aterrossobresolosmoles- mecanica dos solos 2

7/25/2019 Aterrossobresolosmoles- mecanica dos solos 2

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ATERROS SOBRE SOLOS MOLES

1 - O PROBLEMA:

A construo de aterros sobre solos moles consiste, ainda, em um grande problema para a Engenharia,

apresentando-se de forma onerosa e nem sempre eficaz. Muitas vezes se tenta desviar a obra para evitar o

inconveniente sabido porm que se defronta com o aumento de custo e prazo da tem-se que pensar e

ponderar, e ento aterrar. !sugesto"Muitas vezes a obra desviada para evitar o inconveniente, porm h#

o surgimento de outro , qual se$a, o aumento de custos e prazo da obra. %ecess#rio se faz ponderar,

demasiadamente, para ento optar pelo aterramento.

2 - RUPTURA DA BASE E RECALQUES EM EXCESSO:

Estes fatores devem ser analisados, impreterivelmente, na concepo de um aterro sobre solo mole.

A ruptura da base consiste no deslizamento de uma poro de solo de fundao e&ou do aterro onde se

observa a elevao da fundao. %ormalmente esta ruptura ocorre de maneira cilndrica !raio" e

e'austivamente estudada em estabilidade de macios !Mtodo de (ellenius".

) problema poderia ser analisado por considera*es de capacidade de carga e da teoria de elasticidade dos

solos.

%o que se refere a recalques e'cessivos, devem ser cuidadosamente estudados tanto os recalques totais e

diferenciais, como o tempo e a velocidade destes .

)s recalques diferenciais, sem nenhuma uniformidade de um ponto para outro, resultam em tens*es

adicionais que podem e'ceder as tens*es de pro$eto, promovendo a ruptura do aterro. Em alguns casos

estas rupturas podem ser muito perigosas alm de onerosas.

%o que se refere a tempo e velocidade, necess#rio e muito importante que estes ocorram durante a

e'ecuo do aterro, evitando, portanto, que ocorram em grande proporo ap+s o carregamento a que se

destina o aterro ! estruturas, etc..". or este motivo se faz necess#ria a acelerao dos recalques por

intermdio de tcnicas, tais como sobrecargas e drenos verticais de areia.

ais aspectos, ruptura de base e recalques e'cessivos, so interligados em qualquer soluo adotada, pois

a resistncia do solo funo de seu adensamento. Adiante sero citados estudos mais detalhados sobre

os recalques em aterros sobre solos moles.

3 - ESCOLHA DA SOLUO:

%a escolha da soluo ou das solu*es em con$unto determinadas / e'ecuo de aterros sobre solo mole,

devem ser considerados os seguintes fatores0

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1.2 - 34ME%56) 3) AE77)0

Este elemento afeta diretamente a soluo a ser escolhida, pois quanto maior o aterro, maiores so as

tens*es desenvolvidas e, por conseq8ncia, maiores sero os recalques e, quanto mais largo, maior ser# o

bulbo de presso no subsolo.

1.9 - :A7A:E7;54:A 3) MAE74A< 3E (=%3A>6)0

%este caso em particular, primeiro e'ecuta-se o processo de sondagem onde, at atingir camadas mais ri$as

determinam-se as diferentes camadas do solo, delimitando verticalmente e horizontalmente a camada de

solo fraco. ) pr+'imo passo consiste em colher amostras indeform#veis, para a e'ecuo de teste em

laborat+rio, onde se ob$etiva determinar as caractersticas de resistncia e compressibilidade. Ainda se

verifica a necessidade de realizar teste ?in sito@, no caso de argilas sensveis, onde os testes de laborat+rio

sero afetados pelo amolgamento das amostras coletadas, normalmente ocasionado pela penetrao do

amostrador e talhagem dos corpos de prova. Estes e'ames detalhados so de e'trema importncia, para

que no se construa aterros inseguros ou anti-econBmicos dependendo do coeficiente de segurana

adotado. A determinao do peso especfico do material e tambm do nvel do lenol fre#tico pode interferir

na soluo a ser escolhida. C importante citar, que qualquer custo relacionado / investigao prvia do

subsolo na grande maioria dos casos muito menor do que os custo de re-trabalho na e'ecuo da obra

se$a por ruptura da base ou por recalques e'cessivos.

1.1 - MAE74A45 345)%;DE45

C muito importante saber quais materiais disponveis, pr+'imo ao local do aterro a ser e'ecutado e tambm

para uma eventual substituio do material mole ou ainda para a e'ecuo de bermas, tambm se faz

necess#rio, avaliar a e'istncia de areia pr+'imo ao local do aterro para possvel e'ecuo de drenos. %a

e'ecuo do aterro necess#rio avaliar sobre esses materiais0

2" volumes e caractersticas de cada material

9" peso especfico previsto ap+s compactao do aterro

1" resistncia do macio a ser e'ecutado

F" coeficientes de empolamento e reduoG" distncias de transporte

H" custos de cada um dos materiais e opera*es a serem e'ecutadas.

3os elementos citados, cabem a este trabalho mencionar apenas os relacionados as caractersticas dos

materiais.

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A caracterstica dos aterros, ap+s a e'ecuo, deve ser avaliada atravs de corpos de prova para determinar

o grau de compactao e o seu teor mdio obtidos no aterro, adotando um desvio padro tanto para o grau

de compactao, quanto para a umidade, coerentes com as condi*es que influem na variabilidade do aterro

compactado. Moldar corpos de prova, de tal forma que os parmetros de moldagem distribuam em torno da

mdia, o desvio padro previsto e realizar nestes corpos, ensaios que determinem a resistncia ao

cisalhamento para as condi*es em estudo. As envolt+rias obtidas sero empregadas nas an#lises de

estabilidade do aterro.

1.F - 7)I7AMA 3E :)%57=>6)0

) tipo de equipamento disponvel e o prazo previsto, afetam diretamente a escolha da melhor soluo para

a e'ecuo do aterro.

1.G - 6) 3E MAE74A< M)


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compressibilidade conveniente. ) novo subsolo, nestas condi*es, ter# que resistir a presso transmitida

pelo aterro e no dever# sofrer recalques apreci#veis sob efeito destas tens*es. Esta tcnica foi utilizada na

construo da rodovia iaaguera - Iuaru$#.

Entretanto, um problema poder# ocorrer na e'ecuo deste tipo de tcnica, qual se$a, a influncia do nvel

do lenol fre#tico, onde a medida que a altura submersa aumenta, os problemas com escavao aumentam

na mesma proporo, necessitando conter e repor os materiais o mais rapidamente possvel. )utro fator

que ao determinar a e'ecuo atravs deste mtodo, podem ser encontrados dutos de passagem no

subsolo.

A remoo do material pode ser e'ecutada por bombeamento, deslocamento por e'ploso ou tambm pelo

mtodo tradicional de escavao.

F.9.2 - E5:ADA>6) ME:K%4:A0

5omente se opta por esta soluo, quando a camada de solo a ser substitudo considerada rasa !bai'a

profundidade L 1 metros" e, tambm, quando se tem pouco tempo para obter a estabilidade do aterro. As

escava*es so feitas por meio de escavadeiras tipo ?dragline@, e'ecutando-se ao mesmo tempo o aterro.

Este procedimento facilita a utilizao dos equipamentos e evita o reflu'o do material na regio escavada.

) processo s+ pode ser utilizado, quando se tem material de reposio em quantidade suficiente para

e'ecutar o aterro.Este material, normalmente granular, mais bem compactado mesmo com a presena de

#gua. %o entanto, se o reflu'o de material escavado for muito r#pido devido ao ndice de plasticidade

ocasionado pela presena de #gua, outro mtodo e'ecutivo dever# ser aplicado. Este processo e'ige muita

ateno quanto a possvel mistura de material removido com material mole, o que propicia a e'istncia debols*es de material mole, ocasionando recalques diferenciais srios no aterro. Este mtodo e'ecutado

quando o material mole apresenta aumento de resistncia e compressibilidade bai'a, com a profundidade,

reduzindo a camada compressvel.

F.9.9 - 3E5


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:onstruindo-se um pequeno aterro, nota-se, depois de um certo tempo, o deslocamento de material para as

laterais devido ao peso, '$("0$-#$ " (at$'ial $( +( !"# la!"# $ a+($ta-#$ " at$''" a'a $#t$ la!" ,

aumentando por conseq8ncia altura. 5obre o efeito deste acrscimo de peso, nota-se o aparecimento de

novos deslocamentos laterais, o material deslocado removido, sempre do mesmo lado. E desta maneira,

sucessivamente, at completar o aterro. ) deslocamento nesse caso feito sempre para uma mesma

direo.

:onstruindo um pequeno aterro no centro, sobre uma escavao pequena, at, no m#'imo, o nvel da #gua,

aumenta-se o aterro simultaneamente nos dois lados, provocando, por efeito deste peso adicional o

deslocamento ascendente para ambos os lados. ) aumento gradual do aterro, processa-se continuamente e

pode ser acelerado, removendo-se o material deslocado, atravs de valetas laterais adicionais.

)s dois ltimos processos devem ser realizados com muita cautela, evitando-se rupturas de base.

F.9.1 - A55E%AME%) )7 NA) 3OPI=A0

Este mtodo pode ser empregado quando o material possui resistncia suficiente para no se deslocar com

o peso do aterro, porm permite recalques e'cessivos ap+s a e'ecuo do mesmo.

A utilizao de $atos dO#gua sobre o material, promove uma alterao na argila, amolgamento da mesma que

acaba se deslocando sob o peso do aterro. ) processo pode ser utilizado quando se disp*e de #gua

suficiente.

) lanamento de $atos dO#gua sobre o aterro promove sua saturao e, conseq8entemente, aumento do

peso, bem como a velocidade de deslocamento da camada inferior.

%este processo e'iste o grande risco da permanncia de material mole !bols*es moles" que podemocasionar srios recalques diferenciais no aterro.

F.9.F - 7EM)>6) )7 ME4) 3E Q)MQA 3E 5=:>6)0

As bombas de suco so muito utilizadas na retirada de material e'tremamente mole, normalmente so

montadas em terra ou barcas !3ragas". rocesso pouco e'ecutado devido ao elevado custo.

F.9.G - 3E5


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Este processo indicado para grandes #reas, onde a presena de pequenos bols*es de material mole no

causaria grandes danos, comprovado em alguns casos, a vantagem econBmica sobre outros mtodos

e'ecutivos.

%o pro$eto deste tipo de tcnica fundamental o conhecimento do perfil do solo, obtido atravs de

sondagens, o que permite a$ustar a profundidade das camadas a serem deslocadas e tambm verificar a

camada que suportar# o aterro, ap+s a retirada do material mole.

As e'plos*es, no apenas deslocam o material mole que dese$a substituir, mas, tambm, transformam a

estrutura do solo argiloso, amolgando e bai'ando sua resistncia, da a necessidade de plane$ar as

e'plos*es para que no ocorra liquefao total do material acima dos limites dese$#veis.

)s principais mtodos empregados so0

F.9.H - MC)3) 3A5 DA


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F.9.W - MC)3) 3) A


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A interpretao de resultados das leituras de piezBmetros tem, em muitos casos au'iliado a aplicao dos

processos te+ricos de c#lculo. Evidente, que neste tipo de soluo so necess#rios muitos valores de

estudo, para que se$am avaliados os resultados estatisticamente, tais como resistncia e compressibilidade

do solo mole. 3evem ser particularmente analisadas, as curvas que e'primem a variao de adensamento

em funo do tempo !tempo- recalque", bem como as curvas de ndices de vazios em funo de logaritmo

das press*es, e as press*es de pr-adensamento, por meio destas determinadas. Ainda so necess#rios

ensaios, de compresso tria'ial e adensados r#pidos, com press*es de adensamento vari#veis e

crescentes, correspondentes /s diversas fases de construo do aterro, a fim de determinar o aumento da

resistncia correspondente ao aumento do adensamento do material sob a carga est#tica !aterro".

44 - UTLAO DE SOBRECAR5A:

A utilizao deste mtodo muito utilizada na e'ecuo de aterros, onde h# aprimoramentos das tcnicas

utilizadas para ensaio e a comprovao pr#tica das teorias de c#lculos, que do resultado / aplicao cada

vez maior de mtodos em que se necessita de maior conhecimento do comportamento do solo.

A colocao da sobrecarga tem por fim transmitir ao solo de suporte, press*es bastante elevadas,

resultando recalques elevados, por conseq8ncia. A figura 9, mostra um e'emplo tpico do andamento dos

recalques do aterro, com e sem a sobrecarga, para as demais condi*es constantes. A retirada da

sobrecarga se faz em geral um pouco acima da assntota correspondente / carga prevista, no s+ por no

se conhecer e'atamente a posio desta, porque, geralmente, ap+s a retirada da sobrecarga, ocorre um

certo inchamento do material, normalmente pequeno e de pouca durao, no pre$udicial.

)s principais efeitos do emprego da sobrecarga so0- Em primeiro lugar permitir que se d certo efeito de pr-adensamento na argila

- Em segundo lugar, acelerar os recalques, de forma a se poder construir a superestrutura mais

rapidamente, su$eita a sofrer recalques diferenciais menores que os previsveis sem a sobrecarga

- Em terceiro lugar, aumentar a resistncia ao cisalhamento do solo, uma vez que, devido ao fenBmeno

histerese, apenas parte do aumento dessa resistncia produzida pela sobrecarga desaparece ap+s sua

remoo , o que ir# corresponder a um aumento do coeficiente de segurana da obra, ap+s a retirada da

sobrecarga.

Evidentemente, a sobrecarga s+ pode ser utilizada neste caso, quando o terreno de fundao temcapacidade de suporte suficiente, sendo, /s vezes, necess#ria sua construo em etapas, ou ritmo lento,

podendo contar com o aumento da resistncia de suporte em funo deste.

Ensaios de campo com os equipamentos adequados se fazem necess#rios no emprego e e'ecuo deste

processo, onde se necessita medir ?in sito@ a presso neutra desenvolvida e sua dissipao, bem como, a

determinao dos recalques observados. )s resultados acima citados adequadamente associados,

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determinam um ndice de andamento do processo de adensamento e da segurana da construo ou ainda

do emprego de qualquer medida corretiva necess#ria.

Este mtodo comumente utilizado em con$unto com drenos de areia, este citado a seguir, dando muito

bom resultado.

A sobrecarga, na maioria dos casos, consiste na utilizao do pr+prio material do aterro, sendo

complementado caso necess#rio, devido a ocorrncia de recalques diferenciais.

46 - BERMAS DE EQULBRO:

Vuando ocorre a ruptura de base, a superfcie de ruptura tem, geralmente, uma forma cilndrica, portanto,

resultando em um crculo para uma determinada seo, indicando que para cada seo e'iste um crculo

crtico, onde o coeficiente de segurana mnimo.

As an#lises de cada crculo, so dadas pela relao entre os momentos em relao ao centro do crculo,

das foras atuantes e das foras resistentes, onde as foras atuantes so constitudas, isolando-se a seo

circular pela resultante correspondente / soma algbrica do peso do aterro e do material de fundao, e,

portanto, ao peso do material da seo situado do mesmo lado que o aterro !vertical que passa pelo centro",

menos o material situado do lado oposto, as foras resistentes so dadas pela resistncia do material ao

longo do crculo !material de aterro e fundao".

Vuando a relao entre as foras apresenta valores inaceit#veis, e'cessivamente bai'os, aumenta-se a

estabilidade pela construo de bermas de equilbrio, contra-pesos colocados na semi-seo oposta ao

aterro, diminuindo o resultado da soma algbrica, referida anteriormente, aumentando a parcela negativa.

As dimens*es das bermas so determinadas de acordo com o problema, garantindo que a pr+pria bermatenha estabilidade com um coeficiente de segurana conveniente. Ao posicionar a berma, o crculo crtico

varia de posio, sendo necess#rio refazer as an#lises de estabilidade.

As bermas so utilizadas para corrigir rupturas ocorridas durante ou ap+s a construo de aterros. %estes

casos, se determina a posio do crculo de ruptura, por an#lise e observao da onda de lama formada,

das trincas e da profundidade do terreno firme. $#t$ &a#" #$ !$7i$ a'a $#t$ &8'&+l" &'8ti&", +(

&"$7i&i$t$ !$ #$/+'a)a i/+al a 1, a $9+a)*" !$ '$#i#t&ia !" (at$'ial $, &"(a';-la &"( "#

'$#+lta!"# !"# $#ai"#, #".'$ " ($#(" (at$'ial, a


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Vuando o solo de fundao no suportar, nem mesmo a berma de altura necess#ria, para resolver o

problema de estabilidade do aterro, introduz-se, bermas au'iliares, de altura menor que as principais,

dimensionadas de maneira an#loga.

) material das bermas, no precisa ser compactado, como o do aterro, podendo sempre que possvel ser

constitudo de material ?bota-fora@, inaproveit#vel na construo do subleito, tornando o processo bastante

econBmico. ara utilizao, neste caso, necess#ria a an#lise de estabilidade e da envolt+ria de resistncia

do material da berma, diferentemente do aterro compactado.

A altura admissvel do aterro pode ser calculada atravs de diversas f+rmulas, conforme a capacidade de

carga adotada. Na\obson desenvolveu um mtodo para c#lculo da altura admissvel de um aterro sobre solo

mole, e da quantidade de bermas necess#rias a sua estabilidade, bem como, um mtodo de c#lculo para os

comprimentos das bermas. As principais hip+teses envolvidas em suas dedu*es que o material de

fundao homogneo e apenas coesivo !ngulo de atrito nulo" que a carga aplicada pelo aterro infinita

na direo longitudinal !tratamento bidimensional do problema" que o terreno de fundao apresenta

superfcies limtrofes horizontais que o carregamento constitudo por cargas pontuais muito pr+'imas

porm independentes !os crculos de ruptura no se propagam no aterro". A ltima hip+tese, demonstra o

quanto este processo criado por Na\obson est#, e'cessivamente a favor da segurana.

5egue abai'o o procedimento de c#lculo de Na\obson, para altura e nmero de bermas0

- 3eterminar por meio de sondagens ou similar, o perfil do subsolo em estudo

- or meio de ensaios ?in situ@, laboratoriais, ou, ainda, an#lise de estabilidade sobre crculo de

ruptura $# ocorrido, determinando a coeso do material de fundao

- ) terreno de coeso ?c@, pode ser submetido a um carregamento uniformemente distribudo de0

adm ] c & U,2W- ara um coeficiente de segurana ?^@, e para um aterro de peso especfico ?_@, a altura do aterro

ser#0 hadm ] c & U,2W ' ^' _

- Vuando a altura do aterro h2 ` h adm, devem ser utilizadas bermas de equilbrio, de tal modo que0

p9 ] p2 c & U,2W , onde p2] presso do aterro e p9 ] presso da berma

- Vuando p9 ` p adm, deve ser usada uma segunda berma

A determinao do comprimento da berma, necess#rio para que ha$a estabilidade do aterro, no to

simples. Na\obson divide seu estudo em trs casos distintos, de acordo com o crculo crtico de ruptura,

tangente ao solo firme sub$acente ao material mole

- 4r# cortar o pr+prio aterro

- :ompreende todo o aterro dentro da seo

- %o alcance terreno firme.

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Em cada caso citado, momentos de foras so desenvolvidos, por meio de foras atuantes em relao ao

centro do crculo de ruptura, o momento m#'imo calculado, igualando-se a primeira derivada a zero, dando

resultados atravs de gr#ficos.

!figura 1 apenas e'emplo para o primeiro caso"

4@ - DREOS ERTCAS DE AREA:

5o empregados, para acelerar o adensamento do solo, permitindo o aproveitamento da m#'ima resistncia

ao cisalhamento possvel, pela diminuio da presso neutra, e fazendo com que os recalques diferenciais

ocorram em menor tempo. 5ua finalidade oferecer um caminho mais f#cil de passagem para #gua e'pulsa

pelo solo em processo de adensamento !percolao".

A construo de aterros por etapas e a utilizao de drenos de areia, devidamente pro$etados, permite a

construo de aterros sobre camadas bastante profundas de solo mole e com altura inadmissvel, sob

condi*es de construo sem maiores cuidados.

) processo utilizado, geralmente, com a utilizao simultnea de sobrecarga, com intuito de acelerar o

desenvolvimento dos recalques e reduzir os efeitos de compresso secund#ria.

)s drenos comumente utilizados so os de areia. %o passado, no no Qrasil, eram utilizados drenos de

papelo, feitos por indstrias especializadas, que eram cravados em campo, atravs de m#quinas especiais.

) pro$eto dos drenos verticais de areia, para a construo de aterros sobre solo mole consiste em0

-

:alcular a velocidade do adensamento do solo mole, que se dese$a aterrar, sob a ao dos drenos edo carregamento do aterro, e eventualmente da sobrecarga, sendo esta velocidade, funo dos

fatores naturais, inerentes ao problema, tal como a espessura da argila, a espessura por face de

drenagem !distncia de drenagem", e as caractersticas de compressibilidade do solo !ndice de

compresso, coeficiente de adensamento vertical e radial",e elementos que sero fi'ados pelo

pr+prio pro$eto, como dimetro e espaamento dos drenos de areia, a velocidade de lanamento do

aterro, a altura e a permanncia da sobrecarga, o recalque permitido, ap+s a retirada da sobrecarga,

sendo este o limitador das press*es neutras previstas, a serem usadas como elemento de controle

no campo, comparadas /s medidas no piezBmetros que devem ser instalados sob o aterro para este

fim.- Analisar a estabilidade do aterro, tanto durante, o adensamento como, ap+s a construo.Essa

an#lise deve levar em considerao a resistncia ao cisalhamento do solo e o respectivo aumento

como conseq8ncia da diminuio da presso neutra pelo adensamento, deve ser feita para v#rios

est#gios, durante a construo e ap+s o trmino desta.

%a relao abai'o esto citados os dimetros e distncias de drenos mais utilizados0

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4ntervalo de variao !m" Dalor mais freq8ente -TG !cm"3imetro 2G a TG FG a GUEspaamento 9 a H 9 a 1n ] 7 & r !" F a F9 X

!" :itado adiante

F.H.2 :P


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a ] d & dp ] coeficiente de compressibilidade, suposto constante no intervalo dp

u ] presso neutra

t ] tempo

z ] distncia da superfcie ao elemento considerado

:om as hip+teses mencionadas e estabelecidos limites de integrao para ?t@, variando de U a e ?z@

variando de U a , foi deduzida a equao final, da forma

= ] f!tv"

)nde, definida a ?porcentagem de adensamento@ =z@, em qualquer cota e instante, pela proporo entre o

recalque parcial sofrido por um elemento de solo com altura dz, e o recalque total que ir# resultar do

acrscimo de presso, a integrao desses valores ao longo de toda a camada fornece a porcentagem de

adensamento =,

e v ] =v & d ' t ,

onde0

:v ] coeficiente de adensamento vertical, suposto constante

d ] distncia de drenagem

] tempo.

erzaghi e (rohlich procuraram determinar ?=@, em funo de ?@, para diversos casos representativos de

distribui*es de press*es encontradas na pr#tica, colocando as solu*es sob a forma de gr#ficos.

Est# apresentada na figura F a curva correspondente a = ] f!v", para o caso mais comum de um

carregamento que varia linearmente com a profundidade !curva trace$ada".

:alculado o adensamento vertical, a partir de ensaios de laborat+rio, e conhecida a altura de drenagem da

camada, possvel determinar o valor de v, que , atravs do gr#fico da (ig.F , fornece a porcentagem de

adensamento ?=@, para um certo tempo ?t@, calculado ainda o recalque total ?@, dado por0

] !!Z ' " & 2 j " ' log ! pf & pi",

onde0

Z ] ndice de compresso

] altura total da camada de argila

] ndice de vazios inicial

pf ] presso final ! presso inicial mais acrscimo de presso"

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pi ] presso inicial

e para o recalque ap+s um determinado tempo ?t@ , ser#0

t ] = ' k

7ichart introduziu nesse estudo, a influncia da variao do ndice de vazios na equao diferencial,

variando portanto o termo ! 2 j " na e'presso de :v, chegando a uma srie de curvas bastante pr+'imas

/s anteriormente obtidas, e concluiu pelo no interesse de levar em conta este fator.

5chiffman, desenvolveu, recentemente, uma teoria de adensamento unidimensional de camadas em que o

carregamento funo do tempo.

F.H.2.9 - A3E%5AME%) 7A34A


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)nde0

7 ] raio da zona de influncia do dreno

7 ] raio do dreno.

Apresenta erzaghi curvas que do0

= ] f !r" para n ] 2, n ] 2U e n ] 2UU.

Qarron faz um estudo bastante completo do adensamento radial, analisando separadamente o caso de

deformao vertical livre, a resultante de uma distribuio uniforme da carga superficial, e a de igual

recalque ausncia de recalques diferenciais, por imposio da mesma deformao vertical em todos os

pontos da superfcie. 3esenvolve as equa*es referentes a cada caso, colocando suas solu*es sob a

forma de gr#ficos semelhantes ao de erzaghi.

7ichart compara os resultados decorrentes das duas hip+teses, que representam os casos e'tremos,

mostrando ser pequena a diferena de resultados principalmente para curvas de n]2U, sendo, mesmo para

n]G, as curvas praticamente idnticas a partir de GU de adensamento. Assim, sendo o tempo necess#rio

ao c#lculo baseado na hip+tese de deformao livre da ordem de 2U / 2G vezes, o necess#rio para o c#lculo

baseado na outra hip+tese de igual recalque, como feito por Qaron e Z$ellman.

As curvas correspondentes /s equa*es =r ] f !r" se encontram na (ig.F, para v#rios valores de n.

) c#lculo do adensamento radial, portanto, se faz conhecendo-se a altura da camada de argila e fi'ando-se

o dimetro e o espaamento dos drenos de areia. ) coeficiente de adensamento, em geral, calculado a

partir do coeficiente de permeabilidade da direo radial, admitido em funo do coeficiente de

permeabilidade vertical e do tipo de terreno em apreo !segundo :asagrande, Apud e Milton Dargas, podeser tomado de G a 2U para aterros compactados e de 2 a 2UU para sedimentos naturais".

(oram desenvolvidos ensaios de adensamento para a determinao dos coeficientes de permeabilidade e

adensamento radiais, com carregamento vertical e onde s+ se permite flu'o radial.

:om o valor de :r, admitido ou determinado, calcula-se0

r ] :r & !97" ' t , a partir das curvas =r ] f !r".

) valor de =r Qaron introduz em seu estudo a influncia e'ercida por duas condi*es que podem afetar o

andamento do adensamento radial, no caso dos drenos de areia0

- Efeitos decorrentes da colocao dos drenos na argila, que conseq8entemente, geram no s+ oamolgamento da camada mais pr+'ima dos drenos, como tambm a presena de finos arrastados

durante a e'ecuo dos trabalhos, e que vo diminuir a permeabilidade da camada ad$acente aos

drenos. Este efeito depende do tipo de aparelhamento e tcnica, utilizados na abertura dos furos e

colocao dos drenos. 5upondo que a zona de perturbao, pela colocao dos drenos, tem

dimens*es e propriedades constantes, sendo considerada incompressvel, por seu adensamento

demasiado r#pido.


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indeformado \n e o da zona perturbada \p, e a relao s entre o raio da zona perturbada, e o

dreno.7ichart mostra que a posio das curvas tempo-recalque funo apenas de n, e a influncia

dos efeitos de colocao funo de n, s e \n&\p. :onclui-se que, dado um determinado raio real de

influncia de um dreno, rodeado por uma zona perturbada pela sua colocao, a combinao de

valores n, s e \n&\p pode definir um dreno ideal com raio de influncia menor, equivalente ao dreno

real.

- ) efeito da resistncia dos drenos, / passagem da #gua impossvel de se evitar com a colocao

de material e'tremamente perme#vel porque, necess#rio que o material de filtro tenha vazios

suficientemente pequenos para impedir a sua invaso por partculas vizinhas de solo. Qaron introduz

o valor \d do coeficiente de permeabilidade do dreno deduzindo as equa*es correspondentes.

7ichart assinala que, para casos pr#ticos, de drenos verticais de areia de Tn2G e para 97 & 2,

o efeito de resistncia dos drenos sobre o adensamento desprezvel. 5chiffman introduz na

deduo de suas equa*es, para o caso de flu'o radial e deformao igual, o coeficiente de

permeabilidade e carregamento vari#veis, e por suas equa*es sob a forma de gr#ficos. ansbo

deduz a equao do adensamento radial, para os drenos verticais de areia e deformao igual, para

uma teoria de permeabilidade diferente da de 3arc, desenvolvida em seu trabalho ap+s a

realizao de ensaios de permeabilidade. ara pequenos gradientes hidr#ulicos, como o caso, a

lei de permeabilidade segundo ansbo, dada por v] \ ' i m, em que m varia de 2 a 2,G, e funo

do ndice de vazios, da temperatura e da argila. As equa*es deduzidas so postas em gr#ficos e

comparadas a medidas efetuadas, apresentando-se bastante concordantes.

F.H.2.1 - A3E%5AME%) 7434ME%54)%A


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A instalao dos drenos verticais de areia, compreende a perfurao do solo, o revestimento do furo, o

enchimento do furo com material drenante de granulometria conveniente, bem como, a retirada do tubo de

revestimento.

A perfurao pode ser feita de acordo com o caso, utilizando trado ou broca rotativa ou de percusso, com

ou sem $ato dO#gua, sendo conveniente a colocao de tubo de revestimento, evitando o estrangulamento do

dreno devido ao fechamento do furo, ou ainda pode ser cravado diretamente o tubo, retirando o material de

dentro do tubo por meio de $atos dO#gua ou ar. ) segundo processo, embora inconveniente de maior

dificuldade de limpeza do furo, o que menor amolgamento introduz no solo, durante a cravao.

) enchimento do furo, ap+s a limpeza completa do furo, atravs de material com a granulometria adequada,

para permitir a sada da #gua, com maior permeabilidade possvel e ao mesmo tempo evitando que os finos

impermeabilizem os drenos. A granulometria funo do pr+prio solo.

Em geral conveniente que uma camada de areia de granulometria semelhante ao do dreno se$a colocada

ligando a parte superior dos drenos, recobrindo o aterro, para melhor conduzir a #gua trazida pelos drenos

de areia.

F.H.1 - (A)7E5 :)M


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representativos do solo em questo e outros fatores que sero citados a seguir, afetando de maneira mais

intensa do que esta hip+tese, e a diferena entre o comportamento previsto e o real em drenos verticais de

areia.

F.H.G - 4%(


19/26

F.H.T - 5E::4)%AME%) 3)5 37E%)50

Este um dos problemas mais srios que pode ocorrer na instalao dos drenos verticais de areia,

inutilizando-os por completo, sendo em alguns casos no percebidos e levando alguns pro$etos ao fracasso.

Essa situao pode ocorrer na colocao do material arenoso, ou no lanamento do aterro, e at mesmo no

fim deste lanamento. A soluo para este grave problema, a utilizao do mtodo adequado de instalao

do dreno, com o uso de tubos de revestimento a ser retirado ap+s a colocao do material arenoso, e

principalmente a an#lise cuidadosa da estabilidade do aterro, no s+ com relao a &8'&+l"# !$ '+t+'a !$

#+$'7i&iai#, como com relao a crculos profundos. 3esta forma, quando previsveis pela an#lise, tais

seccionamentos podem ser evitados, quer pelo emprego de bermas de equilbrio, quer pela adoo de um

ritmo mais lento de construo do aterro, quer ainda pela instalao de um sistema adicional de drenos.

F.H.W - E(E4) 3)5 IA5E5 :)%43)5 %) 5)


20/26

F.H.2U - EE7)IE%E43A3E 3) 5)


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reduzir a altura desta, e eventualmente a necessidade de uma segunda berma para equilbrio da primeira,

esta segunda, se necess#ria, poder# ainda ser construda com o pr+prio material mole escavado.

ambm se pode tentar, de acordo com o mesmo princpio, construir a berma com material de maior

densidade, caso e'iste disponvel.

@ ESTABLDADE DOS ATERROS:

3evido / dificuldade da estimativa confi#vel das press*es neutras, que se desenvolvem no processo de

ruptura, e'iste uma preferncia em analisar a estabilidade dos aterros sobre argilas moles, por mtodos que

consideram as tens*es totais envolvidas, alm do fato de que o nmero de an#lises de rupturas em termos

de tens*es totais, muito maior do que em tens*es efetivas, o que resulta no aprimoramento do mtodo

alm de proporcionar maior confiabilidade a quem o emprega.

ara a an#lise de estabilidade, dois aspectos devem ser considerados0 os parmetros representativos da

resistncia do solo e o mtodo de an#lise das foras envolvidas, a estabilidade. Estes problemas so

equacionados, para carregamentos na superfcie, atravs de equa*es do tipo0 9 & S+ , sendo q a

tenso aplicada, que provoca a ruptura, %c um coeficiente que depende da geometria da #rea carregada e

do mtodo de c#lculo, 5u a resistncia no drenada do solo, nico parmetro envolvido.

H.2 7E545%:4A %6) 37E%A3A 3A5 A7I4


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atravs de ensaios e'ecutados, )shima !2XX2", comprovando a anisotropia de resistncia no drenada,

associada a direo do plano de cisalhamento e do sentido das tens*es cisalhantes, induzidas pelo

carregamento. ara a an#lise das rupturas, ativas e passivas dos taludes, em centrifuga, foram utilizados

valores obtidos de prensa de cisalhamento direto, desenvolvida por Mi\asa !2XX1", onde a principal

caracterstica, consiste na eliminao do atrito entre os anis este fato reconhecido por estudiosos, onde

se considera que ao longo da superfcie de ruptura, ocorrem situa*es diferentes conforme figura A, tem-se

realizado ensaios que representam estas trs situa*es, indicado na figura Q, onde se apresenta que a

resistncia a compresso tria'ial sempre superior / obtida em e'tenso tria'ial, sendo a relao maior

quanto maior a plasticidade do solo, podendo at atingir 9.

H.2.9 A 7E545%:4A %6) 37E%A3A :)M ) EM)

anto os ensaios de laborat+rio, como ensaios de palheta em campo !vane test", mostram que a resistncia

depende da velocidade de aplicao das cargas. Em ensaios em argilas da bai'ada fluminence, Q$errum

!2XT9", mostra que a resistncia varia de 2U a 2G por ciclo de variao do tempo de carregamento,

quando a solicitao feita em um tempo dez vezes mais longo, a resistncia 2U a 2G menor.

Este fenBmeno e'plicado por Q$errum !2XT9", com base na no permanncia definitiva, de liga*es argila-

argila nas foras transmitidas entre as partculas do solo, sendo este efeito maior, quanto mais argiloso o

solo. :om base no que foi descrito, concluiramos que quanto mais r#pida a e'ecuo do aterro, o mesmo

apresentaria uma capacidade de carga maior. Em princpio, sim , porm o mesmo no ocorreria com o

tempo, vindo o mesmo a romper. 3ois fatores passam a ocorrer, as liga*es argila-argila passam a se

desfazer lentamente. E a dissipao da presso neutra diminui o ndice de vazios, aumentando aresistncia. Em longo prazo a estabilidade ser# aumentada, porm, em curto prazo, ela poder# estar sendo

diminuda. :om base em retro-an#lises, Q$errum !2XT9", sugere coeficientes para a correo de valores de

ensaios de resistncia determinados em ensaios de palheta de campo para que representem a resistncia

mdia que ocorria na ocasio da ruptura levando-se em conta o efeito do tempo e a anisotropia !(igura :".

H.2.1 5)Q7E A3E%5AME%) 7)D):A3) )7 A3E%5AME%) 5E:=%3P74)0

Em ensaios de adensamento se observa, nitidamente, o efeito do adensamento secund#rio, principalmente

nas argilas moles, e para as tens*es acima das tens*es de cedncia !pr-adensamento".A figura 3, ilustra como o efeito do adensamento secund#rio afeta a curva de um solo, apresentando uma

tenso de pr-adensamento superior as tens*es que o solo foi previamente adensado. :onsiderando que o

adensamento secund#rio mais visvel quanto mais argiloso solo. A razo de cedncia !):7", relao

entre a tenso de pr-adensamento e a tenso efetiva vertical de campo !razo de sobre adensamento",

para argilas normalmente adensadas por perodos de alguns milhares de anos, variam, segundo Q$errum

!2XT9", conforme a figura (. A alterao da terminologia, procura evitar distor*es de conceitos que a

22


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anterior proporcionava. 5ob o ponto de vista geol+gico, ainda e'istem argilas normalmente adensadas

porm sob o ponto de vista das tens*es efetivas envolvidas, al considerao e'tremamente importante

para a interpretao das correla*es freq8entemente empregadas para estimar a resistncia no drenada

das argilas.

H.2.F MA%=%>6) 3A5 E%5E5 4%E7%A5 3A5 AM)57A50

Ensaios de compresso simples de argilas realizados em corpos de prova, por Q$errum e Qerre ! 2XT9",

moldados imediatamente ap+s a amostragem, apresentavam resistncia superior a de corpos de prova

moldados alguns dias ap+s. Este fator se d# a no permanncia de presso neutra negativa nas amostras. A

presso neutra negativa, em amostras de boa qualidade, depois de algum tempo da coleta, no fica em

nveis superiores a FU dos valores, correspondentes ao alvio das tens*es decorrentes da amostragem.

A resistncia cai para valores entre HU e TU da de campo, no sendo a queda da mesma intensidade da

correspondente / presso neutra por ficar a amostra sobre-adensada em relao a tenso efetiva atuante.

H.2.G 7E545%:4A %6) 37E%A3A A A747 3E E%5A4)5 3E :AM)0

) ensaio de cisalhamento pela palheta !vane test", quase o nico no emprego para a determinao da

resistncia no drenada, apresentando boa reprodutibilidade, apesar de muito criticado.

) e'emplo deste, se mostra na figura W, onde se demonstram os resultados de ensaios em trs perfis

verticais, com distncia de 2G metros na estaca GH, da 7odovia dos 4migrantes, onde a resistncia cresce

conforme a profundidade prevista.(igura W

H.2.H 7E545%:4A %6) 37E%A3A A A747 3E E%5A4)5 3E


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H.2.H 7):E34ME%)5 QA5EA3)5 EM :)77EE50

Derifica-se que a relao entre a resistncia no drenada e a tenso efetiva atuante no solo uma

constante, tanto para a condio de normalmente adensada como para qualquer razo de cedncia !):7" .

A razo destes parmetros chamada de razo de resistncia.

(igura X e 2U

5\empton !2XGT", verificou que a razo de resistncia, determinada com ensaios de palheta de campo, era

funo da plasticidade do solo, originando a correlao citada na figura X. %a correlao de 5\empton, o

denominador da razo a tenso de cedncia, !tenso vertical efetiva de campo em caso de adensamento

secund#rio".

Q$errum !2XT1", apresentou um estudo semelhante, diferenciando argilas recentes de argilas envelhecidas

por efeito do adensamento secund#rio, conforme a figura 2U, porm, neste caso, o denominador a tenso

vertical de campo.

As correla*es e'pressam resultados que se obtm em ensaios r#pidos, sendo muito teis para a sua

avaliao e at para a estimativa das condi*es de pr-adensamento das argilas. orm, por serem

relacionados a ensaios r#pidos, os mesmos no so indicados para pro$eto.Ao desenvolver um pro$eto de aterro sobre solo mole, o pro$etista, utiliza mais de uma fonte de dados. 5endo

neste sentido, as correla*es sempre teis, sendo, tambm, convenientes a pro$etos em etapas, permitindo

ao pro$etista prever ganho de resistncia nas diversas fases construtivas.

H.2.T A A%P


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conforme into !2XH9", a altura possvel para um aterro depende do talude do aterro construdo, pois quanto

mais abatido o talude maior a profundidade de solicitao na argila e tambm maior a resistncia mobilizada.

) problema se assemelha ao da estabilidade de taludes e a soluo dada pelo equilbrio de foras da

massa que se desloca. :omo o mtodo de Qishop simplificado, Nambu ou 5pencer.

E'iste um tema que est# su$eito a questionamento, a contribuio do corpo do aterro na estabilidade do

mesmo. 5e intacto, o aterro resiste se trincado, no. Em geral se o aterro for constitudo de material no

coesivo, a trinca no se mantm, o terreno deve se refazer e ento contribui para a sua resistncia. %o caso

de aterros compactados com solos coesivos, as deforma*es do terreno a ser aterrado, provocam tens*es

de trao que reduzem a capacidade de resistncia e levam a formao eventual de trincas.

F O RECALQUE DOS ATERROS:

A considerao aos recalques e sua evoluo em funo do tempo, ap+s a construo do aterro, muito

preocupante, mesmo em aterros onde se $ulga garantido, se$a por camada de areia superficial, ou pela

construo de colcho de areia.

T.2- 7E:A


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Milton Dargas, analisando dados de aterros e'perimentais feitos para a construo da :osipa, concluiu que

os recalques ocorrem em tempos muito menores do que os que seriam esperados a partir da teoria do

adensamento, aplicando-se parmetros de ensaios de laborat+rio sobre amostras indeformadas. )s

resultados eram mais pr+'imos as permeabilidades obtidas no campo, do que nos ensaios de laborat+rio.

Estes dados permitiram a Dargas !2XT1", estimar para a construo da 7odovia dos 4migrantes !2 pista",

onde o mesmo citou que grande parte dos recalques !TU" ocorreria durante o perodo de e'ecuo.

Em an#lise a dados da construo da 7odovia dos 4migrantes !2 pista", into e Massad !2XTW", concluram

que os coeficientes de adensamento equivalentes dos solos orgnicos moles da bai'ada 5antista, so de 1U

a 2UU vezes superiores ao modelo matem#tico da teoria do adensamento, onde a discrepncia se deve a0

- ip+tese de adensamento e'clusivamente unidimensional

- A e'istncia de lentes de areia

- Ao efeito de adensamento secund#rio anterior, afetando o resultado dos ensaios

- Ao fato de se considerarem valores mdios para as camadas de 9Um de espessura.

Massad !2XWG", confirmou ap+s outros estudos que o coeficiente de adensamento mdio correspondente ao

comportamento dos aterros de U,2 a U,G m&dia, muito superiores aos 2U -1m&dia obtidos em laborat+rio.

G - COCLUSO:

S importante evidenciar, que em qualquer que se$a a soluo e o caso em estudo, a ateno deve ser para

a preveno e no a atuao, ap+s fatos ocorridos, estes normalmente resultam no amolgamento da argila,

diminuindo, conseq8entemente, sua resistncia e alterando sem uniformidade suas caractersticas de

adensamento e permeabilidade e acarretam no aumento do volume de terra a ser lanado, pois parte desse

material se destinar# a substituir o material deslocado e tambm pelo fato que qualquer processo corretivo

muito oneroso comparado a soluo pro$etada. A estes fatos citados pode-se acrescentar ainda pre$uzos

com a paralisao dos trabalhos, rescis*es de contratos e prorrogao do prazo de trmino da obra.

?E importante frisar que em assunto to comple'o, e de soluo to onerosa, a verdadeira engenharia no

se dever# $amais guiar por normas e regras, e sim procurar criar a soluo mais adequada /s vari#veisespecficas de cada problema particular@ Evelina Qloem 5outo 5ilveira.

aterrossobresolosmoles- mecanica dos solos 2

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