AV1 Mecânica dos Solos - ANÁLISE DE UM SOLO ATRAVÉS DOS ENSAIOS DE COMPRESSÃO E SONDAGEM

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ANÁLISE DE UM SOLO ATRAVÉS DOS ENSAIOS DE 
COMPRESSÃO E SONDAGEM 
 
Helena Costa Madruga Lino 
Prof. Me. Manoel Ricardo Dourado Correia 
Faculdade Metropolitana de Blumenau 
Curso – Engenharia Civil 
Data 04/2020 
 
 
RESUMO 
 
O presente trabalho tem como objetivo analisar um determinado solo através de 
informações e ensaios preliminares dados para a definição de alguns dados como 
tensões, coeficientes, dimensionamentos e recalque. 
 
Palavras-chave: Solo; Adensamento; Recalque; Tensões. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 Este trabalho trata-se de uma a 
nálise de alguns dados fornecidos previamente com objetivo de determinar algumas 
tensões, coeficientes e graus de adensamento do solo, bem como outros fatores, sendo 
essa determinação feita através de correlações e/ou por cálculos baseados em fórmulas 
existentes na literatura. Para a execução deste foram fornecidos os seguintes dados: 
Sondagem SPT, Ensaio de Adensamento e Ensaio de Compressão Simples. 
Na Sondagem SPT pode-se observar que se trata de um solo predominantemente 
argiloso, com o nível do lençol freático sendo encontrado em 1,3m. A primeira camada, 
que vai até a cota 5,8m, é composta por um aterro de silte argilo-arenoso, pouco 
compactado, com um Nspt médio de 3 golpes. Já a segunda camada trata-se de um solo 
extremamente mole, formado por uma Turfa com argila orgânica, com Nspt encontrado de 
2 golpes, essa camada perdura por 1,8m. Na terceira camada temos um solo formado por 
um silte argilo-arenoso com um Nspt que começa em 3 golpes e com o passar da camada 
vai aumentando até chegar em 14 golpes. Essa camada de solo foi identificada por 5m e 
tem no início uma consistência mole, até a cota 10m, depois a consistência do solo torna-
se média, chegando a ser considerada rija entre as cotas 11 e 12,6 m. A próxima camada 
também é formada por um solo de silte argilo-arenoso com consistência muito rija e Nspt 
variando entre 16 e 18 golpes. A sondagem SPT em questão foi feita até por volta da cota 
18,5m, sendo nessa última camada o Nspt encontrado de 24 a 29 golpes. 
2 
 
No ensaio de adensamento podemos observar a curva de compressibilidade, nela 
sendo possível identificar a tensão de pré-adensamento, a reta virgem, o trecho de 
recompressão e de expansão, bem como os coeficientes de adensamento encontrados 
no teste realizado com várias faixas de carregamento. 
O terceiro dado disponível para consulta e utilização de dados é o ensaio de 
compressão simples que nos apresenta a curva de deformação vertical em razão do 
carregamento que o solo em questão está sofrendo. 
 
 
2 OBJETIVOS 
 
Os objetivos do presente trabalho foram definidos previamente pelo professor 
orientador da disciplina e são: 
a) Calcular a tensão de pré-adensamento pelos métodos de Casagrande e ou 
Pacheco Silva. 
b) Calcular o coeficiente de adensamento (CV) pelos métodos de Taylor e ou 
Casagrande. 
c) Se necessário, calcular os trechos de recompressão, compressão (reta virgem) e 
descompressão (expansão). 
d) Calcular a razão de sobreadensamento (RSA). 
e) Calcular a propagação de tensão até a camada de maior compreensibilidade para 
o cálculo do adensamento primário. 
f) Calcular o grau de adensamento (tempo de ocorrência) pré e pós a sobrecarga. 
g) Calcular o adensamento primário e secundário. 
h) Calcular a tensão admissível (capacidade de carga) pelos métodos teóricos e 
semiempíricos. 
 i) Dimensionar área (B/L) da sapata considerando a carga do pilar. A carga do pilar 
terá no mínimo 400 kN + os dois últimos número da sua matrícula. Por exemplo, os 
números finais da minha matrícula são 65. Logo, a carga do pilar será 465 kN. 
j) Caso seja construída outra sapata com um carregamento de 200 kN e distando 5 
metros da sapata do item “i”, calcular o recalque diferencial específico (angular) 
entre as duas sapatas. 
k) Calcular o recalque imediato pelos métodos Método de Schmertmann (1970) e 
Schmertmann; Hartman; Brown (1978). 
 
3 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
 Os métodos utilizados para atender aos objetivos propostos serão os de pesquisa 
literária, buscando autores que são referência no assunto, realizando leitura de artigos e 
materiais sobre o tema. Após ser feita a pesquisa bibliográfica serão analisados os dados 
fornecidos junto com os objetivos, para que então sejam feitos os cálculos necessários 
para chegar tentar aos resultados esperados. 
 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Neste item serão apresentados os resultados obtidos nos cálculos e nas análises 
dos dados fornecidos, bem como as fórmulas e os cálculos utilizados para tal objetivo. 
 
4.1 Cálculo da tensão admissível do solo através do método semi empírico 
 
 Para o cálculo da tensão admissível foi considerado que a sapata será assentada 
na cota 1,0 m, sendo o Nspt nessa cota de 3 golpes. 
 
 Foi utilizado como base para o cálculo da tensão admissível a fórmula: 
σ adm = Nspt 
 5 
 
Então: σ adm = 3 = 0,6 kgf/cm² 
 5 
 
4.2 Cálculo da área mínima da sapata e da tensão atuante 
 
O cálculo da área mínima da sapata foi feito considerando a carga do pilar como 
443KN (400KN que foram fornecidos + 43 KN que são os dois números finais da minha 
matrícula na instituição). 
 
A fórmula utilizada para o cálculo da área da sapatafoi: 
 
A x B ≥ Ntotal 
 Ꝺ adm 
 
4 
 
 
Onde: 
 
NK = 443 KN 
WK = 10% do NK = 43 KN 
Ntotal = 443 + 43 = 486 KN = 49558,208 Kgf 
 
Então: A x B ≥ 49558,208 = 82597,01 cm² ou 8,2 m² 
 0,6 
 
A e B (adotados) = 3 m 
 
Cálculo da tensão atuante: 
 
 σ atu = F 
 A 
 
σ atu = 486 = 59,26 KPa 
 8,2 
 
 
4.3 Determinação da Tensão de Pré-Adensamento e dos Trechos de Recompressão, 
Compressão (Reta Virgem) e Descompressão 
 
A determinação da tensão de pré-adensamento foi feita através do método de 
Pacheco e Silva, traçando na imagem abaixo, retirada do ensaio de adensamento 
fornecido preliminarmente, uma reta amarela indicando o valor dessa tensão e também na 
mesma imagem foram indicados os trechos de recompressão, compressão (reta virgem) e 
descompressão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
σvm = 1,1 Kg/cm² ou 107,873 KPa 
 
4.4 Coeficiente de adensamento (Cv) 
 
Para calcular o Cv deve-se considerar a σ atuante calculada anteriormente, 
conforme abaixo: 
σ atu = 59,26 KPa ou 0,60 Kg/cm² 
 
Com base no ensaio de adensamento dado, temos: 
 
PRESSÃO Cv 
0,40 Kg/cm² 0,024 cm²/s 
0,80 Kg/cm² 0,023 cm²/s 
Tabela 1 – Relação entre pressão e coeficiente de adensamento 
 
Como a pressão calculada foi 0,60 Kg/cm², foi adotado como base o CV = 
0,023cm²/s, sendo esse um valor imediatamente após. 
 
4.5 Razão de Sobreadensamento (RSA) 
 
Para chegar à Razão de Sobreadensamento foram seguidos alguns passos, 
conforme exposto a seguir: 
 
1º passo – obter o peso específico do solo. Sendo o solo predominantemente 
argiloso deve-se considerar a tabela de correlações empíricas abaixo: 
 
 
 Tabela 2 - Peso específico de solos arenosos (Godoy, 1972) 
6 
 
 
Sendo então: 
1ª camada – Aterro de Silte Argiloso com Nspt de 2 a 4 golpes. Peso específico = 15 
KN/m³ 
2ª camada – Turfa com argila orgânica com Nspt de 2 golpes. Peso específico = 13 
KN/m³ 
3ª camada – Silte argilo arenoso com Nspt entre 3 e 14 golpes. Adotado um peso 
específico médio = 17 KN/m³. 
4ª camada – Silte argilo arenoso com Nspt entre 14 e 18 golpes. Peso específico = 
19 KN/m³. 
 
2º passo – calcular a tensão vertical efetiva, sendo: σv = ỿ x h 
σv = (15 x 5,8) + (13 x 1,8) + (17 x 5) + (19 x 3,9) 
σv = 273,1 KPa 
 
3º passo – Calcular a poro-pressão 
 
µ = 9,81 x (16,5 – 1,3) 
µ = 149,11 KPa 
 
4º passo – Calcular a tensão efetiva 
 
σ’ = σ v - µ 
σ’ = 273,1 – 149,11 
σ’ = 123,99 KPa 
 
5º passo- calcular o RSA 
RSA = σ MV 
 σ’ 
RSA = 107,873 
 123,99 
 
RSA = 0,87 < 1 
 
Conclusão: solo em adensamento 
 
4.6 Recalque imediato 
7 
 
 
Para o cálculo do recalque imediato foi utilizada a seguinte fórmula para recalque em 
argilas: 
 
ρi = σ x B x 1 − ν² x Ip 
 Es 
 
Determinação das incógnitas: 
 
1° passo – Tensão atuante 
 
Esta já foi encontrada anteriormente e é 59,26 KPa 
 
2º passo – coeficiente de Poisson (v) 
 
Este dado é tabelado e foi adotado para cálculo v = 0,5 
 
3° passo – Módulo de Deformabilidade (Es) 
 
Onde: Es = α x K x Nspt 
 
Sendo o K e o α tabelados e variando conforme o solo. Os valores adotados foram K 
= 0,25 e α = 7 
 
Es = 7 x 0,25 x 3 = 5,25 MPa ou 5250 KPa 
 
 
4° passo – Fator de forma (Ip) 
 
Esse dado também é tabelado e foi considerado como 0,99 por ser uma sapata 
quadrática rígida. 
 
Tendo todas as incógnitas o próximo passo é a aplicação delas na fórmula para 
encontrar o recalque imediato. 
 
 
ρi = 59,26 x 3 x 1 – 0,5² x 0,99 
 5250 
ρi = 177,78 x 0,00014 x 0,99 
 
ρi = 0,02514m 
 
ρi = 25,14 mm 
 
4.7 Adensamento 
 
Para o cálculo do adensamento será usado a tensão atuante adotada anteriormente 
(0,80 Kg/cm²) e os cálculos serão feitos com base no proposto por PINTO, 2006, página 
208. 
8 
 
Pressão (Kgf/cm²) Índice de vazios inicial (ei) Índice de vazios final (ef) 
0,80 1,089 1,040 
 Tabela 3 - Dados do ensaio de adensamento 
1º passo – Cálculo do Cc 
Onde: Cc = (ei – ef) 
 Log 10 
 
Cc = 1,089 – 1,040 = 0,049 
 Log 10 
 
2° passo – determinação do Cr 
Para determinar o Cr deve-se considerar 10% do Cc, ou seja: 
0,049 x 10% = 0,0049 
 
Após obter o Cc e o Cr deve-se seguir com os cálculos para chegar ao 
adensamento: 
ρ = H x Cr x log σmv + Cc x log σf 
 1 + ei σ’ σmv 
 
ρ = 1,8 x 0,0049 x log 107,873 + 0,049 x log 179 
 1+ 1,089 124 107,873 
 
 ρ = 0,00104 m 
 
 Com os valores encontrados calcular o grau de adensamento para 1 dia, 
calculando o valor de T e correlacionando-o na tabela da Teoria Unidimensional de 
Terzaghi. 
T = Cv x t T = 0,023 x 86400 = 0,06 
 Hd² 180² 
 
 
Correlacionando o valor de T encontrado com a tabela de Terzaghi podemos 
concluir que a porcentagem de adensamento do solo em 1 dia será de 28%. 
 
9 
 
 
Teoria Unidimensional de Terzaghi - Fonte: Material didático 
 
4.8 Cálculo do recalque diferencial específico (angular) entre 2 sapatas 
Para calcular o recalque diferencial entre 2 sapatas primeiro deve-se encontrar a 
área mínima da segunda sapata e a tensão atuante, sendo a tensão admissível utilizada a 
mesma da primeira sapata por estarem assentadas em uma mesma cota. 
NK = 200 KN 
WK = 10% do NK = 20 KN 
Ntotal = 200 + 20 = 220 KN = 22433,8 Kgf 
 
Então: A x B ≥ 22433,8 = 37389,66 cm² ou 3,73 m² 
 0,6 
 
A e B (adotados) = 2 m 
 
Cálculo da tensão atuante: 
 
 σ atu = F 
 A 
 
σ atu = 220 = 58,98 KPa 
 3,73 
 
Agora pode-se calcular o recalque imediato da sapata em questão, sendo todas as 
incógnitas as mesmas da outra sapata: 
 
ρi = 58,98 x 3 x 1 – 0,5² x 0,99 
 5250 
10 
 
ρi = 176,94 x 0,00014 x 0,99 
 
ρi = 0,02452m 
 
ρi = 24,52 mm 
 
Recalque diferencial entre as duas sapatas = 25,14 mm - 24,52 mm = 0,62mm. 
 
Recalque angular entre as duas sapatas = recalque diferencial 
 Distância entre as sapatas 
 
 = 0,00062 = 0,000124 m 
 5 
Após a determinação do recalque angular deve-se transformar esse valor em 
recalque limites de Bjerrum: 
 
1 = 0,000124 x = 806,45 
x 
 
Portanto o recalque limite por Bjerrum será 1: 806 – Dificuldades dom máquinas 
sensíveis a recalques. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Após serem realizados todos os cálculos e correlações necessárias para obter-se os 
objetivos propostos pelo orientador da disciplina para este trabalho pode concluir-se que a 
mecânica dos solos trata-se de um assunto complexo e de extrema importância para a 
engenharia, sendo que se não forem tomados os devidos cuidados e atenções tanto 
durante os cálculos de projeto quanto durante a execução do mesmo graves acidentes ou 
mesmo patologias na construção podem vir a ocorrer. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
Bittencurt, Douglas. Teoria de adensamento, evolução dos recalques com o tempo. 
Slid 07. 
 
Brasil, Márcio. Cálculo De Recalques Por Adensamento Unidimensional. Disponível 
em: < file:///C:/Users/Lenac/Downloads/BRASIL_MR_TM_15%20(1).pdf> Acesso em: 24 
de Abril de 2020. 
 
Marangon, M. Geotecnia de Fundações. Disponível em: 
<http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/GF03-Par%C3%A2metros-dos-Solos-para-
C%C3%A1lculo-de-Funda%C3%A7%C3%B5es.pdf> Acesso em: 23 de Abril de 2020. 
 
Marinho, Filipe. Recalque no solo. Disponível em: 
<https://www.guiadaengenharia.com/recalque-conceitos-iniciais/> Acesso em: 24 de Abril 
de 2020.PINTO, Carlos de Souza. Curso Básico de Mecânica dos Solos. Oficina de Textos, 
2006. 
 
 
 
 
https://www.guiadaengenharia.com/recalque-conceitos-iniciais/