Solos_II_Aula_3

Mecnica dos Solos II 27/11/2014

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Engenharia Civil - UFT

Prof. Marcus Vinicius R. e Souza, MSc

Palmas - TO

2014

Mecnica dos solos II

Aula 3 Ensaios de compressibilidade do solo / Interpretaes

do ensaio

ENGENHARIA CIVIL


ENSAIOS & INTERPRETAES

CONTEXTUALIZAO:

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ENGENHARIA CIVIL


Ensaio de compresso triaxial (parcialmente confinado) ou uniaxial (no confinado)

Ensaio de compresso confinada


ENSAIO DE COMPRESSO AXIAL

Consiste na moldagem de um corpo de prova cilndrico e submete-lo a um carregamento axial.

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s

Lo

Do

Do + DD

Lo

Ll

D r

D

DoD

El

s

l

r

s

Solo: *Elastoplstico *Elstico-linear E cte s para um nvel * Realidade E varia com o confinamento (ensaio triaxial)


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ENSAIO DE COMPRESSO CONFINADADA ou EDOMTRICA

Permite determinar experimentalmente (laboratrio) as caractersticas de compressibilidade por adensamentos dos solos, necessrios para o clculo dos recalques

O ensaio simula o comportamento do solo quando ele comprimido pela ao do peso de novas camadas que sobre ele se depositem, quando se constri um aterro em grandes reas ou situaes em que se tenha uma rea restrita (sapatas) e em que no se permita deformaes laterais (Pinto, 2006).

PROCEDIMENTO: uma amostra (compactada ou indeformada) de pequena espessura em relao ao seu dimetro, confinada lateralmente por um anel metlico rgido (deformaes radiais nulas) e inserida em pedras porosas (conjunto imerso em uma cpsula com gua) submetida a tenses verticais crescentes em vrios estgios de carregamento. Mede-se as deformaes verticais em tempo especificados.

(NBR 12007/90)

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ENGENHARIA CIVIL



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ENGENHARIA CIVIL


Moldagem o corpo de prova O corpo de prova colocado na

clula de adensamento entre duas

pedras porosas, uma na parte

A carga aplicada na parte superior por meio de um brao de alavanca ou sistema de carregamento adaptado


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A compresso medida por meio de um medidor de deslocamento na

parte superior da clula de adensamento;

A amostra se mantm saturada durante todo o perodo de realizao do ensaio (condio saturada);



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ANOTAES IMPORTANTES: Carga: o dobro da do estgio anterior (20, 40, 80, 160kPa...)

Durao do estgio: estabilizao das deformaes (24h)

Para finalizar o ensaio realizado o descarregamento do corpo de prova no mnimo

em trs estgios, sendo tomadas as leituras de forma anloga aos carregamentos.

Resultados: grficos : grficos e x log sv, , deslocamento x t, deslx log t - (grande Variao da tenso vertical)

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CLCULO DO NDICE DE VAZIOS NO FINAL DE CADA ESTGIO DE CARREGAMENTO:

slidos

vazios Hv

Hs

Ho

Hs

Hv

DH

Hf slidos

vazios DV = Vo- Vf = Vvo - Vvf

s

sfso

HeH

Ae

VeVeV

.

. .H H A.

. .

s

DD

DD

D

Como temos que as deformaes laterais so nulas:

1s

o

s

soo

H

H

H

HHe )2(

1 o

os

e

HH

1

s

f

s

sf

fH

H

H

HHe

(1)

Substituindo (2) em (1):

o

o

He

eH .

1

DD

00

0 11

eH

HeeH

H

ee f

o

o D

D

D


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RESULTADOS TPICOS DO ENSAIO DE ADENSAMENTO:

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Adensamento: o solo se torna cada vez mais rgido (menos compressvel) valores de av cada vez menores

av (sinal negativo): acrscimo de tenso vertical iro causar decrscimo de e.


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RESULTADOS TPICOS:

e x s`v - av = Coeficiente de compressibilidade

- Curva e x s`v

'vv

ea

sD

D

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RESULTADOS TPICOS:

e x log s`v

Curva e x log s`v

3 partes distintas: - Trecho de compresso (trecho superior quase horizontal, pequena) - Reta de compresso virgem (relao e x log s`v linear) - Reta de descarregamento: (inclinada e ligeiramente curva)

Durante o carregamento a variao do ndice de vazios com as tenses aplicadas ser pequena at uma presso caracterstica (correspondente mxima presso a que o solo j foi submetido durante a sua formao geolgica.

Presso de Pr- Adensamento

svp


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TENSO DE PR-ADENSAMENTO A expresso primeiro carregamento significa que os carregamentos que ora

se impem ao solo superam o maior valor por ele j sofrido em sua histria de carregamento prvia. Este conceito bastante importante,

pois o solo (assim como qualquer material que apresente um comportamento elastoplstico), guarda em sua estrutura indcios dos

carregamentos anteriores. Exemplo de formao de um solo pr-adensado:

Solo sedimentar

- Curva ex logs histerese (def. plsticas irreversveis) Para 175kpa cada trecho de carga/descarga/recarga e

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RESULTADOS TPICOS (amostras normalmente adensadas):

Primeiro carregamento: ponto A ao B Descarregamento: at o ponto D Recarregamento: Ponto B

Trecho virgem normalmente

adensada

Pr adensada

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IDEALIZAO DA CURVA DE COMPRESSO:

Cc = - De / Dlogs

1

Ce

1

Cc

TRECHO VIRGEM Cc = ndice de compresso

- coef. angular da reta virgem

- > Cc + compressvel

vi

vf

ifc

eec

s

slog

TRECHO DE RECOMPRESSO

vi

vf

ife

eec

s

slog

Ce = ndice de recompresso Log s


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MTODOS DE DETERMINAO DA TENSO DE PR-ADENSAMENTO

Alm dos parmetros Cc e Ce, a curva de compresso permite a estimativa da presso de pr - adensamento

Observao:

Recompresso: comportamento

Pr adensado

Reta virgem: comportamento

normalmente adensado

svp

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MTODO DE CASAGRANDE

I. Determinar o ponto de mnimo raio de curvatura (P) na curva de recompresso

II. Traar uma reta horizontal e uma tangente curva passando pelo ponto (P)

III. Determinar a bissetriz do ngulo formado entre as duas retas

IV. Obter a intercesso da bissetriz do ngulo com a reta virgem

V. svp a abcissa do ponto de intercesso

(P)

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MTODO DE PACHECO SILVA

I. Determinar o ponto (P) pela intercesso do prolongamento da reta de compresso virgem com a horizontal passando pelo ndice de vazios inicial do solo

II. Baixar uma vertical por (P) at tocar a curva de compresso e a partir da traar uma horizontal at tocar a reta de compresso virgem. A abcissa deste ponto a presso de p adensamento

(P)


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RAZES DE PR-ADENSAMENTO RPA (OVER CONSOLIDATION RATIO-OCR )

a relao entre a mxima tenso vertical j experimentada pelo solo e a tenso vertical efetiva atual de campo

svp - presso de pr adensamento s`v campo- presso vertical devido ao peso prprio das camadas Parcialmente adensada: solo atingiu o equilbrio, ou seja no terminou

de adensar sobre peso prprio

vcampo

vp

vcampo

vRCOs

s

s

s max..

svp s`v campo OCR 1 argilas normalmente adensada

svp > s`v campo OCR > 1 argilas pr- adensada

svp < s`v campo OCR < 1 argilas parcialmente adensada

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Aula 3 Clculo dos recalques totais em campo

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CLCULO DOS RECALQUES TOTAIS EM CAMPO

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CONSIDERAES INICIAIS

De maneira geral os recalques podem ser divididos em 3 categorias. Alm dos recalques inicial e de adensamento, observa-se uma ltima fase, denominada de recalque secundrio. O Recalque total (T) , ento, determinado somando-se todas as parcelas.

Solos no saturados Transmisso imediata para o arcabouo slido Deformaes e deslocamentos pequenos Teoria da elasticidade / uniforme/ homogneo / isotrpico

(Ler Sousa Pinto, pg. 187 a 188)


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CONSIDERAES INICIAIS

Recalque primrio ou de adensamento: ocorre durante o processo de transferncia de esforos entre a gua e o arcabouo slido, associado expulso da gua dos vazios. Nesta fase, as tenses absorvidas pela gua, vo sendo transmitidas para o arcabouo slido, causando uma variao no valor inicial de tenses efetivas. O recalque equivale variao de altura da camada de solo, a qual pode ser representada pela variao da altura de vazios.

Recalque secundrio (fluncia ou creep): est associado a deformaes

observadas aps o final do processo de adensamento primrio, quando as tenses efetivas j se estabilizaram. Com isso, ao contrrio dos recalques imediato e de adensamento, a consolidao secundria ocorre para tenses efetivas constantes. Este processo pode ser atribudo a uma mudana no posicionamento das partculas em busca de um arranjo mais estvel, aps a dissipao dos excessos de poro presso. O fenmeno do adensamento secundrio encontrado em todos os solos, mas se mostra mais pronunciado naqueles que contm matria orgnica.

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RECALQUES PRIMRIOS OU POR ADENSAMENTO

Os resultados obtidos em um ensaio de adensamento encontram grande aplicao prtica na estimativa dos recalques de estruturas assentes em solo compressvel.

Os recalques totais iro ocorrer no solo somente aps virtualmente completado o seu processo de adensamento. No caso de solos finos, o tempo requerido para que isto ocorra em campo pode ser extremamente longo (at mesmo da ordem de sculos). O clculo dos recalques diferidos no tempo normalmente realizado utilizando a teoria do adensamento unidirecional de Terzaghi (Prxima aula).

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Uma camada de argila saturada (Ho), submetida a um acrscimo de tenses Ds. Aps a dissipao da um acrscimo de Ds` ser aplicado no solo, que corresponde a uma variao de tenses de so` a s1` e portando a uma reduo no ndice de vazios eo a e1.. O deslocamento vertical resultante da compresso da camada do solo o recalque por adensamento ()

Ho

DH

eo

e1

so` s1`

Ds`

De

1

2 argila

o

o

He

eH .

1

DD

00

0 1 eH

Hee f

D


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ENGENHARIA CIVIL



Se os resultados for expresso em funo do ndice de vazios o log s tem Cc (ndice de compresso)

Levando De na equao do recalque tem-se:

vi

vf

ifc

eec

s

slog

Explicitando De:

1

2

`

`log.Cce

s

sD

1

2

o `

`.log Cc .

e1

HoH

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Solos normalmente adensados

z

so

so = gz

Ds

s s

s =cic

i

n

o

o

oi

n

i

i

Cc

ez

DD

D1 1 1

log

Ds = acrscimo de tenso

s`o = estado de tenso efetivo inicial

sp = so + Ds

Ds

so

so + Ds= sp

eo De

e

s

sf

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Solos pr-adensados (Caso em que + o > p)

Ds

so

sp eo

De1

e

s

sf

so +Ds

De2


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Solos pr-adensados (Caso em que + o p)

Ds

so

sp eo

De

e

s

sf

so +Ds

Os valores de Ds so calculados a partir dos carregamentos previstos para a obra, utilizando-se para isto frmulas advindas da mecnica do contnuo, considerando-se o solo como elstico linear (Integrao da soluo de Boussinesq para o caso de superfcies de carregamento).

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EXERCCIO 1 Considere o terreno abaixo sobre o qual ser construdo um aterro que transmitir uma presso uniforme de 40kPa. O terreno foi sobreadensado pelo efeito de uma camada de 1m de areia superficial, que foi erodida. Desta forma, sabe-se que a tenso de pr-adensamento 18kPa superior tenso efetiva em qualquer ponto. O recalque por adensamento ocorre na argila mole, cujo ndice de compresso 1,8 e cujo ndice de recompresso 0,3.

OBS: Calcule o recalque para o meio da camada Calcule tambm subdividindo em subcamadas

Areia

= 18kN/m

Areia

Argila Mole

= 15kN/m

e = 2,4

N.A.

0

-1,5

-4,0

-7,0

-10,0

-13,0

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EXERCCIO 2 Sobre o perfil sero lanados 2 aterros de grandes dimenses em um intervalo de 6 meses. O primeiro aterro ter 1m de altura e o segundo 2m de altura. Ambos sero construdos com solo local e atingiro um peso especfico aps a compactao de 18,1 KN/m. Estime o recalque de adensamento primrio considerando o coeficiente de compressibilidade mdio na camada de argila de av = 1x10

-4m/KN. .

'vv

ea

sD

D H

H

ee

o

o D

D1


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Teoria do Adensamento unidirecional de

Terzaghi

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Prxima aula...

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