) 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

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
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:
\sigma' = \sigma - u
onde:
  • \sigma' é a tensão efetiva (aquela que realmente é transmitida pela estrutura sólida do solo, controlando resistência e deformação).
  • \sigma é a tensão total aplicada ao conjunto solo+água.
  • u é a pressão da água nos poros (poropressão).
Explicação didática e concreta: se a poropressão u aumenta (por exemplo, compressão do solo que força água para gerar pressão), então \sigma' diminui, porque parte da tensão total fica suportada pela água. Se u diminui, então \sigma' aumenta. Ou seja, aumento de u enfraquece a rede de contato entre grãos; redução de u fortalece essa rede. Isso mostra que qualquer variação de u 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 \Delta u>0 (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 ( \Delta u<0, 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:
\Delta u = u - u_0
onde u_0 é a poropressão inicial. Redução de poropressão significa \Delta u < 0.

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 \Delta u<0. 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 \sigma'=\sigma - u, uma queda de u implica aumento de \sigma'. 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 10 kPa para 20 kPa durante o carregamento e que a poropressão inicial era u_0=5 kPa.
  • Caso o solo gerasse excesso de poropressão positiva \Delta u=+4 kPa, então u=9 kPa e \sigma' = 20 - 9 = 11 kPa. Compare com a situação inicial \sigma'_0 = 10 - 5 = 5 kPa: a efetiva aumentou, mas menos do que se não houvesse \Delta u.
  • Caso o solo dilatasse e gerasse \Delta u=-2 kPa, então u=3 kPa e \sigma' = 20 - 3 = 17 kPa: um aumento de tensão efetiva muito maior. Logo redução de u aumenta \sigma' e, na prática, eleva a resistência ao cisalhamento (que depende de \sigma').

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 u aumenta \sigma' e tende a aumentar a resistência.

Passo 7

Conclusão final: a alternativa correta é a que afirma a associação com a tendência dilatante do solo.

Resposta

(b)

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