- 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
a tensão efetiva máxima histórica (tensão de pré-consolidação) e por
a tensão efetiva atual. O grau de sobreconsolidação é dado pelo índice
Se
, o solo é sobreconsolidado; se
, 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
. Como a tensão efetiva é
diminuir
significa aumentar
. Ou seja, ao aplicar vácuo nas formas de membrana sobre o solo e drenos verticais, geramos um incremento de tensão efetiva
, 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,
), reduzimos a pressão de poros em toda a seção adensável, fazendo com que a água saia pelos drenos e aumente a tensão efetiva em
. 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
e coeficiente de consolidação vertical
. Queremos aplicar vácuo
. Então:
– Incremento de tensão efetiva:
– Grau de consolidação desejado:
%
fator de tempo unidimensional
.
Sem drenos (drenagem apenas por cima e por baixo), o tempo
para atingir
% é
Com drenos verticais espaçados de modo que o comprimento eficiente de drenagem seja
, temos
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 (
). Para pré-adensar sem carga externa, usa-se o método de consolidação a vácuo: ao aplicar pressão negativa nos poros (
), aumenta-se a tensão efetiva (
) e drenos verticais aceleram a saída de água. Por exemplo, num argiloso com
e
, vácuo de
leva
ano sem drenos, mas apenas
dias com drenos verticais.