AUTARQUIA DO ENSINO SUPERIOR DE GARANHUNS – AESGA

FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS DE GARANHUNS – FACEG

CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

Antonio Bezerra de Oliveira Junior

Edilson Joaquim da Silva

MECANICA DOS SOLOS

GARANHUNS

2015

Antonio Bezerra de Oliveira Junior

Edilson Joaquim da Silva

TEORIA DO ADENSAMENTO – EVOLUÇÃO DOS RELCALQUE COM O

TEMPO

Pesquisa bibliográfica entregue a Autarquia do Ensino Superior de Garanhuns (AESGA), como pré-requisito para composição de nota da disciplina de Mecânica dos Solos, do curso de Bacharelado em Engenharia Civil, da Faculdade de Ciências Exatas de Garanhuns (FACEG).

Solicitado por:

Profª. KrystalNotaro

GARANHUNS

2015

SUMÁRIO Refazer

1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS -------------------------------------------------------3

2. PROCESSO DE ADENSAMENTO--------------------------------------------------4

3. GRAU DE ADENSAMENTO---------------------------------------------------------5

4. ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS-------------------------------6

5. COMPRESSIBILIDADE E ADENSAMENTO-----------------------------------7

6. TEORIA DO ADENSAMENTO UNIDIMENSIONAL DE TERZAGHI--8

7. CONSIDERAÇÕES FINAIS----------------------------------------------------------9

REFERENCIAS------------------------------------------------------------------------10

CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Entende-se por adensamento do solo a diminuição dos seus vazios com o tempo,

devido a saída da água do seu interior, este processo pode ocorrer através da aplicação

de tensões , seja por uma edificação , aterro, rebaixamento do nível de águas do lençol

freático ou drenagem do solo.

Assim, o quando realizamos testes de adensamento tem como objetivo estudar o

quão suscetível à compressão é o solo, para que seja possível prever um possível

recalque do solo, podendo assim evitar danos arquitetônicos, estruturais, ou até mesmo

acidentes .

Atualmente a construção civil busca melhor forma para impedir que o efeito de

adensamento danifique estruturas construídas. Buscando com isso, diminuir os riscos de

prejuízos devido ao recalque do solo.

O PROCESSO DO ADENSAMENTO

O adensamento é o fenômeno pelo qual acontecem os recalques decorrentes da

expulsão da água do interior dos vazios existentes no solo. Isso acontece no decorrer do

tempo, variando assim as tensões no solo durante todo o processo. Taylor apresenta a

teoria mecânica de acordo com Terzaghi, onde considera que a estrutura solida do solo

seja semelhante a uma mola, cuja deformação é proporcional a sua carga sobre ela

aplicada.

Segundo Martins (2013), adensamento é o processo de compressão ao longo do

tempo de um solo saturado ocasionado pela expulsão de uma quantidade de água igual à

redução do volume de vazios como resultado da transferência gradual do excesso de

poro-pressão, gerado pelo carregamento, para a tensão efetiva. Entende-se por

compressão a relação entre a variação de volume do solo e o estado de tensões efetivas

sobre condições de equilíbrio.

O estudo do adensamento nos solos é realizado para depósitos de baixa

permeabilidade e de moderada a elevada compressibilidade. A teoria do adensamento de

Terzaghi estuda uma avaliação da dissipação das sobre pressões hidrostáticas , onde a

variação de volume se dá de acordo com o tempo, onde o solo estará sujeito a uma

camada compressível. Terzaghi foi quem iniciou o estudo sobre o adensamento para o

caso de compressão unidirecional, onde constitui uma base pioneira para afirmação da

mecânica dos solos como uma ciência.

Segundo Casagrande (1936) citado por Martins (2013), se a tensão efetiva

atuante num determinado solo for a maior que a tensão vertical efetiva a que o solo já se

submeteu durante toda sua história, diz-se que este solo está normalmente adensado.A

analogia mecânica para o processo de adensamento de Terzaghi representa o solo

saturado por uma mola dentro de um pistão com água com um orifício de dimensão

reduzida. Segundo Terzaghi, a estrutura sólida do solo apresenta comportamento

semelhante ao da mola, cuja deformação é proporcional àcarga aplicada sobre ela. Além

disso, a pequena dimensão do orifício através da quala água é expulsa representa a baixa

permeabilidade do solo.

Rendulic (1936) expandiu a teoria de Terzaghi para o espaço tridimensional,

mas tratou o problema do fluxo de modo desacoplado em relação ao problema das

deformações. Isto originou a teoria “pseudo-tridimensional” ou teoria de Terzaghi-

Rendulic.Estateoria tem como base o conhecimento da lei de distribuição das tensões

totais, em qualquer ponto e instante, originada pela aplicação de uma solicitação

exterior. Essa lei é necessária para a resolução da equação diferencial obtida por esta

teoria, que fornece resultados com suficiente aproximação para efeitos de utilização em

problemas de engenharia.

TEORIA DO ADENSAMENTO UNIDIMENSIONAL DE TERZAGHI

Esse método Prescreve a determinação das propriedades deadensamento do solo,

caracterizadas pela velocidade emagnitude das deformações, quando o solo é

lateralmente confinado e axial mente carregado e drenado. A Teoria do Adensamento de

Terzaghi é baseada nos princípios da hidráulica, com algumas simplificações para o

modelo de solo utilizado. As seguintes hipóteses básicas são consideradas:

Solo homogêneo e completamente saturado.

Partículas sólidas e água intersticial incompressível.

Adensamento unidirecional.

Escoamento de água unidirecional e validez da lei de Darcy.

Determinadas características, que, na realidade, variam com a pressão, são

assumidas como constantes. Extensão a toda massa de solo das teorias que se aplicam

aos elementos infinitesimais.Relação linear entre a variação do índice de vazios e a

variação das tensões aplicadas.

Segundo (IMAI,1979) O ensaio de adensamento consiste em se submeter uma

amostra de solo ao fluxo induzido por uma diferença de carga constante. Nesta situação,

cada elemento da amostra fica sujeito a forças de percolação que induzem um processo

de adensamento na amostra. Após o término deste processo de adensamento fica

estabelecida uma condição de fluxo permanente na qual a tensão efetiva e o teor de

humidade (índice do vazios) variam em cada ponto da amostra. Durante o ensaio,

medindo-se as distribuições de poro-pressão, o teor de humidade a amostra e a vazão de

poro-líquido que passa pela amostra consegue-se determinar as curvas de

compressibilidade e permeabilidade do corpo-de- prova.

Mikasa (1963) e Gibson et al.(1967) desenvolveram uma teoria unidimensional,

denominada teoria do adensamento com deformações finitas, portanto mais adequada

para estudar o adensamento de rejeitos. Entretanto, como se trata de uma teoria em que

a geometria é variável, e necessário introduzir conceitos de diferentes tipos de sistemas

de coordenadas, antes de apresentá-la.

O processo de adensamento consiste na, aplicação da carga com consequente

expulsão da água dos poros através das pedras porosas, medida das deformações

geradas através de um extensômetro e da variação da altura ao longo do tempo com

aplicação de um novo acréscimo de carga (geralmente, odobro da carga anterior),

realização de novas leituras aolongo do tempo e assim por diante.

Segundo (DIAS JUNIOR, 2000)O termo adensamento não é utilizado apenas

quando há redução de volume resultante de um processo pedogenético, mas também

quando há expulsão de água do espaço poroso provocado por uma compressão do

solo.Quando tratamos de adensamento em Mecânica dos Solos, nos referimos

principalmente ao processo de recalque, causado pela eliminação da água, dentro dos

espaços vazios de um determinado solo.

COMPRESSIBILIDADE E ADENSAMENTO

Uma das principais causas de recalques é a compressibilidade dos solos, ou seja,

a diminuição do seu volume sobre ação das cargas aplicadas; em particular um caso de

grande importância é aquele que se refere á compressibilidade de uma camada de solo,

saturada e confinada lateralmente. Tal situação condiciona os chamados recalques por

adensamento, que alguns autores preferem denominar recalques por consolidação.

De acordo com BOWLES (1979) o recalque é o movimento vertical resultante

da diminuição de volume do solo produzida por acréscimos de pressão induzidos pela

fundação, é normalmente classificado em função do tempo de ocorrência tendo, sua

forma e intensidade, grande importância no desempenho das edificações. A

compressibilidade é uma característica de todos os materiais de, quando submetidos a

forças externas (carregamentos), se deformarem.Grande parte das obras de engenharia

civil (prédio, pontes, viadutos, barragens, estradas, etc.) é assentada diretamente sobre o

solo. A transferência dos esforços da estrutura para o solo é feita através de fundações

rasas (sapatas, radiers) ou profundas (estacas, tubulões).

ALMEIDA (1988) traz uma revisão sobre diversos ensaios especiais de

adensamento, dentre os quais se incluem os seguintes ensaios de carregamento

contínuo: a) Ensaio com velocidade de deformação constante (Ensaio CRS - Constant

Rate Strain), no qual é imposta uma velocidade constante de deslocamento vertical ao

corpo-de-prova (CP). b) Ensaio com velocidade de carregamento constante (Ensaio

CRL - Constant Rate ofLoading), no qual a tensão aplicada é aumentada a uma taxa

constante. c) Ensaio com gradiente constante de poropressão (Ensaio CG - Constant

Gradient), no qual é mantida constante a diferença entre as poropressões no topo e na

base do CP. d) Ensaio com relação entre poropressão e tensão total constante (Ensaio

CPR - Constant PressureRatio), no qual o carregamento é aplicado de forma que a

poropressão na face não drenada seja sempre uma proporção fixa da tensão total

aplicada (u/σ = constante).

A compressibilidade de um solo é indicada pelo índice de adensamento, o qual

pode ser obtido por vários métodos. O mais utilizado é o método clássico desenvolvido

por Terzaghi e conhecido no Brasil como ensaio de adensamento lateralmente

confinado ou ensaio edométrico. O processo consiste na aplicação de carregamentos

verticais em uma amostra lateralmente confinada. Nesse processo ocorre a redução do

volume do solo. Esta redução é devida a tensão sobre a amostra, que faz com que as

partículas de solo posicionem-se de forma mais compacta, reduzindo o volume de

vazios e consequentemente o volume total. Quando a amostra está saturada, o

adensamento se dá pela expulsão da água.

Segundo Silva (2003) a carga de poropressão, para a base da camada, é tomada

como a média das leituras registradas pelos piezômetros, durante a fase

doadensamentoesses piezómetro são responsáveis para avaliar a compressibilidade ou a

tensão dos líquidos, são desenvolvidos para monitoramento de águas subterrânea,

constituído de um tubo vertical, aberto nos dois lados, conectado à massa de água.

GRAU DE ADENSAMENTO

O grau de adensamento é a relação entre a variação do índice de vazios ate o

instante (tempo) e a variação total do índice de vazios devido ao seu carregamento.

De acordo com (PINTO, 2006, p, 207), o grau de adensamento é definido como

a relação entre a deformação que ocorre em um elemento, numa certa posição,

caracterizado pela profundidade, que será determinado pelo tempo, ou seja, o processo

de adensamento será desenvolvido a partir do momento em que o adensamento tiver

ocorrido.Todos os materiais existentes na natureza se deformam, quando submetidos a

esforços. No solo, a sua característica multifásica lhe confere um comportamento

tensão-deformação próprio, o qual normalmente depende do tempo.

Segundo Martins e Abreu (2002), ao se abordar um problema prático de

adensamento, normalmente surge uma série de dificuldades que, se consideradas,

tornam-o de difícil solução. Ainda segundo os referidos autores, essas dificuldades são

de naturezas diferentes. A consideração da não “linearidade” da relação índice de vazios

etensão vertical efetiva (e x σ’v), das grandes deformações, do carregamento variável

com o tempo e do efeito de submersão do aterro com a evolução do adensamento, por

exemplo, implica em dificuldades matemáticas de formulação e consequente solução da

equação diferencial que modela o fenômeno.

Segundo (CURI,1993).O adensamento do solo consiste na redução natural do

espaço poroso pelo rearranjo de suas partículas, que, consequentemente, leva ao

aumento da densidade de camadas ou horizontes do solo.Podemos associar o aumento da

tensão efetiva à dissipação da pressão neutra, surgindo os recalques de maneira simples, pelo o

grau de adensamento.

ADENSAMENTO DAS ARGILAS SATURADAS

O processo de deformação nas argilas saturadas se dá pela expulsão da água

existente em seus vazios. O tempo de duração deste processo depende da

permeabilidade da argila, que é muito baixa, e da compressibilidade.

Segundo TERZAGHI (1943), na previsão do desenvolvimento de recalque de

estruturas e aterros assentados sobre solos argilosos aplica-se frequentemente a teoria

unidimensional do adensamento. No entanto, devido ás hipóteses adotadas, a teoria de

Terzaghi não é válida na maior parte das situações encontradas na prática da

Engenharia. Entre as diversas hipóteses adotadas por Terzaghi, existem três que

merecem especial atenção, por não descrever de forma completa o comportamento de

solos reais. A primeira hipótese admite que a relação entre tensões efetivas e

deformações do solo seja elástica e linear. A segunda admite que as deformações do

solo e o fluxo de água em seu interior se desenvolvam apenas na direção vertical. A

terceira admite que as tensões totais permaneçam constantes no interior da massa de

solo durante o adensamento.

JOHNSON (1970) realizou ensaios de adensamento com carregamento seguido

de descarregamento com diferentes níveis de tensão e, observou em alguns ensaios, o

reaparecimento de recalques decorrentes do adensamento secundário.

Quando as tensões verticais efetivas são plotadas em escala logarítmica,

distinguem-se três trechos de comportamento distintos do solo: o trecho de

recompressão, o trecho de compressão virgem e o trecho de expansão, O trecho de

recompressão é caracterizado pelo comportamento menos compressível do solo,

indicado pela pequena inclinação da curva de compressão. Quando a tensão vertical

efetiva atinge o valor da tensão de pré-adensamento (σ’vm), há um aumento abrupto da

compressibilidade do solo, dando-se início ao trecho de compressão virgem. O trecho de

expansão é aquele correspondente à fase de descarregamento do ensaio edométrico.

Segundo Sallfors (1975) Constatou que a tensão de pré-adensamento depende da

velocidade de deformação adotado no ensaio.Torna-se menor o valor da tensão da pré-

adensamento toda vez que a velocidade de deformação do ensaio é diminuída, para

valores de tensão verticais menores que a tensão de pré-adensamento.No caso das

argilas saturadas, devida a baixa permeabilidade e o baixo valor do coeficiente de

adensamento, esse processo de deformação se desenvolve lentamente.

COMPRESSIBILIDADE E ADENSAMENTO

Uma das principais causas de recalques é a compressibilidade dos solos, ou seja,

a diminuição do seu volume sobre ação das cargas aplicadas; em particular um caso de

grande importância é aquele que se refere á compressibilidade de uma camada de solo,

saturada e confinada lateralmente. Tal situação condiciona os chamados recalques por

adensamento, que alguns autores preferem denominar recalques por consolidação.

De acordo com BOWLES (1979) o recalque é o movimento vertical resultante

da diminuição de volume do solo produzida por acréscimos de pressão induzidos pela

fundação, é normalmente classificado em função do tempo de ocorrência tendo, sua

forma e intensidade, grande importância no desempenho das edificações. A

compressibilidade é uma característica de todos os materiais de, quando submetidos a

forças externas (carregamentos), se deformarem.Grande parte das obras de engenharia

civil (prédio, pontes, viadutos, barragens, estradas, etc.) é assentada diretamente sobre o

solo. A transferência dos esforços da estrutura para o solo é feita através de fundações

rasas (sapatas, radiers) ou profundas (estacas, tubulões).

ALMEIDA (1988) traz uma revisão sobre diversos ensaios especiais de

adensamento, dentre os quais se incluem os seguintes ensaios de carregamento

contínuo: a) Ensaio com velocidade de deformação constante (Ensaio CRS - Constant

Rate Strain), no qual é imposta uma velocidade constante de deslocamento vertical ao

corpo-de-prova (CP). b) Ensaio com velocidade de carregamento constante (Ensaio

CRL - Constant Rate of Loading), no qual a tensão aplicada é aumentada a uma taxa

constante. c) Ensaio com gradiente constante de poropressão (Ensaio CG - Constant

Gradient), no qual é mantida constante a diferença entre as poropressões no topo e na

base do CP. d) Ensaio com relação entre poropressão e tensão total constante (Ensaio

CPR - Constant PressureRatio), no qual o carregamento é aplicado de forma que a

poropressão na face não drenada seja sempre uma proporção fixa da tensão total

aplicada (u/σ = constante).

A compressibilidade de um solo é indicada pelo índice de adensamento, o qual

pode ser obtido por vários métodos. O mais utilizado é o método clássico desenvolvido

por Terzaghi e conhecido no Brasil como ensaio de adensamento lateralmente

confinado ou ensaio edométrico. O processo consiste na aplicação de carregamentos

verticais em uma amostra lateralmente confinada. Nesse processo ocorre a redução do

volume do solo. Esta redução é devida a tensão sobre a amostra, que faz com que as

partículas de solo posicionem-se de forma mais compacta, reduzindo o volume de

vazios e consequentemente o volume total. Quando a amostra está saturada, o

adensamento se dá pela expulsão da água.

Segundo Silva (2003) a carga de poropressão, para a base da camada, é tomada

como a média das leituras registradas pelos piezômetros, durante a fase do adensamento

esses piezómetro são responsáveis para avaliar a compressibilidade ou a tensão dos

líquidos, são desenvolvidos para monitoramento de águas subterrânea, constituído de

um tubo vertical, aberto nos dois lados, conectado à massa de água.

Ensaio do Adensamento Unidimensional - (NBR-12007)

De acordo com a NBR-12007/1990 o Objetivo da norma é descrever o método

de determinação das propriedades do adensamento do solo, caracterizado pela

velocidade e magnitude das deformações quando um solo é lateralmente confinado e

carregado axialmente e drenado. A NBR descreve os cálculos e os procedimentos

necessários para o ensaio além do material utilizado Com objetivo de se encontrar o

Coeficiente de Adensamento do Solo ´´Cv´´ geralmente expresso em m²/dia ou m²/ano.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

É notável que é muito importante o estudo do Adensamento dos solos pois nos

permite verificar a tendência que o solo sujeito a tensões tem para um futuro recalque.

Identificando assim a transferências de esforços das estruturas para com o solo,

variando de acordo com o tipo de solo de cada local trabalhado. Sendo necessário assim

fazer um estudo sobre a resistência do solo para que se possa avaliar se ele poderá

suportar carga que são transmitidas por estruturas. 

O comportamento dos solo pode avaliado por vários experimentos um dos mais

importantes é o Ensaio de adensamento unidimensional que apesar de Pois, o estudo do

processo de adensamento e de fundamental importância para que os locais onde serão

construídos prédios, casas, aterros não sofram recalques diferenciais com o tempo e que

também não comprometam suas estruturas. 

 

 

REFERENCIAS

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associado. Tradução por: Eugenio Vertamatti e Elio Elias de Araújo, Apresentado na

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TERZAGHI, K., 1943 “Theoretical Soil Mechanics” , John Wiley and Sons. Disponivel

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MARTINS, I. S. M., 2013, Notas de aula de adensamento. Disponivel em:

<http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/04-MS-Unidade-03-Compressibilidade-

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PINTO, CARLOS DE SOUSA. Curso básico de mecânica dos solos em 16 Aulas/ 3ª

edição. São Paulo: OFICINA DE TEXTOS, 2006.

RIO DE DE JANEIRO, NBR-12007, Dezembro de 1990, ABNT- Associação de

Normas Técnica Brasileira, Solo Ensaio de Adensamento, Riode Janeiro, p. 1 -13, 1990.