Compressibilidade Unidimensional - EcivilUFES · 1º Passo: Analisar o perfil. Em geral, para...

Compressibilidade Unidimensional

Introdução

• Deslocamentos em edificações (recalques):

– Hipótese usual do cálculo estrutural: deslocamentos nulos

– Natureza: sempre existem, por menores que sejam

Introdução

• Engenharia Geotécnica

– Métodos de cálculo de deslocamentos

– Recalques admissíveis (baseados na experiência)

• Determinação EXATA dos deslocamentos ou recalques das estruturas:

MUITO DIFÍCIL!

Deformações nos Solos

• Deformações sem variação de volume

– Somente mudanças de forma (distorções)

• Deformações com variação de volume

– Compressibilidade do solo

Compressibilidade do Solo

Compressibilidade de cada fase:

Ar: Muito compressível

Água e Sólidos: Praticamente

incompressíveis

Variação de volume nos solos: Variação no volume de vazios (ar + água)


REDUÇÃO DE VOLUME:

EXPULSÃO DE ÁGUA E AR DOS VAZIOS (É INSTANTÂNEA OU LEVA TEMPO?)


ARRANJO ESTRUTURAL

E X COMPRESSIBILIDADE ?

TIPO DE LIGAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS

EXEMPLO:

ARGILA FLOCULADA X ARGILA DISPERSA

AREIA MUITO FOFA X AREIA COMPACTA

CONCLUSÃO:

ESQUELETO SÓLIDO É FATOR DE IMPORTÂNCIA NA COMPRESSIBILDADE

Compressibilidade Unidimensional

Recalque Unidimensional

Hipóteses: 1) Compressão unidimensional

2) Sólidos incompressíveis

Recalque Unidimensional

Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica

Célula de adensamento de Anel Fixo


Célula de adensamento de Anel Flutuante


av = Coef. de Compressibilidade

mv = Coef. de Compressibilidade

Volumétrica


Reta Virgem

Recompressão

descompressão


a

f

C

i

aR CC

e

HH

loglog

1 0

’a ’i ’f

Tensão de Pré-Adensamento

Uma argila é dita pré-comprimida se ela já foi alguma vez submetida a uma pressão acima da pressão devida a peso próprio presente. (Terzaghi e Peck, 1948)

A tensão efetiva vertical na qual se iniciam grandes mudanças na estrutura natural [...] (Terzaghi, Peck e Mesri, 1996)


• Causas:

– Erosão dos solos

– Ressecamento dos solos (tensões capilares)

– Subida do lençol freático

– Reações químicas no solo (por ex.: intemperismo)

– Derretimento de geleiras, movimento de dunas, drenagem de lençóis empoleirados

– Envelhecimento dos solos (aging)

– Outras causas, inclusive artificiais


• Razão de sobre-adensamento (RSA) ou Overconsolidation ratio (OCR)

• RSA < 1 – Solo sub-adensado (em adensamento

ou amostra de má qualidade)

• RSA = 1 – Solo normalmente adensado

• RSA > 1 – Solo Pré-adensado

0

aOCRRSA


M = 1/mv W = x e

Curvas e = f(log ’) de vários solos

Correlações Empíricas

• Pré-análises da compressibilidade a partir da experiência e de ensaios mais simples

• Validade restrita

• Resultados possíveis:

– Solo ótimo ou solo problemático (ensaios desnecessários)

– Solo duvidoso quanto à compressibilidade ou existe a possibilidade de economizar no projeto (ensaios necessários ou vantajosos)


• Pré-adensamento:

– Umidade próxima do LP: pré-adensado

– Umidade próxima do LL: levemente pré-adensado

• Tensão de pré-adensamento:

– ’a = ’vo

– Schmertmann (1991): ’a = 1,2 ’vo

– Massad (2009): ’a = ’vo + 20 kPa

Exemplo de Estimativa de Recalque

Para o perfil de solo a seguir pede-se a estimativa de recalques unidimensionais para um prédio de 3 pavimentos, dimensões 15 m x 28 m, assente sobre um radier a 1,5 m de profundidade.


1º Passo: Analisar o perfil. Em geral, para areias e argilas pré-adensadas → recalques desprezíveis.

2º Passo: Avaliar se a hipótese de recalque unidimensional é adequada para o caso em análise.

3º Passo: Obter os parâmetros dos solos e das fórmulas.


H = 9m = 900 cm

Cc = 0,014w – 0,17 = 0,014 x 55 – 0,17 = 0,6 (Castello e Polido, 1986)

eo → S.e = G.w → eo = G. w / S → eo = 0,55 x 2,65 / 1

eo = 1,46

o’ = tensão vertical efetiva no meio da camada de argila marinha, cinza esverdeada (pode-se subdividir em quantas partes quiser, usualmente 3)


z = acréscimo de tensão vertical no meio da camada de argila marinha, cinza esverdeada (pode-se subdividir em quantas partes quiser, usualmente 3), a 15,5m de profundidade abaixo do radier. Adotada teoria de Westergaard.


a = tensão de pré-adensamento da camada.

a = RSA . o’

Solos ligeiramente pré-adensados:

Schmertmann (1991):

a = 1,2 . o’ = 1,2 . 138,3 = 165,96 kPa

Massad (2009):

a = o’ + 138,3 20 ≈ 159 kPa


Conclusão:

Recalques desprezíveis!

’a ’i ’f

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