O que é o Ensaio de Adensamento?

O ensaio de adensamento, também conhecido como ensaio de adensamento edométrico, é um procedimento essencial na mecânica dos solos para avaliar a capacidade de um solo em se consolidar sob cargas ao longo do tempo. Utilizado principalmente em solos compressíveis, como argilas moles, esse ensaio mede a relação entre a pressão aplicada e o recalque do solo, fornecendo dados críticos para projetos de fundações e infraestrutura.

Como Funciona o Ensaio de Adensamento?

O ensaio de adensamento é conduzido utilizando um equipamento de adensamento unidimensional, conhecido como edômetro. Uma amostra de solo é submetida a pressões crescentes, enquanto o volume de água que se expulsa ao longo do tempo é registrado. A partir desses dados, são calculados o coeficiente de adensamento (Cv), o índice de compressão (Cc) e o índice de adensamento (Cs). O processo segue as normas técnicas, como a ABNT NBR 16853, garantindo a padronização e confiabilidade dos resultados.

Equipamento de adensamento automático

É um aparelho composto por uma célula de compressão, capaz de aplicar cargas controladas através de u m servo-motor e uma célula de carga em uma amostra de solo, enquanto mede o recalque vertical através de um LVDT.

Execução do Ensaio de Adensamento

1. Preparação da Amostra

• Extração e preparação do solo: A amostra de solo deve ser retirada cuidadosamente do local de estudo, garantindo que suas características estruturais sejam preservadas. A amostra é moldada para se encaixar no anel do edômetro e deve ter dimensões específicas, como diâmetro e altura controlados.

2. Colocação no Edômetro

A amostra é colocada no edômetro, onde será aplicada uma sequência de cargas incrementais, simulando as pressões que o solo enfrentaria no campo. Cada incremento de carga é mantido por um período determinado, permitindo a expulsão de água e a medição do recalque vertical.

3. Aplicação de Cargas e Medição do Recalque

O ensaio começa com a aplicação de uma carga inicial, com incrementos ao longo do tempo. Um relógio comparador ou LVDT mede a deformação vertical da amostra, registrando o recalque a cada estágio de carga.

4. Cálculo dos Parâmetros Geotécnicos

Ao final do ensaio, são calculados parâmetros essenciais como:

• Coeficiente de adensamento (Cv): Representa a velocidade com que o solo expulsa a água dos poros e se consolida ao longo do tempo.
• Índice de compressão (Cc): Indica o grau de compressibilidade do solo sob uma determinada carga.
• Recalque total: Estimativa da deformação total que o solo sofrerá sob a carga aplicada.

Tipos de Adensamento: Primário e Secundário

O adensamento do solo ocorre em duas etapas principais:

1. Adensamento primário

Ocorre devido à expulsão de água dos poros do solo, conforme a carga aplicada. Esse processo é relativamente rápido e bem definido pelo coeficiente de adensamento (Cv).

2. Adensamento secundário

Acontece após o término da drenagem da água, sendo resultado da reorganização das partículas do solo. Esse estágio é mais lento e menos previsível, mas deve ser considerado em projetos de longa duração.

Aplicações do Ensaio de Adensamento

1. Projetos de Infraestrutura Pesada

O ensaio de adensamento é essencial em obras como barragens, estradas e aeroportos, onde é necessário prever e controlar os recalques em solos moles.

• Exemplo: O dimensionamento de uma barragem ou estrada sobre um aterro exige dados do ensaio de adensamento para calcular o recalque total e o tempo necessário para estabilização.

2. Galpões Logísticos e Pisos de Alta Carga

Em projetos de galpões logísticos, o solo que suporta o piso de concreto deve resistir a cargas elevadas e redistribuí-las de maneira uniforme. O ensaio permite prever o recalque, garantindo que o piso de concreto não apresente falhas devido à compressão do solo.

Cálculo do Recalque e do Tempo de Recalque

O recalque de um solo é a deformação vertical causada pela compressão das camadas inferiores. Para calcular o recalque total, utiliza-se o índice de compressão (Cc), o coeficiente de adensamento (Cv) e outros parâmetros obtidos no ensaio de adensamento.

A fórmula para o adensamento primário é usada para calcular o recalque primário que ocorre devido à expulsão de água dos poros do solo, sob a aplicação de uma carga. O adensamento primário é a fase principal em que o solo perde volume conforme a água é drenada, e é representado pela seguinte fórmula: S = H₀ * (Cc/(1+e₀)) * log(σf/σ₀)

Onde:

• S: Recalque primário (m), ou seja, a quantidade de compressão que o solo experimenta devido à aplicação da carga.
• H₀: Espessura inicial da camada de solo consolidada (m).
• C₁: Índice de compressão (adimensional), que indica a tendência do solo a se comprimir sob uma carga.
• e₀: Relação de vazios inicial (adimensional), que representa a proporção entre o volume de vazios e o volume de sólidos na condição inicial.
• σ₀: Tensão efetiva inicial (kPa), a pressão no solo antes da aplicação da carga adicional.
• σf: Tensão efetiva final (kPa), a pressão no solo após a aplicação da carga.

A fórmula para o cálculo do tempo de adensamento é essencial para prever quanto tempo o solo levará para consolidar sob uma carga aplicada. Ela é expressa da seguinte forma: T = Cv * t / H²

Onde:

• T: Coeficiente de adensamento adimensional (em porcentagem), que representa a proporção de consolidação do solo em relação ao tempo total.
• Cv: Coeficiente de adensamento do solo (m²/s), que indica a velocidade com que o solo dissipa a água dos poros e se consolida.
• t: Tempo real do processo de adensamento (s), ou seja, o tempo necessário para que o solo atinja o nível de consolidação desejado.
• H: Altura da camada de solo consolidada (m), que é a espessura da camada drenante do solo submetido ao ensaio.

Norma Técnica ABNT NBR 16853

A ABNT NBR 16853 estabelece os procedimentos técnicos para a execução de ensaios de adensamento no Brasil. Seguir essa norma garante a padronização dos resultados e a confiabilidade nas análises.

Perguntas Frequentes sobre o Ensaio de Adensamento

Para que serve o ensaio de adensamento?

O ensaio de adensamento é utilizado para medir a capacidade do solo de se consolidar sob cargas ao longo do tempo, fornecendo dados essenciais para o cálculo de recalque em obras de infraestrutura.

Qual é a diferença entre adensamento primário e secundário?

O adensamento primário ocorre devido à expulsão da água dos poros do solo, enquanto o adensamento secundário está relacionado à reorganização das partículas do solo após o término da drenagem.

O que é recalque em solos?

Recalque é a deformação vertical de uma camada de solo devido à compressão causada por uma carga aplicada.

Qual norma regula o ensaio de adensamento no Brasil?

A norma técnica que rege o ensaio de adensamento no Brasil é a ABNT NBR 16853.

Como o ensaio de adensamento é aplicado em galpões logísticos?

O ensaio é utilizado para avaliar o comportamento do solo que irá suportar cargas elevadas, garantindo a estabilidade e segurança do piso de concreto.