Introdução à Mecânica dos Solos

Carlos de Sousa Pinto

AULA 9: deformações devidas a carregamentos verticais

9.1

Um dos aspectos de maior interesse para a engenharia geotécnica é a determinação

dos recalques das edificações com fundações superficiais ou de aterros construídos sobre o

terreno. Deformações podem ser de dois tipos: as que ocorrem rapidamente (areias) e as que

ocorrem lentamente (solos argilosos saturados).

9.2

Dois tipos de ensaios são utilizados para encontrar-se a deformabilidade dos solos:

Ensaios de compressão axial:

Corpo de prova cilíndrico submetido a uma carga axial. Gráfico tensão (força sobre

área da seção transversal) X deformação axial (ε = encurtamento do CP dividido pela altura

incial do CP). O solo não é um material elástico, consequentemente não temos um gráfico

linear, apesar disto admite-se um comportamento elástico-linear, encontrando-se assim um

modulo de elasticidade e um coeficiente de Poisson para o solo.

Existem tabelas com ordem de grandeza para o módulo de elasticidade para argilas e

areias, além da Equação de Janbu determinada empiricamente e utilizada para encontrar-se o

módulo de elasticidade para areias.

Ensaio de compressão edométrica:

Compressão do solo contido dentro de um molde que impede qualquer deformação

lateral. Pela facilidade do ensaio, este é utilizado como representativo das situações em que se

pode admitir que o carregamento feito na superfície, ainda que me área restrita, provoque no

solo deformações só de compressão.

O ensaio é composto por um anel rígido (de diâmetro variando entre 5 e 12 cm), duas

pedras porosas (permitem a saída de água). Os anéis de diâmetros maiores são melhores

porque permitem um amolgamento menos acentuado durante a moldagem.

O carregamento é feito por etapas. Para cada carga aplicada, registra-se a deformação

a diversos intervalos de tempo, até que as deformações tenham praticamente cessado.

Cessados os recalques, eleva-se a carga.

Gráfico Índice de vazios X Tensão vertical. Os índices de vazios de cada estágio de

carregamento são calculados a partir do índice de vazios inicial do CP e da redução de altura.

Nos gráficos citados a variação não é linear e mesmo assim alguns parâmetros são

definidos: coeficiente de compressibilidade (av), coeficiente de variação volumétrica (mv),

módulo de compressão edométrica (D).

9.3

Os recalques podem ser estimados pela teoria da elasticidade ou pela analogia

edométrica:

Teoria da Elasticidade

ρ=I .σ0 .B

E(1−v2)

Dificuldades da aplicação desta teoria: grande variação do módulo de elasticidade de

cada solo em função do nível de tensão aplicado e do nível de confinamento do solo. E o solo

por ser constituído de camadas de diferentes compressibilidades inviabiliza o uso pois esta

teoria se aplica a uma camada uniforme.

Por compressibilidade edométrica

Se um carregamento provoca um determinado recalque no CP, este

carregamento ;provocará um recalque tantas vezes maior quanto maior a espessura da

camada. O recalque específico ou deformação (recalque sobre espessura da camada) é

constante.

Na prática o cálculo do recalque costuma ser expresso em função da variação do índice

de vazios.

ρ= H 11+e 1

(e1−e 2)

9.4

Os ensaios de compressão são especialmente utilizados para o estudo de recalques de argilas saturadas. Gráfico índice de vazios X log da tensão aplicada. A partir de determinada tensão, σa’ o índice de vazios varia linearmente, formando um trecho retilíneo da curva denominado de reta virgem.

Terzaghi – índice de compressão (Cc) = inclinação da reta virgem.

Assim, pode-se calcular o recalque através da seguinte equação:

ρ=C cH 1

(1+e1)logσ 2σ 1

Lembrar que esta última equação só pode ser utilizada quando o solo se encontra numa situação correspondente à reta virgem.

Tensão de pré-adensamento: