COMPORTAMENTO DE ALGUNS SOLOS TÍPICOS A diversidade dos solos e os modelos clássicos da mecânica dos solos De início foi analisado a diversidade dos solos. Na mecânica dos solos clássicas, são desenvolvidos modelos de comportamento dos solos que não podem representar a totalidade dos solos, servem de ponto de partida para o estudo dos diversos tipos de solos.
Solos estruturados e cimentados O comportamento dos solos sedimentares baseia-se nas forças transmitidas pelas partículas nos seus contatos e pelo atrito mobilizado, possuem substancias cimentantes que agem como se fossem uma cola, para depois mobilizar o atrito. Todos os solos apresentam algum grau de cimentação. Nos solos sedimentares saturados, ela pode ser muito pequena, por efeito das forças físico químicas naturais, já em ou outr tros os solo soloss a cime ciment ntaç ação ão po pode de ter ter um pa pape pell mu muititoo impo import rtan ante te.. No caso caso de solo soloss sedimentares que ficaram acima do lençol freático, dissolvem alguns sais presentes e deposit depo sitando ando-se -se com nov novaa est estrutu rutura ra quí químic mica, a, quan quando do se eva evapora poram. m. Os sol solos os residu residuais ais apresentam cimentação resultante das próprias ligações químicas remanescente da rocha original. O efe efeititoo da cime cimenta ntaçã çãoo pod podee ser ser ob obse serv rvado ado pe pelo loss resu resultltad ados os de ens ensai aios os de compressão triaxial ou de compressão edométrica. Por semelhança ao comportamento das argi argila lass satu satura rada das, s, essa essa tens tensão ão é cham chamad adaa de te tens nsão ão de pré pré ad aden ensa same ment nto, o, e po por r semelh sem elhanç ançaa alg alguns uns auto autores res usa usam m a exp expres ressão são pse pseudot udotensã ensãoo de pré aden adensam samento ento.. A denominação tensão de cedência parece ser mais adequada e vem sendo preferida por autores modernos. modernos. A tensão de cedência cedência se deve ao fato de uma brusca redução do índice de vazios, por terem sido vencidas as ligações resultantes da cimentação que o solo apresentava. O efeito da cimentação manifesta-se na resistência dos solos. Três tipos de comportamento em ensaios de compressão triaxial. 1.
Quand Qu andoo tensã tensãoo confi confina nante nte é bas bastan tante te baix baixa, a, pera perante nte a tens tensão ão de cedê cedênc ncia ia..
2.
Para ara um umaa tens tensão ão conf confiinant nantee mais ais alta alta,, mas aind aindaa ab abai aixo xo da te tens nsão ão de
cedencia. 3.
Para Para tens tensões ões con confifinan nantes tes aaci cima ma da ten tensã sãoo de ceden cedenci cia, a, o compor comportam tamen ento to do
mater ma teria iall é típ típic icoo de solo soloss nã nãoo cime cimenta ntados dos,, po pois is o própr próprio io confi confinam namen ento to de destr strui uiuu a cimentação.
Solos Residuais
São caracterizados pela sua heterogeneidade. Esta peculiaridade torna difícil a determinação de suas características por meio de ensaios de laboratório. Outra característica marcante é sua anisotropia. Não há como obter, por meio de ensaios de laboratório, qualquer informação sobre coeficiente de empuxo em repouso.
Solos não Saturados O comportamento das argilas saturadas difere das argilas não saturadas por dois motivos: 1.
Nas argilas saturadas, a água nos vazios é considerada praticamente
incompressível. Quando se aplica qualquer carregamento hidrostático, surge uma pressão neutra de igual valor e a tensão efetiva só aumenta se houver drenagem. Nas argilas não saturadas os vazios estão parcialmente ocupados pelo ar. Qualquer carregamento provoca uma compressão do ar. 2.
O ar existente nos vazios do solo encontra-se com pressão, diferente da
pressão da água. A pressão no ar é sempre superior à pressão na água, e adiferenca entre as duas é chamada de pressão de sucção. Nos solos parcialmente saturados, os volumes ocupados pelo ar e pela água podem apresentar os seguintes arranjos: a)
Bolhas de ar totalmente envolvidas pela água. São bolhas oclusas, que não
se comunicam. Isso ocorre quando o grau de saturação é elevado, de 85 a 90%. b)
O ar todo interconectado, foma canais que se entrelaçam no espaço.
c)
O ar todo interconectado, a água se concentra nos contaos entre as
partículas, isso ocorre quando o grau de saturação é muito baixo. Quanto o teor de umidade diminui, os raios do menisco capilares também diminuem, e a pressão de sucção aumenta.
Ensaio Triaxial não Drenado UU Nos ensaios UU, o acréscimo de tensão axial na ruptura é o mesmo para qualquer tensão confinante, isso não acontece nas argilas não saturadas. Quando se aplica uma pressão confinante, o aumento da pressão neutra corresponde só a uma parte dessa pressão, a tensão efetiva aumenta. Em conseqüência a pressão efetiva confinante é maior do que seria se fosse devida somente a pressão neutra negativa da amostra.
Num outro ensaio com confinamento maior, maior será a pressão efetiva e maior a resistência. A envoltória de resistência tem um trecho inicial curvo, indicando que a resistência não drenada cresce com a pressão confinante até uma certa pressão, correspondente a total dissolução do ar na água, a partir do qual a envoltória é uma reta horizontal, indicando que a resistência não varia maiso com pressão confinante, como é próprio das argilas saturadas.
Ensaio de Compressão Simples Seu resultado indica a resistência ao cisalhamento do solo para baixas tensões totais, essa resistência deve-se a eventual cimentação. E a resistência diminui ao passo que a umidade aumenta. A menor resistência com o aumento do grau de saturação é fruto da perda de sucção com a elevação do teor de umidade. Se o teor de umidade for lentamente aumentado, o corpo de prova apresentará uma deformação progressiva até que, quando o grau de saturação atingir cerca de 78%, onde ocorrera a ruptura.
Ensaio Triaxial Drenado, CD Nos ensaios drenados, o tempo de execução é bastante reduzido, porque a permeabilidade do solo ao ar é bem maior que a permeabilidade a água. Ensaios drenados indicam ensaios em que as pressões neutras são dissipadas. Se no ensaio de compressão triaxial drenado, a pressão no ar ficar igual a pressão atmosférica, a pressão na água, contida pelos meniscos, será negativa, isso confere ao solo um acréscimo de resistência. Quanto menos saturado for o solo, maior será a pressão de sucção e também a resistência.
Ensaio Triaxial Adensado-Rápido CU Nos ensaios do tipo adensado rápido, CU, ocorre a mesma dificuldade de considerar se o solo está adensado quando a pressão na água ou no ar é nula. Com o solo não saturado, as pressões neutras devidas ao carregamento axial são menores do que no caso da mesma argila saturada, pois o ar se comprime. Quanto menor for o grau de saturação, menor será a pressão neutra desenvolvida durante o carregamento axial e menor também o afastamento. Para pressões confinantes, a pressão neutra devida ao carregamento é negativa no ensaio CU.
Solos Colapsíveis São solos não saturados que apresentam uma considerável e rápida compressão quando submetidos a uma aumento de umidade sem que varie a tensão total a que estejam submetidos. O valor do recalque resultante do umedecimento depende do estado de saturação em que o solo se encontra e do estado de tensões a que esta submetido. O colapso se deve a destruição does meniscos capilares, este fenômeno está intimamente associado ao da perda de resistência dos solos não saturados. Com o carregamento axial a inundação do solo diminui a pressão de sucção. No carregamento edométrico, a diminuição da pressão de sucção ou o amolecimento do cimento natural provocam microrupturas, em virtude do solo estar no anel do ensaio edométrico.
Solos Expansivos Os solos expansíveis quando submetidos a saturação, apresentam. A exemplo dos solos colapsíveis, o estudo da expansividade dos solos é geralmente feito por meio de ensaios de compressão edométrica. Inunda-se o corpo de prova quando as deformações decorrentes de uma certa pressão se estabilizaram e mede-se a expansão ocorrida. Existe mesmo uma pressão na qual não há expansão, denominada pressão de expansão.
Solos Compactados Os solos compactados são não saturados, e ficam com uma estrutura que depende do processo de compactação. Uma maneira de analisar a influência consiste em preparar diversos corpos de prova com diferentes valores de umidade e de densidade empregandose energias de compactação adequadas para cada situação.
Coeficiente de Permeabilidade Para umidade 2,5% abaixo da ótima e densidade igual a 95% da densidade máxima, por exemplo o coeficiente de permeabilidade é cerca de 10 vezes maior do que na umidade ótima e densidade máxima. Assim a permeabilidade é tanto menor quanto mais compacto for o solo o que é devido ao seu menor índice de vazios.
Compressibilidade em Carregamento Edométrico
É a aplicação de uma carga de fundação superficial sobre o solo e carregamento que provocam acentuadas tensões desviadoras, como a construção de aterros rodoviários com taludes acentuados ou barragens de terra. Nota-se que a compressibilidade é menor nos solos mais compactos e nos solos com teores de umidade mais baixos. Assim o modulo edométrico depende do nível de carregamento considerado mais sua variação com os parâmetros de compactação apresenta sempre o aspecto, mantendo-se a umidade mais baixas durante a compactação desde que não prejudique a densidade a ser atingida, obtem-se menor compressibilidade do maciço compactado, principalmente se não ocorrer posterior elevação do teor de umidade.
Deformabilidade em Carregamento Triaxial não Drenado A deformabilidade cresce sempre com o aumento do teor de umidade de compactação. Ela aumenta o dobro para um aumento de umidade de 2%. Por outro lado, a deformidade cresce quando a umidade é inferior a ótima. As variações do módulo estão associadas à estrutura dos solos, sendo que para umidades elevadas, o excesso de compactação cria uma estrutura mais dispersa, responsável pela maior deformabilidade.
Resistência em Solicitação sem Drenagem A resistência em solicitação corresponde ao estado do solo compactado imediatamente após a sua construção. A resisitencia não drenada é representada por envoltória curva. Para se comparar as condições de compactação, as resistências correspondentes à mesma pressão confinante devem ser consideradas. Observa-se que a resistência não drenada depende mentalmente da umidade de moldagem e só secundariamente da densidade atingida na compactação. Em torno da umidade ótima a relação entre as resistências pode ser da ordem de 50% para um desvio de umidade de 2%. Para confinantes maiores, entretanto, a resistencia depende quase que exclusivamente da umidade de compactação.
Resistência em Solicitações após Adensamento A resistência do solo compactado é obtida em ensaios do tipo CU. As envoltórias de resistência, em termos de tensões efetivas, que se obtem nesses ensaios, são ligeiramente curvas para tensões normais inferiores a um certo valor. Isso ocorre porque a compactação provoca nos solos um efeito semelhante ao de um pré adensamento, tanto maior quanto mais elevada a energia de compactação.
Os resultados dos ensaios analisados como os demais, indicam que a resistência em termos de tensões efetivas depende basicamente da densidade obtida, e não da umidade em que o solo se encontrava por ocasião da compcatação.
Especificações de Compactação Para aterros simples a densidade é o elemento mais importante a considerar pois ela é responsável pela deformabilidade do terreno. No caso das barragens de terra o projetista pode avaliar de que maneiras as condições de compactação interferem em cada detalhe do projeto, pois os problemas de deformabilidade merecem investigação policial em cada caso. Sobre o gráfico de compactação do solo pode-se então colocar as curvas correspondentes a condição limite de aceitabilidade de cada um dos aspectos a considerar na barragem, as curvas definem uma zona dentro da qual o solo compactado atenderia a todas as condições do projeto. Assim quanto menor a umidade maior a estabilidade logo após a construção e maior também a rigidez do solo, consequentemente maior o risco de ocorrência de trincas que podem ser fatais para a barragem. Por isso a permeabilidade é um fator determinante assim como a deformabilidade responsável pela capacidade da camada de ajustar aos recalques sem trincar.
