Aula 2
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TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS TENSÕES NO SOLO PARTE II PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS - A água apresenta um comportamento diferenciado na superfície em contato com o ar; - Forças intermoleculares: atração dos hidrogênios de determinadas moléculas de água com os oxigênios das moléculas vizinhas. - Tensão superficial: fina membrana elástica na superfície da água. PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS - Água em contato com um corpo sólido: superfície livre da água faz uma curvatura - forças químicas de adesão; - Depende do tipo de material e o grau de limpeza. PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS - Membrana flexível como uma superfície curva: diferença de pressão nos dois lados da membrana; - Diferença das tensões: equilibrada pela resultante de tensão superficial. PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS - Superfície da água no tubo capilar é curva; - O ângulo formado depende do material do tubo; - Altura da ascensão: peso da água no tubo igual a resultante da tensão superficial. PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade - Peso de água num tubo com raio r e altura de ascensão capilar hc: P = πr² x hc x γw TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade - Tensão superficial T atuando em toda superfície de contato águatubo, a força resultante é: F = 2πr x T TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade - Igualando P a T: P = F πr² x hc x γw = 2πr x T hc = 2 T r γw TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade - Igualando P a T: P = F πr² x hc x γw = 2πr x T hc = 2 T r γw TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Tensão superficial e Capilaridade hc = 2 T r γw A altura de ascensão capilar é inversamente proporcional ao raio do tubo. Obs.: A tensão superficial da água a 20ºC é de 0,073 N/m²: - Tubos de 1 mm de diâmetro -> hc = 3 cm; Tubos de 0,1 mm de diâmetro -> hc = 30 cm; Tubos de 0,01 mm de diâmtreo -> hc = 3 m. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em “A" - Pressão igual à pressão atmosférica. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em “B” e "C" - Pressão é acrescida do peso de água (γw.h). TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em “D” - Pressão igual à pressão atmosférica. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em “E” - Pressão igual à pressão atmosférica menos a altura do ponto até a superfície da água vezes o peso específico da água. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares PRESSÃO em “F” - Imediatamente acima do menisco está na pressão atmosférica. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares - A água nos vazios do solo, na faixa acima do lençol freático, está sob uma pressão abaixo da pressão atmosférica; - Pressão neutra é negativa; - Sendo "u" negativo: tensão efetiva é maior do que a tensão normal; - Pressão neutra negativa provoca uma maior força nos contatos dos grãos, aumentando a tensão efetiva. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares Solo acima do NA totalmente seco = pressão neutra nula TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares Solo acima do NA com água em estado capilar = pressão neutra negativa TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Pressões na água em meniscos capilares - Água livre não suporta tensões de tração superiores a 100 kN/m² (10m de coluna d’água); - Fenômeno na cavitação; - Em meniscos capilares: altura de ascensão capilar superior a 10m. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Água capilar nos solos - Vazios dos solos: muito pequenos, podem ser associados a tubos capilares; - Grau de saturação em função da altura sobre o NA. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Água capilar nos solos PONTO “A" - Altura máxima de ascensão capilar (depende do tamanho dos vazios e partículas. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Água capilar nos solos PONTO “B" - Grau de saturação aproximadamente constante. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Água capilar nos solos PONTO “C” e "D" - Água em canais contínuos comunicados com o lençol freático. TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS PROF. ELAINE SOUZA TENSÕES NO SOLO - PARTE II AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO ➡ Meniscos capilares independentes do NA TC 035 - MECÂNICA DOS SOLOS - Aproximação das partículas; - Coesão aparente; PROF. ELAINE SOUZA
