Notas de aula prática de Mecânica dos Solos II (parte 5)

Transcrição

1 1 Notas de ala prática de Mecânica dos Solos II (parte 5) Hélio Marcos Fernandes Viana Conteúdo da ala prática Exercícios relacionados à porcentagem de adensamento, em ma profndidade específica de ma camada de argila mole, e à porcentagem de adensamento para toda ma camada de argila mole.

2 1. o ) Será constrído sobre ma camada de argila mole satrada de 10,00 m de espessra m aterro de solo arenoso de 3,80 m de altra, o qal casará m acréscimo de tensão vertical ( ) de 100 kn/m no topo da camada de argila mole satrada. A Figra 1.1 ilstra a condição do perfil de solo após a constrção do aterro. Diante do exposto, pede-se determinar: a) A distância de drenagem (Hd) para camada de argila mole satrada; b) O valor do acréscimo de pressão netra no meio da camada de argila mole satrada, imediatamente após a constrção do aterro; c) A porcentagem de adensamento do solo localizado em ma profndidade de 5 m na camada de argila mole satrada, após 3 (três) anos da constrção do aterro; e d) O valor da pressão netra a ma profndidade de 5 m na camada de argila satrada, após 3 (três) anos da constrção do aterro. Dados: i) Considere qe o aterro foi constrído rapidamente, de modo qe não hove tempo da dissipação de pressão netra após a sa constrção; ii) A camada de argila mole satrada está entre das camadas de solo drenantes, sendo ma de areia em sa base e otra de solo arenoso do aterro em se topo; e iii) Considerar o coeficiente de adensamento do solo o da argila mole satrada (C V ) igal a m /ano (qe foi obtido no laboratório para m acréscimo de tensão de 100 kn/m no ensaio de adensamento). Figra Perfil de solo considerado para resolção dos exercícios 1 e

3 3 Resposta do 1. o exercício: a) Como a camada de argila mole satrada está entre das camadas de solo drenantes, sendo ma de areia em sa base e otra de solo arenoso do aterro em se topo; Então, a distância de drenagem para camada de argila mole em qestão será: H 10 Hd 5 m (1.1) Hd = distância de drenagem da camada de solo em análise; No caso, a camada de argila mole satrada; e H = espessra da camada de argila mole satrada = 10 m. b) Como a pressão netra ata na ága intersticial (o dos poros) do solo, qe se localiza tanto no topo, qanto no centro e qanto na base da camada de argila mole satrada; Então, o acréscimo de pressão netra imediatamente após a constrção do aterro, o imediatamente após o acréscimo de tensão vertical ( ), em qalqer ponto da camada de argila mole satrada, será: ' 100 kn / m T 0 (1.) T=0 = pressão netra a ma profndidade z qalqer na camada compressível, imediatamente após o acréscimo de tensão vertical, o para m tempo t do acréscimo de tensão igal a zero (0); e = acréscimo de tensão vertical gerado pela constrção do aterro sobre a camada de argila mole satrada. c) Para o cálclo da porcentagem de adensamento do solo localizado em ma profndidade de 5 m na camada de argila mole satrada, após 3 (três) anos da constrção do aterro, procede-se como se sege: i) O ponto em qe se deseja calclar a porcentagem de adensamento corresponde a ma profndidade z = 5 m; ii) Para determinar U Z (porcentagem de adensamento do solo localizado em ma profndidade z da camada de solo compressível) é necessário calclar antecipadamente T V (fator tempo) e entrar no gráfico z/hd verss U Z. Assim sendo, o valor de T V será: T CV.t.3 m.ano V. 0,4 Hd (5) ano.m (1.3) T V = fator tempo; C V = coeficiente de adensamento do solo (argila mole satrada), qe foi obtido no laboratório para m acréscimo de tensão de 100 kn/m no ensaio de adensamento = m /ano; t = tempo de adensamento, o tempo em qe o acréscimo de tensão vertical ( ) está atando sobre a argila mole = 3 anos; e Hd = distância de drenagem para camada de solo em análise; No caso, a camada de argila mole satrada = 5 m.

4 4 iii) Cálclo de z/hd para tilizar o gráfico z/hd verss U Z ; Assim sendo, tem-se qe: z 5 m. 1 (1.4) Hd 5 m z = profndidade na camada de argila mole satrada em qe se deseja calclar a porcentagem de adensamento, após 3 anos do acréscimo de tensão vertical; e Hd = distância de drenagem da camada de solo em análise; No caso, a camada de argila mole satrada. iv) Utilização do gráfico z/hd verss U Z. z Bem, para 1 ; e TV 0, 4, com base no gráfico z/hd verss U Z da Hd Figra 1., tem-se U Z = 0,31 = 31%. Então, a porcentagem de adensamento do solo da camada de argila mole a ma profndidade de 5 m, após 3 (três) anos do acréscimo de tensão vertical, o da constrção do aterro foi de apenas 31% do total de adensamento esperado para o acréscimo de tensão vertical atante. Figra 1. - Gráfico tilizado para determinação da porcentagem de adensamento do solo (U Z ), em ma profndidade z da camada, após m tempo t do acréscimo de tensão vertical ( )

5 5 OBS. É fácil observar com base no gráfico da Figra 1., qe para profndidades menores qe 5 metros na camada de argila a porcentagem de adensamento do solo é maior; Por exemplo: para ma profndidade de 1 metro, teríamos z/hd = 0, e a porcentagem de adensamento do solo (U Z ) seria mito alta, o seja, da ordem de 0,81 o 81%. Assim sendo, qanto mais próximo da face drenante da camada de argila maior será a porcentagem de adensamento do solo (U Z ) e menores serão as pressões netras atantes na camada de argila mole satrada ( T ). d) O valor da pressão netra a 5 m de profndidade na camada de argila mole satrada, qe é drenada no topo e na base, após 3 anos é obtido pela seginte eqação: U Z T 1 (1.5) T0 U Z = porcentagem de adensamento do solo, em ma profndidade z (5 m) da camada compressível (o de argila mole satrada), após m tempo t do acréscimo de tensão vertical ( ) = 0,31 T = pressão netra a ma profndidade z (5 m) na camada compressível, após m tempo t (3 anos) do acréscimo de tensão vertical ( ); T=0 = pressão netra a ma profndidade z (5 m) na camada compressível, imediatamente após o acréscimo de tensão vertical ( ) = 100 kn/m. Logo, com base na eqação 1.5, tem-se: T T 0, (1 0,31) 69 kn / m o 69 kpa Assim sendo, a pressão netra a ma profndidade de 5 m na camada de argila mole considerada, após 3 anos da constrção do aterro será igal a 69 kn/m.. o ) Pede-se calclar a porcentagem de adensamento médio para toda a camada de argila mole satrada (U) do exercício anterior, após 10 anos do acréscimo de tensão casado pela constrção do aterro de solo arenoso sobre a camada de argila mole satrada. Resposta do. o exercício: i) Antes de calclar a porcentagem de adensamento médio para toda camada de argila mole satrada (U), após 10 anos do acréscimo de tensão casado pela constrção do aterro de solo arenoso sobre a camada de argila mole satrada, é necessário calclar T V (fator tempo) para 10 anos de adensamento da camada de solo (argila mole satrada); Assim sendo, tem-se qe:

6 6 CV.t.10 m.ano. 0,800 Hd 5 ano.m T V T V = fator tempo; C V = coeficiente de adensamento do solo (argila mole satrada), qe foi obtido no laboratório para m acréscimo de tensão de 100 kn/m no ensaio de adensamento = m /ano; t = tempo de adensamento, o tempo em qe o acréscimo de tensão vertical ( ) está atando sobre a argila mole = 10 anos; e Hd = distância de drenagem para camada de solo em análise; No caso, a camada de argila mole satrada = 5 m. ii) De posse de T V, para 10 anos de adensamento da camada de argila mole satrada, qe está sbmetida a m acréscimo de tensão vertical de 100 kn/m casado pela constrção do aterro, pode-se calclar a porcentagem de adensamento (U) para toda camada de argila mole satrada pela seginte eqação: ( 0,53.TV ) U 1(0,67.e ); para U 33% o T 0,0856 V (.1) U = porcentagem de adensamento médio para toda a camada de solo (argila mole satrada), após m tempo t (10 anos) do acréscimo de tensão vertical (o carregamento) sobre a camada de solo; T V = fator tempo (para 10 anos de adensamento da camada de argila mole satrada); e e =,7183. Logo, com base na eqação.1, tem-se: U 1(0,67.e (0,53.0,800) ) 1 0,078 0,9 9% Então, após 10 anos de aplicação do acréscimo de tensão vertical de 100 kn/m sobre a camada de argila mole satrada, devido à constrção do aterro, a camada de argila mole satrada terá sofrido m adensamento de cerca de 9% do total de 100% de adensamento esperado para ela. Referências Bibliográficas BUENO, B. S.; VILAR, O. M. Mecânica dos solos. Apostila 69. Viçosa - MG: Universidade Federal de Viçosa, p. ORTIGÃO, J. A. R. Introdção à mecânica dos solos dos estados críticos. Rio de Janeiro - RJ: Livros Técnicos e Científicos Editora LTDA., p.