AULA 1 - Deformações, recalque

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MECÂNICA DOS SOLOS
DEFORMAÇÕES DEVIDO A 
CARREGAMENTOS VERTICAIS
Prof.ª Me. Paola Zardo
2020
PPGARQ
INTRODUÇÃO
Um dos aspectos de maior interesse na engenharia geotécnica é a determinação das deformações
devidas a carregamentos verticais na superfície do terreno ou em cotas próximas.
RECALQUES EM EDIFICAÇÕES COM 
FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS
RECALQUES EM ATERROS CONSTRUÍDOS 
SOBRE TERRENOS
RECALQUES: Deslocamentos verticais decorrentes dos carregamentos aplicados.
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RECALQUES
Os recalques são causados por deformações de dois tipos:
• Deformações rápidas que ocorrem imediatamente após o carregamento;
• Deformações lentas que se desenvolvem após a aplicação das cargas.
Deformações rápidas são observadas em solos arenosos ou argilosos não saturados;
Deformações lentas ocorrem nos solos argilosos saturados e solos orgânicos;
ADENSAMENTO!
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RECALQUES
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RECALQUES
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COMPORTAMENTO DOS SOLOS SOB CARREGAMENTOS
São realizados ensaios de laboratório para verificar o comportamento dos diferentes tipos
de solo perante carregamentos.
ENSAIO DE 
COMPRESSÃO AXIAL
ENSAIO DE COMPRESSÃO 
EDOMÉTRICA
 
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ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL
Consiste na moldagem de um corpo de prova cilíndrico e no seu carregamento pela ação
de uma carga axial. Registra-se as tensões (carga pela área), pela deformação axial
(encurtamento do corpo de prova).
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ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL
h
h
1
r
r
r


1

E
1

 r
Caso, após o carregamento, seja feito um descarregamento, as deformações não se
recuperam. O solo não é um material elástico e a relação entre a tensão e a deformação
não é constante.
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ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL
Porém, por falta de outra alternativa, é comum admitir um comportamento elástico-linear
para o solo, definindo-se um módulo de elasticidade (E) para um certo valor da tensão
(geralmente metade da tensão de ruptura), e um coeficiente de poisson (ν).
h
h
1
r
r
r


1

E
1

 r
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ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL
• Quando o corpo de prova é previamente submetido a um confinamento,
o ensaio chama-se ensaio de compressão triaxial.
• O solo, na natureza, está submetido a confinamentos crescentes com a
profundidade. Por isso, é difícil estabelecer um módulo de elasticidade
representativo.
• Existem correlações para determinação dos parâmetros (E, ν) e
métodos baseados na teoria da elasticidade específicos para estimar os
recalques de camadas de solo, que serão retomados após o estudo das
fundações superficiais.
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ENSAIO DE COMPRESSÃO EDOMÉTRICA
 
Consiste na compressão do solo em um molde que impede qualquer deformação lateral
(confinamento). O ensaio simula o comportamento do solo quando ele é
comprimido pela ação do peso de novas camadas que sobre ele se depositam (aterros).
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ENSAIO DE COMPRESSÃO EDOMÉTRICA
 
É representativo de situações em que se pode admitir que o carregamento feito na
superfície, ainda que em área restrita (sapatas), provoca no solo uma deformação vertical
sem haver deformações laterais.
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ENSAIO DE COMPRESSÃO EDOMÉTRICA
• No ensaio, uma amostra é colocada num anel rígido ajustado entre duas pedras
porosas.
• Os anéis que recebem o corpo de prova têm diâmetro cerca de três vezes a altura,
com o objetivo de reduzir o efeito do atrito lateral durante os carregamentos.
• O carregamento é feito em etapas através de uma prensa. Para cada estágio de
carga aplicada, registra-se a deformação a diversos intervalos de tempo, até que
as deformações tenham praticamente cessado (pode ser minutos para areias,
dezenas de minutos para silves e dezenas de horas para argilas).
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ENSAIO DE COMPRESSÃO EDOMÉTRICA
• Cessados os recalques, um novo estágio de carga é aplicado. As carga é então elevada para o dobro do
seu valor anterior.
• Os índices de vazios finais de cada estágio de carregamento são calculados a partir do índice de vazios
inicial do corpo de prova e da redução de altura.
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CÁLCULO DE RECALQUES PELA COMPRESSIBILIDADE EDOMÉTRICA
e1 e2
Recalque (ρ ou ΔH) = H1 - H2
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
O ensaio de compressão edométrica é realizado especialmente para estudar o recalque em argilas
saturadas – deformação pode se desenvolver muito lentamente, em virtude do tempo necessário
para expulsar a água dos vazios (ADENSAMENTO).
logaritmo das tensões aplicadas
A partir de uma determinada tensão, o índice de vazios
varia linearmente com o logaritmo da tensão aplicada.
RETA VIRGEM
A inclinação da reta virgem é indicada pelo índice 
de compressão (Cc):
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
Assim, tem-se para o cálculo do recalque:
Portanto, o resultado do ensaio está presente indiretamente por meio do índice de
compressão (Cc).
OBS: Tal fórmula só pode ser utilizada quando o solo se encontra numa situação
correspondente à reta virgem!
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO (σ’a ou σ’vm)
A tensão de pré-adensamento é definida como a
tensão correspondente ao maior carregamento que
um solo esteve submetido na sua vida geológica.
O solo apresenta uma memória de cargas.
Às vezes, a Tensão de Pré-Adensamento é igual à
tensão efetiva existente. Isso indica que o solo nunca
esteve submetido anteriormente a maiores tensões:
Este solo é NORMALMENTE ADENSADO.
Se a Tensão de Pré-Adensamento for sensivelmente
maior do que a tensão efetiva existente na
amostragem, o solo esteve, no passado, sujeito a
tensões maiores que as atuais. Eventualmente, teria
havido uma camada de solo sobreposta à atual que
teria sido removida por erosão. Este solo é chamado
SOBRE-ADENSADO.
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO (σ’a ou σ’vm)
Pode ocorrer, esporadicamente, de a tensão de pré-
adensamento ser menor que a efetiva. Isso ocorre
quando o solo se encontra em processo de
adensamento devido a carregamentos recentes.
Identifica-se o estado do solo por meio da RAZÃO DE
SOBRE-ADENSAMENTO (RSA ou OCR).
v
vmRSA





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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO (σ’a ou σ’vm)
Se RSA = 1, o solo é NORMALMENTE ADENSADO
Se RSA > 1, o solo é PRÉ-ADENSADO ou SOBRE-ADENSADO
Se RSA <1, solo em processo de adensamento ou SUB-ADENSADO
Tensão de pré-adensameto igual à efetiva
Tensão de pré-adensameto superior à efetiva
Tensão de pré-adensameto inferior à efetiva
v
vmRSA





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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO (σ’a ou σ’vm)
Causas do pré-adensamento:
• Pré-carregamentos (geológicos ou antrópicos)
• Variação de pressão neutra por rebaixamento do N.A.
• Secamento superficial do solo com geração de sucção.
• Trocas químicas, cimentação e tensões residuais da rocha de origem.
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
MÉTODOS PARA DETERMINAR O VALOR DA TENSÃO DE PRÉ-
ADENSAMENTO
Método de Casagrande
A partir do ponto de maior curvatura, traça-se uma
horizontal, uma tangente à curva e a bissetriz do ângulo
formado pelas duas. A interseção da bissetriz com o
prolongamento da reta virgem é considerado o ponto de
pré-adensamento.
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
MÉTODOS PARA DETERMINAR O VALOR DA TENSÃO DE PRÉ-
ADENSAMENTO
Método de Pacheco Silva
Prolonga-se a reta virgem até a horizontal correspondente
ao índice de vazios inicial da amostra. Da interseção,
abaixa-se uma vertical até a curva e, deste ponto, traça-
se uma horizontal. A interseção da horizontal com o
prologamento da reta virgem é o ponto de pré-
adensamento.
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
CÁLCULO DO RECALQUE PARA SOLOS SOBRE-ADENSADOS
Não é possível utilizar o método anterior, pois a mudança de vazios não se dá somente
segundo a reta virgem.
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
CÁLCULO DO RECALQUE PARA SOLOS SOBRE-ADENSADOS
Não é possível utilizar o método anterior, pois a mudança de vazios não se dá somente
segundo a retavirgem.
𝑪𝒓 = 𝑪𝒄 = 𝑪𝒅 =
∆𝒆
∆ 𝐥𝐨𝐠𝝈′
Cr = índice de recompressão
Cc = índice de compressão
Cd = índice de descompressão
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O ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS
CÁLCULO DO RECALQUE PARA SOLOS SOBRE-ADENSADOS
SITUAÇÃO 1: Carregamento até a tensão de pré-adensamento: Cálculo do recalque
utilizando apenas o Índice de Recompressão (Cr) no lugar do Cc.
SITUAÇÃO 2: 
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SOLUÇÕES PARA ACELERAMENTO DE RECALQUES
• Uso de drenos verticais para aceleração dos recalques.
• Sobrecargas (ou pré-carregamentos) – carregamentos iguais ou superiores ao previsto -
pré-adensamento do solo.
Pré-Carregamento Drenos Verticais
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CÁLCULO DE RECALQUES – EXEMPLO E 
EXERCÍCIOS