8/11/2019 Cap.10 - Tenses Nos Solos. Parte 01(1)
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1- IntroduoO conhecimento das tenses atuantes em um macio de terra, de vital
importncia no entendimento do comportamento de todas as obras deengenharia geotcnica.
Podem ser advindas:(a)Peso Prpriodo solo;(b)Carregamentos em Superfcie,
(c)Alvio de Cargas provocado por escavaes.H necessidadede se conhecer a distribuio de tenses (presses) nas
vrias profundidades abaixo do terreno para a soluo de problemas derecalques, capacidade de carga no solo, empuxo de terra, etc.
NF
T
NF
T
NF
T
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rea de contato (Ac) da ordem de 0,03% darea total (A)1.1-Tenses em um Meio Particulado
Transmisso de Foras :Partcula a PartculaSuportada pela gua dos vaziosDepende do tipo de mineral
Solos mais Granulares: Nas 3 dimenses ortogonais so iguaisContato direto de mineral a mineralGros de pedregulho, areia e silte.
Argilas: Nmero grande e foras de contato pequenasTransmisso pode ser por gua quimicamente adsorvidaTransmisso nos contatos reas muito reduzidas em relao
a rea total envolvida
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rea
T
rea
N
A somatria das foras tangenciais, dividida pelarea, denominada tenso cisalhante , dada por:
O somatrio das componentes normais ao plano,dividida pela rea total que abrange as partculasque esto em contato, definida como tenso normal , dada por:
1.1-Tenses em um Meio Particulado
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So as tenses devidas ao Peso Prprio .tm valores considerveis, e no podem ser desconsideradas.Determina as presses atuantes na massa de solo, nas diversas
profundidades de um macio, qdoconsideramos apenas peso prprio(i.e,apenas sujeito ao da gravidade),sem cargas exteriores atuantes.
h
h A
h A
A
V
A
N
2 -Tenses Geostticas
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Terreno horizontal e plano com constnciahorizontal nas camadas e, ausncia de cargasexternas.
Z
NA
Y
X
A
B
ZAZw
ZB
Tenso atuante em um plano horizontal acerta profundidade normal ao plano.
v =n *
VA
v = n *ZA
Peso do prisma : P = Vrea =
2 -Tenses Geostticas
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Exemplo
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h w
A
Tenses na gua PoropressoPresso Neutra
wwhu
A gua, sendo um fluido,transmite aos gros do esqueletoestrutural(considerando separadamente cada gro), presses emtodas as direes, dando sobre cada partcula umaresultante nula
presso neutra , ou seja, aquela que no ocasionadeslocamentode gros.
3 - Poropresso
A gua nos poros de um solo saturado possui uma pressoconhecida como presso de poro ou presso neutra - u.
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Exemplo
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Terzarghi identificou que a tenso normal total () num plano qq a soma de 2 parcelas:Tenso transmitida pelos contatos entre partculas, chamada tenso efetiva ( ou )Presso da gua denominada presso neutra ou poropresso.
Assim, a partir dessa constatao Terzarghi enunciou o Princpio das Tenses Efetivas
OBS.: Em uma massa de solo a tenso efetiva controla sua mudana de volume e resistncia.
Assim, Todos os efeitos resultantes de variaes de tenses no solo (compresso, distoroe resistncia ao cisalhamento) so devidos a variaes de tenso efetiva.
Pode-se dizer que, aumentar a solo muda p/ estado de compactao mais denso.
u
4 -Tenses Efetivas
a tenso suportada pelos gros do solo, ou seja, a tenso transmitida pelos contatos entreas partculas. Ou, mesmo: a tenso efetiva aproximadamente a fora por unidade de reasuportada pelo esqueleto do solo.
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1- Repouso / Equilbrio Com gua at a superfcie superior da esponja astenses resultam do peso da esponja e da presso da gua.2- Aumento efetivo de tenso (Tenso Efetiva) Com a ao do peso sobre aesponjaas tensesno seu interior somajoradas, haver uma deformao euma expulso de gua do seu interior.3- Aumento neutro de presso (Tenso Neutra) Com do NAas tenses nointerior da esponjatambmaumentam porm a esponja no se deforma.
Presso intergranular outra parcela da presso vertical total que se desenvolve no esqueletoestrutural dos solos pelo contato gro a gro.
Conceito de Tenso Efetiva
d
u
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Clculo da Tenso Efetiva
A
NA
z
h
= sat* z + w * (h-z)u = w * h
= z ( sat - w)
= sub * z
B
NA
z
= sat* zu = w * z
= z ( sat - w)
= sub * z
C
NA
zh
= sat* h + * (h-z)u = w * h
= h ( sat - w) + * (z-h)
= sub * h + * (z-h)
A
NA
z
h
= sat* z + w * hu = w * h
= z ( sat - w)
= sub * z
Considerando sat mascamada est trabalhandona condio parcialmentesaturada.Situao: Chuva
Considerando sat nacondio + generalista;i.e,sat
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Camada de solo em um tanque emque no h percolao.
Como a vlvula est fechada asituao se compara a perfil de solocom lenol fretico aflorante.
A
NA
z
h
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5 - Fora de Percolao
Efeito da Percolao aumentar ou diminuir a em um pto, em uma camada de solo. conveniente expressar a fora de percolao por unidade de volume de solo.
Sem Percolao = z *Ento
P1 = z * * A Percolao vertical ascendenteFora efetiva em reaA prof. ZP2 = ( z * - i * z *w) A
Queda da fora total pela percolaoP1 - P2 = i * z *w *A
O vol. de solo que contribui para a fora efetiva z*A, ento a fora de percolao por unidadede volume do solo :
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= F / A F = * A
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Camada de solo em um tanquecom percolao ascendente.
Situao: Lenol fretico
Tenses nos Solosi
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Camada de solo em um tanquecom percolao descendente.
Situao: Chuvas
Tenses nos Solos
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Exemplo 1
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Areia Fina
n = 19 kN/m3
Argila mole
n = 16 kN/m3
Pedregulho
n = 21 kN/m3
NA
40 80 120 160 200
u
Exerccio
0
-3
-7
-10
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Exemplo 2
Dados:
e = 0,52 ; G = 2,67a) Calcular, e u b) Calcular a fora de percolao por unidade de volume de solo
Tenses nos Solos
Percolao ascendente.
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6- Relao entre Tenso Efetiva horizontal ( h) e Tenso Efetiva vertical ( v)
No caso geoesttico Coeficiente de empuxo no repouso (K 0)
K 0 = h / v
Varia entre 0,3 a 3 : dependendo da histria detenso, do tipo de solo, da plasticidade, etcValores Tpicos :
K00,5
0,40,50,65> 1> 1
argila muito plsticaargila pr-adensadasolos compactados
Tipo de Soloareia fofa
areia densaargila de baixa plasticidade
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Tenso Vertical Peso prprioSobrecarga
7 Aspectos Gerais -Tenso Vertical
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uma parcela da tenso efetiva vertical
8 Aspectos Gerais -Tenso Horizontal
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Conceitos :Tenso Superficial e Capilaridade
9 - Efeito da Capilaridade
NA
a) Tenso Superficial
ar
gua
vidro
b) Contato slido-gua-ar
T T
i
e
c) Equilbrio de Presses
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Peso da gua:
P = ( w *V) = * r 2 * hc * w
Considerando a tenso superficial atuando emtoda superfcie de contato gua-tubo, a foraresultante :
F = (P*) = 2 * * r * T
Igualando expresses:
hc = 2 * Tr * w
Conceitos :Tenso Superficial e Capilaridade
hc
F
E
D
C
A
B
h
u
hc * w
9 - Efeito da Capilaridade
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Quanto menor for o dimetro do tubo capilar, maior ser a ascenso capilar.
hc = 2 * Tr * w
9 - Efeito da Capilaridade
Conceito de Ascenso Capilar pode ser aplicadoaos solos considerar que os tubos capilares formadosnos solos (devido a continuidade dos vazios) tmsees transversais variveis. Assim, obtm-se umano-uniformidade na ascenso capilar.
Hazen (1930) forneceu uma frmula para aaproximao da altura da ascenso capilar naforma:
Tenses nos Solos
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10 -Tenses Efetivas na Zona de Ascenso Capilar
Altura de Ascenso Capilar
Tenses nos Solos
Aproximao possvelconsiderando-se os
ndices fsicos
Com a ascenso capilar a Poropressovaria e modifica a tenso efetiva
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Dados:H1 = 2 m ; H2 = 1 , 8 m ; H3 =3,2m
Traar o grfico da variao de, u e em funo da profundidade.
10 -Tenses Efetivas na Zona de Ascenso Capilar
Tenses nos Solos
areia
argila
rocha
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10 -Tenses Efetivas na Zona de Ascenso Capilar
H1 = 2 m ; H2 = 1,8 m ; H3 = 3,2 m
Tenses nos Solos
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10 -Tenses Efetivas na Zona de Ascenso CapilarH1 = 2 m ; H2 = 1,8 m ; H3 = 3,2 m
Tenses nos Solos
d (areia) = 16,84 kN/m3
(areia) = 18,576 kN/m3sat (argila) = 17,66 kN/m3
Calculados
Considerando
ascenso capilar
Desconsiderando o papel da
ascenso capilar. Ocorre ???
= 33,68 8,83 = 24,85 kN/m2 (imediatamente abaixo)
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10 -Tenses Efetivas na Zona de Ascenso Capilar
H1 = 2 m ; H2 = 1,8 m ; H3 = 3,2 m
Tenses nos Solos
d (areia) = 16,84 kN/m3
(areia) = 18,576 kN/m3sat (argila) = 17,66 kN/m3
Calculados
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