Ensaio de Adensamento - Mec dos Solos

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    15-Jul-2016

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Ensaio de adensamento de um solo.

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE UFCGCENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS CTRNUNIDADE ACADMICA DE ENGENHARIA CIVIL UAEC</p> <p>ADENSAMENTO DO SOLO</p> <p>Disciplina:Mecnica dos Solos Experimental</p> <p>Docente: Veruschka Escario Dessoles Monteiro</p> <p>Estagirio de Docncia: Pabllo Arajo</p> <p>Discentes: Josyverton Gomes FerreiraWillian Menezes da SilvaYury Ouriques Rodrigues</p> <p>10 de novembro de 2015Campina Grande, ParabaSUMRIO 1. Introduo .................................................................................................................. 32. Objetivos ..................................................................................................................... 4 3. Reviso Bibliogrfica ................................................................................................. 4 3.1 Compressibilidade ......................................................................................... 43.2 O Processo de Adensamento ......................................................................... 53.3 Analogia Mecnica de Terzaghi .................................................................... 63.4 A Teoria de Adensamento Unidimensional de Terzaghi ..........................................73.5 Ensaio de Compresso Edomtrica ou de Adensamento ............................... 84. Materiais e Mtodos .................................................................................................10 3.1 Materiais Utilizados ......................................................................................11 3.2 Mtodos ........................................................................................................12 5. Resultados e analises ................................................................................................14 6. Concluso ................................................................................................................. 267. Referncias Bibliogrficas ...................................................................................... 27</p> <p>1. INTRODUOUm dos aspectos mais importantes em projetos e obras associados Engenharia Geotcnica a determinao das deformaes (recalques) devidas a carregamentos verticais aplicados na superfcie do terreno ou em camadas prximas superfcie.Uma das principais causas de recalques a compressibilidade dos solos, ou seja, a diminuio do seu volume devido a ao das cargas aplicadas. Em particular um caso de grande importncia aquele que se refere compressibilidade de uma camada de solo, saturada e confinada lateralmente. Tal situao condiciona os chamados recalques por adensamento, que alguns autores preferem denominar recalques por consolidao.As variaes volumtricas que ocorrem em solos finos saturados, ao longo do tempo, constituem o processo de adensamento. Neste caso, a variao do volume dos solos sob carga se d medida que a gua nos poros expulsa e portanto diferidos no tempo. O ensaio endomtrico ou de adensamento unidimensional prescreve o mtodo de determinao das propriedades de adensamento do solo, caracterizadas pela velocidade e magnitude das deformaes, quando o mesmo lateralmente confinado e axialmente carregado e drenado. Consiste na aplicao de carregamentos verticais em uma amostra lateralmente confinada. Nesse processo ocorre a reduo do volume do solo. Esta reduo devida a tenso sobre a amostra, que faz com que as partculas de solo posicionem-se de forma mais compacta, reduzindo o volume de vazios e consequentemente o volume total.Portanto, o ensaio de adensamento torna-se importante para avaliar a compressibilidade do solo e utiliz-lo da melhor forma possvel. Alm disso, os resultados do ensaio auxiliam no dimensionamento de fundaes a fim de evitar recalques, entre outras falhas, que possam comprometer o comportamento adequado da construo.</p> <p>2. OBJETIVO</p> <p>O Ensaio de Adensamento tem por objetivo determinar as caractersticas do solo que interessam determinao dos recalques provocados pelo adensamento ao longo do tempo. Alm disso, possvel determinar alguns parmetros como: ndice de vazios mdio, ndice de compresso, presso de pr-adensamento e permeabilidade.A norma ABNT 12007/1990 MB 3336 prescreve o mtodo de determinao das propriedades de adensamento do solo, caracterizadas pela velocidade e magnitude das deformaes, quando o solo lateralmente confinado e axialmente carregado e drenado. Esta norma entrou em desuso devido ao tempo decorrido e falta de atualizao, mas ainda sim continua como referncia, j que nenhuma outra apareceu para substitu-la. </p> <p>3. REVISO BIBLIOGRFICA</p> <p>3.1. CompressibilidadeA Compressibilidade uma caracterstica de todos os materiais quando submetidos a foras externas (carregamentos) se deformarem. O que difere o solo dos outros materiais que ele um material natural, com uma estrutura interna o qual pode ser alterada, pelo carregamento, com deslocamento e/ou ruptura de partculas. Portanto, devido a estrutura prpria do solo (multi-fsica), possuindo uma fase slida (gros), uma fase fluda (gua) e uma fase gasosa (ar) confere-lhe um comportamento prprio, tenso-deformao, o qual pode depender do tempo. Sendo assim, as deformaes que ocorrem no solo podem estar associadas deformao dos gros individuais, compresso da gua presente nos vazios (solo saturado) e/ou variao do volume de vazios, devido ao deslocamento relativo entre partculas.Do ponto de vista de Engenharia Civil, a magnitude dos carregamentos aplicados s camadas de solo no so suficientes para promover deformaes das partculas slidas. A gua, por sua vez considerada como incompressvel. Assim sendo, as deformaes no solo ocorrem basicamente pela variao de volume dos vazios. Define-se como Compressibilidade a relao entre a magnitude das deformaes e a variao no estado de tenses imposta. No caso de solos, estas deformaes podem ser estabelecidas atravs de variaes volumtricas ou em termos de variaes no ndice de vazios.Os fatores que influenciam a compressibilidade dos solos so os seguintes: Tipo de solo: a interao entre as partculas de solos argilosos feita atravs de ligaes eltricas e o contato feito atravs da camada de gua absorvida. J os solos granulares transmitem os esforos diretamente entre partculas. Por esta razo, a compressibilidade dos solos argilosos superior a dos solos arenosos, pois a camada dupla lubrifica o contato e, portanto facilita o deslocamento relativo entre partculas. Estrutura dos solos: solos granulares podem ser arranjados em estruturas fofas, densas e favo de abelha (solos finos). Considerando que os gros so admitidos como incompressveis, quanto maior o ndice de vazios, maior ser a compressibilidade do solo. J os solos argilosos se apresentam segundo estruturas dispersas ou floculadas. Solos com estrutura floculada so mais compressveis; com a compresso desses solos o posicionamento das partculas tende a uma orientao paralela (estrutura dispersa). Nvel de tenses: o nvel de tenses a que o solo est sendo submetido interfere na sua compressibilidade tanto no que diz respeito movimentao relativa entre partculas, quanto na possibilidade de acarretar em processos de quebra de gros. Grau de saturao: no caso de solos saturados, a variao de volume ocorre por uma variao de volume de gua contida nos vazios. J no caso de solos no saturados, o problema mais complexo uma vez que, ao contrrio da gua, a compressibilidade do ar grande e pode interferir na magnitude total das deformaes.</p> <p>3.2. O Processo de AdensamentoAs deformaes no solo ocorrem basicamente pela variao de volume dos vazios. As variaes volumtricas que ocorrem em solos finos saturados, ao longo do tempo, constituem o processo de adensamento. Neste caso, a variao do volume dos solos sob carga se d a medida que a gua nos poros expulsa e portanto diferidos no tempo. Em solos finos, devido a baixa permeabilidade, a gua encontra dificuldade em percolar. Logo, a gua inicialmente absorve a presso aplicada, gerando um excesso de poropresso que dissipado lentamente com a drenagem que ocorre no solo. Assim, a medida em que a presso neutra dissipada, a presso aplicada transmitida ao contato dos gros, resultando num aumento da presso efetiva, que responsvel pela variao volumtrica do elemento, ou seja, o fenmeno do adensamento.3.3. Analogia Mecnica de TerzaghiO modelo compe-se basicamente de um pisto com uma mola provido de uma sada (Figura 1). Inicialmente (antes de t = 0), o sistema encontra-se em equilbrio. No tempo inicial, h um incremento de presso externa instantnea (P) que provoca um aumento idntico de presso na gua. Como no houve tempo para o escoamento da gua (variao de volume), a mola no sofre compresso e, portanto, no suporta carga. H, a partir da, processo de variao de volume com o tempo, pela sada da gua, e, simultaneamente, ocorre dissipao da presso do lquido. Gradativamente, aumenta a tenso na mola e diminui a presso da gua at atingir-se a condio final da Figura 1(e). Uma vez que a presso externa est equilibrada pela presso da mola, no h mais compresso e o adensamento est completo. Este modelo guarda a seguinte analogia com os solos reais: a mola representa o esqueleto mineral e a tenso que ela suporta denominada de tenso efetiva; a gua representa o lquido no interior dos poros ou vazios do solo e sua presso dita poro-presso ou presso neutra; a presso externa ser sempre equilibrada pela poro-presso e/ou pela tenso efetiva. A diferena fundamental de comportamento que os solos continuam apresentando alguma variao de volume, mesmo aps o final do que se denomina adensamento primrio (e que corresponde analogia de Terzaghi). H sada de gua mesmo com poro-presso praticamente nula.A maneira como ocorre esta transferncia de presso neutra para a estrutura slida do solo, com a consequente reduo de volume, constitua Teoria do Adensamento, desenvolvida por Terzaghi.</p> <p>Figura 1 Analogia hidromecnica para ilustrar a distribuio de cargas no adensamento. (a) exemplo fsico; (b) analogia hidromecnica; estado inicial; (c) carga aplicada com a vlvula fechada; (d) o pisto desce e a gua comea a escapar; (e) equilbrio sem mais sada de gua; (f) transferncia gradual de carga.</p> <p>3.4. A Teoria de Adensamento Unidimensional de TerzaghiO desenvolvimento da Teoria do Adensamento baseia-se nas seguintes hipteses:a) O solo totalmente saturado;b) A compresso unidimensional;c) O fluxo dgua unidimensional;d) O solo homogneo;e) As partculas slidas e a gua so praticamente incompressveis perante a compressibilidade do solo;f) O solo pode ser estudado como elementos infinitesimais, apesar e ser constitudo de partculas e vazios;g) O fluxo governado pela Lei de Darcy;h) As propriedades do solo no variam no processo de adensamento;i) O ndice de vazios varia linearmente com o aumento da tenso efetiva durante o processo de adensamento.</p> <p>3.5. Ensaio de Compresso Edomtrica ou de AdensamentoO ensaio de adensamento unidimensional prescreve o mtodo de determinao das propriedades de adensamento do solo, caracterizadas pela velocidade e magnitude das deformaes, quando o mesmo lateralmente confinado e axialmente carregado e drenado. O ensaio simula o comportamento do solo quando ele comprimido pela ao do peso de novas camadas que sobre ele se depositam. O mtodo requer que um elemento de solo, mantido lateralmente confinado, seja axialmente carregado em incrementos, com presso mantida constante em cada incremento, at que todo o excesso de presso na gua dos poros tenha sido dissipado. Durante o processo de compresso, medidas de variao da altura da amostra so feitas e estes dados so usados no clculo dos parmetros que descrevem a relao entre a presso efetiva e o ndice de vazios, e a evoluo das deformaes em funo do tempo. Os dados do ensaio de adensamento podem ser utilizados na estimativa tanto da magnitude dos recalques totais e diferenciais de uma estrutura ou de um aterro, com da velocidade desses recalques.</p> <p>Os principais resultados que obtemos a partir do ensaio de adensamento so:</p> <p> Coeficiente de compressibilidade (av): considerando linear o comportamento da curva ndice de vazios versus tenso vertical efetiva, pode-se definir a inclinao da reta correspondente como um coeficiente que d indicaes da compressibilidade do solo. Esse coeficiente denominado Coeficiente de Compressibilidade vertical, av, definido conforme a equao: </p> <p> ndice de compresso (CC): a inclinao da reta de compresso virgem.</p> <p> Coeficiente de adensamento (CV): reflete caractersticas do solo como permeabilidade, compressibilidade e porosidade.</p> <p>Pode ser determinado atravs do mtodo de Casagrande, em que:</p> <p>Sendo que 0,197 corresponde a 50% de adensamento. Pode ser determinado, tambm pelo mtodo de Taylor em que se baseia em uma curva da altura do corpo-de-prova em funo da raiz quadrada do tempo. Do incio do adensamento primrio, traa-se uma reta com abcissas iguais a 1,15 vezes as abcissas correspondentes da reta inicial. A interseo dessa reta com a curva do ensaio indica o ponto em que teriam ocorrido 90% do adensamento.</p> <p> Fator Tempo (T): considerando, a partir da deduo da teoria de Terzaghi, as condies de limite em que existe completa drenagem nas duas extremidades da amostra e que a presso neutra inicial, em t = 0, constante ao longo de toda a altura, sendo = . E para t = tem-se ' = , constante ao longo da altura. Numa extremidade z = 0 e na outra z= 2Hd , sendo Hd a metade da espessura da amostra H, pode-se determinar o Fator Tempo, que adimensional</p> <p> Coeficiente de permeabilidade (k): </p> <p> Tenso de pr-adensamento ( a): a mxima tenso efetiva a que o solo foi submetido no passado. Pode ser determinado pelo mtodo de Casagrande, em que se prolonga a reta virgem e pelo ponto da curvatura mxima traa-se a horizontal, a tangente e a bissetriz e a tenso de pr-adensamento dada pela interseo da reta com a bissetriz. Tambm pode ser determinado pelo mtodo de Pacheco Silva, em que se prolonga a reta virgem at a horizontal correspondente ao ndice de vazios inicial da amostra, do ponto de interseo abaixa-se uma vertical at a curva de adensamento e desta traa-se uma vertical; a tenso de pr-adensamento a interseo desta horizontal com o prolongamento da reta virgem.Para se compreender a importncia do estudo das deformaes devido a carregamentos aplicados na superfcie do solo, citamos, como exemplo, a Torre de Pisa, na Itlia, que apresentou uma inclinao devido ao afundamento do terreno em virtude da baixa compactao do solo e ao assentamento irregular das fundaes. Outro exemplo que merece destaque so os prdios construdos na orla martima da cidade de Santos, em So Paulo, so cerca de 90 edifcios que apresentam inclinao por possuir um perfil de solo muito difcil para a construo de fundaes, pois contm uma espessa camada de argila marinha. Todos os tipos de solos, quando submetido a uma carga, sofrem recalques, inevitavelmente, em maior ou menor grau, dependendo das propriedades de cada solo e da intensidade do carregamento. Os recalques geralmente tendem a cessar ou estabilizar aps certo perodo de tempo, mais ou men...</p>