) Em uma areia densa saturada submetida a carregamento não drenado, o comportamento observado pode incluir redução de poropressão.
Sobre esse fenômeno, assinale a alternativa correta:
a. Viola o princípio das tensões efetivas
b. Está associado à tendência dilatante do solo
c. Indica erro de medição experimental
d. Ocorre apenas em solos coesivos
e. Implica redução da resistência ao cisalhamento
Sobre esse fenômeno, assinale a alternativa correta:
a. Viola o princípio das tensões efetivas
b. Está associado à tendência dilatante do solo
c. Indica erro de medição experimental
d. Ocorre apenas em solos coesivos
e. Implica redução da resistência ao cisalhamento
Passo 1
O enunciado apresenta um solo arenoso denso, saturado, submetido a carregamento não drenado, e afirma que pode ocorrer redução de poropressão. Precisa-se assinalar a alternativa correta entre:
a. Viola o princípio das tensões efetivas
b. Está associado à tendência dilatante do solo
c. Indica erro de medição experimental
d. Ocorre apenas em solos coesivos
e. Implica redução da resistência ao cisalhamento
a. Viola o princípio das tensões efetivas
b. Está associado à tendência dilatante do solo
c. Indica erro de medição experimental
d. Ocorre apenas em solos coesivos
e. Implica redução da resistência ao cisalhamento
Informações dadas e pontos-chave do enunciado:
- Solo: areia (granular), densa, saturada.
- Condição de carregamento: não drenado (água não pode escapar) — carregamento rápido ou drenagem impedida.
- Observação: pode ocorrer redução da poropressão (isto é, a pressão de poros diminui durante o carregamento).
Passo 2
Entender o princípio das tensões efetivas (ferramenta central). A fórmula básica é:
onde:
onde:
-
é a tensão efetiva (aquela que realmente é transmitida pela estrutura sólida do solo, controlando resistência e deformação). -
é a tensão total aplicada ao conjunto solo+água. -
é a pressão da água nos poros (poropressão).
Explicação didática e concreta: se a poropressão
aumenta (por exemplo, compressão do solo que força água para gerar pressão), então
diminui, porque parte da tensão total fica suportada pela água. Se
diminui, então
aumenta. Ou seja, aumento de
enfraquece a rede de contato entre grãos; redução de
fortalece essa rede. Isso mostra que qualquer variação de
está perfeitamente dentro do princípio das tensões efetivas — não o viola.
Passo 3
Explicar o que acontece em carregamento não drenado com comportamento contrátil vs dilatante.
- “Não drenado” significa que o volume de água nos poros não pode escapar no curto prazo; o volume total do solo não pode mudar instantaneamente por fluxo de água.
- Muitos solos granulares têm uma tendência volumétrica quando são deformados: podem tender a contrair (diminuir volume) ou a dilatar (aumentar volume) dependendo da densidade inicial e da deformação.
- Quando o solo tenderia a contrair mas não pode drenar, a água ocupa o espaço e gera um incremento positivo da poropressão
(excesso de poropressão positiva). - Quando o solo tenderia a dilatar mas não pode drenar, a água precisa “sugar” do meio ou criar sucção local, gerando uma redução da poropressão (
, excesso de poropressão negativa). Em termos simples, a poropressão cai para permitir o aumento de volume que o esqueleto sólido “quer” ter.
Aqui uso a notação de excesso de poropressão:
onde é a poropressão inicial. Redução de poropressão significa
.
onde
Passo 4
Focar na areia densa: por que dilata?
- Em areia densa, as partículas já estão muito próximas e “empacotadas”. Quando há cisalhamento (deslocamento relativo entre camadas), para os grãos se rearranjarem eles precisam mover-se por sobre os vizinhos e, frequentemente, isso requer um pouco mais de espaço — ou seja, uma tendência volumétrica para aumentar o volume (dilatação).
- Em areia frouxa, o rearranjo tende a ocupar espaços vazios e o solo contrai.
- Logo, areia densa costuma ter comportamento dilatante sob cisalhamento.
Mecânica simples (sem jargão pesado): imagine uma pilha de bolas muito bem assentadas — para uma bola passar por cima das vizinhas, a pilha precisa “abrir” um pouco. Esse “abrir” é a dilatação volumétrica.
Passo 5
Conectar dilatação não drenada com redução da poropressão e consequências:
- Se a areia densa tende a dilatar, porém está em condição não drenada, a água não sai; para que o esqueleto sólido aumente seu volume efetivo é necessário que a pressão da água caia (crie certa sucção) — isto é, gera-se
. Portanto a afirmação “redução de poropressão” está diretamente associada à tendência dilatante do solo. Isso coincide exatamente com a alternativa (b). - Pelo princípio das tensões efetivas
, uma queda de implica aumento de . Assim, redução de poropressão não reduz a resistência ao cisalhamento; ao contrário, tende a aumentar a resistência efetiva do solo (portanto a alternativa (e) é falsa).
Exemplo numérico rápido e didático: suponha que a tensão total vertical aumente de
kPa para
kPa durante o carregamento e que a poropressão inicial era
kPa.
- Caso o solo gerasse excesso de poropressão positiva
kPa, então kPa e kPa. Compare com a situação inicial kPa: a efetiva aumentou, mas menos do que se não houvesse . - Caso o solo dilatasse e gerasse
kPa, então kPa e kPa: um aumento de tensão efetiva muito maior. Logo redução de aumenta e, na prática, eleva a resistência ao cisalhamento (que depende de ).
Passo 6
Analisar cada alternativa brevemente:
a. “Viola o princípio das tensões efetivas” — falso. A redução de poropressão é explicada pelo princípio das tensões efetivas; não é violação, é consequência compatível.
b. “Está associado à tendência dilatante do solo” — verdadeiro. Redução de poropressão em condição não drenada ocorre justamente quando o solo tende a dilatar (caso típico de areias densas).
c. “Indica erro de medição experimental” — falso. Pode ocorrer fisicamente e ser medido corretamente; não é necessariamente erro.
d. “Ocorre apenas em solos coesivos” — falso. O fenômeno descrito é típico em solos granulares densos (areias), não exclusivo de coesivos.
e. “Implica redução da resistência ao cisalhamento” — falso. Pelo contrário, redução de aumenta
e tende a aumentar a resistência.
a. “Viola o princípio das tensões efetivas” — falso. A redução de poropressão é explicada pelo princípio das tensões efetivas; não é violação, é consequência compatível.
b. “Está associado à tendência dilatante do solo” — verdadeiro. Redução de poropressão em condição não drenada ocorre justamente quando o solo tende a dilatar (caso típico de areias densas).
c. “Indica erro de medição experimental” — falso. Pode ocorrer fisicamente e ser medido corretamente; não é necessariamente erro.
d. “Ocorre apenas em solos coesivos” — falso. O fenômeno descrito é típico em solos granulares densos (areias), não exclusivo de coesivos.
e. “Implica redução da resistência ao cisalhamento” — falso. Pelo contrário, redução de
Passo 7
Conclusão final: a alternativa correta é a que afirma a associação com a tendência dilatante do solo.
Resposta
(b)