TENSÕES E ASSENTAMENTOS NO TERRENO

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1 Capítulo 6 (Cap. 5 Tora) TENSÕES E ASSENTAMENTOS NO TERRENO 1. Assntamntos Os assntamntos são as dformaçõs do trrno sgundo a drcção rtcal. O assntamnto d uma fundação dpnd d: Dslocamntos ntrnos (dstorçõs) m consquênca d tnsõs d cort gradas plas tnsõs xtrnas Varaçõs d olum ddas a consoldação (admt-s apnas consoldação undmnsonal) 1

2 Os assntamntos são mportants no dmnsonamnto d fundaçõs: S são unforms não rsultam danos struturas mas podm tr consquêncas ngatas. S são dfrncas podm causar gras danos struturas ddos à dstorção γ. ρ2 γ L ρ1 Lmts para a dstorção angular (Bjrrum): ρ2 ρ1 γ = L Dstorção 1/150 1/300 1/500 1/600 1/700 Stuação Ocorrm danos struturas m dfícos corrnts Ocorrm fssuras m panos d pards. Dfculdad d opração com gruas. Valor lmt para dfícos ond não são prmtdas fssuras. Concntração d tnsõs m pórtcos struturas aparcmnto d fndlhação. Dfculdads com máqunas snsís a assntamntos. A rgdz da fundação (rgdz rlata ntr o lmnto strutural o solo) é mportant pos tm a r com a forma como a tnsão é transmtda ao trrno: Fundação flxíl Fundação rígda ρ argla ρ argla ρ ara ρ ara 2

3 O cálculo d assntamntos dpnd da dstrbução d tnsõs nos solos ddas a carrgamntos xtrors. Estão rlaconados atraés das quaçõs consttutas (ls d comportamnto). Não s consdra a rotura do trrno pos sta stá assocada a dslocamntos ntnsos qu não podm ocorrr na raldad sm compromtr a sgurança das struturas. Dst modo, para pqunas dformaçõs, admt-s qu o matral tm comportamnto lástco lnar. É fundamntal conhcr a comprssbldad (ou rgdz) do matral para o cálculo d dformaçõs. A comprssbldad é o nrso da rgdz. σ 1 E tan módulo d lastcdad tangnt σ 1 =Eε 1 E rgdz [MPa] E sc módulo d lastcdad scant ε 1 Para um dado acréscmo d tnsão, a ampltud das dformaçõs dpnd da rgdz do solo (mas rígdo mnos dformál, mnos rígdo mas dformál) 3

4 2. Comprssão undmnsonal (Cap. 4) Ensao dométrco Lgnda: a Anl cortant b Anl d contnção c Placa porosa nfror d Bas Prno fxo f Prot g Porca h Placa porosa supror Placa d carga j Anl xtror l Vdant Nst nsao, o solo é colocado dntro d um anl rígdo qu o confna latralmnt nquanto é aplcada uma tnsão d comprssão sgundo a drcção rtcal. Esquma do nsao h σ V dh Dformação rtcal d ε = dh h A dformação rtcal (dε V ) é gual à dformação olumétrca (dε olumétrca ) porqu a dformação horzontal (dε H ) é nula ddo ao confnamnto latral dε = dε + 2dε = dε olumétrca h dε h =0 dε 4

5 A aração d olum é mdda pla aração do índc d azos : dε = dh h = 1+ V = V s Dst modo, é qualnt rprsntar o comportamnto mcânco do matral atraés d uma rlação σ :ε ou σ :. NOTA: a rlação é scrta m tnsõs fctas σ pos são as qu stão assocadas ao comportamnto olumétrco do matral (rarranjo do squlto sóldo) σ Gráfcos qualnts dh dε = = h 1+ rcarga Prmro carrgamnto Contnuação do carrgamnto dscarga ε σ 5

6 Rsultados do nsao dh dε = = h 1+ rcarga dscarga Prmro carrgamnto Contnuação do carrgamnto rcarga dscarga prmro carrgamnto σ σ Carrgamnto ral Carrgamnto dalzado Grandzas obtdas: Cofcnt d comprssbldad Cofcnt d comprssbldad olumétrca a m = ' 1 = 1+ ' 0 σ rcarga prmro carrgamnto Módulo d comprssão ou módulo dométrco M '= 1 m dscarga M é qualnt ao módulo d lastcdad E mas é mddo m comprssão confnada σ Estas grandzas não são constants pos o gráfco não é lnar 6

7 Grandzas obtdas (as mas comuns): 0 x = x - C s logσ σ =1kPa = 0 - C c logσ log σ Escala logarítmca para s obtr rctas (dcl constant) Índc d comprssbldad C c = logσ ' Índc d rcomprssbldad ou d xpansbldad C s = logσ ' Estas grandzas já são constants 3. Tpos d Assntamntos Para uma dada tnsão (rtcal) constant: dh t Assntamnto mdato Consoldação prmára Consoldação scundára Ln(t) 7

8 Há três tpos d assntamntos: dh Total = dh lástco + dh hdrodn + dh fluênca Total Elástco Imdato Consoldação prmára ou hdrodnâmca Consoldação scundára ou fluênca Dmoram tmpo a ocorrr O assntamnto no fnal d cada ncrmnto d tnsão no nsao dométrco já nclu as três parclas Todos os solos aprsntam os três tpos d assntamntos mas a sua mportânca na ampltud do assntamnto total dpnd da naturza do solo: dh Total = dh lástco + dh hdrodn + dh fluênca Tpo d solo Solos grossos (aras cascalhos muto prmás) Enrocamnto (partículas maors do qu cascalho sm fnos) Solos fnos (pouco prmás) Assntamntos mas mportants Elástcos Elástcos fluênca Consoldação (hdrodnâmca ou prmára scundára ou fluênca) 8

9 a) Assntamntos com as três parclas mplíctas: Assntamntos lástcos Quadrada Rctangular Crcular Gomtra da ára carrgada L/B=2 L/B=5 qb ρ = ρ = E 2 dh lástco = ( ) ρ I ρ para assntamnto sob ára flxíl carrgada unformmnt Cntro 1,12 1,52 2,10 1 µ I Canto 0,56 0,76 1,05 Méda 0,93 1,30 1,83 1,00 0,64 0,85 q carrgamnto unform B mnor dmnsão da ára rctangular carrgada (L é a maor dmnsão), ou o dâmtro d uma ára crcular E módulo d lastcdad do solo d fundação µ - cofcnt d Posson do solo d fundação Iρ - factor d nfluênca para o assntamnto (na tabla) b) Assntamntos ddos à consoldação hdrodnâmca (Cap. 4) (t) u(t) - Carrgamnto xtror = + u = (t) + u(t) u(t) Acréscmo d prssão ntrstcal no nstant t (t) Acréscmo d tnsão fcta no nstant d tmpo t 9

10 Consoldação hdrodnâmca (t) u(t) = = + u (t) + u(t) Tm qu har prcolação da água do solo (saída d água) para qu possa har aração d olum. Essa prcolação é qu prmt dsspar o acréscmo d prssõs ntrstcas ( u) gradas plo carrgamnto () Consoldação hdrodnâmca = (t) + u(t) (0)=0 u(0)= (t h )= u(t h )=0 V=0 t=0 t=t h V 0 consoldação hdrodnâmca complta O tmpo ncssáro para a totaldada da dsspação das prssõs ntrstcas dpnd da prmabldad do solo do prcurso d drnagm 10

11 Transfrênca do carrgamnto: O acréscmo d prssão ntrstcal u(t) a sr transfrdo para a part sólda traduzndo-s num acréscmo d tnsão fcta (t): (t) u(t) t=0 t=t h Instant do carrgamnto Fnal da consoldação t Em qualqur nstant: = (t) + u(t) Consoldação hdrodnâmca (0)=0 u(0)= V=0 h=0 t=0 t=t h = (t) + u(t) (t h )= u(t h )=0 V 0 consoldação complta Assntamnto no fnal da consoldação hdrodnâmca: h = h= m H 0 11

12 Problma 16 (das aulas prátcas) Consdr qu s construu um atrro arnoso d grands dmnsõs m planta sobr uma camada d argla com níl frátco à sua suprfíc, tal como o rprsntado na Fgura 8. Consdr o ponto A para o cálculo d tnsõs na camada arglosa. Atrro: γ h = 18 kn/m 3 Argla γ sat = 19 kn/m 3 o =0.98 m =3,2x10-4 C =4x10-3 cm 2 /s 2,0 m atrro arnoso 2,5m 2,5 m Argla A. substrato prmál a) Dtrmn a tnsão total, a prssão ntrstcal a tnsão fcta (no ponto A) no níco no fnal da consoldação (t=0 t= ). Pso do atrro: =18x2=36kPa Iníco da consoldação (t=0) mdatamnt após a construção do atrro σ (t=0) =19x2,5+36=83,5kPa u (t=0) =10x2,5+36=61,0kPa σ (t=0) =83,5-61,0=22,5kPa Fnal da consoldação (t= ) Muto tmpo após a construção do atrro σ (t= ) =19x2,5+36=83,5kPa u (t= ) =10x2,5+0=25,0kPa σ (t= ) =83,5-25,0=58,5kPa (= 22,5+36 kpa) 12

13 b) Qual o assntamnto hdrodnâmco ddo à construção do atrro? Carrgamnto: =36kPa No ponto A: o = ncal fnal ants da construção m t=0 σ ncal =22,5kPa dpos da construção m t= σ fnal =58,5kPa h = h= m H 0 = 0,0576m σ ncal σ fnal σ Há assntamnto m =3,2x10-4 kpa -1 13