Cap.10 - Tensões Nos Solos. Parte 01(1)

8/11/2019 Cap.10 - Tenses Nos Solos. Parte 01(1)

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1- IntroduoO conhecimento das tenses atuantes em um macio de terra, de vital

importncia no entendimento do comportamento de todas as obras deengenharia geotcnica.

Podem ser advindas:(a)Peso Prpriodo solo;(b)Carregamentos em Superfcie,

(c)Alvio de Cargas provocado por escavaes.H necessidadede se conhecer a distribuio de tenses (presses) nas

vrias profundidades abaixo do terreno para a soluo de problemas derecalques, capacidade de carga no solo, empuxo de terra, etc.

NF

T

NF

T

NF

T

Tenses nos Solos

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rea de contato (Ac) da ordem de 0,03% darea total (A)1.1-Tenses em um Meio Particulado

Transmisso de Foras :Partcula a PartculaSuportada pela gua dos vaziosDepende do tipo de mineral

Solos mais Granulares: Nas 3 dimenses ortogonais so iguaisContato direto de mineral a mineralGros de pedregulho, areia e silte.

Argilas: Nmero grande e foras de contato pequenasTransmisso pode ser por gua quimicamente adsorvidaTransmisso nos contatos reas muito reduzidas em relao

a rea total envolvida

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rea

T

rea

N

A somatria das foras tangenciais, dividida pelarea, denominada tenso cisalhante , dada por:

O somatrio das componentes normais ao plano,dividida pela rea total que abrange as partculasque esto em contato, definida como tenso normal , dada por:

1.1-Tenses em um Meio Particulado

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So as tenses devidas ao Peso Prprio .tm valores considerveis, e no podem ser desconsideradas.Determina as presses atuantes na massa de solo, nas diversas

profundidades de um macio, qdoconsideramos apenas peso prprio(i.e,apenas sujeito ao da gravidade),sem cargas exteriores atuantes.

h

h A

h A

A

V

A

N

2 -Tenses Geostticas

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Terreno horizontal e plano com constnciahorizontal nas camadas e, ausncia de cargasexternas.

Z

NA

Y

X

A

B

ZAZw

ZB

Tenso atuante em um plano horizontal acerta profundidade normal ao plano.

v =n *

VA

v = n *ZA

Peso do prisma : P = Vrea =


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Exemplo

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h w

A

Tenses na gua PoropressoPresso Neutra

wwhu

A gua, sendo um fluido,transmite aos gros do esqueletoestrutural(considerando separadamente cada gro), presses emtodas as direes, dando sobre cada partcula umaresultante nula

presso neutra , ou seja, aquela que no ocasionadeslocamentode gros.

3 - Poropresso

A gua nos poros de um solo saturado possui uma pressoconhecida como presso de poro ou presso neutra - u.

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Exemplo

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Terzarghi identificou que a tenso normal total () num plano qq a soma de 2 parcelas:Tenso transmitida pelos contatos entre partculas, chamada tenso efetiva ( ou )Presso da gua denominada presso neutra ou poropresso.

Assim, a partir dessa constatao Terzarghi enunciou o Princpio das Tenses Efetivas

OBS.: Em uma massa de solo a tenso efetiva controla sua mudana de volume e resistncia.

Assim, Todos os efeitos resultantes de variaes de tenses no solo (compresso, distoroe resistncia ao cisalhamento) so devidos a variaes de tenso efetiva.

Pode-se dizer que, aumentar a solo muda p/ estado de compactao mais denso.

u

4 -Tenses Efetivas

a tenso suportada pelos gros do solo, ou seja, a tenso transmitida pelos contatos entreas partculas. Ou, mesmo: a tenso efetiva aproximadamente a fora por unidade de reasuportada pelo esqueleto do solo.

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1- Repouso / Equilbrio Com gua at a superfcie superior da esponja astenses resultam do peso da esponja e da presso da gua.2- Aumento efetivo de tenso (Tenso Efetiva) Com a ao do peso sobre aesponjaas tensesno seu interior somajoradas, haver uma deformao euma expulso de gua do seu interior.3- Aumento neutro de presso (Tenso Neutra) Com do NAas tenses nointerior da esponjatambmaumentam porm a esponja no se deforma.

Presso intergranular outra parcela da presso vertical total que se desenvolve no esqueletoestrutural dos solos pelo contato gro a gro.

Conceito de Tenso Efetiva

d

u

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Clculo da Tenso Efetiva

A

NA

z

h

= sat* z + w * (h-z)u = w * h

= z ( sat - w)

= sub * z

B

NA

z

= sat* zu = w * z

= z ( sat - w)

= sub * z

C

NA

zh

= sat* h + * (h-z)u = w * h

= h ( sat - w) + * (z-h)

= sub * h + * (z-h)

A

NA

z

h

= sat* z + w * hu = w * h

= z ( sat - w)

= sub * z

Considerando sat mascamada est trabalhandona condio parcialmentesaturada.Situao: Chuva

Considerando sat nacondio + generalista;i.e,sat


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Camada de solo em um tanque emque no h percolao.

Como a vlvula est fechada asituao se compara a perfil de solocom lenol fretico aflorante.

A

NA

z

h

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5 - Fora de Percolao

Efeito da Percolao aumentar ou diminuir a em um pto, em uma camada de solo. conveniente expressar a fora de percolao por unidade de volume de solo.

Sem Percolao = z *Ento

P1 = z * * A Percolao vertical ascendenteFora efetiva em reaA prof. ZP2 = ( z * - i * z *w) A

Queda da fora total pela percolaoP1 - P2 = i * z *w *A

O vol. de solo que contribui para a fora efetiva z*A, ento a fora de percolao por unidadede volume do solo :

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= F / A F = * A



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Camada de solo em um tanquecom percolao ascendente.

Situao: Lenol fretico

Tenses nos Solosi



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Camada de solo em um tanquecom percolao descendente.

Situao: Chuvas

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i



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Exemplo 1

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Areia Fina

n = 19 kN/m3

Argila mole

n = 16 kN/m3

Pedregulho

n = 21 kN/m3

NA

40 80 120 160 200

u

Exerccio

0

-3

-7

-10

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Exemplo 2

Dados:

e = 0,52 ; G = 2,67a) Calcular, e u b) Calcular a fora de percolao por unidade de volume de solo

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Percolao ascendente.



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6- Relao entre Tenso Efetiva horizontal ( h) e Tenso Efetiva vertical ( v)

No caso geoesttico Coeficiente de empuxo no repouso (K 0)

K 0 = h / v

Varia entre 0,3 a 3 : dependendo da histria detenso, do tipo de solo, da plasticidade, etcValores Tpicos :

K00,5

0,40,50,65> 1> 1

argila muito plsticaargila pr-adensadasolos compactados

Tipo de Soloareia fofa

areia densaargila de baixa plasticidade

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Tenso Vertical Peso prprioSobrecarga

7 Aspectos Gerais -Tenso Vertical

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uma parcela da tenso efetiva vertical

8 Aspectos Gerais -Tenso Horizontal

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Conceitos :Tenso Superficial e Capilaridade

9 - Efeito da Capilaridade

NA

a) Tenso Superficial

ar

gua

vidro

b) Contato slido-gua-ar

T T

i

e

c) Equilbrio de Presses

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Peso da gua:

P = ( w *V) = * r 2 * hc * w

Considerando a tenso superficial atuando emtoda superfcie de contato gua-tubo, a foraresultante :

F = (P*) = 2 * * r * T

Igualando expresses:

hc = 2 * Tr * w

Conceitos :Tenso Superficial e Capilaridade

hc

F

E

D

C

A

B

h

u

hc * w


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Quanto menor for o dimetro do tubo capilar, maior ser a ascenso capilar.

hc = 2 * Tr * w


Conceito de Ascenso Capilar pode ser aplicadoaos solos considerar que os tubos capilares formadosnos solos (devido a continuidade dos vazios) tmsees transversais variveis. Assim, obtm-se umano-uniformidade na ascenso capilar.

Hazen (1930) forneceu uma frmula para aaproximao da altura da ascenso capilar naforma:

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10 -Tenses Efetivas na Zona de Ascenso Capilar

Altura de Ascenso Capilar

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Aproximao possvelconsiderando-se os

ndices fsicos

Com a ascenso capilar a Poropressovaria e modifica a tenso efetiva



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Dados:H1 = 2 m ; H2 = 1 , 8 m ; H3 =3,2m

Traar o grfico da variao de, u e em funo da profundidade.


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areia

argila

rocha



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H1 = 2 m ; H2 = 1,8 m ; H3 = 3,2 m

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10 -Tenses Efetivas na Zona de Ascenso CapilarH1 = 2 m ; H2 = 1,8 m ; H3 = 3,2 m

Tenses nos Solos

d (areia) = 16,84 kN/m3

(areia) = 18,576 kN/m3sat (argila) = 17,66 kN/m3

Calculados

Considerando

ascenso capilar

Desconsiderando o papel da

ascenso capilar. Ocorre ???

= 33,68 8,83 = 24,85 kN/m2 (imediatamente abaixo)



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H1 = 2 m ; H2 = 1,8 m ; H3 = 3,2 m

Tenses nos Solos

d (areia) = 16,84 kN/m3

(areia) = 18,576 kN/m3sat (argila) = 17,66 kN/m3

Calculados

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