AS TENSÕES NOS SOLOS - CAPILARIDADE

INTRODUÇÃO

Fonte: Livro: Curso básico de mecânica dos solos em 16 aulas. São Paulo: Oficina De textos.

O tema a seguir obteremos conhecimentos sobre as partículas dos solos, como funcionam as tensões e entendermos a importância deste conhecimento.

TENSÕES NOS SOLOS - CAPILARIDADE

Conceito de tensões num meio particulado:

Para a aplicação da mecânica dos sólidos deformáveis aos solos, deve-se partir do conceito de tensões.

A maneira como as forças transmitem de partícula a partícula, depende do tipo de mineral.

Partículas maiores: Três dimensões ortogonais são iguais, como são os grãos de siltes e de areias, a transmissão de forças se faz através do contato direto de mineral a mineral.

Um corte plano de massa de solo interceptaria grãos e vazios e só assim gera pouco contatos.

Diversos grãos transmitirão forças à placa, essas forças podem ser decompostas em normais e tangenciais superfície da placa. É impossível desenvolver modelos matemáticos com base nestas inúmeras forças, a sua ação é substituída pelo conceito de tensões.

A somatória das componentes normais ao plano, dividida pela área total que abrange as partículas em que estes contatos ocorrem, é definida como tensão normal

A somatória das forças tangenciais, dividida pela área é referida como tensão cisalhante.

O conceito de tensão definido conduz ao conceito de tensão no meio contínuo, e não está cogitado se esse ponto, no sistema, particulado, está materialmente ocupado por um grão ou um vazio.

TENSÕES DEVIDAS AO PESO PRÓPRIO DO SOLO

Ocorrem nos solos as tensões ao peso próprio e às cargas aplicadas.

Na análise do comportamento dos solos, as tensões ao peso têm valores consideráveis e não podem ser desconsideradas.

Quando o solo é constituído de camadas aproximadamente horizontais, a tensão vertical resulta da somatória do efeito das diversas camadas.

PRESSÃO NEUTRA E CONCEITO DE TENSÕES EFETIVAS

A tensões transmitidas pelos contatos entre suas partículas são as tensões efetivas. Pela pressão da água, recebe-se a denominação de pressão neutra ou poro-pressão.

Aqui temos alguns princípios das tensões efetivas:

1- Tensão efetiva:

2- Os efeitos resultantes de variações de tensões nos solos são devidos as variações de tensões efetivas.

A deformação do solo é o sistema de partículas com suas características distintas das deformações nos outros materiais com que os engenheiros estão acostumados a lidar.

O princípio de tensões efetivas é tão importante para o entendimento do comportamento de partículas com os vazios cheios de água.

O conceito de tensão efetiva, é visualizado pensando em uma esponja cúbica, com 10 cm de aresta, colocada em um recipiente com água até a borda superior, as tensões resultam de seu peso e da pressão da água; está em repouso.

AÇÃO DA ÁGUA CAPILAR NO SOLO

Essa ação apresenta um comportamento diferente na superfície em contato com o ar, em relação a orientação das moléculas que nela se posicionam, ao contrario do que acontece no interior da massa, onde as moléculas estão envoltas.

A superfície da água no tubo capilar é curva (esférica se o tubo for cilíndrico), intercepta as paredes do tubo com um ângulo que depende das propriedades do material do tubo, no caso de água e vidro limpo. Este ângulo é nulo.

PRESSÕES NA ÁGUA EM MENISCOS CAPILARES

As pressões na água ao longo do tubo capilar são igual a pressão atmosférica. A primeira vista estranha-se pelo fato da água se concentrar em estado de tensão de tração, pois se está familiarizado a encontra-la sempre na pressão atmosférica.

Para sentir a água sob pressão negativa, recorre-se a uma seringa de injeção, expedindo o ar como a água.

Da mesma forma que nos tubos capilares, a água nos vazios do solo, acima do lençol freático está sob uma pressão abaixo da pressão atmosférica, a pressão neutra é negativa.

O solo superficial é uma areia fina, e a altura de ascensão capilar deve ser superior a um metro. Desta forma, a água deve subir por capilaridade e toda a faixa superior pode estar saturada, com água.

A ÁGUA CAPILAR NOS SOLOS

Os vazios do solo podem ser considerados pequenos. A situação da água capilar no solo depende do histórico de depósito, o grau de saturação, por exemplo, em função da altura sobre o nível de água, pode apresentar um dos perfis esquemáticos.