44718891 ensaio de adensamento
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ANDERSON CONZATTI
CAMILLA DE SOUZA
DBORA TAVARES DA SILVA ROMAGNOLI
FERNANDA MARIA VIEIRA
NION MARON DRANSFELD
ENSAIO DE ADENSAMENTO
JOINVILLE SC
2010
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UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC
CENTRO DE CINCIAS TECNOLGICAS CCT
DEPARTAMETO DE ENGENHARIA CIVIL DEC
ANDERSON CONZATTI
CAMILLA DE SOUZA
DBORA TAVARES DA SILVA ROMAGNOLI
FERNANDA MARIA VIEIRA
NION MARON DRANSFELD
ENSAIO DE ADENSAMENTO
Relatrio a ser apresentado disciplina deMecnica dos Solos II do curso de EngenhariaCivil da Universidade do Estado de SantaCatarina.
Orientadora: Prof Carmeane Effting
JOINVILLE SC
2010
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INTRODUO
O engenheiro civil tem a responsabilidade de ter conhecimento tcnico suficiente para
resolver problemas. Na mecnica dos solos, muitas das aes tcnicas dos engenheiros so
tomadas aps ter ocorrido o problema, por falta de conhecimento tcnico e precauo.
Visando evitar estas situaes, esse trabalho consta um aprofundamento terico com
exemplos prticos sobre o fenmeno de adensamento nos solos.
Neste trabalho, sero abordados os ensaios realizados como parte integrante da
avaliao da disciplina de Mecnica dos Solos. Nesta ocasio, realizou-se ensaio de
adensamento unidimensional e determinao da densidade real, seguindo-se as normasbrasileiras referentes a cada caso e sob orientao presencial da professora Doutora Carmeane
Effting. O ensaio foi realizado no Laboratrio de Solos e Geotecnia da UDESC / Joinville.
Esses ensaios tem objetivo de estimar a taxa com que estes recalques ocorrem com o tempo,
que so de suma importncia para se projetar uma fundao esttica durante toda a vida til
da estrutura a ser projetada sobre a mesma.
A compresso de um solo ocorre principalmente devido diminuio do seu volume
de vazios. Portanto, estando os vazios de um solo completamente cheios de gua, acompresso s pode ocorrer em conseqncia da expulso da gua dos vazios. A compresso
gradual de um solo nestas condies, induzida por foras estticas de gravidade, como seu
peso prprio e o do das estruturas construdas sobre ele, denominada adensamento. No
sinnimo de compactao, que a compresso artificial do solo por meio de processos
mecnicos, ondea diminuio dos vazios do solo se d por expulso do ar contido em seus
vazios, de forma diferente do processo de adensamento, onde ocorre a expulso de gua dos
interstcios do solo.
O mtodo requer que um elemento de solo, mantido lateralmente confinado, seja
axialmente carregado em incrementos, com presso mantida constante em cada incremento,
at que todo o excesso de presso na gua dos poros tenha sido dissipada. Durante o processo
de compresso, medidas de variao da altura da amostra so feitas, e estes dados so usados
no clculo dos parmetros que descrevem a relao entre a presso efetiva e o ndice de
vazios, e a evoluo das deformaes em funo do tempo.
Os dados do ensaio de adensamento podem ser utilizados na estimativa, tanto da
magnitude dos recalques totais e diferenciais de uma estrutura ou de um aterro, como da
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velocidade desses recalques, explicados pela Teoria de Terzaghi e analisados pelos mtodos
desenvolvidos por Taylor e Cassagrande.
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SUMRIO
1. P reparao das amostras para ensaio:.................................................................................1
2. Procedimento realizado para o ensaio de adensamento:.....................................................1
3. clculos:..............................................................................................................................33.1. Caractersticas do anel:.................................................................................................3
3.2. caractersticas do corpo-de-prova:...............................................................................3
3.3. Teor de umidade inicial da amostra:............................................................................3
3.4. Massa Especfica Aparente mida I nicial:..................................................................3
3.5. ndices fsicos iniciais:.................................................................................................4
3.5.1. Massa especfica aparente seca:............................................................................43.5.2. ndice de vazios inicial:........................................................................................4
3.5.3. Grau de saturao inicial:......................................................................................4
3.6. ndice de vazios ao final de cada estgio de presso:...................................................5
4. clculo do coeficiente de adensamento (CV) pelo MTODO DE TAYLOR:................11
5. Determinao do ndice de compresso:...........................................................................16
Determinao do ndice de compresso:
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1. PREPARAO DAS AMOSTRAS PARA ENSAIO:
As amostras foram coletadas pelo professor Edgar Odebrecht, de um local
desconhecido, e trazidas ao laboratrio dentro do amostrador envolto em filme plstico para
manter o teor de umidade natural.
2. PROCEDIMENTO REALIZADO PARA O ENSAIO DE ADENSAMENTO:
2.1 Equipamentos:
Apresentam-se abaixo os equipamentos utilizados no ensaio de adensamento,conformedescrita na norma MB-3336:
Prensa de adensamento (sistema de aplicao de carga);
Clula de adensamento- proporciona meios de aplicao de cargas verticais;
Anel de adensamento, seguindo as exigncias de dimetro interno, altura e rigidez de
acordo com a norma;
Pedras porosas;
Balana com preciso de 0,1 g; Relgio e cronmetro;
Extensmetro com resoluo de 0,01 mm;
Cpsulas;
Estufa;
Equipamentos diversos: paqumetro, esptulas, entre outros.
2.2 Execuo do ensaio:
A amostra chegou ao laboratrio envolta num filme plstico, seguindo as tcnicas de
coleta em campo. No h conhecimento sobre o local e preparao da amostra, assim como a
umidade do ambiente no qual foi coletada. No entanto, considera-se que no laboratrio no
houve variaes de umidade e temperatura significativas.
Antes de submeter a amostra ao sistema de aplicao de carga, determinou-se o dimetro
interno, a massa e a altura do anel.
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Tambm se pesou trs cpsulas numeradas, e nelas foram colocadas pores de amostras a
serem secas em estufa para proceder o clculo de umidade. As cpsulas foram pesadas com a
amostra in natura e depois de secas tambm.
O corpo de prova da amostra foi extrado de tubo amostrador com corte de serra de fio
metlico, um cilindro de cerca de 2 cm maior que a altura do anel. O corpo de prova foi
talhado junto ao topo do anel com ferramenta adequada, possibilitando correta base e topo.
O anel foi colocado na clula de adensamento e ajustada prensa de adensamento. Aps a
montagem da clula instalou-se tambm o extensmetro.
Na prensa de adensamento, o corpo de prova recebeu cargas (presses) de assentamento.
Iniciou-se com uma carga de 100g, fazendo leituras no extensmetro em tempos de 0s, 15s,
30s, 60s, 2 min, 4min, 8mim, 15 mim, 30mim, 1h, 2h, 4h, 8h e 24h. A cada 24h o peso noaparelho era duplicado, ou seja: 100g, 200g, 400g, 800g, 1600g, 3200g e 6400g; e feitas
leituras nos mesmos intervalos de tempo.
Ao final do procedimento de carregamento fez-se o descarregamento do corpo de prova,
retirando os pesos em estgios e em propores inversas ao carregamento, fazendo as devidas
leituras no extensmetro.
Figura 1 - Esquema de adensamento.
Fonte: Laboratrio de geotcnica- UFBA
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1. CLCULOS:
1.1.CARACTERSTICAS DO ANEL:
Altura: 1,90 cm rea: 39,4805 cm2
Dimetro: 7,09 cm Volume: 75,0129 cm3
Massa: 44,12 g
1.2.CARACTERSTICAS DO CORPO-DE-PROVA:
Massa anel + solo + gua: 178,82 gMassa solo+gua:
g134,70g44,12-g82,178 =
Peso especfico dos gros (valor fornecido): 2,65 g/cm3
1.3.TEOR DE UMIDADE INICIAL DA AMOSTRA:
O teor de umidade calculado conforme a frmula da ABNT NBR 6457/1986:
100=s
a
MMh
Onde: h = Teor de umidade (%);
Ma = Massa de gua na amostra (g);
Ms = Massa dos slidos na amostra (g).
Antes do Ensaio Depois do EnsaioCpsula n 48 65 16 48 65 16
Tara (g) 28,92 28,62 28,52Tara+solo+gua (g) 71,41 91,55 76,96Tara+solo (g) 57,40 70,82 62,88Massa da gua (g) 14,10 20,73 14,08Massa do solo (g) 28,48 42,20 34,36Umidade (%) 48,51 49,12 40,38Umidade mdia (%) 46,06
1.4.MASSA ESPECFICA APARENTE MIDA INICIAL:
A MB 3336 especifica que a massa especfica a massa especfica aparente mida
inicial deve ser calculada como a razo entre a massa de solo mida do corpo-de-prova
(massa de solo + gua) pelo volume do mesmo (volume interno do anel):
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3
3g/cm7957,1
cm75,0129
g70,134==
hi
1.5.NDICES FSICOS INICIAIS:
1.5.1. Massa especfica aparente seca:
A massa especfica aparente seca calculada a partir da frmula fornecida pela norma
MB 3336:
i
hi
si
h+=100
100
Onde: si = Massa especfica aparente seca inicial, em g/cm3;
hi = Massa especfica aparente mida inicial, em g/cm3;
hi = teor de umidade inicial, em %.
Ento temos:
3g/cm2294,106,46100
7957,1100=
+
=
si
1.5.2. ndice de vazios inicial:
O ndice de vazios inicial calculado segundo a expresso:
1=si
ie
Onde: ei = ndice de vazios inicial;
= massa especfica dos gros, em g/cm3;si = Massa especfica aparente seca inicial, em g/cm3.
Assim:
1555,112294,1
65,2==
ie
1.5.3. Grau de saturao inicial:
O grau de saturao inicial dado pela frmula:
-
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ai
i
i
e
hS
=
Onde: Si = grau de saturao inicial, em %;hi = teor de umidade inicial, em %;
= massa especfica dos gros, em g/cm3;
ei = ndice de vazios inicial;
a = Massa especfica da gua, em g/cm3 (1,00 g/cm3);
Ento temos:
%633,10500,11555,1
65,206,46=
=
iS
1.6.NDICE DE VAZIOS AO FINAL DE CADA ESTGIO DE PRESSO:
Altura dos slidos do corpo-de-prova:
cm8147,81555,11
9000,1
1=
+
=
+
=
i
i
s
e
HH
carregamento:
Estgio 1: Presso = 0,025 kg/cm (100 g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)25/08 0 466,0 4,660 0,000 19,000
15 453,0 4,530 0,130 18,87030 453,0 4,530 0,000 18,8701 453,0 4,530 0,000 18,870
2 452,5 4,525 0,005 18,8654 452,0 4,520 0,005 18,8608 448,5 4,485 0,035 18,825
15 448,0 4,480 0,005 18,8209:25 30 447,5 4,475 0,005 18,8159:55 1 h
10:55 2 h12:55 4 h16:55 8 h
24 h
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ndice de vazios:
1345,1188147,0
8815,1==e
Estgio 2: Presso = 0,05 kg/cm (200 g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)25/08 9:27 0 445,0 4,450 0,025 18,790
15 444,5 4,445 0,005 18,78530 444,5 4,445 0,000 18,7851 444,0 4,440 0,005 18,7802 444,0 4,440 0,000 18,7804 444,0 4,440 0,000 18,7808 443,5 4,435 0,005 18,775
9:42 15 443,5 4,435 0,000 18,7759:57 30 442,0 4,420 0,015 18,760
10:27 1 h 441,5 4,415 0,005 18,75511:27 2 h 441,5 4,415 0,000 18,75513:27 4 h 441,0 4,410 0,005 18,750
17:27 8 h 440,5 4,405 0,005 18,7457:00 24 h 440,0 4,400 0,005 18,740
ndice de vazios:
1260,1188147,0
8740,1==e
Estgio 3: Presso = 0,1 kg/cm (400 g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)26/08 7:00 0 440,0 4,400 0,000 18,740
15 437,0 4,370 0,030 18,71030 437,0 4,370 0,000 18,7101 437,0 4,370 0,000 18,7102 436,5 4,365 0,005 18,7054 436,5 4,365 0,000 18,7058 436,5 4,365 0,000 18,705
7:15 15 436,0 4,360 0,005 18,7007:30 30 436,0 4,360 0,000 18,7008:00 1 h 436,0 4,360 0,000 18,7009:00 2 h 435,5 4,355 0,005 18,695
11:00 4 h 435,0 4,350 0,005 18,690
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15:00 8 h 433,0 4,330 0,020 18,67024 h 430,5 4,305 0,025 18,645
ndice de vazios:1152,11
88147,0
8645,1==e
Estgio 4: Presso = 0,2 kg/cm (800 g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)27/08 7:10 0 430,5 4,305 0,000 18,64515 426,0 4,260 0,045 18,60045 425,0 4,250 0,010 18,590
145 424,0 4,240 0,010 18,580345 423,7 4,237 0,003 18,577745 423,4 4,234 0,003 18,574
1545 422,8 4,228 0,006 18,5683045 422,4 4,224 0,004 18,5643545 422,3 4,223 0,001 18,563
41 422,1 4,221 0,002 18,561
1 h 11 421,8 4,218 0,003 18,5582 h 11 421,3 4,213 0,005 18,5534 h 11 421,0 4,210 0,003 18,5508 h 21 420,5 4,205 0,005 18,545
24 h 21 420,0 4,200 0,005 18,540
ndice de vazios:
1033,1188147,0
8540,1==e
Estgio 5: Presso = 0,4 kg/cm (1600 g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)28/08 7:00 0 420,0 4,200 0,000 18,540
15 406,0 4,060 0,140 18,40030 406,0 4,060 0,000 18,4001 405,0 4,050 0,010 18,3902 404,0 4,040 0,010 18,3804 403,0 4,030 0,010 18,3708 402,0 4,020 0,010 18,360
7:15 15 401,0 4,010 0,010 18,350
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7:30 30 400,0 4,000 0,010 18,3408:00 1 h 399,0 3,990 0,010 18,3309:00 2 h 398,0 3,980 0,010 18,320
11:00 4 h 397,0 3,970 0,010 18,310
15:00 8 h 397,0 3,970 0,000 18,31024 h 392,0 3,920 0,050 18,260
ndice de vazios:
0715,1188147,0
8260,1==e
Estgio 6: Presso = 0,8 kg/cm (3200 g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)29/08 7:00 0 392,0 3,920 0,000 18,260
15 375,0 3,750 0,170 18,09030 372,5 3,725 0,025 18,0651 371,0 3,710 0,015 18,0502 369,0 3,690 0,020 18,0304 367,0 3,670 0,020 18,0108 366,0 3,660 0,010 18,000
7:15 15 365,0 3,650 0,010 17,990
7:30 30 363,0 3,630 0,020 17,9708:00 1 h 362,0 3,620 0,010 17,9609:00 2 h 361,0 3,610 0,010 17,950
11:00 4 h 360,0 3,600 0,010 17,94015:00 8 h 359,0 3,590 0,010 17,930
24 h 357,5 3,575 0,015 17,915
ndice de vazios:
0324,11
88147,0
7915,1==e
Estgio 7: Presso = 1,6 kg/cm (6400 g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)30/08 7:00 0 357,5 3,575 0,000 17,915
15 330,0 3,300 0,275 17,64030 323,0 3,230 0,070 17,5701 320,0 3,200 0,030 17,5402 316,0 3,160 0,040 17,5004 314,5 3,145 0,015 17,485
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8 311,0 3,110 0,035 17,4507:15 15 309,0 3,090 0,020 17,4307:30 30 307,0 3,070 0,020 17,4108:00 1 h 305,5 3,055 0,015 17,395
9:00 2 h 304,0 3,040 0,015 17,38011:00 4 h 303,0 3,030 0,010 17,37015:00 8 h 301,0 3,010 0,020 17,350
24 h 299,0 2,990 0,020 17,330
ndice de vazios:
9660,0188147,0
7330,1==e
DESCARREGAMENTO:
Estgio 8: Presso = 0,4 kg/cm (6400g - 4800g = 1600g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)01/09 0 299,0 2,990 0,000 17,330
15 309,0 3,090 -0,100 17,43030 309,0 3,090 0,000 17,4301 309,0 3,090 0,000 17,430
2 309,0 3,090 0,000 17,4304 309,0 3,090 0,000 17,4308
15301 h2 h4 h8 h
24 h
ndice de vazios:
9774,0188147,0
7430,1==e
Estgio 9: Presso = 0,1 kg/cm (1600g - 1200g = 400g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)
01/09 0 309,0 3,090 0,000 17,43015 316,0 3,160 -0,070 17,50030 317,0 3,170 -0,010 17,510
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1 317,5 3,175 -0,005 17,5152 318,5 3,185 -0,010 17,5254 319,5 3,195 -0,010 17,5358 320,0 3,200 -0,005 17,540
15 321,5 3,215 -0,015 17,55530 322,5 3,225 -0,010 17,5651 h 323,0 3,230 -0,005 17,5702 h4 h8 h
24 h
ndice de vazios:
9933,0188147,0
7570,1==e
Estgio 10: Presso = 0,0 kg/cm (400g - 400g = 0g)
Dia hora tempo leitura leitura (mm) Deflexo (mm) Altura (mm)01/09 0 323,0 3,230 0,000 17,570
15 336,5 3,365 0,135 17,70530 337,0 3,370 0,005 17,710
1 338,0 3,380 0,010 17,7202 339,0 3,390 0,010 17,7304 340,0 3,400 0,010 17,7408 341,0 3,410 0,010 17,750
15 342,0 3,420 0,010 17,76030 342,0 3,420 0,000 17,7601 h 343,0 3,430 0,010 17,770
1h 30 344,0 3,440 0,010 17,7804 h8 h
24 h
ndice de vazios:
0171,1188147,0
7780,1==e
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2. CLCULO DO COEFICIENTE DE ADENSAMENTO (CV) PELO MTODO DE
TAYLOR:
Procedimento de calculo:
Determinao do 0% de adensamento (cont.):
1. Prolonga o trecho reto da curva t x altura at interceptar o eixo y. Este ponto
corresponde a 0% de adensamento.
Determinao do 90% de adensamento (cont.):
1. Em qualquer parte do trecho reto traa uma horizontal a partir do eixo vertical
(reta 1);2. Mede a reta 1 e aumenta o seu comprimento em 15%, marcando no final dessa
nova reta o ponto A;
3. Unir o ponto de 0% de adensamento com o ponto A (reta 2);
4. O ponto em que a reta 2 intercepta a curva de adensamento corresponde ao
recalque de 90%.
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Para determinar H50 calcula-se 5/9 da distncia entre 0% e 90% de adensamento e
diminui a altura inicial desse valor.
Logo;
Usando tendncia logartmica temos os seguintes grficos, com os respectivos Cvs:
H90= 18,915mm , H0=19,00mm , H50=1,8953cm , t90=0,00324mim
Cv=23,504 cm/mim
H90= 18,810mm , H0=18,100mm , H50=1,8799cm , t90=0,0225mim
Cv=33,298 cm/mim
H90=18,720 mm , H0=18,740mm , H50=1,8729cm , t90=0,0625mim
Cv= 11,898cm/mim
H90=18,610 mm , H0=18,640mm , H50=1,8623cm , t90=0,0225mim
Cv= 32,678cm/mim
H90= 18,450mm , H0=18,550mm , H50=1,8494cm , t90=0,0324mim
Cv= 22,380cm/mim
H90= 19,120mm , H0=18,250mm , H50=1,8178cm , t90=0,04mim
Cv= 17,513cm/mim
H90=17,660 mm , H0=17,900mm , H50=1,7767cm , t90=0,04mim
Cv= 16,730cm/mim
90
2
50 )5,0(848,0
t
Hcv=
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5. DETERMINAO DO NDICE DE COMPRESSO:
Com os valores das presses relativas as cargas aplicadas e o calculo dos ndices de
vazios possvel traar a curva de vazios da amostra de solo, em funo do logartmico da
amostra.
A partir do trecho retilneo (trecho virgem) possvel calcular o Cc.P1(40, 1.1) e P2(100, 1.018)
Cc=1.1-1.018Log(100/40)=0,2060
-Presso de pr-adensamneto:
Seguindo a norma NBR 3336 e aplicando o mtodo Pacheco Silva temos:
Presso de Pr-adensamento =
ndice de vazios correspondente a Presso de Pr-adensamento =
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CONCLUSO
O ensaio convencional constitui uma importante ferramenta para avaliar o
comportamento de certos solos. Atravs deste ensaio foi possvel a obteno da curva do
ndice de vazios versus a tenso.
Devido ao desconhecimento da origem do solo (profundidade de retirada, local) e falta
de mais ensaios para a caracterizao deste, como limite de liquidez (LI), limite de
plasticidade (LP) e granulometria nosso ensaio ficou limitado para concluses mais precisas.
Como no possvel saber a profundidade da amostra e o nvel do lenol fretico, no
se pode calcular o OCR. Portanto no se pode afirmar se um solo normalmente adensado,
pr-adensado ou adensado.O calculo do coeficiente de adensamento (cv) determina a velocidade de adensamento
de uma camada de solo sujeito a um carregamento. Ele pode ser obtido tanto pelo processo
grfico de Casagrande assim como pelo processo grfico de Taylor. Como os dados obtidos
ficaram mais bem caracterizados na segunda opo, foi decidido fazer o grfico pela raiz do
tempo. A determinao de Cv neste ensaio permite somente uma estimativa do tempo de
recalque de uma estrutura. Contudo devido a irregularidade dos valores obtidos no ensaio os
Cvs deram muito alto ( na de base 20 cm/mim !) isto se deve a uma grande diferena no
primeiro e segundo ponto do grfico.
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BIBLIOGRAFIA
MB-3336:1990-Solo:ensaio de adensamento unidimensional.
CAPUTO, Homero Pinto. Mcanica dos Solos e Suas aplicaes-Vol.2, 5 ed. Rio
De Janeiro