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P R O F. M S C . F R A N C I S C O M AT E U S G . L O P E S
REVISO MECNICA DOS
SOLOS
U N I V E R S I D A D E P O T I G U A R - U N P
C U R S O D E G R A D U A O E M E N G E N H A R I A C I V I L
D I S C I P L I N A : F U N D A E S E O B R A S D E C O N T E N E S
O PRINCPIO DAS TENSES
EFETIVAS
A tenso total num plano ser a soma da tenso
efetiva, resultante das foras transmitidas pelas
partculas, e da presso neutra, dando origem a uma
das relaes mais importantes da Mecnica dos
Solos, proposta por Terzaghi.
TENSES GEOSTTICAS
TENSES GEOSTTICAS VERTICAIS
TENSES GEOSTTICAS
Quando o terreno constitudo de camadas
estratificadas, o que comum em grande parte dos
casos, ocorre uma variao dos pesos especficos ao
longo da profundidade e a tenso normal resulta do
somatrio do efeito das diversas camadas.
TENSES GEOSTTICAS
TENSES GEOSTTICAS VERTICAIS
TENSES GEOSTTICAS
TENSES GEOSTTICAS VERTICAIS
TENSES GEOSTTICAS
TENSES GEOSTTICAS HORIZONTAIS
Para o caso do solo em repouso, as tenses
geostticas horizontais so calculadas empregando-
se o coeficiente de empuxo em repouso do solo.
Segundo Jaky (1956), o coeficiente de empuxo
em repouso do solo pode ser estimado em funo de
, que o ngulo de atrito interno efetivo do solo.
APLICAO DA TEORIA DA
ELASTICIDADE
Soluo de Boussinesq/Westergaard
APLICAO DA TEORIA DA
ELASTICIDADE
Soluo de Newmark/Melan
APLICAO DA
TEORIA DA
ELASTICIDADE
Soluo de
Newmark/Melan
COMPRESSIBILIDADE
A influncia de cada um destes fatores e do seu
conjunto sobre a compressibilidade pode ser simulada
de forma didtica pelo Modelo Analgico de Terzaghi.
HISTRIA DE TENSES E TENSO
DE PR-ADENSAMENTO
HISTRIA DE TENSES E TENSO
DE PR-ADENSAMENTO
SOLO NORMALMENTE ADENSADO (vm = vo )
SOLO PR ADENSADO (vm > vo )
A Razo de Pr-Adensamento (RPA) ser
sempre maior do que 1 e a este material d-se o
nome de solo pr-adensado ou sobreadensado.
ADENSAMENTO
um processo lento e gradual de reduo do
ndice de vazios de um solo por expulso do fluido
intersticial e transferncia da presso do fluido (gua)
para o esqueleto slido, devido a cargas aplicadas ou
ao peso prprio das camadas sobrejacentes.
Compactao: processo manual ou mecnico de
reduo do ndice de vazios, por expulso do ar.
DEDUO DA TEORIA
Aps aplicadas as devidas transformaes
matemticas e substituies necessrias, a forma
final da equao fica:
Onde cv o coeficiente de adensamento.
CLCULO DE RECALQUES
O FATOR TEMPO
TENSES NUM PLANO GENRICO
Na Mecnica dos solos, as tenses normais so
consideradas positivas quando so de compresso, e
as tenses de cisalhamento so positivas quando
atuam no sentido anti-horrio. Os ngulos so
considerados positivos quando no sentido anti-
horrio.
TENSES NUM PLANO GENRICO
No estado plano de deformaes, quando se
conhecem os planos e as tenses principais num
ponto, pode-se determinar as tenses em qualquer
plano que passa por esse ponto.
TENSES NUM PLANO GENRICO
O CRCULO DE MOHR
TENSES NUM PLANO GENRICO
ESTADO DE TENSES EFETIVAS
.
A RESISTNCIA DOS SOLOS
O ATRITO
A RESISTNCIA DOS SOLOS
A COESO
CRITRIOS DE RUPTURA
So os seguintes, os critrios empregados na
engenharia geotcnica:
Critrio de Coulomb
Critrio de Mohr
Critrio de Mohr-Coulomb
CRITRIOS DE RUPTURA
RUPTURA POR CISALHAMENTO
Se em um ponto de qualquer plano dentro de
uma massa de solo a tenso cisalhante se tornar igual
resistncia ao cisalhamento do solo, ento ocorrer
ruptura nesse ponto.
Do critrio de ruptura de Mohr-Coulomb,
sabemos que:
ENSAIOS DE CISALHAMENTO
Ensaio de Cisalhamento Direto
Ensaio de Compresso Simples
Ensaio de compresso triaxial
A RESISTNCIA DAS AREIAS
A resistncia das areias sempre definida em
termos de tenses efetivas, o que significa dizer que
o ensaio acontece sempre na condio drenada.
A RESISTNCIA DAS ARGILAS
Portanto, importante analisar a resistncia das
argilas de forma separada:
i) para presses confinantes acima da tenso de
pr-adensamento; Argila Normalmente adensada =
Areia fofa.
ii) para presses confinantes abaixo da tenso
de pr-adensamento. Argila Sobreadensada = Areia
Compacta.
5. TRAJETRIAS DE TENSES
Quando se representa o estado de tenses num
solo em diversas fases de carregamento, num ensaio
ou num problema prtico, os crculos de Mohr podem
ser desenhados como na figura abaixo.
5. TRAJETRIAS DE TENSES
Num caso em que as duas tenses principais
variam simultaneamente, a representao grfica
pode se tornar confusa.
Sendo assim criou-se a sistemtica de
representar as diversas fases de carregamento pela
representao exclusiva dos pontos de maior
ordenada de cada crculo.
Isso pode ser entendido como a trajetria de
tenses.
TRAJETRIAS DE TENSES
p e q representam as
tenses normal e
cisalhante no plano
de mxima tenso
cisalhante.
TRAJETRIAS DE TENSES
TRAJETRIA DE TENSES EFETIVAS
EXERCCIOS
1) Determine as tenses totais e efetivas, bem
como a presso neutra (se for o caso) para os
seguintes perfis, nos pontos de mudana de
camadas, e na cota de fundo da sapata devido ao
peso prprio. Aplique a teoria de Boussinesq e calcule
o acrscimo de tenso no ponto abaixo da vertical de
aplicao da carga, na face de contato sapata/solo.
EXERCCIOS
2) Sabendo que as tenses principais de um
valem 1 = 240kPa 3 = 100kPa, determine:
a) as tenses normal e cisalhante em um plano a 30
com esse plano.
b) A inclinao do plano em que a tenso normal de
200 kPa e a tenso cisalhante nesse plano.
c) Os planos em que a tenso cisalhante vale 35kPa
e as tenses normais nesse plano.
EXERCCIOS
2)
EXERCCIOS
3) O estado de tenses atuante em todos os
planos que passam por um ponto pode ser
representado graficamente pelo crculo de Mohr.
Esquematize nas figuras a seguir: a) as tenses
principais. b) as tenses, para um ngulo qualquer. c)
a mxima tenso cisalhante e sua tenso normal
correspondente d) As frmulas para encontrar os itens
da letra c, a partir do crculo de Mohr e) Os itens a e b no elemento de tenso para o ponto considerado:
EXERCCIOS
3)
1) Determine as tenses totais e efetivas, bem como a
presso neutra (se for o caso) para os seguintes
perfis, nos pontos de mudana de camadas. A
camada de argila tem 3,25 metros de espessura.
EXERCCIOS PROPOSTOS
2) Determine as tenses totais e efetivas, bem como a
presso neutra (se for o caso) para os seguintes
perfis, nos pontos de mudana de camadas. A
camada de argila abaixo do nvel de gua tem 2,75
metros de espessura.
EXERCCIOS PROPOSTOS
3) Qual o significado da presso de pr adensamento
em areias e argilas? Qual a importncia da
compressibilidade desses materiais na prtica da
engenharia?
4) Fale sobre o histrico de tenses de um solo.
5) Definir Ko e estabelecer como esse coeficiente
pode ser determinado.
6) Fale sobre o princpio das tenses efetivas e sua
relao com o estado de tenses de um solo.
EXERCCIOS PROPOSTOS
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
BRAJA, Prof. M. PRINCIPLES OF GEOTECHNICAL
ENGINEERING - PWS Publishing Company Boston.
CAPUTO, Prof. Homero Pinto, MECNICA DOS SOLOS
E SUAS APLICAES (3 volumes) - Editora ao Livro Tcnico.
CRAIG, R. F. Craig, Mecnica dos Solos/ R.F. Craig;
traduo Amir Kurban. Rio de Janeiro: LTC, 2007
FIORI, Alberto Pio. Fundamentos de mecnica dos solos
e das rochas: aplicaes na estabilidade de taludes/ Alberto
Pior Fiori, Luigi mignani. 2. ed. Curitiba: Ed. UFPR, 2009.
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
MASSAD, Faial. OBRAS DE TERRA - Editora Oficina de
Textos.
ORTIGO, Prof. J.A.R.. INTRODUO MECNICA
DOS SOLOS DOS ESTADOS CRTICOS - Editora Edgard
Blcher.
PINTO, Carlos de Sousa (2006), Curso Bsico de
Mecnica dos Solos em 16 Aulas, Oficina de Textos.
VARGAS, Prof. Milton, INTRODUO MECNICA
DOS SOLOS - Editora Mc Graw Hill.