Slide 2 - Compressibilidade e Adensamento

1 Compressibilidade e Adensamento (Parte 2 - Ensaio Oedométrico) Mecânica dos Solos II – UERJ Fernando Eduardo Rodrigues Marques Mecânica dos Solos II – UERJ NBR 12007  2.6. Ensaio Oedométrico 1 2 2  Este ensaio foi concebido de modo a simular as condições de carregamento, de deformação e de drenagem existentes no campo em situações com confinamento lateral e saturação. Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico Célula oedométrica Pedra porosa superior Pedra porosa inferior Anel oedométrico Peça de fixação do anel Peça para distribuir a carga uniformemente por toda a área da amostra Célula oedométrica Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico 3 4 3 Anel edométrico D = 70 mm D = 50 mm H = 19 mm H = 19 mm  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico Coleta de amostras indeformadas Bloco Tubo amostrador 5 6 4 Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico Preparação do corpo de prova Acerto dos topos da amostra Cravação do anel Posicionamento do anel Abertura do bloco Corte do Tubo  2.6. Ensaio Oedométrico Preparação do corpo de prova Mecânica dos Solos II – UERJ 7 8 5 Remoção da Amostra  2.6. Ensaio Oedométrico Preparação do corpo de prova Mecânica dos Solos II – UERJ Remoção da Amostra  2.6. Ensaio Oedométrico Preparação do corpo de prova Mecânica dos Solos II – UERJ 9 10 6  As aparas de solo que sobram do acerto dos topos da amostra são utilizadas para a determinação do teor de umidade inicial da amostra, w0.  2.6. Ensaio Oedométrico Preparação do corpo de prova  Pesa-se igualmente o anel com a amostra Descontando-se a esse valor o peso do anel, obtém-se o peso da amostra, que dividido pelo volume da amostra (igual ao volume interno do anel) fornece o valor do peso específico da amostra, g. Mecânica dos Solos II – UERJ Célula oedométrica Corpo de prova preparado Enche-se a célula oedométrica com água de forma a manter a amostra completamente submersa durante o ensaio. Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico 11 12 7  2.6. Ensaio Oedométrico Montagem da amostra Colocação da pedra porosa inferior na célula edométrica. Nota: As pedras porosas têm que ser previamente saturadas (Ex.: colocando-as num recipiente com água e ferver durante alguns minutos até libertar o ar). Mecânica dos Solos II – UERJ Montagem da amostra Colocação do anel edométrico com a amostra (normalmente coloca-se uma folha de papel de filtro entre a amostra e a pedra porosa para evitar a contaminação da pedra com os finos do solo).  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ 13 14 8 Montagem da amostra Colocação da peça de fixação do anel edométrico.  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ Montagem da amostra Colocação da pedra porosa superior e da peça para distribuição da carga uniformemente por toda a secção da amostra.  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ 15 16 9 Montagem da amostra Colocação da célula edométrica com a amostra montada no edómetro.  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ Saturação da amostra Enche-se a célula edométrica com água e deixa-se a amostra a saturar, sem aplicar qualquer carregamento (usualmente deixa- se por um período de 24 horas).  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ 17 18 10 Carregamento Posicionamento da peça que faz a transmissão da carga da alavanca para a amostra.  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ Carregamento Posicionamento do sistema de medição das deformações da amostra durante o carregamento (manual ou automático)  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ 19 20 11 Carregamento Como a aplicação do carregamento à amostra deve ser feita de forma instantânea, antes de se colocar a carga no suporte, ajusta-se o parafuso existente por baixo da alavanca a esta, impedindo as deformações da amostra durante a colocação dos pesos.  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ Carregamento Colocação dos pesos no suporte Parafuso para impedir o movimento da alavanca  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ 21 22 12 Carregamento Aplicação do carregamento à amostra (desaperta-se o parafuso para permitir o movimento da alavanca). Mecânica dos Solos II – UERJ Sistema de aplicação do carregamento Braço da alavanca Suporte para colocação dos pesos (P) Contrapeso N N = P . a P Coeficiente de ampliação da carga, definido de acordo com o braço da alavanca Peça para transferir a carga para a amostra sv = N / A Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico 23 24 13 Edómetro de grande capacidade s’v máx  24 800 kPa  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ Edómetro de pequena capacidade s’v máx  3 600 kPa  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ 25 26 14 Edómetro de pequena capacidade  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ Sistema de medição das deformações da amostra durante a aplicação do carregamento Manual Automático Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico 27 28 15  Cada carregamento (escalão de carga) é mantido por um período de 24 h (tempo normalmente suficiente para terminar o adensamento primário da amostra de solo), durante o qual se fazem leituras da deformação vertical da amostra ao longo do tempo (0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8; 15; 30; 60; 120; 240; 480 e 1440 min).  Durante a fase de carga, cada carregamento adicional (novo escalão de carga) duplica o que se encontrava aplicado anteriormente.  Em geral, é realizada, pelo menos uma fase de descarga, na qual, em cada escalão, a carga vai-se progressivamente reduzindo para ¼ da anterior (menores deformações na descarga). Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico  O ensaio deve abranger um campo de tensões relevante para o problema em estudo tal que permita definir com rigor os parâmetros de compressibilidade e de adensamento mais importantes do solo.  2.6. Ensaio Oedométrico NOTA: O valor de s’v no final do processo de consolidação relativa a cada escalão de carga ou descarga, é igual à tensão total aplicada sobre a amostra pois ue = 0 (u  ue = 0). Mecânica dos Solos II – UERJ 29 30 16  A partir das leituras da altura da amostra ao longo do tempo (em geral 24 h) para cada escalão de carga define-se uma curva (h – t) para cada escalão de carga e descarga. 11 13 15 17 19 0 5000 10000 15000 20000 25000 tempo (min) H (mm) Carga Descarga Recarga Descarga final Carga Mecânica dos Solos II – UERJ  2.6. Ensaio Oedométrico  É recomendável fazer um ciclo de descarga / recarga no decorrer do ensaio.  Ao final do ensaio é feita a descarga final até tensões próximas de zero.  Finalmente, é feita a retirada da amostra e a mesma é utilizada para obter o teor de umidade, wf.  Além disso, no início do ensaio, é também feita a determinação do teor de umidade, w, e do peso específico da amostra, g.  2.6. Ensaio Oedométrico Mecânica dos Solos II – UERJ 31 32 17  Repare-se que a amostra se encontra saturada (S=100%), pelo que conhecendo o teor de umidade, wf, e a densidade das partículas sólidas, G (o que é feito sempre, pois é necessário para tratar os resultados da análise granulométrica, conseguimos determinar o índice de vazios final da amostra:  2.6. Ensaio Oedométrico S w G e   S = 100% G w e f f   Mecânica dos Solos II – UERJ 33