ensaio de adensamento - mec dos solos
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Ensaio de adensamento de um solo.TRANSCRIPT
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE – UFCGCENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS – CTRN
UNIDADE ACADÊMICA DE ENGENHARIA CIVIL – UAEC
ADENSAMENTO DO SOLO
Disciplina:Mecânica dos Solos Experimental
Docente: Veruschka Escarião Dessoles Monteiro
Estagiário de Docência: Pabllo Araújo
Discentes: Josyverton Gomes Ferreira
Willian Menezes da Silva
Yury Ouriques Rodrigues
10 de novembro de 2015Campina Grande, Paraíba
1
SUMÁRIO
1. Introdução .................................................................................................................. 3
2. Objetivos ..................................................................................................................... 4
3. Revisão Bibliográfica ................................................................................................. 4
3.1 Compressibilidade ......................................................................................... 4
3.2 O Processo de Adensamento ......................................................................... 5
3.3 Analogia Mecânica de Terzaghi .................................................................... 6
3.4 A Teoria de Adensamento Unidimensional de Terzaghi ..........................................7
3.5 Ensaio de Compressão Edométrica ou de Adensamento ............................... 8
4. Materiais e Métodos .................................................................................................10
3.1 Materiais Utilizados ......................................................................................11
3.2 Métodos ........................................................................................................12
5. Resultados e analises ................................................................................................14
6. Conclusão ................................................................................................................. 26
7. Referências Bibliográficas ...................................................................................... 27
2
1. INTRODUÇÃO
Um dos aspectos mais importantes em projetos e obras associados à Engenharia
Geotécnica é a determinação das deformações (recalques) devidas a carregamentos
verticais aplicados na superfície do terreno ou em camadas próximas à superfície.
Uma das principais causas de recalques é a compressibilidade dos solos, ou seja,
a diminuição do seu volume devido a ação das cargas aplicadas. Em particular um caso
de grande importância é aquele que se refere á compressibilidade de uma camada de
solo, saturada e confinada lateralmente. Tal situação condiciona os chamados recalques
por adensamento, que alguns autores preferem denominar recalques por consolidação.
As variações volumétricas que ocorrem em solos finos saturados, ao longo do
tempo, constituem o processo de adensamento. Neste caso, a variação do volume dos
solos sob carga se dá à medida que a água nos poros é expulsa e portanto diferidos no
tempo.
O ensaio endométrico ou de adensamento unidimensional prescreve o método de
determinação das propriedades de adensamento do solo, caracterizadas pela velocidade
e magnitude das deformações, quando o mesmo é lateralmente confinado e axialmente
carregado e drenado. Consiste na aplicação de carregamentos verticais em uma amostra
lateralmente confinada. Nesse processo ocorre a redução do volume do solo. Esta
redução é devida a tensão sobre a amostra, que faz com que as partículas de solo
posicionem-se de forma mais compacta, reduzindo o volume de vazios e
consequentemente o volume total.
Portanto, o ensaio de adensamento torna-se importante para avaliar a
compressibilidade do solo e utilizá-lo da melhor forma possível. Além disso, os
resultados do ensaio auxiliam no dimensionamento de fundações a fim de evitar
recalques, entre outras falhas, que possam comprometer o comportamento adequado da
construção.
2. OBJETIVO
O Ensaio de Adensamento tem por objetivo determinar as características do solo que
interessam à determinação dos recalques provocados pelo adensamento ao longo do
tempo. Além disso, é possível determinar alguns parâmetros como: índice de vazios
médio, índice de compressão, pressão de pré-adensamento e permeabilidade.
3
A norma ABNT 12007/1990 – MB 3336 prescreve o método de determinação das
propriedades de adensamento do solo, caracterizadas pela velocidade e magnitude das
deformações, quando o solo é lateralmente confinado e axialmente carregado e drenado.
Esta norma entrou em “desuso” devido ao tempo decorrido e falta de atualização, mas
ainda sim continua como referência, já que nenhuma outra apareceu para substituí-la.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. Compressibilidade
A Compressibilidade é uma característica de todos os materiais quando
submetidos a forças externas (carregamentos) se deformarem. O que difere o solo dos
outros materiais é que ele é um material natural, com uma estrutura interna o qual pode
ser alterada, pelo carregamento, com deslocamento e/ou ruptura de partículas. Portanto,
devido a estrutura própria do solo (multi-fásica), possuindo uma fase sólida (grãos),
uma fase fluída (água) e uma fase gasosa (ar) confere-lhe um comportamento próprio,
tensão-deformação, o qual pode depender do tempo. Sendo assim, as deformações que
ocorrem no solo podem estar associadas à deformação dos grãos individuais,
compressão da água presente nos vazios (solo saturado) e/ou variação do volume de
vazios, devido ao deslocamento relativo entre partículas.
Do ponto de vista de Engenharia Civil, a magnitude dos carregamentos
aplicados às camadas de solo não são suficientes para promover deformações das
partículas sólidas. A água, por sua vez é considerada como incompressível. Assim
sendo, as deformações no solo ocorrem basicamente pela variação de volume dos
vazios. Define-se como Compressibilidade a relação entre a magnitude das deformações
e a variação no estado de tensões imposta. No caso de solos, estas deformações podem
ser estabelecidas através de variações volumétricas ou em termos de variações no índice
de vazios.
Os fatores que influenciam a compressibilidade dos solos são os seguintes:
Tipo de solo: a interação entre as partículas de solos argilosos é feita através de
ligações elétricas e o contato feito através da camada de água absorvida. Já os
4
solos granulares transmitem os esforços diretamente entre partículas. Por esta
razão, a compressibilidade dos solos argilosos é superior a dos solos arenosos,
pois a camada dupla lubrifica o contato e, portanto facilita o deslocamento
relativo entre partículas.
Estrutura dos solos: solos granulares podem ser arranjados em estruturas fofas,
densas e favo de abelha (solos finos). Considerando que os grãos são admitidos
como incompressíveis, quanto maior o índice de vazios, maior será a
compressibilidade do solo. Já os solos argilosos se apresentam segundo
estruturas dispersas ou floculadas. Solos com estrutura floculada são mais
compressíveis; com a compressão desses solos o posicionamento das partículas
tende a uma orientação paralela (estrutura dispersa).
Nível de tensões: o nível de tensões a que o solo está sendo submetido interfere
na sua compressibilidade tanto no que diz respeito à movimentação relativa
entre partículas, quanto na possibilidade de acarretar em processos de quebra de
grãos.
Grau de saturação: no caso de solos saturados, a variação de volume ocorre por
uma variação de volume de água contida nos vazios. Já no caso de solos não
saturados, o problema é mais complexo uma vez que, ao contrário da água, a
compressibilidade do ar é grande e pode interferir na magnitude total das
deformações.
3.2. O Processo de Adensamento
As deformações no solo ocorrem basicamente pela variação de volume dos
vazios. As variações volumétricas que ocorrem em solos finos saturados, ao longo do
tempo, constituem o processo de adensamento. Neste caso, a variação do volume dos
solos sob carga se dá a medida que a água nos poros é expulsa e portanto diferidos no
tempo.
Em solos finos, devido a baixa permeabilidade, a água encontra dificuldade em
percolar. Logo, a água inicialmente “absorve” a pressão aplicada, gerando um excesso
de poropressão que é dissipado lentamente com a drenagem que ocorre no solo. Assim,
a medida em que a pressão neutra é dissipada, a pressão aplicada é transmitida ao
contato dos grãos, resultando num aumento da pressão efetiva, que é responsável pela
variação volumétrica do elemento, ou seja, é o fenômeno do adensamento.
5
3.3. Analogia Mecânica de Terzaghi
O modelo compõe-se basicamente de um pistão com uma mola provido de uma
saída (Figura 1). Inicialmente (antes de t = 0), o sistema encontra-se em equilíbrio. No
tempo inicial, há um incremento de pressão externa instantânea (∆P) que provoca um
aumento idêntico de pressão na água. Como não houve tempo para o escoamento da
água (variação de volume), a mola não sofre compressão e, portanto, não suporta carga.
Há, a partir daí, processo de variação de volume com o tempo, pela saída da água, e,
simultaneamente, ocorre à dissipação da pressão do líquido. Gradativamente, aumenta a
tensão na mola e diminui a pressão da água até atingir-se a condição final da Figura
1(e). Uma vez que a pressão externa está equilibrada pela pressão da mola, não há mais
compressão e o adensamento está completo.
Este modelo guarda a seguinte analogia com os solos reais: a mola representa o
esqueleto mineral e a tensão que ela suporta é denominada de tensão efetiva; a água
representa o líquido no interior dos poros ou vazios do solo e sua pressão é dita poro-
pressão ou pressão neutra; a pressão externa será sempre equilibrada pela poro-pressão
e/ou pela tensão efetiva. A diferença fundamental de comportamento é que os solos
continuam apresentando alguma variação de volume, mesmo após o final do que se
denomina adensamento primário (e que corresponde à analogia de Terzaghi). Há saída
de água mesmo com poro-pressão praticamente nula.
A maneira como ocorre esta transferência de pressão neutra para a estrutura
sólida do solo, com a consequente redução de volume, constituía Teoria do
Adensamento, desenvolvida por Terzaghi.
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Figura 1 – Analogia hidromecânica para ilustrar a distribuição de cargas no adensamento. (a)
exemplo físico; (b) analogia hidromecânica; estado inicial; (c) carga aplicada com a válvula
fechada; (d) o pistão desce e a água começa a escapar; (e) equilíbrio sem mais saída de água; (f)
transferência gradual de carga.
3.4. A Teoria de Adensamento Unidimensional de Terzaghi
O desenvolvimento da Teoria do Adensamento baseia-se nas seguintes
hipóteses:
a) O solo é totalmente saturado;
b) A compressão é unidimensional;
c) O fluxo d’água é unidimensional;
d) O solo é homogêneo;
e) As partículas sólidas e a água são praticamente incompressíveis perante a
compressibilidade do solo;
f) O solo pode ser estudado como elementos infinitesimais, apesar e ser constituído
de partículas e vazios;
g) O fluxo é governado pela Lei de Darcy;
h) As propriedades do solo não variam no processo de adensamento;
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i) O índice de vazios varia linearmente com o aumento da tensão efetiva durante o
processo de adensamento.
3.5. Ensaio de Compressão Edométrica ou de Adensamento
O ensaio de adensamento unidimensional prescreve o método de determinação
das propriedades de adensamento do solo, caracterizadas pela velocidade e magnitude
das deformações, quando o mesmo é lateralmente confinado e axialmente carregado e
drenado.
O ensaio simula o comportamento do solo quando ele é comprimido pela ação
do peso de novas camadas que sobre ele se depositam. O método requer que um
elemento de solo, mantido lateralmente confinado, seja axialmente carregado em
incrementos, com pressão mantida constante em cada incremento, até que todo o
excesso de pressão na água dos poros tenha sido dissipado. Durante o processo de
compressão, medidas de variação da altura da amostra são feitas e estes dados são
usados no cálculo dos parâmetros que descrevem a relação entre a pressão efetiva e o
índice de vazios, e a evolução das deformações em função do tempo. Os dados do
ensaio de adensamento podem ser utilizados na estimativa tanto da magnitude dos
recalques totais e diferenciais de uma estrutura ou de um aterro, com da velocidade
desses recalques.
Os principais resultados que obtemos a partir do ensaio de adensamento são:
Coeficiente de compressibilidade (av): considerando linear o comportamento da
curva índice de vazios versus tensão vertical efetiva, pode-se definir a inclinação
da reta correspondente como um coeficiente que dá indicações da
compressibilidade do solo. Esse coeficiente é denominado Coeficiente de
Compressibilidade vertical, av, definido conforme a equação:
aV=e1−e2
σ '1−σ '2= ∆ e
∆ σ '
Índice de compressão (CC): é a inclinação da reta de compressão virgem.
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CC=∆ e
∆ log σ '
Coeficiente de adensamento (CV): reflete características do solo como
permeabilidade, compressibilidade e porosidade.
CV=k (1+e)aV . ɣa
Pode ser determinado através do método de Casagrande, em que:
CV=0,197 . H d
2
t50
Sendo que 0,197 corresponde a 50% de adensamento. Pode ser determinado,
também pelo método de Taylor em que se baseia em uma curva da altura do corpo-de-
prova em função da raiz quadrada do tempo. Do início do adensamento primário, traça-
se uma reta com abcissas iguais a 1,15 vezes as abcissas correspondentes da reta inicial.
A interseção dessa reta com a curva do ensaio indica o ponto em que teriam ocorrido
90% do adensamento.
CV=0,848 . H d
2
t90
Fator Tempo (T): considerando, a partir da dedução da teoria de Terzaghi, as
condições de limite em que existe completa drenagem nas duas extremidades da
amostra e que a pressão neutra inicial, em t = 0, é constante ao longo de toda a
altura, sendo μ = σ. E para t = ∞ tem-se σ ' = σ, constante ao longo da altura.
Numa extremidade z = 0 e na outra z= 2Hd , sendo Hd a metade da espessura da
amostra H, pode-se determinar o Fator Tempo, que é adimensional
CV . tHd
2 =T
Coeficiente de permeabilidade (k):
9
k=0,197 . H d
2 . aV . ɣa
t50 .(1+eo)
Tensão de pré-adensamento ( σ’a): é a máxima tensão efetiva a que o solo foi
submetido no passado. Pode ser determinado pelo método de Casagrande, em que se
prolonga a reta virgem e pelo ponto da curvatura máxima traça-se a horizontal, a
tangente e a bissetriz e a tensão de pré-adensamento é dada pela interseção da reta com
a bissetriz. Também pode ser determinado pelo método de Pacheco Silva, em que se
prolonga a reta virgem até a horizontal correspondente ao índice de vazios inicial da
amostra, do ponto de interseção abaixa-se uma vertical até a curva de adensamento e
desta traça-se uma vertical; a tensão de pré-adensamento é a interseção desta horizontal
com o prolongamento da reta virgem.
Para se compreender a importância do estudo das deformações devido a
carregamentos aplicados na superfície do solo, citamos, como exemplo, a Torre de Pisa,
na Itália, que apresentou uma inclinação devido ao afundamento do terreno em virtude
da baixa compactação do solo e ao assentamento irregular das fundações. Outro
exemplo que merece destaque são os prédios construídos na orla marítima da cidade de
Santos, em São Paulo, são cerca de 90 edifícios que apresentam inclinação por possuir
um perfil de solo muito difícil para a construção de fundações, pois contêm uma espessa
camada de argila marinha.
Todos os tipos de solos, quando submetido a uma carga, sofrem recalques,
inevitavelmente, em maior ou menor grau, dependendo das propriedades de cada solo e
da intensidade do carregamento. Os recalques geralmente tendem a cessar ou estabilizar
após certo período de tempo, mais ou menos prolongado, e que depende das
peculiaridades geotécnicas dos solos. Por exemplo, recalques em solos arenosos, podem
se estabilizar em poucas horas ou dias, já o recalque em solos argilosos moles tendem a
cessar ou estabilizar somente após algumas décadas
4. Materiais e Métodos
4.1. Materiais
Como já dito anteriormente, utilizamos como forma de proceder nesse experimento a norma NBR 12007-MB 3336, apesar de estar de certa forma ultrapassada. Os materiais utilizados no ensaio são os seguintes:
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Amostra do solo :Amostra deformada: amostra moldada no laboratório na umidade ótimo e
no peso específico seco máximo, utilizando o Proctor Normal.Amostra Indeformada: amostra extraída no campo pelo Tubo Shelby ou
em Blocos. Prensa de Adensamento: Permite aplicar e manter as cargas verticais no período
de tempo necessário para realização do ensaio; Célula de Adensamento: Dispositivo para conter o corpo-de-prova; Anel de adensamento; Pedras Porosas; Balanças de precisão; Relógio e cronômetro; Extensômetro; Cápsulas; Estufa; Paquímetro, espátulas, régua biselada.
Fig. 1 - Prensa de Adensamento e Célula de Adensamento
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Fig. 2 - Anel de Adensamento
4.2. Métodos
4.2.1. Montagem do corpo-de-prova na célula de adensamento: Primeiro foi colocado uma base rígida, logo em seguida a pedra porosa, a qual foi coberta por um papel-filtro para assim colocar o corpo de prova, depois novamente o papel-filtro e a pedra porosa superior. Depois foi colocado o cabeçote metálico.
Fig. 3 – Montagem do corpo de prova
4.2.2. Procedimento do Ensaio: Após colocar a célula de adensamento no sistema de aplicação de carga, foi instalado o extensômetro e aplicado uma pressão de 5KPa, logo após o mesmo foi zerado. A carga aplicada chama-se Carga de Assentamento.
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Fig. 4 – Aplicação da carga de assentamento
A partir de então, foi transmitidas cargas adicionais à célula de adensamento, para assim obter pressões totais sobre o solo : 10KPa, 20KPa, 40KPa, 80KPa, 160KPa. Para cada um dos estágios de pressão, foi realizado leituras no extensômetro da variação de altura do corpo-de-prova e a seguir, nos intervalos de tempo de 1/8 minutos, ¼, ½, 1, 2, 4, 8, 16, 32min, 1h, 2h, 4h, 8h e 24h. O ensaio é finalizado quando a variação de altura começa a ser constante.
Acompanhamento do Ensaio:
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Fig. 5 – Detalhamento do acompanhamento do ensaio.
5. Resultados
Anel nº 06
Diâmetro: 4,96 cm Altura: 2 cm
Á rea= π D2
4Á rea=π 4,962
4Á rea=19,31 cm ²
Volume = A x H = 19,31 x 2 = 38,62 cm³
Placa superior nº 04
Peso da placa superior = 668,4 g = 0,6684 KgfMomento do braço da máquina = 10 (furo do meio)
Tensão na placa superior
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Amosrta Indeformada tubo Sheldy
Amostra Saturada Montagem do corpo de prova
Colocação do anel com o corpo de prova
Colocação da célula na prensa
Carga de Assentamento
Máquina de Adensamento
Acompanhamento das leituras
σ PS=PA
=0,668419,31
=0,0346 Kgfcm ²
Cálculo da tensão e carga de assentamento equivalente a 5 KPa
1 Kgfcm ²
=98,1 Kpa
1 Kpa= 198,1
Kgfcm ²
Para σ = 5KPa
σ 5=5
98,1Kgfcm ²
=0,0510 Kgfcm ²
Tensão corrigida
σ cor 5=σ5−σ PS
σ cor5=0,0510−0,0346=0,0164 Kgfcm ²
σ cor5=0,0164 Kgfcm²
x 98,1=1,808 KPa
Carga corrigida
C cor5=σcor 5 x A
C cor 5=0 ,0164 x 19 ,31=0 , 31 Kgf = 31g
Tensão equivalente a 10Kpa para início do ensaio
σ 10=10
98,1Kgfcm²
=0,1019 Kgfcm ²
σ cor 10=σ 10−σ PS
σ cor=0,1019−0,0346=0,0673 Kgfcm ²
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σ cor=0,0673 Kgfcm ²
x98,1=6,602 KPa
C cor=σcor x A
C cor 10=0,0673 x19,31=1,299 Kgf
C cor10=1,299 Kgf
10=0,1299 Kgf =130 g
Tensão equivalente a 20Kpa para início do ensaio
σ 20=20
98,1Kgfcm²
=0,2038 Kgfcm ²
σ cor 20=σ 20−σ PS
σ cor=0,2038−0,0346=0,1692 Kgfcm²
σ cor=0,1692 Kgfcm ²
x 98,1=16,598 KPa
C cor=0,1692 x19,31=3,267 Kgf
C cor=3,267 Kgf
10=0,3267 Kgf ≈ 330 g
Tensão equivalente a 40Kpa para início do ensaio
σ 40=40
98,1Kgfcm ²
=0,408 Kgfcm ²
σ cor=0,408−0,0346=0,373 Kgfcm ²
σ cor=0,373 Kgfcm ²
x98,1=36,591 KPa
C cor=0,373 x 19,31=7,202 Kgf
C cor=7,202 Kgf
10=0,7202 Kgf =720 g
Tensão equivalente a 80Kpa para início do ensaio
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σ 80=80
98,1Kgfcm ²
=0,815 Kgfcm ²
σ cor=0,815−0,0346=0,780 Kgfcm ²
σ cor=0,780 Kgfcm ²
x98,1=76,18 KPa
C cor=0,780 x 19,31=15,06 Kgf
C cor=15,06 Kgf
10=1,506 Kgf ≈ 1510 g
Tensão equivalente a 160Kpa para início do ensaio
σ 160=16098,1
Kgfcm²
=1,63 Kgfcm²
σ cor=1,63−0,0346=1,596 Kgfcm²
σ cor=1,596 Kgfcm ²
x98,1=156,56 KPa
C cor=1,596 x 19,31=30,82 Kgf
C cor=30,82 Kgf
10=3,082 Kgf ≈ 3080 g
Antes de iniciar o ensaio, pesou-se as cápsulas numeradas, e nelas foram
colocadas porções de amostras, as quais serão secas em estufa para proceder com os
cálculos da umidade. As cápsulas foram pesadas na forma natural e depois secas em
estufa. Foi determinada a umidade inicial e, após o ensaio, a final e o cálculo da
densidade úmida e seca.
Tabela 1: Cálculo das umidades
Umidades Calculadas
Início do ensaio Após o ensaio
Peso do solo + anel 421,44 g Peso bruto úmido 52,83 g
Peso do anel Nº 06 370,80 g Peso bruto seco 36,30 g
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Peso do solo úmido 50,64g Peso da cápsula 13,53 g
Peso do solo seco 22,47 g Peso solo seco 22,47 g
Peso da água 28,17 g Peso da água 16,53 g
Umidade Inicial 125,4 % Umidade final 73,56 %
I. Cálculo da densidade úmida (γh) e densidade seca (γs)
γh=PV
=50,6438,62
=1,311 g/cm3
γs=γ h× 100100+h
=1,311× 100100+125,4
=0,582 g /cm3
γs=DENSIDADE REAL=2,199 g /cm3
Gráficos
Com a obtenção dos dados do experimento, é necessário traçar 5 gráficos um para cada carga aplicada e sua respectiva pressão, que são necessários para o cálculo dos recalques, índices de vazios, coeficiente de adensamento, de compressibilidade, de permeabilidade e de deformação volumétrica.
1 10 100 1000 100000
20406080
100120140160180200220240260
Tempo (minutos)
∑dH
(div
isões
)
Figura 4: Gráfico do tempo versus nº de divisões para carga de 130g e pressão 6,602KPa
19
0.01 0.1 1 10 100 1000 100000
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
480
520
560
Tempo (minutos)
∑dH
(div
isões
)
Figura 5: Gráfico do tempo versus nº de divisões para carga de 330g e pressão 16,598KPa
20
0.01 0.1 1 10 100 1000 100000
4080
120160200240280320360400440480520560600
Tempo (minutos)
∑dH
(div
isões
)
Figura 6: Gráfico do tempo versus nº de divisões para carga de 720g e pressão 36,591KPa
0.01 0.1 1 10 100 1000 100000
4080
120160200240280320360400440480520560600640680
Tempo (minutos)
∑dH
(div
isões
)
Figura 7: Gráfico do tempo versus nº de divisões para carga de 1510g e pressão 76,18KPa
21
0.01 0.1 1 10 100 1000 100000
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
480
Tempo (minutos)
∑dH
(div
isões
)
Figura 8: Gráfico do tempo versus nº de divisões para carga de 3080g e pressão 156,56KPa
Com os gráficos feitos, utiliza-se o método de Casagrande, determinando o
ponto correspondente a 100% do adensamento primário. Para a determinação deste
ponto se faz necessário traçar a intersecção das retas tangentes aos ramos da curva que
definem as compressões primária e secundária, em seguida transporta-se esse ponto para
o eixo das ordenadas e encontra-se H100. Para encontrar o ponto correspondente a 0% do
adensamento primário (H0), é necessário dividir ( visualmente) a parábola em quatro
partes, no ponto correspondente a um quarto da parábola, traça-se uma reta horizontal
até tocar o eixo das ordenadas e em seguida, rebate-se, pra cima, a altura correspondente
a distância entre essa reta e o primeiro ponto da parábola, esse será o H0. Para encontrar
o correspondente a 50% do adensamento primário, é necessário utilizar a seguinte
expressão:
H 50=H0+H 100
2
Com o valor de H 50 encontra-se um tempo T 50 que corresponde a ocorrência de
50% do adensamento primário, esse T 50 é a abscissa correspondente a H 50 na curva de
adensamento. Os valores encontrados de todos os parâmetros para a aplicação das cinco
cargas estão abaixo.
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Cálculos
I. Recalques
R=∑ dH ×2,54 × 10−4
R1=245 × 2,54 ×10−4=0,062 cm
R2=450 ×2,54 × 10−4=0,1143cm
R3=603× 2,54 ×10−4=0,1532cm
R4=671 ×2,54 ×10−4=0,1704 cm
R5=464,5 ×2,54 × 10−4=0,1179cm
II. Cálculo dos H fn
H f =H 0−Recalque
H f 1=H0−R c1=2,0−0,062=1,938 cm
H f 2=H f 1−R c 2=1,938−0,1143=1,824 cm
H f 3=H f 2−Rc 3=1,824−0,1532=1,671 cm
H f 4=H f 3−R c 4=1,671−0,1704=1,501 cm
H f 5=H f 4−Rc5=1,501−0,1179=1,383 cm
III. Índices de vazios
ε 0=γ r
γ s−1=2,199
0,582−1=2,778
Altura média:
H s=H 0
1+ε0= 2,0
1+2,778=0,529
ε 1=H1
H s−1=1,938
0,259−1=2,663
ε 2=H 2
H s−1=1,824
0,259−1=2,448
ε 3=H 3
H s−1=1,671
0,259−1=2159
23
ε 4=H 4
H s−1=1,501
0,259−1=1,837
ε 5=H 5
H s−1=1,383
0,259−1=1,614
IV. Cálculo do ¿
(1)
H 50=H0+H f 1
2=2,0+1,938
2=1,969 cm
¿
(2)
H 50=H f 1+H f 2
2=1,938+1,824
2=1,881cm
¿
(3)
H 50=H f 2+H f 3
2=1,824+1,671
2=1,75 cm
¿
(4)
H 50=H f 3+H f 4
2=1,671+1,501
2=1,586 cm
¿
(5)
H 50=H f 4+H f 5
2=1,501+1,383
2=1,442 cm
¿
V. Coeficiente de adensamento CV
CV=0,197 × ¿¿
CV 1=0,197 ×3,88
4 ×27,5=0,0069 cm ²/min
CV 2=0,197 ×3,54
4× 20=0,0087 cm ² /min
CV 3=0,197 ×3,058
4×25=0,00602 cm ²/min
24
CV 4=0,197 × 2,515
4 ×22,5=0,00505 cm ² /min
CV 5=0,197 ×2 , 08
4×5,25=0,069 cm ²/min
VI. Coeficiente de deformação volumétrica M V
M V=RH
× 1∆ σV
M V 1=0,0621,938
× 10,0673
=0,475 cm ² /Kgf
M V 2=0,11431,824
× 10,1692−0,0673
=0,615 cm ² /Kgf
M V 3=0,15321,671
× 10,373−0,1692
=0,450 cm ² / Kgf
M V 4=0,17041,501
× 10,780−0,373
=0,279 cm ²/ Kgf
M V 5=0,11791,383
× 11,596−0,780
=0,104 cm ²/ Kgf
VII. Coeficiente de compressibilidade (aV )
aV=M V (1+ε )
aV 1=0,475(1+2,663)=1,739 cm ²/ g
aV 2=0,615(1+2,448)=2,120 cm ² /g
aV 3=0,450(1+2,158)=1,421cm ²/ g
aV 4=0,279(1+1,837)=0,791 cm ²/ g
aV 5=0,104 (1+1,614)=0,279 cm ²/ g
VIII. Coeficiente de permeabilidade (K)
K=CV × M V × γ a
K 1=0,0069× 0,475× 1× 1,7 ×10−5=5,5× 10−8 cm /seg
K 2=0,0087× 0,615 ×1 ×1,7 ×10−5=9,09 ×10−8 cm /seg
K 3=0,00602× 0,450× 1× 1,7 ×10−5=4,60 ×10−8 cm /seg
25
K 4=0,00505 ×0,279 ×1 ×1,7 × 10−5=2,39 ×10−8 cm /seg
K 5=0,019× 0,104 ×1 ×1,7 ×10−5=3,36 ×10−8 cm /seg
Com base nos valores obtidos para o índice de vazios correspondente para cada
pressão aplicada, traça–se o gráfico de índice de vazios pela pressão na escala
logarítmica, e utilizando o traçado de Pacheco Silva podemos encontrar a pressão de
pré- adensamento e posteriormente a tensão.
Figura 9: Gráfico da tensão de pré-adensamento pelo método Pacheco Silva
Para o método de Pacheco Silva, traça-se uma linha horizontal correspondente
ao índice de vazio inicial (ε 0), posteriormente prolonga-se a reta virgem de compressão
e no encontro destas duas retas traça-se uma vertical até tocar a curva original daí traça-
se uma nova horizontal até o prolongamento da reta virgem, neste ponto com outro
traçado vertical até a abscissa encontrando assim a pressão de pré-adensamento do
solo.Com todos os traçados obtivemos uma pressão igual a 0,34 Kgf/cm².
Para determinar o Índice de Compressão, utiliza-se a seguinte fórmula:
26
I c=ε1−ε2
logP2
P1
Tomando ε 1=2,3, temos que P1=0,24e paraε 2=1,7, temos que P2=1,1, assim:
I c=2,3−1,7
log 1,10,24
=0,91
Resultados gerais do ensaio
Carga (Kg) 0,130 0,330 0,720 1,510 3,080
Tensão (Kgf/cm2) 0,0673 0,1692 0,373 0,780 1,596
Recalque (cm) 0,062 0,1143 0,1532 0,1704 0,1179
Altura Final (cm) 1,938 1,824 1,671 1,501 1,383
av (cm2/g) 1,739 2,120 1,421 0,791 0,279
mv (cm2/g) 0,475 0,615 0,450 0,279 0,104
Cv (cm2/min) 0,0069 0,0087 0,0060 0,0050 0,019
Índice de vazios (e) 2,663 2,448 2,150 1,837 1,614
Permeabilidade
(cm/s)
5,57 x 10-8 9,09 x 10-8 4,60 x 10-8 2,39 x 10-8 3,36 x 10-8
Pressão de Pré-adensamento: 0,34 Índice de Vazios médio : 2,20
Índice de Compressão: Cc= 0,91 Índice de Vazios inicial = 2,778
Podemos comparar o valor da tensão de pré-adensamento com a tensão atuante
na camada e verificar se o solo já suportou uma sobrecarga maior ao longo da sua
história de tensões. Sendo:
27
’ = ’pa = argila normalmente adensada
’ < ’pa = argila pré-adensada
’ > ’pa = argila sub-adensada
Calculando então o recalque total, temos que:
∆ H=H0
1+e0x Cc x log(
σ 'a+∆σ '
σ 'a
)
∆ H= 2,01+2,778
x0,91 x log(0,15+1,2560,15
)
∆ H =0,47 cm Recalque total
6. CONCLUSÃO
Diante da aplicação de tensões sobre o solo, ocorre sua deformação que é decorrente
basicamente da variação de volume de vazios. As variações volumétricas que ocorrem
em solos finos saturados, ao longo do tempo, constituem o processo de adensamento,
que se dá a medida que a água dos poros é expulsa.
O ensaio de adensamento simula a situação do solo, no estado saturado, o qual é
submetido à cargas variáveis de acordo com a leitura realizada no extensômetro. Com
os dados obtidos no experimento, foi possível traçar os gráficos das deformações
acumuladas em função do tempo, de acordo com cada carregamento. A partir da análise
de cada gráfico, obteve-se o h50 que possibilitou o cálculo do coeficiente de
adensamento (Cv), o coeficiente de compressibilidade (av), o Índice de
Compressibilidade (Ic) e o recalque total. Além disso, foi possível determinar, de forma,
indireta, o coeficiente de permeabilidade (k).
Diante dos resultados do ensaio, é possível prever o comportamento do solo e como
utilizá-lo de forma mais adequada de modo a garantir a eficiência da obra. De posse do
recalque total e do tempo para a ocorrência deste pode-se elaborar o projeto
corretamente. Sendo assim, pode-se monitorar os recalques durante a obra e após a sua
construção e observar o comportamento do solo diante da carga aplicada.
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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] PINTO, C. de S. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 3ºedição. São Paulo:Oficina
de Texto, 2006. 356 p.
[2] SIMONS, N. E.; MENZIES B. K. (1977). Introdução à engenharia de fundações. Rio de Janeiro; Interciência.
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