Trabalho Solos

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<p>CENTRO UNIVERSITRIO JORGE AMADO BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL</p> <p>AUGUSTO LEITO PEREIRA DA SILVA FELIPE JAMBEIRO RIOS OLIVEIRA FERNANDA ALVES DE CARVALHO RIBEIRO MARCUS VINICIUS CORREIA MOTA NELSON HENRIQUE SANTOS DE ALMEIDA PRISCILA DE OLIVEIRA LAVIGNE MORAES WELDER MACHADO DOS SANTOS</p> <p>COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS E TEORIA DO ADENSAMENTO</p> <p>SALVADOR 2012</p> <p>CENTRO UNIVERSITRIO JORGE AMADO BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL</p> <p>AUGUSTO LEITO PEREIRA DA SILVA FELIPE JAMBEIRO RIOS OLIVEIRA FERNANDA ALVES DE CARVALHO RIBEIRO MARCUS VINICIUS CORREIA MOTA NELSON HENRIQUE SANTOS DE ALMEIDA PRISCILA DE OLIVEIRA LAVIGNE MORAES WELDER MACHADO DOS SANTOS</p> <p>COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS E TEORIA DO ADENSAMENTO</p> <p>Projeto apresentado como parte da avaliao da Disciplina Mecnica dos Solos I, do 5 semestre do curso de Engenharia Civil da UNIJORGE.</p> <p>SALVADOR 2012</p> <p>RESUMO Trata-se de um estudo das caractersticas da Compressibilidade e Teoria do Adensamento dos Solos. Foi realizada uma pesquisa sobre o tema e a partir da elaborado o trabalho final. So discutidos os tipos de solo, estrutura, nvel de tenses e grau de saturao e recalques. Alm disse so expostos casos relacionados ao tema discutido. Conclui-se com uma viso do grupo sobre o tema expondo os pontos mais relevantes a respeito da compressibilidade e adensamento do solo. Palavras-chave: Compressibilidade e Teoria do Adensamento dos Solos, tipos de solo, estrutura, nvel de tenses e grau de saturao e recalques.</p> <p>SUMRIO INTRODUO ..........................................................................................................................................4 OBJETIVOS................................................................................................................................................5 1.DESENVOLVIMENTO...........................................................................................................................5 Compressibilidade dos solos...................................................................................................................6 Processo de adensamento .....................................................................................................................10 REFERNCIAS ........................................................................................................................................14 ANEXOS ..................................................................................................................................................15</p> <p>INTRODUO Na construo civil, comum as obras serem assentadas diretamente no solo. A transferncia dos esforos das estruturas para o solo feita atravs de fundaes que varia em seu tipo a depender do local da obra e do projeto. Para a escolha do tipo de fundao necessrio um estudo geotcnico para avaliar a resistncia do solo e se esta suficiente para suportar as cargas transmitidas pela estrutura. Nestes estudos de imensa importncia garantir que os recalques (deformaes) estaro dentro dos limites admissveis. Recalques em grandes propores podem levar ocorrncia de trincas na estrutura ou inviabilizar sua utilizao.</p> <p>5 Dentre as causas dos recalques, a compressibilidade do solo a principal. Trata-se da diminuio do volume sob ao de cargas aplicadas. Uma situao que merece destaque aquela que se refere compressibilidade de uma camada de solo, saturada e lateralmente confinada, o que condiciona os denominados recalques por adensamento ou recalques por consolidao. Ante a grandeza dos esforos aplicados na prtica, e admitindo-se o solo saturado tem-se que, tanto a compressibilidade da fase slida como a da fase fluida ser quase desprezvel. A nica razo, para que ocorra uma variao de volume, ser uma reduo dos vazios do solo com a consequente expulso da gua intersticial. A sada da gua depender da permeabilidade do solo. Para as areias, onde a permeabilidade alta, a gua drena com facilidade e rapidamente. Para as argilas, a expulso de gua dos vazios precisar de muito mais tempo, at que o solo atinja um novo estado de equilbrio, sob as tenses aplicadas. Essas variaes volumtricas que se processam nos solos finos, ao longo do tempo, constituem o fenmeno de adensamento, e so as responsveis pelos recalques a que esto sujeitas a estruturas apoiadas sobre esses solos. Adensamento o processo lento e gradual de reduo do ndice de vazios de um solo por expulso do fluido intersticial e transferncia da presso do fludo para a estrutura slida, devido a cargas aplicadas ou ao peso prprio das camadas sobrejacentes. A Torre de Pisa um dos casos mais conhecidos de recalque por adensamento. A obra promoveu um grande adensamento sob sua fundao gerando um nvel considervel recalque diferencial, a qual ainda permanece de p devido a constantes intervenes de especialistas em geotcnica, visando o reforo do solo em sua base. No Brasil, essa situao encontrada muito nos prdios construdos na orla da cidade de Santos.</p> <p>OBJETIVOS O objetivo deste trabalho o estudo do comportamento dos solos buscando focar sobre a compressibilidade e teoria do adensamento fazendo um breve estudo sobre recalques. 1. DESENVOLVIMENTO As cargas de uma determinada estrutura so transmitidas ao solo gerando uma redistribuio dos estados de tenso em cada ponto do macio (acrscimos de tenso), a qual ir</p> <p>6 provocar deformaes em maior ou menor intensidade, em toda rea nas proximidades do carregamento, que por sua vez, resultaro em recalques superficiais. Definem-se ento alguns conceitos importantes: Compresso: o processo pelo qual uma massa de solo, sob ao de cargas, varia de volume mantendo sua forma. Os processos de compresso podem ocorrer por compactao (reduo de volume devido ao ar contido nos vazios do solo) e pelo adensamento (reduo do volume de gua contida nos vazios do solo); Compressibilidade: relao independente do tempo entre variao de volume e tenso efetiva. a propriedade que os solos tm de serem suscetveis compresso. Adensamento: processo dependente do tempo de variao de volume do solo devido drenagem de gua dos poros.</p> <p>Compressibilidade dos solos O solo um sistema composto de gros slidos e vazios, os quais podem estar preenchidos por gua e/ou ar. Quando se constri, impe-se no solo uma variao no estado de tenso que acarreta em deformaes. Estas deformaes podem ser: elsticas, viscosas ou plsticas. As deformaes elsticas esto associadas a variaes de volume totalmente recuperadas aps a remoo do carregamento. As deformaes viscosas tambm denominadas fluncia, so aquelas associadas a variaes volumtricas sob estado de tenses constante. J as deformaes plsticas, induzem as variaes volumtricas permanentes, ou seja, aps o descarregamento o solo no recupera seu ndice de vazios inicial. Considerando as faixas de tenses aplicadas pelas obras civis razovel desprezar as parcelas relativas compresso do gro individual e da gua. Assim sendo, as deformaes no solo ocorrem basicamente pela variao de volume dos vazios. Somente para casos em que os nveis de tenso so muito elevados, a deformao total do solo pode ser acrescida da variao de volume dos gros. Estas deformaes podem ser estabelecidas atravs de variaes volumtricas ou em termos de variaes no ndice de vazios. Dependendo da forma adotada, a compressibilidade do solo fica ento definida a partir de diferentes parmetros conhecidos como: mdulo confinado (D), coeficiente de variao volumtrica (mv), coeficiente de compressibilidade (av) e ndices de compressibilidade (Cc, Cr, Cs). parmetros. Segue abaixo diferentes maneiras de se obter estes</p> <p>7</p> <p>Figura 1: Parmetros de compressibilidade.</p> <p>As curvas de compressibilidade no so lineares. Desta forma a magnitude dos parmetros de compressibilidade depender da faixa de tenses de trabalho. Faz-se necessrio, portanto na prtica da engenharia, indicar os limites em termos de tenso efetiva inicial e tenso efetiva final e, neste trecho, calcular a tangente curva. Uma vez determinado a compressibilidade do solo em funo de qualquer um dos parmetros, possvel obter qualquer outro a partir das correlaes apresentadas na Tabela 1.</p> <p>Os fatores que determinam a compressibilidade dos solos so:</p> <p>8 Tipo de solo A interao entre as partculas de solos argilosos (argilo-minerais) feita atravs de ligaes eltricas e o contato feito atravs da camada de gua absorvida (camada dupla). J os solos granulares transmitem os esforos diretamente entre partculas. Por esta razo, a compressibilidade dos solos argilosos superior a dos solos arenosos, pois a camada dupla lubrifica o contato e, portanto facilita o deslocamento relativo entre partculas. comum referirse aos solos argilosos como solos compressveis. Estrutura do solo A estrutura dos solos um fator importante na definio da sua compressibilidade. Solos granulares podem ser arranjados em estruturas fofas, densas e favo de abelha (solos finos), conforme mostrado na Figura 2. Considerando que os gros so admitidos como incompressveis, quanto maior o ndice de vazios, maior ser a compressibilidade do solo. Tipo de solo; Estrutura; Nvel de tenses; Grau de saturao.</p> <p>Figura 2: Estrutura dos solos granulares.</p> <p>J os solos argilosos se apresentam segundo estruturas dispersas ou floculadas (Figura 3). Solos com estrutura floculada so mais compressveis; com a compresso desses solos o posicionamento das partculas tende a uma orientao paralela (estrutura dispersa).</p> <p>9</p> <p>Figura 3: Estrutura dos solos argilosos.</p> <p>Devido importncia da estrutura na definio da compressibilidade dos solos, ensaios de laboratrio para determinao das caractersticas de compressibilidade devem ser sempre executados em amostras indeformadas. No caso dos solos granulares, de difcil amostragem, os ensaios devem ser realizados em amostras moldadas segundo o ndice de vazios de campo. Nvel de Tenses O nvel de tenses a que o solo est sendo submetido interfere na sua compressibilidade tanto no que diz respeito movimentao relativa entre partculas, quanto na possibilidade de acarretar em processos de quebra de gros. A Figura 4 ilustra a influncia do nvel de tenses. Nesta figura, quanto mais vertical a tangente curva, maior a compressibilidade do material. Quando, por exemplo, um solo arenoso fofo comprimido, as partculas vo se posicionando em arranjos cada vez mais densos, diminuindo a compressibilidade do solo. medida que o nvel de tenses aumentado, eleva-se as tenses intergranulares acarretando em fraturamento e/ou esmagamento das partculas. Com a quebra de gros, a compressibilidade aumenta sensivelmente.</p> <p>Figura 5: Curva Tenso-Deformao solo arenoso.</p> <p>10</p> <p>Nas construes, os nveis de tenso no atingem os patamares necessrios para causar deformaes ou quebra nos gros. Grau de Saturao No caso de solos saturados, a variao de volume ocorre por uma variao de volume de gua contida nos vazios (escape ou entrada). No caso de solos no saturados, o problema mais complexo uma vez que, ao contrrio da gua, a compressibilidade do ar grande e pode interferir na magnitude total das deformaes. Processo de adensamento A fim de se explicar em que consiste a mecanismo do processo de adensamento, consideraremos o caso de uma fundao que distribui sua carga a uma camada de argila saturada, limitada por camada de areia e por um leito rochoso, impermevel. Em um ponto M qualquer da camada compressvel de argila saturada, admitamos que a presso transmitida pela fundao seja P0. Ora, parte dessa presso, U, vai ser transmitida gua que enche os vazios do solo; e a outra parte, P, s suas partculas slidas, de modo que: P0 = P + U. A presso P tem o nome de presso efetiva gro a gro, e ao acrscimo de presso neutra, u, chama-se sobre presso hidrosttica. A gua (admita incompressvel) que est presa nos vazios do solo, sofrendo esta sobre presso, comea a se escoar em direo vertical, no sentido da camada de drenagem de areia; no caso da argila, como a sua permeabilidade muito baixa, o escoamento se faz muito lentamente. Dessa forma, a presso u vai diminuindo at anular-se, e P vai aumentando, uma vez que P0 constante. Teoria do adensamento O processo de consolidao explicado, frequentemente, com um sistema idealizado por Terzaghi, onde o solo representado por uma mola cuja deformao proporcional carga sobre ela aplicada. O solo saturado pode ento ser imaginado como uma mola dentro de um cilindro cheio de gua. O cilindro tem um pequeno furo no seu mbolo, por onde a gua pode sair lentamente representando assim a sua baixa permeabilidade.</p> <p>11</p> <p>Teoria do adensamento de solos de Terzaghi em analogia com um sistema mecnico. O modelo mecnico de Terzaghi, representado na figura acima, tem seu funcionamento conforme descrito a seguir. 1. O cilindro cheio d'gua, e com a mola dentro, est em equilbrio e representam o solo saturado; 2. aplicado um carregamento sobre o pisto. Nesse momento a gua que sustenta toda a carga, pois ela pode ser considerada incompressvel; 3. medida que a gua drenada pelo orifcio, parte do carregamento passa a ser suportado pela mola que vai encolhendo e aumentando sua resistncia. O solo est adensando; 4. O sistema volta ao equilbrio pois a presso da gua foi toda dissipada e a mola, que representa a estrutura slida do solo, suporta a carga sozinha. o fim do adensamento. O solo pode ser: 1. Normalmente adensado - quando a presso de pr - adensamento igual a tenso efetiva que ele est carregado: = a 2. Pr-adensado - quando a presso de pr-adensamento maior do que a tenso efetiva que ele est carregado: a 3. Parcialmente adensado - quando o solo no atingiu suas condies de equilbrio, ou seja, no terminou de adensar sob o peso prprio da terra: &gt; a. Recalques A ao da deformao do solo sob a ao de foras externas um problema da maior importncia para projetos de fundaes de estruturas. Os fatores que determinam a durabilidade e bom servio da estrutura no so propriamente ditos as tenses no solo evitando que se atinjam tenses de ruptura, mas as deformaes das bases verticais das fundaes). Recalque ou Assentamento o termo utilizado em Engenharia Civil para designar o fenmeno que ocorre quando uma obra sofre um rebaixamento devido ao adensamento do solo sob sua fundao. ou recalques (deslocamentos</p> <p>12 O recalque a principal causa de trincas e rachaduras em edificaes, principalmente quando ocorre o recalque diferencial, ou seja, uma parte da obra rebaixa mais que outra gerando esforos estruturais no previstos e podendo at levar a obra runa. So causas de recalques de uma estrutura (Simons e Menzies, 1977): 1. Aplicao de cargas estruturais; 2. Rebaixamento do nvel dgua; 3. Colapso da estrutura do solo devido ao saturamento; 4. Inchamento de solos expansivos; 5. rvores de crescimento rpido em solos argilosos; 6. Deteriorao da fundao (desagregao do concreto por ataque de sulfatos, corroso de estacas metlicas, envelhecimento de estacas de madeira); 7. Subsidncia devido explorao de minas; 8. Buracos de escoamento; 9. Vibraes em solos arenosos; 10. Inchamento de solos argilosos apos desmatamento; 11. Variaes sazonais de umidade; 12. Ef...</p>