Mecânica dos Solos Aplicada -Prof Alice de Albuquerque - 1ª webconferência - Mod B

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Mecânica dos Solos Aplicada
Webconferência I
Professor(a):Alice de Albuquerque
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Obras de terra
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
O solo é um sistema composto de grãos sólidos e vazios, os quais podem estar preenchidos por água e/ou ar. Quando se executa uma obra de engenharia, impõe-se no solo uma variação no estado de tensão que acarreta em deformações.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
COMPRESSIBILIDADE do solo: diminuição do seu volume sob a ação das cargas aplicadas
COMPACTAÇÃO
ADENSAMENTO
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
COMPACTAÇÃO: Processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
COMPACTAÇÃO → Operação
Simples
De grande importância pelo seus efeitos sobre a estabilização de maciços terrosos
Relaciona-se com os problemas de pavimentação e barragens de terra
Visa melhorar suas características de resistências, bem como permeabilidade, compressibilidade e absorção de água
CompactaçãoAR ≠ AdensamentoH20
 
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
CURVAS DE COMPACTAÇÃO
O aumento do peso específico de um solo depende da energia dispendida e do teor de umidade do solo.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
CURVAS DE COMPACTAÇÃO
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
ENSAIO DE PROCTOR NORMAL - LABORATÓRIO
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
ENSAIO DE PROCTOR NORMAL - LABORATÓRIO
Compacta-se a amostra dentro de um recipiente cilíndrico, com aprox. 1000 cm³, em 3 camadas sucessivas, sob a ação de 25 golpes de um soquete, pesando 2,5 kg, caindo de 30 cm de altura.
Repete-se para vários h, determinando-se, para cada um deles, o gs. Com valores obtidos traça-se a curva gs = f(h), de onde, se obterá hot e gs,max.
A energia de compactação desse ensaio é de aprox. 6 kg·cm/cm³.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
ENSAIO DE PROCTOR NORMAL – Os ensaios podem utilizar três níveis de energia de compactação.
Os ensaios são classificados em:
Quanto maior a energia de compactação maior será a densidade seca do solo e a umidade será ligeiramente menor que a umidade ótima
Normal
Intermediário
Modificado
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COMPACTAÇÃO EM CAMPO
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
COMPACTAÇÃO EM CAMPO – Rolo pé de Carneiro
Rolo pé-de-carneiro: principal vantagem é o entrosamento perfeito entre as camadas compactadas e o pisoteamento do solo de cada camada resultando numa entrosagem de torrões de solo.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Rolo liso: Tem a vantagem de que a superfície de contato com o solo é pequena e, portanto, a compressão atinge pequenas profundidades.
Nos solos moles afundam demasiadamente, o que dificulta a tração.
São indicados somente para a compactação de pedregulhos, areias, pedra britada, lançadas em camadas de não mais de 15 cm.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Vibradores: Ótimos para compactar areias // Camadas de 15 cm.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
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.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Ao aplicar um carregamento em um solo saturado os recalques desenvolvem-se ao longo do tempo.
A Teoria do Adensamento trata de como os recalques evoluem com o tempo
Para entender o fenômeno do adensamento será utilizada a analogia mecânica de Terzaghi
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Analogia mecânica de Terzaghi
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Analogia mecânica de Terzaghi
Analogia: carga no pistão  carregamento vertical ; cilindro  confinamento do solo; água no cilindro  água nos vazios do solo e mola  esqueleto mineral (estrutura formada pelos grãos).
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
A teoria clássica de Terzaghi equaciona o fenômeno de adensamento baseado nas seguintes hipóteses simplificadoras:
Solo homogêneo
Solo saturado
Partículas sólidas e fluído intersticial incompressíveis em relação ao solo
O solo pode ser estudado a partir de elementos infinitesimais, apesar de ser constituído de partículas sólidas e vazios discretizados
Compressão e fluxo unidimensionais
Fluxo governado pela Lei de Darcy
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
7. É válido o Princípio das Tensões Efetivas
8. O índice de vazios do solo varia linearmente com o acréscimo de tensão efetiva durante o processo de adensamento
9. São consideradas deformações tão somente devido ao processo de adensamento - compressão primária
10. As deformações são consideradas infinitesimais em relação a espessura da camada compressível, de forma que esta é considerada constante
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO: o estudo da resistência ao cisalhamento se baseia na análise do estado de tensões que podem provocar a ruptura nos solos. A análise é feita através dos critérios que representem o comportamento dos materiais em relação às tensões de ruptura. Os critérios de ruptura que melhor refletem o comportamento dos solos são os critérios de Coulomb e de Mohr.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Compacidade das areias: O comportamento das areais depende da granulometria, forma dos grãos e da compacidade. É o índice de compacidade relativa que caracteriza a areia entre fofa, compacidade média e compacta, e é determinado em função do índice de vazios.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Consistência das argilas: A consistência de uma argila pode ser percebida através do manuseio e o seu estado é usualmente indicado pela sua resistência que pode ser medida através do ensaio de compressão simples.
Compressibilidade dos solos, adensamento e resistência ao cisalhamento
Consistência das argilas:
Relação tensão x deformação
Relação tensão x deformação
Ensaio de compressão confinada
ENSAIO DE COMPRESSÃO TRIAXIAL: Aplicação de carga vertical em corpo de prova cilíndrico
→ Com confinamento (ensaio de compressão triaxial) 
Ensaio de compressão confinada
Amostragem deformada e indeformada
Amostra indeformada
Amostra deformada
Ensaio de compressão confinada
Ensaio de compressão confinada
Consiste na compressão do solo contido em um anel que impede qualquer deformação lateral → simula o comportamento do solo quando este é comprimido pela ação de uma carga de grande área (em relação a espessura da camada), como por um aterro de grande extensão.
Ensaio de compressão confinada
PROCEDIMENTO
Emprego de amostras indeformadas -- Atenção: evitar amolgamento 
Amostra colocada em um anel metálico (5cm ≤ D ≤ 12cm) 
Confinada no topo e na base por pedras porosas -- Permite-se a saída de água 
Sobre a pedra porosa: Placa rígida de aço pela qual se aplicam as cargas. Anel metálico: Restrição da deformação lateral -- Permite apenas o adensamento 
Ensaiode compressão confinada
5. Aplicação dos carregamentos em etapas, em diversos intervalos de tempo, até a sua estabilização 
6. Mede-se a variação de altura em função do tempo 
7. Novo acréscimo de carga: -- Usualmente o dobro da tensão anterior-- Repete-se o processo 
8. Descarregamento em pelo menos três estágios
Ensaio de compressão confinada
Ensaio de compressão confinada
Resultados do ensaio edométrico: apresentados em escala logarítmica 
Ensaio de compressão confinada
Ensaio de compressão confinada
Ensaio de compressão confinada
O que acontece durante a aplicação das cargas? 
 Compressão inicial: 
Deformação inicial devido à saída de bolhas de ar 
Não segue a Teoria do Adensamento 
Adensamento primário: 
Saída de água dos vazios 
Variação no estado de tensões efetivas 
Ensaio de compressão confinada
Adensamento secundário:
Deformação residual lenta sob tensão efetiva ~ constante 
Saída de água dos vazios com gradientes muito baixos
Cr  índice de recompressão
Cc  índice de compressão
Cs  índice de descarga
Ensaio de compressão confinada
TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO
Como os solos apresentam um comportamento não-elástico, apresentam uma “memória de carga”. A tensão de pré-adensamento é definida como a tensão correspondente ao maior carregamento que um solo esteve submetido na sua vida geológica.
Ensaio de compressão confinada
Identificada na curva log ’ x e:
A tensão correspondente a mudança de comportamento
 tensão de pré adensamento(’vm)
Máxima tensão efetiva sofrida pelo solo
TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO
Ensaio de compressão confinada
Método para obtenção da tensão de pré-adensamento
Método de Pacheco Silva
Passos:
Prolonga-se a reta virgem até o encontro com uma horizontal traçada do índice de vazios inicial;
Do ponto de interseção baixa-se uma vertical até a curva;
Deste último ponto traça-se uma horizontal até o prolongamento da reta virgem.
Ensaio de compressão confinada
Se a tensão de pré-adensamento corresponde a tensão efetiva do solo no campo  ’vm = ’v0  SOLO NORMALMENTE ADENSADO
Se a tensão de pré-adensamento é maior que a tensão efetiva do solo no campo  ’vm > ’v0  SOLO PRÉ-ADENSADO (ou sobre-adensado)
Em casos esporádicos a tensão de pré-adensamento verificada é inferior a tensão efetiva do solo  ’vm < ’v0  SOLO SUB-ADENSADO (ou em processo de adensamento)
Ensaio de compressão confinada
OCR = 1  solo normalmente adensado 
 OCR > 1  solo pré-adensado 
OCR < 1  solo em adensamento