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O Ensaio de Adensamento Edométrico: Explicação pelo modelo de Terzaghi. Procedimentos

Todo material sujeito a uma determinada solicitação deforma-se para suportá-la. O valor dessa deformação dependerá do tipo de solicitação e do tipo de material em questão. Ao se solicitar um solo confinado, ele vai deformar-se no sentido de absorver essa solicitação. No solo confinado ocorrem apenas extensões verticais.e só existirá deformação se ocorrer variação de volume. Dá-se o nome de  compressibilidade à propriedade que caracteriza as deformações volumétricas sofridas pelo solo quando carregado.  Essa compressibilidade dos solos caracteriza-se fundamentalmente por: 

•  exibir, em geral, redução acentuada com o aumento do nível de tensão efetiva;
• resultar, geralmente, em deformações com reduzida parcela reversível.

O estudo da compressibilidade dos solos envolve a quantificação das deformações e o tempo que essas deformações demoram para se processar. Para caracterizar a compressibilidade de um solo, recorre-se a ensaios laboratoriais realizados sobre amostras representativas desse solo. O ensaio laboratorial que permite obter os parâmetros do solo caracterizadores da sua compressibilidade chama-se Ensaio Edométrico.

Em outras palavras, o ensaio edométrico ou ensaio de adensamento lateralmente confinado, é um tipo de ensaio utilizado para medir as propriedades mecânicas dos solos: resposta do solo a uma dada solicitação no que diz respeito a deformações verticais. Por meio desse ensaio é obtido o coeficiente de adensamento, com o qual é realizado, por exemplo, o dimensionamento das fundações de uma obra.  

Esse processo de adensamento é explicado, freqüentemente, com um sistema idealizado por Karl von Terzaghi, em que o solo é representado por uma mola , cuja deformação é proporcional à carga sobre ela aplicada. O solo saturado pode então ser imaginado como uma mola dentro de um cilindro cheio de água. O cilindro tem um pequeno furo no seu êmbolo, por onde a água pode sair lentamente representando assim a sua baixa permeabilidade.

A figura 1 abaixo representa o Modelo mecânico de Terzaghi: 

Figura 1: Modelo mecânico de Terzaghi.  Fonte: Por Sjhan81 - Obra do próprio, Domínio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2242331.

Como funciona? 

1. O cilindro cheio d'água e com a mola dentro estão em equilíbrio e representam o solo saturado;

2. Aplica-se um carregamento sobre o pistão. Nesse instante, a água é que sustenta toda a carga pois ela pode ser considerada incompressível;

3. À medida que a água é drenada pelo orifício, parte do carregamento passa a ser suportado pela mola que vai encolhendo e aumentando sua resistência. O solo está adensando;

4. O sistema volta ao equilíbrio pois a pressão da água foi toda dissipada e a mola (que representa a estrutura sólida do solo) suporta a carga sozinha. É o fim do adensamento

Procedimentos do ensaio:

O ensaio edométrico é realizado num aparelho designado por edómetro , onde uma amostra cilíndrica, com dimensões, em geral, de 19 mm de espessura e 70 mm de diâmetro é solicitada de acordo com as hipóteses base da Teoria de Consolidação Unidimensional de Terzaghi:

• o solo encontra-se saturado (submerso);
• o solo encontra-se confinado, sendo as deformações verticais (anel rígido);
• o fluxo é vertical (anel impermeável).

Após a coleta, a preparação e o corte da amostra, ela é colocada no edômetro e submetida a carregamentos progressivos - por meio de um sistema de pesos e de alavancas, que, em geral,  deve respeitar as seguintes condições:

• cada carregamento (escalão de carga) é mantido por um período de 24 horas, durante o qual se fazem leituras da deformação vertical da amostra ao longo do tempo (0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 4; 8; 15; 30; 60; 120; 240; 480 e 1440 min)1;
• durante a fase de carga, cada carregamento adicional (novo escalão de carga) duplica o que se encontrava aplicado anteriormente;
• em geral é realizada, pelo menos, uma fase de descarga, na qual, em cada escalão, a carga se vai progressivamente reduzindo para ¼ da anterior (menores deformações na descarga);
• o ensaio deve abranger um campo de tensões relevante para o problema em estudo tal que permita definir com rigor os parâmetros de compressibilidade mais importantes do solo.

Note-se que o valor de s’v no final do processo de consolidação relativa a cada escalão de carga ou descarga é igual à tensão total aplicada sobre a amostra pois ue  = 0 (u » ue  = 0).