Como são causadas as tensões nos solos?
Passo 1
A questão pertence à Mecânica dos Solos e pede para explicar de onde surgem as tensões em um depósito de solo. Para isso vamos precisar entender como o peso próprio do solo, as cargas aplicadas e a presença de água no poro geram esforços internos que se distribuem no meio granulado.
Passo 2
O solo é formado por partículas que se apoiam umas nas outras e transmitem forças de contato. O peso próprio do solo acima de um ponto faz com que esse ponto suporte uma tensão vertical total. Sejam
o peso específico do solo e
a profundidade medida a partir da superfície livre; a tensão vertical total denominada
é dada por
Esse é o chamado estado geostático.
Passo 3
Além do peso próprio, podem atuar sobre o solo cargas externas — como edifícios, aterros ou tráfego — que aumentam a tensão total. Basta somar a contribuição dessas cargas (
) à tensão geostática:
Passo 4
Em solos saturados, parte da tensão total é suportada pela água que ocupa os vazios. Essa parte chama-se pressão de poros
. Terzaghi mostrou que o comportamento mecânico do solo responde à tensão efetiva
, definida por
onde
é a tensão total (vertical ou horizontal) e
é a pressão de poros.
Passo 5
O solo também desenvolve tensões horizontais devidas à interação entre as partículas e às restrições laterais. Em primeiro aproximação, relaciona-se a tensão horizontal total
com a vertical por um coeficiente de empuxo
:
Esse coeficiente depende do adensamento do solo e do seu histórico de carregamento.
Resposta
As tensões nos solos surgem basicamente do peso próprio do solo (tensão geostática), de cargas externas aplicadas (edifícios, equipamentos, aterros etc.) e da pressão da água nos poros. A parte da tensão que interessa ao comportamento mecânico do solo é a tensão efetiva
, pois é ela que controla a resistência e a deformação do material.