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Compressibilidade Unidimensional
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Introdução
• Deslocamentos em edificações (recalques):
– Hipótese usual do cálculo estrutural: deslocamentos nulos
– Natureza: sempre existem, por menores que sejam
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Introdução
• Engenharia Geotécnica
– Métodos de cálculo de deslocamentos
– Recalques admissíveis (baseados na experiência)
• Determinação EXATA dos deslocamentos ou recalques das estruturas:
MUITO DIFÍCIL!
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Deformações nos Solos
• Deformações sem variação de volume
– Somente mudanças de forma (distorções)
• Deformações com variação de volume
– Compressibilidade do solo
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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)
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Compressibilidade do Solo
REDUÇÃO DE VOLUME:
EXPULSÃO DE ÁGUA E AR DOS VAZIOS (É INSTANTÂNEA OU LEVA TEMPO?)
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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
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Compressibilidade Unidimensional
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Recalque Unidimensional
Hipóteses: 1) Compressão unidimensional
2) Sólidos incompressíveis
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Recalque Unidimensional
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Célula de adensamento de Anel Fixo
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Célula de adensamento de Anel Flutuante
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
av = Coef. de Compressibilidade
mv = Coef. de Compressibilidade
Volumétrica
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
Reta Virgem
Recompressão
descompressão
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
a
f
C
i
aR CC
e
HH
loglog
1 0
’a ’i ’f
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Ensaio de Compressão Unidimensional ou Edométrica
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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)
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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
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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
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Tensão de Pré-Adensamento
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Tensão de Pré-Adensamento
M = 1/mv W = x e
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Curvas e = f(log ’) de vários solos
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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)
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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
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Correlações Empíricas
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Correlações Empíricas
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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.
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![Page 32: Compressibilidade Unidimensional - EcivilUFES · 1º Passo: Analisar o perfil. Em geral, para areias e argilas pré-adensadas → recalques desprezíveis. 2º Passo: Avaliar se a](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062911/5c16718609d3f28f1e8c7e54/html5/thumbnails/32.jpg)
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.
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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)
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Exemplo de Estimativa de Recalque
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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.
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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
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Exemplo de Estimativa de Recalque
Conclusão:
Recalques desprezíveis!
’a ’i ’f