Mecânica de solos

Páginas: 12 (2932 palavras) Publicado: 16 de fevereiro de 2013


   
   

TENSÕES NOS SOLOS
q

CONCEITO DE TENSÕES NO SOLO
Aplicação da Mecânica dos Sólidos Deformáveis aos solos →
conceito de tensões num meio particulado ⇒ os solos são
constituídos por partículas e as forças são transmitidas de partícula a
partícula e suportadas pela água dos vazios.

Transmissão de esforços entre as partículas
– Partículasgranulares → transmissão de forças através do
contato direto grão a grão;
– Partículas de argila → pode ocorrer através da água adsorvida
A transmissão se dá por áreas muito reduzidas. Ao longo de um
plano horizontal no solo tem-se esforços decompostos em
componentes normais e tangenciais.

Conceito de tensão total em um meio contínuo


Conceito de tensão normal:

∑N
σ=
área



Conceito de tensãotangencial:

∑T
τ=
área

Tensões de contato (> 700MPa) >>>> tensões totais assim definidas (< 1 MPa)
→ áreas de contato muito pequenas (< 1% da área total)



   
   

TENSÕES NOS SOLOS
q

TENSÕES NA MASSA DE SOLO
– Tensões devido ao peso próprio
– Tensões devido a propagação de cargas externas aplicadas ao
terreno.

Tensões devido ao peso próprio do solo
Casogeral - terreno inclinado
Semi-espaço infinito, solo homogêneo
acima do NA, elemento de solo de
espessura unitária.
Por equilíbrio:
Σ FH= 0 ⇒ Ee = Ed
Σ FV= 0 ⇒ W = R
W = peso do elemento unitário
de solo

W = bo ⋅ z ⋅1 ⋅ γ = b ⋅ cos i ⋅ z ⋅ γ
σv = tensão atuante na base
do elemento de solo

σv =

R
= γ ⋅ z ⋅ cos i
b

σv

Caso particular - terreno horizontal e plano, com constância
horizontal nascamadas e ausência de cargas externas tensões geostáticas → tensões cisalhantes nos planos horizontal
e vertical são nulas

σv = γ ⋅ z

solo estratificado → camadas uniformes de espessuras z1, z2, ...,
com pesos específicos γ1, γ2, ...

σv = γ1 ⋅ z1 + γ 2 ⋅ z 2 + ... + γn ⋅ zn



   
   

TENSÕES NOS SOLOS
– Exemplo de cálculo

– Pressão neutra (ouporopressão) - u ou uw
Pressão na água dos vazios dos solos → corresponde a carga
piezométrica da lei de Bernoulli.

u = γw ⋅ zw

Zw = altura da coluna d’água

– Tensões efetivas - σ’
Terzaghi → estabeleceu que abaixo do NA a tensão normal total em
um plano qualquer → soma de duas parcelas:
• Tensão transmitida pelos contatos entre as partículas →
tensão efetiva (σ’) - extremamente difícil mensuração !
•Pressão na água dos poros (uw)
Num caso mais genérico (solo não saturado):
• Pressão no ar dos poros (ua)



   
   

TENSÕES NOS SOLOS
Para um elemento de solo tem-se a seguinte condição de equilíbrio:

σ ⋅ A = σ'⋅Ac + uw ⋅ Aw + ua ⋅ Aa
para solo saturado:

σ ⋅ A = σ'⋅Ac + uw ⋅ Aw

σ = tensão total
σ’= tensão efetiva
uw = poropressão na água
(pressãoneutra)
ua = poropressão no ar

A = área total
Ac = área de contato
Aw = área de água
Aa = área de ar

Como Ac <<<<< A impossível mensuração → σ’ definido pelo
Princípio das tensões efetivas
• Princípio das tensões efetivas:
• A tensão efetiva (solos saturados) pode ser expressa por:

σ' = σ − u
• Todos os efeitos mensuráveis das variações de tensões
(deformações e resistência ao cisalhamento) são devidoa
variações na tensão efetiva - associados ao deslocamento
relativo das partículas de solo.

• Experiência que ilustra o conceito de tensão efetiva



   
   

TENSÕES NOS SOLOS
• Implicações do conceito de tensões efetivas
– Na prática da Mecânica dos Solos define-se tensão efetiva
como a tensão que efetivamente atua nos contatos grão a grão,
respondendopelas características de deformabilidade e
resistência ao cisalhamento dos solos. A tensão deixa de ser
calculada pela equação equilíbrio de esforços, mas continua
sendo conceitualmente considerada a tensão no esqueleto
mineral;
– Ao passo que, com poucas exceções, toda a deformação nos
solos está relacionada a variação na tensão efetiva, o solo
pode sofrer deformação sem sofrer acréscimo de...
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