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

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

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 2 Geotecnia II

3 RECALQUES 3 Geotecnia II 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

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. 4 Geotecnia II

5 ENSAIOS DE DEFORMABILIDADE ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL ENSAIO DE COMPRESSÃO TRI-AXIAL ENSAIO DE COMPRESSÃO EDOMÉTRICA 5 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) 6 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 (e 1 ; e 2 ;... ;e n ) f(e 0 ) e da redução de altura do CP Apresentação dos Resultados graficamente (Tensão vertical x índice de vazios) 7 Geotecnia II

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

9 9 Geotecnia II MODELO MECÂNICO DE TERZAGHI

10 10 Geotecnia II Transferência gradual de carga Hipóteses:

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) 11 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) 12 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) 13 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 14 Geotecnia II

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

16 RECALQUES Exemplo: E = 55 MPa; v = 0,35 16 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. 17 Geotecnia II

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

19 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) Exercício 19 Geotecnia II a v ? e Cc?

20 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) TENSÕES DE PRÉ-ADENSAMENTO Memória de Carga Máxima Tensão efetiva de carregamento durante a formação geológica 20 Geotecnia II 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

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

22 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) 22 Geotecnia II Determinação da Tensão de Pré-adensamento Método de Pacheco Silva PA NA Passos: a) Prolonga-se a reta virgem até o encontro com uma horizontal 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.

23 RECALQUES DE CONSOLIDAÇÃO (Sc) 23 Geotecnia II Sc

24 Exercício 24 Geotecnia II 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

25 RECALQUES COEFICIENTE DE ADENSAMENTO (C V ) Coeficiente em função: Permeabilidade* (k) Porosidade* (e) Compressibilidade* (a v )kPa -1 * As propriedades do Solo não variam com o adensamento. 25 Geotecnia II

26 RECALQUES 26 Geotecnia II DISTÂNCIA DE DRENAGEM (Hd ou Hd/2) Maior distância de percolação da água AREIA ARGILA ROCHA Hd Hd/2 FATOR TEMPO (T) Correlaciona os tempos de recalque às características do solo (c v ) e às condições de drenagem (Hd) Adimensional

27 RECALQUES 27 Geotecnia II GRAU DE ADENSAMENTO (U Z ) 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 ( D σ ) Relação entre pressão neutra (u) dissipada no instante (t) e a pressão neutra total dissipada

28 RECALQUES 28 Geotecnia II GRAU DE ADENSAMENTO (U Z ) 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

29 29 Geotecnia II U z F(z;T)

30 RECALQUES 30 Geotecnia II 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)

31 Curva de Adensamento 31 Geotecnia II

32 32 Geotecnia II

33 RECALQUES 33 Geotecnia II EXERCÍCIO: Aterro c/ 2,5m de altura ρ = 50 cm Coeficiente de Compressibilidade – a v = 0,06 kPa -1 k = 3x10 -6 cm/s 3x10 -8 m/s e = 3 a)Coeficiente de Adensamento Cv = ? b)U = 50% t? c)t = 90 dias U? 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. 34 Geotecnia II


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