Aprenda a dimensionar Filtros na Mecânica dos Solos

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A percolação que ocorre em solos pode levar grãos finos para um material mais grosso, com o tempo esse carreamento pode resultar na colmatação dos vazios e consequentemente em problemas dependendo do tipo de obra.

Com isso, a distribuição granulométrica dos materiais grossos deve ser adequada para evitar a colmatação. Essa escolha e adequação da granulometria dos materiais grossos é chamada de filtro.

Os materiais de filtro são escolhidos com base nas condições propostas por Terzagui e Peck:

  • Dimensões de vazios do filtro (F) devem ser suficientes para reter as partículas maiores do material protegido (S). Em outras palavras, a razão entre o diâmetro em que 15% do material de filtro passa e o diâmetro em que 85% do material protegido passa deve ser menor ou igual do que 4 a 5, conforme Equação 1.
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Equação 1 – Condição 1 de Filtro
  • O material de filtro deve ter alta condutividade hidráulica para impedir geração de grandes forças de percolação e pressão hidrostática. Em outras palavras, a razão entre o diâmetro em que 15% do material de filtro passa e o diâmetro em que 15% do material protegido passa deve ser maior ou igual do que 4 a 5, conforme Equação 2.
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Equação 2 – Condição 2 de Filtro

Além das condições propostas por Terzagui e Peck, em 1971 a Marinha dos Estados Unidos da América propôs as seguintes condições para filtros:

  • Para impedir o deslocamento das partículas do solo protegido devem ser atendidas 3 razões entre granulometrias. A razão entre o diâmetro em que 15% do material de filtro passa e o diâmetro em que 85% do material protegido passa deve ser menor ou igual do que 5, conforme Equação 1 de Terzagui e Peck. A razão entre o diâmetro que 50% do material de filtro passa e o diâmetro em que 50% do material protegido passa deve ser menor que 25, Equação 3. A Razão entre o diâmetro em que 15% do material de filtro passa e o diâmetro em que 15% do material protegido passa deve ser menor do que 20, conforme Equação 4.
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Equação 3 – Condição da Marinha USA.
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Equação 4 – Condição da Marinha USA.
  • Para impedir a geração de grandes forças de percolação aplicadas ao filtro, a razão entre o diâmetro em que 15% do material de filtro passa e o diâmetro em que 15% do material protegido passa deve ser maior ou igual do que 4, conforme Equação 2 de Terzagui e Peck.
  • Material de filtro não deve ter grãos maiores do que 76,2mm para evitar a segregação de partículas.
  • Para evitar o movimento interno dos grãos finos, o filtro deve apresentar no máximo 5% passante na peneira #200.
  • Caso sejam utilizados tubos para coleta de água de percolação, os filtros devem ser utilizados em torno dos tubos para impedir que os grãos finos entrem nos tubos. Para evitar o deslocamento do material de filtro para dentro do tubo devem satisfazer 2 condições. A razão entre o diâmetro em que 85% do material de filtro passa e a largura do tubo deve ser maior do que 1,2 a 1,4. A razão do diâmetro em que 85% do material de filtro passa e o diâmetro do furo deve ser maior do que 1 a 1,2.

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Fontes:

DAS, B.M; SOBHAM, K; “FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA GEOTÉCNICA“. 8º Edição. California: Cengage Learning, 2010

HUMES, C. “NOTAS DE AULA DA DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS SOLOS“. São Bernardo do Campo, 2015.

 

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