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Compressibilidade Unidimensional
Introdução
• Deslocamentos em edificações (recalques):
– Hipótese usual do cálculo estrutural: deslocamentos nulos
– Natureza: sempre existem, por menores que sejam
Introdução
• Engenharia Geotécnica
– Métodos de cálculo de deslocamentos
– Recalques admissíveis (baseados na experiência)
• Determinação EXATA dos deslocamentos ou recalques das estruturas:
MUITO DIFÍCIL!
Deformações nos Solos
• Deformações sem variação de volume
– Somente mudanças de forma (distorções)
• Deformações com variação de volume
– Compressibilidade do solo
Compressibilidade do Solo
Compressibilidade de cada fase:
Ar: Muito compressível
Água e Sólidos: Praticamente
incompressíveis
Variação de volume nos solos: Variação no volume de vazios (ar + água)
Compressibilidade do Solo
REDUÇÃO DE VOLUME:
EXPULSÃO DE ÁGUA E AR DOS VAZIOS (É INSTANTÂNEA OU LEVA TEMPO?)
Compressibilidade do Solo
ARRANJO ESTRUTURAL
E X COMPRESSIBILIDADE ?
TIPO DE LIGAÇÃO ENTRE PARTÍCULAS
EXEMPLO:
ARGILA FLOCULADA X ARGILA DISPERSA
AREIA MUITO FOFA X AREIA COMPACTA
CONCLUSÃO:
ESQUELETO SÓLIDO É FATOR DE IMPORTÂNCIA NA COMPRESSIBILDADE
Compressibilidade Unidimensional
Recalque Unidimensional
Hipóteses: 1) Compressão unidimensional
2) Sólidos incompressíveis
Recalque Unidimensional
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Célula de adensamento de Anel Fixo
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Célula de adensamento de Anel Flutuante
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
av = Coef. de Compressibilidade
mv = Coef. de Compressibilidade
Volumétrica
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Reta Virgem
Recompressão
descompressão
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
a
f
C
i
aR CC
e
HH
loglog
1 0
’a ’i ’f
Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Tensão de Pré-Adensamento
Uma argila é dita pré-comprimida se ela já foi alguma vez submetida a uma pressão acima da pressão devida a peso próprio presente. (Terzaghi e Peck, 1948)
A tensão efetiva vertical na qual se iniciam grandes mudanças na estrutura natural [...] (Terzaghi, Peck e Mesri, 1996)
Tensão de Pré-Adensamento
• Causas:
– Erosão dos solos
– Ressecamento dos solos (tensões capilares)
– Subida do lençol freático
– Reações químicas no solo (por ex.: intemperismo)
– Derretimento de geleiras, movimento de dunas, drenagem de lençóis empoleirados
– Envelhecimento dos solos (aging)
– Outras causas, inclusive artificiais
Tensão de Pré-Adensamento
• Razão de sobre-adensamento (RSA) ou Overconsolidation ratio (OCR)
• RSA < 1 – Solo sub-adensado (em adensamento
ou amostra de má qualidade)
• RSA = 1 – Solo normalmente adensado
• RSA > 1 – Solo Pré-adensado
0
aOCRRSA
Tensão de Pré-Adensamento
Tensão de Pré-Adensamento
M = 1/mv W = x e
Curvas e = f(log ’) de vários solos
Correlações Empíricas
• Pré-análises da compressibilidade a partir da experiência e de ensaios mais simples
• Validade restrita
• Resultados possíveis:
– Solo ótimo ou solo problemático (ensaios desnecessários)
– Solo duvidoso quanto à compressibilidade ou existe a possibilidade de economizar no projeto (ensaios necessários ou vantajosos)
Correlações Empíricas
• Pré-adensamento:
– Umidade próxima do LP: pré-adensado
– Umidade próxima do LL: levemente pré-adensado
• Tensão de pré-adensamento:
– ’a = ’vo
– Schmertmann (1991): ’a = 1,2 ’vo
– Massad (2009): ’a = ’vo + 20 kPa
Correlações Empíricas
Correlações Empíricas
Exemplo de Estimativa de Recalque
Para o perfil de solo a seguir pede-se a estimativa de recalques unidimensionais para um prédio de 3 pavimentos, dimensões 15 m x 28 m, assente sobre um radier a 1,5 m de profundidade.
Exemplo de Estimativa de Recalque
1º Passo: Analisar o perfil. Em geral, para areias e argilas pré-adensadas → recalques desprezíveis.
2º Passo: Avaliar se a hipótese de recalque unidimensional é adequada para o caso em análise.
3º Passo: Obter os parâmetros dos solos e das fórmulas.
Exemplo de Estimativa de Recalque
H = 9m = 900 cm
Cc = 0,014w – 0,17 = 0,014 x 55 – 0,17 = 0,6 (Castello e Polido, 1986)
eo → S.e = G.w → eo = G. w / S → eo = 0,55 x 2,65 / 1
eo = 1,46
o’ = tensão vertical efetiva no meio da camada de argila marinha, cinza esverdeada (pode-se subdividir em quantas partes quiser, usualmente 3)
Exemplo de Estimativa de Recalque
Exemplo de Estimativa de Recalque
z = acréscimo de tensão vertical no meio da camada de argila marinha, cinza esverdeada (pode-se subdividir em quantas partes quiser, usualmente 3), a 15,5m de profundidade abaixo do radier. Adotada teoria de Westergaard.
Exemplo de Estimativa de Recalque
a = tensão de pré-adensamento da camada.
a = RSA . o’
Solos ligeiramente pré-adensados:
Schmertmann (1991):
a = 1,2 . o’ = 1,2 . 138,3 = 165,96 kPa
Massad (2009):
a = o’ + 138,3 20 ≈ 159 kPa
Exemplo de Estimativa de Recalque
Conclusão:
Recalques desprezíveis!
’a ’i ’f