Compressibilidade e Adensamento de Solos

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COMPRESSIBILIDADE E 
ADENSAMENTO DE SOLOS
COMPRESSIBILIDADE
• Todos os materiais existentes na natureza se deformam,
quando submetidos a esforços. A estrutura multifásica
característica dos solos confere-lhe um comportamento
próprio, tensão-deformação, o qual normalmente depende do
tempo.
• A única razão, para que ocorra uma variação de volume, 
será uma redução dos vazios do solo com a consequente 
expulsão da água intersticial. 
COMPRESSIBILIDADE
• A saída dessa água dependerá da permeabilidade do solo:
– Para as areias, em que a permeabilidade é alta, a água
poderá drenar com bastante facilidade e rapidamente;
– Para as argilas, a expulsão de água dos vazios
necessitará de muito mais tempo, até que o solo atinja um
novo estado de equilíbrio, sob as tensões aplicadas.
– Essas variações volumétricas que se processam nos solos
finos, ao longo do tempo, constituem o fenômeno de
adensamento, e são as responsáveis pelos recalques a
que estão sujeitas estruturas apoiadas sobre esses solos.
COMPRESSIBILIDADE
• ADENSAMENTO é o processo lento e gradual de 
redução do índice de vazios de um solo por expulsão do fluido 
intersticial e transferência da pressão do fluído para a estrutura 
sólida, devido a cargas aplicadas ou ao peso próprio das 
camadas sobrejacentes. 
• COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS é a diminuição do
volume sob a ação de cargas aplicadas.
• COMPACTAÇÃO é o processo manual ou mecânico de
redução do índice de vazios, por expulsão do ar.
• RECALQUE ou ASSENTAMENTO é o termo utilizado em
Engenharia Civil para designar o fenômeno que ocorre
quando uma obra sofre um rebaixamento devido ao
adensamento do solo sob sua fundação.
RECALQUE
• O recalque é a principal causa de trincas e rachaduras em edificações, 
principalmente quando ocorre o recalque diferencial, ou seja, uma parte da 
obra rebaixa mais que outra gerando esforços estruturais não previstos e 
podendo até levar a obra à ruína. 
• Causas de recalques de uma estrutura (Simons e Menzies, 1977). 
– 1. Aplicação de cargas estruturais; 
– 2. Rebaixamento do nível d’água; 
– 3. Colapso da estrutura do solo devido ao encharcamento; 
– 4. Inchamento de solos expansivos; 
– 5. Árvores de crescimento rápido em solos argilosos; 
– 6. Deterioração da fundação (desagregação do concreto por ataque de sulfatos, 
corrosão de estacas metálicas, envelhecimento de estacas de madeira); 
– 7. Subsidência devido à exploração de minas; 
– 8. Buracos de escoamento; 
– 9. Vibrações em solos arenosos; 
– 10. Inchamento de solos argilosos apos desmatamento; 
– 11. Variações sazonais de umidade; 
– 12. Efeitos de congelamento. 
1. ª etapa: execução de oito estacas de
cada lado do edifício, com diâmetro
variando de 1,0 a 1,4 m, e profundidade
média de 57 m, atingindo um solo
residual resistente e seguro situado
abaixo da camada de argila mole.
2.ª etapa: foram executadas 8 vigas de
transição com cerca de 4,5 m de altura
para receber os esforços dos pilares e
transmiti-los às novas fundações
3.ª etapa: 14 macacos hidráulicos acionados
por seis bombas, instalados entre as vigas de
transição e os novos blocos de fundação,
foram utilizados para reaprumar o edifício.Os
vãos em que estavam os macacos foram
preenchidos com calços metálicos e, após,
concretados
TIPOS DE ADENSAMENTO
• IMEDIATO- AREIAS – FUNDAÇÕES 
• ADENSAMENTO – ARGILAS 
• SECUNDÁRIAS – TURFAS 
ENSAIO DE ADENSAMENTO
ENSAIO DE ADENSAMENTO
RESULTADOS BRUTOS
5KPa 10KPa 20KPa
Tempo(s) Leitura(mm) Tempo (s) Leitura(mm) Tempo(s) Leitura(mm)
1 20 1 19,64 1 18,98
2 2 2
4 4 4
8 8 8
16 16 16
86400 19,64 86400 18,98 86400 17,45
O resultado do ensaio,
normalmente, é apresentado
num gráfico semilogarítmico
em que nas ordenadas (Y) se
as leituras do adensamento
ou as variações dos índices
de vazios iniciais e finais em
cada estágio de
carregamento) e nas
abscissas (X), em escala
logarítmica, as tensões
aplicadas.
Podem-se distinguir nesse
gráfico três partes distintas: a
primeira, quase horizontal;
segunda, reta e inclinada e
terceira parte ligeiramente
curva.
ENSAIO DE ADENSAMENTO
O primeiro trecho representa uma
recompressão do solo (Cr), até um
valor característico de tensão,
correspondente à máxima tensão que
o solo já sofreu na natureza; de fato,
ao retirar a amostra indeformada de
solo, para ensaiar em laboratório,
está sendo eliminadas as tensões
graças ao solo sobrejacente, o que
permite à amostra um alívio de
tensões e, consequentemente, uma
ligeira expansão (Cr) ciclo de
descarga e recarga.
Ultrapassado o valor característico de
tensão, o corpo de prova começa a
comprimir-se, sujeita a tensões superiores
às tensões máximas por ele já suportadas
em a natureza. Assim, as deformações são
bem pronunciadas e o trecho reto do gráfico
que as representa é chamado de reta
virgem de adensamento. Tal reta
apresenta um coeficiente angular
denominado índice de compressão (Cc).
Índice de Compressão
• Cc = e¹ - e² = Δ e
log σ² - σ ¹ log ∆σ’ cc
• Cr = ∆ e² 
∆log σ’ cr
O índice de compressão é muito útil para o cálculo de recalque, 
em solos que estejam comprimindo, ao longo da reta virgem. O 
recalque total (ΔH) por causa, de uma variação do índice de 
vazios (Δe), numa camada de espessura H, é dado por: 
TENSÃO DE PRÉ-ADENSAMENTO 
Denomina-se tensão de pré- adensamento (σvm’) representa a máxima
tensão a que o solo já esteve submetido na natureza.
Se a tensão de pré-adensamento 
corresponde a tensão efetiva do 
solo no campo σ’vm= σ vo SOLO
NORMALMENTE ADENSADO
(NA).
Se a tensão de pré-adensamento é
maior que a tensão efetiva do solo
no campo σ’vm> σ vo SOLO PRÉ-
ADENSADO (PA).
Se a tensão de pré-adensamento é
maior que a tensão efetiva do solo
no campo σ’vm < σ vo SOLO
SUB-ADENSADO (ou em
processo de adensamento).
PRÉ-ADENSAMENTO
• CAUSAS DO PRÉ-ADENSAMENTO:
– Existência de pré-carregamento (geológico ou antrópico); 
– Variação na pressão neutra por rebaixamento do nível 
d’água; 
– Secamento superficial do solo com geração de sucção; 
– Trocas químicas, cimentação e tensões residuais da rocha 
de origem. 
• Então, é definida a razão de pré-adensamento (OCR) que é a 
razão entre a tensão de pré-adensamento e a tensão efetiva de 
campo. 
– OCR=1 solo normalmente adensado – NA
– OCR>1 solo pré-adensado - PA 
– OCR<1 solo em adensamento OCR = σ’vm
σ vo
ADENSAMENTO SECUNDÁRIO (CREEP) 
Ocorre quando o excesso de pressão neutra é praticamente
nulo e a tensão efetiva é praticamente igual à tensão total . Em
geral, verifica-se que no ensaio de adensamento, a deformação
continua a se processar muito embora o excesso de pressão
neutra seja praticamente nulo. Este efeito é atribuído a
fenômenos viscosos.
APLICAÇÃO DA TEORIA DO ADENSAMENTO –
DETERMINAÇÃO DE RECALQUES
Para o cálculo do recalque total Δ que uma camada de solo
compreensível de espessura H passou por uma variação do
índice de vazios Δe consideremos o esquema da figura.
Admitindo que a compressão seja unidirecional e que os sólidos
sejam incompressíveis, tem-se:
EXERCÍCIOS
1 - A altura inicial de uma amostra é 2 cm e o seu índice de vazios e
inicial = 1,18. Submetida a um ensaio de adensamento, a altura se
reduz para 1,28 cm. Qual o índice de vazios final?
ΔH = (Δe / 1 + ei) . H
EXERCÍCIOS
• Um aterro com peso específico γ = 1,7 tf/m³, de 3,0 m de altura
foi recentemente colocado sobre uma extensa área. Calcular o
recalque total do aterro, para os dados indicados no perfil
abaixo.
Exercícios
• Será executado um aterro cuja tensão produzida por ele no
perfil geotécnico, representado abaixo, é de 50 kPa. O gráficoao lado representa as tensões efetivas verticais antes da
execução do aterro.
• Pergunta-se: qual será o recalque primário, aproximado, sobre o aterro, ao final do 
adensamento dessa camada de argila mole?
• Considerações:
• Nível d’água (N.A.) na superfície do terreno natural.
• A tensão total é constante com o tempo após a execução do aterro.
• Tensão de sobreadensamento ou pressão de pré-adensamento da argila = 20 kPa 
(s’vm).
• Índice de vazios inicial médio da camada de argila (e0) = 1,8.
• Coeficiente de compressão da argila (Cc) = 1,0.
• Coeficiente de recompressão da argila (Cr) = 0,1.
• H0 = espessura da camada de argila.
• σ’v0 = Tensão efetiva inicial no meio da camada de argila (kN/m
2).
• σ’vf = Tensão efetiva final no meio da camada de argila (kN/m
2).