A MECÂNICA DOS SOLOS E GEOTECNIA

[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

MECÂNICA DOS SOLOS E GEOTECNIA

COMPREENSÃO E ADENSAMENTO

Autor: Me. João Vitor Rodrigues de Souza

Revisor: Suely Medeiros Gama

I N I C I A R

iInnttrroodduçuãçoão

Observamos em outras unidades o conceito de “tensão efetiva” e suas aplicações em diversos problemas importantes da mecânica do solo, incluindo capilaridade, fundações, incrementos de tensão, solução de Boussinesq, entre outros.

Nesta unidade, veremos a teoria de adensamento unidimensional de Terzaghi e sua aplicação. Para simplificar as discussões, os problemas de adensamento são categorizados em duas partes: inicialmente, veremos todos os conceitos que envolvem esse conteúdo, as formas como podemos determinar o adensamento e como deve ser feita a interceptação dos resultados obtidos. Depois, apresentaremos um estudo de caso prático, para que possamos compreender melhor a importância e a aplicação dos conceitos envolvidos.

Compressibilidade

[pic 9]

Certamente, em algum momento de sua vida, você já deve ter observado algo igual ou semelhante ao mostrado na Figura 4.1.

Figura 4.1 - Rachadura de parede de uma casa Fonte: zimmytws / 123RF.[pic 10][pic 11]

A existência de trincas e rachaduras em edificações é um indicador visual de processos de alteração do nível do solo, sobre o qual a construção se insere. Tal modificação, fruto de acomodação natural ou forçada do solo, pode se dar por diferentes mecanismos, onde, basicamente, todos têm a mesma relação: diminuição do seu volume do solo devido à ação de cargas aplicadas.

Devemos, antes de prosseguir nesta unidade, definir conceitos importantes como (MARAGON, 2018):

Compreensão: processo pelo qual uma massa de solo, sob a ação de cargas, sofre variação de seu volume (“deforma”) mantendo sua forma. Esse processo pode se dar através da compactação (redução de volume devido ao ar contido nos vazios do solo) ou do adensamento (redução do volume de água contido nos vazios do solo).

Compressibilidade: Relação independente do tempo entre variação de volume (deformação) e tensão efetiva. É a propriedade que os solos têm de serem suscetíveis à compressão.

Adensamento: Processo dependente do tempo de variação de volume (deformação) do solo devido à drenagem da água dos poros.

Todo material sofre certa quantidade de tensão quando um estresse é aplicado. Uma haste de aço, por exemplo, aumenta (estica) quando submetida à tensão de tração; assim como uma coluna de concreto diminui quando uma carga compressiva é aplicada. O mesmo se aplica aos solos submetidos à compressão, que acabam sofrendo deformação. O que distingue os solos de outros materiais de engenharia civil é o fato de a deformação dos solos ser amplamente irrecuperável (ou seja, permanente). Em engenharia de fundações, o problema é mais complexo; as deformações dos solos, além de comparativamente maiores, não se verificam instantaneamente com a aplicação de carga, mas sim em função do tempo, podendo levar a assentamentos desfavoráveis da construção, ocorrência de rachaduras e, em alguns casos, até ao desabamento da construção.

Um aumento de tensão causado pela construção de fundações compreende camadas do solo. A compressão pode ser causada pela:

deformação das partículas do solo; realocações de partículas do solo; ou expulsão de água ou ar dos espaços vazios.[pic 12][pic 13][pic 14]

A pressão que atua na camada do solo é chamada de pressão efetiva (p). Quando sofre acréscimo de pressão neutra (u), é denominada de sobrepressão hidrostática. A Figura 4.2 exemplifica as pressões atuantes na camada de um solo.

Quando o solo sofre uma tensão, a água que está presa nos espaços vazios do solo sofre sobrepressão, forçando seu escoamento vertical, no sentido da camada drenante de areia (OBS.: em solos argilosos, devido à baixa permeabilidade, esse processo também ocorre. Porém, o escoamento se faz muito lentamente).

Portanto, sendo os índices (i) correspondentes ao início e (f) ao final, tem-se que: Início:

Final:

Fase qualquer:

---

u = pi e p = 0

u = 0 e pf = pi

pi = p (t) + u (t)

Figura 4.1 - Fundação que distribui sua carga a uma camada de argila saturada, limitada por camada de areia e por um leito rochoso-impermeável[pic 15][pic 16][pic 17]

Fonte: Caputo (1980, p. 80).

Compressibilidade em Solos Permeáveis e Não Permeáveis

No que se refere a solos muito permeáveis (textura arenosa e/ou pedregulho), como as areias e os pedregulhos, o processo de adensamento apresentará um comportamento diferente. Nesses tipos de solo, a pressão efetiva é, quase sempre, igual à pressão aplicada na camada desse solo. Por consequência, as deformações provenientes dessa carga aplicada serão produzidas de uma forma muito rápida. Tais deformações podem ser explicadas simplesmente devido aos reajustes de posição que as partículas sofrem a um reajuste de

posição das partículas do solo; daí serem um grau muito maior do que solos argilosos, acarretando em deformações irreversíveis em terrenos permeáveis.

Em casos de solos de baixa permeabilidade, isto é, predominância de textura argilosa, o processo de adensamento apresentará um comportamento diferente do anterior, podendo ser denominada de compressão primária ou secundária.

Na compressão consolidada primária, a compressão da argila se dá devida à expulsão da água dos poros. O processo, também chamado de compressão inicial, geralmente é referido simplesmente como consolidação simples do assentamento do solo.