Teoria: Recalque
Como o recalque por adensamento de uma argila é calculado a partir da curva e–log σ′, por que a tensão de pré-adensamento importa e quanto tempo o recalque leva para acontecer.
Recalque e variação do índice de vazios
Sob um carregamento extenso, o solo só se deforma na vertical, como no edômetro. Uma camada de espessura H que passa do índice de vazios e0 para e recalca na proporção da variação de volume dos vazios.
Numa argila saturada, Δe não acontece de imediato: a água precisa sair dos poros. A carga é carregada primeiro pela poropressão, que se dissipa com o tempo, transferindo-a para o esqueleto sólido. É o adensamento primário.
A curva e–log σ′
No ensaio de adensamento, o índice de vazios cai quase linearmente com o logaritmo da tensão efetiva em dois trechos: o de recompressão, de inclinação Cs, até a tensão de pré-adensamento σ′p, e a reta virgem, de inclinação Cc, além dela.
- Normalmente adensada (σ′v0 = σ′p): todo o carregamento segue a reta virgem.
- Pré-adensada com σ′vf ≤ σ′p: o carregamento fica na recompressão, e o recalque é pequeno.
- Pré-adensada com σ′vf > σ′p: recompressão até σ′p e reta virgem daí em diante.
A razão de pré-adensamento OCR = σ′p/σ′v0 mede o quanto a argila já foi carregada no passado. Mesmo um OCR modesto reduz muito o recalque, porque Cs costuma ser de 5 a 10 vezes menor que Cc.
Subcamadas
Como σ′v0 cresce com a profundidade e o recalque depende do seu logaritmo, calcular a camada inteira no ponto médio é uma aproximação. Dividir a argila em subcamadas e somar os recalques de cada uma converge para o valor exato; em camadas espessas e rasas, a diferença pode ser notável.
Evolução com o tempo
Pela teoria de Terzaghi, o grau médio de adensamento U de uma camada depende só do fator tempo Tv, que reúne o coeficiente de adensamento, o tempo e a distância que a água percorre até uma face drenante.
| U | Tv |
|---|---|
| 50% | 0,197 |
| 90% | 0,848 |
| 95% | 1,129 |
Como t cresce com Hd2, uma camada drenada por uma face só leva quatro vezes mais tempo para adensar que a mesma camada drenada pelas duas. Areias acima e abaixo de uma argila costumam servir de faces drenantes.
Limitações
- O carregamento é infinito: sob sapatas e aterros de largura finita, Δσ diminui com a profundidade e deve ser obtido por soluções como a de Boussinesq.
- Cc, Cs, e0, σ′p e cv são constantes em cada camada. Na prática, cv varia com a tensão, e o de campo costuma ser maior que o de laboratório.
- A carga é aplicada de uma vez; a construção gradual do aterro atrasa o início do recalque.
- Não se consideram a compressão secundária (fluência), o recalque imediato nem grandes deformações.
Referências
- Terzaghi, K. Erdbaumechanik auf bodenphysikalischer Grundlage. Viena: Deuticke, 1925.
- Pinto, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 3. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2006.
- Das, B. M.; Sobhan, K. Principles of Geotechnical Engineering. 9th ed. Boston: Cengage, 2018.
- Holtz, R. D.; Kovacs, W. D.; Sheahan, T. C. An Introduction to Geotechnical Engineering. 2nd ed. Upper Saddle River: Pearson, 2011.