avaliação de propostas para estimativa de parâmetros de

AVALIAÇÃO DE PROPOSTAS PARA ESTIMATIVA DE PARÂMETROS DE

COMPRESSIBILIDADE DE ARGILAS MOLES

Fernando da Silva Oliveira

Projeto de Graduação apresentado ao Curso de

Engenharia Civil da Escola Politécnica,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, como

parte dos requisitos necessários à obtenção do

título de Engenheiro Civil.

Orientadores: Ian Schumann Marques Martins

Leonardo de Bona Becker

Rio de Janeiro

Setembro de 2011




PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO

DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.

Examinada por:

_______________________________________________

Prof. Ian Schumann Marques Martins, D.Ss.

________________________________________________

Prof. Leonardo de Bona Becker, D.Sc.

________________________________________________

Prof. Fernando Artur Brasil Danziger, D.Sc.

________________________________________________

Prof. Marcos Barreto de Mendonça, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL

SETEMBRO DE 2011

iii

Oliveira, Fernando da Silva

Avaliação de Propostas para Estimativa de Parâmetros

de Compressibilidade de Argilas Moles/ Fernando da

Silva Oliveira. – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola

Politécnica, 2011.

IX, 107p.: il.; 29,7cm.

Orientadores: Ian Schumann Marques Martins,

Leonardo de Bona Becker.

Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/

Curso de Engenharia Civil, 2011.

Referências Bibliográficas: p. 106-107.

1. Argila Mole

2. Amolgamento

3. Índice de compressão

4. Curva de compressão edométrica

I. Martins et al., Ian Schumann Marques. II. Universidade

Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de

Engenharia Civil. III. Título.

iv

AGRADECIMENTOS

Aos Professores Leonardo Becker e Ana Paula Fonseca, pela orientação ao

longo de praticamente todo o curso, pela importância e dedicação dadas às atividades de

iniciação científica, graças às quais optei pela ênfase em Mecânica dos Solos, e pelas

oportunidades que tive durante este período.

Ao Professor Ian Schumann, pela disposição e interesse em orientar este

trabalho.

Ao Vitor Aguiar e a todos da Mecasolo Engenharia, pela excelente recepção e

atenção que tive na Mecasolo Engenharia durante o período de estágio.

Aos Professores Fernando Danziger e Marcos Barreto, pela disposição em

avaliar este trabalho.

Ao Maurício Andrade, pela disponibilização de seus dados de ensaio.

Aos colegas de turma, todos os professores, funcionários e aqueles que mantém

a UFRJ.

E à família.

v

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte

dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.




Setembro/2011

Orientadores: Ian Schumann Marques Martins


Curso: Engenharia Civil

Este trabalho apresenta uma avaliação da aplicabilidade às argilas moles de

Santos/SP e do Sarapuí/RJ do método proposto por Schmertmann (1955) para

estimativa da curva de compressão edométrica de uma argila no estado indeformado a

partir da curva obtida do ensaio edométrico realizado na mesma argila com algum grau

de amolgamento.

Para estas argilas também são avaliadas as propostas de Almeida et al. (2008) e

de Martins et al. (2009) para estimativa do índice de compressão da argila no estado

“indeformado” (Cc) a partir do teor de umidade (w), e a proposta de Atkinson e Bransby

(1978) para estimativa do índice de compressão da argila remoldada (Cc,remold) a partir

de seu índice de plasticidade (IP).

Palavras-chave: argila mole, amolgamento, índice de compressão, parâmetros

de compressibilidade, curva de compressão edométrica.

vi

Abstract of Undergraduate Project presented to Escola Politécnica/ UFRJ as a partial

fulfillment of the requeriments for the degree of Civil Engineer.

EVALUATION OF PROPOSALS TO ESTIMATE COMPRESSIBILITY

PARAMETERS OF SOFT CLAYS


September/2011

Advisors: Ian Schumann Marques Martins


Course: Civil Engineering

This work presents the applicability evaluation to Santos/SP and Sarapuí/RJ soft

clays of the method proposed by Schmertmann (1955) to estimate the “undisturbed”

oedometric compression curve by means of oedometric compression tests carried out in

disturbed samples.

To the same clays also are evaluated the proposals of Almeida et al. (2008) and

of Martins et al. (2009) to estimation of the compression index in the “undisturbed”

state (Cc) by means of the water content (w), and the proposal of Atkinson and Bransby

(1978) to estimate the compression index of the remolded clay (Cc,remold) by means of its

the plastic index (PI).

Keywords: soft clay, sample disturbing, compression index, compressibility

parameters, oedometric compression curve.

vii

ÍNDICE

1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 1

1.1 Considerações iniciais ........................................................................................... 1

1.2 Objetivos ............................................................................................................... 3

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 4

2.1 Compressibilidade dos solos ................................................................................. 4

2.2 Compressão unidimensional ................................................................................. 4

2.2.1 Considerações iniciais ................................................................................... 4

2.2.2 Ensaio de compressão edométrica ................................................................ 5

2.3 Amolgamento ........................................................................................................ 7

2.3.1 Considreações iniciais ................................................................................... 7

2.3.2 Causas do amolgamento ................................................................................ 8

2.3.3 Efeitos do amolgamento na curva de compressão edométrica .................... 11

2.4 O método de Schmertmann (1955) para estimativa da curva de compressão

edométrica “indeformada” a partir de ensaios realizados em amostras amolgadas .. 12

2.4.1 Considerações iniciais ................................................................................. 12

2.4.2 Desenvolvimento do método ....................................................................... 13

2.4.2.1 Comportamento básico de uma argila sob compressão ....................... 13

2.4.2.2 Efeitos da perturbação da amostra em suas características de

compressibilidae e padrões observados ........................................................... 15

2.4.3 Procedimento para estimativa do diagrama “e x σ’v(log)” “indeformado”

............................................................................................................................... 20

viii

2.4.4 Observações sobre o método ....................................................................... 23

2.5 Estimativa do índice de compressão de uma argila remoldada (Cc,remold) a partir

de seus valores de índice de plasticidade (IP) e densidade dos grãos (G) ................ 24

2.6 Propostas de correlação entre o índice de compressão (Cc) e o teor de umidade

natural (w) de argilas moles indeformadas ............................................................... 30

3 ENSAIOS ESTUDADOS ......................................................................................... 33

3.1 Considerações iniciais ......................................................................................... 33

3.2 Ensaios realizados com a argila de Santos/SP .................................................... 34

3.2.1 Extração das amostras ................................................................................. 34

3.2.2 Ensaios de caracterização ............................................................................ 38

3.2.3 Ensaios de compressão edométrica ............................................................. 43

3.3 Ensaios realizados com a argila do Sarapuí/RJ ................................................... 51

3.3.1 Extração das amostras ................................................................................. 51

3.3.2 Parâmetros de caracterização ...................................................................... 52

3.3.3 Ensaios de compressão edométrica ............................................................. 53

4 RESULTADOS ......................................................................................................... 60

4.1 Avaliação da qualidade dos corpos de prova e efeitos do amolgamento

.................................................................................................................................... 60

4.2 Verificação do método de estimativa da curva de compressibilidade

“indeformada” a partir da curva “amolgada” proposto por Schmertmann (1955)

.................................................................................................................................... 66

4.2.1 Considerações iniciais ................................................................................. 66

4.2.2 Argila de Santos .......................................................................................... 66

4.2.3 Argila do Sarapuí ........................................................................................ 83

4.2.4 Conclusões sobre a avaliação do método de Schmertmann (1955) ............ 94

4.3 Avaliação da estimativa do índice de compressão de uma argila remoldada

(Cc,remold) a partir de seus valores de índice de plasticidade (IP) e densidade dos grãos

(G) ............................................................................................................................. 96

4.4 Verificação das propostas de correlação entre o índice de compressão (Cc) e o

teor de umidade natural (w) de argilas moles ......................................................... 101

ix

5 CONCLUSÕES ....................................................................................................... 105

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................. 106

1

1. INTRODUÇÃO

1.1 Considerações iniciais

Em diferentes situações o engenheiro civil se depara com a necessidade de

prever os recalques sofridos pelo terreno onde suas obras serão implantadas, seja por

razões funcionais, de segurança estrutural, ou apenas estéticas.

A previsão ou estimativa das deformações que o solo sofre ao ser carregado ou

descarregado é um dos principais objetos de estudo da Mecânica dos Solos.

Uma teoria que abrangesse o caso geral de deformação do solo sob um estado

geral de tensões seria muito complexa. Entretanto, existem casos particulares em que as

deformações dos solos podem ser previstas ou estimadas com relativa facilidade. Um

destes casos é o que ocorre quando o solo está submetido a um estado de tensões

geostáticas e o carregamento imposto faz com que haja deformações apenas na direção

vertical. Nestes casos tem-se uma compressão unidimensional ou compressão

edométrica.

Cada solo apresenta uma curva de compressão edométrica própria. Tais curvas,

em geral, dão a relação entre o índice de vazios (e) e a tensão vertical efetiva (σ’v)

plotada em escala logarítimica. As curvas de compressão edométrica podem ser

caracterizadas por 3 parâmetros: o índice de recompressão Cr, o índice de compressão

Cc e a tensão de pré-adensamento σ’vm, conforme esquematizado na figura 1.1.

1

Cc

1Cr

σ'vm

tensão vertical efetiva, σ'v (log)

índi

ce d

e va

zios

, e

Figura 1.1 Representação esquemática dos parâmetros de compressibilidade que definem a curva de compressão edométrica.

2

Os parâmetros de compressibilidade são obtidos através da extração de amostras

indeformadas no campo e realização de ensaios de compressão edométrica em

laboratório.

Entende-se por amostra indeformada aquela que preserva ao máximo a estrutura

que o solo apresenta em campo, de tal forma que a inevitável alteração sofrida por sua

estrutura durante a amostragem seja pequena a ponto de não modificar suas

propriedades mecânicas.

O amolgamento do solo pode ser entendido como a alteração de sua estrutura, ou

seja, da forma como seus grãos se dispõem e interagem entre si. No caso de ensaios de

compressão edométrica, o amolgamento da amostra altera drasticamente a curva de

compressão e, consequentemente, os valores dos parâmetros de compressibilidade

encontrados.

A consequência prática mais evidente do amolgamento de amostras utilizadas

em ensaios de compressão edométrica é a previsão errada de recalques, pois os mesmos

serão calculados com base em parâmetros de compressibilidade errados.

A obtenção de amostras indeformadas de solos é uma tarefa que exige uma série

de cuidados. Infelizmente, são poucos os casos em que as recomendações para evitar o

amolgamento das amostras de solos, desde a sua amostragem até a moldagem do corpo

de prova, são seguidas adequadamente, resultando em parâmetros de compressibilidade

não representativos do comportamento que o material apresenta em campo.

Diante desta realidade, Schmertmann (1955) sugeriu um método de estimativa

da curva de compressão edométrica “indeformada” a partir da curva de compressão

edométrica obtida em ensaios realizados em amostras amolgadas. Desta maneira

poderiam ser obtidos parâmetros de compressibilidade mais próximos dos reais.

Atkinson e Bransby (1978), baseados nos resultados de Skempton e Northey

(1953), apresentaram uma proposta de correlação entre o índice de compressão do solo

remoldado (chamado neste trabalho de Cc,remold para diferenciar do Cc do solo

indeformado) a partir de seu índice de plasticidade (IP). Desta forma, ficaria

estabelecido um limite inferior para o valor do índice de compressão do solo, pois

quanto mais amolgada a amostra se encontra menor é o indice de compressão obtido, e

o máximo amolgamento que a amostra pode sofrer é quando a mesma é remoldada. Um

limite como este apresenta importância prática no sentido de possibilitar, junto a alguns

outros critérios, avaliar o grau de perturbação de uma amostra pela análise de seu índice

de compressão.

3

Existem tentativas de se realizar uma estimativa da compressibilidade de um

solo com base em propriedades mais simples de serem determinadas. Uma destas

propostas é a de relacionar o índice de compressão (Cc) de argilas moles com seu teor

de umidade (w), como as apresentadas por Almeida et al. (2008) e por Martins et al.

(2009). Correlações deste tipo podem ser úteis em estimativas preliminares de recalques

por adensamento ou então para balizar os resultados obtidos em ensaios de compressão

edométrica.

Este trabalho apresenta verificações das propostas apresentadas acima através da

aplicação das mesmas a algumas argilas moles brasileiras e da comparação dos valores

estimados com os valores obtidos de ensaios realizados em amostras de boa qualidade

destes solos.

Os dados experimentais utilizados neste trabalho são relativos a ensaios de

compressão edométrica e de caracterização realizados por Aguiar (2008) e por Andrade

(2009) em argilas moles de Santos/SP, e por Coutinho (1976) na argila mole do

Sarapuí/RJ.

1.2 Objetivos

Tendo como objeto de estudo as argilas moles de Santos/SP e do Sarapuí/RJ,

este trabalho tem os seguintes objetivos:

a) Verificar a aplicabilidade do método de estimativa da curva de compressão

edométrica “indeformada” proposto por Schmertmann (1955) a amostras com algum

grau de amolgamento ou a amostras totalmente remoldadas das argilas estudadas.

b) Verificar a validade da correlação entre o índice de plasticidade (IP) e o índice de

compressão (Cc) encontrada em Atkinson e Bransby (1978) obtida com base nos

resultados de Skempton e Northey (1953).

c) Verificar se existe alguma relação entre a sensibilidade do Cc da amostra ao

amolgamento, quantificada pela razão remoldc

c

CC

,

, e o índice de plasticidade (IP).

d) Verificar as propostas de correlação entre o índice de compressão (Cc) e o teor de

umidade natural (w) apresentadas por Almeida et al. (2008) e por Martins et al. (2009).

4

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Compressibilidade dos solos

O solo pode ser visualizado como um esqueleto sólido formado por grãos entre

os quais existem vazios que podem estar ocupados por água ou ar. A deformação

volumétrica sofrida pelo solo quando se altera seu estado de tensões efetivas é devida às

deformações dos grãos individualmente e às variações do volume de vazios. Em

Mecânica dos Solos admite-se que os grãos do solo são incompressíveis e que, portanto,

a deformação volumétrica do solo se deve exclusivamente à variação de seu volume de

vazios. No caso de argilas moles sedimentares em geral, os vazios se encontram

totalmente preenchidos por água (solo saturado). Como a água também é considerada

incompressível, as deformações volumétricas num solo saturado só podem ocorrer pela

saída ou entrada de água em seus vazios.

Ao processo de deformação volumétrica dos solos saturados ao longo do tempo

pela saída de água de seus vazios provocada por um excesso de poropressão dá-se o

nome geral de adensamento.

Quando um solo saturado é submetido a uma variação em seu estado de tensões

totais, a água recebe parte desta variação e a manifesta por meio de um aumento ou

excesso de poropressão. Esse excesso de poropressão faz com que a água flua para fora

dos vazios do solo fazendo também com que o excesso de poropressão se dissipe no

tempo até que seja atingido um estado de tensões efetivas estável (onde o excesso de

poropressão seja nulo).

De uma forma genérica, a compressibilidade de um solo é definida pela relação

existente entre a variação da deformação volumétrica e a correspondente variação do

estado de tensões efetivas.

2.2 Compressão unidimensional

2.2.1 Considerações iniciais

A compressão unidimensional ou edométrica é um caso particular de

deformação dos solos em que as deformações horizontais são nulas, existindo apenas as

deformações verticais. Nestes casos os planos horizontais e verticais são planos

5

principais, e à relação entre as tensões efetivas horizontal e (σ’h) e vertical (σ’v) dá-se o

nome de coeficiente de empuxo no repouso (K0).

v

hK''

0 σσ

= (2.1)

Na compressão edométrica a compressibilidade de um solo pode ser

quantificada pelo coeficiente de compressibilidade volumétrica (mv) definido por

v

vvm

'σε

ΔΔ

= (2.2)

onde:

Δεv é a variação da deformação volumétrica sofrida pelo solo,

Δσ’v é a variação da tensão vertical efetiva do solo.

Outros parâmetros utilizados para quantificar a compressibilidade volumétrica

de um solo em termos de índice de vazios serão vistos mais adiante.

Uma situação prática onde o mecanismo de deformação pode ser aproximado ao

de compressão edométrica é o caso das compressões sofridas pela região central do

terreno de fundação de um extenso aterro de espessura uniforme.

2.2.2 Ensaio de compressão edométrica

O ensaio de compressão edométrica consiste no carregamento e

acompanhamento das deformações verticais sofridas por um cilindro de solo confinado

lateralmente por um anel métalico que impede deformações laterais e drenagem radial.

O corpos de prova apresentam diâmetros variando entre 5cm e 12cm e altura de

cerca de um terço do diâmetro. No topo e na base do corpo de prova são dispostas

pedras porosas para permitir a drenagem. Como o corpo de prova é envolvido

lateralmente pelo anel metálico, a drenagem é exclusivamente vertical.

O corpo de prova de solo é disposto na célula de adensamento e o carregamento

é aplicado através de uma prensa. O carregamento é aplicado em estágios. Para cada

6

incremento de carga são acompanhadas as variações de altura do corpo de prova ao

longo do tempo. Quando as deformações praticamente cessam aplica-se o incremento de

carga seguinte, em geral, o dobro da carga anterior. Ao final do ensaio de compressão o

solo é descarregado, também em estágios, registrando-se as correspondentes

deformações de estabilização.

Os resultados do ensaio de compressão edométrica são representados por:

a) curvas “deformação volumétrica x tempo” correspondentes a cada incremento

de carga.

b) uma curva “deformação volumétrica x tensão vertical efetiva”, relacionando

as deformações finais de cada estágio com a tensão vertical efetiva de cada incremento

de carga. Esta plotagem recebe o nome de curva de compressão edométrica e também é

comum ser expressa pela relação “índice de vazios x tensão vertical efetiva”.

Na figura 2.1 é apresentado o formato típico da curva de compressão de um

ensaio edométrico.

1

Tensão vertical efetiva (kPa)´σv( )

Índi

ce d

e va

zios

(e)

2,70

2,50

2,30

2,10

1,90

1,70

1,50

1,30

10 100 1000

C1r

1

cC

e0

´σvm

Ce1

Trecho de recompressão

Trecho de compressão virgem

Trecho de expansão

Figura 2.1 Típica curva de compressão edométrica ou unidimensional de um solo com a representação gráfica de seus parâmetros de compressibilidade.

7

Quando as tensões verticais efetivas são plotadas em escala logarítimica,

distinguem-se três trechos de comportamento distintos do solo: o trecho de

recompressão, o trecho de compressão virgem e o trecho de expansão.

O trecho de recompressão é caracterizado pelo comportamento menos

compressível do solo, indicado pela pequena inclinação da curva de compressão.

Quando a tensão vertical efetiva atinge o valor da tensão de pré-adensamento (σ’vm), há

um aumento abrupto da compressibilidade do solo, dando-se início ao trecho de

compressão virgem. O trecho de expansão é aquele correspondente à fase de

descarregamento do ensaio edométrico.

O comportamento do solo sob condição edométrica é representado por estes

trechos da curva de compressão unidimensional que, por sua vez, são definidos pelos

seus parâmetros de compressibilidade, a saber: tensão de pré-adensamento (σ’vm), índice

de recompressão (Cr), índice de compressão (Cc) e índice de expansão (Ce).

A tensão de pré-adensamento (σ’vm) é o máximo valor de tensão vertical efetiva

a que o solo esteve submetido durante a sua história. Dentre os diferentes métodos

existentes para sua determinação, os mais utlizados no Brasil são o método de

Casagrande (1936) e o método de Pacheco Silva (1970). Na figura 2.1 é representado

graficamente o método de Pacheco Silva para determinação de σ’vm.

Os índices de recompressão (Cr), compressão (Cc) e expansão (Ce) são as

inclinações da curva de compressão nos trechos correspondentes, dados pela razão

v

e'logσΔ

Δ− . Na figura 2.1 os parâmetros Cr, Cc e Ce estão representados graficamente.

2.3 Amolgamento


O amolgamento de um solo é a destruição parcial ou total de sua estrutura

original, ou seja, é a alteração da disposição e da interação que os grãos do solo

mantinham entre si em seu estado natural.

8

2.3.2 Causas do amolgamento

Os procedimentos de amostragem, transporte, armazenamento e moldagem de

corpos de prova inevitavelmente alteram o estado de tensões a que o solo estava

submetido em campo. Muitas vezes estes procedimentos, quando realizados de forma

inadequada, sujeitam a amostra a deformações de tal ordem que alteram a estrutura do

solo, alterando as suas propriedades, notadamente a sua compressibilidade e a sua

resistência não-drenada.

As operações mais críticas quanto ao amolgamento das amostras são as de

extração no campo e de transporte, em geral pelo desconhecimento dos efeitos

prejudiciais que o amolgamento traz à amostra e pelo não cumprimento da norma

brasileira que regulamenta estes procedimentos (NBR-9820/97 – Coleta de amostras

indeformadas de solos de baixa consistência em furos de sondagem).

No caso de argilas moles saturadas o amolgamento se dá de forma não-drenada,

ou seja, sem variação de volume, significando que a destruição da estrutura do solo

ocorre devido apenas às deformações cisalhantes. O solo amostrado sofre distorções nas

seguintes ocasiões:

a) Distorção por extensão devida ao alívio de tensão vertical total pela abertura

do furo para amostragem (figura 2.2).

Figura 2.2 Distorção da amostra por alívio da tensão vertical total (Martins (2011) a partir de Ladd e DeGroot (2003)).

9

Uma forma de minimizar este efeito é realizar todo o procedimento de execução

do furo e amostragem com o mesmo cheio de lama bentonítica, mantendo o tubo de

revestimento acima do nível do terreno e com o nível de lama o mais alto possível

(figura 2.3).

Figura 2.3 Procedimento para minimizar a distorção da amostra por alívio da tensão vertical total (Martins (2011) a partir de Ladd e DeGroot (2003)).

b) Distorção dos elementos do solo amostrado junto à parede interna do

amostrador durante sua cravação (figura 2.4).

Figura 2.4 Distorção da amostra junto às paredes do amostrador durante a cravação (Martins (2011) baseado em Ladd e DeGroot (2003)).

10

Este efeito é minimizado utilizando um amostrador com diâmetro do bico

ligeiramente inferior ao do corpo. Quanto maior o diâmetro do amostrador e mais fina a

sua parede menor é a perturbação da amostra, devendo-se lembrar que a região central

da amostra é a menos afetada pelo amolgamento.

c) Distorção dos elementos do solo junto à parede interna do amostrador durante

a extração da amostra (figura 2.5).

Figura 2.5 Distorção da amostra junto à parede do amostrador durante a extração Martins (2011).

Para evitar mais esta perturbação, Ladd e DeGroot (2003) recomendam cortar o

tubo amostrador em segmentos e com um fio de aço, introduzido com o auxílio de uma

agulha, destacar a amostra do segmento de tubo já cortado.

Aguiar (2008) apresenta detalhadamente as especificações técnicas para coleta

de amostras indeformadas e o procedimento de moldagem dos corpos de prova seguidos

para realização dos ensaios de adensamento de seu trabalho, cujos resultados indicaram

tratar-se de corpos de prova de boa qualidade.

11

2.3.3 Efeitos do amolgamento na curva de compressão edométrica

O amolgamento da amostra afeta os resultados do ensaio de compressão

edométrica. A figura 2.6 apresenta as curvas de compressão edométrica obtidas de

ensaios realizados por Coutinho (1976) com amostras de argila do Sarapuí com

diferentes graus de perturbação.

Figura 2.6 Efeitos do amolgamento da amostra nas curvas de compressão edométrica (Coutinho, 1976).

Comparando-se as curvas da figura anterior pode-se observar os seguintes

efeitos do amolgamento na curva de compressão edométrica listados por Martins e

Lacerda (1994):

a) Para a mesma tensão vertical efetiva (σ’v) o índice de vazios (e) é tão menor

quanto pior for a qualidade da amostra.

b) A transição entre os trechos de recompressão e de compressão virgem na

curva “e x σ’v(log)” se torna menos acentuada dificultando a determinação da tensão de

pré-adensamento (σ’vm).

12

c) Redução do valor estimado da tensão de pré-adensamento.

d) Aumento da compressibilidade na região de recompressão.

e) Diminuição da compressibilidade no trecho de compressão virgem.

f) Eliminação da concavidade da curva “e x σ’v(log)” no trecho virgem

resultando em uma linha aproximadamente reta.

2.4 O método de Schmertmann (1955) para estimativa da curva de compressão

edométrica “indeformada” a partir de ensaios realizados em amostras amolgadas


Schmertmann (1955) propõe um procedimento para estimativa da curva de

compressibilidade “indeformada” de um solo a partir de ensaios de compressão

edométrica em laboratório realizados em amostras com algum grau de perturbação

(amolgamento).

O desenvolvimento deste procedimento seguiu o seguinte roteiro:

1. Exame do comportamento básico de uma argila sob compressão.

2. Observação da maneira como este comportamento é alterado pela perturbação

da amostra.

3. Investigação do padrão destas alterações.

4. O uso destes padrões como base para estimativa, por extrapolação, da

condição completamente não-perturbada (indeformada).

Vale ressaltar de início que os diagramas “e x σ’v(log)” apresentados no trabalho

de Schmertmann foram calculados ajustando todas as compressões por incremento de

carga para um único intervalo de tempo padrão de laboratório, sendo este tempo aquele

em que todos os incrementos estivessem em compressão secundária.

13

2.4.2 Desenvolvimento do método

2.4.2.1 Comportamento básico de uma argila sob compressão

Inicialmente são apresentados resultados típicos de ensaios de compressão

edométrica em amostras indeformadas cujas curvas de compressibilidade são mostradas

nas figuras 2.7a e 2.7b a seguir.

(a)

14

(b)

Figura 2.7 Resultados típicos de ensaios de compressão edométrica em laboratório (Schmertmann, 1955).

Nas figura 2.7a e 2.7b observa-se que as curvas de compressibilidade podem ser

representadas por três trechos característicos, que são representados de forma

esquemática na figura 2.8:

a) Por uma linha de índice de vazios aproximadamente constante durante o

intervalo de carregamento no qual a expansão do corpo de prova foi impedida, ou seja,

até o ponto correspondente à tensão geostática (σ’v0) e ao índice de vazios de campo

(e0), que aqui convencionou-se chamar de ponto E.

b) Depois por uma curva de recompressão nítida, começando no ponto E e indo

até o ponto P de pré-adensamento (σ’vm, evm).

c) Finalmente, começando no ponto P, tem-se a curva de compressão virgem,

que distingue-se por sua inclinação bem superior à dos demais trechos.

15

índi

ce d

e va

zios

, e


EP

σ'vm

, evm

σ'v0

, e0

Cr1

1Ce

Cc

1

Figura 2.8 Representação esquemática dos trechos característicos da curva de compressão edométrica com a nomenclatura utilizada por Schmertmann (1955).

Ainda nas figuras 2.7a e 2.7b, observa-se que as curvas de recompressão são

aproximadamente paralelas às curvas de descompressão.

Assumindo esta hipótese, conhecendo-se apenas o trecho de descompressão da

curva de compressibilidade de uma amostra indeformada, poderia-se estimar a

inclinação de seu trecho de recompressão (Cr) considerando-o igual ao índice de

descompressão (Ce).

Como será exposto no item seguinte, as curvas de descompressão não parecem

ser alteradas significativamente pela perturbação da amostra, ou seja, o Ce da amostra

indeformada é aproximadamente igual ao Ce da amostra amolgada. Desta forma, seria

possível estimar o Cr da amostra indeformada a partir Ce da amostra amolgada.

2.4.2.2 Efeitos da perturbação da amostra em suas caracteríticas de

compressibilidade e padrões observados

Para o desenvolvimento deste assunto são apresentadas as curvas de compressão

edométrica de ensaios realizados em amostras com diferentes graus de perturbação.

Estes resultados são mostrados na figura 2.9.

16

Figura 2.9 Comparação entre curvas de compressibilidade obtidas de ensaios realizados com amostras “indeformadas” e com diferentes graus de amolgamento (Schmertmann, 1955).

17

Além dos efeitos do amolgamento na curva de compressão edométrica citados

no item 2.3.3, os padrões dos resultados apresentados na figura 2.9 permitiram a

Schmertmann realizar algumas observações adicionais. Nos itens a, b e c a seguir, são

apresentadas estas observações e a maneira como estes padrões podem ajudar na

estimativa da curva de compressibilidade “indeformada”.

a) Curva de descompressão

Pode-se observar nos ensaios da figura 2.9 que a inclinação da curva de

descompressão não é alterada significativamente pela perturbação da amostra.

Esta observação em conjunto do padrão exposto no item anterior (paralelismo

entre os trechos de recompressão e de descompressão ao final do ensaio edométrico de

uma amostra indeformada), possibilita estimar o Cr da amostra indeformada assumindo

que o mesmo é igual ao Ce da amostra amolgada.

Desta forma, estimando-se também o índice de vazios e a tensão vertical efetiva

de campo (ponto E), pode-se estimar a posição do trecho de recompressão

“indeformado”, conforme apresentado na figura 2.10.

Ce,amolg1

1Cr

σ'v0

, e0

E


índi

ce d

e va

zios

, e

trecho dedescompressão"amolgado"

trecho de recompressão"indeformado" estimado

Figura 2.10 Estimativa do trecho de recompressão “indeformado”.

18

b) Ponto de interseção das retas iniciais de compressão virgem

O termo “reta inicial de compressão virgem” é definido no artigo como a linha

reta desenhada passando pelos dois pontos de ensaio que se situam no princípio do

trecho de compressão virgem do diagrama “e x σ’v(log)”. Observou-se que a extensão

das retas iniciais de compressão virgem de ensaios de compressão edométrica em

amostras com variados graus de perturbação interceptam-se em uma estreita faixa de

valores de índice de vazios.

Com base nos dados de ensaio apresentados na figura 2.9 e em outros similares,

Schmertmann propõe que, para a maioria das argilas, uma boa estimativa do ponto de

interseção das retas iniciais de compressão virgem seria no valor de índice de vazios de

42% de e0. Convencionou-se chamar este ponto de i.

Desta maneira ficaria estabelecido um ponto característico comum às curvas de

compressão edométrica “amolgada” e “indeformada”. Ou seja, com o resultado de um

ensaio edométrico de uma amostra amolgada e seu índice de vazios inicial (que não

deve diferir significativamente do da amostra indeformada), é possível determinar o

ponto i pelo qual a reta inicial de compressão virgem “indeformada” deve passar,

conforme esquematizado na figura 2.11.

índi

ce d

e va

zios

, e


E

σ'v0

, e0

e0

0,42e0

trecho de recompressão"indeformado" estimado

i

possíveis retas iniciaisde compressão virgem"indeformadas"

reta inicial decompressão virgem"amolgada"

possíveis pontos depré-adensamento, P

Figura 2.11 Ponto de interseção das retas iniciais de compressão virgem.

19

Na figura 2.11 observa-se que, caso fosse possível conhecer a tensão de pré-

adensamento da amostra ideformada, assumindo as outras duas hipóteses apresentadas

até agora (Ce,amolg = Cr e existência do ponto i), seria possível estimar a parte superior do

trecho de compressão virgem “indeformado”.

A determinação da tensão de pré-adensamento é um dos pontos críticos para

utilização do método proposto por Schmertmann. Infelizmente, como já foi comentado

no item relativo aos efeitos do amolgamento na curva edométrica, a determinação da

tensão de pré-adensamento fica bastante prejudicada pela perturbação da amostra. A

aplicação do método gráfico de Casagrande torna-se difícil e, geralmente, leva à

determinação de tensões de pré-adensamento inferiores à real.

Diante disso Schmertmann propõe um método de estimativa da tensão de pré-

adensamento a partir de um ensaio edométrico em amostra amolgada utilizando o

chamado “padrão de redução do índice de vazios” por ele observado, que é apresentado

a seguir.

c) Padrão de redução do índice de vazios

Para cada conjunto de ensaios de compressão edométrica comparativos de um

mesmo solo apresentados na figura 2.9 foi plotado um “padrão de redução do índice de

vazios”. Este termo é utilizado para descrever a curva que exibe a diferença entre o

índice vazios da amostra indeformada em relação ao índice de vazios da amostra

amolgada para os diferentes valores de tensão vertical efetiva. Os padrões de redução do

índice de vazios começam com um pequeno valor a baixas tensões até atingir um valor

máximo na tensão de pré-adensameto ou próximo à ela, e depois decrescem ao longo do

trecho de compressão virgem, apresentando um formato simétrico em relação à tensão

de pré-adensamento.

Schmertmann sugere que os padrões de redução do índice de vazios podem ser

utilizados na determinação de σ’vm através da escolha de vários valores de tensão de

pré-adensamento possíveis, construindo o diagrama “e x σ’v(log)” “indeformado”

estimado para cada valor arbitrado. A tensão de pré-adensamento seria o maior valor

arbitrado que fornecesse um padrão de redução do índice de vazios simétrico em relação

ao mesmo.

20

Estas foram as evidências utilizadas por Schmertman para justificar o método

por ele proposto para estimar a curva edométrica “indeformada” a partir da curva

“amolgada”.

No item a seguir todo esse desenvolvimento é resumido num procedimento para

aplicação do método.

2.4.3 Procedimento para estimativa do diagrama “e x σ’v(log)” “indeformado”

O procedimento para a estimativa da curva de compressão edométrica

“indeformada” deve ser acompanhado pela figura 2.12.

Figura 2.12 Estimativa do diagrama “e x σ’v(log)” “indeformado” (Schmertmann, 1955).

21

1. Plota-se o ponto E, que representa a tensão vertical efetiva e o índice de

vazios existentes no campo na posição de amostragem. A tensão vertical efetiva é

geralmente a tensão geostática calculada. Se a expansão da amostra for impedida

durante o armazenamento, o índice de vazios de campo é igual ao índice de vazios

saturado inicial (e0) do corpo de prova do ensaio de compressão edométrica.

2. Como o ponto E representa as condições iniciais de compressão em campo,

uma perfeita transferência de tensões do campo para o amostrador, e do amostrador para

o equipamento de compressão edométrica deve resultar em um início de ensaio com

uma linha de e0 constante até o ponto E.

3. Depois se arbitra um valor para σ’vm. No valor de tensão de pré-adensamento

escolhido traça-se uma linha de tensão constante, x–x.

4. A reta que liga os pontos incial e final da curva de recompressão é desenhada

paralelamente à curva de descompressão “amolgada”, começando no ponto E e

prosseguindo até interceptar a linha x–x no ponto de pré-adensamento P.

5. A reta inicial de compressão virgem “amolgada” é prolongada até atingir o

valor de índice de vazios igual a 42% de e0, no ponto i. Em seguida traça-se a linha i–P;

esta linha representa a posição e a inclinação do trecho superior da curva de compressão

virgem “indeformada” estimada.

6. Estima-se uma curva de recompressão correspondente à linha de

recompressão E–P. Esta curva provavelmente se une à reta de compressão virgem

inicial “indeformada” estimada de tal forma que a construção gráfica no ponto de menor

raio de curvatura irá recair no ponto de pré-adensamento P.

Observação: Neste trabalho a etapa 6 não foi seguida pois, frente às incertezas

do método, julgou-se não haver acurácia o suficente que exigisse a precisão de suavizar

a curva no ponto de pré-adensamento. Os três trechos foram aproximados por

segmentos de reta.

22

A linha tracejada grossa na figura 2.12 representa a construção do diagrama

“e x σ’v(log)” “indeformado” para determinada tensão de pré-adensamento arbitrada.

7. Constrói-se o “padrão de redução do índice de vazios” correspondente à

tensão de pré-adensamento arbitrada.

O procedimento é repetido da etapa 3 à 7 para diferentes valores de σ’vm. O

diagrama “e x σ’v(log)” “indeformado” estimado é o correspondente ao maior valor de

σ’vm arbitrado que conduz na etapa 7 a um padrão de redução de índice de vazios

simétrico em relação à tensão de pré-adensamento.

Na figura 2.13 é apresentado um exemplo da aplicação deste procedimento.

Figura 2.13 Exemplo de aplicação do procedimento de estimativa do diagrama “e x σ’v(log)” “indeformado” (Schmertmann, 1955).

23

2.4.4 Observações sobre o método

O método de estimativa do diagrama “e x σ’v(log)” “indeformado” proposto por

Schmertmann está baseado em uma série de hipóteses que foram formuladas a partir da

experiência de trabalho do autor. Estas hipóteses são listadas abaixo:

1. O índice de descompressão não é afetado pela perturbação da amostra

(Ce = Ce,amolg),

2. O índice de recompressão é igual ao índice de descompressão obtido do

descarregamento ao final do ensaio de compressão edométrica (Cr = Ce),

3. As retas que ligam os dois primeiros pontos de ensaio do trecho de

compressão virgem (reta inicial de compressão virgem) de amostras de uma mesma

argila com qualquer grau de perturbação se interceptam num índice de vazios igual 42%

de e0.

4. Curvas de compressibilidade de amostras com variados graus de perturbação

apresentam um “padrão de redução do índice de vazios” aproximadamente simétrico em

relação à tensão de pré-adensamento da amostra indeformada.

Após a discussão do artigo realizada por Crisp (1955), Schmertmann propõe

mudanças que substituem o item 2 anterior, pelos seguintes:

2a. Para um ciclo de descarregamento e recarregamento er CC ×= 15,1 ,

2b. Para determinado solo o índice de descompressão a diferentes índices de

vazios no início da descompressão obedece à relação 1

1log5,2log

1,

2,

2,

1,

++

×=e

e

e

e

ee

CC

Caso todas as hipóteses listadas acima sejam válidas para determinado solo ao

qual se deseja aplicar o método, o mesmo levará a resultados corretos. Caso haja

discordância entre os resultados estimados e os verdadeiros, esta diferença se deve ao

não atendimento a uma ou mais, em maior ou menor grau, das hipóteses expostas acima

assumidas por Schmertmann.

24

2.5 Estimativa do índice de compressão de uma argila remoldada (Ccremold) a partir

de seus valores de índice de plasticidade (IP) e densidade dos grãos (G)

Atkinson e Bransby (1978) propõem uma forma de estimar o índice de

compressão de uma argila remoldada (Cc,remold) a partir de seus valores de índice de

plasticidade (IP) e densidade dos grãos (G). Esta proposta é baseada em dados

experimentais apresentados por Skempton e Northey (1953).

Na intepretação de Atkinson e Bransby (1978), os ensaios para determinação dos

limites de Atterberg consistem basicamente em se ajustar o teor de umidade, e

consequentemente o índice de vazios, a um valor no qual o solo remoldado apresente

uma resistência ao cisalhamento não-drenada (su) fixa, definda pelas condições

específicas de cada ensaio.

No caso do ensaio de determinação do limite de liquidez (LL), o valor fixo de

resistência não drenada (su,LL) seria aquele correspondente à ruptura de um pequeno

talude de solo remoldado por uma superfície como a AB (figura 2.14) quando a concha

é deixada cair 25 vezes de 1cm de altura sobre uma base de borracha.

Figura 2.14 Interpretação do ensaio determinação do limite de liquidez (LL) por Atkinson e Bransby (1978).

No ensaio de determinação do limite de plasticidade (LP), o valor fixo de

resistência não-drenada (su,LP) seria aquele correpondente à ruptura do solo por tração,

devido às poropressões negativas desenvolvidas pela água em seus vazios, resultando na

formação de fissuras na superfície do cilindro de solo ensaiado.

De acordo com esta interpretação, qualquer solo remoldado com um teor de

umidade igual ao seu limite de liquidez (LL) deveria apresentar a mesma resistência

25

não-drenada su,LL. Analogamente, qualquer solo remoldado com teor de umidade igual

ao LP deveria apresentar a mesma resistência não-drenada su,LP.

Skempton e Northey (1953) apresentam os resultados de um estudo no qual

algumas argilas remoldadas com diferentes teores de umidade foram ensaiadas para

determinação de sua resistência ao cisalhamento não-drenada. Na figura 2.15 é

reproduzido o resultado destes experimentos, onde é plotada a resistência não drenada

(su) da argila remoldada contra o índice de liquidez (IL) correspondente. O índice de

liquidez é definido pela expressão

IPLPw

LPLLLPwIL −

=−−

= (2.3)

onde:

w = teor de umidade,

LP = limite de plasticidade,

LL = limite de liquidez,

IP = índice de plasticidade.

Desta forma, uma argila com teor de umidade igual ao seu limite de liquidez

(LL) tem valor de IL igual a 1, enquanto se a mesma estiver em uma umidade igual ao

seu índice de plasticidade (IP), possuirá IL igual a 0.

26

Figura 2.15 Relação entre índice de liquidez (IL) e resistência ao cisalhamento não-drenada (su) de argilas remoldadas (Skempton e Northey, 1953).

Na figura 2.15 observa-se que, tanto no limite de liquidez quanto no limite de

plasticidade, as argilas apresentam valores de resistência não-drenada semelhantes.

Além disso, a argila remoldada com teor de umidade igual ao seu limite de liquidez tem

uma resistência não drenada (su,LL) cerca de cem vezes inferior à que a mesma apresenta

quando encontra-se com a umidade igual ao seu limite de plasticidade (su,LP). Esta

observação leva à expressão aproximada

LLuLPu ss ,, 100 ⋅= (2.4)

27

Assumindo que a argila encontra-se saturada, o teor de umidade (w) que a

amostra apresenta está relacionado diretamente ao seu índice de vazios (e) pela

expressão

wGe ⋅= (2.5)

onde G é a densidade dos grãos do solo.

Com isso, no gráfico apresentado na figura 2.15, ao invés de se ter o índice de

liquidez (IL) no eixo das ordenadas, poderia se utilizar o índice de vazios

correspondente, que é dado pela expressão abaixo, obtida substituindo o w da equação

2.3 pela razão Ge dada pela equação 2.5

ILIPGLPGe ⋅⋅+⋅= (2.6)

Como para uma mesma argila os termos (G . LP) e (G . IP) são constantes,

reescreve-se

ILctectee ⋅+= 21 (2.7)

Portanto, como o índice de vazios (e) e o índice de liquidez (IL) guardam entre si

uma relação linear (equação 2.7), cada curva “su (log) x IL” referente a uma argila,

como apresentado na figura 2.15, mantém o mesmo formato que a respectiva curva

“su (log) x e”, desde que se utilize a escala adequada. Na figura 2.16, são apresentadas

as curvas “su (log) x e” referentes às curvas “su (log) x IL” apresentadas por Skempton e

Northey (1953) na figura 2.15, assumindo-se uma densidade dos grãos (G) igual a 2,60

para as 4 amostras.

28

resistência ao cisalhamento não-drenada, su (lb/pol²)

índi

ce d

e va

zios

(e)

,01 ,02 ,05 ,1 ,2 ,5 1 2 5 10 20 50 1000,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Horten

London

Shellhaven

eLL=2,08

eLL=1,89

eLL=0,78

su,L

L=0,

2

su,L

P=1

8,6

su,L

L=0,

2

su,L

P=1

7,4

su,L

L=0,

1su

,LL=

0,1

su,L

P=1

2,5

eLP=0,84

eLP=0,65

eLP=0,42

eLL=2,52

Gosport

Figura 2.16 Representação dos resultados da figura 2.15 em termos de “su (log) x e” admitindo G = 2,60.

Sabe-se também que, para uma mesma argila, a razão v

us'σ é aproximadamente

constante, podendo-se realizar o seguinte desenvolvimento

uv

uv

uvv

u

scte

scte

sctectes

log'log

loglog'log

''

+=

∴+=

∴×=∴=

σ

σ

σσ

Desta maneira, se no gráfico da figura 2.16 forem plotados os valores de tensão

vertical efetiva (σ’v) correspondentes aos valores da resistência não-drenada (su) obtidos

para os diferentes valores de índice de vazios (e=G.w), serão obtidas curvas paralelas às

29

apresentadas, conforme o esquema da figura 2.17, onde uma curva “su (log) x e”

hipotética foi aproximada por uma reta (linha tracejada) e a curva “σ’v (log) x e”

correspondente é representada por uma reta paralela (linha contínua).

v u

su,LP

eLL=G.wLL Limite de Liquidez

eLP=G.wLP Limite de Plasticidade

G.(wLL-wLP)=

G.IP

índi

ce d

e va

zios

(e)

log su,LP -log su,LL= 2

Cc,remold = G.IP2

1

Curva de compressibilidade"remoldada" estimada

Aproximação dacurva "su x e"

su,LL

Figura 2.17 Estimativa da curva de compressibilidade “remoldada” e do respectivo índice de compressão (Cc,remold).

A curva “σ’v (log) x e” obtida pode ser encarada como uma estimativa da curva

de compressibilidade oriunda de um ensaio de compressão edométrica realizado com

um corpo de prova de argila remoldada. Desta forma, pode-se estimar o índice de

compressão da argila remoldada (Cc,remold) pela inclinação da curva obtida, que é dada

pela expressão

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛×

=−×

=Δ

Δ=

LLu

LPuLLuLPuvremoldc

ss

IPGss

IPGeC

,

,,,,

logloglog'logσ

(2.8)

30

Lançando-se mão da razão aproximada entre os valores de resistência não

drenada da argila no limite de plasticidade (su,LP) e no limite de liquidez (su,LL) igual a

100 (equação 2.4) e substituindo na equação 2.8, obtém-se

2,IPGC remoldc

×= (2.9)

Com a equação 2.9 é possível estimar o Cc,remold de uma argila a partir de seus

valores de densidade dos grãos (G) e índice de plasticidade (IP), que são dois

parâmetros obtidos de ensaios de caracterização largamente efetuados.

Como foi visto no item 2.3.3 deste trabalho, quanto maior o grau de

amolgamento da amostra, menor o índice de compressão (Cc) obtido. Uma amostra de

argila remoldada encontra-se no estado mais amolgado que a mesma pode atingir. Desta

forma, o Cc,remold é um limite inferior para o índice de compressão da argila, possuindo

importância prática no sentido de auxiliar na avaliação da qualidade da amostra e no

balizamento dos resultados obtidos.

2.6 Propostas de correlação entre o índice de compressão (Cc) e o teor de umidade

natural (w) de argilas moles indeformadas

A seguir são apresentadas duas propostas de correlação entre o índice de

compressão (Cc) de uma argila mole e o seu teor de umidade natural (w).

Na figura 2.18 é reproduzida a plotagem “Cc x w” apresentada por

Almeida et al. (2008) correspondente a sete argilas da cidade do Rio de Janeiro e

adjacências.

31

Figura 2.18 Correlação entre o índice de compressão (Cc) e o teor de umidade (w) de argilas moles da cidade do Rio Janeiro e adjacências (Almeida et al., 2008).

A correlação linear encontrada por Almeida et al. (2008) a partir dos dados

apresentados na figura 2.18 foi

wCc ⋅= 3,1 (2.10)

Martins et al. (2009) na discussão do artigo de Almeida et al. (2008) deduzem a

equação 2.11 reproduzida abaixo, na qual Cc e w podem ser relacionados.

( )OCRCwGC rc

c log1434,0

⋅−⋅+⊄

≅ (2.11)

onde:

c⊄ = inclinação do trecho virgem da curva de compressibilidade plotada em temos de

“(1+e) (log) x σ’v (log)” e

OCR = razão de pré-adensamento = v

vm

''

σσ .

32

Das sete argilas apresentadas por Almeida et al. (2008), as de Juturnaíba,

Sarapuí e Uruguaiana tiveram o valor de c⊄ determinado pelos autores da discussão.

Para estas argilas foram encontrados os seguintes valores médios: c⊄ =0,21, ≅G 2,57,

8c

rCC ≅ e 7,1≅OCR .

A substituição destes valores médios na equação 2.11 leva a

wCc ⋅+= 23,148,0 (2.12)

que é similar à equação 2.10 apresentada por Almeida et al. (2008).

Na figura 2.19 as duas propostas de correlação são apresentadas no gráfico “Cc x w”.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 100 200 300 400 500

índi

ce d

e co

npre

ssão

,Cc

teor de umidade natural da amostra, w (%)

Almeida et al. (2008)

Martins et al. (2008)

Cc = 1,3.wCc = 0,48 + 1,23.w

Figura 2.19 Comparação entre as propostas de correlação entre Cc e w apresentadas por Almeida et al.(2008) e Martins et al.(2009).

Pelas próprias equações das duas propostas, observa-se que a diferença relativa

entre as elas é mais acentuada para teores de umidade baixos, diminuindo com o

aumento da umidade.

33

3 ENSAIOS ESTUDADOS

3.1 Considerações iniciais

Neste trabalho foram estudados os ensaios de compressão edométrica realizados

com amostras das argilas de Santos/SP e do Sarapuí/RJ. Estes ensaios foram escolhidos

porque os mesmos apresentaram boa qualidade (os corpos de prova sofreram pouco

amolgamento) além de terem sido realizados ensaios de compressão edométrica com

corpos de prova remoldados (completamente amolgado) destas mesmas amostras.

Estas duas características destes conjuntos de ensaios permitiram a avaliação das

três propostas apresentadas no item 1.2 deste trabalho.

Os ensaios de compressão edométrica e os ensaios de caracterização realizados

com a argila de Santos/SP e estudados neste trabalho foram executados por Aguiar

(2008) e por Andrade (2009), enquanto os ensaios realizados com a argila do

Sarapuí/RJ foram executados por Coutinho (1976).

34

3.2 Ensaios realizados com a argila de Santos/SP

3.2.1 Extração das amostras

As amostras indeformadas utilizadas nos trabalhos de Aguiar (2008) e de

Andrade (2009) foram extraídas do mesmo furo de amostragem na área do aterro piloto

do Novo Terminal Portuário da Embraport. Este terminal localiza-se nas proximidades

da Ilha Barnabé, no canal do Porto de Santos, no litoral do estado de São Paulo.

Na figura 3.1 é apresentada a localização do aterro piloto no canal do Porto de

Santos.

Figura 3.1 Vista aérea da região de onde foram retiradas as amostras indeformadas (Aguiar, 2008).

35

Na figura 3.2 é apresentada a localização das amostras indeformadas no furo de

amostragem projetadas sobre o perfil do subsolo obtido de uma sondagem a percussão

executada junto ao furo de amostragem.

N

SPM203

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

0/153

6

5

3

3

0/49

1/17

1/20

2

2

2

2/31

2

3

4

2/28

2/25

2/29

2/31

0.87

VÃO DA BALSA 0.45

LÂMINA D'ÁGUA1.92

ARGILA MUITO SILTOSA, COM AREIA FINA, CINZA ESCURO, MUITO MOLE

3.50

AREIA FINA, MUITO SILTOSA, CINZA, POUCO COMPACTA

6.83

ARGILA SILTOSA, COM AREIA FINA, CINZA, MUITO MOLE

12.00

ARGILA POUCO SILTOSA, CINZA ESCURO, MUITO MOLE

21.60

FOFA

12

3

4

5

6

7

8

9

10

11

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

2/32

2/35

2

2/35

2

2/27

2/28

2/31

3/28

2

2

4

3/32

3/27

3/32

4

4

6

18

17

20/2

21.60

ARGILA ARENOSA (AREIA FINA), CINZA, MUITO MOLE

24.00

AREIA FINA, MUITO ARGILOSA, CINZA ESCURO, FOFA

26.00

ARGILA SILTOSA, COM AREIA FINA, CINZA ESCURO, MUITO MOLE 27.00

ARGILA MUITO ARENOSA (AREIA FINA), CINZA ESCURO, MUITO MOLE

33.65

ARGILA POUCO SILTOSA, CINZA ESCURO, MOLE

40.55

AREIA MÉDIA, POUCO ARGILOSA, CINZA, MEDIANAMENTE COMPACTA

43.22

MOLE

MOLE

MÉDIA

RIJA

MUITO COMPACTA

Impenetrável à lavagem

12

MO

LE

SRA203(2) 6,00 a 6,60m

SRA203(3) 7,00 a 7,60m

SRA203(4) 8,00 a 8,60m

SRA203(5) 9,00 a 9,60m

SRA203(6) 10,00 a 10,60m

SRA203(7) 11,00 a 11,60m

SRA203(8) 12,00 a 12,60m

SRA203(9) 14,00 a 14,60m

SRA203(10) 16,00 a 16,60m

SRA203(11) 18,00 a 18,60m

SRA204(12) 23,45 a 24,05m

SRA203(1) 5,10 a 5,70m

MO

LE

Figura 3.2 Localização das amostras indeformadas extraídas no boletim de sondagem a percussão executada junto ao furo de amostragem (Aguiar, 2008).

As amostras foram extraídas seguindo as recomendações da norma

ABNT NBR-9820/1997 - “Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa

consistência em furos de sondagens”, além de exigências complementares descritas no

trabalho de Aguiar (2008).

Nas figuras 3.3a e 3.3b são apresentadas as localizações de cada corpo de prova

de ensaio edométrico no respectivo tubo amostrador.

36

Prof. = 5,100m

CP1A, CP1BCP1C e CP1D

Material descartado e = 5cm

CP2A e CP2B

CP3B e CP3D

CP2C e CP2D

CP3A e CP3C

SRA 203(1) SRA 203(2)

SRA 203(3)


Material descartado e = 20,5cm

CP4B e CP4D

CP4A e CP4C

SRA 203(4)


CP5D

CP5B e CP5C

SRA 203(5)

Material descartado e = 7,5cm

CP6A

CP6B,CP6C e CP6D

SRA 203(6)


CP5ACPH

CP6F

CP6E

CP6G


CP3FCP3ECP3G

CP3H

CP4FCP4ECP4G

CP4H

CP5FCP5ECP5G

CP5H

Prof. = 5,550m

Prof. = 5,650mProf. = 5,700m

Prof. = 6,000m

Prof. = 6,400m

Prof. = 6,475m

Prof. = 6,550mProf. = 6,600m

Prof. = 7,000m

Prof. = 7,600m

Prof. = 7,100mProf. = 7,130mProf. = 7,160mProf. = 7,190m

Prof. = 7,245m

Prof. = 7,320m

Prof. = 7,395m

Prof. = 8,000m

Prof. = 8,600m


Prof. = 8,380m

Prof. = 8,455m

Prof. = 8,530m

Prof. = 9,000m

Prof. = 9,600m


Prof. = 9,335mProf. = 9,385m

Prof. = 9,450m

Prof. = 9,525m

Prof. = 10,000m

Prof. = 10,600m

Prof. = 10,220mProf. = 10,250mProf. = 10,280mProf. = 10,310mProf. = 10,360m

Prof. = 10,425m

Prof. = 10,500mProf. = 10,550m

Figura 3.3a Posição dos corpos de prova nos tubos amostradores – amostras SRA-203(1) a SRA-203(6) (Andrade, 2009).

37

CP7B


CP8A

CP8B

SRA 203(7) SRA 203(8)

SRA 203(9)



SRA 203(10)


SRA 203(11)


SRA 203(12)


CP7A

CP7C e CP7D

CP9B

CP9A

CP10A

CP10B

CP11B

CP11A CP12B

CP12A

Prof. = 11,000m

Prof. = 11,600m


Prof. = 11,360mProf. = 11,390mProf. = 11,420m

Prof. = 11,490m

CP7HCP7FCP7E

CP7GMaterial descartado e = 4cm

Prof. = 12,000m

Prof. = 12,600m



CP8DCP8CCP8E

CP8FMaterial descartado e = 4cm

Prof. = 14,000m

Prof. = 14,600m



CP9FCP9DCP9CCP9E

Prof. = 16,000m

Prof. = 16,600m



CP10FCP10D


CP10CCP10E

Prof. = 18,000m

Prof. = 18,600m


Prof. = 23,450m

Prof. = 24,050m


Figura 3.3b Posição dos corpos de prova nos tubos amostradores – amostras SRA-203(7) a SRA-203(12) (Andrade, 2009).

38

3.2.2 Ensaios de caracterização

Os ensaios de caracterização foram realizados seguindo as respectivas normas da

ABNT com o solo restante da moldagem dos corpos de prova dos ensaios de

compressão edométrica.

Nas tabelas 3.1a a 3.1c, reproduzidas do trabalho de Andrade (2009), são

apresentados os valores dos parâmetros de caracterização dos corpos de prova dos

ensaios de compressão edométrica.

Na figura 3.4, também reproduzida de Andrade (2009), são apresentados os

perfis destes parâmetros de caracterização.

39

Tabela 3.1a Parâmetros de caracterização das amostras SRA-203(01) a SRA-203(04) (Andrade, 2009).

Amostra Corpo de prova

Profundidade do corpo de prova (m)

Umidade, w (%)

Densi-dade dos grãos, G

Grau de satu-ração, S

(%)

Índice de

vazios inicial,

e0

Peso especí-

fico natural,

γ (kN/m³)

Limites de Atterberg Granulometria Teor de

matéria orgâ-

nica (%) LL (%)

LP (%)

IP (%)

% de

areia

% de

silte

% de

argi-la

SRA-203(1)

CP1A* 5,55 - 5,65 48,5

2,64

99 1,30 17,1

51 21 31 42 38 20 2,4 CP1B* 5,55 - 5,65 50,8 99 1,35 16,9 CP1C* 5,55 - 5,65 51,3 99 1,37 16,8 CP1D* 5,55 - 5,65 51,3 94 1,44 16,3

SRA-203(2)

CP2A* 6,48 - 6,55 39,2

2,65

93 1,11 17,5

34 13 21 69 19 12 0,7 CP2B* 6,48 - 6,55 40,0 95 1,11 17,5 CP2C* 6,40 - 6,48 36,3 90 1,07 17,4 CP2D* 6,40 - 6,48 36,6 97 1,00 18,1

SRA-203(3)

CP3A* 7,25 - 7,32 57,1

2,64

97 1,55 16,3

71 26 45 44 25 31

2,8

CP3B* 7,32 - 7,40 65,1 100 1,69 16,2CP3C* 7,25 - 7,32 59,5 100 1,52 16,7CP3D* 7,32 - 7,40 66,5 96 1,83 15,6CP3E 7,13 - 7,16 54,6

2,63

97 1,49 16,5

60 15 45 50 23 27 CP3F 7,16 - 7,19 54,8 98 1,47 16,6CP3G 7,10 - 7,13 53,9 100 1,42 16,8CP3H 7,19 - 7,25 51,4 95 1,44 16,5

SRA-203(4)

CP4A* 8,38 - 8,46 85,8

2,60

100 2,24 14,9

104 35 69 13 34 53

5,5

CP4B* 8,46 - 8,53 87,7 100 2,26 15,0CP4C* 8,38 - 8,46 83,3 100 2,17 15,0CP4D* 8,46 - 8,53 86,6 97 2,31 14,6CP4E 8,24 - 8,28 85,5

2,60

99 2,25 14,9

108 38 70 16 37 47 CP4F 8,28 - 8,32 83,1 100 2,17 15,0CP4G 8,20 - 8,24 82,6 100 2,12 15,3CP4H 8,32 - 8,38 86,2 100 2,19 15,2

* Os ensaios neste corpo de prova foram realizados por Aguiar (2008).

40

Tabela 3.1b Parâmetros de caracterização das amostras SRA-203(05) a SRA-203(07) (Andrade, 2009).



Umidade, w (%)



(%)

Índice de

vazios inicial,

e0

Peso especí-

fico natural,

γ (kN/m³)


matéria orgâ-

nica (%) LL (%)

LP (%)

IP (%)

% de

areia

% de

silte

% de

argi-la

SRA-203(5)

CP5A* 9,34 - 9,39 77,7

2,62

100 1,97 15,7

110 33 77 15 36 49

4,0

CP5B* 9,39 - 9,45 78,6 100 2,02 15,5CP5C* 9,39 - 9,45 80,2 98 2,14 15,0CP5D* 9,45 - 9,53 - - - -CP5E 9,20 - 9,24 82,8

2,65

97 2,26 14,9

113 32 81 18 33 49 CP5F 9,24 - 9,28 82,2 100 2,18 15,2CP5G 9,17 - 9,20 84,9 100 2,25 15,1CP5H 9,28 - 9,34 81,0 100 2,14 15,3

SRA-203(6)

CP6A* 10,50 - 10,55 100,1

2,53

100 2,53 14,3

128 46 82 3 38 59 5,7

CP6B* 10,43 - 10,50 101,5 100 2,57 14,3CP6C* 10,43 - 10,50 105,9 100 2,60 14,5CP6D* 10,43 - 10,50 100,7 99 2,58 14,2CP6E 10,25 - 10,28 95,6

2,53

100 2,43 14,5CP6F 10,28 - 10,31 97,9 100 2,40 14,7CP6G 10,22 - 10,25 93,0 100 2,34 14,7CP6H 10,36 - 10,43 98,0 100 2,41 14,7

SRA-203(7)

CP7A 11,39 - 11,42 90,6

2,55

98 2,35 14,5

117 37 80 8 39 53

5,7

CP7B 11,36 - 11,39 95,8 100 2,43 14,5CP7C 11,42 - 11,49 84,1 97 2,21 14,6CP7D 11,42 - 11,49 84,2 98 2,18 14,8CP7E 11,22 - 11,26 100,0

2,55

100 2,53 14,4

119 39 80 2 40 58 CP7F 11,26 - 11,30 95,7 100 2,42 14,6CP7G 11,14 - 11,18 96,5 100 2,41 14,6CP7H 11,30 - 11,36 99,6 100 2,49 14,6

* Os ensaios neste corpo de prova foram realizados por Aguiar (2008).

41

Tabela 3.1c Parâmetros de caracterização das amostras SRA-203(08) a SRA-203(12) (Andrade, 2009).



Umidade, w (%)



(%)

Índice de

vazios inicial,

e0

Peso especí-

fico natural,

γ (kN/m³)


matéria orgâ-

nica (%) LL (%)

LP (%)

IP (%)

% de

areia

% de

silte

% de

argi-la

SRA-203(8)

CP8A 12,45 - 12,50 83,5 2,62 97 2,22 14,8

103 32 71 18 38 44 5,8

CP8B 12,40 - 12,45 84,1 102 2,14 15,2CP8C 12,27 - 12,30 79,5

2,59

96 2,18 14,8CP8D 12,30 - 12,33 82,7 99 2,19 15,0CP8E 12,24 - 12,27 81,2 99 2,15 15,1CP8F 12,33 - 12,36 83,4 100 2,19 15,1

SRA-203(9)

CP9A 14,40 - 14,45 74,4 2,58 100 1,90 15,5

109 35 74 15 35 50 4,8

CP9B 14,45 - 14,50 77,2 100 1,93 15,6CP9C 14,32 - 14,35 76,8

2,63

97 2,09 15,1CP9D 14,35 - 14,38 75,5 100 1,98 15,5CP9E 14,29 - 14,32 75,8 100 1,99 15,5CP9F 14,38 - 14,40 74,9 100 1,96 15,6

SRA-203(10)

CP10A 16,50 - 16,55 70,4 2,60 98 1,87 15,5

96 29 67 21 34 45 5,0

CP10B 16,45 - 16,50 74,7 100 1,93 15,5CP10C 16,33 - 16,36 79,8

2,64

99 2,13 15,2CP10D 16,39 - 16,42 75,1 100 1,98 15,5CP10E 16,29 - 16,33 74,6 100 1,97 15,5CP10F 16,42 - 16,45 72,7 100 1,91 15,7

SRA-203(11) CP11A 18,45 - 18,50 36,4 2,63 98 0,98 18,1 36 14 22 74 11 15 1,4 CP11B 18,50 - 18,55 36,7 100 0,96 18,4

SRA-203(12) CP12A 23,85 - 23,90 27,2 2,66 99 0,73 19,6 32 12 20 78 10 12 1,7 CP12B 23,90 - 23,95 26,0 99 0,70 19,7

42

UMIDADE NATURAL (W),LIMITE DE LIQUIDEZ (LL),

LIMITE DE PLASTICIDADE (LP)E ÍNDICE DE PLASTICIDADE (IP)

(%)

50 60 70 8040

GRANULOMETRIA

(%)

3020100

55

10

15

10

10

15

20

25

20

25

14 15 16

PESO ESPECÍFICO

NATURAL (γ)(kN/m³)

0,5

ÍNDICE DE VAZIOS

INICIAL (e )

1,0 1,5

DENSIDADE DOS

GRÃOS (G )

5

10

15

5

10

15

94

GRAU DE SATURAÇÃO (S)(%)

5

90 92

10

15

0

20 20 20

25 25 25

5 64

TEOR DE MATÉRIAORGÂNICA

(%)

3210

5

17 18 19 20 2,0 2,5 2,8 1009896 102

10

15

20

25

2,82,4

5

10

15

20

25

2,6

PERFIS DOS PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO

AREIA

SILTE

ARGILA LLIPLP

Presente trabalho

Presente trabalho(Aguiar, 2008)

Areia{Presente trabalho(Aguiar, 2008)

Silte{Presente trabalho(Aguiar, 2008)Argila{


(Aguiar, 2008)Presente trabalho(Aguiar, 2008)


Presente trabalho

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100105110115120125130

Presente trabalho(Aguiar, 2008)LL{Presente trabalho(Aguiar, 2008){Presente trabalho(Aguiar, 2008){

LP

IP

Presente trabalho(Aguiar, 2008){W

W

NSPM-203

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0/153

6

5

3

3

0/49

1/17

1/20

2

2

2

2/31

2

3

0.87 m (cota)

VÃO DA BALSA 0.45

LÂMINA D'ÁGUA

1.92

ARGILA MUITO SILTOSA, COMAREIA FINA, CINZA ESCURO,MUITO MOLE

3.50

AREIA FINA, MUITO SILTOSA,CINZA, POUCO COMPACTA

6.83

ARGILA SILTOSA,COM AREIA FINA,CINZA, MUITO MOLE

12.00

1

2

3

4

5

6

0

5

10

15

Pro

fund

idad

e (m

)

ARGILA POUCOSILTOSA,CINZA ESCURO,MUITO MOLE

5,10 a 5,70m

6,00 a 6,60m

7,00 a 7,60m

8,00 a 8,60m

9,00 a 9,60m

10,0 a 10,60m

SRA203(1)

SRA203(2)

SRA203(3)

SRA203(4)

SRA203(5)

SRA203(6)

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

4

2/28

2/25

2/29

2/31

2/32

2/35

2

2/35

2

21.60

ARGILA ARENOSA (AREIAFINA), CINZA, MUITO MOLE

24.00

AREIA FINA, MUITOARGILOSA, CINZAESCURO, FOFA26.00

ARGILA SILTOSA, COM AREIA FINA,CINZA ESCURO, MUITO MOLE 27.00

7

8

9

10

11

12

20

25

11,0 a 11,60mSRA203(7)

12,0 a 12,60mSRA203(8)

14,0 a 14,60mSRA203(9)

16,0 a 16,60mSRA203(10)

18,0 a 18,60mSRA203(11)

23,45 a 24,05mSRA203(12)

Figura 3.4 Perfis dos parâmetros de caracterização do solo (Andrade, 2009).

43

3.2.3 Ensaios de compressão edométrica

Os corpos de prova de ensaio possuíam diâmetro de aproximadamente 7cm,

altura de 2cm e a drenagem era permitida no topo e na base.

Os critérios de carregamento de cada ensaio variaram conforme as

peculiaridades dos estudos de Aguiar (2008) e Andrade (2009), mas no geral foram

utilizados os seguintes critérios:

- foi utilizado o procedimento padrão de dobrar a carga aplicada a cada incremento,

sendo realizados adicionalmente alguns incrementos de carga intermediários com o

objetivo de melhor definir a tensão de pré-adensamento e o início do trecho de

compressão virgem,

- a duração de cada estágio de carga foi de 24h ou baseada na velocidade de deformação

específica (ε& ) do corpo de prova dada pela expressão

tH

H

Δ

Δ=ε& (3.1)

onde,

ΔH = variação da altura do corpo de prova entre duas leituras consecutivas do

extensômetro (leituras i-1 e i),

H = altura do corpo de prova correspondente à leitura i-1,

Δt = intervalo de tempo entre as leituras i-1 e i.

Por este critério um novo incremento de carga era aplicado quando no

incremento corrente o corpo de prova atingia a velocidade de deformação específica (ε& )

igual a 10-6 s-1. De acordo com Aguiar (2008), pela experiência do Grupo de Reologia

da COPPE em trabalhos anteriores com a argila de Santos, este valor de deformação

específica corresponde à primeira potência inteira de 10 após o “fim” do adensamento

primário, calculado tanto pelo Método de Taylor quanto pelo Método de Casagrande,

para corpos de prova cuja distância de drenagem é menor ou igual a 1cm.

Para cada uma das amostras SRA-203(3) a SRA-203(7) foram realizados 7

ensaios com corpos de prova indeformados e 1 ensaio com o corpo de prova totalmente

remoldado.

44

Para as demais amostras foram realizados apenas ensaios com corpos de prova

indeformados.

Neste trabalho foram utilizados resultados dos ensaios de compressão

edométrica realizados com todos as amostras, exceto a SRA-203(2) e a SRA-203(12).

Para verificação do método de estimativa da curva de compressão

“indeformada” a partir da curva “amolgada” proposto por Schmertmann só puderam ser

utilizados os ensaios realizados com as amostras SRA-203(3) a SRA-203(7), uma vez

que estas foram as únicas amostras para as quais foram realizados ensaios com corpos

de prova amolgados.

Da mesma forma, a verificação da proposta de estimativa do Cc do corpo de

prova amolgado (Cc,remold) a partir de seu índice de plasticidade (IP) depende da

realização de ensaios em corpos de prova amolgados, portanto, também foram

utilizados apenas os ensaios realizados com as amostras SRA-203(3) a SRA-203(7).

Já a verificação das correlações entre a umidade natural e o Cc do corpo de prova

indeformado puderam ser realizadas com as amostras SRA-203(1) e SRA-203(3) a

SRA-203(11).

Da figura 3.5 à figura 3.9 é apresentado para cada uma das amostras SRA-203(3)

à SRA-203(7) o conjunto das curvas de compressiblidade obtidas em ensaios

edométricos realizados com corpos de prova delas extraídos. As curvas de

compressibilidade são apresentadas em termos de índice de vazios, sendo plotados os

pontos correspondentes à velocidade de deformação específica (ε& ) igual a 10-6 s-1 para

cada incremento de carga.

Nas tabelas 3.2a a 3.2c são apresentados os parâmetros de compressibilidade

obtidos para todos os ensaios de compressão edométrica com a argila de Santos/SP

realizados e utilizados neste trabalho.

45

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,801 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)

Tensão vertical efetiva (σ'v) (kPa)

ensaio 3A

ensaio 3B

ensaio 3C

ensaio 3D (corpo deprova remoldado)ensaio 3E

ensaio 3F

ensaio 3G

ensaio 3H

Figura 3.5 Curvas de compressibilidade (e vs. σ’v) dos ensaios realizados com a

amostra SRA-203(3), para velocidade de deformação específica (•

ε ) igual a 10-6 s-1.

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,00

2,10

2,20

2,30

2,401 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 4A

ensaio 4B

ensaio 4C


ensaio 4F

ensaio 4G

ensaio 4H



ε ) igual a 10-6 s-1.

46

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,00

2,10

2,20

2,301 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 5A

ensaio 5B

ensaio 5C


ensaio 5F

ensaio 5G

ensaio 5H



ε ) igual a 10-6 s-1.

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,00

2,10

2,20

2,30

2,40

2,50

2,601 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 6A

ensaio 6B

ensaio 6C


ensaio 6F

ensaio 6G

ensaio 6H



ε ) igual a 10-6 s-1.

47

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,00

2,10

2,20

2,30

2,40

2,50

2,60

2,701 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 7A

ensaio 7B

ensaio 7C


ensaio 7F

ensaio 7G

ensaio 7H



ε ) igual a 10-6 s-1.

48

Tabela 3.2a Parâmetros de compressibilidade obtidos nos ensaios realizados com as amostras SRA-203(1) a SRA-203(4) (Andrade, 2009).

Amostra Profundidade

da amostra (m)Ensaio

Corpo

de prova

Profundidade do

corpo de prova (m) e0

σ’vm

(kPa) Cc

Cc/

(1+e0)Cr Ce

SRA-203(1) 5,10 - 5,70 1A CP1A 5,55 - 5,65 1,30 100 0,48 0,21 0,08 0,021B CP1B 5,55 - 5,65 1,35 100 0,46 0,20 0,09 0,02 1C CP1C 5,55 - 5,65 1,37 92 0,51 0,22 0,09 0,02 1D CP1D 5,55 - 5,65 1,44 90 0,57 0,23 0,10 0,02

SRA-203(2) 6,00 - 6,60 2A CP2A 6,48 - 6,55 1,11 - - - - -2B CP2B 6,48 - 6,55 1,11 - - - - - 2C CP2C 6,40 - 6,48 1,07 - - - - -

2D* CP2D 6,40 - 6,48 1,00 - - - - -

SRA-203(3) 7,00 - 7,60

3A CP3A 7,25 - 7,32 1,55 105 0,80 0,31 0,10 0,063B CP3B 7,32 - 7,40 1,69 100 0,86 0,32 0,10 0,06 3C CP3C 7,25 - 7,32 1,52 120 0,66 0,26 0,11 0,05

3D* CP3D 7,32 - 7,40 1,83 35 0,67 0,23 - 0,06 3E CP3E 7,13 - 7,16 1,49 110 0,78 0,31 0,12 - 3F CP3F 7,16 - 7,19 1,47 119 0,72 0,29 0,15 - 3G CP3G 7,10 - 7,13 1,42 120 0,77 0,32 0,11 - 3H CP3H 7,19 - 7,25 1,44 105 0,69 0,28 0,16 -

SRA-203(4) 8,00 – 8,60

4A CP4A 8,38 - 8,46 2,24 170 1,91 0,59 0,14 0,154B CP4B 8,46 - 8,53 2,26 165 1,73 0,53 0,19 0,15 4C CP4C 8,38 - 8,46 2,17 170 1,89 0,60 0,19 0,13

4D* CP4D 8,46 - 8,53 2,31 70 0,90 0,27 0,47 0,15 4E CP4E 8,24 - 8,28 2,25 139 1,72 0,53 0,16 - 4F CP4F 8,28 - 8,32 2,17 140 1,69 0,53 0,16 - 4G CP4G 8,20 - 8,24 2,12 132 1,69 0,54 0,19 - 4H CP4H 8,32 - 8,38 2,19 152 1,86 0,58 0,12 -

* Ensaio realizado com corpo de prova remoldado.

49

Tabela 3.2b Parâmetros de compressibilidade obtidos nos ensaios realizados com as amostras SRA-203(5) a SRA-203(7) (Andrade, 2009).



Corpo

de prova

Profundidade do


σ’vm

(kPa) Cc

Cc/

(1+e0)Cr Ce

SRA-203(5) 9,00 - 9,60

5A CP5A 9,34 - 9,39 1,97 170 1,56 0,53 0,17 0,105B CP5B 9,39 - 9,45 2,02 165 1,53 0,51 0,20 0,11 5C CP5C 9,39 - 9,45 2,14 155 1,42 0,45 0,18 0,11

5D* CP5D 9,45 - 9,53 - 65 0,66 - 0,50 0,11 5E CP5E 9,20 - 9,24 2,26 149 1,64 0,50 0,17 - 5F CP5F 9,24 - 9,28 2,18 156 1,56 0,49 0,17 - 5G CP5G 9,17 - 9,20 2,25 108 1,28 0,39 0,41 - 5H CP5H 9,28 - 9,34 2,14 145 1,44 0,46 0,14 -

SRA-203(6) 10,00 - 10,60

6A CP6A 10,50 - 10,55 2,53 175 2,22 0,63 0,15 0,166B CP6B 10,43 - 10,50 2,57 175 2,18 0,61 0,20 0,14 6C CP6C 10,43 - 10,50 2,60 180 2,37 0,66 0,21 0,17

6D* CP6D 10,43 - 10,50 2,58 80 1,17 0,33 - 0,10 6E CP6E 10,25 - 10,28 2,43 185 2,23 0,65 0,21 - 6F CP6F 10,28 - 10,31 2,40 181 2,35 0,69 0,19 - 6G CP6G 10,22 - 10,25 2,34 176 1,93 0,58 0,22 - 6H CP6H 10,36 - 10,43 2,41 182 2,44 0,72 0,16 -

SRA-203(7) 11,00 - 11,60

7A CP7A 11,39 - 11,42 2,35 160 2,06 0,58 0,23 0,117B CP7B 11,36 - 11,39 2,43 150 1,96 0,54 0,30 0,12 7C CP7C 11,42 - 11,49 2,21 155 1,73 0,51 0,27 0,12

7D* CP7D 11,42 - 11,49 2,18 55 0,95 0,28 0,45 0,13 7E CP7E 11,22 - 11,26 2,53 151 2,29 0,65 0,22 - 7F CP7F 11,26 - 11,30 2,42 155 2,24 0,65 0,25 - 7G CP7G 11,14 - 11,18 2,41 153 2,27 0,67 0,21 - 7H CP7H 11,30 - 11,36 2,49 148 2,39 0,68 0,22 -

* Ensaio realizado com corpo de prova remoldado.

50

Tabela 3.2c Parâmetros de compressibilidade obtidos nos ensaios realizados com as amostras SRA-203(8) a SRA-203(12) (Andrade, 2009).



Corpo

de prova

Profundidade do


σ’vm

(kPa) Cc

Cc/

(1+e0)Cr Ce

SRA-203(8) 12,00 - 12,60

8A CP8A 12,45 - 12,50 2,22 145 1,67 0,52 0,22 0,128B CP8B 12,40 - 12,45 2,14 130 1,54 0,49 0,24 0,11 8C CP8C 12,27 - 12,30 2,18 157 1,76 0,55 0,22 - 8D CP8D 12,30 - 12,33 2,19 147 1,76 0,55 0,23 - 8E CP8E 12,24 - 12,27 2,15 173 1,82 0,58 0,18 - 8F CP8F 12,33 - 12,36 2,19 148 1,85 0,58 0,24 -

SRA-203(9) 14,00 - 14,60


SRA-203(10) 16,00 - 16,60


SRA-203(11) 18,00 - 18,60 11A CP11A 18,45 - 18,50 0,98 150 0,30 0,15 0,09 0,0211B CP11B 18,50 - 18,55 0,96 160 0,31 0,16 0,07 0,02

SRA-203(12) 23,45 - 24,05 12A CP12A 23,85 - 23,90 0,73 - - - - -12B CP12B 23,90 - 23,95 0,70 - - - - -

51

3.3 Ensaios realizados com a argila do Sarapuí/RJ

3.3.1 Extração das amostras

As amostras foram extraídas de uma região da Baixada Fluminense onde seriam

construídos aterros experimentais pelo IPR. O local se situa no município de Duque de

Caxias/RJ, do lado esquerdo da rodovia BR-040/RJ (sentido Rio-Belo Horizonte) no

km 7,5, ao lado do Rio Sarapuí.

Na figura 3.10 é apresentado um croquis com a locação dos aterros

experimentais bem como dos furos de amostragem.

Figura 3.10 Croquis de locação dos aterros experimentais e dos furos de amostragem (Coutinho, 1976).

De acordo com Coutinho (1976) as amostras indeformadas foram extraídas de

um depósito com espessura média de 12m de argila mole cinza, com matéria orgânica e

eventuais conchas e raízes. O mesmo provavelmente tem origem na deposição flúvio-

marinha e apresenta-se bastante uniforme (sem veios de areia ou silte).

Na figura 3.11 é apresentado o croquis do perfil de sondagem do depósito com a

localização da região de extração de amostras indeformadas.

52

Figura 3.11 Croquis do perfil do depósito e localização da região de extração de amostras (Coutinho, 1976).

Foram extraídas amostras de 3 profundidades, a saber: 5,5m a 6,0m, 6,5m a

7,0m e 7,5m a 8,0m.

Em seu trabalho Coutinho (1976) descreve os procedimentos de amostragem

utilizados bem como os cuidados tomados para evitar a perturbação das amostras.

3.3.2 Parâmetros de caracterização

Coutinho (1976) apresenta os seguintes dados de caracterização da argila

estudada:

- seus limites de liquidez (LL) e de plasticidade (LP) estão em torno de 145% e

55%, respectivamente, resultando num índice de plasticidade (IP) de aproximadamente

90%.

- a umidade natural é próxima ao limite de liquidez (a umidade natural dos

corpos de prova analisados é apresentada na tabela 4.12 do presente trabalho).

53

- 100% do solo passa na peneira nº 200 (diâmetro=0,074mm) e possui de 60% a

70% em massa de fração argila (diâmetro menor que 0,002mm).

- densidade real dos grãos (G) de 2,51, baseado em resultados de Ortigão (1975)

e de Coutinho (1976).

3.3.3 Ensaios de compressão edométrica

Os corpos de prova do ensaio de compressão edométrica possuíam diâmetros de

50,5mm e 100,9mm, e alturas de 20mm e 30mm, respectivamente. A drenagem era

permitida no topo e na base dos corpos de prova.

Na maioria dos ensaios foi utilizado o procedimento padrão de dobrar a carga

vertical a cada incremento, sendo que também foram dados incrementos intermediários

com o objetivo de melhor definir a tensão de pré-adensamento.

A duração de cada estágio de carga foi de 24h ou 48h, procurando-se definir na

curva “deformação x tempo (log)” o trecho retilíneo inicial de compressão secundária.

Para as amostras retiradas das profundidades de 5,5m a 6,0m e de 6,5m a 7,0m

foram realizados os seguintes ensaios de compressão edométrica:

- 4 ensaios com corpos de prova “indeformados” de boa qualidade.

- 2 ensaios com corpos de prova “indeformados” de má qualidade, ou seja, com

algum grau de amolgamento, extraídos da parte superior do tubo amostrador.

- 2 ensaios com corpos de prova remoldados (completamente amolgados).

Para a amostra extraída da profundidade de 7,5m a 8,0m foram realizados 3

ensaios de compressão edométrica com corpos de prova “indeformados” de boa

qualidade.

Na tabela 3.3 é apresentado um resumo dos ensaios de compressão edométrica

realizados.

54

Tabela 3.3 Resumo dos ensaios de compressão edométrica realizados (Coutinho, 1976).

Estado dos corpos de prova

Profundidade da amostra Ensaio

“Indeformados” de boa qualidade

5,5m a 6,0m

AV2-10 AV3-5 AV11-5 AV12-10

6,5m a 7,0m

AV5-10 AV8-5 AV9-5

AV10-10

7,5m a 8,0m AV17-5 AV18-5 AV19-5

“Indeformados” de má qualidade (amolgados)

5,5m a 6,0m AV1-5 AV4-10

6,5m a 7,0m AV6-10 AV7-5

Remoldados (completamente

amolgados)

5,5m a 6,0m AV14-5 AV16-5

6,5m a 7,0m AV13-5 AV15-5

Neste trabalho foram utilizados os resultados de todos os ensaios de compressão

edométrica apresentados na tabela 3.3.

Para verificação do método de estimativa da curva de compressão

“indeformada” a partir da curva “amolgada” proposto por Schmertmann (1955) só

puderam ser utilizados os ensaios realizados com as amostras extraídas das

profundidades de 5,5m a 6,0m e de 6,5m a 7,0m, uma vez que para estas amostras

foram realizados ensaios tanto em corpos de prova amolgados quanto em corpos de

prova indeformados.

Da mesma forma, a verificação da proposta de estimativa do Cc do corpo de

prova amolgado a partir de seu índice de plasticidade (IP) depende da realização de

ensaios em corpos de prova amolgados, portanto, também foram utilizados apenas os

ensaios realizados com as amostras extraídas das profundidades de 5,5m a 6,0m e de

6,5m a 7,0m.

Já a verificação das correlações entre a umidade natural e o Cc do corpo de prova

indeformado pôde ser realizada com as amostras das três profundidades.

55

Nas figuras 3.12 e 3.13 são apresentados para as amostras extraídas das

profundidades de 5,5 a 6,0m e de 6,5 a 7,0m, respectivamente, o conjunto das curvas de

compressiblidade obtidas em ensaios edométricos realizados com os corpos de prova

delas extraídos. As curvas de compressibilidade são apresentadas em termos de índice

de vazios, sendo plotados os pontos correspondentes ao fim do adensamento primário

determinado pelo método de Casagrande para cada incremento de carga.

56

Figura 3.12 Curvas de compressibilidade “e x σ’v (log)” dos ensaios realizados com a amostra extraída da profundidade de 5,5 a 6,0m, para o fim do adensamento primário determinado pelo método de Casagrande (Coutinho, 1976).

57

Figura 3.13 Curvas de compressibilidade “e x σ’v (log)” dos ensaios realizados com a amostra extraída da profundidade de 6,5m a 7,0m, para o fim do adensamento primário determinado pelo método de Casagrande (Coutinho, 1976).

58

Na tabela 3.4 são apresentados os parâmetros de compressibilidade obtidos para

todos os ensaios de compressão edométrica realizados com a argila do Sarapuí e

utilizados neste trabalho.

Para se ter um critério único neste trabalho no cálculo dos parâmetros de

compressibilidade, os índices de compressão (Cc) tiveram que ser recalculados a partir

das curvas de compressibilidade apresentadas nas figuras 3.12 e 3.13 utilizando o

critério apresentado na revisão bibliográfica deste trabalho (item 2.2.2), no qual o Cc é

calculado como a inclinação do trecho de compressão virgem logo em sua parte inicial.

Pelo mesmo motivo os índices de recompressão (Cr) e descompressão (Ce)

também foram recalculados.

Portanto, os valores de Cc, Cr e Ce da tabela 3.4 são diferentes daqueles

apresentados por Coutinho (1976), que calculou estes parâmetros para incrementos

fixos de tensões.

As tensões de pré-adensamento (σ’vm) também foram recalculadas pelo método

de Pacheco Silva.

59

Tabela 3.4 Parâmetros de compressibilidade obtidos nos ensaios realizados com a argila do Sarapuí/RJ.

Profun-didade da amostra

(m)

Estado dos corpos de

prova Ensaio e0

σ’vm* (kPa) Cc*

Cc/ (1+e0)

* Cr* Ce*

5,5 a 6,0


AV2-10 3,71 28 2,36 0,50 0,23 0,28AV3-5 3,66 29 2,50 0,54 0,17 0,25

AV11-5 3,38 37 2,36 0,54 0,15 0,29

AV12-10 3,67 28 2,36 0,51 0,23 0,31“Indeformados” de má qualidade

(amolgados)

AV1-5 3,66 12 1,49 0,32 - 0,22

AV4-10 3,58 12 1,33 0,29 0,45 0,24Remoldados

(completamente amolgados)

AV14-5 3,55 7 1,07 0,24 0,61 0,27

AV16-5 3,57 8 1,16 0,25 0,63 0,26

6,5 a 7,0


AV5-10 3,54 32 2,26 0,50 0,12 0,25AV8-5 3,22 40 2,40 0,57 0,10 0,22

AV9-5 3,30 38 2,40 0,56 0,12 0,22

AV10-10 3,43 33 2,40 0,54 0,09 0,25“Indeformados” de má qualidade

(amolgados)

AV6-10 3,51 8 1,17 0,26 0,68 0,21

AV7-5 3,27 9 1,15 0,27 0,47 0,21Remoldados

(completamente amolgados)

AV13-5 3,20 7 0,96 0,23 0,53 0,23

AV15-5 3,20 8 1,07 0,25 0,47 0,33

7,5 a 8,0 “Indeformados” de boa qualidade

AV17-5 3,34 35 2,39 0,55 0,16 0,27AV18-5 3,27 41 2,75 0,64 0,14 0,27

AV19-5 3,29 40 2,47 0,58 0,09 0,27* Valores recalculados de acordo com os critérios definidos no item 2.2.2 e representados graficamente na figura 2.1 deste trabalho.

60

4 RESULTADOS

4.1 Avaliação da qualidade dos corpos de prova e efeitos do amolgamento

Os conjuntos de ensaios de compressão edométrica apresentados no capítulo 3

foram utilizados neste trabalho devido à boa qualidade dos corpos de prova obtidos,

permitindo assim a verificação das propostas de estimativa de parâmetros de

compressibilidade e da curva de compressão edométrica.

Para avaliação da qualidade dos corpos de prova foi utilizada a proposta de

classificação de Coutinho (2007) apresentada a seguir.

Inicialmente calcula-se a razão

( )0

00

0

'eee

ee vσ−

=Δ (4.1)

onde:

e0 = índice de vazios inicial do corpo de prova,

e (σ’v0) = índice de vazios correspondente à tensão vertical efetiva de campo estimada

(obtido na curva de compressão edométrica).

Com o valor de 0e

eΔ obtido verifica-se em qual das classificações de qualidade

o corpo de prova se enquadra, de acordo com a tabela 4.1.

Tabela 4.1 Classificação da qualidade do corpo de prova (Coutinho, 2007).

OCR 0e

eΔ

Muito boa a

Excelente

Boa a Regular Pobre Muito

pobre

1,0 - 2,5 < 0,05 0,05 - 0,08 0,08 - 0,14 > 0,14

Nas tabelas 4.2 e 4.3 são apresentadas as classificações de qualidade recebidas

pelos corpos de prova das argilas de Santos e do Sarapuí.

61

Tabela 4.2a Avaliação da qualidade dos corpos de prova da argila de Santos.

Estado do

corpo de prova

Amostra Ensaio σ’v0 (kPa) e0

e (σ’v0) 0e

eΔ Qualidade do corpo de prova (Coutinho, 2007)

“Ind

efor

mad

os”

SRA-203(1)

1A

40

1,30 1,25 0,037 Muito boa a Excelente 1B 1,35 1,30 0,038 Muito boa a Excelente 1C 1,37 1,31 0,048 Muito boa a Excelente 1D 1,44 1,37 0,050 Muito boa a Excelente

SRA-203(3)

3A

54

1,55 1,46 0,058 Boa a Regular 3B 1,69 1,63 0,036 Muito boa a Excelente 3C 1,52 1,46 0,039 Muito boa a Excelente 3E 1,49 1,39 0,067 Boa a Regular 3F 1,47 1,39 0,054 Boa a Regular 3G 1,42 1,33 0,063 Boa a Regular 3H 1,44 1,34 0,069 Boa a Regular

SRA-203(4)

4A

61

2,24 2,18 0,027 Muito boa a Excelente 4B 2,26 2,15 0,049 Muito boa a Excelente 4C 2,17 2,08 0,041 Muito boa a Excelente 4E 2,25 2,17 0,036 Muito boa a Excelente 4F 2,17 2,07 0,046 Muito boa a Excelente 4G 2,12 2,01 0,052 Boa a Regular 4H 2,19 2,11 0,037 Muito boa a Excelente

SRA-203(5)

5A

66

1,97 1,88 0,046 Muito boa a Excelente 5B 2,02 1,92 0,050 Muito boa a Excelente 5C 2,14 1,99 0,070 Boa a Regular 5E 2,26 2,14 0,053 Boa a Regular 5F 2,18 2,08 0,046 Muito boa a Excelente 5G 2,25 2,05 0,089 Pobre 5H 2,14 2,03 0,051 Boa a Regular

SRA-203(6)

6A

71

2,53 2,44 0,036 Muito boa a Excelente 6B 2,57 2,42 0,058 Boa a Regular 6C 2,60 2,48 0,046 Muito boa a Excelente 6E 2,43 2,29 0,058 Boa a Regular 6F 2,40 2,29 0,046 Muito boa a Excelente 6G 2,34 2,20 0,060 Boa a Regular 6H 2,41 2,32 0,037 Muito boa a Excelente

SRA-203(7)

7A

75

2,55 2,39 0,063 Boa a Regular 7B 2,63 2,46 0,065 Boa a Regular 7C 2,39 2,23 0,067 Boa a Regular 7E 2,53 2,38 0,059 Boa a Regular 7F 2,42 2,29 0,054 Boa a Regular 7G 2,41 2,28 0,054 Boa a Regular 7H 2,49 2,35 0,056 Boa a Regular

62

Tabela 4.2b Avaliação da qualidade dos corpos de prova da argila de Santos.

Estado do

corpo de prova

Amostra Ensaio σ’v0 (kPa) e0

e (σ’v0) 0e


“Ind

efor

mad

os”

SRA-203(8)

8A

80

-* -* -* -* 8B -* -* -* -* 8C 2,18 2,07 0,050 Muito boa a Excelente 8D 2,19 2,07 0,055 Boa a Regular 8E 2,15 2,00 0,070 Boa a Regular 8F 2,19 2,06 0,059 Boa a Regular

SRA-203(9)

9A

91

-* -* -* -* 9B -* -* -* -* 9C 2,09 1,96 0,062 Boa a Regular 9D 1,98 1,87 0,056 Boa a Regular 9E 1,99 1,87 0,060 Boa a Regular 9F 1,96 1,86 0,051 Boa a Regular

SRA-203(10)

10A

102

-* -* -* -* 10B -* -* -* -* 10C 2,13 2,02 0,052 Boa a Regular 10D 1,98 1,82 0,081 Pobre 10E 1,97 1,84 0,066 Boa a Regular 10F 1,91 1,72 0,099 Pobre

SRA-203(11) 11A -* -* -* -* -* 11B -* -* -* -*

Rem

olda

dos SRA-203(3) 3D 54 1,83 1,50 0,180 Muito pobre

SRA-203(4) 4D 61 - - - - SRA-203(5) 5D 66 2,13 1,86 0,127 Pobre SRA-203(6) 6D 71 2,58 2,24 0,132 Pobre SRA-203(7) 7D 75 2,39 1,94 0,188 Muito pobre

* De acordo com Andrade (2009), para avaliação da qualidade dos corpos de prova “foram utilizados apenas os ensaios de adensamento convencionais cujos estágios tiveram duração de 24h. Isto foi feito, porque nos critérios de avaliação é levado em conta o valor do OCR, parâmetro este que é determinado pela tensão de sobreadensamento, que por sua vez é influenciada pela duração do estágio de carregamento.”.

63

Tabela 4.3 Avaliação da qualidade dos corpos de prova da argila de Sarapuí.

Estado dos

corpos de

prova

Profun-didade

da amostra

(m)

Ensaio σ’v0 (kPa) e0

e (σ’v0) 0e


“Ind

efor

mad

os”

de b

oa q

ualid

ade 5,5 a 6,0

AV2-10

22

3,71 3,46 0,068 Boa a Regular AV3-5 3,66 3,49 0,048 Muito boa a Excelente

AV11-5 3,38 3,23 0,044 Muito boa a Excelente AV12-10 3,67 3,46 0,057 Boa a Regular

6,5 a 7,0

AV5-10

25

3,54 3,35 0,053 Boa a Regular AV8-5 3,22 3,10 0,039 Muito boa a Excelente AV9-5 3,30 3,15 0,046 Muito boa a Excelente

AV10-10 3,43 3,27 0,047 Muito boa a Excelente

7,5 a 8,0 AV17-5

28 3,34 3,16 0,053 Boa a Regular

AV18-5 3,27 3,15 0,037 Muito boa a Excelente AV19-5 3,29 3,15 0,043 Muito boa a Excelente

“Ind

efor

-m

ados

” de

má

qual

idad

e 5,5 a 6,0 AV1-5 22 3,66 2,91 0,205 Muito pobre AV4-10 3,58 2,95 0,174 Muito pobre

6,5 a 7,0 AV6-10

25 3,51 2,70 0,230 Muito pobre AV7-5 3,27 2,52 0,227 Muito pobre

Rem

olda

dos

(com

plet

a-m

ente

am

olga

dos)

5,5 a 6,0 AV14-5 22 3,55 2,51 0,292 Muito pobre AV16-5 3,57 2,56 0,282 Muito pobre

6,5 a 7,0 AV13-5

25 3,20 2,16 0,327 Muito pobre AV15-15 3,20 2,16 0,286 Muito pobre

Observa-se que dos corpos de prova considerados a princípio como

“indeformados” de boa qualidade:

- 43% são de qualidade “Muito boa a Excelente”,

- 52% são de qualidade “Boa a Regular” e

- 5% são de qualidade “Pobre”.

Desta forma, nas verificações realizadas neste trabalho, foram considerados

como ensaios de referência (indeformados) apenas aqueles cujos corpos de prova foram

classificados como de qualidade “Regular” a “Excelente”.

64

Como era de se esperar, os demais corpos de prova (remoldados e

“indeformados” de má qualidade”) foram classificados como de qualidade “Pobre” a

“Muito pobre”.

Os efeitos da má qualidade dos corpos de prova nas curvas de compressão

edométrica podem ser observados claramente nas figuras 3.5 a 3.9, 3.12 e 3.13. Nas

tabelas 4.4 e 4.5 pode-se avaliar quantitativamente os efeitos do amolgamento nos

parâmetros de compressibilidade obtidos.

Tabela 4.4 Valores médios dos parâmetros de compressibilidade obtidos com corpos de prova indeformados e remoldados da argila de Santos.

Amostra Cc Cr Ce σ’vm (kPa)

(1) (2) (1) (2) (1) (2) (1) (2)

SRA-203(3) 0,75 0,67 0,12 - 0,05 0,06 111 35

SRA-203(4) 1,78 0,90 0,16 0,47 0,14 0,15 153 70

SRA-203(5) 1,53 0,66 0,17 0,50 0,11 0,11 157 65

SRA-203(6) 2,27 1,17 0,19 - 0,16 0,10 179 80

SRA-203(7) 2,13 0,95 0,24 0,45 0,12 0,13 153 55

(1) Média dos ensaios classificados como de qualidade “Regular” a “Excelente” segundo a classificação de Coutinho (2007) (ver tabela 4.2). (2) Ensaios com corpos de prova remoldados (totalmente amolgados).

Tabela 4.5 Valores médios dos parâmetros de compressibilidade obtidos com corpos de prova “indeformados” de boa qualidade, “indeformados” de má qualidade e remoldados da argila do Sarapuí.

Profun-

didade da

amostra

(m)

Cc Cr Ce σ’vm (kPa)

(1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3) (1) (2) (3)

5,5 a 6,0 2,40 1,41 1,12 0,20 0,45 0,62 0,28 0,23 0,26 31 12 7 6,5 a 7,0 2,37 1,16 1,02 0,11 0,57 0,50 0,23 0,21 0,28 36 9 7

(1) Média dos ensaios classificados como de qualidade “Regular” a “Excelente” segundo a classificação de Coutinho (2007) (ver tabela 4.3). (2) Ensaios com corpos de prova “indeformados” de má qualidade. (3) Ensaios com corpos de prova remoldados (totalmente amolgados).

65

A seguir são verificados os efeitos do amolgamento na curva de

compressibilidade enumerados por Martins e Lacerda (1994).

a) Para a mesma tensão vertical efetiva (σ’v) o índice de vazios (e) é tão menor

quanto pior for a qualidade da amostra.

Para argila do Sarapuí foi observado exatamente este efeito.

Para a argila de Santos este efeito foi mais observado no trecho de compressão

virgem das curvas edométricas. No trecho de recompressão boa parte dos corpos de

prova indeformados apresentaram índice de vazios inferiores aos dos corpos de prova

remoldados.

b) A transição entre os trechos de recompressão e de compressão virgem na

curva e x σ’v(log) se torna menos acentuada dificultando a determinação da tensão de

pré-adensamento (σ’vm).

Este efeito é observado nas curvas de compressão edométrica de todas as

amostras.

c) Redução do valor estimado da tensão de pré-adensamento.

A análise dos valores médios de σ’vm estimados apresentados nas tabelas 4.4 e

4.5 permite observar claramente este efeito.

d) Aumento da compressibilidade na região de recompressão.

A análise dos valores médios de Cr apresentados nas tabelas 4.4 e 4.5 e das

curvas de compressibilidade permitem observar este efeito para a grande maioria das

amostras.

e) Diminuição da compressibilidade no trecho de compressão virgem.

A análise dos valores médios de Cc apresentados nas tabelas 4.4 e 4.5 e das

curvas de compressibilidade permitem observar este efeito para todas as amostras.

f) Eliminação da concavidade da curva ‘e x σ’v(log)’ no trecho virgem

resultando em uma linha aproximadamente reta.

66

Para os ensaios edométricos com a argila do Sarapuí esta observação aplica-se

perfeitamente.

Para os ensaios realizados com a argila de Santos também é observada uma

grande redução da concavidade do trecho de compressão virgem das amostras

remoldadas, entretanto, os mesmos ainda apresentam uma leve concavidade.

4.2 Verificação do método de estimativa da curva de compressibilidade

“indeformada” a partir da curva “amolgada” proposto por Schmertmann (1955)


A verificação do método de Schmertmann (1955) iniciou-se com os ensaios

realizados com a argila de Santos. No item 4.2.2, a seguir, é descrito o procedimento

seguido, as dificuldades encontradas e as soluções utilizadas para tentar contorná-las.

Posteriormente, no item 4.2.3, é apresentada a verificação do método para a argila do

Sarapuí, já com as modificações oriundas da tentativa de aplicação do método à argila

de Santos.

4.2.2 Argila de Santos

A estratégia imaginada inicialmente para verificação da proposta de

Schmertmann (1955) consistia na aplicação do procedimento descrito na revisão

bibliográfica (item 2.4.3) para estimativa da curva de compressibilidade “indeformada”

a partir das curvas obtidas dos ensaios realizados com os corpos de prova totalmente

remoldados. As curvas de compressibilidade estimadas obtidas para cada amostra

seriam comparadas com aquelas resultantes dos ensaios realizados com os corpos de

prova indeformados desta mesma amostra, cujos resultados indicaram tratar-se de

corpos de prova de qualidade “Regular” a “Excelente”, segundo a classificação de

Coutinho (2007) (ver tabela 4.2).

Entretanto, nas primeiras tentativas de aplicação do método surgiram

dificuldades na etapa de definição da tensão de pré-adensamento através da observação

do “padrão de redução do índice de vazios”, conforme definido no item 2.4.2.2 (figura

2.9).

67

Recapitulando o procedimento, devem ser arbitrados diferentes valores de tensão

de pré-adensamento, cada qual dando origem a uma curva de compressibilidade

estimada, cujas diferenças de ordenadas (índice de vazios) em relação à curva

“amolgada” ao longo do eixo das tensões verticais efetivas fornecem o “padrão de

redução de e”. A tensão de pré-adensamento seria o maior valor arbitrado que

fornecesse um padrão de redução de índice de vazios simétrico em relação à mesma.

Na figura 4.1 é apresentada como exemplo a tentativa de estimativa da curva

“indeformada” da amostra SRA-203(5). Foram arbitrados três valores de tensão de pré-

adensamento, a saber: 80, 110 e 150kPa, para os quais foram construídas as curvas

estimadas e os padrões de redução de e.

E(σ'v0=55kPa)

i

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,001 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)

tensão vertical efetiva (σ'v)

PADRÃO DE REDUÇÃO DE e

curva"amolgada"(ensaio 3D)

Figura 4.1 Tentativa inicial de estimativa da curva de compressibilidade “indeformada” da amostra SRA-203(5).

Como pode ser observado na figura 4.1, a dificuldade reside na determinação do

“padrão de redução do índice de vazios” simétrico dentre os diferentes valores de σ’vm

arbitrados, uma vez que:

1) na maioria dos casos não foi possível obter uma padrão simétrico para

nenhum valor de σ’vm.

68

2) a determinação do padrão mais simétrico também foi dificultada pelo fato de

num mesmo “padrão de redução do e”, dependendo da faixa de tensões abrangida em

torno da tensão de pré-adensamento arbitrada, ter-se um trecho mais simétrico que

outro, e não se saber qual destes trechos deveria ser considerado: se apenas numa faixa

de tensões mais estreita em torno da tensão de pré-adensamento arbitrada, ou para faixas

de tensões maiores, encarando a curva de uma maneira mais global.

3) a simetria do “padrão de redução de e” não se mostrou sensível a uma faixa

relativamente ampla dos valores de σ’vm arbitrados, o que conduz a uma dificuldade na

seleção de um padrão mais simétrico apenas de forma visual.

Para contornar a terceira dificuldade supracitada, resolveu-se criar uma maneira

de quantificar a simetria do “padrão de redução do índice de vazios”. Isso foi feito

seguindo o procedimento descrito a seguir e ilustrado nas figuras 4.2 a 4.4.

1 10 100 1000

0,60

0,50

0,40

0,30

0,20

0,10

0,00

0,70


Δe

σ'v,médiaσ'v,menor,i σ'v,maior,i

Δemáx

Δei σ'v,média,ilog σ'v,maior,iσ'v,média,ilog σ'v,menor,i

PADRÃO DE REDUÇÃO DO ÍNDICE DE VAZIOS

Figura 4.2 Representação gráfica das variáveis utilizadas na quantificação da simetria do “padrão de redução do índice de vazios”.

69

a) Determinou-se a tensão do suposto eixo de simetria, σ’v,média. Este valor foi

considerado igual à σ’vm arbitrada.

b) Para diferentes valores de redução de índice de vazios (Δei) obtiveram-se os

dois valores de tensão vertical efetiva correspondentes: σ’v,menor,i e σ’v,maior,i.

c) Para cada valor de redução de índice de vazios (Δei) calculou-se a razão

imenorv

imédiav

imédiav

imaiorv

imenorvimédiav

imédiavimaiorviR

,,

,,

,,

,,

,,,,

,,,,

''

log

''

log

'log'log'log'log

σσσσ

σσσσ

=−−

= (4.1)

A razão Ri reflete a simetria do “padrão de redução do índice vazios”: quanto

mais os valores de Ri se aproximam de 1, mais simétrico é o padrão.

d) A simetria do “padrão de redução do índice de vazios” como um todo é

avaliada pela plotagem dos valores de Ri para os diferentes valores de Δei (representados

pela expressão: máx

i

ee

ΔΔ

−1 ), que neste trabalho convecionou-se chamar de “curva de

simetria”, conforme é apresentado na figura 4.3.

70

Δei

Δemáx

e


0,70

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

1000100101

R

ΔeΔe

máx

1-0

1

10

simetria perfeita

padrão desim

etriaobservado

σ'v,menor,ilog σ'v,média,i σ'v,maior,i

σ'v,média,ilog

Ri

CURVA DE SIMETRIA

PADRÃO DE REDUÇÃO DO ÍNDICE DE VAZIOS

Figura 4.3 Obtenção da “curva de simetria” a partir do “padrão de redução do índice de vazios” para um dado valor arbitrado de σ’vm.

71

Na figura 4.4 é apresentado um exemplo de “curva de simetria”, onde pode-se

visualizar que um “padrão de redução do índice de vazios” perfeitamente simétrico teria

como “curva de simetria” uma linha horizontal de ordenada R=1.

padrão desimetriaobservado

simetria perfeita

0

1

101-

máx

Δe

R

CURVA DE SIMETRIA

Figura 4.4 Exemplo esquemático de “curva de simetria” para um dado valor arbitrado de σ’vm.

Desta forma, a “curva de simetria” permite avaliar de uma maneira mais precisa

a simetria do “padrão de redução do índice de vazios” do que uma avaliação apenas

visual do mesmo.

Nas figuras 4.5, 4.7, 4.9, 4.11 e 4.13 são apresentados para cada uma das

amostras SRA-203(3) a SRA-203(7) as curvas de compressibilidade estimadas para

valores arbitados de tensão de pré-adensamento, bem como os respectivos “padrões de

redução de índice de vazios”.

Nas figuras 4.6, 4.8, 4.10, 4.12 e 4.14 são apresentados para cada uma das

amostras SRA-203(3) a SRA-203(7) as “curvas de simetria” correspondentes aos

“padrões de redução do índice de vazios” apresentados nas figuras mencionadas no

parágrafo anterior, além de “curvas de simetria” para valores de σ’vm intermediários.

72

E(σ'v0=55kPa)

i

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,001 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)




Figura 4.5 Curvas de compressibilidade estimadas e respectivos “padrões de redução do índice de vazios” da amostra SRA-203(3) para valores arbitrados de σ’vm.

σ'vm=60kPa

σ'vm=80kPa

σ'vm=100kPa

σ'vm=110kPaσ'vm=120kPa

σ'vm=150kPa

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx

σ'vm = 111kPaValor médio obtido dos ensaios de

qualidade "regular" a "excelente" de acordo com a classificação de

Coutinho (2007).

Figura 4.6 “Curvas de simetria” da amostra SRA-203(3) para valores arbitrados de σ’vm.

73

E(σ'v0=62kPa)

i

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,601 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)





σ'vm=100kPa

σ'vm=140kPaσ'vm=150kPaσ'vm=160kPaσ'vm=180kPa

σ'vm=210kPa0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx

σ'vm = 153kPaValor médio obtido dos ensaios de qualidade "regular " a "excelente" de acordo com a classificação de

Coutinho (2007).


74

E(σ'v0=67kPa)

i0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,201 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)





σ'vm=120kPa

σ'vm=150kPaσ'vm=160kPaσ'vm=170kPaσ'vm=190kPaσ'vm=210kPa

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx



Coutinho (2007).


75

E(σ'v0=72kPa)

i

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,801 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)





σ'vm=120kPa

σ'vm=150kPaσ'vm=170kPaσ'vm=180kPaσ'vm=190kPaσ'vm=210kPa

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx



Coutinho (2007).


76

E(σ'v0=76kPa)

i

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,601 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)





σ'vm=110kPa

σ'vm=140kPaσ'vm=150kPaσ'vm=160kPa

σ'vm=180kPa

σ'vm=210kPa0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx



Coutinho (2007).


77

Analisando as “curvas de simetria” apresentadas observa-se que, apesar do grau

de simetria do “padrão de redução do índice de vazios” poder ser visualizado de forma

mais fácil, persiste a dificuldade apresentada anteriormente relativa à determinação do

padrão mais simétrico, pois dependendo da faixa de tensões avaliada o valor de tensão

de pré-adensamento correspondente ao padrão mais simétrico pode variar bastante.

Com isso, abandonou-se a estratégia inicial que consistia em aplicar o método de

Schmertmann às curvas de compressibilidade “amolgadas” e comparar a curva estimada

com as “indeformadas”, pois falta um critério para determinar o “padrão de redução do

índice de vazios” mais simétrico e, consequentemente, a tensão de pré-adensamento.

A partir daí o que se procurou fazer foi tentar criar justamente este critério

através da análise das “curvas de simetria” apresentadas e do conhecimento do valor

médio de tensão de pré-adensamento de cada amostra obtido dos ensaios com corpos de

prova indeformados. No cálculo do valor médio de σ’vm foram considerados apenas os

ensaios de qualidade “Regular” a “Execelente” de acordo com a classificação de

Coutinho (2007).

A análise das “curvas de simetria” em conjunto das tensões de pré-adensamento

obtidos nos ensaios realizados com a argila de Santos e apresentados nas figuras 4.6,

4.8, 4.10, 4.12 e 4.14 permitiram observar o seguinte padrão de comportamento:

1) Para valores arbitrados de tensão de pré-adensamento baixos em relação ao

valor real as “curvas de simetria” apresentam-se parcialmente ou totalmente ascendentes

(o valor de R aumenta com o aumento de “1-Δe/Δemáx”). Por exemplo, para cada uma

das amostras, o valor mais baixo de σ’vm arbitrado apresentou uma “curva de simetria”

com este comportamento.

2) Aumentando-se o valor arbitrado de tensão de pré-adensamento as “curvas de

simetria” vão diminuindo sua declividade e passam a apresentar alguns trechos

descendentes (o valor de R diminui com o aumento de “1-Δe/Δemáx”).

3) Continuando o aumento da tensão de pré-adensamento arbitrada atinge-se um

valor a partir do qual as “curvas de simetria” apresentam-se totalmente descendentes e

valores arbitrados de σ’vm maiores que este geram “curvas de simetria”

aproximadamente paralelas e com valores de R cada vez menores.

78

4) Observa-se que a “curva de simetria” correspondente ao valor da tensão de

pré-adensamento real é a primeiro que, no processo de aumento dos valores arbitrados

de σ’vm, apresenta-se totalmente descendente, ou seja, sem nenhum trecho ascendente

ou horizontal, salvo pequenas oscilações entre pontos próximos da curva.

A análise das “curvas de simetria” apresentadas mostra que, para o caso

estudado, este foi um critério que apresentou boa repetibilidade. Entretanto, é

importante ressaltar que este resultado foi obtido a partir de corpos de prova totalmente

remoldados e oriundos de amostras da argila de Santos, não sendo necessariamente o

comportamento que será apresentado por amostras parcialmente perturbadas e/ou de

origens distintas, como poderá ser observado em seguida para os ensaios realizados com

a argila do Sarapuí.

Nas figuras 4.15 a 4.19 a seguir são apresentados num mesmo gráfico para cada

amostra:

a) as curvas de compressibilidade dos ensaios de qualidade “Regular” a

“Excelente” segundo a classificação de Coutinho (2007),

b) a curva de compressibilidade do corpo de prova remoldado e

c) a curva estimada pelo método de Schmertmann a partir do conhecimento do

valor da tensão de pré-adensamento real.

79

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,901 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 3A

ensaio 3B

ensaio 3C


ensaio 3F

ensaio 3G

ensaio 3H

curva estimada



Coutinho (2007).

Figura 4.15 Comparação entre as curvas de compressibilidade “indeformadas”, “amolgada” e estimada conhecendo o valor real de σ’vm, para a amostra SRA-203(3).

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,00

2,10

2,20

2,30

2,401 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 4A

ensaio 4B

ensaio 4C


ensaio 4F

ensaio 4G

ensaio 4H

curva estimada



Coutinho (2007).


80

0,90

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

1,90

2,00

2,10

2,20

2,301 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 5A

ensaio 5B

ensaio 5C


ensaio 5F

ensaio 5H

curva estimada



Coutinho (2007).


1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,801 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 6A

ensaio 6B

ensaio 6C


ensaio 6F

ensaio 6G

ensaio 6H

curva estimada



Coutinho (2007).


81

0,90

1,10

1,30

1,50

1,70

1,90

2,10

2,30

2,50

2,701 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio 7A

ensaio 7B

ensaio 7C


ensaio 7F

ensaio 7G

ensaio 7H

curva estimada



Coutinho (2007).


Ao realizar as comparações das curvas de compressibilidade “estimadas” com as

curvas “indeformadas” apresentadas nas figuras 4.15 a 4.19, deve-se ter em mente que

mais importante que a coincidência das curvas no espaço “σ’v x e”, é que as mesmas

sejam tais que para um mesmo incremento de tensão vertical efetiva obtenha-se uma

variação de índice de vazios semelhante, visto que no cálculo de recalques o que

importa são variações e não valores absolutos. Também se deve lembrar que na curva

estimada o trecho de compressão virgem é o que Schmertmann (1955) chamou de “reta

inicial de compressão virgem”, que tem a inclinação correspondente às tensões logo

superiores à de pré-adensamento.

Isso significa que, para fins práticos, a comparação dos resultados pode ser

realizada em termos de valores de σ’vm, Cr, Cc e Ce. No caso deste trabalho, em que a

curva de compressibilidade foi estimada já com base no valor conhecido de σ’vm, o

mesmo não entra na comparação, conforme é realizado na tabela 4.6 para todas as

amostras.

82

Tabela 4.6 Comparação dos parâmetros de compressibilidade médios das curvas “indeformadas” com os da curva estimada com σ’vm conhecida.

Amostra Cc Cr Ce

(1) (2) Diferença

percentual (1) (2)

Diferença

percentual (1) (2)

Diferença

percentual

SRA-203(3) 0,75 1,25 +66% 0,12 0,06 -54% 0,05 0,06 +3% SRA-203(4) 1,78 1,81 +1% 0,16 0,15 -7% 0,14 0,15 +8% SRA-203(5) 1,53 1,62 +6% 0,17 0,11 -37% 0,11 0,11 0% SRA-203(6) 2,27 2,37 +4% 0,19 0,10 -47% 0,16 0,10 -35% SRA-203(7) 2,13 1,80 -16% 0,24 0,13 -45% 0,12 0,13 +14% (1) Média dos ensaios classificados como de qualidade “Regular” a “Excelente” segundo a classificação de Coutinho (2007) (ver tabela 4.2). (2) Obtidos a partir da estimativa da curva “indeformada” a partir da curva “amolgada” pelo método de Schmertmann (1955), conhecida a tensão de pré-adensamento das amostras indeformadas.

A análise dos dados da tabela 4.6, que podem ser visualizados nas figuras 4.15 a

4.19 já apresentadas, permite as seguintes conclusões:

1) A hipótese assumida por Schmertmann (1955) de que o índice de

descompressão (Ce) da amostra é pouco influenciado pela perturbação da mesma é

confirmada, uma vez que, para quatro das cinco amostras, os valores de Ce (obtidos dos

ensaios com corpos de prova indeformados) e Ce,amolg (obtidos dos ensaios com corpos

de prova remoldados) são praticamente iguais, e para a amostra SRA-203(6) a diferença

entre eles é de 35%.

2) A hipótese de que o índice de recompressão (Cr) e o índice de descompressão

(Ce) da amostra indeformada são praticamente iguais não se adequou tão bem aos

ensaios realizados. Para todas as amostras o Cr obtido foi superior ao Ce, sendo que em

duas amostras o Cr chega a ser o dobro do Ce. Mas é importante ressaltar que neste

trabalho o Ce foi obtido a partir de um trecho de descompressão relativamente curto

(descarregamento de 800 a 200kPa) enquanto nos ensaios apresentados por

Schmertmann este trecho é mais longo, o que certamente é uma das causas da diferença

encontrada.

Entretanto, deve-se ter em mente que devido ao Cr ter um valor pequeno em

relação ao Cc ( rc CC 10≅ ), pela ordem de grandeza dos erros encontrados nos valores

83

estimados de Cr, os mesmos tem pequena influência na aplicação do método de

Schmertmann (1955) e na própria prática da engenharia.

3) Com exceção da amostra SRA-203(3), o índice de compressão (Cc) das

amostras indeformadas apresentou uma boa concordância com os valores de Cc das

curvas estimadas (lembrando que a curva foi estimada com o valor de tensão de pré-

adensamento conhecido).

Pode-se concluir, para os ensaios apresentados, que o grande empecilho à

utilização do método proposto por Schmertmann (1955) consiste na determinação da

tensão de pré-adensamento a partir da curva “amolgada”, visto que, uma vez

determinado este valor, as curvas estimadas concordaram bem com as curvas

“indeformadas”.

4.2.3 Argila do Sarapuí

No caso da argila do Sarapuí se dispõe de duas amostras (extraídas das

profundidades de 5,5m a 6,0m e de 6,5m a 7,0m) para as quais foram realizados, além

dos ensaios edométricos com corpos de prova indeformados, dois ensaios com corpos

de prova remoldados (completamente amolgados) e outros dois ensaios com corpos de

prova “indeformados” de má qualidade (amolgados).

Com isso, para cada amostra, poderia-se aplicar o metódo de Schmertmann

(1955) aos dois ensaios com corpos de prova remoldados e aos dois ensaios com corpos

de prova de má qualidade. Entretanto, como pode ser observado nas figuras 3.12 e 3.13,

as curvas de compressibilidade dos seguintes pares de ensaios apresentam-se

razoalvemente semelhantes entre si: AV14-5 e AV16-5, AV13-5 e AV15-5, AV4-10 e

AV1-5, AV7-5 e AV6-10. Portanto, a aplicação do método de Schmertmann (1955) às

duas curvas de cada par seria desnecessária, não trazendo informações adicionais. Por

isso optou-se por aplicar o método apenas ao primeiro ensaio de cada um dos pares

apresentados acima.

Primeiramente são apresentados os resultados das estimativas da curva

indeformada a partir dos ensaios com corpos de prova remoldados, a saber: ensaio

AV14-5 para a amostra da profundidade de 5,5 a 6,0m e ensaio AV13-5 para a amostra

da profundidade de 6,5 a 7,0m.

84

Nas figuras 4.20 e 4.22, para cada uma das duas amostras são apresentadas as

curvas de compressibilidade estimadas para valores arbitados de tensão de pré-

adensamento, bem como os respectivos “padrões de redução de índice de vazios”.

Nas figuras 4.21 e 4.23 são apresentados para cada uma das duas amostras as

“curvas de simetria” correspondentes aos “padrões de redução do índice de vazios”

apresentados nas figuras mencionadas no parágrafo anterior, além de “curvas de

simetria” para valores de σ’vm intermediários.

85

E(σ'v0=22kPa)

i

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

3,00

3,20

3,40

3,60

3,801 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)



curva"amolgada"

(ensaio AV14-5)

Figura 4.20 Curvas de compressibilidade estimadas e respectivos “padrões de redução do índice de vazios” da amostra da profundidade de 5,5 a 6,0m para valores arbitrados de σ’vm (estimativa a partir do corpo de prova completamente remoldado AV14-5).

σ'vm=22kPa

σ'vm=30kPa

σ'vm=35kPa

σ'vm=40kPa

σ'vm=50kPa

σ'vm=60kPa

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx

σ'vm = 31kPaValor médio obtido dos ensaios com

corpos de prova indeformados

Figura 4.21 “Curvas de simetria” da amostra da profundidade de 5,5 a 6,0m para valores arbitrados de σ’vm (estimativa a partir do corpo de prova completamente remoldado AV14-5).

86

E(σ'v0=25kPa)

i

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

3,00

3,20

3,401 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)



curva"amolgada"

(ensaio AV13-5)

Figura 4.22 Curvas de compressibilidade estimadas e respectivos “padrões de redução do índice de vazios” da amostra da profundidade de 6,5 a 7,0m para valores arbitrados de σ’vm (estimativa a partir do corpo de prova completamente remoldado AV13-5).

σ'vm=25kPa

σ'vm=30kPa

σ'vm=35kPa

σ'vm=40kPa

σ'vm=50kPa

σ'vm=60kPa0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx



Figura 4.23 “Curvas de simetria” da amostra da profundidade de 6,5 a 7,0m para valores arbitrados de σ’vm (estimativa a partir do corpo de prova completamente remoldado AV13-5).

87

E(σ'v0=22kPa)

i

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

3,00

3,20

3,40

3,60

3,801 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)



curva"amolgada"

(ensaio AV4-10)

Figura 4.24 Curvas de compressibilidade estimadas e respectivos “padrões de redução do índice de vazios” da amostra da profundidade de 5,5 a 6,0m para valores arbitrados de σ’vm (estimativa a partir do corpo de prova “indeformado” de má qualidade AV4-10).

σ'vm=25kPa

σ'vm=30kPa

σ'vm=35kPa

σ'vm=40kPa

σ'vm=50kPa

σ'vm=60kPa

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx



Figura 4.25 “Curvas de simetria” da amostra da profundidade de 5,5 a 6,0m para valores arbitrados de σ’vm (estimativa a partir do corpo de prova “indeformado” de má qualidade AV4-10).

88

E(σ'v0=25kPa)

i

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

3,00

3,20

3,401 10 100 1000

índi

ce d

e va

zios

(e)



curva"amolgada"

(ensaio AV7-5)

Figura 4.26 Curvas de compressibilidade estimadas e respectivos “padrões de redução do índice de vazios” da amostra da profundidade de 6,5 a 7,0m para valores arbitrados de σ’vm (estimativa a partir do corpo de prova “indeformado” de má qualidade AV7-5).

σ'vm=25kPa

σ'vm=30kPa

σ'vm=35kPa

σ'vm=40kPa

σ'vm=50kPa

σ'vm=60kPa

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

R

1 − Δe/Δemáx



Figura 4.27 “Curvas de simetria” da amostra da profundidade de 6,5 a 7,0m para diferentes valores arbitrados de σ’vm (estimativa a partir do corpo de prova “indeformado” de má qualidade AV7-5).

89

A análise das “curvas de simetria” obtidas a partir dos corpos de prova

completamente remoldados (AV14-5 e AV13-5) e dos corpos de prova “indeformados”

de má qualidade (AV4-10 e AV7-5) em conjunto dos valores das tensões de pré-

adensamento obtidas nos ensaios “indeformados” realizados com a argila de Sarapuí

permitem as seguintes observações:

1) Tanto para os corpos de prova totalmente remoldados quanto para os

“indeformados” de má qualidade as “curvas de simetria” não apresentaram o padrão de

comportamento observado para a argila de Santos ao se variar os valores arbitrados de

tensão de pré-adensamento.

2) Tanto para os corpos de prova totalmente remoldados quanto para os

“indeformados” de má qualidade não foi distinguido nenhum comportamento

característico das “curvas de simetria” para valores arbitrados de σ’vm próximos ao valor

real.

Apesar de no ensaio de má qualidade AV7-5 a “curva de simetria” para o valor

arbitrado de σ’vm próximo ao real (36kPa) ter apresentado valores de R próximos de 1

(simetria), para o ensaio AV4-10 a “curva de simetria” com valores de R próximos a 1

corresponde ao valor arbitrado de 40kPa para σ’vm, enquanto o valor real (média dos

ensaios “indeformados”) é de 31kPa.

3) Para as estimativas a partir dos corpos de prova “indeformados” de má

qualidade obtiveram-se “curvas de simetria” com valores de R maiores (chegando a

serem superiores a 1) e com menor variação que no caso dos corpos de prova totalmente

remoldados.

Esta análise mostra que para a argila do Sarapuí não foi possível propor um

critério de avaliação das “curvas de simetria” para estimativa da tensão de pré-

adensamento.

Talvez, para os ensaios “indeformados” de má qualidade, uma estimativa

razoável da tensão de pré-adensamento possa ser o valor arbitrado que no padrão de

simetria fornece valores de R próximos a 1, visto que este critério levou ao valor de σ’vm

correto para o ensaio AV7-5, e para o ensaio AV4-10 obteve-se um valor estimado de

90

σ’vm que, frente às incertezas envolvidas, não apresenta uma diferença tão grande em

relação ao valor real.

Nas figuras 4.28 a 4.31 a seguir são apresentados num mesmo gráfico para cada

um dos ensaios analisados:

a) as curvas de compressibilidade de ensaios com corpos de prova

“indeformados”,

b) a curva do corpo de prova a partir da qual foi realizada a estimativa e

c) a curva estimada pelo método de Schmertmann (1955) a partir do

conhecimento do valor da tensão de pré-adensamento real.

0,90

1,10

1,30

1,50

1,70

1,90

2,10

2,30

2,50

2,70

2,90

3,10

3,30

3,50

3,70

1 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio AV3-5

ensaio AV11-5

ensaio AV14-5(remoldado)

curva estimada


corpos de prova indeformados.

Figura 4.28 Comparação entre as curvas de compressibilidade “indeformadas”, “amolgada” e estimada a partir do ensaio “remoldado” (AV14-5), para a amostra de 5,5m a 6,0m de profundidade.

91

0,90

1,10

1,30

1,50

1,70

1,90

2,10

2,30

2,50

2,70

2,90

3,10

3,30

3,50

3,70

1 10 100 1000Ín

dice

de

vazi

os (e

)


ensaio AV3-5

ensaio AV11-5

ensaio AV4-10(má qualidade)

curva estimada



Figura 4.29 Comparação entre as curvas de compressibilidade “indeformadas”, “de má qualidade” e estimada a partir do ensaio “de má qualidade” (AV4-10), para a amostra de 5,5m a 6,0m de profundidade.

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

3,00

3,20

3,40

3,601 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio AV8-5

ensaio AV9-5

ensaio AV10-10

ensaio AV13-5(remoldado)curva estimada



Figura 4.30 Comparação entre as curvas de compressibilidade “indeformadas”, “amolgada” e estimada a partir do ensaio “remoldado” (AV13-5), para a amostra de 6,5m a 7,0m de profundidade.

92

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

3,00

3,20

3,40

3,601 10 100 1000

Índi

ce d

e va

zios

(e)


ensaio AV8-5

ensaio AV9-5

ensaio AV10-10

ensaio AV7-5 (máqualidade)curva estimada



Figura 4.31 Comparação entre as curvas de compressibilidade “indeformadas”, “de má qualidade” e estimada a partir do ensaio “de má qualidade” (AV7-5), para a amostra de 6,5m a 7,0m de profundidade.

Tabela 4.7 Comparação dos parâmetros de compressibilidade médios das curvas “indeformadas” com os da curva estimada a partir do ensaio com corpo de prova remoldado. Profun-

didade da

amostra

(m)

Cc Cr Ce

(1) (2) Diferença

percentual (1) (2)

Diferença

percentual (1) (2)

Diferença

percentual

5,5 a 6,0 2,40 2,56 +7% 0,20 0,26 +33% 0,28 0,26 -7% 6,5 a 7,0 2,37 2,70 +14% 0,11 0,28 +160% 0,23 0,28 +22% 7,5 a 8,0 2,54 - - 0,13 - - 0,27 - -

(1) Média dos ensaios classificados como de qualidade “Regular” a “Excelente” segundo a classificação de Coutinho (2007) (ver tabela 4.3). (2) Obtidos a partir da estimativa da curva “indeformada” a partir da curva do ensaio com corpo de prova remoldado pelo método de Schmertmann (1955), conhecida a tensão de pré-adensamento das amostras indeformadas.

93

Tabela 4.8 Comparação dos parâmetros de compressibilidade médios das curvas “indeformadas” com os da curva estimada a partir do ensaio com corpo de prova de má qualidade. Profun-

didade da

amostra

(m)

Cc Cr Ce

(1) (2) Diferença

percentual (1) (2)

Diferença

percentual (1) (2)

Diferença

percentual

5,5 a 6,0 2,40 2,13 -11% 0,20 0,23 +18% 0,28 0,23 -18% 6,5 a 7,0 2,37 2,13 -10% 0,11 0,21 +95% 0,23 0,21 -9% 7,5 a 8,0 2,54 - - 0,13 - - 0,27 - -

(1) Média dos ensaios classificados como de qualidade “Regular” a “Excelente” segundo a classificação de Coutinho (2007) (ver tabela 4.3). (2) Obtidos a partir da estimativa da curva “indeformada” a partir da curva do ensaio com corpo de prova de má qualidade pelo método de Schmertmann (1955), conhecida a tensão de pré-adensamento das amostras indeformadas.

A análise dos dados das tabelas 4.7 e 4.8, que podem ser visualizados nas figuras

4.28 a 4.31 já apresentadas, permite as seguintes conclusões:

1) Assim como para a argila de Santos, a hipótese assumida por Schmertmann

(1955) de que o índice de descompressão (Ce) da amostra é pouco influenciado pela

perturbação da mesma é confirmada, uma vez que, tanto para os ensaios “remoldados”

quanto para os de “má qualidade”, os valores de Ce (dos corpos de prova indeformados)

e Ce,amolg (dos corpos de prova amolgados) são praticamente os mesmos.

2) Assim como para a argila de Santos, a hipótese de que os índices de

recompressão (Cr) e descompressão (Ce) da amostra indeformada são praticamente

iguais não se adequou tão bem aos ensaios realizados. Mas diferentemente da argila de

Santos, para todas as três amostras do Sarapuí o Ce obtido foi superior ao Cr, sendo que

em duas amostras o Ce chega a ser o dobro do Cr.

3) O índice de compressão (Cc) das amostras indeformadas apresentaram uma

diferença em relação aos valores de Cc das curvas estimadas inferior a 15%, sendo que

os valores de Cc estimados a partir da amostra remoldada foram superiores aos da

94

amostra indeformada, e os estimados a partir da amostra de má qualidade foram

inferiores a estes últimos.

Na figura 4.32, a seguir, é apresentada uma comparação entre os valores

estimados de Cc (conhecido o valor de σ’vm) e os valores obtidos dos respectivos ensaios

“indeformados”, tanto para a argila do Sarapuí quanto para a de Santos.

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Cc

estim

ado

Cc "indeformado"

Argila de SantosArgila do Sarapuí (amostras "remoldadas")Argila do Sarapuí (amostras de má qualidade)

Figura 4.32 Comparação entre os valores de Cc “indeformados” e estimados (conhecido o valor de σ’vm).

4.2.4 Conclusões sobre a avaliação do método de Schmertmann (1955)

A análise das tentativas de estimativa das curvas de compressibilidade

“indeformadas” a partir das “amolgadas” para as argilas de Santos e do Sarapuí

utilizando o método proposto por Schmertmann (1955) permitem as seguintes

conclusões gerais:

1) Encontrou-se dificuldade em estimar a tensão de pré-adensamento pela

análise da simetria do “padrão de redução do índice de vazios” devido à dificuldade de

95

avaliação da simetria de tal gráfico apenas de forma visual, o que impediu de se

continuar com a estratégia imaginada inicialmente de estimar as curvas de

compressibilidade a partir de ensaios amolgados e de compará-las com as curvas

“indeformadas”.

2) Criou-se a “curva de simetria” para tentar contornar a dificuldade exposta

acima de avaliação da simetria do “padrão de redução de índice de vazios”, e as mesmas

foram construídas a partir do conhecimento de σ’vm (obtidos dos ensaios com os corpos

de prova indeformados) para tentar observar algum padrão, de forma que se pudesse

estabelecer um critério para estimar σ’vm pela análise da “curva de simetria”.

3) Para a argila de Santos conseguiu-se estabelecer um critério do tipo

supracitado com boa repetibilidade.

4) Para a argila do Sarapuí o critério obtido para a argila de Santos não se

aplicou.

5) Para as estimativas a partir das amostras “indeformadas” de má qualidade do

Sarapuí, uma “curva de simetria” com valores de R próximos a 1 levou a valores

razoavelmente próximos de σ’vm.

6) A hipótese assumida por Schmertmann (1955) de que o índice de

descompressão (Ce) da amostra é pouco influenciado pela perturbação da mesma foi

confirmada tanto para a argila de Santos quanto para a de Sarapuí.

7) Para fins práticos, a hipótese de que os índices de recompressão (Cr) e

descompressão (Ce) da amostra indeformada são praticamente iguais aplicou-se

razoavelmente bem tanto para a argila de Santos quanto para a de Sarapuí.

8) As curvas estimadas a partir do valor conhecido de σ’vm apresentaram valores

de Cc próximos aos das amostras indeformadas, conforme pode ser visto na figura 4.32

e nas tabelas 4.6, 4.7 e 4.8. Então, uma vez estimado um valor de σ’vm próximo ao real,

a curva de compressão edométrica estimada apresenta bons resultados. Portanto, a

96

estimativa da tensão de pré-adensamento foi a principal dificuldade encontrada para

aplicação do método de Schmertmann (1955).

4.3 Avaliação da estimativa do índice de compressão de uma argila remoldada

(Cc, remold) a partir de seus valores de índice de plasticidade (IP) e densidade dos

grãos (G)

A proposta de Atikson & Bransby (1978) de estimativa do Cc de uma amostra

remoldada (Cc,remold) a partir de seu índice de plasticidade (IP) e da densidade de seus

grãos (G) é avalida neste trabalho para as argilas de Santos e do Sarapuí. O valor de Cc,remold de cada amostra é estimado a partir de seu IP e de G pela

equação 2.9, reproduzida abaixo, e o resultado é comparado com o Cc obtido do ensaio

de compressão edométrica realizado com o corpo de prova remoldado da mesma

amostra.

2,IPGC remoldc

⋅=

Para a argila de Santos foram realizados ensaios edométricos com corpos de

prova remoldados apenas das amostras SRA-203(3) a SRA-203(7). Para a argila do

Sarapuí estes ensaios foram realizados apenas com as amostras das profundidades de

5,5m a 6,0m e de 6,5m a 7,0m.

A tabela 4.9 e o gráfico da figura 4.33 resumem os resultados encontrados.

97

Tabela 4.9 Comparação entre os valores do Cc,remold estimados pela proposta de Atikson & Bransby (1978) e obtidos de ensaios com corpos de prova remoldados.

Origem da

amostra Amostra IP

(%) G Ensaio

com corpo de prova

remoldado

Cc,remold Obtido do ensaio com

corpo de prova

remoldado

Esti-mado a

partir de IP e de G

Dife-rença

percen-tual

Santos

SRA-203(3) 45 2,64 3D 0,67 0,59 -11% 45 2,63 0,59 -12%

SRA-203(4) 69 2,60 4D 0,90 0,90 0% 70 2,60 0,91 +1%

SRA-203(5) 77 2,62 5D 0,66 1,01 +53% 81 2,65 1,07 +63%

SRA-203(6) 82 2,53 6D 1,17 1,04 -11% SRA-203(7) 80 2,55 7D 0,95 1,02 +7%

Sarapuí

prof. 5,5m a 6,0m

90 2,51

AV14-5 1,07

1,13

+6% AV16-5 1,16 -3%

prof. 6,5m a 7,0m

AV13-5 0,96 +18% AV15-5 1,07 +6%

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

IP.G

/ 2

Cc,remold

SANTOS

SARAPUÍ

Figura 4.33 Comparação entre os valores do Cc,remold estimados pela proposta de Atikson & Bransby (1978) e obtidos de ensaios com corpos de prova remoldados.

98

Pode-se observar que os valores de Cc,remold estimados pela proposta de Atikson

& Bransby apresentaram uma notável concordância com os valores obtidos dos ensaios

de compressão edométrica com corpos de prova remoldados. Embora o número de

amostras avalidas seja pequeno, os resultados encontrados chamam a atenção.

Uma estimativa do Cc,remold de uma amostra a partir de seu IP e de G, parâmetros

obtidos de ensaios amplamente realizados, seria útil na avaliação da qualidade de

amostras de argila mole, uma vez que quanto mais amolgada for a amostra, mais o seu

Cc se aproximará do Cc,remold. Com este intuito foi realizada uma verificação da relação

entre a sensibilidade do índice de compressão (Cc) ao amolgamento da amostra e seu

índice de plasticidade (IP). A sensibilidade do índice de compressão ao amolgamento é

quantificada pela razão entre o Cc da amostra indeformada e o Cc da amostra remoldada

(Cc,remold), ou seja, quanto maior for esta razão mais o índice de compressão da amostra

é influenciado pelo seu amolgamento.

Espera-se que o índice de compressão da amostra remoldada (Cc,remold) seja o

menor valor de Cc que a amostra pode apresentar, pois este é o estado mais perturbado

(amolgado) em que a mesma pode se encontrar. Desta forma, espera-se que o valor

mínimo da razão Cc/Cc,remold seja igual a 1.

Na tabela 4.10 são apresentados os valores e na figura 4.34 é apresentada a

plotagem “IP x Cc/Cc,remold” para os ensaios de compressão edométrica realizados com

as argilas de Santos e do Sarapuí, sendo que foram utilizados apenas os valores de Cc

obtidos em ensaios classificados como de qualidade “Regular” a “Excelente” de acordo

a classificação de Coutinho (2007) (ver tabelas 4.2 e 4.3).

99

Tabela 4.10 Relação entre a sensibilidade do Cc da argila ao amolgamento e seu IP. Origem

da amostra

Amostra IP (%)

Ensaios com corpos de prova indeformados

Ensaios com corpos de prova remoldados

remoldc

c

CC

,

Ensaio Cc

Corpo de prova Cc,remold

Santos

SRA-203(3)

45 3A 0,80

3D 0,67

1,193B 0,86 1,283C 0,66 0,99

45

3E 0,78 1,163F 0,72 1,073G 0,77 1,153H 0,69 1,03

SRA-203(4)

69 4A 1,91

4D 0,90

2,124B 1,73 1,924C 1,89 2,10

70

4E 1,72 1,914F 1,69 1,884G 1,69 1,884H 1,86 2,07

SRA-203(5)

77 5A 1,56

5D 0,66

2,365B 1,53 2,325C 1,42 2,15

81 5F 1,56 2,365G 1,28 1,945H 1,44 2,18

SRA-203(6) 82

6A 2,22

6D 1,17

1,906B 2,18 1,866C 2,37 2,036E 2,23 1,916F 2,35 2,016G 1,93 1,656H 2,44 2,09

SRA-203(7)

80 7A 2,06

7D 0,95

2,177B 1,96 2,067C 1,73 1,82

80

7E 2,29 2,417F 2,24 2,367G 2,27 2,397H 2,39 2,52

Sarapuí

prof. 5,5m a 6,0m

90

AV2-10 2,36 AV14-5 1,07 2,21AV16-5 1,16 2,03

AV3-5 2,50 AV14-5 1,07 2,34AV16-5 1,16 2,16

AV11-5 2,36 AV14-5 1,07 2,21AV16-5 1,16 2,03

AV12-10 2,36 AV14-5 1,07 2,21AV16-5 1,16 2,03

prof. 6,5m a 7,0m

AV5-10 2,26 AV13-5 0,96 2,35AV15-5 1,07 2,11

AV8-5 2,40 AV13-5 0,96 2,50AV15-5 1,07 2,24

AV9-5 2,40 AV13-5 0,96 2,50AV15-5 1,07 2,24

AV10-10 2,40 AV13-5 0,96 2,50AV15-5 1,07 2,24

100

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Cc

/ Cc,

rem

old

IP (%)

SANTOSSARAPUÍ

Limite inferior para razão Cc/Cc,remold

Figura 4.34 Relação entre a sensibilidade do índice de compressão (Cc) ao amolgamento da amostra e seu índice de plasticidade (IP).

No gráfico da figura 4.34 observa-se uma clara tendência de aumento da razão

Cc/Cc,remold da amostra com o aumento de seu índice de plasticidade (IP).

Este resultado pode ser interpretado pela relação existente entre a estruturação de

uma argila e seus valores de IP e Cc.

O índice de plasticidade (IP) é influenciado pelo nível de estruturação da argila.

Quanto mais estruturada é uma argila, mais ampla é a faixa de teores de umidade para a

qual a mesma tem capacidade de se encontrar em estado plástico, ou seja, maior é o seu

índice de plasticidade (IP).

Uma argila mais estruturada tende a apresentar maior compressibilidade,

resultando num maior valor de Cc.

Quando a amostra é remoldada ela perde a sua estrutura. Portanto, esta perda é

tão mais acentuada quanto maior for a estruturação que a amostra apresenta quando

indeformada e, consequentemente, quanto maior for o seu IP.

101

4.4 Verificação das propostas de correlação entre o índice de compressão (Cc) e o

teor de umidade natural (w) de argilas moles

Nas tabela 4.11 e 4.12 são apresentados os valores e no gráfico da figura 4.35 é

apresentada a plotagem “Cc vs. w” para os ensaios de compressão edométrica realizados

tanto com amostras “indeformadas” quanto com amostras remoldadas das argilas de

Santos e do Sarapuí.

No mesmo gráfico são apresentadas as retas que representam as correlações

propostas por Almeida et al. (2008) e Martins et al. (2009).

Tabela 4.11a Índice de compressão (Cc) e teor de umidade (w) dos corpos de prova da argila de Santos.

Qualidade do corpo de prova Ensaio Cc w (%)

“Indeformados” de qualidade “Excelente” a

“Regular”

1A 0,48 48,51B 0,46 50,8 1C 0,51 51,3 1D 0,57 51,3 3A 0,80 57,13B 0,86 65,1 3C 0,66 59,5 3E 0,78 54,6 3F 0,72 54,8 3G 0,77 53,9 3H 0,69 51,4 4A 1,91 85,84B 1,73 87,7 4C 1,89 83,3 4E 1,72 85,5 4F 1,69 83,1 4G 1,69 82,6 4H 1,86 86,2 5A 1,56 77,75B 1,53 78,6 5C 1,42 80,2 5E 1,64 82,8 5F 1,56 82,2 5H 1,44 81,0 6A 2,22 100,16B 2,18 101,5 6C 2,37 105,9 6E 2,23 95,6 6F 2,35 97,9 6G 1,93 93,0 6H 2,44 98,0

102

Tabela 4.11b Índice de compressão (Cc) e teor de umidade (w) dos corpos de prova da argila de Santos.


“Indeformados” de qualidade “Excelente” a

“Regular”

7A 2,06 90,67B 1,96 95,87C 1,73 84,1 7E 2,29 100,07F 2,24 95,77G 2,27 96,5 7H 2,39 99,68A 1,67 83,58B 1,54 84,1 8C 1,76 79,58D 1,76 82,78E 1,82 81,2 8F 1,85 83,49A 1,41 74,49B 1,46 77,2 9C 1,46 76,89D 1,50 75,59E 1,63 75,8 9F 1,41 74,9

10A 1,80 70,410B 1,86 74,7 10C 1,87 79,810E 1,60 74,6

“Indeformados”

de qualidade

“Pobre”

5G 1,28 84,910D 1,61 75,110F 1,70 72,7 11A 0,30 36,411B 0,31 36,7

Remoldados

(completamente

amolgados)

3D 0,67 66,54D 0,90 86,6 5D 0,66 79,4* 6D 1,17 100,7 7D 0,95 84,2

* Tomada como a média das umidades dos corpos de prova dos ensaios 5B e 5C.

103

Tabela 4.12 Índice de compressão (Cc) e teor de umidade (w) dos corpos de prova da argila de Sarapuí.


“Indeformados” de boa

qualidade

AV2-10 2,36 149,3AV3-5 2,50 148,4AV11-5 2,36 138,5AV12-10 2,36 148,9AV5-10 2,26 137,0AV8-5 2,40 129,2AV9-5 2,40 131,5

AV10-10 2,40 137,4AV17-5 2,39 131,6AV18-5 2,75 132,1AV19-5 2,47 131,0

“Indeformados” de má

qualidade (amolgados)

AV1-5 1,49 149,6AV4-10 1,33 144,5AV6-10 1,17 143,7AV7-5 1,15 133,7

Remoldados (completamente

amolgados)

AV14-5 1,07 142,8AV16-5 1,16 144,7AV13-5 0,96 133,5AV15-5 1,07 134,6

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 50 100 150 200

Índi

ce d

e co

mpr

essã

o, C

c

Teor de umidade natural , w (%)

SANTOS - Amostras indeformadasSANTOS - Amostras de má qualidadeSANTOS - Amostras remoldadasSARAPUÍ - Amostras indeformadasSARAPUÍ - Amostras de má qualidadeSARAPUÍ - Amostras remoldadasAlmeida et al. (2008)Martins et al. (2008)

Figura 4.35 Gráfico “Cc x w” para as argilas de Santos e do Sarapuí, e propostas de Almeida et al. (2008) e Martins et al. (2009).

104

Vale ressaltar que as duas propostas apresentadas no item 2.6 da revisão

bibliográfica e na figura 4.35 são para estimativa do Cc da amostra indeformada. Os

resultados dos ensaios edométricos realizados com amostras remoldadas e

“indeformadas” de má qualidade foram apresentados apenas com o intuito de mostrar a

influência que o amolgamento das amostras poderia acarretar nesta correlação.

A análise dos resultados apresentados permite as seguintes conclusões:

1) Pelas próprias equações das duas propostas, observa-se que a diferença

relativa entre as duas é mais acentuada para teores de umidade baixos, diminuindo com

o aumento da umidade. Para a faixa de valores de umidade analisada neste trabalho

(entre 35% e 150%) essa diferença varia de 100% a 20% entre os valores de Cc

estimados pelas duas equações.

2) Para as amostras com menor teor de umidade (menor que 70%),

correspondente às amostras mais arenosas, a proposta de Almeida et al. (2008) se

adapta melhor aos resultados.

3) Para as amostras com teor de umidade superior a 70% a proposta de Martins

et al. (2009) se adapta melhor aos resultados, sendo que a grande maioria dos valores de

Cc obtidos experimentalmente são superiores aos valores estimados

4) Os resultados dos ensaios realizados com amostras remoldadas e

“indeformadas” de má qualidade da argila de Santos se aproximaram mais da correlação

proposta por Almeita et al. (2008).

105

5 CONCLUSÕES

1) Encontrou-se dificuldade na aplicação do método de Schmertmann (1955) na

etapa de estimativa da tensão de pré-adensamento da amostra. Quando o método foi

aplicado com a tensão de pré-adensamento conhecida, os demais parâmetros de

compressibilidade obtidos pelo mesmo se ajustaram bem aos obtidos em ensaios com

corpos de prova indeformados. Portanto, o entrave à aplicação do método residiu na

estimativa da tensão de pré-adensamento a partir do ensaio “amolgado”.

Para estimativa de σ’vm pela avaliação da simetria do “padrão de redução do

índice de vazios”, foi proposta a utilização da “curva de simetria”. Para as amostras

remoldadas da argila de Santos a “curva de simetria” apresentou um comportamento

característico para valores arbitrados de σ’vm próximos ao real. Para as amostras de má-

qualidade da argila do Sarapuí observou-se outro comportamento da “curva de

simetria”, diferente daquele observado nas amostras remoldadas da argila de Santos. Já

para as amostras remoldadas da argila do Sarapuí não se observou corportamento

característico algum.

2) A aplicação da proposta de Atkinson & Bransby (1978) para estimativa do

índice de compressão da amostra remoldada (Cc,remold) a partir de seu índice de

plasticidade (IP) e da densidade dos grãos (G), resultou em valores próximos aos

obtidos de ensaios com corpos de prova remoldados das amostras analisadas.

3) A correlação obtida entre a razão remoldc

c

CC

,

e o IP das amostras analisadas

mostrou uma clara tendência de aumento da sensibilidade do Cc ao amolgamento com o

aumento do índice de plasticidade da amostra.

4) Na estimativa do Cc a partir do teor de umidade natural (w) das amostras, a

correlação proposta por Almeida et al. (2008) se adaptou melhor às amostras mais

arenosas (com teor de umidade inferior a 70%), enquanto a correlação proposta por

Martins et al. (2009) se adaptou melhor às amostras mais argilosas (com teor de

umidade superior a 70%). Para as amostras mais argilosas, a maioria dos valores de Cc

encontrados foram, em geral, superiores aos que seriam obtidos pela correlação de

Martins et al.

106

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Documents