COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS

Transcrição

1 Inrodução Um dos aspcos d maior inrss da ngnharia goécnica drminação das dformaçõs dido a carrgamnos ricais na suprfíci do rrno cálculo d rcalqus Tipos d dformaçõs Dformaçõs rápidas obsradas m solos arnosos solos argilosos não saurados Dformaçõs lnas obsradas m solos argilosos saurados aplicação da Toria do Adnsamno Formas d anális Cálculo d rcalqus pla Toria da Elasicidad Cálculo d rcalqus pla comprssibilidad odomérica Rcalqus pla Toria da Elasicidad Ensaios d comprssão axial riaxial Aplicação d carga rical m corpo d proa cilíndrico com confinamno (nsaio d comprssão riaxial) ou sm confinamno (nsaio d comprssão axial ou comprssão simpls) Mdiçõs: dformaçõs axiais (ε a ) dformaçõs radiais (ε r ) σ ε a h h ε r r r

2 Parâmros d dformabilidad Embora o solo aprsn dformaçõs não rcupráis após cro níl d nsõs (marial não-lásico) aprsn rlação nsão-dformação não consan (marial não-linar) é frqün a hipós d comporamno lásico linar para os solos. Dfinição d módulo d lasicidad (E) coficin d Poisson (ν) E σ ε a ε ν ε É incorra a dfinição d parâmros únicos d dformabilidad para os solos p.x. E aria com o níl d nsõs d confinamno d nsão axial. Nos casos corrns admim-s alors consans para inralos d nsõs spcíficos. Ordm d granda d alors para o módulo d lasicidad: r a Argilas sauradas m soliciação não drnada CONSISTÊNCIA E (MPa) muio mol <,5 mol,5 a 5 média 5 a 0 rija 0 a 0 muio rija 0 a 40 dura > 40 Arias m soliciação drnada (nsão confinan d 00 kpa) TIPO DE AREIA COMPACIDADE FOFA COMPACTA grãos frágis, angulars 5 35 grãos duros, arrdondados Para ouros alors d nsão confinan (σ c ) pod-s aplicar a quação mpírica d Janbu na simaia d E(σ c ) E( σ σ P c n c ) Ea Pa ( ) a ond: P a : Prssão am (00kpa) E a : Módulo a P a n : gralmn 0,5

3 Cálculo dos rcalqus pla Toria da Elasicidad A Toria da Elasicidad, mprgada no cálculo d nsõs no inrior do solo dido a carrgamnos xrnos na suprfíci do rrno, ambém pod sr uiliadas no cálculo dos rcalqus. Os rcalqus na suprfíci d uma ára carrgada: ond: σ 0 nsão uniformmn disribuída na suprfíci σ0 B I ( ν ) E ν parâmros d dformabilidad E B largura (ou diâmro) do carrgamno I coficin f(forma da suprfíci carrgada da aplicação das prssõs - lmno rígido ou flxíl) ρ Valors para o coficin d forma (I): TIPO DE PLACA RÍGIDA FLEXÍVEL CENTRO BORDA circular 0,79,00 0,64 quadrada 0,86, 0,56 rangular L/B,7,5 0,75 L/B5,66,0,05 L/B0,00,54,7 Problmas no uso da Toria da Elasicidad: - Variação do E com o níl d nsão aplicado com a nsão d confinamno (profundidad); - A aplicação da Toria da Elasicidad na sua forma mais simpls é limiada a um mio uniform. Não s adqua a anális d uma camada comprssíl (dpósio d argila mol ou aria fofa) m mio a duas camadas mnos dformáis anális dos rcalqus pla comprssibilidad odomérica

4 Rcalqus pla comprssibilidad odomérica Em siuaçõs d rrno ond mos uma camada comprssíl, cuja spssura é bm mnor qu a largura do carrgamno, nr duas ouras camadas mnos dformáis aproximação a comprssão odomérica. Na prisão do rcalqu aplica-s uma simpls rlação proporcional nr rcalqu spssura da camada. Uma siuação ípica ond a anális d rcalqus é fia pla comprssibilidad odomérica uma camada d argila mol saurada nr duas camadas d aria prmál Nsa siuação xis duas condiçõs imporans: a) Exis uma imporan componn d dformação olumérica. É mprgado o rmo comprssibilidad propridad d cros corpos d mudarm d forma /ou olum quando lh são aplicadas cargas xrnas. Os solos difrnmn d ouros mariais m ngnharia, s dformam muio, as dformaçõs s dão ano m forma como m olum, as rlaçõs carga-dformação são rlaiamn mnos prcisas. Os rcalqus cosumam sr xprssos m função da ariação do índic d aios do solo: ( + 0) Hf Hs ( f ) H + 0 Hs ρ H H H ( 0 f s 0 f ) ρ H0 ( + 0) b) No caso d sraos comprssíis pouco prmáis dformaçõs difridas no mpo Toria do Adnsamno.

5 Toria do Adnsamno Inrodução O Princípio das Tnsõs Efias sablc qu as ariaçõs d olum são dido ão somn a ariaçõs nas nsõs fias. Supondo um lmno d solo saurado m-s duas fass disinas: fas sólida squlo minral fas líquida água nos poros. Aplicando uma prssão d comprssão sobr s lmno, a ariação d olum dcorrn s dá por rdução nos aios, iso qu os grãos são rlaiamn incomprssíis. A rdução dos aios implica no sablcimno d um gradin hidráulico drminan d um fluxo d dnro para fora do lmno drnagm. Sndo o fluxo gornado pla Li d Darcy rifica-s qu s fluxo srá ão mais rápido quano mais prmál for o solo. Logo, assim como a drnagm, a ariação d olum s dá com o mpo é gornada por inraçõs nr nsão oal, fia, poroprssão, prmabilidad comprssibilidad. Solos granulars (arias) a água flui facilmn dido a ala prmabilidad. O gradin grado é rapidamn dissipado. Solos finos (solos argilosos) dido a baixa prmabilidad, a água nconra dificuldad d prcolar. Logo, a água inicialmn absor a prssão aplicada gração d xcsso d poroprssão. Es xcsso d prssão nura é dissipado lnamn com a drnagm do lmno. A mdida qu dissipa o xcsso d poroprssão na água, a prssão aplicada é ransmiida aos conaos dos grãos rprsnando acréscimo d nsão fia rsponsál pla ariação olumérica do lmno fnômno d adnsamno.

6 O procsso d adnsamno - modlo mcânico d Traghi Adnsamno fnômno plo qual os rcalqus dcorrns da ariação olumérica dos solos sob carga s dão a mdida qu a água nos poros é xpulsa porano são difridos no mpo. O sudo do adnsamno nos solos é raliado para dpósios d baixa prmabilidad d modrada a lada comprssibilidad (consiuídos d argilas solos argilosos). Analogia mcânica d Traghi (sisma pisão/água/mola) σ pisão h u/γ w ρ álula h 0 u 0 /γ w mola O solo saurado é rprsnado por uma mola dnro d um pisão chio d água, cujo êmbolo aprsna um pquno orifício doado d uma álula, qu prmi fchar abrir a saída d água. Analogia: carga no pisão carrgamno rical ; cilindro confinamno do solo; água no cilindro água nos aios do solo mola squlo minral (sruura formada plos grãos). O grau d abrura da álula rprsna a prmabilidad, nquano a rigid da mola a comprssibilidad do solo. Ans da aplicação da carga m-s: 0 u 0 σ σ 0 0 Aplicada uma prssão rical (σ) no pisão, com a álula fchada a mola não s dforma, sndo a água considrada incomprssíl m rlação a mola oda a carga aplicada é ransmiida para a água grando prssão na água igual a nsão oal aplicada. A nsão ransmiida para a mola é nula no solo : o xcsso d poroprssão grado é igual ao acréscimo d nsão oal o acréscimo d nsão fia inicial dido ao carrgamno xrno é nulo. 0 + u 0 σ σ 0 0

7 Com a abrura da álula, a mdida qu a água drna do cilindro plo gradin sablcido, a nsão oal aplicada é lnamn ransfrida para a mola no solo: o xcsso d poroprssão inicial é dissipado na msma proporção qu ocorr acréscimo d nsão fia. u + σ σ A Toria do Adnsamno, dsnolida por Traghi, quaciona a forma com qu ocorr sa ransfrência d carga da poroprssão para a nsão fia auan no squlo minral do solo, com a consqün rdução d olum. Em um mpo infinio m-s a oal dissipação da prssão na água a mola rcb oda a prssão aplicada no solo: o xcsso d poroprssão grado cai a ro o acréscimo d nsão fia s iguala ao acréscimo d nsão oal. u 0 σ σ Considrando o cilindro com ára uniária, com a comprssão da mola, o pisão dsc d ρ o olum no inrior aria d V: V V w - ρ Comporamno m rmos d nsõs dformaçõs conform o modlo: nsõs σ u 0 σ u u0 + u u 0 + u() σ () u u 0 σ σ σ ESTÁGIO I ESTÁGIO II ESTÁGIO III ESTÁGIO IV mpo rpouso aplicado σ abra álula rsablcimno V 0 álula fchada V() do quilíbrio (u u 0 ) V 0 + V mpo olum

8 Adnsamno unidimnsional do solo - aplicação do modlo Sja uma camada d solo d comprssibilidad rlaiamn lada, d baixa prmabilidad pquna spssura m rlação à xnsão do carrgamno xrno na suprfíci (comprssão odomérica) m mio a duas camadas mnos comprssíis prmáis. NT NA q d γ camada drnan d. γ H γ q camada comprssíl d. γ + H. γ camada drnan Topo da camada comprssíl : σ i d. γ σ f d. γ + q Bas da camada comprssíl : σ i d. γ + H. γ σ f d. γ + H. γ + q Variação das nsõs índic d aios com o mpo: σ q u u q mpo σ σ q mpo i mpo f mpo

9 Considr-s agora a sguin siuação para anális: uma camada d argila (comprssíl, d baixa prmabilidad d pquna spssura m rlação a largura do carrgamno) sobr uma camada imprmál (p.x. rocha) subjacn a uma camada prmál (p.x. aria). NT h 0 q d NA γ aria d 0 γ sa γ sa H x argila x H+d 0 +d Variação nas nsõs: rocha H+d 0 H q u 0 u σ 0 σ γ.d + γ sa.d 0 + γ sa.h σ γ q u q σ w.(d 0 +H) γ.d + γ sub.d 0 + γ sub.h

10 Admiindo qu a camada comprssíl sá m quilíbrio hidrosáico m 0, m um piômro insalado num pono no inrior da camada, a água subirá a uma alura (d 0 + H) da bas da camada, coincidindo com o NA. Em 0, a nsão oal para um pono siuado a x da bas da camada: σ 0 γ. d + γ sa. d 0 + γ sa. (H - x) A poroprssão: u 0 γ w. (H + d 0 - x) A nsão fia: σ 0 σ 0 - u 0 γ. d + γ sub. d 0 + γ sub. (H - x) No mpo 0 +, m-s um incrmno d nsão σ q. A nsão oal: σ σ 0 + q O xcsso d poroprssão grado na camada é dado pla lação da alura d água no piômro qu é igual ao incrmno d prssão u 0 h 0. γ w q u u 0 + u 0 u 0 + q Como oda a carga é ransmiida para a água, a nsão fia não aria: σ σ 0 Na aria, como é muio prmál, o xcsso d poroprssão dissipa-s insananamn a nsão fia sofr imdiao acréscimo d carga (σ σ 0 + q) Com o passar do mpo ( ), como é baixa a prmabilidad da argila, o xcsso d poroprssão dissipa-s lnamn, ransmiindo a carga aplicada a squlo minral. A nsão oal maném-s: σ σ 0 + q A poroprssão: u u 0 + u ( ) A nsão fia: σ σ 0 + σ ( ) Logo as dformaçõs ambém ocorrm ao longo do mpo: ε ( ) m. σ ( ) Num mpo suficinmn longo ( ): σ σ 0 + q ; u u 0 ; σ σ 0 + q

11 Toria do Adnsamno Unidimnsional d Traghi Hipóss A oria clássica d Traghi-Frölich quaciona o fnômno d adnsamno basado nas sguins hipóss simplificadoras: a) Solo homogêno; b) Solo saurado; c) Parículas sólidas fluído inrsicial incomprssíis m rlação ao solo; d) O solo pod sr sudado a parir d lmnos infinisimais, apsar d sr consiuído d parículas sólidas aios discriados; ) Comprssão fluxo unidimnsionais; f) Fluxo gornado pla Li d Darcy; g) As propridads d comprssibilidad prmabilidad do solo maném-s conans duran o procsso; h) É álido o Princípio das Tnsõs Efias; i) O índic d aios do solo aria linarmn com o acréscimo d nsão fia duran o procsso d adnsamno; j) São considradas dformaçõs ão somn dido ao procsso d adnsamno - comprssão primária; k) As dformaçõs são considradas infinisimais m rlação a spssura da camada comprssíl, d forma qu sa é considrada consan; As hipóss d homognidad, incomprssibilidad das parículas fluído inrsicial, sudo a parir d lmnos infinisimais alidad do Princípio das Tnsõs Efias Li d Darcy, são basan aciáis mprgadas m árias ouras abordagns m Mcânica dos Solos. As hipóss d sauração fluxo comprssão unidimnsionais rsringm a oria a comprssão odomérica d solos saurados (camadas d spssura pquna m rlação a largura do carrgamno d argilas sauradas). A hipós d consância d propridads não s rifica pois, a mdida qu o solo adnsa, a prmabilidad a comprssibilidad ndm a rduir com o adnsamno. Também a linaridad nr ariação do índic d aios o acréscimo d nsão fia é uma aproximação a ralidad, uiliada para rduir a complxidad da solução mamáica do problma.

12 Equação do adnsamno A quação do adnsamno basa-s no quilíbrio nas quaçõs consiuias para cada fas do solo. Equaçõs d quilíbrio: Equilíbrio do fluído do squlo sólido Equilíbrio da fas fluída Coninuidad da massa d sólidos Coninuidad do fluxo Rlaçõs consiuias: Rlação nr índic d aios nsão fia Rlação nr índic d aios prmabilidad Rlação nr índic d aios massa spcífica Equação do fluxo d água nos solos Princípio das nsõs fias Dado um lmno d solo da camada comprssíl: σ NT NA 0 + camada drnan + d h H d u σ camada H d comprssíl d camada drnan H d é a chamada alura drnan maior disância d prcolação da água para fora da camada comprssíl. No caso d duas camadas drnans (dupla drnagm), corrspond a mad da spssura da camada.

13 Balanço d aão no lmno: Aplicando a Li d Darcy Driando m rlação a : Subsiuindo m (): Considrando a ariação olumérica do lmno: V s consan parículas sólidas incomprssíis a ariação olumérica é dido a ariação nos aios : V V Sndo o solo saurado : V V w ariação d aão + olum diminui ariação d aão - olum aumna Igualando () (): Q Qnra Qsai A Qnra A d Qsai + A d Q h K H K i K u K w γ w u h γ w u K γ () d u A K Q w γ Q V ( ) V V V V s s + + V Q w () d u A K ) ( V w γ + ) ( V V Q s + ( ) w u K γ +

14 Plo Princípio das Tnsõs Efias f (σ ) como σ f () pod-s scrr: Logo: Dfin-s coficin d comprssibilidad (a ) como: Plo Princípio das Tnsõs Efias : σ σ - u como a nsão oal é consan (σ/ 0) : Subsiuindo na quação (3): Dfin-s coficin d ariação olumérica (m ) como: Dfin-s coficin d adnsamno (C ) como: EQUAÇÃO DIFERENCIAL DO ADENSAMENTO DOS SOLOS u f (, ) C quanifica a locidad d dissipação da poroprssão ' ' σ σ w u K ' ' ) ( γ σ σ + ' a σ ( ) w u K ' a γ σ + u ' σ σ u ' σ (3) ( ) w u K u a γ + ( ) a m + w u m K u γ w m K C γ u u C

15 Coficin d comprssibilidad (a ) Como iso anriormn a rlação nr dformação rical (rcalqu) a ariação no índic d aios: H A rlação nr a ariação no índic d aios a ariação na nsão fia é dfinida como o coficin d comprssibilidad (a ): ou a f (ipo d solo, dnsidad níl d nsõs) a ρ d dσ' ( + ) H 0 Coficin d ariação olumérica (m ) A rlação nr a ariação da dformação olumérica spcífica a ariação d nsão fia é dfinida como coficin d ariação olumérica (m ): m dε dσ' Na comprssão odomérica: m d ( + 0) dσ' m ε V V a ( + ) H H ( + 0) Módulo d dformação odomérica (E od ) dσ' dε E od m

16 Solução da quação do adnsamno Ornblad (930) foi o primiro a aprsnar uma solução analíica para a Equação Difrncial do Adnsamno. Condiçõs d conorno para o prfil analisado (duas camadas drnans camada comprssíl d spssura.h d ) : 0 u 0 para odo o 0 + u σ para odo u 0.H d u 0 u 0 para odo o Solução por séris d Fourir: u ond: n H d T H 0 n π σsn Hd FATOR TEMPO π n d sn Hd n 4 d C Hd π T u n n σ π [ cos( n π) ] n π sn H d n 4 como ( - cos n.π) nd a 0 para alors pars d n nd a para alors ímpars d n, fa-s a sguin ransformação no conador: n.n + 4 σ u sn π N 0 N + π T ( N + ) π (N+ ) π T H d 4 fando: M π + ( N ) u σ M sn M M Hd M T SOLUÇÃO DA EQUAÇÃO DO ADENSAMENTO

17 Porcnagm d adnsamno (U ) Corrspond a porcnagm d dissipação do xcsso d poroprssão m um drminado mpo num pono siuado a uma profundidad. U(%) σ u u 00% 00% σ σ Subsiuindo na solução da quação do adnsamno: U (%) M M M sn Hd M T SOLUÇÃO EM FUNÇÃO DA PORCENTAGEM DE ADENSAMENTO Rprsnação gráfica: σ ()/ u 0 u()/ u 0

18 Porcnagm média d adnsamno (U) Para um mpo, a porcnagm média d adnsamno (ou grau médio d adnsamno) ao longo da camada comprssíl srá a média dos alors: u() σ ára hachurada U ára oal /H d U H H d d u d u d Hd 0 0 U Hd Hd σd σd Hd 0 0 U σ M M H 0 d M (sn ) Hd H σ M T d U M M M T PORCENTAGEM MÉDIA DO ADENSAMENTO NA CAMADA PARA UM TEMPO Rprsnação gráfica: Equaçõs mpíricas aproximadas: π T U 4 para U < 60% T 0,933log( U) 0,085 para U > 60%

19 Considraçõs sobr as hipóss mprgadas na Toria do Adnsamno - alidad consqüências a) Dformação unidircional Tra com o anagns: - Enol apnas um parâmro d dformabilidad (E od, m ou a ), não nolndo o coficin d Poisson do solo, o qu simplifica os cálculos; - Implica qu m 0 + u σ Na ralidad o sado d dformação não é sriamn uniaxial, logo m 0 + u σ oc 0,7 a 0,9. σ O fnômno d adnsamno s aplica a 70 a 90% da carga rical aplicada. b) Sauração incomprssibilidad da água D uma manira gral, não s m o solo comprssíl oalmn saurado. Exis a prsnça d ar rido, drminan d dformação olumérica do fluído inrsicial. Com isso dsnolm-s insanânos acréscimos d nsão fia, m consqüência, xcssos d poroprssão infriors. A parcla do rcalqu oal plo adnsamno é rduida. c) Homognidad consância nas caracrísicas dos solos Além da raridad m camadas ralmn homogênas, os parâmros d comprssibilidad a prmabilidad do solo nd a ariar com a comprssão: K m (ou a ). Como K a ariação m C é mnor. C m γw Para alors pqunos d carrgamno como a comprssibilidad rdu numa proporção maior qu a prmabilidad, o C nd a crscr. A ariação d C não impd a aplicação da oria a casos corrns. Problmas d adnsamno qu nolam grands dformaçõs (como p.x. adnsamno d dpósios d rsíduos lançados hidraulicamn) são rsolidos por méodos numéricos, ond a ariação dos parâmros d comprssibilidad prmabilidad são considrados. d) Li d Darcy Prmi abordar d manira simpls aciál o fluxo d água as consqüns ariaçõs oluméricas com o mpo. ) Rlação linar nr nsõs dformaçõs oluméricas Hipós qu pod lar a rros imporans. Uma rlação linar nr a dformação olumérica o logarimo da nsão fia aplicada é mais ralísica. Implica qu a dissipação d poroprssão o consqün acréscimo d nsão fia s dá numa axa difrn qu aqula das dformaçõs oluméricas associadas.

20 Condiçõs d campo qu influnciam o adnsamno Duas das hipóss discuidas não são saisfias dido a condiçõs rais d campo basan comuns: a) Dformação fluxo não unidircionais A hipós d comprssão odomérica s adqua na práica a carrgamnos d grand xnsão m ára. Enrano, m muios ouros casos (como fundaçõs, arros rodoiários, c...) m-s carrgamnos d limiadas dimnsõs imporans dformaçõs larais dcorrns. Por ouro lado, a oria não considra fluxo laral, qu ocorr dsd carrgamnos d largura finia maior rapid na dissipação das poroprssõs consqunmn dos rcalqus. O afasamno das condiçõs unidircionais é ano maior quano mais spssa for a camada quano mnor a largura da ára carrgada uso d orias d adnsamno bi ou ridimnsionais. b) Prsnça d lns arnosas Em dpósios sdimnars são basan comuns camadas arnosas argilosas inrcaladas. A prsnça d camadas arnosas (msmo d pquna spssura) m mio a dpósios d argila mol aclram m muio os rcalqus mpo d rcalqu f (H d ). Finas lns arnosas funcionam como camadas drnans, dsd qu nham coninuidad para o xrior da ára carrgada

21 Ensaio d adnsamno Nomnclaura rlacionada aos objios do nsaio O nsaio d comprssão odomérica (ou comprssão confinada) dsina-s a mdir as propridads d comprssibilidad dos solos m comprssão odomérica dformaçõs larais impdidas. Quando associada a aaliação da comprssibilidad, m-s a quanificação da locidad do procsso d adnsamno nsaio d adnsamno. Solos prmáis /ou não saurados aaliação da comprssibilidad Solos pouco prmáis saurados além da comprssibilidad jusifica-s a aaliação do adnsamno O nsaio Consis na comprssão do solo conido m um anl qu impd qualqur dformação laral simula o comporamno do solo quando s é comprimido pla ação d uma carga d grand ára (m rlação a spssura da camada), como por um arro d grand xnsão. Pla simplicidad os parâmros obidos são ambém mprgados m siuaçõs d carrgamno xrno d ára limiada (p.x. sapaas), admiindo-s qu as dformaçõs são somn ricais.

22 Procdimnos Normaiação: NBR 00/90 - Solo: Ensaio d adnsamno unidimnsional Uma amosra d solo (indformada ou amolgada) é moldada num anl rígido (φ d 50 a 0mm alura d 9 a 3mm). O anl é ajusado a uma célula d comprssão odomérica. A célula é colocada m uma prnsa ond rcb cargas axiais d forma incrmnal cada incrmno cosuma sr o dobro do incrmno do ságio anrior alors comuns: 6.5,,5, 5, 50, 00, 00, 400, kpa. Cada ságio d carga é aplicado após cssadas as dformaçõs do anrior argilas sauradas ságios d 4 horas (m média). Em nsaios d adnsamno são fias liuras das dformaçõs ao longo do mpo m cada ságio d carga. As dformaçõs são gralmn rlacionadas a ariação no índic d aios. Rprsnação dos rsulados A parir dos dados d rcalqu do final d cada ságio d carga curas rcalqus (ariação no índic d aios) x carga Para cada ságio d carga curas rcalqu x mpo Variação do índic d aios com a nsão fia Num dado momno i do nsaio m-s conhcido o índic d aios por: ond: H i - alura do CP m i Hi H0 i H s - alura d sólidos Hs Hs + 0 Rsulados: σ x a σ'

23 log σ x C r C c C d log σ' C r índic d rcomprssão C c índic d comprssão C d índic d dscarga Corrlaçõs C c x wl Traghi Pck: C c 0,009.(wl -0%) Biarri: C c 0,0.(wl - 0%) Dias (RG): C c 0,0.(wl - 4%) Tnsão d pré-adnsamno Como os solos aprsnam um comporamno não-lásico aprsnam uma mmória d carga. A nsão d pré-adnsamno é dfinida como a nsão corrspondn ao maior carrgamno qu um solo s submido na sua ida gológica. Idnificada na cura log σ x : A nsão corrspondn a mudança d comporamno nsão d pré adnsamno (σ m ) máxima nsão fia sofrida plo solo

24 S a nsão d pré-adnsamno corrspond a nsão fia do solo no campo σ m σ 0 SOLO NORMALMENTE ADENSADO S a nsão d pré-adnsamno é maior qu a nsão fia do solo no campo σ m > σ 0 SOLO PRÉ-ADENSADO (ou sobr-adnsado) Em casos sporádicos a nsão d pré-adnsamno rificada é infrior a nsão fia do solo σ m < σ 0 SOLO SUB-ADENSADO (ou m procsso d adnsamno) Causas do pré-adnsamno xisência d pré- carrgamno (gológico ou anrópico); ariação na prssão nura por rbaixamno do NA; scamno suprficial do solo com gração d sucção; rocas químicas, cimnação nsõs rsiduais da rocha d origm; ariação sruural do solo dido ao crp. Raão d pré-adnsamno (ou sobr-adnsamno) - OCR Raão nr a nsão d pré-adnsamno a nsão fia no campo. OCR solo normalmn adnsado - NA σ' m OCR OCR > solo pré-adnsado - PA σ ' 0 OCR < solo m adnsamno Drminação da nsão d pré-adnsamno a parir da cura log σ x Méodo d Casagrand Passos: a) Enconrar o pono d máxima curaura (mnor raio); b) Traçar por s pono uma angn à cura uma horional; c) Traçar a bissri nr a angn a horional; d) O nconro da bissri com o prolongamno da ra irgm σ m

25 Méodo d Pachco Sila Passos: a) Prolonga-s a ra irgm aé o nconro com uma horional raçada do índic d aios inicial; b) Do pono d inrsção baixa-s uma rical aé a cura; c) Ds úlimo pono raça-s uma horional aé o prolongamno da ra irgm. Obs: O méodo d Casagrand, mbora mais difundido inrnacionalmn, xig uma cura com rchos d rcomprssão comprssão irgm mais bm dfinidos sofr maior influência do oprador. Efio do amolgamno do solo Amolgamno prurbação mcânica do solo grando parcial ou oal dsruição d sua sruura naural. O solo orna-s mais dformál o fio do pré-adnsamno mascarado. A cura log σ x é modificada: - O alor d σ m orna-s mais indfinido; - Embora o C c obido para o solo amolgado possa sr maior qu para o sado indformado, para um msmo alor d carrgamno o solo amolgado aprsna mnor índic d aios. S procssos consruios amolgarm o solo é rcomndada a obnção d parâmros dsd amosras amolgadas, sob o risco d srm subsimados os rcalqus.

26 Cálculo dos rcalqus oais por comprssão odomérica No cálculo do rcalqu oal por comprssão confinada ( H) os parâmros uiliados são dfinidos m função do níl d nsõs aplicado m rlação a nsão d pré-adnsamno. Cc Solo normalmn adnsado A ariação d nsõs ricais aplicadas s dá na ona d comprssão irgm. Ex: σ 0 σ m P σ f C σ' 0 Cc ( logσ' 0 logσ' f) Cc log Cc logσ' σ' f σ' log σ' f 0 V V s Logo: V Vs H Hs H H + H H + 0 σ' f Cc log 0 σ' m H H + 0 Rcalqu para solo NA Solo pré-adnsado A ariação d nsõs ricais aplicadas s dá na ona d rcomprssão ou m par na ona d rcomprssão m par na comprssão irgm. Exs: σ 0 A σ f B ou σ 0 A σ f C H H + σ' f Cr log 0 σ' 0 ou Rcalqu para solo PA H H + σ' (Cr log σ' σ' log ' m + Cc 0 0 σ f m )

27 Eolução dos rcalqus com o mpo Obnção d C a parir das curas rcalqu x mpo do nsaio d adnsamno T Hd O Coficin d Adnsamno (C ) é dado por: Para sua quanificação a parir das curas mpo x rcalqu d nsaios são ncssários ajuss dido: - Comprssão insanâna pla prsnça d bolhas d ar na amosra dsajuss no conao pdra porosa - amosra; - Ocorrência d comprssão scundária, qu drmina a coninuidad das dformaçõs msmo após r ncrrado o procsso d adnsamno. Méodo d Casagrand (log ) C Passos: a) Início do adnsamno primário: Como o rcho inicial é parabólico para um mpo da fas inicial soma-s a ordnada uma disância corrspondn ao rcalqu nr 4.; b) Final do adnsamno primário: inrscção d uma angn ao rcho inrmdiário com a assínoa do rcho final da cura (adns.scundário); c) No pono médio nr o início o final do adnsamno primário U 50% d) Calcula-s C T(U 50%) Hd 0,97 Hd C 50 50

28 Méodo d Taylor ( ) Passos: a) Início do adnsamno primário: Como o rcho inicial é parabólico prolonga-s o rcho inicial rilíno aé inrcpar as ordnadas o pono d inrscção corrspond ao início do adnsamno. A difrnça m rlação a alura inicial da amosra corrspond a comprssão insanâna; b) Dfinição do mpo para 90% do adnsamno primário: Traça-s uma ra com abcissas,5 x maiors qu aqula ajusada ao rcho rilíno inicial. A inrscção dsa ra com a cura dfin U 90% c) Calcula-s C T(U 90%) Hd 0,848Hd C OBS: Os dois procssos dm dar rsulados próximos. Enrano: - Solos qu não êm bm dfinido um rcho rilíno inicial ploando-s rcalqus x orna difícil a aplicação do méodo d Taylor; - Solos com acnuado adnsamno scundário ornam difícil a aplicação do méodo d Casagrand plo forma assumida da cura rcalqu x log. O alor d C aria d sr calculado para cada ságio d carga na práica o C usado na prisão do mpo dos rcalqus d sr aqul compaíl com o níl d nsõs do problma m qusão.

29 Cálculo do rcalqu com o mpo ρ( ) U H Esimaia d C a parir d rroanáliss Obsra-s qu, m gral, os rcalqus rais ocorrm mais rápidos qu os prisos pla oria. Possíis causas: - Fluxo laral; - Prsnça d lns drnans; - Pré-adnsamno por adnsamno scundário anrior; - Mudança na condição d pré-adnsamno indfinição do C a adoar. Valors mais ralísicos d C podm sr obidos a parir da mdição d rcalqus ao longo do mpo m arros xprimnais no próprio rrno rroanális com o uso dos msmos méodos d Casagrand Taylor. Esimaia da prmabilidad a parir dos dados d adnsamno Pod-s simar a prmabilidad do solo a parir da drnagm no procsso d adnsamno. Da dfinição d C : O alor d K obido dsd C m implica m odas as hipóss assumidas no quacionamno do procsso d adnsamno. Tnd a difrir m muio dos rsulados obidos a parir d nsaios d prmabilidad m laboraório in siu. K C m γ w Adnsamno scundário Dados d laboraório campo mosram qu msmo após ncrrado o procsso d adnsamno (chamado d primário) após r sido dissipado odo o xcsso d poroprssão grado plo carrgamno o solo manm-s dformando sob nsão fia consan, conrariando o Princípio das Tnsõs Efias. Adnsamno scundário dformaçõs lnas qu dsnolm-s no solo a nsão fia consan, msmo após ncrrados os rcalqus prisos pla Toria do Adnsamno. Curas rcalqu x mpo não s manêm horionais para mpos > (U 00%)

30 O adnsamno scundário inicia simulanamn ao primários prossgu indfiniiamn a uma locidad muio lna. Causas do adnsamno scundário Principal causa dsliamno dos conaos nr parículas d argila. O adnsamno primário m solos argilosos rsula na ransfrência d carga para as parículas araés do conao parícula-parícula, fio araés dos films d água adsorida sob nsão consan s conao pla camada d água adsorida s dforma ou msmo d dsfa. modificaçõs nas spssuras das camadas d água adsorida Ouro fio sobr a spssura da camada d água adsorida possíl mobiliação d cáions prsn nr camadas dos argilominrais. Coficin d adnsamno scundário (C α ) Duas dfiniçõs: ε a) f(dformação): Cαε b) f(índic d aios): log Cα log C αε Cα + 0

31 Os alors d C α ndm a dcrscr com o pré-adnsamno do solo são lados para solos muio plásicos solos orgânicos. Valors ípicos: C αε ou C α Argilas PA < 0,0 Argilas NA 0,005 a 0,0 Argilas muio plásicas > 0,03 ou orgânicas Efio do adnsamno scundário na comprssibilidad O adnsamno scundário consiui uma rdução do índic d aios sob nsão fia consan s C α não aria com o níl d nsõs, nas curas log σ x para cada mpo d adnsamno scundário m-s rchos parallos da cura no snido da rdução dos aios sob msma carga. p.x: d A para B ao longo d.000 anos. Ao sr rcarrgado, o adnsamno scundário corrspond a um préadnsamno fica rgisrado na mmória d carga do solo um irual acréscimo d σ qu graria a dformação por adnsamno scundário psudo nsão d pré-adnsamno ou nlhcimno. Es fao la a crr qu argilas anigas (dposiadas a milhars d anos) não possam sr normalmn adnsadas. Rlaçõs mpíricas mosram qu argilas nlhcidas ndm a r OCR crscn com o IP o adnsamno scundário m fio crscn com a plasicidad.

32 Rcalqus duran o príodo consruio Siuação mais comum m obras d ngnharia o carrgamno não é insanâno como admiido pla Toria do Adnsamno. Os príodos consruios m obras ciis sndm-s, m gral, d alguns dias aé um ano ou mais. Solução: - Uso d uma solução xaa ao problma considrando σ/ 0 ou - Aproximação a solução da Toria Clássica d Adnsamno. Aproximação d Traghi Gilboy Traghi Gilboy concbram um procsso aproximado para quanificação dos rcalqus na siuação d carrgamno crscn duran o príodo consruio. Hipóss: a) O acréscimo do carrgamno s dá aproximadamn linar com o mpo; b) Ao final do príodo consruio o rcalqu sria igual aqul s o carrgamno oal foss aplicado insananamn a parir da mad do mpo d consrução; c) Os rcalqus são assumidos proporcionais aos carrgamnos. Aproximação: Aé o final do mpo d consrução ( c ) o rcalqu num mpo (sndo < c ) é igual aqul para o mpo /, considrando a proporção da carga oal aplicada no mpo. Procdimno gráfico para obnção do rcalqu num mpo < c raçar uma rical a parir d / aé a cura rcalqu x mpo órica (obida considrando o carrgamno oal aplicado m 0) daí uma horional aé uma rical raçada d c. Ds pono é raçada uma linha diagonal aé a origm ( 0). O pono d inrscção dsa diagonal com oura rical, raçada do mpo, dfin o rcalqu. A parir do mpo final d consrução as ordnadas (rcalqus) para alors d > c corrspondm aqulas obidas na cura órica para um mpo - c /

33 Rcalqus dido a rbaixamno do lnçol fráico O rbaixamno do lnçol fráico sja saonal ou prmann, d carár naural ou arificial, prooca ariação na nsão nura porano nas nsõs fias: Com o rbaixamno u f < u 0, como σ 0 σ - u 0 σ f σ - u f logo σ f > σ 0 Ocorr rcalqu, no caso d solo NA, dado por : H H + C σ' log σ f c 0 ' 0

34 Aplicação d drnos ricais para aclrar os rcalqus Busca-s aclrar os rcalqus para qu boa par dss ocorram ans qu lmnos mais snsíis das obras sjam consruídos. Drnos ricais prfuraçõs na camada argilosa comprssíl prnchidas com aria ou fibras sinéicas funcionam como lmnos drnans drminans d adicional fluxo radial dnro das camadas. São projados para formam m plana uma malha quadrada ou riangular. Taps drnans condum a água colada plos drnos para o xrior. Os rcalqus são aclrados pla rdução nas disâncias d drnagm. O fao da prmabilidad horional sr gralmn maior ambém conribui para maior locidad nos rcalqus com o fluxo radial. malha riangular D D D,05. D malha quadrada D D D,3. D Para dimnsionamno dos drnos ricais é ncssário considrar o adnsamno radial Toria do Adnsamno para Fluxo Radial qu pod sr formulada a parir d uma gnraliação da oria unidimnsional u x u + y u Ch + C u

35 Solução do problma d adnsamno com fluxo radial A Equação do Adnsamno Tridimnsional pod sr dcomposa m duas componns: a) Adnsamno rical u u C b) Adnsamno no plano xy - adnsamno radial (m coordnadas polars) u u u Cr + r r r A componn radial é rsolida, análogo a componn rical, m-s a solução xprssa m função da porcnagm média d adnsamno radial: U r f (T r ) ond T r faor mpo para o adnsamno radial O adnsamno ridimnsional adnsamno rical + adnsamno radial U) ( U ) ( U ) ( r ond: U porcnagm média d adnsamno ridimnsional U porcnagm média d adnsamno rical U r porcnagm média d adnsamno radial T U Adnsamno radial r Cr R R f (T r, r r ond: R smi-spaçamno nr os drnos (D/) r raio do drno ) ond: R raio quialn (D /)

36 Tipos d drnos TIPO DE DRENO DIÂMETRO MATERIAL INSTALAÇÃO conncional φ 5 a 40cm aria prfuração sandwick φ 8 a 0cm aria nsacada prfuração craação goêxil rangulars: cidos fibras craação x 0 / x 30cm sinéicas Considraçõs sobr o mprgo d drnos ricais Val dsacar qu, oricamn, o mprgo d drnos d aria não inrfr no alor dos rcalqus oais são uiliados na ancipação dos msmos. A ficiência dos drnos ricais f (projo procsso consruio): - Sua consrução (prfuração ou craação) d proocar a mnor prurbação possíl o amolgamno da argila no norno dos drnos aumna os rcalqus, orna a argila mais imprmál prooca o chamado smar (slamno do drno com a argila); - O marial do drno d sr dimnsionado por rgras dos filros proção conra rosão inrna baixa rsisência hidráulica; - D sr garanida a coninuidad rical do drno.

37 Emprgo d sobrcarga (pré-carrgamno) Técnica muio mprgada com dois objios: - Rduir os rcalqus oais por pré-adnsamno do solo - Aclrar os rcalqus Aplicação d um préio carrgamno quialn ou suprior ao priso para pré-adnsar o solo ou r num mpo mnor o rcalqu oal simado. Aclração dos rcalqus (sobrcarga m arros) O mprgo d uma sobrcarga duran um inralo d mpo fa com qu o rcalqu oal corrspondn a siuação sm sobrcarga sja aingido num mpo mnor a parir daí é rirada a sobrcarga. Rdução do rcalqu oal por pré-carrgamno do rrno Consis m pré-carrgar o rrno d fundação d forma qu o fuuro carrgamno aplicado (p.x. por uma fundação dira) sja fio no rcho d rcomprssão, ond a comprssibilidad é mnor. Ë imporan considrar nos projos, o possíl fio do adnsamno scundário a sr proocado plo pré-carrgamno.