Compressibilidade Unidimensional

Transcrição

1 Compressibilidade Unidimensional

2 Introdução Deslocamentos em edificações (recalques): Hipótese usual do cálculo estrutural: deslocamentos nulos Natureza: sempre existem, por menores que sejam

3 Introdução Engenharia Geotécnica Métodos de cálculo de deslocamentos Recalques admissíveis (baseados na experiência) Determinação EXATA dos deslocamentos ou recalques das estruturas: MUITO DIFÍCIL!

4 Deformações nos Solos Deformações sem variação de volume Somente mudanças de forma (distorções) Deformações com variação de volume Compressibilidade do solo

5 Compressibilidade do Solo Compressibilidade de cada fase: Ar: Muito compressível Água e Sólidos: Praticamente incompressíveis Variação de volume nos solos: Variação no volume de vazios (ar + água)

6 Compressibilidade do Solo REDUÇÃO DE VOLUME: EXPULSÃO DE ÁGUA E AR DOS VAZIOS (É INSTANTÂNEA OU LEVA TEMPO?)

7 Compressibilidade do Solo ARRANJO ESTRUTURAL E X COMPRESSIBILIDADE? TIPO DE LIGAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS EXEMPLO: ARGILA FLOCULADA X ARGILA DISPERSA AREIA MUITO FOFA X AREIA COMPACTA CONCLUSÃO: ESQUELETO SÓLIDO É FATOR DE IMPORTÂNCIA NA COMPRESSIBILDADE

8 Compressibilidade Unidimensional

9 Recalque Unidimensional Hipóteses: 1) Compressão unidimensional 2) Sólidos incompressíveis

10 Recalque Unidimensional

11 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica Célula de adensamento de Anel Fixo

12 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica Célula de adensamento de Anel Flutuante

13 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica

14 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica

15 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica

16 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica a v = Coef. de Compressibilidade m v = Coef. de Compressibilidade Volumétrica

17 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica Reta Virgem Recompressão descompressão

18 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica i a f H H e 1 0 a C R log C i C f log a

19 Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica

20 Tensão de Pré-Adensamento Uma argila é dita pré-comprimida se ela já foi alguma vez submetida a uma pressão acima da pressão devida a peso próprio presente. (Terzaghi e Peck, 1948) A tensão efetiva vertical na qual se iniciam grandes mudanças na estrutura natural [...] (Terzaghi, Peck e Mesri, 1996)

21 Tensão de Pré-Adensamento Causas: Erosão dos solos Ressecamento dos solos (tensões capilares) Subida do lençol freático Reações químicas no solo (por ex.: intemperismo) Derretimento de geleiras, movimento de dunas, drenagem de lençóis empoleirados Envelhecimento dos solos (aging) Outras causas, inclusive artificiais

22 Tensão de Pré-Adensamento Razão de sobre-adensamento (RSA) ou Overconsolidation ratio (OCR) RSA OCR 0 RSA < 1 Solo sub-adensado (em adensamento ou amostra de má qualidade) RSA = 1 Solo normalmente adensado RSA > 1 Solo Pré-adensado a

23 Tensão de Pré-Adensamento

24 Tensão de Pré-Adensamento M = 1/m v W = x e

25 Curvas e = f(log ) de vários solos

26 Correlações Empíricas Pré-análises da compressibilidade a partir da experiência e de ensaios mais simples Validade restrita Resultados possíveis: Solo ótimo ou solo problemático (ensaios desnecessários) Solo duvidoso quanto à compressibilidade ou existe a possibilidade de economizar no projeto (ensaios necessários ou vantajosos)

27 Correlações Empíricas Pré-adensamento: Umidade próxima do LP: pré-adensado Umidade próxima do LL: levemente pré-adensado Tensão de pré-adensamento: a = vo Schmertmann (1991): a = 1,2 vo Massad (2009): a = vo + 20 kpa

28 Correlações Empíricas

29 Correlações Empíricas

30 Exemplo de Estimativa de Recalque Para o perfil de solo a seguir pede-se a estimativa de recalques unidimensionais para um prédio de 3 pavimentos, dimensões 15 m x 28 m, assente sobre um radier a 1,5 m de profundidade.

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32 Exemplo de Estimativa de Recalque 1º Passo: Analisar o perfil. Em geral, para areias e argilas pré-adensadas recalques desprezíveis. 2º Passo: Avaliar se a hipótese de recalque unidimensional é adequada para o caso em análise. 3º Passo: Obter os parâmetros dos solos e das fórmulas.

33 Exemplo de Estimativa de Recalque H = 9m = 900 cm C c = 0,014w 0,17 = 0,014 x 55 0,17 = 0,6 (Castello e Polido, 1986) e o S.e = G.w e o = G. w / S e o = 0,55 x 2,65 / 1 e o = 1,46 o = tensão vertical efetiva no meio da camada de argila marinha, cinza esverdeada (pode-se subdividir em quantas partes quiser, usualmente 3)

34 Exemplo de Estimativa de Recalque

35 Exemplo de Estimativa de Recalque z = acréscimo de tensão vertical no meio da camada de argila marinha, cinza esverdeada (pode-se subdividir em quantas partes quiser, usualmente 3), a 15,5m de profundidade abaixo do radier. Adotada teoria de Westergaard.

36 Exemplo de Estimativa de Recalque a = tensão de pré-adensamento da camada. a = RSA. o Solos ligeiramente pré-adensados: Schmertmann (1991): a = 1,2. o = 1,2. 138,3 = 165,96 kpa Massad (2009): a = o + 138, kpa

37 Exemplo de Estimativa de Recalque Conclusão: Recalques desprezíveis! i f a