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Geotecnia I – SLIDES 05

Capítulo 4

Tensões no Solo

Prof. MSc. Douglas M. A. [email protected]

SLIDES 05 – Capítulo 4 – Tensões no Solo

GEOTECNIA I – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt

Lembrando de REMA...

2

A

Fz

Az

0lim

A

Fx

Azx

0lim

A

Fy

Azy

0lim

zzyzx

yzyyx

xzxyx



Introdução

Tensões no solo

Geostáticas peso próprio do solo + água

Induzidas (Sobrecargas) Teoria da Elasticidade

3



Conceito de tensões num meio

particulado Os solos são constituídos por partículas

As forças aplicadas a uma massa de solo são

transmitidas de partícula a partícula

A água presente no solo suporta parte dessas tensões

4




particulado

5

Superfície do terreno




particulado

6



Tensão nos grãos x Tensão média

Tensão nos grãos é a

tensão real que atua nos

contatos grão-a-grão

A área de contanto é muito

pequena, quase desprezível

Valores elevados de tensões

(~700MPa)

Tensão média:

7

Área

N

Área

T



Tensões devidas ao peso próprio

8

zb

zb

Área

Peso

Área

N

2

2




Tensão total vertical (σv)

É o peso de todas as camadas acima do ponto a ser

analisado dividido pela área em questão

9

in

ininz

Área

zÁrea

Área

V

i

i




Tensão total vertical (σv)

10




Pressão neutra ou poro-pressão (u)

É a pressão exercida na fase líquida do solo, que abaixo

do N.A. é dada por:

11

wBw zzu

ww hu

kN/m³ 10w




Pressão neutra ou poro-pressão (u)

12

ww hu



Princípio das tensões efetivas

Terzaghi estabeleceu que a tensão transmitida

pelos contatos entre as partículas seria chamada

de tensão efetiva:

A tensão efetiva, para solos saturados, pode ser

expressa sendo a diferença da tensão total () pela

pressão neutra (u):

Todos os efeitos mensuráveis resultantes de variações

de tensões nos solos, como compressão, distorção e

resistência ao cisalhamento são devidos a variações de

tensões efetivas.

13

'

u '




A compressão das partículas, individualmente, é

totalmente desprezível perante as deformações

decorrentes dos deslocamentos das partículas, umas

em relação às outras

A tensão efetiva corresponde a parcela das tensões

referente às forças transmitidas pelas partículas

14

Pinto (2006) apud L.C. Araújo (2016)




Ensaio pra mostrar conceito de tensão efetiva

versus deformação do solo:

Coloca-se uma esponja cúbica em um recipiente com água;

Coloca-se sobre a esponja um peso;

Retira-se o peso e acrescenta-se água ao recipiente.

15Pinto (2006) apud L.C. Araújo (2016)




O aumento da quantidade de água no recipiente (C) gera um

aumento de pressão no mesmo valor do peso aplicado a

esponja (B).

O acréscimo de pressão pela adição de água ao recipiente não

deforma a esponja. Diz-se que houve um aumento de pressão

neutra.

16Pinto (2006) apud L.C. Araújo (2016)




Se um carregamento é feito na superfície de um

terreno, as tensões efetivas se aumentam e o solo

se comprime.

Se o nível da água em uma lagoa se eleva, o aumento

de tensão total provocado pela elevação é igual ao

aumento de pressão neutra nos vazios e o solo não se

comprime.

Por esta razão um solo submerso a mil metros de

profundidade pode se encontrar tão fofo quanto um solo

submerso a um metro de profundidade.

17

Pinto (2006) apud L.C. Araújo (2016)




Cálculo de Tensões no solo abaixo do N.A.:

Tensão normal total:

Pressão neutra:

Tensão efetiva:

18

ii wsat h

ww hu

ii wsub h ' wsatsub


GEOTECNIA I – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt19

Tensões devidas à

capilaridade no solo



Capilaridade no solo

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A água quando em contato com outro material, como o ar ou outro

qualquer, apresenta uma orientação das partículas d’água, o que

provoca o surgimento de uma tensão superficial.

Quando se coloca, dentro d’água,

tubos de pequeno diâmetro (tubos

capilares), observa-se a subida da

água até uma certa altura.

A elevação de uma coluna de água

com altura “hc” é provocada pela

tensão superficial da água no

contato com o tubo.




Peso de água no tubo (P):

Força resultante da tensão superficial (T), ao

longo do perímetro do tubo (F):

Igualando as equações:

21

wchrP 2

TrF 2

w

cr

Th

2

A tensão superficial da água, a 20º C, é de 0,073 N/m²




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Ponto A: Pressão atmosférica;

Ponto B e C: Pressão é acrescida

do peso da água;

Ponto D: Pressão atmosférica;

Ponto E: Pressão atmosférica

menos a altura até a superfície

vezes o peso específico;

Ponto F: Pressão atmosférica.

A diferença de pressão entre os

pontos E e F é suportada pela

tensão superficial da água.

Pressão na água em

meniscos capilares




Meniscos capilares acima do N.A.:

Tensão superficial força de aproximação entre as

partículas

Coesão aparente do solo

Coesão aparente em areias da

praia;

Solo pouco mais resistente logo

acima do N.A. (sondagem SPT);

Escorregamento em taludes após

longas chuvas.

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