ENSAIO EDOMÉTRICO. 1. Objectivo

Transcrição

1 ENSAIO EDOMÉTRIO 1. Objctio É d conhcimnto gral qu qualqur matrial sujito a uma dtrminada solicitação s dforma no sntido d suortar ssa solicitação. Isto é, nnhum matrial od suortar uma solicitação sm s dformar, sndo o alor dssa dformação dndnt do tio d solicitação do tio d matrial m qustão. Ao solicitar um solo confinado l dforma-s no sntido d absorr ssa solicitação. Do facto d o solo s ncontrar confinado, ocorrm anas xtnsõs rticais. Do xosto conclui-s qu num strato confinado só xist dformação s ocorrr ariação d olum. À roridad qu caractriza as dformaçõs olumétricas sofridas lo solo quando carrgado dá-s o nom d comrssibilidad. A comrssibilidad dos solos caractriza-s, fundamntalmnt, or: - xibir, m gral, rdução acntuada com o aumnto do níl d tnsão fctia; - rsultar, gralmnt, m dformaçõs com rduzida arcla rrsíl. O studo da comrssibilidad dos solos nol a quantificação das dformaçõs do tmo qu stas s dmoram a rocssar. Para caractrizar a comrssibilidad d um solo rcorr-s, m gral, a nsaios laboratoriais ralizados sobr amostras rrsntatias do solo. O nsaio dométrico é o nsaio laboratorial qu rmit obtr os arâmtros do solo caractrizadors da sua comrssibilidad. 2. Procdimnto d nsaio O nsaio dométrico é ralizado num aarlho dsignado or dómtro (Figura 1), ond uma amostra cilíndrica, com dimnsõs, m gral, d 19 mm d sssura 7 mm d diâmtro é solicitada d acordo com as hiótss bas da Toria d onsolidação Unidimnsional d Trzaghi: - o solo ncontra-s saturado (submrso); - o solo ncontra-s confinado, sndo as dformaçõs rticais (anl rígido); - o fluxo é rtical (anl imrmál). Unirsidad d oimbra - Laboratório d Gotcnia Fundaçõs do DE EE 1/7

2 a) ista xtrior b) cort da célula dométrica Figura 1 Aarlho dométrico. Aós a rcolha, raração cort da amostra, la é colocada no dómtro submtida a carrgamntos rogrssios (or mio d um sistma d sos alaancas), rsitando m gral as sguints condiçõs: - cada carrgamnto (scalão d carga) é mantido or um ríodo d 24h, durant o qual s fazm lituras da dformação rtical da amostra ao longo do tmo (,1;,25;,5; 1; 2; 4; 8; 15; 3; 6; 12; 24; min) 1 ; - durant a fas d carga, cada carrgamnto adicional (noo scalão d carga) dulica o qu s ncontraa alicado antriormnt; - m gral é ralizada, lo mnos, uma fas d dscarga, na qual, m cada scalão, a carga s ai rogrssiamnt rduzindo ara ¼ da antrior (mnors dformaçõs na dscarga); - o nsaio d abrangr um camo d tnsõs rlant ara o roblma m studo tal qu rmita dfinir com rigor os arâmtros d comrssibilidad mais imortants do solo. Not-s qu o alor d σ no final do rocsso d consolidação rlatia a cada scalão d carga ou dscarga, é igual à tnsão total alicada sobr a amostra ois u = (u u = ). 1 Actualmnt o Laboratório d Gotcnia disõ d quiamnto qu rmit a aquisição automática d dados. EE 2/7 Unirsidad d oimbra - Laboratório d Gotcnia Fundaçõs do DE

3 3. Rsultados do nsaio dométrico Num nsaio dométrico são obtidas as lituras da altura da amostra ao longo do tmo (m gral 24h) ara cada scalão d carga, como s mostra nas Figuras 2 3. H (mm) tmo (min) Figura 2 ura (H-t) ara um nsaio com 6 scalõs d carga. 19 H (mm) tmo (min) Figura 3 ura (H-t) ara um nsaio com scalõs d carga dscarga. A artir dsts rsultados é ossíl obtr: - uma cura ( H-log t) or cada scalão d carga ou dscarga (Figura 4), as quais rmitm stimar o arâmtro do solo qu dtrmina o tmo d consolidação - coficint d consolidação, c ; - o alor do índic d azios,, m cada instant, com bas m ou, d rfrência, f : H = ( 1+ ) H Unirsidad d oimbra - Laboratório d Gotcnia Fundaçõs do DE EE 3/7

4 ..1.2 Escalão 16-32kg logt (min) H (mm) Figura 4 ura ( H-log t) ara um scalão d carga. - uma rlação (-σ' ) (Figura 5), qu rmit stimar o alor das dformaçõs numa camada d solo sob um dtrminado carrgamnto: H = H 1+ H = m σ ' H ond, m é o coficint d comrssibilidad olumétrico, obtido com bas na cura (-σ' ): m a = (kpa -1 ) 1+ a = (kpa -1 ) σ ' ond, a é o coficint d comrssibilidad; NOTA: como o arâmtro m aria com o níl d tnsão fctia (logo não é caractrístico do solo), o cálculo das dformaçõs a artir dst xig a utilização do(s) alor(s) mais adquado(s) a cada situação. - uma rlação (-log σ' ) (Figura 6), com bas na qual s od stimar o alor da tnsão d ré-consolidação (σ ), o alor das dformaçõs numa camada d solo sob um dtrminado carrgamnto: H H = 1+ R σ' log σ' H + 1+ σ' log σ' f EE 4/7 Unirsidad d oimbra - Laboratório d Gotcnia Fundaçõs do DE

5 ond, R rrsnta o índic d rcomrssibilidad (dcli dos ramos d rcarga ou dscarga) o o índic d comrssibilidad (dcli do ramo irgm), sndo aaliados com bas na cura (-log σ' ): R S = logσ' = logσ' 4, Índic d azios () 3,5 3, A B 2,5 D 2, E 1, tnsão fctia (kpa) F σ (kpa) Figura 5 ura (-σ' ) obtida a artir d um nsaio dométrico. Índic d azios () A B Índic d azios () A R B c D D E S E tnsão fctia- sc. logarítmica (kpa) F log (σ ) (kpa) σ tnsão fctia- sc. logarítmica (kpa) F log (σ ) (kpa) a) cura ral obtida dirctamnt do nsaio b) cura tóica Figura 6 ura (-log σ' ) obtida a artir d um nsaio dométrico. Unirsidad d oimbra - Laboratório d Gotcnia Fundaçõs do DE EE 5/7

6 A antagm da rrsntação smilogarítmica rsulta do facto d, no lano -log σ', a rlação sr, ara alors d tnsão infriors suriors à tnsão fctia rtical máxima a qu o solo já st sujito, aroximadamnt linar. A máxima tnsão fctia rtical a qu um solo já st submtido dsigna-s or tnsão d ré-consolidação (σ' ), marcando o onto da cura -log σ' a artir do qual as dformaçõs do solo crscm mais significatiamnt com a tnsão fctia rtical (o ramo das tnsõs suriors a σ' dsigna-s ramo irgm). Embora xistam difrnts métodos ara dtrminar σ', o mais diulgado é dido a asagrand, tndo or bas uma construção mírica. À razão ntr a tnsão d ré-consolidação (σ' ) a tnsão fctia rtical actual (σ' ), dsigna-s or grau d sobrconsolidação (OR): σ' OR = σ ' Aaliação do coficint d consolidação, c, a artir do nsaio dométrico O nsaio dométrico é o nsaio laboratorial qu rmit obtr o arâmtro do solo qu dtrmina o tmo d consolidação - coficint d consolidação, c. Em cada nsaio dométrico são obtidas tantas curas ( H-log t) quantos os scalõs d carga/dscarga utilizados, cada uma das quais rmit stimar um alor, m gral difrnt, ara o coficint d consolidação (isto é, c não é um arâmtro caractrístico do solo). O coficint d consolidação é gralmnt stimado com bas num d dois métodos: - o método d asagrand (basado na cura H-log t); - o método d Taylor (basado na cura ( H- t ). O método d asagrand é d difícil d utilizar no caso d solos com lados coficints d consolidação /ou sofrndo assntamntos m qu a fluência constitui uma comonnt imortant. O método d Taylor, orqu s basia na intrrtação da fas inicial da consolidação, é mnos influnciado la ocorrência d fluência durant o nsaio, contudo xig maior númro rcisão d lituras no início do rocsso (rquisito facilmnt satisfito or mio da aquisição automática d dados). EE 6/7 Unirsidad d oimbra - Laboratório d Gotcnia Fundaçõs do DE

7 Excto m situaçõs articulars como as rfridas, a scolha do método a utilizar é rlatiamnt arbitrária. Em gral, o método d Taylor dtrmina alors suriors ara o coficint d consolidação, ainda qu da msma ordm d grandza dos dtrminados lo método d asagrand. O uso do coficint d consolidação obtido num nsaio dométrico (H = 19 mm) numa situação ral, rqur a ondração da tnsão fctia rtical rlant ara o roblma a instigação da xistência d finas camadas d alta rmabilidad qu influncim o tmo d consolidação do maciço. Unirsidad d oimbra - Laboratório d Gotcnia Fundaçõs do DE EE 7/7