COMPRESSIBILIDADE NOS SOLOSCOMPRESSIBILIDADE NOS SOLOS

IntroduçãoIntrodução

Define-se Define-se compressibilidadecompressibilidade dos dos solos como sendo a diminuição do solos como sendo a diminuição do seu volume sob a ação de cargas seu volume sob a ação de cargas aplicadas.aplicadas.

COMPRESSIBILIDADE NOS SOLOSCOMPRESSIBILIDADE NOS SOLOS

Alguns conceitos importantes: Alguns conceitos importantes:

Compressão (ou expansão): É o processo Compressão (ou expansão): É o processo pelo qual uma massa de solo, sob a ação de pelo qual uma massa de solo, sob a ação de cargas, varia de volume mantendo sua forma. cargas, varia de volume mantendo sua forma.

Os processos de compressão podem ocorrer por Os processos de compressão podem ocorrer por compactaçãocompactação (redução de volume devido ao (redução de volume devido ao ar ar contido nos vazios do solo).contido nos vazios do solo). E pelo E pelo adensamentoadensamento (redução do volume de (redução do volume de águaágua contido nos vazios do solo). contido nos vazios do solo).

COMPRESSIBILIDADE NOS SOLOSCOMPRESSIBILIDADE NOS SOLOS

Alguns conceitos importantes: Alguns conceitos importantes:

CompressibilidadeCompressibilidade: : Relação independente Relação independente do tempo entre variação de volume e tensão do tempo entre variação de volume e tensão efetiva. É a propriedade que os solos tem de efetiva. É a propriedade que os solos tem de serem suscetíveis à compressão. serem suscetíveis à compressão.

AdensamentoAdensamento: : Processo dependente do Processo dependente do tempo de variação de volume do solo devido à tempo de variação de volume do solo devido à drenagem da água dos poros. drenagem da água dos poros.

Compressibilidade depende do tipo de Compressibilidade depende do tipo de solo:solo:

Nas areias (solos não-coesivos);Nas areias (solos não-coesivos);Nas argilas (solos coesivos).Nas argilas (solos coesivos). As variações volumétricas As variações volumétricas

(deformações/recalques) dependem do (deformações/recalques) dependem do tempotempo, até que se conduza o solo a um novo , até que se conduza o solo a um novo estado de equilíbrio, sob as cargas aplicadas.estado de equilíbrio, sob as cargas aplicadas.

Variações volumétricas Variações volumétricas T T processo de processo de adensamentoadensamento..

2. Elemento de solo submetido a 2. Elemento de solo submetido a tensõestensões

Perfil geotécnico constituído de um solo Perfil geotécnico constituído de um solo argiloso saturado, homogêneo e com argiloso saturado, homogêneo e com uma superfície do terreno horizontal.uma superfície do terreno horizontal.

3. Processo de adensamento - 3. Processo de adensamento - solos finos saturadossolos finos saturados

A compressibilidade dos solos A compressibilidade dos solos advém da grande porcentagem advém da grande porcentagem de vazios (e = Vv/Vs) em seu de vazios (e = Vv/Vs) em seu interior.interior.

3. Processo de adensamento - 3. Processo de adensamento - solos finos saturadossolos finos saturados

A Variação de Volume no processo de A Variação de Volume no processo de adensamento:adensamento:

Não tem variação de volume significativa Não tem variação de volume significativa nas partículas sólidas;nas partículas sólidas;

Variação de volume do solo é Variação de volume do solo é inteiramente resultante da variação de inteiramente resultante da variação de volume dos vazios.volume dos vazios.

3. Processo de adensamento - 3. Processo de adensamento - solos finos saturados (Cont.)solos finos saturados (Cont.)

Reduções de volume ocorrem com a Reduções de volume ocorrem com a alteração da estrutura à medida que alteração da estrutura à medida que esta suporta maiores cargas: esta suporta maiores cargas: quebram-se ligações interpartículas quebram-se ligações interpartículas e há distorções. e há distorções.

Resulta um menor índice de vazios Resulta um menor índice de vazios e uma estrutura mais densa.e uma estrutura mais densa.

4. Modelo mecânico de Terzaghi4. Modelo mecânico de Terzaghi O modelo compõe-se basicamente de um O modelo compõe-se basicamente de um

pistão com uma mola provido de uma saída.pistão com uma mola provido de uma saída.

4. Modelo mecânico de Terzaghi4. Modelo mecânico de Terzaghi

4. Modelo mecânico de Terzaghi4. Modelo mecânico de Terzaghi

4. Modelo mecânico de Terzaghi (cont.)4. Modelo mecânico de Terzaghi (cont.)

4. Modelo mecânico de Terzaghi (cont.)4. Modelo mecânico de Terzaghi (cont.)

Algumas observações:Algumas observações:- A diferença de altura entre o inicio e o final do fenômeno - A diferença de altura entre o inicio e o final do fenômeno

(h0 - hf) depende da rigidez da mola e seu comprimento (h0 - hf) depende da rigidez da mola e seu comprimento e do incremento de tensão vertical (ΔP);e do incremento de tensão vertical (ΔP);

- O tempo para atingir-se a condição final (Δu = 0), varia - O tempo para atingir-se a condição final (Δu = 0), varia com a abertura da válvula de saída de água.com a abertura da válvula de saída de água.

4. Modelo mecânico de Terzaghi (Cont.)4. Modelo mecânico de Terzaghi (Cont.) As variações de tensões e de volume que se As variações de tensões e de volume que se

processam ao longo do fenômeno de adensamento.processam ao longo do fenômeno de adensamento.

Nos solos, o fenômeno comporta-se de Nos solos, o fenômeno comporta-se de modo similar:modo similar:

- O recalque total depende da rigidez da - O recalque total depende da rigidez da estrutura do solo, da espessura da camada e estrutura do solo, da espessura da camada e do incremento de carga vertical;do incremento de carga vertical;

- O tempo de dissipação da pressão neutra - O tempo de dissipação da pressão neutra depende da permeabilidade do solo e das depende da permeabilidade do solo e das condições de drenagem que há nos condições de drenagem que há nos contornos da camadacontornos da camada

5. Teoria de adensamento de Terzaghi5. Teoria de adensamento de TerzaghiAs hipóteses básicas de Terzaghi são:As hipóteses básicas de Terzaghi são:

solo homogêneo e saturado;solo homogêneo e saturado; partículas sólidas e a água contida nos vazios do partículas sólidas e a água contida nos vazios do

solo são incompressíveis;solo são incompressíveis; compressão (deformação) e drenagem compressão (deformação) e drenagem

unidimensionais (vertical);unidimensionais (vertical); propriedades do solo permanecem constante ( k, propriedades do solo permanecem constante ( k,

mv, Cv);mv, Cv); validade da lei de Darcy ( v = k . i );validade da lei de Darcy ( v = k . i ); há linearidade entre a variação do índice de vazios há linearidade entre a variação do índice de vazios

e as tensões aplicadas.e as tensões aplicadas.

mv é o coeficiente de variação volumétrica, Cv é o coeficiente de adensamento verticalmv é o coeficiente de variação volumétrica, Cv é o coeficiente de adensamento vertical

Teoria de adensamento de Teoria de adensamento de TerzaghiTerzaghi

Analisando a pressão neutra (u) dentro Analisando a pressão neutra (u) dentro da camada:da camada:

Teoria de adensamento de Teoria de adensamento de TerzaghiTerzaghi

Teoria de adensamento de Teoria de adensamento de TerzaghiTerzaghi

O gradiente hidráulico é expresso por:O gradiente hidráulico é expresso por:

Para o caso em estudo, o gradiente é Para o caso em estudo, o gradiente é variável em função da profundidade (Z) e variável em função da profundidade (Z) e do tempo (t), portanto temos:do tempo (t), portanto temos:

Teoria de adensamento de Teoria de adensamento de TerzaghiTerzaghi

Como a carga hidráulica pode ser Como a carga hidráulica pode ser substituída pela poro-pressão dividida substituída pela poro-pressão dividida pelo peso específico da água (h = u/γw), pelo peso específico da água (h = u/γw), temos:temos:

Teoria de adensamento de Teoria de adensamento de TerzaghiTerzaghi

A variação de volume depende do tempo, A variação de volume depende do tempo, dado pela expressão:dado pela expressão:

Teoria de adensamento de Teoria de adensamento de TerzaghiTerzaghi

Como o fluxo no elemento de solo é Como o fluxo no elemento de solo é unidimensional (por definição do unidimensional (por definição do carregamento)carregamento)

Teoria de adensamento de Teoria de adensamento de TerzaghiTerzaghi

Equação diferencial do adensamento:Equação diferencial do adensamento:

Coeficiente de consolidação Coeficiente de consolidação (ou de adensamento), (ou de adensamento), pela seguinte expressão:pela seguinte expressão:

Quanto maior o valor do Cv, tanto mais rápido se Quanto maior o valor do Cv, tanto mais rápido se processa o adensamento do solo. Assim como mv processa o adensamento do solo. Assim como mv e k, o Cv é uma propriedade dos solos.e k, o Cv é uma propriedade dos solos.

Exemplo: Uma camada de argila com 8 metros de Uma camada de argila com 8 metros de

espessura, drenada por ambas as faces, espessura, drenada por ambas as faces, recebe um carregamento uniformemente recebe um carregamento uniformemente distribuído. Determinar o coeficiente de distribuído. Determinar o coeficiente de adensamento (Cv) para que ocorra 100% de adensamento (Cv) para que ocorra 100% de adensamento, sabendo que, o coeficiente de adensamento, sabendo que, o coeficiente de permeabilidade k = 3.10permeabilidade k = 3.10-8-8 m/s e o módulo de m/s e o módulo de elasticidade E = 0,83 KN/m².elasticidade E = 0,83 KN/m².

Até a próxima aula!Até a próxima aula!

Obrigado!Obrigado!