Teoria do Adensamento Tópicos complementares GEOTECNIA II SLIDES 08 / AULA 13 Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt prof.douglas.pucgo@gmail.com
Ensaio de Adensamento Ensaio de compressão edométrica Compressão de uma amostra de solo contida em um molde que impede qualquer deformação lateral 2
Ensaio de Adensamento Ensaio de compressão edométrica Emprego de amostras indeformadas Atenção: evitar amolgamento Amostra colocada em um anel metálico (5cm D 12cm) Confinada no topo e na base por pedras porosas Permite-se a saída de água Sobre a pedra porosa: Placa rígida de aço pela qual se aplicam as cargas Anel metálico: Restrição da deformação lateral Permite apenas o adensamento 3
Ensaio de Adensamento Ensaio de compressão edométrica Aplicação dos carregamentos em etapas, em diversos intervalos de tempo, até a sua estabilização Mede-se a variação de altura em função do tempo Novo acréscimo de carga: Usualmente o dobro da tensão anterior Repete-se o processo Descarregamento em pelo menos três estágios 4
Ensaio de Adensamento Curva de compressibilidade 5
Ensaio de Adensamento O que acontece durante a aplicação das cargas? Compressão inicial: Deformação inicial devido à saída de bolhas de ar Não segue a Teoria do Adensamento Adensamento primário: Saída de água dos vazios Variação no estado de tensões efetivas Adensamento secundário: Deformação residual lenta sob tensão efetiva ~ constante Saída de água dos vazios com gradientes muito baixos 6
Ensaio de Adensamento 7
Ensaio de Adensamento Interpretação do ensaio de adensamento Quando iniciou o adensamento primário? Quando terminou o adensamento primário? Qual o valor do coeficiente de adensamento (c v ) do solo? Método de Casagrande Método de Taylor c v T H t 2 d 8
Ensaio de Adensamento Método de Casagrande ou log t 9
Ensaio de Adensamento Método de Casagrande ou log t Passo 1: determinar a altura inicial do CP Correspondente ao início do adensamento primário! Escolher um tempo inferior ao necessário para ocorrer 50% do recalque: Por exemplo: t = 1 min Traçar um linha vertical até interceptar a curva Ponto A da figura Traçar uma linha horizontal Fazer uma linha vertical correspondente a t/4 até interceptar a linha horizontal 10
Ensaio de Adensamento Método de Casagrande ou log t Passo 1: determinar a altura inicial do CP O ponto que esta linha intercepta a curva é o ponto C O ponto que esta linha intercepta a linha horizontal é o ponto B Replicar a distância do segmento BC para cima e obter o ponto D Verificar a altura inicial do CP no eixo das ordenadas Altura inicial do CP H 0 11
Ensaio de Adensamento Método de Casagrande ou log t Passo 2: determinar 100% do adensamento primário Prolonga-se o trecho reto Traça uma tangente passando pela parte final da curva de adensamento Obtém-se a altura do CP ao fim do adensamento Primário (H 100 ) 12
Ensaio de Adensamento Método de Casagrande ou log t Passo 3: Obter H 50 e t 50 H 50 = (H 0 + H 100 )/2 Obter t 50 pela interceptação com a curva e o valor H 50 Calcular c v (U = 50%) c v T H t 2 d 0,197(0,5H t 50 50 ) 2 13
Ensaio de Adensamento Método de Taylor (raiz quadrada do tempo) Representação gráfica: 14
Ensaio de Adensamento Método de Taylor Determinação do 0% de adensamento Prolongar o trecho reto da curva até interceptar o eixo y Reta AB 15
Ensaio de Adensamento Método de Taylor c v T H t 2 d 0,848(0,5H t 90 90 ) 2 Determinação do 90% de adensamento Em qualquer parte do trecho reto traçar uma horizontal até tocar na curva Aumentar o comprimento desta horizontal em 15%, marcando o ponto Unir o ponto de 0% de adensamento com o ponto marcado anteriormente O ponto em que a nova reta intercepta a curva de adensamento corresponde ao recalque de 90% (U = 90%) 16
Ensaio de Adensamento Determinação de c v Casagrande e Taylor dão resultados próximos Dependendo do tipo de solo, um dos métodos será mais adequado Alguns não exibem a linearidade proposta por Taylor O adensamento secundário pode inviabilizar Casagrande O c v varia de acordo com os incrementos de carga Deve-se determinar c v para o nível de tensões da obra 17
Adensamento no campo Fluxo lateral no adensamento Condição unidimensional é válida apenas sob uma área de carregamento relativamente grande No campo as bordas abaixo da área carregada contribuem para a dissipação das poro-pressões Os recalques acontecem mais rapidamente 18
Adensamento no campo Influência de lentes de areia Permitem a dissipação de poro pressão na horizontal Reduz o valor de H d T cv t H 2 d Aceleram-se os recalques No exemplo, a distância é reduzida a 1/3. Logo, o tempo reduz-se para 1/9! 19
Adensamento no campo Retroanálise de casos reais A partir dos recalques medidos em campo pode-se obter os valores reais de c v Normalmente, o recalque no campo ocorre mais rapidamente que o previsto a partir dos ensaios Itens anteriores: 20
Adensamento no campo Efeito do amolgamento Amostras deformadas versus amostras indeformadas Qualidade das amostras indeformadas Efeitos do amolgamento: Aumento dos recalques Diminuição da tensão de pré-adensamento Aumento do índice de compressão 21
Adensamento no campo Efeito do amolgamento Amostras deformadas versus amostras indeformadas Qualidade das amostras indeformadas Efeitos do amolgamento: Aumento dos recalques Diminuição da tensão de préadensamento Aumento do índice de compressão 22
Adensamento Secundário Evolução de recalques Compressão inicial (bolhas de ar) Adensamento primário (dissipação de poro-pressões) Adensamento secundário Adensamento secundário Compressão lenta que ocorre após o adensamento Pequenas poro-pressões??? Deformação viscosa/fluência??? Com o tempo, o contato entre os minerais argila se desfaz, descarregando as forças nos contatos vizinhos 23
Adensamento Secundário Coeficiente de adensamento secundário e C e C log(t) Definido em termos de variação de deformação específica ou de índice de vazios v log(t) Valores típicos de Cαε = 0,5 a 3% Valores são maiores para argilas plásticas C Ce 1 e 0 24
Adensamento Secundário Exemplo H 0 = 10m Adensamento primário depois de 2 anos Considere Cαε = 1% Qual o acréscimo de recalque após 20 anos de construção? E após 200 anos? log( t) H / H log( t) v 0 C H C log( t) H 0 Tempo 20 anos : log 20 log 210 H 0, m H 0,01 10 Tempo 200 anos : log 200 log 210 H 0, m H 0,01 20 25
Adensamento Secundário Efeito na tensão de pré adensamento Recalque sob tensão constante Passagem do ponto A para o ponto B causou no solo uma pseudo tensão de préadensamento Comum em argilas muito plásticas 26
Processos para acelerar os recalques Pré-carregamento Aplicar uma carga maior do que a carga real de projeto durante o período de execução da obra Ao se alcançar o recalque o previsto para a obra, retira-se o carregamento O solo não mais se deformará Não esquecer do adensamento secundário... 27
Processos para acelerar os recalques Drenos verticais Função: acelerar recalques por meio da diminuição dos caminhos de percolação Recalque total não será afetado, a não ser que o processo construtivo provoque amolgamento Cálculos: teoria de adensamento em termo de coordenadas cilíndricas Executar tapete drenante para conduzir a água Os drenos podem ser de: Areia Geossintéticos 28
Recalques durante o período construtivo Velocidade de carregamento Ensaio de adensamento: carregamento praticamente imediato Pequeno aterro: poucas semanas Edifício: aumento do carregamento ao longo de alguns meses Barragem: construção ao longo de alguns anos 29
Recalques durante o período construtivo Teoria de Adensamento de Terzaghi Considera carregamentos imediatos O próprio Terzaghi propôs uma forma de considerar carregamentos não imediatos Carregamento linear recalque ao fim do carregamento é igual ao que ocorresse se fosse carga imediata no instante médio Recalques admitidos como proporcionais aos carregamentos (hipótese necessária para t < tc) tc = tempo de construção 30
Recalques durante o período construtivo Curva teórica Curva real 31
Recalques durante o período construtivo Para todos os pontos da curva real (corrigida), além do tempo t c, por exemplo t i, as ordenadas são iguais às curva teórica num tempo t i t c /2 32