Slide 1 - SOL - Professor | PUC Goiás
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Pontifícia Universidade Católica de Goiás Geotecnia II DEFORMAÇÕES DEVIDO A CARREGAMENTOS VERTICAIS Disciplina: Geotecnia 2 Prof. : João Guilherme Rassi Almeida RECALQUES DEVIDOS A CARREGAMENTOS NA SUPERFÍCIE DEFORMAÇÕES GRANDE INTERESSE DA GEOTECNIA Geotecnia II A DEFORMAÇÃO DA MAIORIA DOS SOLOS, É MUITO MAIOR QUE A DOS MATERIAIS ESTRUTURAIS E MUITAS VEZES, ESTA DEFORMAÇÃO SE PRODUZ AO LONGO DO TEMPO. DEFORMAÇÕES RÁPIDAS solos arenosos ou argilosos não saturados LENTAS solos argilosos saturados 2 RECALQUES Geotecnia II • Fases ar/água são expulsos dos vazios do solo • Na prática → A compressibilidade das areias ocorrerá no período de construção onde todo o recalque se completará 3 RECALQUES As argilas ( k↓ ) quando submetidas a um carregamento sua compressão é controlada pela velocidade com que a água é expulsa dos poros do solo → processo este chamado: CONSOLIDAÇÃO → sendo fenômeno dependente da σ portanto x ε x t . um As Geotecnia II deformações podem ocorrer por meses, anos e décadas. Nas areias ( k↑ ) todo o processo de consolidação se dá muito rapidamente. 4 ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL ENSAIO DE COMPRESSÃO TRI-AXIAL Geotecnia II ENSAIO DE COMPRESSÃO EDOMÉTRICA 5 ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE Compressão Edométrica Geotecnia II SOLO CONFINADO SEM DEFORMAÇÃO LATERAL ENSAIO: Amostra é moldada em um anel rígido Pedras porosas saída de água Ø = 3 x h reduzir atrito lateral 5 < Ø < 12 cm Aplica-se cargas axiais por etapas Cada etapa registra-se a deformação em f(t) 6 ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE Compressão Edométrica ENSAIO (cont.): Cessadas as deformações de cada carregamento aplica-se cargas com o dobro da intensidade anterior Geotecnia II Índices de vazios de cada etapa (e1; e2; ... ;en) f(e0) e da redução de altura do CP Apresentação dos Resultados graficamente (Tensão vertical x índice de vazios) 7 ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE Compressão Edométrica Carregamento Carregamento Carregamento Descarregamento Geotecnia II Descarregamento 8 Geotecnia II MODELO MECÂNICO DE TERZAGHI 9 MODELO MECÂNICO DE TERZAGHI Hipóteses: Geotecnia II Transferência gradual de carga 10 Geotecnia II RECALQUES É Termo utilizado em engenharia civil para designar o fenômeno que ocorre quando uma edificação sofre um rebaixamento devido ao adensamento do solo sob sua fundação. Recalque causa de trincas e rachaduras em edificações (recalque diferencial uma parte da obra rebaixa mais que outra gerando esforços estruturais não previstos e podendo até levar a obra à ruína) 11 RECALQUES Existem três parcelas de recalques a serem consideradas: Recalque imediato (Si) Recalque por adensamento primário (Sc) Geotecnia II Recalque por compressão secundária (Ss) 12 Geotecnia II RECALQUES Recalque imediato (Si) O recalque imediato ocorre principalmente devido à compressão dos gases (em solos não saturados). É calculado a partir de fórmulas empíricas ou pela a Teoria da Elasticidade Linear. Como estes recalques ocorrem concomitante com o carregamento, não costumam criar problemas para as obras em fundações rasas (sapatas, blocos e radier) 13 RECALQUES Geotecnia II Recalque imediato (Si) Onde: qo – é a tensão distribuída uniformemente na superfície; E, ν - são o módulo de Elasticidade e o Coeficiente de Poisson respectivamente; B – é a largura (ou diâmetro) da área carregada; I – Coeficiente de forma que leva em conta a geometria e a rigidez da fundação 14 RECALQUES Geotecnia II Coeficiente de forma (I) para cálculo dos recalques 15 RECALQUES Geotecnia II Exemplo: E = 55 MPa; v = 0,35 Rocha 16 RECALQUES Geotecnia II Recalque por adensamento primário (Sc) Requer atenção especial em casos de solos argilosos devido a ocorrerem ao longo de um tempo que pode ser bastante grande, podendo provocar o aparecimento de solicitações estruturais que não tinham sido previstas. É calculado quase sempre utilizando-se a teoria unidimensional de Terzaghi. 17 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Geotecnia II Parâmetros av e Cc av = f (tipo de solo, densidade e nível de tensões) 18 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Geotecnia II Exercício av? e Cc? 19 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) TENSÕES DE PRÉ-ADENSAMENTO Memória de Carga Máxima Tensão efetiva de carregamento durante a formação geológica Geotecnia II Normalmente adensado (NA) – Tensão efetiva em campo Pré adensado (PA) ou Sobreadensado – Tensão de Pré Adensamento > Tensão efetiva de Campo Em adensamento – Tensão de Pré Adensamento < Tensão efetiva de Campo 20 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Geotecnia II Causas do pré-adensamento • Pré- carregamento (geológico ou antrópico) • Variação de u por rebaixamento do NA • Geração de sucção (Ressecamento e capilaridade) • Cimentação 21 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Determinação da Tensão de Pré-adensamento Método de Pacheco Silva PA Geotecnia II NA Passos: a) Prolonga-se a reta virgem até o encontro com uma horizontal traçada do índice de vazios inicial; b) Do ponto de interseção baixa-se uma vertical até a curva; c) Deste último ponto traça-se uma horizontal até o prolongamento da reta virgem. 22 Geotecnia II RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Sc 23 Exercício Aterro 40kPa / Sobreadensado camada de 1 m da areia superficial (erodida) / Tensão de préadensamento 18 kPa / Recalque por adensamento ocorre na argila Cc = 1,8 e Cr = 0,3. Geotecnia II 200 24 RECALQUES COEFICIENTE DE ADENSAMENTO (CV) Coeficiente em função: Permeabilidade* (k) Porosidade* (e) Compressibilidade* (av)kPa-1 Geotecnia II *As propriedades do Solo não variam com o adensamento. 25 RECALQUES DISTÂNCIA DE DRENAGEM (Hd ou Hd/2) Maior distância de percolação da água AREIA ARGILA AREIA AREIA Hd/2 Hd ARGILA ROCHA Geotecnia II FATOR TEMPO (T) Correlaciona os tempos de recalque às características do solo (cv) e às condições de drenagem (Hd) Adimensional 26 RECALQUES Geotecnia II GRAU DE ADENSAMENTO (UZ) Relação entre deformação (ε) ocorrida num elemento em f(z;t); e deformação final desse elemento; Variação entre índice de vazios (e) no instante (t) e variação total do índice de vazios Equivalente ao grau de acréscimo de Tensões Efetivas (Dσ’) Relação entre pressão neutra (u) dissipada no instante (t) e a pressão neutra total dissipada 27 RECALQUES GRAU DE ADENSAMENTO (UZ) Objetivo Determinar o grau de adensamento para qualquer instante (t), à qualquer profundidade (z) Geotecnia II Obs: Quanto mais próximo da face de drenagem; mais rápidas são as dissipações das pressões neutras TODOS OS SOLOS O tempo de dissipação variável para cada tipo de solo 28 Geotecnia II Uz F(z;T) 29 RECALQUES GRAU DE ADENSAMENTO MÉDIO PORCENTAGEM DE RECALQUE (U) ou Relação entre recalque sofrido no instante (t) e recalque total devido ao carregamento Geotecnia II Todos os recalques por adensamento seguem a mesma evolução (Gráfico e Tabela a seguir) 30 Geotecnia II Curva de Adensamento 31 32 Geotecnia II RECALQUES EXERCÍCIO: Aterro c/ 2,5m de altura ρ = 50 cm Coeficiente de Compressibilidade – av = 0,06 kPa-1 k = 3x10-6 cm/s 3x10-8 m/s e=3 Geotecnia II Areia Y = 18 kn/m³ a) Coeficiente de Adensamento Cv = ? b) U = 50% t? c) t = 90 dias U? 33 RECALQUES Geotecnia II Recalque por compressão secundária (Ss) Quase sempre não é considerado Costumam ocorrer em períodos muito longos de tempo de forma que a estrutura na maioria das vezes consegue se adaptar às novas solicitações que porventura surjam Principal causa deslizamento dos contatos entre partículas de argila. 34
