Aula 12 Ensaio de Adensamento - DCC · INTERFERÊNCIAS DO SOLO TC033 ‐Laboratório de Mecânica dos solos ... traçar horizontal, tangente e ... uma vertical até a curva de

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Ensaio de Adensamento

TC033 – Laboratório de Mecânica dos Solos

Professor: Vitor Pereira Faro

INTRODUÇÃO

• Compressão (ou expansão): É o processo pelo qual uma massa de solo,sob a ação de cargas, varia de volume (“deforma”) mantendo sua forma.Os processos de compressão podem ocorrer por compactação (reduçãode volume devido ao ar contido nos vazios do solo) e pelo adensamento(redução do volume de água contido nos vazios do solo).

• Compressibilidade: Relação independente do tempo entre variação devolume (deformação) e tensão efetiva. É a propriedade que os solos têmde serem suscetíveis à compressão.

• Adensamento: Processo dependente do tempo de variação de volume(deformação) do solo devido à drenagem da água dos poros.

TC033 ‐ Laboratório de Mecânica dos solos

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INTRODUÇÃO

• Qual a importância?

– Estimativa da magnitude dos recalques;

– Estimativa do tempo de ocorrência dos recalques;

– Evitar recalque diferencial.


COMPRESSIBILIDADE

• O solo é um sistema particulado composto de partículas sólidas e espaçosvazios, os quais podem estar parcialmente ou totalmente preenchidoscom água. Os decréscimos de volume (as deformações) dos solos podemser atribuídos, de maneira genérica, a três causas principais:

– Compressão das partículas sólidas;

– Compressão dos espaços vazios do solo, com a consequente expulsãoda água (no caso de solo saturado);

– Compressão da água (ou do fluido) existente nos vazios do solo.

• Para os níveis de tensões usuais aplicados na engenharia de solos, asdeformações que ocorrem na água e grãos sólidos são desprezadas (pois,são incompressíveis). Calculam‐se, portanto, as deformações volumétricasdo solo a partir da variação do índice de vazios (função da variação dastensões efetivas).


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COMPRESSIBILIDADE

• Modelo de Terzaghi: Água (Poropressão) + Mola (Tensões Efetivas)


COMPRESSIBILIDADE

• Uma vez que as dimensões em planta da área carregada são muitosuperiores à espessura do conjunto dos estratos compressíveis, estesdizem‐se confinados ou carregados em condições de confinamento lateral.

• Quando se carrega um estrato confinado ocorrem apenas extensõesverticais (as deformações na direção horizontal são nulas).


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ADENSAMENTO

• Segundo Terzaghi, o desenvolvimento da Teoria do Adensamento sebaseia nas seguintes hipóteses:

– O solo é homogêneo e completamente saturado;

– A água e os grãos são incompressíveis;

– O escoamento obedece à Lei de Darcy e se processa na direçãovertical;

– O coeficiente de permeabilidade se mantém constante durante oproceesso;

– O índice de vazios varia linearmente com o aumento da tensão efetivadurante o processo do adensamento.

– A compressão é unidirecional e vertical e deve‐se à saída de água dosespaços vazios;

– As propriedades do solo não variam durante o adensamento.


ADENSAMENTO

• Grau de Adensamento (U)

– É a relação entre a deformação (ε) ocorrida num elemento numa certaposição ou profundidade z, num determinado instante de tempo t e adeformação deste elemento quando todo o processo de adensamentotiver ocorrido (εf), ou seja:


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ADENSAMENTO


– Cv: coeficiente de adensamento (cm²/s)

– t: tempo (s)

– Hd: altura da camada drenante (m)

– T: fator tempo (‐)

ADENSAMENTO

• Relações aproximadas para determinação do fator T:

– Para U < 60%:

– Para U > 60%:


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RECALQUE

• Estimativa de recalque:

– Cr: Índice de recompressão;

– Cc: Índice de compressão;

– e0: Índice de vazios inicial.


INTERFERÊNCIAS DO SOLO


Solo Granular Solo Argiloso

Permeabilidade Alta Baixa

Tempo de

consolidaçãoFenômeno é instantêneo Fenômeno é diferido no tempo

Grandeza das

deformações

Relativamente pequenas, uma vez

que estes solos sob solicitações

estáticas são pouco compressíveis.

Deformações geralmente maiores,

em especial quando os solos

argilosos são recentes (elevados

índices de vazios e teores de água,

logo muito compressíveis)

Evolução das

tensões ao longo

do tempo

Transferência de tensões é

instantânea

Transferência de tensões é

diferida no tempo

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ENSAIO DE ADENSAMENTO

• Ensaio Oedométrico

• Norma NBR 12007 MB 3336 (ABNT)

– Solo – Determinação de Adensamento Unidirecional

• O ensaio tem a finalidade de determinar, para um solo confinadolateralmente, as deformações verticais ao longo do tempo resultantes daaplicação de um dado carregamento.

• Com isso, determina‐se:

– : Coeficiente de adensamento

– : Índice de compressão

– : Índice de recompressão

– ′ : Tensão de pré‐adensamento



• Ensaio de adensamento: • Em campo:


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• Amostras:

– Indeformadas (blocos ou por meio de amostradores de parede fina)

– Compactadas

• Dados necessários:

– Massa, diâmetro interno e altura do anel de adensamento;

– Massa específica real dos grãos de solo;

– Calibração da deformação do conjunto célula de adensamento.



• Preparação da amostra:

– Deve‐se tomar cuidado na sua coleta e transporte a fim de manter ascondições naturais do campo;

– Corpo de prova deve ser preparado em ambiente propício• mudança de umidade não exceda a 0,2%;

• Flutuação a temperatura de no máximo 4oC ;

• Sem incidência direta de raios solares;

– Bloco: corta‐se prisma de solo com largura e altura 2 cm maiores queas encontradas no anel;

– Tubo amostrador: retira‐se do tubo (através do extrator) uma amostracom altura 2 cm maior do que a do anel de adensamento;

– Corpo de prova deve ser talhado ou torneado rente ao topo do anel e,em seguida, encaixado no anel;


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• Preparação da amostra:

– Pesa‐se o conjunto anel + corpo de prova e anota‐se o valor;

– Mede‐se a altura do corpo de prova (caso seja menor que a do anel);

– Calcula‐se o peso, volume e peso específico aparente inicial daamostra;

– Utiliza‐se o solo talhado para determinação do teor de umidade epeso específico real dos grãos do solo.



• Procedimento:

– Preparação, saturação e posicionamento da amostra;

– Equilíbrio da prensa (nivelamento);

– Aplicação do carregamento;• Se o corpo de prova evidenciar tendência de inchamento, aumentar rapidamente a

pressão aplicada até eliminar essa tendência (compressão da amostra);

– Leituras, geralmente efetuadas em uma progressão geométrica dotempo (15s, 30s, 1min, 2min, 4min, 8min, ... 24hs), dos deslocamentosverticais do topo da amostra através de um extensômetro até que sealcance 90% de adensamento;


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• Procedimento:

– Plotar gráficos com as leituras efetuadas da variação da altura ourecalque versus tensões aplicadas;

– A partir da interpretação dos gráficos, decidir se um novocarregamento deve ser aplicado. Repetem‐se os processos anteriores;

– Descarregamento da amostra;• Geralmente em três ou quatro fases e finalizando com a pressão do primeiro

carregamento.

– Após leitura final, desmonta‐se rapidamente a célula, seca‐se a águada amostra, pesa‐se e coloca‐se em estufa. Assim é possível obter oteor de umidade final de todo o corpo de prova.



• Sequências usuais de cargas:

– (em kgf/cm2 ) : 0,10, 0,20; 0,40; 0,80; 1,60, 3,20, 6,40, etc

– (em kPa) : 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, etc

∴ em geral são aplicados de 5 a 8 carregamentos → podendo chegar aquase 2 semanas de ensaio

obs.: 1 kN = 0,1 t 1 t/m2 = 10 kPa

1 kgf = 9,81 N 1 kgf/cm2 = 10 t/m2

1 kgf/cm2 = 100 kPa


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PARÂMETROS

• Peso específico aparente inicial

• Peso específico aparente seco inicial

• Índice de vazios inicial

• Grau de saturação inicial


PARÂMETROS

• Altura dos sólidos • Índice de vazios

• Grau de saturação final


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RESULTADOS

• Representação dos resultados: índice de vazios x tensão vertical


RESULTADOS

• Determinação dos índices de compressibilidade


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RESULTADOS

• Determinação dos coeficiente de adensamento

– Cada carregamento possui um diferente!

– MÉTODO DE CASAGRANDE


RESULTADOS

• Determinação dos coeficiente de adensamento


– MÉTODO DE TAYLOR• Baseia‐se em uma curva da altura

do corpo‐de‐prova em função daraiz quadrada do tempo. Do iníciodo adensamento primário, traça‐seuma reta com abscissas iguais a 1,15vezes as abscissas correspondentesda reta inicial. A intersecção dessareta com a curva do ensaio indica oponto em que teriam ocorrido 90%do adensamento.

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RESULTADOS

• Determinação da tensão de pré‐adensamento

– MÉTODO DE CASAGRANDE


• Prolongar a reta virgem;

• Pelo ponto de curvatura máxima,traçar horizontal, tangente ebissetriz;

• Interseção da reta virgem com abissetriz é considerado o ponto dede pré‐adensamento.

RESULTADOS

• Determinação da tensão de pré‐adensamento

– MÉTODO DE PACHECO SILVA


• Prolongar a reta virgem até ahorizontal correspondente ao índicede vazios inicial da amostra;

• Do ponto de interseção, abaixa‐seuma vertical até a curva deadensamento e deste traça umahorizontal;

• Interseção da horizontal com oprolongamento da reta virgem éconsiderado o ponto de pré‐adensamento.

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REFERÊNCIAS

• Cálculo de Ensaios Laboratoriais de Mecânica dos Solos – UFPR

– Cláudio Valejos, Hyllttonn Bazan; Jocely Loyola; Tiago Ceccon

• Mecânica dos Solos II – Unidade 3 – Compressibilidade e adensamento dos solos ‐ UFJF

– Prof. M. Maragon

• Mecânica dos solos II – Notas de Aula ‐ UFS

– Profª. DSc. Michéle Dal Toé Casagrande

• ABNT NBR 12007 MB‐3336 – Solo – Ensaio de adensamento unidimensional

• Compressibilidade e Consolidação – Mecânica dos Solos I – DEC – FCTUC (apresentação)


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