RESPOSTAS LISTA DE EXERCÍCIOS 02 – COMPRESSIBILIDADE E ADENSAMENTO (Mec. Solos II)
Prof. Glauber C. Silveira



I - QUESTÕES TEÓRICAS:

1. Qual a importância do estudo do comportamento dos solos?
Resposta: Praticamente todas as obras de engenharia implicam na aplicação de
solicitações (esforços) atuantes sobre o terreno de fundação, em decorrência de
carregamentos permanentes, eventuais ou acidentais. Além disto, em muitas obras, os
solos são também empregados como material de construção (aterros, por exemplo), assim
como o aço e o concreto são utilizados na construção civil. Assim sendo, o estudo do
comportamento dos solos frente às solicitações a ele impostas pelas obras é, portanto, de
fundamental importância, tanto no que se refere à Física do Solos quanto ao estudo das
Propriedades Mecânicas dos Solos, objeto de estudo da Mecânica dos Solos.
2. Cite dois exemplos ou situações de problemas geotécnicos que podem ocorrer quando se
tem um perfil de fundação com ocorrência de camada mole espessa e compressível.
Resposta: Um tipo de problema usual diz respeito à ocorrência de recalques por
adensamento da camada mole, que será tanto maior quanto mais compressível e espessa
for a camada argilosa. Quando ocorrem recalques significativos (decimétricos ou
métricos), além do desalinhamento diferencial da superfície do terreno ou da obra,
também podem ocorrer problemas de interface entre os limites da obra e conexões com
redes de serviços ou tubulações, que podem se romper e comprometer seu
funcionamento. Um outro problema, quando se têm solos moles na fundação, é o tempo
necessário para que o processo de adensamento ocorra, devido à baixíssima
permeabilidade do solo mole. Normalmente, as previsões apontam para necessidade de
vários meses ou anos para que todo o adensamento ocorra, sendo este tempo
incompatível com o prazo de execução da obra e sua entrada em operação. Nestes casos,
são necessários estudos e execução de obras complementares e específicas para
aceleração dos recalques, de forma a antecipar o prazo de adensamento.
3. Qual a diferença entre deformações elásticas, plásticas e viscosas, no estudo do
comportamento dos solos?
Resposta: As Deformações Elásticas ocorrem quando estas são proporcionais ao estado
de tensões imposto, sendo a proporcionalidade entre as tensões (σ) e deformações (ε)
dada pela Lei de Hooke (σ = E.ε), onde E = módulo de Elasticidade ou módulo de Young,
constante e característico do material. As deformações elásticas estão associadas a
variações volumétricas totalmente recuperadas após a remoção do carregamento. As
Deformações Plásticas ocorrem associadas a variações volumétricas permanentes sem a
restituição do índice de vazios inicial do solo, após o descarregamento. Por sua vez, as
Deformações Viscosas, também chamadas de “fluência”, são aquelas que evoluem com
o tempo sob um estado de tensões constante.
4. Quais os principais fatores que influenciam a compressibilidade dos solos? Descreva
sucintamente sobre cada um deles.
Resposta: Os principais fatores são: Tipo de Solo, Estrutura dos Solos, Nível de Tensões
e o Grau de Saturação.
O tipo de solo, ou seja, a textura do solo (argiloso ou arenoso) é importante na medida
que a forma de interação dos esforços entre as partículas será função da natureza dos
grãos ou partículas. Sabe-se que nos solos finos as argilas (argilominerais) as interações
ocorrem através de ligações elétricas e o contato é feito através da camada de água
absorvida às partículas; já para solos arenosos a transmissão dos esforços se dá por
contato direto entre os grãos.
Em relação à estrutura dos solos, os solos granulares podem ser arranjados em estruturas
fofas, densas e “favo de abelha”. Considerando que os grãos são admitidos como
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incompressíveis, quanto maior o índice de vazios, maior será a compressibilidade do solo.
Já os solos argilosos se apresentam segundo estruturas dispersas ou floculadas, sendo
que os solos com estrutura floculada são mais compressíveis. Com a compressão, o
posicionamento das partículas sólidas tende a uma orientação paralela (estrutura
dispersa).
O nível de tensões a que o solo está sendo submetido interfere na sua compressibilidade
tanto no que diz respeito à movimentação relativa entre partículas, quanto na possibilidade
de acarretar em processos de quebra de grãos.
O grau de saturação é importante, no caso de solos saturados, pois a variação de volume
ocorre por uma variação de volume de água contida nos vazios (escape ou entrada). No
caso de solos não saturados, o problema é mais complexo uma vez que, ao contrário da
água, a compressibilidade do ar é grande e pode interferir na magnitude total das
deformações.
5. Como se pode caracterizar a história de tensões de um solo e qual o significado da tensão
de pré-adensamento?

Resposta: Através do exame da curva e x logσ’v (obtida no ensaio de adensamento1), onde
se observa uma mudança brusca de inclinação da tangente à curva de compressibilidade,
que ocorre no ponto correspondente a tensão de pré-adensamento (σ´vm), ou seja, valor
de tensão efetiva correspondente à máxima tensão efetiva que o solo foi submetido em
toda sua história. A σ´vm representa uma fronteira entre deformações relativamente
pequenas (trecho anterior da curva, de recompressão, para valores de σ´vo < σ´vm), e
deformações muito grandes (trecho posterior da curva, de recalque primário ou trecho
virgem).
6. O que significa o trecho virgem da curva de compressibilidade do ensaio de adensamento
e qual sua importância na estimativa de recalques?

Resposta: Corresponde ao trecho da curva e x logσ’v (obtida no ensaio de adensamento)
em que o solo argiloso mole estará sendo carregado pela primeira vez e caracterizado por
grandes deformações para o acréscimo de tensões solicitantes. É importante a sua correta
determinação (inclinação da reta após σ´vm, e do coeficiente Cc) para estimativa da
magnitude do recalque por adensamento.
7. O que significa comportamento não drenado de um solo?
Resposta: Se refere ao recalque inicial ou instantâneo de um solo saturado. Ocorre para
situações de carregamento finito (visto que nestas condições de campo, o solo sofre tanto
deformações verticais quanto horizontais), sendo que parte do carregamento aplicado é
transmitido instantaneamente aos grãos, gerando o recalque inicial não drenado.
8. Por que, no caso de solos argilosos, deve-se estudar a resposta não drenada do solo?
Resposta: Nos solos argilosos saturados, a existência de deformações horizontais faz com
que parte do carregamento seja transmitida ao arcabouço sólido e parte à água. Assim
sendo, os excessos iniciais de poropressão gerados pelo carregamento não se igualam à
variação de tensão vertical (∆u≠∆σ). A parcela que é transmitida instantaneamente à mola,
na analogia hidromecânica de Terzaghi, equivale a uma variação da tensão efetiva. Em
face desta variação de tensões efetivas, o solo varia de volume resultando em recalques
denominados iniciais ou não drenados.
9. Por que as areias em geral se comportam de forma drenada? Em que situação se
comportam de forma não drenada?
Resposta: As areias possuem permeabilidade elevada, razão pela qual normalmente
existe drenagem rápida da água dos vazios do solo, quando sujeitas a um carregamento

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Sugere-se desenhar uma curva com dados, para ilustrar.
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(comportamento drenado). O comportamento não drenado em areias ocorre em situações
de carregamento finito, onde parte do carregamento aplicado é transmitido
instantaneamente aos grãos, gerando o recalque inicial não drenado.
10. Serão construídos 2 aterros com diferentes alturas (1 m e 3 m, respectivamente) em uma
área de fundação argilosa mole, utilizando um material de empréstimo arenoso. Comente
a relação entre magnitudes e tempos de recalque esperados, em função da construção
dos aterros.
Resposta: A magnitude do recalque é diretamente proporcional ao valor do carregamento
aplicado (∆p). Assim, o aterro com altura 3m (maior ∆p) ocasionará maior recalque de
fundação do que o aterro com altura 1m (menor ∆p). Já o tempo necessário para o
adensamento será o mesmo para ambas as situações visto que este parâmetro (t)
depende apenas das características de “cv” (coeficiente de adensamento, indicador da
velocidade de adensamento) e da altura de drenagem (Hd) da camada de fundação
(mesma em ambas as situações).
11. Qual o objetivo do ensaio oedométrico? Como se executa este ensaio? Quais parâmetros
são obtidos?
Resposta: O principal objetivo do ensaio é a determinação da curva de compressibilidade
do solo, representada pela relação entre o índice de vazios e tensão efetiva, bem como a
estimativa da tensão de pré-adensamento. O ensaio reproduz em laboratório a condição
de fluxo e deformação unidimensional, já que a amostra é impedida de se deformar
horizontalmente e a drenagem é imposta no topo e base. Assim, durante a execução do
ensaio em prensa apropriada são aplicados vários estágios de cargas medindo-se as
respectivas deformações, em tempos padronizados. Em cada estágio de carga, de
compressão ou de descarregamento, são determinados os valores de “cv” (coeficiente de
adensamento), que possibilita a estimativa do tempo de adensamento do solo. Entre os
principais parâmetros obtidos do ensaio, citam-se: índice de vazios, tensão de pré-
adensamento, variação do coeficiente de adensamento, coeficiente de compressibilidade
(av), coeficiente de variação volumétrica (mv), índices de compressibilidade (Cc, Cr, Cs),
permeabilidade (k), entre outros.
12. O que significa OCR ou RSA?

Resposta: Significa a relação entre a tensão de pré-adensamento (σ´vm) e a tensão efetiva
inicial (σ´vo) do solo. Solos Normalmente Adensados possuem OCR=1,0 e solos Pré-
Adensados apresentam OCR>1,0.
13. Se um solo natural de várzea for pré-adensado e o acréscimo de tensões gerado por um
carregamento, devido ao peso de um aterro, resultar numa tensão efetiva final inferior a
tensão de pré-adensamento, qual a expectativa da magnitude dos recalques por
adensamento?
Resposta: A magnitude do recalque será pequena porque a faixa de variação das tensões
aplicadas estará sobre o trecho correspondente à recompressão da curva de
compressibilidade do solo, ou seja, com variação do índice de vazios muito menor do que
ocorreria se o solo fosse normalmente adensado.
14. Se um solo natural de várzea for normalmente adensado e o acréscimo de tensões gerado
por um carregamento, devido ao peso de um aterro, resultar numa tensão efetiva final
correspondente ao dobro do valor da tensão de pré-adensamento, qual a expectativa da
magnitude dos recalques por adensamento?
Resposta: A magnitude do recalque será grande pois a faixa de variação das tensões
aplicadas estará sobre o trecho virgem da curva de compressibilidade, quando ocorre a
maior variação do índice de vazios.


Folha 3
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15. Descreva sucintamente a analogia hidromecânica proposta por Terzaghi para o estudo de
recalques e do processo de adensamento dos solos.
Resposta: Basicamente, a analogia considera uma equivalência de um solo saturado com
um sistema composto de uma mola, pistão, água e uma válvula para controle da
drenagem, sendo que: a) o deslocamento do pistão representa o recalque observado na
superfície do solo devido à aplicação de uma tensão vertical; b) a mola representa o
arcabouço de sólidos e sua variação corresponde à variação das tensões efetivas do solo;
c) a água é o meio líquido que preenche os vazios do solo saturado (no caso, do entorno
da mola), sendo sua drenagem pelo orifício superior responsável pela saída da água do
solo, isto é, pelo adensamento do sistema mola+pistão; d) a magnitude do deslocamento
do pistão depende exclusivamente da compressibilidade da mola e não do conjunto mola
+ água.
16. Comente as diferenças entre recalque imediato (inicial ou não drenado), de adensamento
e secundário. Exemplifique uma situação prática em que o recalque imediato é nulo?
Resposta: O recalque imediato ocorre de forma instantânea à aplicação do carregamento
vertical, devido ao deslocamento horizontal do solo de fundação. O recalque por
adensamento se dá pela lenta saída d´água dos interstícios (vazios) do solo, sendo
necessário um tempo tanto maior quanto menor for a permeabilidade do solo. A fluência
se refere às deformações viscosas que evoluem com o tempo sob um estado de tensões
constante, após completado o adensamento primário. Um exemplo em que o recalque
imediato pode ser nulo é o que ocorre quando o carregamento é “infinito”, ou seja, quando
a área carregada é muito superior à espessura da camada.
17. Quais as hipóteses assumidas na solução da Equação de Adensamento? Comente se
elas podem apresentar diferenças ou variações em relação ao que se observa na prática
da engenharia.
Resposta: Hipóteses: a) solo saturado; b) compressão é unidimensional; c) fluxo é
unidimensional; d) O solo é homogêneo; e) As partículas sólidas e a água são
incompressíveis perante a compressibilidade do solo; f) O solo pode ser estudado como
elementos infinitesimais, apesar de ser constituído de partículas e vazios; g) O fluxo é
governado pela Lei de Darcy; h) As propriedades do solo não variam no processo de
adensamento; e i) O índice de vazios varia linearmente com o aumento da tensão efetiva
durante o processo de adensamento. Comentários: Sim, tais hipóteses podem apresentar
diferenças em relação à realidade das obras como, por exemplo, as três primeiras
hipóteses que indicam que a teoria se restringe ao caso em que não há deformação
horizontal e os solos estão saturados. Por vezes, tal simplificação não ocorre no campo,
como no caso de carregamentos finitos, bem como quando o lençol freático não está
exatamente no nível da superfície do terreno, mas ligeiramente abaixo (0,5 a 1,0m).
18. Quais são os índices de compressibilidade e o que eles significam?
Resposta: Cc = coeficiente de compressão, correspondente à inclinação do trecho virgem
da curva de compressibilidade; Cr = coeficiente de recompressão, relativo à inclinação do
trecho de pré-adensamento do solo, na curva de compressibilidade; e Cs ou Cd =
coeficiente de descompressão, que se refere à inclinação do segmento de alívio de
tensões, obtido a partir de algum ponto inicial sobre o trecho virgem da curva de
compressibilidade.
19. Um ensaio de adensamento foi executado em uma amostra de solo argiloso. Existe dúvida
quanto ao valor da tensão efetiva vertical de pré-adensamento. Comente os possíveis
erros de projeto, caso σ´vm tenha sido definido por um valor maior que o real.
Resposta: Neste caso, o recalque calculado poderia estar sendo subestimado uma vez
que o recalque primário real estaria iniciando antes da tensão de pré-adensamento
erroneamente atribuída.

Folha 4
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20. O que significa porcentagem média de adensamento atribuída a um solo? Exemplifique
com o traçado de uma curva recalque x tempo.
Resposta: Significa o somatório das porcentagens de adensamento de todos os pontos
da camada em relação ao adensamento total. Pode ser interpretada como a relação entre
as áreas delimitadas pelas curvas de porcentagem de adensamento, para um determinado
fator tempo, sendo que de um lado de cada curva tem-se a integral dos excessos de
poropressão existentes na camada em um determinado tempo e de outro lado a integral
dos excessos já dissipados. Abaixo, um exemplo de curva recalque x tempo.




21. Descreva alguns casos particulares que podem ocorrem no adensamento dos solos.
Resposta: a) Carregamentos não instantâneos, que normalmente ocorrem devido à
velocidade de execução das obras; b) Incorporação de grandes deformações, que podem
ocorrer devido ao efeito da submersão dos aterros na camada de solo mole, bem como
influência na evolução do recalque com o tempo.
22. Cite duas situações de campo que podem influenciar na previsão de recalques de um solo
mole sujeito a um carregamento em superfície.
Resposta: a) A existência de fluxo lateral no adensamento, que pode ocorrer no caso em
que o carregamento é realizado em uma área concentrada (faixa de um aterro rodoviário
ou sapata isolada); b) A presença de lentes de areia inseridas no subsolo argiloso mole,
as quais podem facilitar a drenagem e incrementar a velocidade de adensamento.
23. Comente sobre alternativas ou técnicas construtivas que se pode utilizar para aceleração
de recalques de um solo mole.
Resposta: Uma das técnicas mais utilizadas são os drenos verticais (areia, drenos
fibroquímicos ou geodrenos) cravados verticalmente no solo mole, em malha triangular ou
quadrada, sendo que na superfície do terreno o deságue das águas subterrâneas
captadas ocorre no interior de um colchão drenante executado na base do aterro. Outra
técnica é a utilização de sobrecarga temporária (sobre-aterro) que atua durante um certo
tempo e posteriormente é removida quando o solo mole já teve sua resistência aumentada
em razão do recalque parcial ocorrido. Uma terceira alternativa é o emprego de
adensamento a vácuo que consiste na aplicação de vácuo em um sistema de drenos
verticais cravados na camada mole.
24. Descreva sucintamente que tipo de instrumentação geotécnica pode ser utilizada para
monitorar o comportamento de um aterro com 2,50m de altura a ser executado sobre um
terreno de fundação, saturado, com presença de 10m de argila siltosa muito mole
orgânica, sobreposta a uma camada de areia permeável.
Resposta: a) placas de recalque posicionadas na base do aterro, para medição direta do
deslocamento vertical; b) marcos superficiais instalados nos taludes e junto ao pé da saia
do aterro, para medição dos deslocamentos (x,y,z); c) perfilômetro colocado ao longo da
base do aterro, numa seção de estudo/monitoramento, para medição direta da
deformação vertical; d) extensômetro magnético (“aranhas”) em tubos verticais
atravessando a camada mole, para detecção de superfícies de ruptura; e) piezômetros
tipo Casagrande, para medição de poropressões;


Folha 5