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O tema da mecânica dos solos, com foco no adensamento e compressibilidade do solo. Explica como o solo se deforma sob carga, a importância da água nos vazios do solo e como a pressão é transferida da água para a estrutura sólida. Inclui analogias e experiências para ilustrar o processo de compressão, além de apresentar a teoria de terzaghi sobre o adensamento e como determinar recalques. O documento também discute ensaios de compressão e adensamento, e a variação do volume do solo em função do índice de vazios. Apresenta as condições de contorno para solucionar a equação diferencial do adensamento unidimensional. Útil para estudantes de engenharia civil e áreas relacionadas que desejam aprofundar seus conhecimentos sobre o comportamento dos solos sob carregamento. Um material de apoio para o estudo da mecânica dos solos, com foco no adensamento e compressibilidade do solo.
Tipologia: Notas de estudo
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRODEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
DAU / Instituto de Tecnologia
Prof. Dr. Fabrício de Menezes Telo Sampaio
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRODEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
Materiais: relação carga x deformação (tabelados).Solo: deformações maiores e em função do tempo. Além disso não são uniformes (recalques diferenciais).
Para
o
reconhecimento
do
recalque,
precisamos
saber ainda dos seguintes fatores:-^
Distribuição
das
pressões
produzidas
em
cada
ponto do terreno pela carga aplicada;-^
Propriedades dos solos que interessam ao problema em exame.
Introdução
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRODEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
Analogia:Molas:
representam
a^
estrutura
do
solo. Molas resistentes e/ou previamentecomprimidas
seria
um
solo
mais
compacto ou mais rijo e vice-versa.
Introdução
Furos no êmbolo: vazios do solo. Furos de pequeno diâmetro são análogos a uma estrutura de vazios muito pequenos como os de argila(baixa
permeabilidade),
furos
grandes
se
aproximam
de
areias
ou
pedregulhos (alta permeabilidade).
A água representa a água nos vazios do solo. O recipiente totalmente cheio representa um solo saturado.
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1ª experiência:- Furos fechados e o recipiente cheio (S = 1);- Aplicada uma carga “P” de compressão e sendo a água incompressível, toda a carga será absorvida pelaágua.
Introdução
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRODEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO
2ª experiência:Conclusões: No solo real, à medida que o processo de
compressão
ocorre,
há
uma
transferência
de
pressão da água para a estrutura sólida dos solos e atensão total vai se transformando em tensão efetiva,do que decorre a deformação do solo.
Introdução
Menos permeável
mais demorada acompressão.
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3ª experiência:-
Furos abertos e o recipiente parcialmente cheio
a
carga
“P”, esta
será
transmitida às
molas de imediato. A deformação será rápida porquese trata da expulsão de ar dos vazios.
Expulso o ar e tendo encostado o êmbolo na
água, o processo passará a ter as características da 2ªexperiência.
Introdução
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Adensamento
recalques.
Adensamento
Aumento de
μ
: sobrepressão.
Carga superior ao equilíbrio: saída deágua (redução de e). Aumenta a
σ
’.
Teoria de Adensamento: forma comque ocorre a transferência de
μ
para
a estrutura sólida do solo.
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Hipóteses simplificadoras admitidas por Terzaghi:a) O solo é homogêneo e completamente saturado;b) A água e os grãos são incompressíveis;c) O escoamento obedece à Lei de Darcy e se processa na direção vertical;
d) O “k” se mantém constante durante o processo;e) O “e” varia linearmente com o aumento da tensão efetiva durante o processo do adensamento*.
f) A compressão é unidirecional e vertical e deve-se à saída de água dos espaços vazios;
g) As propriedades do solo não variam***.
Adensamento
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Deformação final do elemento (acréscimo de tensão):
Adensamento
Num instante t qualquer índice de vazios será “e” e adeformação ocorrida até aquele instante será:
Substituindo-se (4) e (3) em (1), obtemos:
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Observando a figura abaixo:
Adensamento
Por semelhança dos triângulosABC e ADE, tem-se:^ Conclui-se que o U é equivalenteao Grau de Acréscimo detensão efetiva.
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Considerando linear o comportamento da curva índice de vazios x tensão vertical efetiva: a
v^
é a inclinação da
reta
correspondente
como
um
coeficiente
que
dá
indicações da compressibilidade do solo.
Adensamento
av
: Coeficiente de Compressibilidade vertical.
Como a cada variação de tensão efetiva corresponde umavariação de pressão neutra, de mesmo valor mas de sentidocontrário, pode-se dizer que:
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Objetivo:
determinar,
para
um
tempo
t^
e
em
qualquer posição da camada que está adensando, o U(deformações),
os
índices
de
vazios,
as
tensões
efetivas e as pressões neutras correspondentes.
Adensamento
O fluxo tridimensionalnum solo saturado,sem variaçãovolumétrica, é dadopor:
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Assim,
a^
variação
de
volume
com
o^
tempo
é
dada por:
Adensamento
h =
μ
/γ a
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A parcela
reflete características do solo tais
como permeabilidade, porosidade e compressibilidade.Por
isso,
a
ela
é
dado
o
nome
de
coeficiente
de
adensamento (cv).
Adensamento
