4. Levekår
4.3 Boforhold og boligmiljø
O ensaio edométrico de consolidação já é reconhecido como uma norma laboratorial desde 1945. Hoje em dia, apesar de estarem disponíveis ensaios mais sofisticados, utilizando provetes de maior dimensão, estes ensaios são ainda reconhecidos como o ensaio padrão na determinação das características de consolidação (Head, 1994). No entanto, existem diversos problemas associados a este ensaio, que serão descritos seguidamente. Na Figura 3 encontra-se o equipamento utilizado na realização de ensaios edométricos convencionais.
a) Bancada edómetrica b) Câmara edométrica
Figura 3 – Equipamento para a realização de ensaios edométricos convencionais
Tamanho e grau de perturbação do provete
Desde logo, o tamanho do provete que câmara edométrica pode acomodar (i.e., 50 mm de diâmetro e 20 mm de espessura) que é relativamente pequeno, fazendo por um lado com que a velocidade de percolação seja muito elevada (devido à sua baixa espessura) e por outro se tornem mais visíveis os erros derivados de ajustes iniciais.
Segundo (Gofar, 2006), o grau de perturbação do provete, possui um efeito pronunciado sobre os resultados do ensaio, fazendo com que o nível de assentamento seja muitas vezes subestimado, isto é, o assentamento total é atingido num tempo mais curto do que o previsto.
Berre (2014), levou a cabo uma série de ensaio edométricos utilizando provetes com diferentes graus de perturbação e concluiu que existe uma grande influência do grau de perturbação do provete nos resultados dos ensaios, principalmente quando se pretende estimar o grau de pré- consolidação (𝜎p′), podendo este valor estar 40% abaixo do real.
Como forma de contornar esta limitação, a ASTM (2011a) refere a necessidade de se preparar cuidadosamente o provete, minimizando a perturbação do mesmo.
Efeito do atrito lateral entre o provete e o anel edométrico
O principal problema associado ao ensaio edométrico é o efeito do atrito lateral entre o provete e o anel. Esta limitação, foi exaustivamente estudada por diversos autores nomeadamente,
Taylor (1942), Leonards & Girault (1961), Battacharya (1979) e Biswas (1993). A principal conclusão a que estes autores chegaram foi que, o efeito do atrito entre o provete e o anel provoca uma redução na carga aplicada verticalmente, resultando consequentemente em previsões de índices de vazios e de assentamento menores do que os valores que se esperariam, se a carga aplicada fosse totalmente absorvida pelo solo. Outra das conclusões a que chegaram foi que, no caso de provetes reconstituídos, o efeito do atrito lateral é superior quando comparado a provetes intactos. Taylor (1942) quantificou o atrito lateral e indicou que no caso de provetes reconstituídos de argila, a força de atrito está compreendida entre os 12% e os 22% da força total aplicada, e no caso de provetes intactos de argila, a força de atrito está compreendida entre os 10% e os 15%.
Diversos métodos para minimizar o atrito lateral foram estudados por diferentes investigadores. Thomson & Ali (1969), concluíram que o atrito lateral pode ser reduzido polindo-se a parede interior do anel edométrico e passando-se pela mesma uma fina camada de graxa de silicone.
Mais recentemente, El-Sohby et al. (2005), conduziram uma série de ensaios edométricos com o objetivo de verificar qual a melhor solução para reduzir o atrito lateral, considerando 4 métodos diferentes. No primeiro, tentaram minimizar o contacto entre o anel e o provete através da colocação de papel de filtro. No segundo, dividiram o provete em 6 camadas de 4 mm, reduzindo desta forma a intensidade do atrito lateral ao logo da altura do anel. No terceiro, lubrificou-se a parede interior do anel com graxa de silicone, e no último método, por forma a minimizar os custos associados ao método anterior, os autores utilizaram uma fina camada de cera, em substituição da graxa de silicone. Com este estudo, os autores concluíram que a colocação de uma fina camada de cera na parede interior do anel seria o método mais eficiente para reduzir o atrito lateral.
Duração do incremento de carga
Crawford (1964), conduziu vários ensaios edométricos numa argila marinha, onde várias questões relacionadas com este ensaio foram levantadas. No ensaio edométrico convencional a carga é aplicada ao provete e mantida constante durante um período de 24 horas, sendo duplicada ao fim desse tempo. No estudo realizado por este autor, o objetivo seria compreender o que aconteceria à curva do índice de vazios em função do logaritmo da tensão efetiva vertical (e - log 𝜎v′), se o tempo de duração da carga fosse diferente das 24 horas.
Para tal, considerou 3 intervalos de tempo diferentes entre cada patamar de carga, ou seja, o tempo necessário para o fim da consolidação primária, 24 horas e 7 dias depois da aplicação da carga. As curvas de assentamento em função do logaritmo do tempo (s - log t) obtidas em cada patamar carga, de cada intervalo de tempo considerado, foram utilizadas para construir a curva
e - log 𝜎v′ da Figura 4. Com as curvas obtidas, o autor utilizou o método de Casagrande para
determinar a tensão de pré-consolidação (σp').
Da análise dos resultados obtidos, o autor concluiu que quando a duração do carregamento é superior a 24 horas, a curva e - log 𝜎v′ move-se gradualmente para a esquerda. Significando isto que, quanto maior o tempo de duração do patamar, para uma qualquer tensão vertical aplicada, menor será o índice de vazios. Tal, pode ser justificado pelo facto de a consolidação secundária aumentar em função do tempo de duração do patamar de carga. Em termos de tensão de pré- consolidação, o autor concluiu que quanto maior tempo de duração do patamar de carga menor é esta tensão.
Figura 4 – Efeito da duração da carga na curva e - log 𝜎v′ (adaptado de Das & Sobhan, 2014)
Magnitude do incremento de carga
Leonards & Altschaeffl (1964), considerando provetes intactos de argila da Cidade do México, estudaram o que aconteceria à curva e - log 𝜎v′, se o incremento de carga não fosse duplicado,
ou seja, se 𝛥𝜎
𝜎′ ≠ 1, em que, 𝛥𝜎, é a tensão aplicada ao provete e, 𝜎′, é a tensão efetiva instalada
no provete antes de um novo incremento. Analisando as curvas de s - log t obtidas, representadas na Figura 5, os autores concluíram que para valores de 𝛥𝜎
𝜎′ ≤ 0,25, o fim da
Figura 5 – Curvas de consolidação de provetes intactos de argila da Cidade do México com diferentes incrementos de carga realizados por Leonards & Altschaeffl (1964) (adaptado de
Das & Sobhan, 2014)
Relativamente ao gráfico e - log 𝜎v′ (Figura 6), os autores verificaram que quando o incremento
de carga aplicado no provete é superior à tensão efetiva já nele instalada (i.e., 𝛥𝜎
𝜎′ > 1), a curva e - log 𝜎v′ correspondente, desce em relação à curva obtida quando o incremento de carga é
igual à tensão efetiva instalada no provete (i.e., 𝛥𝜎
𝜎′ = 1). O fenómeno inverso acontece quando
o incremento de carga aplicado no provete é inferior à tensão efetiva nele aplicado. Outras das conclusões a que os autores chegaram foi a que à medida que se aumentava o incremento de carga menor era o índice de vazios.
Figura 6 – Efeito do incremento de carga na curva e - log 𝜎v′ (adaptado de Das & Sobhan,
Verificação da saturação e medição da pressão intersticial
Uma das grandes limitações deste ensaio, referida na ASTM (2011a) é a incapacidade de se conseguir verificar a saturação do provete antes da realização do ensaio. Para além disto, outra limitação é devida ao fato de neste ensaio não haver forma de medir o excesso de pressão intersticial, baseando-se o grau de consolidação unicamente nas medições da altura do provete (Head, 1994).
Efeito da temperatura
Outro dos problemas que afeta diretamente os resultados dos ensaios edométricos, é o efeito da temperatura (Lo, 1961). Este fator afeta principalmente a consolidação secundária. Com o aumento da temperatura verifica-se um aumento no declive da curva e - log 𝜎v′, na fase de
consolidação secundária. Este aumento, origina uma expansão do anel edométrico, reduzindo a tensão normal existente entre o solo e o anel. Desta forma, o atrito lateral do anel relativamente ao solo diminui, e consequentemente aumenta a tensão aplicada ao solo resultando numa maior consolidação.
Para além de Lo (1961), outros autores como Kaul (1963) e Hahibagahi (1969), também estudaram as consequências do efeito da temperatura na consolidação secundária, através da realização de diversas séries de ensaios edométricos a diferentes temperaturas constantes. Estes concluíram que o efeito da temperatura não seria uma variável significativa e, por conseguinte, não haveria necessidade de ter-se em conta este parâmetro, em ensaios realizados laboratorialmente.
Segundo a ASTM (2011a), o ensaio deve decorrer a temperatura ambiente com flutuações máximas de ± 4 ºC e o equipamento nunca deve ser exposto diretamente à luz solar.
Efeito da deformabilidade do edómetro
Segundo El-Sohby et al. (1989), o deslocamento medido pelo sensor de posição colocado no topo da câmara edométrica não corresponde apenas à deformação do provete, mas também à deformabilidade associada aos vários constituintes do edómetro. Uma das formas de contornar
esta limitação indicada em ASTM (2011a), consiste na calibração do aparelho. Para isso, coloca-se uma placa metálica no interior da câmara edométrica em substituição do provete, e seguidamente realizam-se ciclos de carga e descarga, tal como de um ensaio edométrico se tratasse, medindo-se a deformação instantânea em cada patamar de carga aplicado.