Capítulo 4 Tensões no Solo

Transcrição

1 Capítulo 4 Tensões no Solo Geotecnia I SLIDES 05 Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt [email protected]

2 Lembrando de REMA... x yx zx xy y zy xz yz z z lim A 0 F z A zx lim A 0 F x A zy lim A 0 F y A 2

3 Introdução Tensões no solo Geostáticas peso próprio do solo + água Induzidas (Sobrecargas) Teoria da Elasticidade 3

4 Conceito de tensões num meio particulado Os solos são constituídos por partículas As forças aplicadas a uma massa de solo são transmitidas de partícula a partícula A água presente no solo suporta parte dessas tensões 4

5 Conceito de tensões num meio particulado Superfície do terreno 5

6 Conceito de tensões num meio particulado 6

7 Tensão nos grãos x Tensão média Tensão nos grãos é a tensão real que atua nos contatos grão-a-grão A área de contanto é muito pequena, quase desprezível Valores elevados de tensões (~700MPa) Tensão média: N Área T Área 7

8 Tensões devidas ao peso próprio N Peso b 2 Área Área b 2 z z 8

9 Tensões devidas ao peso próprio Tensão total vertical (σ v ) É o peso de todas as camadas acima do ponto a ser analisado dividido pela área em questão V Área z n i Área i n Área i z n i i 9

10 Tensões devidas ao peso próprio Tensão total vertical (σ v ) 10

11 Tensões devidas ao peso próprio Pressão neutra ou poro-pressão (u) É a pressão exercida na fase líquida do solo, que abaixo do N.A. é dada por: u w z B z w u w h w w 10 kn/m³ 11

12 Tensões devidas ao peso próprio Pressão neutra ou poro-pressão (u) u w h w 12

13 Princípio das tensões efetivas Terzaghi estabeleceu que a tensão transmitida pelos contatos entre as partículas seria chamada de tensão efetiva: A tensão efetiva, para solos saturados, pode ser expressa sendo a diferença da tensão total () pela pressão neutra (u): ' ' u Todos os efeitos mensuráveis resultantes de variações de tensões nos solos, como compressão, distorção e resistência ao cisalhamento são devidos a variações de tensões efetivas. 13

14 Princípio das tensões efetivas A compressão das partículas, individualmente, é totalmente desprezível perante as deformações decorrentes dos deslocamentos das partículas, umas em relação às outras A tensão efetiva corresponde a parcela das tensões referente às forças transmitidas pelas partículas Pinto (2006) apud L.C. Araújo (2016) 14

15 Princípio das tensões efetivas Ensaio pra mostrar conceito de tensão efetiva versus deformação do solo: Coloca-se uma esponja cúbica em um recipiente com água; Coloca-se sobre a esponja um peso; Retira-se o peso e acrescenta-se água ao recipiente. Pinto (2006) apud L.C. Araújo (2016) 15

16 Princípio das tensões efetivas O aumento da quantidade de água no recipiente (C) gera um aumento de pressão no mesmo valor do peso aplicado a esponja (B). O acréscimo de pressão pela adição de água ao recipiente não deforma a esponja. Diz-se que houve um aumento de pressão neutra. Pinto (2006) apud L.C. Araújo (2016) 16

17 Princípio das tensões efetivas Se um carregamento é feito na superfície de um terreno, as tensões efetivas se aumentam e o solo se comprime. Se o nível da água em uma lagoa se eleva, o aumento de tensão total provocado pela elevação é igual ao aumento de pressão neutra nos vazios e o solo não se comprime. Por esta razão um solo submerso a mil metros de profundidade pode se encontrar tão fofo quanto um solo submerso a um metro de profundidade. Pinto (2006) apud L.C. Araújo (2016) 17

18 Princípio das tensões efetivas Cálculo de Tensões no solo abaixo do N.A.: Tensão normal total: Pressão neutra: u sat h i w h w w i Tensão efetiva: ' sub h i w i sub sat w 18

19 Tensões devidas à capilaridade no solo 19

20 Capilaridade no solo A água quando em contato com outro material, como o ar ou outro qualquer, apresenta uma orientação das partículas d água, o que provoca o surgimento de uma tensão superficial. Quando se coloca, dentro d água, tubos de pequeno diâmetro (tubos capilares), observa-se a subida da água até uma certa altura. A elevação de uma coluna de água com altura hc é provocada pela tensão superficial da água no contato com o tubo. 20

21 Capilaridade no solo Peso de água no tubo (P): P r Força resultante da tensão superficial (T), ao longo do perímetro do tubo (F): F Igualando as equações: c 2 h c 2 r T T 2 r A tensão superficial da água, a 20º C, é de 0,073 N/m² h w w 21

22 Capilaridade no solo Pressão na água em meniscos capilares Ponto A: Pressão atmosférica; Ponto B e C: Pressão é acrescida do peso da água; Ponto D: Pressão atmosférica; Ponto E: Pressão atmosférica menos a altura até a superfície vezes o peso específico; Ponto F: Pressão atmosférica. A diferença de pressão entre os pontos E e F é suportada pela tensão superficial da água. 22

23 Capilaridade no solo Meniscos capilares acima do N.A.: Tensão superficial força de aproximação entre as partículas Coesão aparente do solo Coesão aparente em areias da praia; Solo pouco mais resistente logo acima do N.A. (sondagem SPT); Escorregamento em taludes após longas chuvas. 23

24 Capilaridade no solo 24