Mecânica dos Solos TC 035

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Wagner de Mendonça
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Mecânica dos Solos TC 035 Curso de Engenharia Civil 6º Semestre Vítor Pereira Faro vpfaro@ufpr.

1 Mecânica dos Solos TC 035 Curso de Engenharia Civil 6º Semestre Vítor Pereira Faro Agosto 2017 Resistência ao cisalhamento das areias e argilas Solicitações drenadas - Areias 1

2 Solicitações drenadas - Areias Solicitações drenadas - Areias 2

3 Solicitações drenadas - Areias Solicitações drenadas - Areias 3

4 Solicitações drenadas - Areias 4

5 Fatores que influenciam a magnitude do ângulo de atrito (livro do Prof Carlos de Souza Pinto): 1. Distribuição granulométrica 5

6 2. Formato dos Grãos cúbicos ou arredondados? 3. Compacidade 4. Tamanho dos grãos 5. Resistência dos grãos 8. Estrutura 9. Envelhecimento 6. Composição Mineralógica 7. Presença de água 6

7 ARGILAS Razão de Pré-Adensamento Solicitações drenadas - Argila 7

8 Solicitações não-drenadas Quando um carregamento é aplicado em uma massa de solo saturada, ocorrem variações de tensões totais nas vizinhanças do local de aplicação da carga. Estas variações de tensões totais geram excessos de poro-pressão. Para solos de alta permeabilidade, como no caso das areias, a drenagem ocorre rapidamente, dissipando o excesso de poro-pressão tão logo o carregamento é aplicado. Para solos de baixa permeabilidade, como no caso de argilas, é comum que quase nenhuma dissipação ocorra durante a aplicação da carga. Esta situação caracteriza uma solicitação não drenada. Em carregamentos não drenados, tudo se passa como se a aplicação da carga fosse instantânea, não havendo variação de volume devido à drenagem de um elemento genérico da massa do solo. Solos adensados não drenados (Ensaio CU - cisalhamento em condições não drenadas) Aanálisedeumproblemadeestabilidadepodeserfeitotantoemtermosde tensões totais, como em tensões efetivas. As solicitações não drenadas são típicas de solos argilosos. Portanto, o estudo do comportamento dos solos argilosos é realizado utilizando amostras normalmente adensadas (NA) e préadensadas (PA). Argilas normalmente adensadas (NA) (OCR = 1,0) 8

9 Argilas normalmente pré- adensadas (PA) (OCR > 1,0) 9

10 Comparação entre CU e CD (a) Solo Normalmente Adensado (b) Solo Pré-Adensado 10

11 Solos não drenados (ensaio UU) Os ensaios de compressão triaxial do tipo CD e CU mostram como varia a resistência dos solos argilosos, em função da tensão efetiva. Eles fornecem as chamadas envoltórias de resistência, que na realidade, são equações que indicam como a tensão cisalhante de ruptura (ou a resistência) varia com a tensão efetiva (ensaio CD) ou como a resistência não drenada varia com a tensão efetiva de adensamento (ensaio CU). Estas equações de resistência são empregadas nas análises de estabilidade por equilíbrio limite, em projetos de engenharia, onde a tensão efetiva no solo varia de ponto para ponto. Existem situações, entretanto, em que se deseja conhecer a resistência do solo (a tensão cisalhante de ruptura) no estado em que o solo se encontra. É o caso, por exemplo, da análise da estabilidade de um aterro construído sobre uma argila mole.comosemostranafigura,oproblemaéverificarsearesistênciadosolo ao longo de uma superfície hipotética de ruptura é suficiente para resistir à tendência de escorregamento provocada pelo peso do aterro. Uma eventual ruptura ocorreria antes de ocorrer qualquer drenagem. Portanto, a resistência que interessa é aquela que existe em cada ponto do aterro, da maneira como ele se encontra. É a resistência não drenada do solo. Solos não drenados (ensaio UU) É um método simplificado para se verificar o comportamento de solos de baixa permeabilidade e saturado (argilas), quando submetidos a uma solicitação quase instantânea, através de tensões totais denominado método φ = 0 (SKEMPTON, 1948). O ensaio UU (não drenado não adensado) é realizado sem permitir a drenagem em qualquer estágio do carregamento (fase de adensamento e cisalhamento). Portanto, determina-se a resistência ao cisalhamento não-drenado (SuouCu),mantendo-seinalteradasascondiçõesdecampodosolonoíniciodo ensaio (índice de vazios e teor de umidade). 11

Solos não drenados (ensaio UU) Nos ensaios rápidos (UU), não sendo permitida a drenagem, o índice de vazios da amostra será sempre o mesmo e, consequentemente, não se exercerão pressões efetivas;

12 Solos não drenados (ensaio UU) Nos ensaios rápidos (UU), não sendo permitida a drenagem, o índice de vazios da amostra será sempre o mesmo e, consequentemente, não se exercerão pressões efetivas; como as pressões efetivas é que mobilizam resistência ao cisalhamento, concluímos que esta será sempre a mesma, independentemente do par de valores ( 3, 1). Resistência ao Cisalhamento de Solos Coesivos 12

Resistência ao Cisalhamento de Solos Coesivos Laboratório vs Campo vs Correlações Laboratório Campo Correlações Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática O objetivo dos ensaios é estudar o

13 Resistência ao Cisalhamento de Solos Coesivos Laboratório vs Campo vs Correlações Laboratório Campo Correlações Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática O objetivo dos ensaios é estudar o comportamento do solo em condições similares aquelas encontradas no campo, sendo a escolha do tipo de solicitação, drenada ou não drenada, função do tipo do solo, das condições de drenagem, da determinação da condição critica. 13

14 Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática 14

15 Aplicações dos ensaios de cisalhamento na prática Análise em termos de tensões totais e efetivas Os parâmetros necessários à analise de estabilidade em solos, quando obtidos em ensaios de laboratório, devem representar as condições que ocorremnocampo.dependendodotipodesolo,condiçõesdedrenageme avaliação crítica da obra (análises a longo ou curto prazo), utilizam-se solicitações drenadas ou não drenadas na determinação dos parâmetros de resistência "c" e "φ". Estes parâmetros podem ser expressos tanto em termos de tensões totais como em termos de tensões efetivas. Normalmente, a análise de estabilidade é feita utilizando-se os parâmetros efetivos c e φ, ambos propriedades intrínsecas do solo, e determinando-se as poro-pressões existentes no campo. Não sendo possível a determinação das poro-pressões que atuam no maciço, como taludes naturais sem instrumentação (piezômetros), pode-se fazer a análise em termos de tensões totais. Realizam-se ensaios CU ou UU, com medição de poro-pressão, determinando-se os parâmetros de resistência em termos de tensões totais. Admite-se, neste caso, a hipótese que as poropressões que se desenvolvem no ensaio de laboratório são similares as poropressões no campo. 15

16 Obtenção da Ruptura Carregamento vertical Descarregamento lateral Elevação de pressão neutra / Saturação Intemperismo Carregamento vertical Aterro Edificações Lixo Contenções acima etc 16

17 Descarregamento lateral Escavação Erosão Elevação da poropressão Elevação do nível de água Pressão neutra gerada pelo cisalhamento 17

18 Intemperismo Redução dos parâmetro de resistência devido a decomposição do material (solo residual) Saturação Redução dos parâmetros de resistência devido a saturação do terreno (tensão total) Redução do valor da sucção devido a saturação do solo (tensão efetiva ) 18

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