Adensamento e Resistência ao

Cisalhamento dos Solos

ALFRAN SAMPAIO MOURA, D.Sc.

Programa

Parte 1: Adensamento

1. Compressibilidade e recalque dos solos2. Recalque devido carregamentos verticais2. Recalque devido carregamentos verticais3. Teoria do adensamento e o recalque ao

longo do tempo4. Coeficiente de adensamento e compressão

secundária

Programa

Parte 2: Resistência ao Cisalhamento

1. Estados de tensões e critérios de ruptura1. Estados de tensões e critérios de ruptura2. Ensaios de laboratório3. Resistência das areias4. Resistência das argilas

Notas

Atividades + 1 prova individual

BibliografiaBibliografia

Sugerida ao longo do curso

Compressibilidade e Recalque dos

Solos

ALFRAN SAMPAIO MOURA, D.Sc.

Compressibilidade

⇒ Redução de volume de um solo

Causas da compressão:

- Compressão das partículas sólidas e da água existente nos vazios do solo nos vazios do solo

- Deslocamento das partículas de solo

- Compressão dos espaços vazios com a consequente expulsão de água (ADENSAMENTO)

Requisitos básicos para a análise da estabilidade de um solo de fundação:

- Não deverá haver ruptura do solo;

Os recalques devem ser compatíveis com os que a - Os recalques devem ser compatíveis com os que a estrutura suporta.

Recalque

Recalque (wf): deslocamentos verticais sofridos pelas fundações das estruturas

wf = f(tipo de estrutura, tipo de solo)

rígidaouflexível

granularoufino

Causas frequentes de recalques de edifícios:

- Normais:compressão do solo e fundação por ação das carga

σaplic < σult

w previsíveis e calculáveis

- Indeterminadosescoamento do solo (σaplic > σult)

w previsíveis e indeterminadosw↑ indefinidamente - ↑σaplic

erro ou desconhecimento das cargas e σult

- Deteriorização das fundaçõesapodrecimento das fundações

w previsíveis e evitados por medidas de proteção das fundações

- Imprevisíveisconstruções, vizinhos, rebaixamento do NA, terremoto, etc

Tipos de recalques:

- Imediato (wi): imediatamente após o carregamento

- No tempo (wt): ao longo do tempo

tif www +=

w

t

wi

wtwf

Recalques imediato (wi) : distorção elástica do solo

retirada de Q → retorno da estrutura original

QQ

Retorno daEstruturainicial

Recalque no tempo (wt) :

adensamento primário

e

compressão secundária

Adensamento primário:

⇒ processo de compressão do solo, com redução de volume, devido a expulsão de água em seus vazios

Condições iniciais

Condição não-drenada

Após adensamento

recalque

p

p

p

Compressão secundária:

⇒ processo de compressão do solo, com redução de volume, devido a expulsão e/ou deformação da água adsorvida pelos grãos de solo

Considera-se que ocorra após o adensamento primário (expulsão de toda água livre)

águalivreágua

adsorvida

águade constituição

sat www +=

De forma que:

Onde:wt = recalque no tempowa = recalque por adensamento primário (expulsão da água livre)ws = recalque por compressão secundária (expulsão e/ou deformação da água adsorvida)

Solos de drenagem rápida

- wt rápido devido a água nos vazios fluir com facilidade

- areias ou argilas parcialmente saturadas

Solos de drenagem lentaSolos de drenagem lenta

- wt lento (baixa permeabilidade)

- argilas saturadas

Comportamento tensão x recalque

tensão

III

IV

I. Formação do depósitoII. Escavação da fundaçãoIII. Aplicação imediata da carga (t=0)IV. Carga ao longo do tempo (t = ∞)

recalque

I II

wI

wII

wIII=wi wIV=wt

wf

Recalques Diferenciais Admissíveis

Recalque diferencial (δw): é a diferença entre o recalque apresentado por dois pontos (fundações) de uma construção

δwBA = 0

recalque diferencial

entre o ponto B e o A

β = 0

wA = y

recalque do

ponto A

A

A’

y y

B

B’ wB=y

recalque do

ponto B

β = 0

distorção entre o ponto

B e o A

Distorção angular (tgβ): rotação de uma reta imaginária que une dois pontos de uma construção

δwBA = wB - wA = y

β = β

wA = 0

A=A’

y

B

wB=y

βBA = βdistorção

B’

β

Valores limites da distorção angular(tgβ) para edifícios estruturados

Skempton e Mc Meyerhof Bjerrum

Donald (1956) (1956) (1963)Danos estruturais 1/150 1/250 1/150Fissuras em paredes 1/300 1/500 1/500e divisórias

Recalques Totais Limites

Para casos de rotina em que o engenheiro de fundações não julgue necessário análises mais profundas recomenda-se adotar:

areias →Recalque absoluto limite = 25 mmRecalque absoluto limite = 50 mm p/ radiersRecalque absoluto limite = 40 mm p/sapatasRecalque absoluto limite = 65 mm p/ radiers

Velloso e

Lopes (1996)

Skempton e

McDonald (1956)Recalque absoluto limite = 65 mm p/ radiersβ limite igual a 1/500

argilas →Recalque absoluto limite = 65 mm p/sapatasRecalque absoluto limite = 100 mm p/ radiers

McDonald (1956)

Métodos para Estimativas de Recalques

- Métodos empíricos

- Métodos semi-empíricos

- Métodos teóricos

Métodos empíricos

⇒ σadm são estimados a partir da associação com recalques usualmente aceitos em estruturas convencionais com base na descrição do terreno

É comum a utilização de tabelas de normas que devem ser utilizadas apenas em anteprojetos de obras de pequeno porte.

Métodos semi-empíricos

⇒ Utilizam correlações para a determinação de propriedades de deformação dos solos a partir de ensaios de campo (SPT e CPT), que são utilizados em modelos teóricos.

Terzaghi e Peck (1948, 1967)

23 1'

4,4. .10 2.

spt

adm

N B

Bσ

− + =

onde σadm é a tensão, em kgf/cm2, que produz um recalque de 1”B é a menor dimensão em pés (B≥4´) Nspt é o número de golpes da sondagem à percussão (SPT).

(sapatas em solos arenosos)

Métodos teóricos

⇒ Nos métodos teóricos os parâmetros de deformabilidade são obtidos por ensaios específicos, de laboratório ou campo, e utilizados em modelos teoricamente exatos

Teoria da Elasticidade

O recalque imediato de uma sapata sob carga centrada é dado por:O recalque imediato de uma sapata sob carga centrada é dado por:

p

s

e IE

BS .1

..2υ

σ−

∆=

Onde:Se = rec. elástico∆σ = pressão vertical líquidaB = menor dimensão da fundaçãoυ= coeficente de poissonEs = módulo de elasticidadeIp = Fator de influência

Recalque por Adensamento Primário

⇒⇒⇒⇒ Deslocamentos verticais sofridos pelas fundações das estruturas, devido a expulsão de água dos vazios dos solos

Casos internacionalmente conhecidos

(a)Torre de Pisa(b) Palacio de las Bellas

Artes, Cidade do México

� Shopping Iguatemi

Exemplos de problemas de adensamento em Fortaleza

� Avenida Sebastião de Abreu- Utilização de drenos verticais de areia

(aceleração dos recalques por adensamento)- Até hoje o processo de adensamento continua