Saiba Mais: Execução de Ensaio de Adensamento Unidimensional com Emissão de Relatório Técnico

O objetivo da execução de um ensaio de adensamento unidimensional – endométrico – é determinar parâmetros de compressibilidade unidimensional de solos saturados, quais sejam: cv (coeficiente de adensamento), Cc (coeficiente de compressão), p’ (tensão de pré-adensamento). Pode-se também aplicar este ensaio na determinação de parâmetros similares de solos não saturados, mas neste caso o ensaio será denominado de compressão unidimensional, pois não há adensamento em solos não saturados.
Quando um solo é submetido a um acréscimo de carga, ocorrerá um reajuste na estrutura do mesmo, o que pode ser considerado como uma deformação plástica com uma correspondente redução de vazios. Uma pequena parte desta deformação será elástica (recuperada quando se retira a carga), o que comparando-se ao baixo valor do módulo de elasticidade dos solos considerados, é desprezível. Quando uma carga é aplicada a um solo não coesivo (granular) seco, parcialmente saturado ou saturado, ou mesmo a um solo coesivo seco, o processo de desenvolvimento das deformações plásticas ocorrerá em um curto intervalo de tempo, o que pode ser considerado praticamente instantâneo. O fluido nos poros dos solos secos (ar) tem baixa viscosidade, é facilmente compressível e o solo não oferece
resistência à saída de ar de seus poros. Nos solos granulares saturados, o valor da permeabilidade k será tão elevado que a água dos poros pode escapar rapidamente. No caso de um solo coesivo parcialmente saturado ou saturado, o tempo para que toda a deformação plástica ocorra é muito maior e depende de alguns fatores, quais sejam:
1. Grau de saturação,
2. Coeficiente de permeabilidade,
3. Propriedades do fluido dos poros,
4. Comprimento do caminho que deverá ser percorrido pelo fluido para encontrar equilíbrio.
Portanto as deformações plásticas e a conseqüente redução de vazios (recalques) são função do tempo e seu tratamento matemático encontra-se desenvolvido na literatura. No entanto, vale relembrar alguns conceitos.
Quando um carregamento p é aplicado a um solo coesivo saturado, confinado por um anel de metal, a tensão aplicada será absorvida inicialmente pela pressão na água nos poros, que sobe instantaneamente e o excesso de pressão neutra gerado terá valor igual ao da carga aplicada p. Quando um baixo coeficiente de permeabilidade existe, o fluxo de água não poderá se estabelecer instantaneamente e como as deformações plásticas só se darão pela redução de vazios, será necessário que alguma quantidade de água saia para as deformações tomem lugar. Este processo de deformações, acompanhado por dissipação contínua de pressão neutra e transferência para tensão efetiva é que se chama adensamento. Um fluxo lento de água se estabelece na(s) fronteira(s) entre a camada de solo saturado e a camada drenante. Um gradiente hidráulico (diferença de excesso de pressão neutra entre as duas camadas) faz com que se estabeleça este fluxo, que será função da permeabilidade do solo e sua velocidade respeitará a lei de Darcy (uma das hipóteses da teoria de Terzaghi).
A dissipação do excesso de pressão neutra, gerado pela aplicação do carregamento, ocorrerá mais rapidamente nos pontos mais próximos à fronteira drenante, fazendo com que a pressão na água dos poros caia a zero. Conforme se distancia da fronteira drenante, a redução do excesso de pressão será mais lenta. Portanto, pode-se concluir que a dissipação da pressão neutra é função do tempo e da distância do ponto considerado à superfície drenante (z e t). Como as deformações só se processarão com a expulsão da água dos poros, já que o solo está saturado, os recalques também serão função de z e t. Nesta fase o adensamento é denominado primário e ocorre até que o excesso de pressão na água voltar ao valor inicial (zero). A compressão primária decorrente é calculada a partir da determinação em laboratório da relação e x log o’. A variação de tensões que o solo sofrerá pela aplicação do carregamento e a conseqüente variação no índice de vazios servirá a este cálculo. A partir do resultado do ensaio de adensamento unidimensional pode-se também avaliar a taxa de ocorrência dos recalques com o tempo. Para isto determina-se o coeficiente de adensamento cv. Na realidade, deformações adicionais continuam ocorrendo depois do adensamento primário,
provenientes do adensamento secundário que ocorre quando o excesso de pressão neutra está muito próximo de zero. As deformações correspondentes ao adensamento secundário podem ser muito significativas no valor da deformação total que o solo sofrerá. Isto será função das propriedades do material e do nível das tensões aplicadas. Algumas teorias para o cálculo do recalque secundário vêm sendo desenvolvidas, mas seu uso ainda está em fase de pesquisas e o que correntemente se faz é a aplicação do coeficiente C, obtido a partir da representação logarítmica (de Casagrande) das deformações x log do tempo, para o cálculo da compressão secundária.
O ensaio de laboratório é unidimensional, ou seja, um anel de metal confina a amostra e isto garante que não haverá movimento lateral do solo e todo fluxo de água ocorre na direção vertical (hipóteses da teoria de Terzaghi). Na situação de campo deverá existir certo fluxo na direção horizontal e também deformações, mas este efeito não é considerado no cálculo, mesmo nas situações onde claramente se observa que o processo é tridimensional. Nestes casos o estudo unidimensional será apenas uma estimativa limite e deve ser considerado com cautela. De maneira simplificada e na maioria das situações é válida a aplicação dos parâmetros unidimensionais para a previsão dos recalques, especialmente quando se tem grandes áreas
carregadas. O ensaio de laboratório é realizado em uma amostra de 20 a 40 mm de espessura em um anel de metal de 45 a 113 mm de diâmetro. Os diâmetros mais usados são de 63 mm e 113 mm. O anel pode ser fixo ou móvel, onde o fixo pode ser usado para medir a permeabilidade do solo e o móvel tem a
vantagem de reduzir o efeito do atrito lateral solo/anel, que reduz o valor da tensão vertical aplicada. Pela representatividade, desde que o efeito de amolgamento causado pela preparação da amostra seja o mesmo, pode-se dizer que as amostras maiores fornecem resultados mais confiáveis. É recomendável
que os anéis possuam relação diâmetro/altura no mínimo de 2,5 (preferencialmente 3,0).
A escolha do tamanho do anel a ser utilizado deverá ser feita em função do tipo de amostra disponível. Para o caso de amostras em tubos de paredes finas, tipo “shelby”, sempre devem ser usados anéis com diâmetro inferior ao do tubo, com uma folga mínima de 6 mm entre o anel e a parede interna
do tubo amostrador. Os ensaios de adensamento são, em sua grande maioria, realizados no equipamento convencional, que possui poucas adaptações em relação ao originalmente proposto por Terzaghi. Este equipamento não permite o controle de saturação e nem de pressões neutras durante o adensamento.
Entretanto, o acompanhamento das pressões neutras com o tempo não é essencial para a realização do ensaio, pois ao se admitir a linearidade entre a variação do índice de vazios e as tensões efetivas (hipótese da teoria de Terzaghi), existirá também linearidade entre a dissipação de pressões neutras e as
deformações.
O ensaio de adensamento convencional, estabelecido em norma, é feito através da aplicação de incrementos de carga de duração de 24 horas cada, onde as deformações são monitoradas de forma contínua. Os incrementos de carga seguem a seqüência de: 0.125, 0.25, 0.50, 1.0, 2.0, 4.0 e 8.0 kgf/cm2 para solos moles normalmente adensados ou pouco pré-adensados. Pode-se levar as tensões até 1,6 e 3,2 kgf/cm2 em solos fortemente pré-adensados. Contabilizando-se um dia para cada incremento de carga, o ensaio terá duração de no mínimo uma semana! Outras sequências de carregamento podem ser adotadas em função do tipo de solo e do nível de tensões desejado. Não devem ser usados incrementos de carga muito grandes, pois pode-se atingir a resistência interna do solo e o mesmo não suportar o carregamento. Razões incrementais de tensão de 1,0 são recomendáveis.
Texto de: Engenhaira Civil – Universidade Federal do Espirito Santo.

*OBS: É necessário que o Plano de Inspeção Manutenção NR 12  de cada Máquina e/ou Equipamento esteja atualizado em Conformidade com as Normas Regulamentadoras.

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