Mecânica dos Solos-Prof Alice de Albuquerque - 4ª webconferência - Mod B

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Mecânica dos Solos
Webconferência IV
Professor(a):Alice de Albuquerque
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 
Ensaio de 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
Cr: coeficiente de recompressão, trecho em que a argila está pré-adensada. Neste patamar o solo tem um comportamento praticamente elástico. Desta forma, carregamentos que ficam neste nível de carga não condicionam adensamento primário.
Cc: coeficiente de compressão primária, argila normalmente adensada. Os recalques vão acontecer com redução de índice (redução volumétrica) em deformações permanentes.
Cs: coeficiente de descompressão. O índice de vazios já fora reduzido durante o percurso de carregamento no trecho de compressão primária, não voltando o solo ao estado atual.
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
Cálculo do recalque total
Causas de deformações em fundações
Cálculo do recalque total
Deformações  Grande interesse da Geotecnia
A DEFORMAÇÃO DA MAIORIA DOS SOLOS, É MUITO MAIOR QUE A DOS MATERIAIS ESTRUTURAIS E MUITAS VEZES, ESTA DEFORMAÇÃO SE PRODUZ AO LONGO DO TEMPO.
DEFORMAÇÕES
RÁPIDAS  solos arenosos ou argilosos não saturados
LENTAS  solos argilosos saturados
Cálculo do recalque total
Deslocamento vertical descendente de estrutura apoiada sobre terreno.
RECALQUE
Cálculo do recalque total
Tolerâncias a recalques
Cálculo do recalque total
Recalque admissível 
Depende:
Tipo de solo
Finalidade da obra
Cultura local
FUNDAÇÕES
Cálculo do recalque total
Estimativa da magnitude dos recalques
ρT = recalque total
ρi = recalque imediato/inicial
ρc = recalque por consolidação primário
ρs = recalque por consolidação secundária
Cálculo do recalque total
ρT = recalque total
ρi = recalque imediato/inicial
ρc = recalque por consolidação primário
ρs = recalque por consolidação secundária
Cálculo do recalque total
Recalque imediato
São recalques ocorridos após a aplicação do carregamento
É a parcela predominante nas areias
Ocorre em poucos segundos
Cálculo do recalque total
Recalque por consolidação primário
Característico de solos finos saturados
Resulta da dissipação do excesso de poro-pressão inicial, com a transferência de carga ao esqueleto sólido
Pode durar meses a anos para ocorrer
Cálculo do recalque total
Recalque por consolidação secundária
Recalque que ocorre sob tensão constante
Areias: quebra de grãos
Preponderantes em argilas moles ou marinhas
Cálculo do recalque total
Cálculo dos recalques instantâneos
Cálculo do recalque total
Cálculo dos recalques primários (adensamento primário)
Cálculo do recalque total
Cálculo dos recalques primários (adensamento primário)
Cálculo do recalque total
Cálculo dos recalques secundários (adensamento secundário)
Princípios da teoria do adensamento
Importância da estimativa de tempo de recalque
Princípios da teoria do adensamento
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
Princípios da teoria do adensamento
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
Teoria do adensamento de Terzaghi
HIPÓTESES DE TERZAGHI
Grau de adensamento: Variação entre índice de vazios (e) no instante (t) e variação total do índice de vazios 
Objetivo  Determinar o grau de adensamento para qualquer instante (t), à qualquer profundidade (z)
Obs: Quanto mais próximo da face de drenagem; mais rápidas são as dissipações das pressões neutras  TODOS OS SOLOS
O tempo de dissipação  variável para cada tipo de solo
Teoria do adensamento de Terzaghi
Recalque por consolidação secundária
Grau de adensamento
Teoria do adensamento de Terzaghi
Coeficiente de adensamento - Equação diferencial do adensamento
Teoria do adensamento de Terzaghi
Com m sendo uma variável de valores inteiros, 1,2,3...
Teoria do adensamento de Terzaghi
Solução da equação de adensamento 
 Recalque na superfície da camada é dado pela resultante da somatória das deformações ao longo da profundidade 
Média dos graus de adensamento ao longo da profundidade fornece o grau de adensamento médio, U 
U é denominado Porcentagem de Recalque
Teoria do adensamentode Terzaghi
Equações empíricas que relacionam recalques com o fator tempo
Fórmula de Taylor :
Fórmula de Brinch-Hansen
Sondagem à percussão (SPT)
Objetivos da sondagem: 
Necessidade do conhecimento adequado do solo; 
Descrição, classificação e origem dos elementos geológicos (cor, textura, processo formador);
Estratigrafia e distribuição geológico-geotécnica das camadas;
Estimativa da espessura das camadas de solo e/ou rochas; 
Saber resistência da camada investigada;
 Posição do nível d’água;
Sondagem à percussão (SPT)
Sondagem a percussão é um método de investigação de solo cujo avanço da perfuração por meio de trado ou de lavagem, sendo utilizada a cravação de um amostrador para a medida de índices de resistência à penetração, obtenção de amostras, determinação do nível d'água e execução de vários ensaios in situ. É possível, ainda, no final do ensaio à penetração, medir o torque para ruptura da amostra.”
Sondagem à percussão (SPT)
Vantagens
Capazes de ultrapassar e posicionar o nível d'água; 
Determina o tipo de solo em suas profundidades de ocorrência e atravessa solos mais resistentes; 
Mede a resistência a penetração do solo; 
Baixo custo e fácil execução;
 Pode ser realizado em locais de difícil acesso.
Sondagem à percussão (SPT)
Desvantagens
Não ultrapassam matacões e blocos de rocha; 
Podem ser detidas por pedregulhos ou solos muito compactos;
Obtenção de amostras deformadas
Sondagem à percussão (SPT)
Procedimento
Instalar o equipamento
Furo “inicial”
Sondagem à percussão (SPT)
Instalar o amostrador
Posicionar o martelo
Sondagem à percussão (SPT)
Marcar os 45cm
15/15/15cm
Sondagem à percussão (SPT)
Iniciar o golpeamento
Sondagem à percussão (SPT)
Coletar as amostras
Ensaio de sondagem rotativa
“Sondagem rotativa é um método de investigação que consiste no uso de um conjunto motomecanizado à perfuração de maciços rochosos e obtenção de amostras de materiais rochosos com formato cilíndrico, chamadas e testemunho.”
Ensaio de sondagem rotativa
Uso de conjunto motomecanizado: penetração e rotação; 
Obtenção de amostras de materiais rochosos; 
Barrilete com ponta cortante; 
 Amostra → testemunho.
Ensaio de sondagem rotativa
Ensaio de sondagem rotativa