Aula 11 Compressibilidade e Adensamento do Solo

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Aula 11
Compressibilidade e Adensamento do Solo
Prof. Danilo Bernardes Lourenço
Disciplina: Mecânica dos Solos e Fundações
Introdução
Uma das principais causa de recalque nos solos é a compressibilidade do solo, ou seja, a diminuição do seu volume sob a ação das cargas aplicadas; em particular um caso de grande importância prática é aquele que se refere a compressibilidade de uma camada de solo, saturada e confinada lateralmente. Tal situação condiciona os chamados recalques por adensamento.
Compressão (ou expansão): É o processo pelo qual uma massa de solo, sob a ação de cargas, varia de volume (“deforma”) mantendo sua forma. Os processos de compressão podem ocorrer por compactação (redução de volume devido ao ar contido nos vazios do solo) e pelo adensamento (redução do volume de água contido nos vazios.
Compressibilidade: Relação independente do tempo entre a variação de volume deformação do solo e tensão efetiva. É a propriedade que os solos têm de serem suscetíveis à compressão do solo. 
Adensamento: Processo dependente do tempo de variação de volume deformação do solo devido à drenagem da água dos poros.
As cargas de uma determinada estrutura ou, por exemplo, da construção de um aterro, são transmitidas ao solo gerando uma redistribuição dos estados de tensão em cada ponto do maciço (acréscimos de tensão), a qual irá provocar deformações em maior ou menor intensidade, em toda área nas proximidades do carregamento, que por sua vez, resultarão em recalques superficiais. 
Relação Carga Deformação
Todos os materiais deforma-se pela ação de uma carga aplicada, para os diversos materiais (madeira, aço etc.), empregados na construção.
Em estruturas esta correlação das deformidades dos matérias encontra-se tabelados.
Relação Carga Deformação
Em engenharia de fundações o problema é mais complexo; as deformações dos solos, além de comparativamente maiores que a dos materiais de construção – nestes a deformação unitária corresponde a pressão limite de segurança que é da ordem de 0,005%, enquanto naqueles é maior do que 0,5% (caso de areia compacta), atingindo até 2,5% (caso de argila plástica).
Relação Carga Deformação
Não se verifica instantaneamente com a aplicação da carga (adensamento), mas sim em função do tempo, como é exemplo característico o que acontece com as argilas.
Acrescente ainda que tais deformações, geralmente não uniformes, podem não ser prejudiciais ao solo propriamente dito, mas podem comprometer as estruturas que assentam sobre ele.
Relação Carga Deformação
Para estimativa de grandeza dos recalque por adensamento, além do conhecimento do subsolo, que nos dará a conhecer a espessura, a posição e a natureza das camadas que o constituem, bem como os níveis d'água, necessita-se ainda conhecer:
A distribuição das pressões produzidas em cada um dos pontos do terreno, pela carga da obra.
E as propriedades do solo que interessam ao problema em exame.
Adensamento dos Solos
Adensamento: Processo gradual dependente do tempo de variação de volume do solo devido à drenagem da água dos poros, compressão e aumento de tensões efetivas com a consequente diminuição de pressão neutra.
Adensamento dos Solos
O adensamento de uma camada do solo se dá, a rigor, através de um processo tridimensional de escoamento d’água, com consequentes variações das dimensões da massa de um solo em todas as direções. Entretanto, para um material com relação carga-deformação tão complexa como o solo, tal análise não seria possível.
Processo de Adensamento
Compressibilidade dos Terrenos Permeáveis (areia e pedregulho)
Em se tratando de terrenos muito permeáveis, como as areias e os pedregulhos, a pressão efetiva é praticamente a pressão aplicada e, consequentemente, as deformações se produzem de maneira muito rápida.
Tais deformações explica-se como reajuste de posição das partículas do solo; daí serem, em muito maior grau que nas argilas. Estas deformações são irreversíveis nos terrenos permeáveis.
Compressibilidade dos Terrenos Pouco Permeáveis (argilas)
No caso da camada de argila, a variação da altura (compressão primária ou adensamento propriamente dito), representa apenas uma fase particular da compressão. Além desta, consideram-se ainda a compressão inicial ou imediata – a qual se atribui a uma deformação da estrutura da argila ante a aplicação brusca e à compressão instantânea na fase gasosa (ar ou gases), quando esta existir. E a compressão secundária ou secular, também chamada “efeito secundário” do adensamento, o qual se aplica como uma compressão do esqueleto sólido formado pelas partículas do solo.
Compressibilidade dos Terrenos Pouco Permeáveis (argilas)
Tanto os efeitos devido a compressão inicial como os ocasionados pela compressão secundária são negligenciados na prática; os primeiros, em virtude de seu pequeno valor, os outros, por serem muito acentuados pela extrema lentidão com que as deformações ocorrem.
Muito embora a compressão secundária seja, as vezes, responsável por uma apreciável fração do recalque total.
Teoria do Adensamento
Hipóteses básicas simplificadoras:
A camada compressível tem a espessura constante, é lateralmente confinada, e o solo que a constituí é homogêneo;
Todos os vazios são saturados d’água;
Tanto a água como as partículas sólidas são incompressíveis;
O escoamento da água obedece a lei de Darcy (com coeficiente de permeabilidade constante) e se processa unicamente na direção vertical;
Uma variação na pressão efetiva no solo causa uma variação correspondente no índice de vazios;
Ensaio de Adensamento
Objetivo;
O ensaio de adensamento tem por objetivo a determinação experimental das características do solo que interessam à determinação dos recalques provocados pelo adensamento.
Corresponde ao estudo de um modelo para a posterior interpretação do protótipo.