mm) (mm) 28.06.2018 7:34:36 0 2,307 17,693 28.06.2018 7:34:42 0,125 2,286 17,714 28.06.2018 7:34:50 0,25 2,285 17,715 28.06.2018 7:35:05 0,5 2,284 17,716 28.06.2018 7:35:35 1 2,283 17,717 28.06.2018 7:36:35 2 2,283 17,717 28.06.2018 7:38:35 4 2,282 17,718 28.06.2018 7:42:35 8 2,281 17,719 28.06.2018 7:49:35 15 2,281 17,719 28.06.2018 8:04:35 30 2,279 17,721 28.06.2018 8:34:35 60 2,279 17,721 28.06.2018 9:34:35 120 2,278 17,722 28.06.2018 11:34:35 240 2,278 17,722 28.06.2018 15:34:35 480 2,277 17,723 29.06.2018 7:34:35 1440 2,277 17,723 30.06.2018 7:34:35 2880 2,275 17,725 30.06.2018 7:42:36 2888 2,275 17,725 Tabela 6 – Estágio: 200 KPa – Descarregamento Figura 9 – Gráfico Relacionado à Tabela 6 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 15 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 7º ESTÁGIO - 100KPa - Descarregamento Final DATA HORA TEMPO LVDT ALTURA (min) (mm) (mm) 30.06.2018 7:44:36 0 2,268 17,732 30.06.2018 7:44:42 0,125 2,221 17,779 30.06.2018 7:44:50 0,25 2,22 17,78 30.06.2018 7:45:05 0,5 2,219 17,781 30.06.2018 7:45:35 1 2,217 17,783 30.06.2018 7:46:35 2 2,216 17,784 30.06.2018 7:48:35 4 2,215 17,785 30.06.2018 7:52:35 8 2,214 17,786 30.06.2018 7:59:35 15 2,213 17,787 30.06.2018 8:14:35 30 2,211 17,789 30.06.2018 8:44:35 60 2,209 17,791 30.06.2018 9:44:35 120 2,209 17,791 30.06.2018 11:44:35 240 2,207 17,793 30.06.2018 15:44:35 480 2,204 17,796 01.07.2018 7:44:35 1440 2,202 17,798 02.07.2018 7:44:35 2880 2,198 17,802 03.07.2018 7:17:46 4293,2 2,197 17,803 Tabela 7 – Estágio: 100 KPa – Descarregamento Final Figura 10 – Gráfico Relacionado à Tabela 7 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 16 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 6. Resultados e Discussões Figura 11 – Resultado - Índice de vazios Figura 12 – Resultados Obtidos do Corpo de Prova No fim do ensaio, cada incremento de carga corresponde a tensão efetiva σ’ e os índices de vazios respectivos podem ser calculados em função da densidade e da deformação da amostra. Figura 13 – Amostra de Deformação Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 17 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ (Fonte: Internet) PRESSÃO DE PRÉ - ADENSAMENTO: É a pressão limite da curva de recompressão, o que corresponde ao estado de solicitação máximo a que esteve submetido anteriormente a camada de solo. Processo gráfico de Casagrande (1936) para determinação da pressão de pré- adensamento. Figura 14 – Pré-adensamento (Fonte: Internet) Passo a passo: Determina-se o ponto O na curva exlog σ, onde tem o maior raio de curvatura; Passa-se por ele a horizontal OA; Desenha-se uma tangente OB ao ponto O na curva; Passa-se a linha bissetriz OC ao ângulo AOB; Prolonga-se a parte reta da curva até a bissetriz. A interseção é o ponto P que corresponde a pressão de pré-adensamento, σa. ÍNDICE DE COMPRESSÃO: A declividade da curva exlog σ’ para um solo normalmente adensado, é chamada de índice de compressão. Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 18 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ Figura 15 – Cálculo do Índice de Compressão (Fonte: Internet) Existem diversos modos de se representar os resultados do ensaio de adensamento. A taxa de deformação do solo no início do ensaio é bem veloz, mas, como o decorrer do ensaio ela decresce. Depois de transcorrido o tempo necessário para que as leituras se tornem constantes, os resultados de cada estágio são colocados em um gráfico em função do logaritmo do tempo. A curva de compressão do solo é normalmente representada em função do índice de vazios versus o logaritmo da tensão vertical. O valor do índice de vazios ao final de cada estágio de carregamento pode ser obtido considerando- se a hipótese de carregamento confinado, a partir da relação da deformação volumétrica com o índice de vazios: O índice de vazios inicial do corpo de prova (“e0”) pode ser obtido a partir da relação: Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 19 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ Para a condição inicial da amostra, pode-se calcular o grau de saturação (“So”) a partir da relação: MÉTODO DE CASAGRANDE 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, como mostra a Figura 16. Figura 16 - Determinação da tensão de pré adensamento pelo método de Casagrande (Fonte: Internet) Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 20 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ METODO DE PACHECO E SILVA 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- adensamentodo solo, como mostra a Figura 17. Figura 17 - Determinação da tensão de pré adensamento pelo método de Pacheco e Silva (Fonte: Internet) 7. Exercício Em uma obra rodoviária será construído, em um determinado trecho, um aterro cuja altura será de 10,0 metros, solo compactado na energia do Proctor normal. O grau de compactação do solo será GC = 100% e desvio de umidade +/- 1%. Do terreno de fundação representado no Perfil abaixo foram realizados alguns ensaios de caracterização e de adensamento (utilizar resultados do ensaio desenvolvido no laboratório). Teor de umidade. NBR 6457 Massa específica natural (Balança hidrostática). NBR 2887 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 21 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ Massa específica dos sólidos. NBR 6508 Aterro construído sobre este Perfil ___cota zero____________ Areia argilosa média compactada 𝛾 = 16 𝑘𝑁/𝑚³ ___cota - 1,5 m____________ Solo que você ensaiou ___cota - 5,5 m____________ Solo arenoso 𝛾 = 17 𝑘𝑁/𝑚³ ___cota - 7,0 m ___ Nível da água freática começa aqui_________ De acordo com os dados fornecidos, pede-se: 1) Calcular o valor do recalque total da camada do solo que foi ensaiado no laboratório. 2) Calcular o valor do recalque da camada após ter decorrido 20 dias do término do aterro. 3) Qual será o tempo necessário para que ocorra um recalque na camada igual a 5 cm? 4) Qual será o tempo necessário para que ocorra 90% do adensamento da camada? 5) As especificações de Serviço desta obra indicam que o aterro poderá sofrer um recalque total de 20 cm. Com base nessa especificação e nos resultados obtidos, comente a necessidade ou não de haver (realizar) intervenções geotécnicas na camada do subsolo, para garantir as especificações do projeto em relação ao recalque. (Usar aceleração gravitacional 10 m/s²). Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 22 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ RESPOSTA QUESTÃO 1: Dados: Massa específica do solo ensaiado: 1,680 g/cm³ = 1.680 kg/m³ Massa específica do aterro: 1,650 g/cm³ = 1.650 kg/m³ Umidade do solo ensaiado: 17,8% = 0,178 Aceleração da gravidade: 10 m/s² Altura do aterro: Haterro = 10 m Índice de vazios inicial: 𝜀 = 0,575 I – Cálculo da tensão efetiva inicial (𝜎′𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙): 𝛾𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑜 = 1,650 𝑥 𝑘𝑔 𝑚3 𝑥 (1 + 0,185) 𝑥 10 𝑚 𝑠2 = 19.55 𝑁 𝑚3 = 19,95 𝑘𝑁/𝑚³ 𝛾𝑠𝑜𝑙𝑜 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑖𝑎𝑑𝑜 = 1.680 𝑘𝑔 𝑚3 𝑥 10 𝑚 𝑠2 𝑥 (1 + 0,178) = 19.790,4 N/m³ = 19,79 𝑘𝑁/𝑚3 𝜎′𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = (1,5 𝑚 𝑥 16 𝑘𝑁 𝑚3 ) + (2𝑚 𝑥 19,79 𝑘𝑁 𝑚3 ) = 𝟔𝟑, 𝟓𝟖 𝒌𝑷𝒂 II – Cálculo da tensão na cota 13,5 m (∆𝜎′): ∆𝜎′ = 𝛾𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑜𝑥 𝐻𝑎𝑡𝑒𝑟𝑟𝑜 = 19,55 𝑘𝑁 𝑚3 𝑥 10 𝑚 = 𝟏𝟗𝟓, 𝟓 𝒌𝑷𝒂 III – Tensão de pré-adensamento (𝜎𝑝): 𝜎𝑝 = 𝟓𝟑 𝒌𝑷𝒂 IV – Cálculo da Razão de Pré-Adensamento (OCR): 𝑂𝐶𝑅 = 𝜎𝑝 𝜎′𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 53 63,58 = 𝟎, 𝟖𝟑 < 𝟏 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 23 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 𝑂𝐶𝑅 < 1 ∴ solo sub-adensado (solo em processo de adensamento). V – Cálculo do Cc: 𝐶𝑐 = ∆𝜀 ∆𝜎 = 0,480 − 0,440 log 200 − log 100 = 0,040 0,301 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟐𝟗 VI – Cálculo do recalque total (𝜌): 𝜌 = 𝐻 1 + 𝜀 𝑥 [𝐶𝑐 𝑥 log 𝜎′𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + ∆𝜎′ 𝜎𝑝 ] 𝜌 = 4 𝑚 1 + 0,575 𝑥 [0,1329 𝑥 log 63,58 + 197,9 53 ] = 0,23 𝑚 = 𝟐𝟑 𝒄𝒎 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 24 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ RESPOSTA QUESTÃO 2: I – Cálculo do Coeficiente de adensamento (Cv): 𝐻𝑚é𝑑 = 𝐻𝑜 − 𝐻𝑓 2 = 18,24 + 17,72 2 = 17,98 𝑚𝑚 𝐻𝑑 = 𝐻𝑚é𝑑 2 = 17,98 2 = 8,99 𝑚𝑚 𝑡90 = 1,2 = (1,2)2 = 1,44 min = 86,4 𝑠 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 25 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ 𝑇 = 𝐶𝑣 𝑥 𝑡90 (𝐻𝑑)² 𝐶𝑣 = 𝑇 𝑥 (𝐻𝑑)² 𝑡90 = (0,848)𝑥 (0,899)² 86,4 = 7,93 𝑥 10−3𝑐𝑚2 𝑠 = 𝟔, 𝟖𝟓 𝒙 𝟏𝟎−𝟐𝒎²/𝒅𝒊𝒂 II – Calcular recalque (T) para 20 dias: 𝑇 = 𝐶𝑣 𝑥 𝑡 (𝐻𝑑)² = 6,85 𝑥 10−2𝑚2 𝑑𝑖𝑎 x 20 dias 4𝑚² = 𝟎, 𝟑𝟒𝟐𝟓 Para fator tempo igual a 0,3425; o grau de adensamento (u) é de: 𝒖 = 𝟎, 𝟔𝟓 Para 20 dias, o recalque é: 𝜌20 𝑑𝑖𝑎𝑠 = 𝜌𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + 0,65 = 23 𝑥 0,65 = 𝟏𝟒, 𝟗𝟓 𝒄𝒎 RESPOSTA QUESTÃO 3: Para: 𝑈𝑧 = 5 𝑐𝑚 23 𝑐𝑚 = 0,22 Temos: 𝑇 = 0,038 Então: 𝑇 = 𝐶𝑣 𝑥 𝑡 (𝐻𝑑)² 𝑡 = 0,038 𝑥 (2)²𝑚² 6,85 𝑥 10−2𝑚²/𝑑𝑖𝑎 = 58,9 𝑑𝑖𝑎𝑠 ≅ 𝟓𝟗 𝒅𝒊𝒂𝒔 Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 26 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 ‘ RESPOSTA QUESTÃO 4: 𝑇 = 𝐶𝑣 𝑥 𝑡 (𝐻𝑑)2 𝑡90 = (𝐻𝑑)2𝑥 𝑇 𝐶𝑣 = (2 𝑚)2𝑥 0,848 6,85 𝑥 10−2 𝑚²/𝑑𝑖𝑎 = 49,52 𝑑𝑖𝑎𝑠 ~ 𝟓𝟎 𝒅𝒊𝒂𝒔 RESPOSTA QUESTÃO 5: O solo sub-adensado só existe na teoria, já que é impossível que a pressão de pré- adensamento do solo seja menor que a pressão efetiva devida ao preso próprio atuante no solo. Com base nos cálculos efetuados neste exercício, o solo estudado vai apresentar recalque maior que 20 cm, o que vai exigir intervenções no solo para reforço de sua estrutura antes da adição do aterro especificado. Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 27 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 8. Conclusão O ensaio de compressão oedométrica (também referido como ensaio de compressão confinada ou ensaio de adensamento) é o mais antigo e mais conhecido para a determinação de parâmetros de compressibilidade do solo. O ensaio consiste na compressão de uma amostra de solo, compactada ou indeformada, pela aplicação valores crescentes de tensão vertical, sob a condição de deformação radial nula. O ensaio é realizado mantendo a amostra saturada e utilizando duas pedras porosas (uma no topo e uma na base) de modo a acelerar a velocidade dos recalques na amostra e, consequentemente, diminuir o tempo de ensaio. Durante cada carregamento, são efetuadas leituras dos deslocamentos verticais do topo da amostra e do tempo decorrido. Em cada estágio do carregamento, foi estimado o coeficiente de adensamento pelo método de Taylor, onde variava seus valores para cada incremento de carga. Relatório referente ao ensaio de Adensamento Unidimensional – NBR – 12007: 1990 27 Ensaio Realizado em: 17/02/2018 9. Referências https://academicoweb.ifg.edu.br/uploads/MATERIAIS_AULAS/203 350- Antes_de_Realizar_o_Ensaio_-_Tela_01.png https://academicoweb.ifg.edu.br/uploads/MATERIAIS_AULAS/203 351- Antes_de_Realizar_o_Ensaio_-_Tela_02.png https://www.passeidireto.com/arquivo/1900787/aula-2-adensamento- e- compressibilidadehttp://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/ms2_unid03.pdf https://pt.slideshare.net/ezequielborges7/ensaios-de-densidade-e- massa- especifica?next_slideshow=1 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12007: Solo - Ensaio de adensamento unidimensional. Rio de Janeiro, 1990. CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações. Rio de Janeiro: LTC, 6ª EDIÇÃO, 1996. 234
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