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ENGENHARIASUBMARINA
PROPRIEDADES E MECNICA DOS SOLOSPOR: ALOSIO DRSEMEYER
NDICE 1 Introduo 2 NoesBsicassobreGeotecnia 3 LevantamentodeDadosGeotcnicos 4 ImportnciadaDeterminaodosParmetrosGeotcnicos
1. INTRODUO O que h em comum entre essas estruturas?RODOVIA FERROVIA AEROPORTO PONTE VIADUTO TNEL BARRAGEM PRDIO RESIDENCIAL / COMERCIAL TORRE DE TRANSMISSO PLATAFORMA FIXA (JAQUETA, CAISSON) PER OLEODUTO, GASODUTO, AQUEDUTO isso mesmo! Todas elas so assentes, direta ou indiretamente, sobre o terreno: solo ou rochaPeculiaridade dos solos: no h como se especificar as caractersticas de resistncia e deformabilidade do terreno, como se faz com outros materiais como ao, concreto armado...
Da a necessidade de se investigar caso a caso, de acordo com as necessidades de cada projeto.
1. INTRODUO
CARACTERSTICAS DO PROJETO IMPORTANTES PARA A GEOTECNIA: Dimetro Variao do peso submerso (duto + revestimento + fluido transportado) Tipo de revestimento Caractersticas estruturais do duto Temperatura do fluido Alternativas de shore approach
1. INTRODUOQuais so as informaes geotcnicas demandadas pelos projetos de dutos submersos? Estratigrafia do solos ao longo da rota do duto; Parmetros de resistncia e deformabilidade do solo; Afundamento estimado do duto; Possibilidade de ocorrncia de vos livres; Viabilidade de enterramento do duto.
No sentido de suprir tais necessidades, atravs das investigaes a seguir, obtm-se as informaes geotcnicas necessrias: Amostragens Kullenberg, etc; Sondagens Geotcnicas Percusso e/ou Mistas; Ensaios de campo (CPT) e de Laboratrio.
NOESBSICASSOBRE GEOTECNIA
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIAGEOLOGIA DE ENGENHARIA MECNICA DOS SOLOS MECNICA DAS ROCHAS HIDROLOGIA
GEOTECNIA
Cincia que estuda o comportamento do solo para o uso em obras de Engenharia Civil.
Fundaes Rodovias e ferrovias Pavimentao Obras de conteno Barragens e obras de terra Obras subterrneas Geotecnia ambiental Estabilidade de taludes
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIARochas: Agregados naturais compostos de um ou mais minerais unidos por foras permanentes muitos fortes. Solos: Produtos resultantes do intemperismo das rochas, por desintegrao mecnica ou decomposio qumica ou, ainda, da decomposio de matria orgnica. Classificao quanto a origem: Colvio, Talus (Gravidade) Residual Transportado ou Sedimentar Orgnico Aluvio (gua) Fluviais, Lacustres e Marinhos Elico Glacial
SolosResiduaisO produto da intemperizao da rocha permanece no local de origem
Solo residual de Sienito
Granito-Gnaisse
Gnaisse
ArgilaseAreias
Areia
Argila
Areia com fragmentos de conchas
SoloOrgnicoTurfa: Produto da decomposio de matria orgnica
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedades ndice
Grosindividuais Tamanho,forma,rugosidade,mineralogia,superfcieespecfica Relaesentrefases Porosidade,ndicedevazios,graudesaturao,teordeumidade,massasespecficas totaleseca,densidaderelativadosgros Solocomoumtodo Distribuiogranulomtrica,limitesdeconsistncia,compacidaderelativa,atividade
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:GrosIndividuaisTamanhodosGrosDimetro dos Gros (mm)argila 0,002 Solos Coesivos silte 0,05fina
areia 0,4media grossa
pedregulho 4,8
calhau 76 250
mataco 1000
2
Solos Granulares Solos de Granulao Grossa Anlise por Peneiramento
Solos de Granulao Fina Anlise por Sedimentao
Classificao ABNT FormadosGros Formas Polidricas: Predominam nos pedregulhos areias e siltes
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIAFormadosGros Molcula de gua
Argilo-Mineral QuartzoH --- - - --H+ - - - - - - H+ H+ H++
H+ H+ H+ H+
-
1 mm
0,0001 mm
Arredondados
Lamelares
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:GrosIndividuaisDistribuioGranulomtrica Peneiramento Percentual em peso do solo que passa por peneiras com aberturas pr-estabelecidas em Normas Tcnicas
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:GrosIndividuaisDistribuioGranulomtrica Sedimentao Lei de Stokes: Velocidade de queda de partculas slidas em suspenso em uma soluo gua-solo proporcional ao quadrado do dimetro das partculas
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:GrosIndividuaisDistribuioGranulomtrica1/2" 200 100 12" 100 90 Peneira N o( SUCS ) 30" 0 10 20 30 40 50 60 70 60 40 20 10 1" 2" 3" 6" 4
Porcentagem quepassa (%) (%) Porcentagem que passa
80 70 60 50 40 30
Sedimentao
Porcentagem retida (%)Porcentagem retida(%)
Peneiramento20 10 0 0,0001
80 90 100 1000Mataco
0,001Argila Argila Argila
0,01Silte Silte Silte
0,1 1 Dimetro dos Gros (mm)Areiafina fina mdia grossa fino grossa
10Pedregulhomdio grosso
100Pedra3 4
ABNT SUCS MIT
Areiamdia 1
Pedregulho2
Areiafina mdia grossa
Pedregulho
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:GrosIndividuaisDistribuioGranulomtrica1/2" 200 100 12" 100 90 80 Peneira N o( SUCS ) 30" 0 10 20 30 60 40 20 10 1" 2" 3" 6" 4
Argila Areia
Porcentagem que passa (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0,0001
Silte-areno-argiloso
40 50 60 70 80 90 100 1000Mataco
0,001Argila Argila Argila
0,01Silte Silte Silte
0,1 1 Dimetro dos Gros (mm)Areiafina fina mdia grossa fino grossa
10Pedregulhomdio grosso
100Pedra3 4
ABNT SUCS MIT
Areiamdia 1
Pedregulho2
Areiafina mdia grossa
Pedregulho
Porcentagem retida(%)
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:RelaoentreFasesSolo: Sistema Multifsico (slidos, lquidos e gases)
Va Vv Vw Vt
ar
Ma=0
gua
Mw Mt
Vs
solo
Ms
Amostra de Solo
Diagrama de Fases
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA ndicesFsicosRelaoentremassas Obtida Experimentalmente
VaTeor de Umidade (%)
ar
Ma=0
Vv Vw Vt
gua
Mw Mt
Mw w= Ms
Vs
solo
Ms
Diagrama de Fases
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA ndicesFsicosRelaesentreVolumes Requeremamostrasindeformadas DeterminaesIndiretas(Correlaes)
ndice de Vazios
Vv e= VsGrau de Saturao (%) Vt
Va Vv Vw
ar
Ma=0
gua
Mw Mt
Vw S= Vv
Vs
solo
Ms
Diagrama de Fases
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA ndicesFsicosRelaesentreMassaseVolumes Obtidas Experimentalmente
Massa Especfica dos Gros (g/cm3)
Amostra amolgada
Ms s = Vs
Va Vv Vw Vt
ar
Ma=0
gua
Mw Mt
Densidade Relativa dos Gros
s = Gs = w
Vs
solo
Ms
w = 1g/cm3
Diagrama de Fases
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA ndicesFsicosRelaesentreMassaseVolumes Obtidas experimentalmente
Peso Especfico Aparente (kN/m3)
Va Vv Vw Vt
ar
Ma=0
Amostra indeformada
Mt = Vt
gua
Mw Mt
Vs
solo
Ms
Diagrama de Fases
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA ndicesFsicosRelaesentrendicesFsicos
Gs + Se w = S ( w 1 ) = w d = d Gs 1+ w 1+ e 1+ w e n e = s 1 n= = Gs w e = d 1+ e 1 n 1+ e
sat
Gs + e Gs 1 = w sub = w 1 e 1+ e
sub = sat w Se = Gs w
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:RelaoentreFasesndicesdeVaziosMximoeMnimodeSolosGranulares
emax ou dmin Maior valor de ndice de vazios ou menor densidade que um dado solo granular pode apresentar em laboratrio (mtodo do funil ou chuveiramento) emin ou dmx Menor valor de ndice de vazios ou maior densidade que o solo granular pode apresentar em laboratrio (vibrao)
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:SolocomoumtodoDensidadeouCompacidadeRelativadeSolosGranulares
emax e 100% Dr = emax eminou
Primeira arrumao
Segunda arrumao
d d d Dr = d d dmax max
min
100%
min
e e d se referem ao material indeformado (condies de campo)
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:SolocomoumtodoDensidadeouCompacidadeRelativadeSolosGranulares
Classificao Areiafofa Areiadecompacidademdia Areiacompacta
DR 15
Indicao da plasticidade do solo Fracamente plsticos Medianamente plsticos Altamente plsticos
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA Propriedadesndice:SolocomoumtodoGrficodePlasticidade(Casagrande)ndice de Plasticidade [%] 0 70 60 50 40 30 20 10 0Solos sem coeso Siltes inorgnicos de mediana compressibilidade e siltes orgnicos Argilas inorgnicas de baixa plasticidade Argilas inorgnicas de mediana plasticidade LL = 30 LL = 50
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Argilas inorgnicas de alta plasticidade
Limite de Liquidez [%]
A 20) HA LIN 3(L L ,7 0 = IP
Siltes inorgnicos de alta compressibilidade e argilas orgnicas
Siltes inorgnicos de baixa compressibilidade
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA TensesnosoloTensesdevidasaopesoprprioTenso Vertical a uma dada profundidade devidaaopesodetudoqueseencontra acima(solo,gua,sobrecarga,etc.) TensoHorizontal
h = K 0 v
v
v V = z
v
V
= z
V = z + W z w
V
= z + q
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA TensesnosoloPoropresso(PressoNeutra)Aguanointeriornosporos,abaixodonveldgua,estar sobumapresso(u)que independedaporosidadedosolo;dependeapenasdasua profundidade emrelao aonvelfretico
w = 9,83 kN/m3
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA TensesnosoloPrincpiodasTensesEfetivas(Terzaghi,1936)Tensesprincipaistotais()consistemde2parcelas: 1 Parcela:Poropresso(u) Pressodaguanosporos(Hidrosttica Atuaemtodasasdirees) 2 Parcela:Tensoefetiva() Tensosuportadaexclusivamentepeloesqueletoslidodosgros
1 Parte
= u
Princpio das Tenses EfetivasNA
2 Parte
Todos os efeitos mensurveis tais como variao de volume, NA NA distoro e mudana da resistncia ao cisalhamento de um solo so devidas exclusivamente s variaes do estado de tenses efetivas.Esponja em repouso Peso aplicado Elevao da gua
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA AdensamentoDefinio:Processogradualquesedesenvolvenossolos,envolvendopari passu expulsodaguadosporos,compressoeajustedetenses. argila mole saturada Coeficiente de permeabilidade baixo
Sobrecarga
Gerao de excesso de poropresso
Drenagem com dissipao de excesso de poro-presso ao longo do tempo
Reduo do ndice de vazios
recalques por adensamento
2.NOESBSICASSOBREGEOTECNIA AdensamentoAnalogiaMecnicadoProcessodeAdensamento
u0 v0 u v u v u
v
(a) t=0u=u0 =v0
(b) t=0+ u=u0+ =v0 V=0
(c) t>0 u0