Analisando o caso de um aterro sobre solos moles de 4 m e peso específico saturado de 18 kN / m^3, você chegou à conclusão que o aterro está no limite da segurança contra sua ruptura. Dessa forma responda:
Qual solução você adotaria para permitir a aplicação de uma sobrecarga q=25 kPa sobre esse aterro e ainda assim garantir sua segurança contra ruptura? Justifique.

Passo 1

Beleza, então o exercício diz que temos um aterro apoiado num solo mole de 4 m de espessura, com peso específico saturado γ_sat=18 kN/m³, e que neste estado ele já está no limite da segurança contra ruptura. Agora queremos ainda colocar uma sobrecarga adicional q=25 kPa sem romper tudo. Isso faz parte de Mecânica dos Solos, mais especificamente estabilidade ao cisalhamento e consolidação. Para resolver a parada a gente vai usar conceitos de tensões efetivas, resistência ao cisalhamento do solo e métodos de melhoria de solo (consolidação acelerada via drenos e pré-carregamento).

Passo 2

Primeiro, lembre que a gente analisa a estabilidade do aterro pelo fator de segurança FS, que é basicamente
FS = Resistência ao cisalhamento disponívelEsforços cortantes mobilizados êíç
Quando adicionamos a sobrecarga q, aumentamos as tensões verticais no solo (σ_v) e, em consequência, também as tensões cisalhantes que tentam romper o talude. Se o aterro já está no limite com FS≈1, qualquer q extra deixa tudo FS<1 e o talude falha.

Passo 3

A ideia é melhorar a resistência ao cisalhamento antes de pôr a sobrecarga. Uma solução clássica é fazer pré-esforçamento (pré-carregamento) combinado com drenos verticais. Funciona assim:
  1. A gente coloca um “tampão” de material (ou até a própria sobrecarga q) e instala drenos (wicks) no solo mole.
  2. Esses drenos encurtam o caminho da água que sai das argilas e aceleram a consolidação.
  3. Conforme o solo consolida, a tensão efetiva σ′=σ−u (onde u é a pressão de poro) aumenta, e com isso a resistência ao cisalhamento também (pela lei de Mohr–Coulomb, por exemplo).
  4. Depois de atingir boa parte da carga de pré-carregamento (digamos, aproximar a tensão efetiva daquele +25 kPa futuro), a gente retira a carga de pré-esforçamento e aí já pode aplicar a sobrecarga real q sem ultrapassar FS=1.

Passo 4

Por que isso dá certo?
  • Sem drenos, o solo mole demoraria anos para consolidar só com o peso do aterro; com drenos, cai para meses.
  • Ao final da consolidação, a curva de resistência ao cisalhamento subiu bastante porque σ′ está maior.
  • Com mais resistência, a mesma sobrecarga de 25 kPa não leva o FS abaixo de 1.
Em resumo, o solo fica “mais firme” antes de a gente colocar a carga extra.

Resposta

Eu adotaria pré-carregamento combinado com drenos verticais para acelerar a consolidação do solo mole. Assim, aumentamos a tensão efetiva e a resistência ao cisalhamento antes de aplicar a sobrecarga de 25 kPa, garantindo que o fator de segurança continue maior que 1.

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