Estimativa de Parâmetros de Compressibilidade do Solo e Ensaio de Adensamento Unidimensional

GEO 015 Mecânica dos Solos II Profa Adinele Gomes Guimarães 1 Estimativa de parâmetros de compressibilidade do solo variação do índice de vazios com a tensão aplicada e x σ 2 Estimativa da quantidade e da velocidade de recalques de estruturas construídas sobre solos de baixa permeabilidade saturados Este ensaio não é realizado em solos arenosos pois neste caso ocorre o recalque imediato Prensa de adensamento Aparelhagem para aplicação de carga Pedras porosas Papel filtro Bureta graduada com sensibilidade de 001 cm3 quando for medir permeabilidade Moldadores de corpos de prova Cronômetro Paquímetro Balança de precisão de 001g Estufa e cápsula para obtenção de teor de umidade 3 Prensa de Adensamento PRÉNSA DE ADENSAMENTO NBR 1200790 Solo Ensaio de Adensamento Unidimensional ABNT Moldagem do corpo de prova moldador em bloco de amostra indeformada Obter teor de umidade para topo e base da amostra Calcular o peso específico da amostra pesovolume Peso específico dos grãos deve ser conhecido Amostra é colocada na bacia de adensamento Montar prensa e extensômetros Fazer leitura inicial no extensômetro Aplicar o 1º estágio de carga e anotar as leituras para 0s 15s 30s 1min 2min 4min 15min 30min 60min 120min 4h 8h e 24h após a aplicação da carga Após estabilização aplicase novo acréscimo de pressão em geral para o dobro da anterior Fazse novas leituras notar que a leitura inicial do novo estágio é a final do estágio anterior Após atingir o nível de tensão desejado iniciase a fase de descarregamento normalmente na mesma seqüência da aplicação das cargas Ao termino do ensaio retirar a amostra de dentro do anel medir o seu peso final para obtenção de novo peso específico e determinar o teor de umidade final 6 1 Corpo de prova cilíndrico 2 Anel metálico 3 Discos porosos rígidos 4 Recipiente com água 5 Placa rígida para aplicação das cargas 6 Vigas 7 Tirantes 8 Microcômetro para medida das deformações de altura do corpo de prova 9 Suporte do micrômetro fixo 10 Mesa de apoio 11 Cargas axiais Q aplicadas por meio de alavancas a b c de anel fixo de anel flutuante 17509 FAÇ DESL NÃO Prof Ael 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 Altura média para cada estágio de carga Índice de vazios inicial a partir dos dados iniciais da amostra teor de umidade densidade dos grãos e peso específico 13 g peso específico da amostra P peso inicial da amostra A área da amostra H0altura inicial da amostra g d peso específico seco da amostra w teor de umidade inicial Gs densidade relativa gs gw gw peso específico da água gs peso específico dos grãos 𝐻𝑚 𝐻𝑖 𝐻𝑓 2 𝛾 𝑃 𝑉 𝑃 𝐴 𝐻0 𝛾𝑑 𝛾 1 𝑤 𝑒0 𝐺𝑠 𝛾𝑤 𝛾𝑑 1 Hialtura do corpo de prova no início de cada estágio de carga Hfaltura do corpo de prova no fim de cada estágio de carga Índice de vazios resultante de cada incremento de carga 14 Hs altura de sólidos H0altura inicial da amostra Ps peso do solo seco após o ensaio e0 índice de vazios inicial ei índice de vazios após o estágio de carga lEXT leitura do extensômetro igual a leitura inicial menos a leitura final no estágio 𝐻𝑠 𝐻0 1 𝑒0 𝐻𝑠 𝑃𝑠 𝐺𝑠 𝛾𝑤 𝐴 𝑒𝑖 𝑒0 𝑙𝐸𝑋𝑇 𝐻𝑠 𝑒0 𝐻0 𝐻𝑠 𝐻𝑠 Curva índice de vazios versus pressão Determinar coeficiente de compressibilidade av inclinação do trecho linear da curva e x σ e coeficiente de variação volumétrica mv inclinação da curva deformação vertical x σ Coeficiente de permeabilidade medido ou calculado 15 OU 𝑎𝑣 𝑒 𝜎 𝑒𝑓 𝑒𝑖 𝜎𝑓 𝜎𝑖 𝑚𝑣 𝜀 𝜎 𝜀𝑓 𝜀𝑖 𝜎𝑓 𝜎𝑖 𝑘 𝑚𝑣 𝐶𝑣 𝛾𝑤 𝑚𝑣 𝑎𝑣 1 𝑒0 Determinar coeficiente de adensamento Cv cm2s Indica a velocidade de compressão do solo quando submetido a uma carga Curva de leitura do extensômetro versus raiz de t 16 Método de Taylor 𝐻𝑑 altura média em cada estágio de carga no caso de ter drenagem só pela base ou só pelo topo ou altura média dividido por 2 no caso de ser drenado pela base e pelo topo t90 tempo para que ocorra 90 do adensamento 𝐶𝑣 0848 𝐻𝑑 2 𝑡90 Curva de leitura do extensômetro versus log de t 17 Método de Casagrande 𝐻𝑑 altura média em cada estágio de carga no caso de ter drenagem só pela base ou só pelo topo ou altura média dividido por 2 no caso de ser drenado pela base e pelo topo t50 tempo para que ocorra 50 do adensamento 𝐶𝑣 0197 𝐻𝑑 2 𝑡50 Determinar índice de compressibilidade Cc Inclinação do trecho linear da curva Curva de leitura índice de vazios versus log da pressão 18 𝐶𝑐 𝑒 log 𝜎𝑓 𝜎𝑖 Determinar tensão de préadensamento σpa maior tensão já aplicada anteriormente no solo Curva de leitura índice de vazios versus log da pressão Método de Casagrande Método de Pacheco Silva 19 a pa OCR OCRíndice de préadensamento σ a tensão atual aplicada ao solo σ pa tensão de préadensamento OCR 1 solo normalmente adensado OCR 1 solo préadensado OCR 1 solo subadensado em adensamento Método de Casagrande 20 Fonte Notas de Aula Unidade 8 Adensamento UFSM Método de Pacheco Silva 21 Fonte Notas de Aula Unidade 8 Adensamento UFSM PARTE I A seguir estão os resultados de um ensaio em laboratório de adensamento de um corpo de prova de solo obtido no campo Massa seca da amostra 128 g Altura da amostra no início do ensaio 254 cm Densidade relativa do solo 270 Área da amostra 3068 cm2 Determinar coeficiente de compressibilidade módulo de variação volumétrico índice de compressibilidade e pressão de préadensamento pelos métodos de Casagrande e Pacheco Silva 22 23 Dados Amostra Massa seca da amostra kg 0128 Área da amostra cm2 3068 Altura inicial da amostra H0 cm 254 Volume da amostra cm3 Peso específico seco 𝛾𝑑kNm3 Peso específico dos grãos 𝛾𝑠 kNm3 270 Índice de vazios inicial e0 Altura de sólidos Hs cm PARTE I 𝛾𝑑 𝑀𝑠 𝑉 0128 7793 0001643 Τ 𝑘𝑔 𝑐𝑚3 1643 𝑘𝑁𝑚3 𝑒0 𝛾𝑠 𝛾𝑑 1 270 1643 1 064 𝐻𝑠 𝐻0 1 𝑒0 254 1 064 1545 𝑐𝑚 𝐻0 𝐴 7793 1643 064 1545 𝑉 𝐴 𝐻0 3068 254 7793 𝑐𝑚3 24 Dados Ensaio Pressão efetiva σ kPa Altura final do corpo de prova cm 0 2540 50 2488 100 2465 200 2431 400 2389 800 2324 1600 2225 3200 2115 𝐻𝑣 𝐻𝑓 𝐻𝑠 𝑒 𝐻𝑣 𝐻𝑠 𝐻𝑣 altura de vazios 𝐻𝑓 altura final 𝐻𝑠 altura de sólidos 𝑒 índice de vazios deformação tensão 𝒂𝒗 𝒆 𝝈 𝒎𝒗 𝜺 𝝈 Índice de vazios inicial e0 064 Altura de sólidos Hs cm 1545 Altura vazios 𝐻𝑣 cm 0995 0943 0920 0886 0844 0779 0680 0570 Deformação 𝜀 000 205 295 429 594 850 1240 1673 Recalque 𝜌 cm 0000 0052 0075 0109 0151 0216 0315 0425 Variação ρ𝐻0 00000 00205 00295 00429 00594 00850 01240 01673 Módulo de variação volumétrico mv m2kN 409E04 181E04 134E04 827E05 640E05 487E05 271E05 Coeficiente compressibilidade av m2kN 673E04 298E04 220E04 136E04 105E04 801E05 445E05 Índice de vazios 𝑒 064 061 060 057 055 050 044 037 PARTE I 𝜌𝑖 𝐻0 𝐻𝑖 𝜀 𝜌 𝐻0 100 25 035 040 045 050 055 060 065 070 0 1000 2000 3000 4000 Índice de vazios Tensão kPa Coeficiente de Compressibilidade av 0 5 10 15 20 0 1000 2000 3000 4000 Deformação Tensão kPa Variação Volumétrica mv 𝑎𝑣 e 𝑚𝑣 variam com a faixa de tensão PARTE I 26 035 040 045 050 055 060 065 10 100 1000 10000 Índice de vazios Tensão kPa Índice de Compressibilidade Cc 𝐶𝑐 𝑒 log 𝜎𝑓 𝜎𝑖 050 037 log 3200 800 022 PARTE I 27 035 040 045 050 055 060 065 10 100 1000 10000 Índice de vazios Tensão kPa 035 040 045 050 055 060 065 10 100 1000 10000 Índice de vazios Tensão kPa Casagrande Pacheco Silva 𝑒0 064 𝜎𝑣𝑎 450 𝑘𝑃𝑎 𝜎𝑣𝑎 𝜎𝑣𝑎 𝜎𝑣𝑎 450 𝑘𝑃𝑎 PARTE II Durante um ensaio de adensamento em laboratório o tempo e as leituras do extensômetro obtidos a partir do aumento da pressão do corpo de prova de 50 kNm2 para 100 kNm2 são dados Considerando a drenagem tanto na parte superior e inferior e adotando a altura média do corpo de prova durante o adensamento igual a 2477 cm determinar o coeficiente de adensamento pelos métodos de Taylor e Casagrande 28 29 PARTE II Dados Iniciais Pressão Inicial kPa 50 Pressão Final Kpa 100 Hm cm 2477 t min Raiz t min12 Extensômetro cm 0 0000 0398 01 0316 0408 025 0500 0410 05 0707 0413 1 1000 0417 2 1414 0422 4 2000 0430 8 2828 0442 16 4000 0457 30 5477 0474 60 7746 0492 120 10954 0508 240 15492 0521 480 21909 0528 960 30984 0533 1440 37947 0536 𝐻𝑚 2488 2465 2 2477 𝑐𝑚 Pressão efetiva σ kPa Altura final do corpo de prova cm 0 2540 50 2488 100 2465 30 040 043 045 048 050 053 055 0 10 20 30 40 Leitura Extensômetro cm Raiz do tempo min12 Método de Taylor 115 132 15 9 𝑡90 9 𝑡90 92 81 𝑚𝑖𝑛 𝐶𝑣 0848 𝐻𝑑 2 𝑡90 𝐻𝑑 𝐻𝑚 2 2477 2 124 𝑐𝑚 𝐶𝑣 0848 1242 81 60 0000268 𝑐𝑚2𝑠 𝐶𝑣 268 104 𝑐𝑚2𝑠 31 040 043 045 048 050 053 055 01 1 10 100 1000 10000 Leitura Extensômetro cm Tempo min Método de Casagrande 𝑡50 20 𝑚𝑖𝑛 𝐶𝑣 0197 𝐻𝑑 2 𝑡50 𝐻𝑑 𝐻𝑚 2 2477 2 124 𝑐𝑚 𝐶𝑣 0197 1242 20 60 0000252 𝑐𝑚2𝑠 𝐶𝑣 252 104 𝑐𝑚2𝑠 𝑑0 𝑑100 𝑡50 𝑑50