Post on 22-Apr-2015
Adensamento
Camilla Borges
Visão geral
Cidade de Santos
Torre de Pizza
Fenômeno
•Sólidos
•Água
•Ar
“Aplicação de um carregamento produzirá o rearranjo das partículas de sólidos e a variação volumétrica das fases ar e água”.
Partículas de soloAr
Membrana contráctil (interface ar-água)
Água
Sólidos Sólidos
VaziosVazios
Fenômeno
h0
hs
h1
hs
h0=hs(1+e0)
h1=hs(1+e1)h1= h0.(e0-e1) (1+e1)
= h0. (e0-e1) (1+e0)
Solução de Terzaghi
Terzaghi assumiu hipóteses simplificadoras para facilitar a formulação e a solução do problema:
1. Solo saturado
2. Partículas sólidas e água são incompressíveis para os níveis de tensões utilizados em engenharia
3. Fluxo unidimencional e vertical
4. Lei de Darcy é válida
5. Permeabilidade constante
6. Solo elástico
7. Compressibilidade constante
Define-se como Adensamento ou Consolidação o processo gradual de transferência de tensões entre a água (pressão neutra) e o arcabouço sólido (tensão efetiva).
Todos os materiais sofrem deformações quando sujeitos a esforços
A deformação da maioria dos solos, é muito maior que a dos materiais estruturais e muitas vezes, esta deformação se produz ao longo do tempo.
Quando uma camada de argila suporta um edifício, podem ser necessários muitos anos para que a deformação do solo se complete.
Os fatores que determinam a compressibilidade dos solos são:
♦ Tipo de solo;
♦ Estrutura;
♦ Nível de tensões;
♦ Grau de saturação.
ADENSAMENTO
ADENSAMENTO
Ensaio de Adensamento
Ensaio de AdensamentoEquipamento
Equipamento
0h
Ensaio de Adensamento
Os pares de valores, (máxima deformação x carga aplicada), plotados em um gráfico semi-logarítmo fornecem a curva de compressibilidade.
Ensaio de Adensamento
1
s
i
s
si
s
sii h
h
h
hh
V
VVe
0
0
1 e
hhs
Ensaio de AdensamentoProcedimento de ensaio
e 'log1
1e
2
2e
3
3e
N
Ne
Para cada estágio é necessário fazer medidas com o tempo
Htlog
Ensaio de Adensamento
Interpretação do ensaioe 'log
O Solo tem “memória”, uma vez que o movimento relativo de partículas é irreversível.
Isso dá origem a um dos conceitos mais importante da mecânica dos solos, o conceito de pré-adensamento.
Trecho virgem
Trecho virgem
descarregamento
recarregamento
Tensão de pré-adensamento é a máxima tensão efetiva a que o solo já foi submetido.
recarregamento
Compressão inicial
Adensamento primário
Adensamento secundário
Ensaio de Adensamento
Ensaio de AdensamentoCorreção para ensaios ajusta com curva teórica.
Método de Casagrande
50
2
50
2197,0
t
H
cv
2
1000050
HHHH
t4t
Ensaio de Adensamento
Método de Taylor
90
2
50
2848,0
t
H
cv
t t15,1
Ensaio de Adensamento
Mais formulas e parâmetros
'
e
av Coeficiente de compressibilidade
01 e
am vv Coeficiente de compressibilidade
e 'log
Cc
Ce
1
2
12
logee
Cc
1
2
12
logee
Ce
wvvmck
Permeabilidade
Índice de compressão
Índice de recompressão
Ensaio de Adensamento
Tensão de pré-adensamento – Proposta de Casagrande
Ensaio de Adensamento
Tensão de pré-adensamento – Proposta de Pacheco Silva
Ensaio de Adensamento
CONDIÇÕES DO SOLO
Argilas normamente adensadas
Argilas pré-adensadas
Argilas sub-adensadas
pa 0
pa 0
pa 0
Razão de pré-adensamento (RSA) ou OCR (over consolidation ratio)
0 paOCR
Para este caso, as poropressões ainda não foram totalmente dissipadas e o solo encontra-se “adensando”.
Cálculo de recalques
Cálculo de recalques
Tipos de deformações
Deformações rápidas: solos arenosos ou não saturados
Deformações lentas: solos argilosos
Formas de análise
Teoria da elasticidade
Teoria unidimensional – compressibilidade oedométrica
Tipos de ensaios
Triaxial – tensão controlada, deformação controlada
Unidimensional (adensamento)
Cálculo de recalques
Tipos de recalques quanto ao tempo
Recalques imediatos: ocorrem concomitantemente com o carregamento ou num período de tempo muito pequeno.
Recalques por adensamento primário: atenção especial em casos de solos argilosos. Teoria de Terzaghi
Recalques por adensamento secundário:não é considerado devido a sua complexidade. Não está relacionado com o alívio de poro-pressões (pressão neutra), uma vez que ocorre mesmo depois destas terem sido totalmente dissipadas. Costumam ocorrer em períodos muito longos de tempo e a estrutura adapta às novas solicitações que porventura surjam.
Cálculo de recalques
e
ev
1
Definição de deformação volumétrica
V
Vv
Geral Solos
H
Hv
Assumindo unidimensional
He
eHSt
1
HmS vt '
e
av
e
am vv 1
'
''log
0
0
eCe'
''log
0
0
cCe
Recalques por adensamento primário
Neste caso as deformações horizontais são nulas, isto é, há completa restrição à deformação lateral na amostra.
Neste caso o módulo que representa a relação tensão x deformação é o módulo edométrico (Eoed), que pode ser obtido com a expressão:
1oed
v
Em
t
oed
HS
E
Recalques por adensamento primário
e varia com a história de tensões do solo.
Se a argila é normalmente adensada, e é obtido a partir da fórmula do índice de compressão Cc:
0
0
0
0
log
log1
c
t ci
e C
HS C
e
Recalques por adensamento primário
Se a argila é pré-adensada, os recalques poderão ter duas parcelas (trecho de re-compressão e virgem).
0
0 0
log log1
pat e c
pa
HS C C
e
0
0
log
log
pae
cpa
e C
e C
Colapso do solo
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
10 100 1000
log
e
e
ei
1
02.0i
Neste caso as deformações (e recalques) correm sem aplicação de novos carregamentos e sim pelo processo de molhagem.
Grau de Adensamento
Uz = (e0 - e)(e0 - e1)
U1= (’ - ’0)
(’1 - ’0)
’1= ’0+ u1 = ’+ ue
Uz = (u1 - ue) (u1)
Equação do problema
2D
v
H
tcT
Fator Tempo
Quem é o HD?
AreiaAreia
ArgilaArgila
RochaRocha
ArgilaArgila
H
2
HHD HHD
Percentual de adensamento
Taylor
)1log(9332.0 UT %60U
2
4UT
%60U
Equações simplificadas
EXERCÍCIOS
a) Calcule o recalque final da área devido ao adensamento da argila e o recalque após um período de 3 anos a partir do início da construção do aterro (e=0,88-0,32log s’/100), cv=1,26m2/ano.
b) Se uma fina camada de areia, com livre drenagem, existisse a 1,5m acima da base da camada de argila, quais seriam os valores dos recalques final e após um período de 3 anos?