MECÂNICA DOS SOLOS 5 TENSOES

Prévia do material em texto

AULA 5 
Estudo de tensões e resistência 
dos solos
Estudo de tensões
Solos são constituídos de 
partículas, quaisquer esforços a 
ele aplicados, serão 
transmitidos partícula a 
partícula, além dos suportados 
pela água dos vazios.
Tensão Normal Tensão Cisalhante
área
N
=
área
T
=
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Tensão Vertical Total (σ ou σv)
corresponde ao peso de tudo que estiver acima do 
ponto em estudo (camadas de solo, cargas de 
edificações, etc...).
Tensão neutra (µ ou u) 
provocada pela presença 
da água intersticial nos 
solos saturados.
Também conhecida por 
poropressão
Tensão vertical efetiva (σ’v ou σ v ) 
corresponde à pressão média nos 
contatos entre os grãos de solo. é 
a parcela do peso total suportada 
pelos sólidos do solo.
Estudo de tensões
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Estudo de tensões
O deslocamento das partículas depende das tensões transmitidas
entre os grãos.
Sempre que houver uma variação na tensão efetiva, ocorrerão
variações volumétricas no solo, podendo ser recalques,
acomodações ou expansão.
Tal variação pode ser gerada por um acréscimo de tensões totais
devido a carregamentos externos ou mesmo por variações na
poropressão, como no caso de elevação ou rebaixamento de lençol
freático.
https://www.guiadaengenharia.com/tensoes-solos-geostaticas/ ENGA DRA MONICA M STUERMER
Estudo de tensões
A tensão vertical total (σ ou σv) em qualquer profundidade, é calculada
considerando o peso de solo acima daquela profundidade e mais cargas de
edificações/obras.
Logo, se o peso específico do solo é constante em cada uma das camadas, a
tensão vertical total pode ser calculada a partir da seguinte formulação:
Onde:
: tensão vertical total em um ponto do solo;
: peso específico do solo;
z :profundidade do ponto analisado.
.A
.B
h
tt
p
s:
//
w
w
w
.g
u
ia
d
ae
n
ge
n
h
ar
ia
.c
o
m
/t
en
so
es
-s
o
lo
s-
ge
o
st
at
ic
as
/
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Estudo de tensões
A tensão neutra corresponde á pressão da água intersticial do solo. Em
condição onde não há fluxo de água no interior do solo (condição estática), o
cálculo da pressão suportada pela água é feito considerando o peso da
coluna de água acima do ponto analisado:
Onde:
: pressão resistida pela água em ponto do solo;
: peso específico da água;
z : altura de coluna de água sobre o ponto analisado.
Se:
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Estudo de tensões
Exemplo 1 – Calcular as tensões totais neutras e efetivas nos 
pontos A e B do perfil abaixo. Considere 
.A
.B
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Estudo de tensões
Exemplo 1 – Calcular as tensões totais neutras e efetivas nos 
pontos A e B do perfil abaixo. Considere 
.A
.B
PONTO A
tensão total
18 * 1,5
27 KN/m2
tensão neutra
10 * 0,0 27 – 0 
27 KN/m2
tensão efetiva
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Estudo de tensões
Exemplo 1 – Calcular as tensões totais neutras e efetivas nos 
pontos A e B do perfil abaixo
.A
.B
PONTO B
tensão total
18 * 1,5 + 23 * 1,5
61,5 KN/m2
tensão neutra
10 * 1,5 61,5 – 15
46,5 KN/m2
tensão efetiva
15 KN/m2
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Exemplo 2 – Calcular as tensões totais neutras e efetivas nas cotas 
-7m e -15 m 
Considere 
Estudo de tensões
N.A
Exemplo 2 – Calcular as tensões totais neutras e efetivas nas cotas 
-7m e -15 m 
Estudo de tensões
Cota -7m
Cota -15m
+ 8*17 = 253kPa
15*10 = 150kPa
253-150 = 103kPa
O experimento de Terzaghi
Experimento de Terzaghi – analogia da esponja
Estudo de tensões
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Se a Pressão Efetiva for negativa ou igual a 0, significa que não 
há pressão e nem contato entre os grãos do solo que podem se 
mover livremente como um fluido. 
Fenômeno da Liquefação das areias
Areia Movediça
Conclusão de Terzaghi
O comportamento do solo, sua resistência, e sua 
deformabilidade, variam exclusivamente com a Pressão Efetiva.
Isto é, somente a pressão efetiva produz efeito no solo.
O experimento de Terzaghi
Estudo de tensões
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Areia movediça
ENGA DRA MONICA M STUERMER
h
tt
p
s:
//
es
q
u
ad
ra
o
d
o
co
n
h
ec
im
en
to
.w
o
rd
p
re
ss
.c
o
m
/2
0
1
5
/0
2
/1
2
/o
-q
u
e-
e-
ar
ei
a-
m
o
ve
d
ic
a-
el
a-
e-
m
es
m
o
-p
er
ig
o
sa
/
Areia movediça
M
o
d
ificad
o
 d
e : h
ttp
s://segred
o
sd
o
m
u
n
d
o
.r7
co
m
/areia-m
o
ved
ica/
ENGA DRA MONICA M STUERMER
σ’ > 0 
σ’ < 0 
Areia movediça
Ex-engenheiro da Nasa transforma areia em líquido – usando só ar
Sabe aquela areia movediça que você só via nos desenhos? Dá
para reproduzi-la em casa - graças ao processo de fluidização
https://super.abril.com.br/ciencia/ex-engenheiro-da-nasa-transforma-areia-em-liquido-usando-so-ar/
ENGA DRA MONICA M STUERMER
https://super.abril.com.br/ciencia/ex-engenheiro-da-nasa-transforma-areia-em-liquido-usando-so-ar/
Estudo de tensões
ENGA DRA MONICA M STUERMER
LAJE DE FUNDO DE CAIXA D’AGUA ENTERRADA DANIFICADA
POR SUBPRESSÃO DO LENÇOL FREÁTICO
Estudo de tensões
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Uma piscina tem dimensões de 10 m por 7 m, profundidade útil de 3 m e um 
peso de estrutura de 78 tf , escavada em um solo arenoso cujo lençol freático se 
encontra a 1 m de profundidade. 
Quando a mesma foi esvaziada para limpeza, sofreu ruptura da laje do fundo. 
Explicar o fenômeno e resolver o problema. 
Estudo de tensões
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Uma piscina tem dimensões de 10 m por 7 
m, profundidade útil de 3 m e um peso de 
estrutura de 78 tf , escavada em um solo 
arenoso cujo lençol freático se encontra a 1 
m de profundidade. 
Quando a mesma foi esvaziada para 
limpeza, sofreu ruptura da laje do fundo. 
Explicar o fenômeno e resolver o problema. 
Estudo de tensões
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Estudo de tensões
ENGA DRA MONICA M STUERMER
h
ttp
://vb
o
rgh
ese.co
m
.b
r/fo
ru
m
/?p
age_
id
=1
0
8
6
Em 13-04-2010, o vazamento da laje de subpressão do Villa Borghese continua
em grande quantidade, mesmo após o abrandamento das chuvas.
As fortes chuvas, combinadas com a maior amplitude de maré, em forte ressaca,
resultaram numa excepcional elevação do nível do lençol freático, pressionando
a laje de subpressão do Villa Borghese, localizada sob o piso do 3º subsolo, que
tem a função conferir estanqueidade às estruturas subterrâneas da edificação.
Este importante sistema de impermeabilização falhou, inundando o poço dos
elevadores, que precisaram ser interditados, voltando a funcionar depois que a
água foi retirada.
Falha de impermeabilização na laje de subpressão - Villa
Borghese, RJ
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Mis – RJ (em construção)
O escritório de arquitetura americano Diller Scofidio + Renfro foi vencedor do 
concurso de arquitetura. O desenvolvimento do projeto no Brasil ficou a cargo 
do escritório Índio da Costa Arquitetura, Urbanismo, Design e Transporte (ICA)
A edificação possui dois subsolos e um mezanino técnico, todos abaixo
do nível do mar
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Mis – RJ (em construção)
Entre os meses de novembro de 2012 e janeiro de 2013 foi executada a
laje de subpressão estanque, numa cota de aproximadamente 10m abaixo
do nível do mar. O projeto previu elevado volume (1200m³) de concreto e
espessura (1m de altura)
A laje de subpressão do MIS foi concebida numa geometria trapezoidal, em
planta, com medidas aproximadas de 51m de comprimento (paralelo com a
Av. Atlântica), com lados de 25m e 20m, respectivamente. Os quatro lados
estão engastados em paredes de reforço com espessura variável, em
função das características da direção, da vizinhança e do terreno.
Ficha Técnica
Museu da Imagem e do Som
Local: Rio de Janeiro, RJ
Data do inicio do projeto: 2009
Previsão da conclusão das obras: 2012
Área do terreno: 1.300 m²
Área construída: 9.800 m²
Arquitetura: Diller Scofidio + Renfro - Elizabeth Diller e 
Ricardo Scofidio (autores);
Indio da Costa AUDT (nacionalização do projeto)
Estrutura: Escritório Técnico Julio Kassoy e Mario Franco(concreto);
Limonge de Almeida Consultoria e Projetos (metálica)
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Mis – RJ (em construção)
h
ttp
s://d
o
cp
layer.co
m
.b
r/4
7
6
1
3
2
9
2
-C
o
n
ten
co
es-em
-p
ared
e-d
iafragm
a-p
erfil-m
etalico
-e-tiran
tes.h
tm
l
ENGA DRA MONICA M STUERMER
AREIA FINA E MÉDIA
EDIFÍCIO VIZINHO
LAJE SUB
Mis – RJ (em construção)
h
ttp
s://d
o
cp
layer.co
m
.b
r/4
7
6
1
3
2
9
2
-C
o
n
ten
co
es-em
-p
ared
e-d
iafragm
a-p
erfil-m
etalico
-e-tiran
tes.h
tm
l
ENGA DRA MONICA M STUERMER
Como a areia engoliu uma cidade pirata
https://hypescience.com/como-a-areia-engoliu-uma-cidade-pirata/
ENGA DRA MONICA M STUERMER
https://hypescience.com/como-a-areia-engoliu-uma-cidade-pirata/