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Adensamento e Resistência ao
Cisalhamento dos Solos
ALFRAN SAMPAIO MOURA, D.Sc.
Programa
Parte 1: Adensamento
1. Compressibilidade e recalque dos solos2. Recalque devido carregamentos verticais2. Recalque devido carregamentos verticais3. Teoria do adensamento e o recalque ao
longo do tempo4. Coeficiente de adensamento e compressão
secundária
Programa
Parte 2: Resistência ao Cisalhamento
1. Estados de tensões e critérios de ruptura1. Estados de tensões e critérios de ruptura2. Ensaios de laboratório3. Resistência das areias4. Resistência das argilas
Notas
Atividades + 1 prova individual
BibliografiaBibliografia
Sugerida ao longo do curso
Compressibilidade e Recalque dos
Solos
ALFRAN SAMPAIO MOURA, D.Sc.
Compressibilidade
⇒ Redução de volume de um solo
Causas da compressão:
- Compressão das partículas sólidas e da água existente nos vazios do solo nos vazios do solo
- Deslocamento das partículas de solo
- Compressão dos espaços vazios com a consequente expulsão de água (ADENSAMENTO)
Requisitos básicos para a análise da estabilidade de um solo de fundação:
- Não deverá haver ruptura do solo;
Os recalques devem ser compatíveis com os que a - Os recalques devem ser compatíveis com os que a estrutura suporta.
Recalque
Recalque (wf): deslocamentos verticais sofridos pelas fundações das estruturas
wf = f(tipo de estrutura, tipo de solo)
rígidaouflexível
granularoufino
Causas frequentes de recalques de edifícios:
- Normais:compressão do solo e fundação por ação das carga
σaplic < σult
w previsíveis e calculáveis
- Indeterminadosescoamento do solo (σaplic > σult)
w previsíveis e indeterminadosw↑ indefinidamente - ↑σaplic
erro ou desconhecimento das cargas e σult
- Deteriorização das fundaçõesapodrecimento das fundações
w previsíveis e evitados por medidas de proteção das fundações
- Imprevisíveisconstruções, vizinhos, rebaixamento do NA, terremoto, etc
Tipos de recalques:
- Imediato (wi): imediatamente após o carregamento
- No tempo (wt): ao longo do tempo
tif www +=
w
t
wi
wtwf
Recalques imediato (wi) : distorção elástica do solo
retirada de Q → retorno da estrutura original
Retorno daEstruturainicial
Recalque no tempo (wt) :
adensamento primário
e
compressão secundária
Adensamento primário:
⇒ processo de compressão do solo, com redução de volume, devido a expulsão de água em seus vazios
Condições iniciais
Condição não-drenada
Após adensamento
recalque
p
p
p
Compressão secundária:
⇒ processo de compressão do solo, com redução de volume, devido a expulsão e/ou deformação da água adsorvida pelos grãos de solo
Considera-se que ocorra após o adensamento primário (expulsão de toda água livre)
águalivreágua
adsorvida
águade constituição
sat www +=
De forma que:
Onde:wt = recalque no tempowa = recalque por adensamento primário (expulsão da água livre)ws = recalque por compressão secundária (expulsão e/ou deformação da água adsorvida)
Solos de drenagem rápida
- wt rápido devido a água nos vazios fluir com facilidade
- areias ou argilas parcialmente saturadas
Solos de drenagem lentaSolos de drenagem lenta
- wt lento (baixa permeabilidade)
- argilas saturadas
Comportamento tensão x recalque
tensão
III
IV
I. Formação do depósitoII. Escavação da fundaçãoIII. Aplicação imediata da carga (t=0)IV. Carga ao longo do tempo (t = ∞)
recalque
I II
wI
wII
wIII=wi wIV=wt
wf
Recalques Diferenciais Admissíveis
Recalque diferencial (δw): é a diferença entre o recalque apresentado por dois pontos (fundações) de uma construção
δwBA = 0
recalque diferencial
entre o ponto B e o A
β = 0
wA = y
recalque do
ponto A
A
A’
y y
B
B’ wB=y
recalque do
ponto B
β = 0
distorção entre o ponto
B e o A
Distorção angular (tgβ): rotação de uma reta imaginária que une dois pontos de uma construção
δwBA = wB - wA = y
β = β
wA = 0
A=A’
y
B
wB=y
βBA = βdistorção
B’
β
Valores limites da distorção angular(tgβ) para edifícios estruturados
Skempton e Mc Meyerhof Bjerrum
Donald (1956) (1956) (1963)Danos estruturais 1/150 1/250 1/150Fissuras em paredes 1/300 1/500 1/500e divisórias
Recalques Totais Limites
Para casos de rotina em que o engenheiro de fundações não julgue necessário análises mais profundas recomenda-se adotar:
areias →Recalque absoluto limite = 25 mmRecalque absoluto limite = 50 mm p/ radiersRecalque absoluto limite = 40 mm p/sapatasRecalque absoluto limite = 65 mm p/ radiers
Velloso e
Lopes (1996)
Skempton e
McDonald (1956)Recalque absoluto limite = 65 mm p/ radiersβ limite igual a 1/500
argilas →Recalque absoluto limite = 65 mm p/sapatasRecalque absoluto limite = 100 mm p/ radiers
McDonald (1956)
Métodos para Estimativas de Recalques
- Métodos empíricos
- Métodos semi-empíricos
- Métodos teóricos
Métodos empíricos
⇒ σadm são estimados a partir da associação com recalques usualmente aceitos em estruturas convencionais com base na descrição do terreno
É comum a utilização de tabelas de normas que devem ser utilizadas apenas em anteprojetos de obras de pequeno porte.
Métodos semi-empíricos
⇒ Utilizam correlações para a determinação de propriedades de deformação dos solos a partir de ensaios de campo (SPT e CPT), que são utilizados em modelos teóricos.
Terzaghi e Peck (1948, 1967)
23 1'
4,4. .10 2.
spt
adm
N B
Bσ
− + =
onde σadm é a tensão, em kgf/cm2, que produz um recalque de 1”B é a menor dimensão em pés (B≥4´) Nspt é o número de golpes da sondagem à percussão (SPT).
(sapatas em solos arenosos)
Métodos teóricos
⇒ Nos métodos teóricos os parâmetros de deformabilidade são obtidos por ensaios específicos, de laboratório ou campo, e utilizados em modelos teoricamente exatos
Teoria da Elasticidade
O recalque imediato de uma sapata sob carga centrada é dado por:O recalque imediato de uma sapata sob carga centrada é dado por:
p
s
e IE
BS .1
..2υ
σ−
∆=
Onde:Se = rec. elástico∆σ = pressão vertical líquidaB = menor dimensão da fundaçãoυ= coeficente de poissonEs = módulo de elasticidadeIp = Fator de influência
Recalque por Adensamento Primário
⇒⇒⇒⇒ Deslocamentos verticais sofridos pelas fundações das estruturas, devido a expulsão de água dos vazios dos solos
Casos internacionalmente conhecidos
(a)Torre de Pisa(b) Palacio de las Bellas
Artes, Cidade do México
� Shopping Iguatemi
Exemplos de problemas de adensamento em Fortaleza
� Avenida Sebastião de Abreu- Utilização de drenos verticais de areia
(aceleração dos recalques por adensamento)- Até hoje o processo de adensamento continua