1. Explique o que é um solo pré-adensado e como é possível promover um pré-adensamento sem adicionar afetivamente um carregamento externo em um solo argiloso. Se for conveniente para a explanação, utilize um exemplo hipotético com cálculos.

Passo 1

O enunciado pede para explicar o que é um solo pré-adensado (ou terreno sobreconsolidado) e mostrar como, sem aplicar um carregamento externo “pesado”, podemos promover um pré-adensamento em argila. O conteúdo central é Mecânica dos Solos — Consolidação e pré-carregamento — e vamos precisar definir tensões efetivas, tensão pré-consolidação e discutir um método prático: a consolidação a vácuo.

Passo 2

Um solo diz-se pré-adensado (ou sobreconsolidado) quando já foi submetido, no passado, a uma tensão efetiva maior do que a tensão efetiva atualmente atuante. Denotamos por \sigma'_p a tensão efetiva máxima histórica (tensão de pré-consolidação) e por \sigma'_0 a tensão efetiva atual. O grau de sobreconsolidação é dado pelo índice
OCR = \frac{\sigma'_p}{\sigma'_0}.
Se OCR>1, o solo é sobreconsolidado; se OCR=1, é normalmente consolidado.

Passo 3

Para gerar artificialmente um solo pré-adensado sem aplicar cargas adicionais de entulho ou terra (surcharges), podemos usar um sistema de vácuo. A ideia é reduzir a pressão de poros próxima à superfície do terreno, criando uma pressão negativa \Delta u. Como a tensão efetiva é
\sigma' = \sigma - u,
diminuir u significa aumentar \sigma'. Ou seja, ao aplicar vácuo nas formas de membrana sobre o solo e drenos verticais, geramos um incremento de tensão efetiva \Delta\sigma' = \Delta u, consolidando o solo de baixo para cima.

Passo 4

No método de consolidação a vácuo emprega-se uma membrana plástica estendida sobre o terreno, drenos verticais instalados na argila e bombas de vácuo conectadas à membrana. Ao retirar ar (por exemplo, \Delta u=80\,\mathrm{kPa}), reduzimos a pressão de poros em toda a seção adensável, fazendo com que a água saia pelos drenos e aumente a tensão efetiva em \Delta\sigma'=\Delta u. A consolidação acelera se houver drenos porque diminui o caminho de escoamento.

Passo 5

Suponha uma camada de argila saturada com altura de drenagem total H=2,0\,\mathrm{m} e coeficiente de consolidação vertical c_v=1\times10^{-7}\,\mathrm{m^2/s}. Queremos aplicar vácuo \Delta u=80\,\mathrm{kPa}. Então:
– Incremento de tensão efetiva:
\Delta\sigma' = \Delta u = 80\,\mathrm{kPa}.
– Grau de consolidação desejado: 80 % \to fator de tempo unidimensional T_v\approx0,85.
Sem drenos (drenagem apenas por cima e por baixo), o tempo t_1 para atingir 80 % é
t_1 = \frac{T_v\,H^2}{c_v} = \frac{0,85\times (2,0)^2}{1\times10^{-7}} =3,4\times10^{7}\,\mathrm{s} \approx1,1\,\text{ano}.
Com drenos verticais espaçados de modo que o comprimento eficiente de drenagem seja H_{eq}=0,2\,\mathrm{m}, temos
t_2 = \frac{T_v\,H_{eq}^2}{c_v} = \frac{0,85\times (0,2)^2}{1\times10^{-7}} =3,4\times10^{5}\,\mathrm{s} \approx4\,\text{dias}.
Isso mostra que o vácuo, aliado a drenos verticais, promove pré-adensamento sem precisar colocar carga pesada, e o tempo de consolidação cai de meses/anos para dias.

Resposta

Um solo pré-adensado é aquele que já foi submetido, no passado, a uma tensão efetiva maior do que a atual ( OCR>1). Para pré-adensar sem carga externa, usa-se o método de consolidação a vácuo: ao aplicar pressão negativa nos poros ( \Delta u), aumenta-se a tensão efetiva ( \Delta\sigma'=\Delta u) e drenos verticais aceleram a saída de água. Por exemplo, num argiloso com H=2,0\,\mathrm{m} e c_v=1\times10^{-7}\,\mathrm{m^2/s}, vácuo de 80\,\mathrm{kPa} leva 1,1 ano sem drenos, mas apenas 4 dias com drenos verticais.

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