Teoria do Adensamento Tópicos complementares GEOTECNIA II SLIDES 08 / AULA 13 Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt [email protected] Ensaio de Adensamento Ensaio de compressão edométrica Compressão de uma amostra de solo contida em um molde que impede qualquer deformação lateral SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 2 Ensaio de Adensamento Ensaio de compressão edométrica Emprego de amostras indeformadas 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: Atenção: evitar amolgamento Placa rígida de aço pela qual se aplicam as cargas Anel metálico: Restrição da deformação lateral Permite apenas o adensamento SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 4 Ensaio de Adensamento Curva de compressibilidade SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 5 Ensaio de Adensamento O que acontece durante a aplicação das cargas? Compressão inicial: Adensamento primário: Deformação inicial devido à saída de bolhas de ar Não segue a Teoria do Adensamento 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 6 Ensaio de Adensamento SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 (cv) do solo? Método de Casagrande Método de Taylor T H d2 cv t SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 8 Ensaio de Adensamento Método de Casagrande ou log t SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 H0 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 (H100) SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 12 Ensaio de Adensamento Método de Casagrande ou log t Passo 3: Obter H50 e t50 H50 = (H0 + H100)/2 Obter t50 pela interceptação com a curva e o valor H50 Calcular cv (U = 50%) T H d2 0,197 (0,5H 50 ) 2 cv t t50 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 13 Ensaio de Adensamento Método de Taylor (raiz quadrada do tempo) Representação gráfica: SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 15 Ensaio de Adensamento Método de Taylor T H d2 0,848(0,5H 90 ) 2 cv t t90 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%) SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 16 Ensaio de Adensamento Determinação de cv 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 cv varia de acordo com os incrementos de carga Deve-se determinar cv para o nível de tensões da obra SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 18 Adensamento no campo Influência de lentes de areia Permitem a dissipação de poro pressão na horizontal Reduz o valor de “Hd” Aceleram-se os recalques No exemplo, a distância é reduzida a 1/3. Logo, o tempo reduz-se para 1/9! cv t T H d2 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 19 Adensamento no campo Retroanálise de casos reais A partir dos recalques medidos em campo pode-se obter os valores reais de cv Normalmente, o recalque no campo ocorre mais rapidamente que o previsto a partir dos ensaios Itens anteriores: SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 23 Adensamento Secundário Coeficiente de adensamento secundário v e • Definido em termos de C Ce variação de deformação log(t ) log(t ) específica ou de índice de vazios • Valores típicos de Cαε = 0,5 a 3% • Valores são maiores para argilas plásticas C Ce 1 e0 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 24 Adensamento Secundário Exemplo H0 = 10m Adensamento primário depois de 2 anos Considere Cαε = 1% Qual o acréscimo de recalque após 20 anos de construção? E após 200 anos? C v H / H 0 log(t ) log(t ) Tempo 20 anos : Tempo 200 anos : H C log(t ) H 0 H 0,01 log 20 log 2 10 H 0,10m H 0,01 log 200 log 2 10 H 0,20m SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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... SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 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 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 30 Recalques durante o período construtivo Curva teórica Curva real SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 31 Recalques durante o período construtivo Para todos os pontos da curva real (corrigida), além do tempo tc, por exemplo ti, as ordenadas são iguais às curva teórica num tempo ti – tc/2 SLIDES 08 / AULA 13 – Teoria do Adensamento 2/2 GEOTECNIA II – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt 32
