Escav Aula 11

FATEC - SP

DEPARTAMENTO DE HIDRÁULICA

ESCAVAÇÕES

ADENSAMENTO DE SOLOS

Parte A: Recalques

AULA 11

1. RECALQUES IMEDIATOS



Recalque ocorre no instante da aplicação da

carga, através do rearranjo das partículas do

solo;



É produzido sem variação de volume;

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.1. Definição



Ocorre nos solos saturados e de baixa

permeabilidade (argilosos), tratando-se da variação

do índice de vazios do material.



Ao se acrescentar uma carga adicional sobre esse

tipo de solo, haverá um recalque não instantâneo,

que poderá ser estimado pela variação do índice

de vazios e se dá através da fuga de água. P



Recalque se dá com variação de volume e num

tempo bem mais longo do que no caso das

areias.

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.1. Definição

Fig. 7.1a - porção de solo antes do adensamento

SITUAÇÃO INICIAL antes da aplicação da carga

SITUAÇÃO FINAL

certo tempo após a aplicação da carga

i

1 1

f 

Fig. 7.1b - porção de solo após o adensamento R = recalque total ou final por adensamento primário

H = altura inicial da camada de argila saturada

_i = índice de vazios inicial da argila saturada

_f = índice de vazios final (após o adensamento) da camada de argila

 = _i - _f = variação do índice de vazios da camada de argila

H

R











1

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.2. Validade da Teoria do adensamento



Dissipação das pressões neutras é lenta, por efeito

de drenagem da água presente



Esse fenômeno ocorre normalmente nas argilas

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.3. Hipóteses básicas simplificadoras



a camada compressível tem espessura constante, é

lateralmente confinada e o SOLO que a constitui é

HOMOGÊNEO



todos os vazios do solo estão preenchidos com

água (SOLO SATURADO)



tanto a água como as partículas sólidas são

INCOMPRESSÍVEIS



o escoamento da água obedece a LEI DE DARCY

(com permeabilidade constante), e se processa

unicamente na DIREÇAÕ VERTICAL



uma variação na pressão efetiva do solo causa uma

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.4. Ensaio edométrico ou de adensamento



executado sobre amostras indeformadas



Normalmente utiliza-se amostradores tipo “SHELBY”, em

furos de sondagem com diâmetro da ordem de 4” a 6”

(100 a 150 mm).

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.4. Ensaio edométrico ou de adensamento

Execução do ensaio

 aplicação de cargas em estágios crescentes

 A aplicação de um acréscimo de pressão só é feito após o

adensamento da amostra (estabilização da pressão neutra), sob a carga anterior.

 Dessa forma, para cada valor de pressão aplicada “P”

determina-se, através do defletômetro, a variação do índice de vazios final, para cada estágio de carga.

1 - corpo de prova cilíndrico 2 - anel metálico

3 - discos porosos rígidos 4 - recipiente com água

5 - placa rígida para aplica-ção de cargas

6 - vigas 7 - tirantes 8 - defletômetro

9 - suporte do defletômetro fixo 10 - sentido das cargas axiais

aplicadas Q

Fig. 7.2 - Equipamento para o ensaio edométrico 8 9 6 5 7 2 4 NA 3 1 10

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.4. Ensaio edométrico ou de adensamento



Apresentação dos resultados

 Plotando-se os valores da pressão aplicada versus índice de

vazios final (em papel monolog), obtemos a curva de adensamento temos:

Fig. 7.3 - Curva de adensamento log P

Pa

 i

1 - reta de recompressão

2 - reta de compressão virgem

_

 log P

_

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.4. Ensaio edométrico ou de adensamento



A curva de adensamento permite obter “Pa”, que

é a chamada

Pressão de pré-adensamento

e

que corresponde à máxima pressão a que o solo

esteve sujeito anteriormente, no ponto de retirada

daquela amostra.



No trecho 1 (reta de recompressão), pode-se

definir o coeficiente “ C

“ corresponde à inclinação

dessa reta, ou seja, a tangente calculada por



e /



log P.



No trecho 2 (reta de compressão virgem), pode-se

definir o coeficiente “ C

“, correspondente à

inclinação da reta nesse trecho da curva de

adensamento.

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.4. Ensaio edométrico ou de adensamento



2.4.1. Determinação da pressão de pré-adensamento

P_{A logP}

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.4. Ensaio edométrico ou de adensamento

 2.4.1. Determinação da pressão de pré-adensamento

 prolongar a reta virgem;

 fixar o ponto de inflexão, correspondente ao ponto de maior

curvatura entre as duas retas (recompressão e virgem);

 traçar a reta tangente ao ponto de inflexão;

 traçar uma horizontal passando pelo ponto de inflexão;

 traçar bissetriz do ângulo  (entre a linha horizontal e a

tangente ao ponto de inflexão);

 traçar reta perpendicular pelo ponto “ A “ (cruzamento da

bissetriz com o prolongamento da reta virgem).

A perpendicular baixada pelo ponto “ A “ irá cortar o eixo “ log P”. O valor correspondente da pressão, nesse

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.5. Classificação das argilas em função da

pré-adensamento

 Para se fazer essa classificação há necessidade de se

determinar preliminarmente a pressão devida ao próprio peso

de terra “ P_e “, na profundidade de retirada da amostra.

Para uma amostra retirada da profundidade: Z = Z₁ + Z₂ a ser

submetida ao ensaio de adensamento, a pressão devida ao próprio peso de terra pode ser escrita:

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.5. Classificação das argilas em função da

pré-adensamento

 Solos normalmente adensados: Pa = Pe

 camada de solo analisada atingiu o equilíbrio para a pressão de peso

de terra a que está submetida.

 Para qualquer acréscimo de pressão pode se esperar um recalque

proporcional ao coeficiente “ C_C “ obtido da reta de compressão virgem.

 solos pré-adensados: Pa > Pe

 a camada de solo em questão já esteve submetida a uma pressão

maior do que a atual (é provável que tenha havido erosão do solo ou algum carregamento que foi posteriormente retirado).

 Para um acréscimo de pressão “  P “, que somado à pressão de peso

de terra “ P_e “ resulte menor ou igual a “P_a”, teremos o recalque

proporcional ao coeficiente “ C_R “ obtido da reta de recompressão. Os

valores que excederem a esse limite de “  P “, terão recalque

proporcional a “ C_C “ obtido da reta de compressão virgem.

 Solos em processo de adensamento: Pa < Pe

 O adensamento da camada de solo em questão, devido ao peso

próprio de terra que existe sobre ela, ainda não se processou inteiramente.

 Deve-se esperar, neste caso, para qualquer acréscimo de pressão,

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.6. Estimativa de recalques totais “R”

 graficamente e diretamente sobre a curva de adensamento

utilizando-se a fórmula:

H

R

.

1











 através dos coeficientes “ C_C “ e “ C_R “ , obedecendo-se os

critérios de classificação da argila mole e utilizando-se da fórmula:













_

_





P

P

P

C

H

R

.

.

log

1



R= recalque total da camada de argila mole[m] H= espessura total da camada de argila mole[m]

i= índice de vazios inicial

C_C= coeficiente de compressibilidade (da reta de compressão virgem) C_R= coeficiente de recompressão (da reta de recompressão)

Pe= pressão efetiva de peso de terra no centro da camada mole[Kgf/cm2]

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.7. Tempo de adensamento

 Importante conhecer o tempo que o recalque levará para se

processar.

 Dependendo das características da argila (permeabilidade e

espessura, presença ou não de lentes de areia no meio da massa argilosa, existência de camadas mais permeáveis

acima e abaixo desta) e também da carga excedente

aplicada, pode-se ter desde alguns anos até séculos para a ocorrência do recalque total.

 roteiro para estimativa dos tempos correspondentes às

diversas percentagens do recalque total,

 coeficiente de permeabilidade da camada de argila mole é o

parâmetro mais importante nesse processo e deve ser estimado com bastante critério.

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.7. Tempo de adensamento

 2.7.1. Cálculo do coeficiente de compressibilidade específica

“A_V” água V i V

A

K

C





.

)

1

.(





P

P

P

P

C

A





















log

.

 2.7.2. - Cálculo do coeficiente de adensamento “C_V”

(m2_/mês)

K=coeficiente de permeabilidade da camada de argila mole

[m/mês]

_i=índice de vazios inicial (da camada de argila mole) _AG.=peso específico da água [tf/m3]

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.7. Tempo de adensamento

 2.7.3. Cálculo do tempo “ t ” necessário à ocorrência de uma

% de recalque “U”

T

C

H

t

.



2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.7. Tempo de adensamento

 2.7.3. Cálculo do tempo “ t ” necessário à ocorrência de uma

% de recalque “U”

Fig. 7.5a  Esquema para Hi = H/2 Fig. 7.5b  Esquema para Hi = H

centro da camada de argila

AREIA AREIA H Hi H_i camada de argila AREIA nível do terreno nível do terreno H = H_i

 A distância de drenagem H_i depende do tipo de material

existente acima e abaixo da camada de argila mole

 Se ocorrer material drenante (solo arenoso) nas duas faces deve-se

considerar H_i = H/2 onde H é a espessura total da camada de

argila mole.

2. RECALQUES POR ADENSAMENTO

VERTICAL



2.7. Tempo de adensamento

 2.7.3. Cálculo do tempo “ t ” necessário à ocorrência de uma

% de recalque “U” 2 ) 100 / .( 4 U T   U (%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99,42 T 0,0079 0,0314 0,0707 0,1257 0,1964 0,2863 0,4028 0,5671 0,8480 1,1289 2,0000 0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 1 0 0 U (%) f a t o r t e m p o T para U < 55% para U > 55% ) 100 .( 933 , 0 781 , 1 U T   

MUITO