Carlos Pinto fala sobre fases do solo

O solo não é composto apenas por partículas sólidas que se acomodam formando uma estrutura, contrariando o senso comum. Segundo o livro Curso Básico de Mecânica dos Solos, desenvolvido por Carlos de Sousa Pinto, professor há mais de 35 anos na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP), parte do volume total é ocupado por água ou ar, chamados também de vazios.

Estas constituem as três fases do solo e a quantidade relativa de cada uma delas determina qual será o comportamento do solo. Para falar um pouco mais sobre estas fases, o professor Carlos de Sousa Pinto concedeu uma completa entrevista ao Comunitexto. Confira!

Comunitexto: Quando se começou a compreender os estados do solo?

Carlos de Sousa Pinto: Desde que o homem começou a fazer suas primeiras obras, ele deve ter percebido que os solos em que ele se encontrava variavam muito de um lugar para outro e que  cada solo tinha aspecto diverso conforme estivesse seco ou úmido devido às chuvas. Os conhecimentos sobre o comportamento dos solos foram  se acumulando através dos tempos até o que se constituiu a ciência Mecânica dos Solos. Costuma-se atribuir o nascimento desta ciência aos trabalhos de Karl Terzagui, que por volta de 1920 formulou conceitos básicos a respeito, mas nos séculos anteriores já se vinham acumulando conhecimentos importantes, utilizados tanto na engenharia militar como na engenharia civil.

CT: Quais seriam as formações mais comuns dos solos do Brasil?

CSP: No Brasil existe uma enorme diversidade de solos, desde os chamados solos residuais, que se situam no próprio local em que se formaram a partir das rochas decompostas, até solos de formação mais recentes depositados pelos agentes de transporte, como as argilas sedimentares das baixadas litorâneas ou das várzeas dos rios. Formações peculiares de solos brasileiros são  os solos lateríticos, apresentando elevado teor de óxido de ferro, e os solos evoluídos pedologicamente, fruto ao  intemperismo elevado devido ao  clima tropical que aqui impera.

CT: Em um solo, apenas parte do volume total é ocupado por partículas sólidas, sendo o restante de água e ar (também conhecido como vazios). Segundo o livro Curso Básico de Mecânica dos Solos, estes vazios podem estar com índices naturais, máximos e mínimos. O senhor pode falar mais sobre isso?

CSP: Não só os solos são muito diferentes entre si, como solos construídos por partículas semelhantes podem apresentar comportamentos muito distintos, dependendo  da quantidade de água e ar que preenchem o espaço entre as partículas, espaço este curiosamente chamado pelos engenheiros de “vazios”. Quando todos os vazios estão preenchidos com água, diz-se que estão “saturados”; se o solo se formou por sedimentação no fundo de um lago, por exemplo, a quantidade de água nos vazios é muito elevada e este solo é muito mole. Se outro solo se deposita sobre ele, o peso deste expulsa parte da água e o solo passa a ficar mais firme; tento mais firme e duro quanto menos água tiver, ou, no linguajar dos engenheiros, quanto menor o “índice de vazios”. Quando parte dos vazios são ocupados por ar, a tensão superficial resultante passa a ter um papel importante na resistência dos solos. Vem daí que taludes naturais ou resultantes de terraplanagem apresentam-se estáveis quando parcialmente secos e escorregam havendo penetração de água na época das chuvas intensas.

Índices de vazios máximos e mínimos só se referem às areias. Cada tipo de areia tem um índice de vazios máximo a um índice de vazios mínimo. Para se dizer que uma areia está fofa ou compacta não basta se basear no índice de vazios natural; é preciso comparar com os valores máximo e mínimo peculiar de cada uma. Areias distintas com índices de vazios iguais podem estar uma fofa  e outra fofa muito compacta.

CT: Como é o processo para estimar a quantidade de cada um dos elementos presentes no solo?

CSP: Para caracterizar os solos, a Engenharia de Solos faz muito uso de ensaios de laboratório, certamente mais do que qualquer outra área da Engenharia Civil. Para se desenvolver um projeto é necessário conhecer bem qual o solo existente e em que estado ele se encontra. Com a prática, engenheiros, geólogos e técnicos desenvolvem habilidade para identificar os solos só com uma inspeção visual e o manuseio de uma amostra. Um procedimento muito comum é fazer uma sondagem, que é furo feito no solo com a coleta  de amostras; a resistência do solo à cravação do tubo amostrador é indicação muito boa da consistência das argilas ou da compacidade das areias e isto é o procedimento empregado na  maior parte dos projetos de fundações de edificações.

CT: Ainda de acordo com o livro Curso Básico de Mecânica dos Solos, as areias compactas apresentam maior resistência e menor deformabilidade. Existem outros fatores que também tornem as areais mais adequadas para uso em projetos de engenharia, etc.?

CSP: Uma das características da Engenharia de Solos é que se tem que trabalhar com os solos presentes no local da obra e o projeto deve se adequar a isto. Quando se usa o solo como material de construção, aí sim se pode escolher o material. É certo que quanto mais compacta for uma areia, mais resistente e menos deformável era será, mas dentre as diversas areias, as de maior diversidade de tamanho dos grãos (diz-se, mais bem graduadas), e as de grãos mais angulares e ásperos, também apresentam maior resistência.

CT: A consistência das argilas pode ser quantificada por um ensaio de compressão. O senhor pode falar um pouco sobre as diferentes consistências e como trabalhar com cada uma delas?

CSP: As argilas também são muito diferentes entre si. Todas elas, quando saturadas, apresentam resistências tão maiores quanto menos água tiver, mas o teor de umidade que corresponde a cada consistência, como mole, média, rija ou dura, depende da constituição de cada uma. A água existente nos vazios é removida quando a argila é submetida a carregamentos. Por exemplo, nas formações sedimentares das baixadas litorâneas brasileiras, as argilas na superfície são muito moles e a consistência aumenta com a profundidade, pois as camadas superiores pesam sobre as inferiores, provocando a saída de água. Esta saída de água gera os recalques tão comuns nas construções ou aterros sobre estes solos. Já na capital de São Paulo ocorrem formações de argilas muito rijas e duras, que foram submetidas a grandes espessuras de recobrimento, removidas pela erosão.

CT: Para finalizar, o senhor pode contar alguns casos interessantes relacionados aos solos que já avaliou?

CSP: A Engenharia Brasileira apresenta grande diversidade de exemplos de soluções interessantes e inovadores em cada tipo de obra onde a geotécnica se faz presente. Em fundações, por exemplo, é clássico o caso de um edifício de 20 pavimentos no centro de São Paulo que apresentou recalquem muito maiores  num de seus cantos em relação aos outros, quando a estrutura já havia atingido sua altura máxima. Com isto,  o desaprumo chegou a mais de 90 cm e era perceptível a olho nu. As pessoas se postavam no Viaduto do Chá para constatar e comentar o assunto. E os recalques aumentavam diariamente; eles eram devidos à compressão de uma camada de argila que não havia sido detectada nos planos iniciais. A solução foi congelar o solo, pois, como citado acima, os recalques correspondem à saída da água dos “vazios” do solo e a água congelada não sai dos vazios. Quando os recalques cessaram em virtude desta medida, novas fundações foram feitas. Restava ainda colocar o edifício no prumo, o que foi feito com sucesso por meio de macacos hidráulicos. Hoje em dia, 70 anos depois, o edifício continua perfeito. Muitos casos interessantes de fundações ocorreram na cidade de Santos, onde a formação geológica permitiu um tipo de fundação que ocasionava recalques de 30, 50 cm ou mais, sem que a estabilidade fosse comprometida. Recalques desta ordem nunca poderiam ocorrer na cidade de São Paulo, por exemplo, onde muito antes de acontecerem já teria havido colapso. Tudo depende do tipo e do estado natural do solo. Falando de tipo de solo, gosto de citar as características dos solos de grande área do interior do Estado de São Paulo, proveniente  da decomposição do arenito, que permitiu a econômica execução de pavimentos com base de solo-cimento, responsável pela grande malha rodoviária pavimentada na década de 1960, por ser a área em que iniciei minha vida profissional. São Paulo, em virtude deste solo, possuía a maior concentração de solo-cimento em termos mundiais.

Tudo a ver

A terceira edição do livro Curso Básico de Mecânica dos Solos, escrito por Carlos de Sousa Pinto, apresenta de maneira clara, em dezesseis aulas, os conceitos e fundamentos da Mecânica dos Solos. Ao longo das soluções das questões, exemplos, ilustrações e exercícios resolvidos, estão comentários do autor e discussões sobre como alterações nas preposições iniciais alteram os resultados.

Ideal para alunos dos cursos de Engenharia Civil, de Minas, Arquitetura e Geociências, entre outros, o livro apresenta muito mais que os modelos clássicos que descrevem o comportamento de argilas, falando sobre os solos brasileiros de comportamento diferenciado: solos tropicais lateríticos e saprolíticos, solos colapsíveis e expansivos e solos residuais compactados.

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