O que é tensão de pré-adensamento e como ela pode ser obtida experimentalmente?

Passo 1

Beleza, bora lá! O enunciado pergunta “O que é tensão de pré-adensamento e como ela pode ser obtida experimentalmente?”. Esse assunto faz parte de Mecânica dos Solos, mais especificamente da Teoria da Consolidação de Terzaghi. Para responder, a gente vai precisar lembrar do conceito de tensão efetiva, do ensaio edômetro (que mede a compressão vertical do solo em função do incremento de carga) e de como interpretar a curva índice de vazios (e) versus logaritmo da tensão efetiva (log σ′).

Passo 2

Primeiro, um pouquinho de teoria: no solo saturado, a tensão total σ é dividida entre a tensão da água nos poros u e a tensão efetiva σ′ que realmente “aperta” os grãos do solo. A relação é
σ' = σ - u
Na consolidação, quando você aplica uma carga no topo de uma amostra saturada no edômetro, a água demora a sair e o solo vai adensando aos poucos até atingir um novo equilíbrio de tensões. A curva de consolidação normalmente é expressa como variação do índice de vazios e em função de Δe = Cc ,logσ'2σ'1, :
onde é o coeficiente de compressibilidade.

Passo 3

Agora, o que é tensão de pré-adensamento (σ′_p)?
É a maior tensão efetiva que o solo já “viveu” no passado. Se você sobrecarregar até σ′_p e depois aliviar a carga, o solo se comporta como sobreconsolidado (menor compressibilidade). Se passar de σ′_p, ele se comporta como normalmente consolidado (mais compressível). Na curva e versus log σ′, σ′_p é o ponto onde muda a inclinação, separando a parte de comport. sobreconsolidado da parte normalmente consolidado.

Passo 4

Como achar isso na prática? A gente faz o ensaio edômetro:
  1. Prepara uma amostra saturada de solo no cilindro do edômetro;
  2. Aplica incrementos de carga vertical (por exemplo 25, 50, 100, 200, 400 kPa etc);
  3. Em cada incremento, espera estabilizar o adensamento e mede a deformação (variação de altura);
  4. Converte essa deformação em índice de vazios ;
  5. Plota no eixo vertical e no eixo horizontal.

Passo 5

Pra extrair a tensão de pré-adensamento da curva × , o método mais usado é o de Casagrande:
a) Identifica na curva o ponto de máxima curvatura (aquele onde ela começa a “fletir” mais);
b) Desenha uma linha horizontal passando por esse ponto;
c) Traça a tangente à curva naquele mesmo ponto;
d) A partir da interseção da tangente com a linha horizontal, desenha uma linha bissetriz que cruza a reta de compressão normal (segmento de maior declividade após o ponto de curvatura);
e) A tensão no ponto de interseção final é a σ′_p.
Também existe o método de Becker, que usa parâmetros da curva para achar σ′_p matematicamente, mas o de Casagrande é o mais clássico em laboratório.

Resposta

A tensão de pré-adensamento é a maior tensão efetiva que o solo já suportou historicamente e marca a transição entre comportamento sobre-consolidado e normalmente consolidado. Experimentalmente, obtém-se pelo ensaio edômetro, plotando a curva índice de vazios versus e determinando σ′_p pelo método de Casagrande (ou outros métodos como Becker).

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