DEFORMAÇÕES DEVIDO A CARREGAMENTOS VERTICAIS

1. Pontifícia Universidade Católica de Goiás DEFORMAÇÕES DEVIDO A CARREGAMENTOS VERTICAIS Geotecnia II Disciplina: Geotecnia 2 Prof. : João Guilherme Rassi Almeida

2. RECALQUES DEVIDOS A CARREGAMENTOS NA SUPERFÍCIE • DEFORMAÇÕES  GRANDE INTERESSE DA GEOTECNIA • A DEFORMAÇÃO DA MAIORIA DOS SOLOS, É MUITO MAIOR QUE A DOS MATERIAIS ESTRUTURAIS E MUITAS VEZES, ESTA DEFORMAÇÃO SE PRODUZ AO LONGO DO TEMPO. • DEFORMAÇÕES • RÁPIDAS  solos arenosos ou argilosos não saturados • LENTAS  solos argilosos saturados Geotecnia II

3. RECALQUES • Fases ar/água são expulsos dos vazios do solo • Na prática → A compressibilidade das areias ocorrerá no período de construção onde todo o recalque se completará Geotecnia II

4. RECALQUES As argilas ( k↓ ) quando submetidas a um carregamento sua compressão é controlada pela velocidade com que a água é expulsa dos poros do solo → processo este chamado: CONSOLIDAÇÃO → sendo portanto um fenômeno dependente da σ x ε x t . As deformações podem ocorrer por meses, anos e décadas. Nas areias ( k↑ ) todo o processo de consolidação se dá muito rapidamente. Geotecnia II

5. ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE • ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL • ENSAIO DE COMPRESSÃO TRI-AXIAL • ENSAIO DE COMPRESSÃO EDOMÉTRICA Geotecnia II

6. ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE Compressão Edométrica • SOLO CONFINADO  SEM DEFORMAÇÃO LATERAL • ENSAIO: • Amostra é moldada em um anel rígido • Pedras porosas  saída de água • Ø = 3 x h  reduzir atrito lateral • 5 < Ø < 12 cm • Aplica-se cargas axiais por etapas • Cada etapa  registra-se a deformação em f(t) Geotecnia II

7. ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE Compressão Edométrica • ENSAIO (cont.): • Cessadas as deformações de cada carregamento  aplica-se cargas com o dobro da intensidade anterior • Índices de vazios de cada etapa (e1; e2; ... ;en)  f(e0) e da redução de altura do CP • Apresentação dos Resultados graficamente (Tensão vertical x índice de vazios) Geotecnia II

8. ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE Compressão Edométrica Carregamento Carregamento Geotecnia II Carregamento Descarregamento Descarregamento

9. MODELO MECÂNICO DE TERZAGHI Geotecnia II

10. MODELO MECÂNICO DE TERZAGHI Hipóteses: Transferência gradual de carga Geotecnia II

11. RECALQUES • É Termo utilizado em engenharia civil para designar o fenômeno que ocorre quando uma edificação sofre um rebaixamento devido ao adensamento do solo sob sua fundação. • Recalque  causa de trincas e rachaduras em edificações (recalque diferencial uma parte da obra rebaixa mais que outra gerando esforços estruturais não previstos e podendo até levar a obra à ruína) Geotecnia II

12. RECALQUES • Existem três parcelas de recalques a serem consideradas: • Recalque imediato (Si) • Recalque por adensamento primário (Sc) • Recalque por compressão secundária (Ss) Geotecnia II

13. RECALQUES • Recalque imediato (Si) • O recalque imediato ocorre principalmente devido à compressão dos gases (em solos não saturados). • É calculado a partir de fórmulas empíricas ou pela a Teoria da Elasticidade Linear. • Como estes recalques ocorrem concomitante com o carregamento, não costumam criar problemas para as obras em fundações rasas (sapatas, blocos e radier) Geotecnia II

14. RECALQUES Recalque imediato (Si) Onde: qo – é a tensão distribuída uniformemente na superfície; E, ν - são o módulo de Elasticidade e o Coeficiente de Poisson respectivamente; B – é a largura (ou diâmetro) da área carregada; I – Coeficiente de forma que leva em conta a geometria e a rigidez da fundação Geotecnia II

15. RECALQUES Coeficiente de forma (I) para cálculo dos recalques Geotecnia II

16. RECALQUES Exemplo: E = 55 MPa; v = 0,35 Geotecnia II Rocha

17. RECALQUES • Recalque por adensamento primário (Sc) • Requer atenção especial em casos de solos argilosos devido a ocorrerem ao longo de um tempo que pode ser bastante grande, podendo provocar o aparecimento de solicitações estruturais que não tinham sido previstas. • É calculado quase sempre utilizando-se a teoria unidimensional de Terzaghi. Geotecnia II

18. RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Parâmetros av e Cc Geotecnia II av = f (tipo de solo, densidade e nível de tensões)

19. RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Exercício Geotecnia II av? e Cc?

20. RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) • TENSÕES DE PRÉ-ADENSAMENTO • Memória de Carga • Máxima Tensão efetiva de carregamento durante a formação geológica • Normalmente adensado (NA) – Tensão efetiva em campo • Pré adensado (PA) ou Sobreadensado– Tensão de Pré Adensamento > Tensão efetiva de Campo • Em adensamento – Tensão de Pré Adensamento < Tensão efetiva de Campo Geotecnia II

21. RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Causas do pré-adensamento • Pré- carregamento (geológico ou antrópico) • Variação de u por rebaixamento do NA • Geração de sucção (Ressecamento e capilaridade) • Cimentação Geotecnia II

22. RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Determinação da Tensão de Pré-adensamento Método de Pacheco Silva Passos: a) Prolonga-se a reta virgem até o encontro com umahorizontal traçada do índice de vazios inicial; b) Do ponto de interseção baixa-se uma vertical até a curva; c) Deste último ponto traça-se uma horizontal até o prolongamento da reta virgem. PA NA Geotecnia II Em adensamento

23. RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Geotecnia II Sc

24. Exercício Aterro  40kPa / Sobreadensadocamada de 1 m da areia superficial (erodida)/ Tensão de pré- adensamento 18 kPa / Recalque por adensamento ocorre na argila Cc = 1,8 e Cr = 0,3. 200 Geotecnia II

25. RECALQUES • COEFICIENTE DE ADENSAMENTO (CV) • Coeficiente em função: • Permeabilidade* (k) • Porosidade* (e) • Compressibilidade* (av) • *As propriedades do Solo não variam com o adensamento. Geotecnia II

26. RECALQUES DISTÂNCIA DE DRENAGEM (HdouHd/2) • Maior distância de percolação da água Areia Areia Argila Hd Argila Hd/2 Areia ROCHA • FATOR TEMPO (T) • Correlaciona os tempos de recalque àscaracterísticas do solo (cv) e àscondições de drenagem (Hd) • Adimensional Geotecnia II

27. RECALQUES • GRAU DE ADENSAMENTO (UZ) • Relação entre deformação (ε) ocorrida num elemento em f(z;t); e deformação final desse elemento; • Variação entre índice de vazios (e) no instante (t) e variação total do índice de vazios • Equivalente ao grau de acréscimo de Tensões Efetivas (Dσ’) • Relação entre pressão neutra (u) dissipada no instante (t) e a pressão neutra total dissipada Geotecnia II

28. RECALQUES • GRAU DE ADENSAMENTO (UZ) • Objetivo Determinar o grau de adensamento para qualquer instante (t), à qualquer profundidade (z) • Obs: Quanto mais próximo da face de drenagem; mais rápidas são as dissipações das pressões neutras  TODOS OS SOLOS • O tempo de dissipação  variável para cada tipo de solo Geotecnia II

29. Geotecnia II Uz  F(z;T)

30. RECALQUES • GRAU DE ADENSAMENTO MÉDIO ou PORCENTAGEM DE RECALQUE (U) • Relação entre recalque sofrido no instante (t) e recalque total devido ao carregamento • Todos os recalques por adensamento seguem a mesma evolução (Gráfico e Tabela a seguir) Geotecnia II

31. Curva de Adensamento Geotecnia II

32. Geotecnia II

33. RECALQUES • EXERCÍCIO: • Aterro c/ 2,5m de altura • ρ = 50 cm • Coeficiente de Compressibilidade – av = 0,06 kPa-1 • k = 3x10-6 cm/s  3x10-8m/s • e = 3 Coeficiente de Adensamento Cv = ? U = 50%  t? t = 90 dias  U? Geotecnia II Areia Y = 18 kn/m³

34. RECALQUES • Recalque por compressão secundária (Ss) • Quase sempre não é considerado • Costumam ocorrer em períodos muito longos de tempo de forma que a estrutura na maioria das vezes consegue se adaptar às novas solicitações que porventura surjam • Principal causa deslizamento dos contatos entre partículas de argila. Geotecnia II