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07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 1/38 MECÂNICA DOS SOLOS E GEOTÉCNICAMECÂNICA DOS SOLOS E GEOTÉCNICA GEOTECNIA: TEORIA ALIADA ÀGEOTECNIA: TEORIA ALIADA À PRÁTICAPRÁTICA Autor: Esp. João Vitor Rodrigues de Souza Revisor : Suely Medeiros Gama IN IC IAR 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 2/38 introdução Introdução Nesta unidade, apresentaremos uma visão geral das propriedades físicas dos solos, assim como sua importância na mobilidade da água e nutrientes e no desenvolvimento de uma cobertura vegetal. Além disso, destacamos alguns exemplos do uso de resíduos agrícolas que podem afetar positivamente as propriedades físicas do solo. Abordaremos a importância de análises laboratoriais para identi�car propriedades físicas, mecânicas e químicas da água dos solos, identi�cando os conceitos e técnicas envolvidas, bem como os princípios e fundamentos de métodos de sondagem em campo. E, por �m, estudaremos sobre o conceito de tensão em solo, de que forma é distribuído na superfície e quais métodos investigativos podem ser aplicados para analisá-lo antes de um possível rompimento. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 3/38 Física II As propriedades físicas do solo são muito importantes para de�nir um uso e manejo adequado, isto é, que sua aplicação seja condizente às características naturais que apresenta. Por exemplo: a quantidade e a taxa de absorção de água, oxigênio e nutrientes pelas plantas dependem da capacidade das raízes absorverem a solução do solo, bem como da capacidade do solo de fornecê-las às raízes. Assim, um solo com elevado potencial de in�ltração pode ser altamente recomendado a determinados cultivos. Por outro lado, quando se trata de construção civil, um solo com essas características poderia limitar a obra, dada a facilidade natural de desagregação dos minerais que eles apresentam. Assim, abordaremos na sequência algumas propriedades físicas do solo e sua importância geotécnica. Geotecnia: Teoria Aliada à PráticaGeotecnia: Teoria Aliada à Prática 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 4/38 Compactação A compactação é um processo de densi�cação e distorção do solo, no qual a porosidade e permeabilidade são reduzidas, a força é aumentada, a estrutura do solo é parcialmente destruída, promovendo, assim, diversas alterações em suas propriedades. Geralmente, quatro indicadores quanti�cam a compactação do solo: porosidade total, distribuição do tamanho dos poros, densidade aparente e a consistência. Na prática, compactar um solo signi�ca pressionar as partículas próximas umas das outras por métodos mecânicos. O ar é expelido da massa do solo e a densidade da massa é aumentada. Na Engenharia, esse processo é feito para melhorar as propriedades do solo, como resistência ao cisalhamento, estabilidade, reduzindo a compressibilidade e a permeabilidade do solo. Condutividade Hidráulica Figura 2.1 - Máquina por vibração, comum na construção civil, usado para compactar o solo Fonte: Dmytro Bilyk / 123RF. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 5/38 Uma das propriedades mais diretamente relacionadas à estrutura e ao movimento da água no solo é a condutividade hidráulica. O movimento da água no solo varia conforme a sua umidade, ou seja, conforme seu grau de saturação. Quando o solo está seco, com baixa umidade, os poros se encontram preenchidos pelo ar. Assim, o �uxo da água é vertical, tendo a gravidade como principal mecanismo atuante. A medida que este solo começa a saturar, o movimento da água começa a se direcionar horizontalmente, favorecendo a formação dos rios subterrâneos. A capacidade do solo de transmitir ou reter água depende da presença de poros interligados e seu tamanho é geométrico. As condições ambientais, como chuva, temperatura e isolamento, unem-se às propriedades da matéria orgânica, textura e estrutura do solo e determinam a capacidade de um solo reter ou transmitir água. Umas das formas de mensurar a capacidade de retenção/transmissão hídrica é por meio da taxa de in�ltração. A taxa de in�ltração é a velocidade com a qual a água entra no solo, que geralmente é medida pela profundidade (em mm) da camada de água, que pode entrar no solo, em uma hora. Sendo assim, uma taxa de in�ltração de 15 mm /hora signi�ca que uma camada de água de 15 mm, na superfície do solo, levará uma hora para se in�ltrar. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 6/38 Por consequência, a velocidade de in�ltração, expressa normalmente em taxa básica de in�ltração (mm/h), irá variar conforme a composição granulométrica que o solo apresenta. Quanto mais argiloso se caracterizar uma determinada amostra de solo, mais naturalmente compacto ele será, apresentando um menor índice de porosidade. Logo, menor tende a ser a velocidade de in�ltração do mesmo. reflitaRe�ita O Rio Ramza Cientistas brasileiros descobriram um novo rio na bacia amazônica - cerca de 4 km abaixo do rio Amazonas. Trata-se de um �uxo das águas subterrâneas, com vazão su�ciente para se equiparar a um rio “tradicional”. O rio subterrâneo, batizado como Ramza, começa na região do Acre sob os Andes e corre pelas bacias do Solimões, Amazonas e Marajó antes de se abrir diretamente nas profundezas do Oceano Atlântico. Essa descoberta nos fez pensar sobre a importância das ações antrópicas sobre o meio ambiente. As atividades terrestres, naturalmente, são dinâmicas e completamente interligadas. Qualquer impacto ou perturbação que o homem proporciona, mesmo que em microescala, poderá gerar consequências graves em outras regiões, atingindo uma expansão sem precedentes. Fonte: Elaborado pelo autor. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 7/38 Quadro 2.1 - Relação da velocidade básica de in�ltração em função do tipo de solo Fonte: Adaptado de FAO (2001). Em solo seco, a água se in�ltra rapidamente (baixa saturação) e à medida que mais água substitui o ar nos poros, mais lentamente a água da superfície se in�ltra no solo e, eventualmente, atinge uma taxa constante. O método mais comum para medir a taxa de in�ltração é por meio de um teste de campo, usando um in�ltrômetro de cilindro ou anel. Tipo de Solo Taxa básica de in�ltração média (mm / hora) Arenoso > 30 Silte-Arenoso 20 - 30 Siltoso 10 - 20 Argilo-siltoso 5 - 10 Argiloso 1 - 5 Figura 2.2 -Teste de in�ltração feito com anel simples e duplo Fonte: Soil Physics / Wikimedia Commons. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 8/38 praticar Vamos Praticar Em aterros sanitários é uma das principais formas de destinação adequada de resíduos sólidos, quando já esgotadas todas as outras formas de reutilização, contudo, para que se minimizem os impactos ambientais, é necessário que se atendam a todas as normas e procedimentos técnicos e legais, como espalhar o lixo uniformemente em camadas sobre o aterro e compactar o lixo para reduzir seu volume e ajudar a estabilizar o aterro. Em relação à compactação do solo, assinale a alternativa correta: a) Deve-se evitar a utilização de água no processo, uma vez que seu emprego retarda a compactação. b) O ensaio de in�ltração de anéis é um bom indicadorda compactação do solo. Quanto maior a taxa de in�ltração, mais argiloso o solo e, por consequência, mais compacto se encontra. c) Em geral, é empregada na construção civil para evitar que parte da obra venha a rebaixar mais do que outra, evitando, assim, trincas e rachaduras. d) Independe do tipo do solo. e) Tem como objetivo aumentar a resistência ao rompimento, reduzindo, assim, sua capacidade de deformação e aumentando sua capacidade de absorver água. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&PA… 9/38 Os solos apresentam diferentes estados de estabilidade, dependendo do teor de água. Essa propriedade é descrita como consistência, caracterizando o solo em: ESTADOS DE ESTABILIDADE DO SOLO ConsistênciaConsistência 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 10/38 Nesse contexto, destacamos que solos diferentes contêm uma quantidade especí�ca de água nesses diferentes estados de estabilidade. No início dos anos 1900, o químico sueco Albert Atterberg desenvolveu um sistema e método de classi�cação com os quais esses estados de consistência podiam ser determinados. O método baseia-se na determinação do teor de água em transições distintas entre diferentes estados de consistência do solo, que são transições, de�nidas como: limite de consistência (LC), limite de plasticidade (LP) e limite de liquidez (LL), são chamadas de limites de Atterberg. Os valores para esses limites dependem de vários parâmetros do solo. Por exemplo: tamanho das partículas, área super�cial especí�ca das partículas capazes de atrair moléculas de água etc. (PINTO, 2000). Esses limites são usados para derivar índices, como o índice de plasticidade, índice de consistência, sendo frequentemente usados para a caracterização mecânica de solos, como mostra a Figura 2.3. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 11/38 Em campo, um dos métodos normalmente aplicados para avaliar esse parâmetro é o da penetração de um objeto, em que algum objeto pontiagudo (caneta, lápis etc.), penetra o solo: se ele não penetrar muito, signi�ca que o solo é �rme, isto é, apresenta elevada consistência (LEPSCH, 2011). Somando a isso, a classi�cação do solo quanto a seus limites LC, LP e LL pode também ser em função das forças de coesão e adesão atuantes entre as partículas constituintes do solo. A Figura 2.4 ilustra tal classi�cação, bem como as observações que podem ser feitas em campo. Existem, ainda, análises laboratoriais que podem ser realizadas com intuito de identi�car os limites para determinada amostra. Para determinar os LL e LP, a amostra do solo deve primeiro ser peneirada com uma peneira de 0,425 mm (malha nº 40). Figura 2.4 - Diferentes graus de consistência do solo e sua relação com o teor de água, coesão e adesão da amostra Fonte: Lepsch (2011, p. 232). 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 12/38 Normalmente, recomenda-se que, inicialmente, o teste LL, pois em solos de textura grossa (elevado teor de argila), geralmente, é difícil controlar o teor de água em testes LL, além disso, esses solos podem até mesmo não apresentar LP. O LL pode ser determinado usando o copo Casagrande da seguinte forma (MACHADO; MACHADO, s/a.): Parte da amostra é colocada na concha do copo Casagrande, de forma bem distribuída, deixando a superfície lisa (espessura máxima da camada: 10mm e largura= 2/3 do diâmetro da concha) (a); Faz-se uma ranhura na pasta com um cinzel padronizado, dividindo a pasta em um sistema de massa aproximadamente igual (b); Com a concha presa no sistema de �xação, gira-se a manivela a uma velocidade de dois golpes por segundo. A manivela, ligada a um excêntrico, faz com que a concha caia de uma altura padrão de 1cm; Assim, conta-se o número de golpes necessário para que a ranhura se feche em uma extensão de 1cm ©; No local onde as bordas se uniram, retira-se uma amostra de solo (15g) para determinação do teor de umidade. A Figura 2.5 ilustra o copo de Casagrande, bem como a sequência descrita acima. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 13/38 O solo restante deverá ser homogeneizado novamente (umedecer novamente, caso seja necessário); Refazer o procedimento, ao menos, outras quatro vezes, obtendo-se, assim, um conjunto mínimo de cinco pares de valores (nº de golpes x teor de umidade); Obtido o conjunto de dados, traça-se um grá�co, através do ajuste de reta, obtém-se o LL, a amostra, correspondente a 25 golpes. Observação: recomenda-se que, na tomada de dados, o número de golpes esteja na faixa entre 15 a 35, ou seja, o conjunto mínimo de dados deve contemplar valores nessa faixa. Para exempli�car o teste, vejamos a Tabela 2.1, com o seguinte conjunto de dados: Tabela 2.1 - Conjunto de dados obtidos através de um ensaio de LL - Casagrande Fonte: Elaborada pelo autor. Número de Golpes Umidade (%) 53 70,10% 35 75,22% 28 75,89% 22 81,02% 18 82,25% 12 86,31% 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 14/38 Após a obtenção do conjunto de dados, plotou-se o grá�co, conforme mostra a Figura 2.6. Em seguida, determinou-se a equação da reta (linha de tendência logarítmica), então, pode-se, �nalmente, encontrar a umidade relativa a um número de golpes igual a 25. Já a obtenção do LP acontece de forma mais simples, dispensando o uso de equipamentos próprios para tal, como o caso do LL. Sendo assim, um dos métodos utilizados para isso é (MACHADO; MACHADO, s/a.): Usando, aproximadamente, 10g da amostra levemente umedecida, em que se enrola com a mão em um formato de bola e, em seguida, colocá-la sobre uma placa de vidro esmerilhada fazendo-a rolar, com intuito de formar pequenos rolos cilíndricos com um diâmetro próximo a 3mm; Em seguida, determina-se o teor de umidade do cilindro; Assim como o teste LL, deve-se repetir a sequência acima até se obter um conjunto de 5 dados. Os passos descritos acima são ilustrados pela Figura 2.7 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 15/38 ➔ Se o diâmetro do rolinho > 3mm e ocorrer �ssuras: estado semissólido (acrescentar água); ➔ Se o diâmetro do rolinho < 3mm sem �ssurar, estado plástico (refazer o ponto) Correlacionado ao LP, existe o índice de plasticidade (IP), frequentemente usado na classi�cação de solos, que relaciona a variação de umidade do solo a partir da diferença entre os LL e LP. De acordo com o valor obtido, tem-se que (MARAGON, 2017): IP > 15: Solos altamente plástico; 7 < IP < 15: Solos medianamente plásticos; 1 < IP < 7: Solos pouco plásticos; IP = 0: Não Plástico. Por �m, o LC pode ser obtido através da razão entre a diferença entre o LL e a umidade do solo (W) e o IP obtido para aquela amostra [ (LL - W) / IP], podendo ser classi�cado em (MARAGON, 2017): LC >1,0: argilas duras; Figura 2.7 - Procedimento de amassar e formar cilindros com 10g de amostra Fonte: Machado e Machado (s./d.). 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 16/38 0,75 < LC < 1,00: argilas rijas; 0,5 < LC < 0,75: argilas médias; 0< LC < 0,5: argilas moles; Ic = 0: argilas muito moles. Em campo, o índice pode ser observado pelo tato, da seguinte forma: ➔ Muito mole: quando apertadas nas mãos, as argilas escorrem facilmente entre os dedos; ➔ Mole: podem ser facilmentemoldadas com os dedos; ➔ Média: podem ser moldadas com os dedos, mas com uma menor facilidade que a anterior; ➔ Rijas: são aquelas que requerem um certo esforço para ser moduladas; ➔ Duras: são aquelas que não conseguem ser moduladas com os dedos e, quando submetidas a algum esforço, desagregam facilmente. praticar Vamos Praticar Os limites de Atterberg são uma medida básica do conteúdo crítico de água de solos, esses testes incluem limite de consistência, limite de plasticidade e o limite de liquidez. Admitindo que uma determinada amostra de solo apresentou LL=42%, LP=19% e um teor de umidade natural W=25%, assinale a alternativa que caracteriza o solo de acordo com os índices apresentados. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 17/38 a) Consistência rija e pouco plástico. b) Consistência rija e altamente plástico. c) Consistência dura e pouco plástico d) Consistência média e pouco plástico e) Consistência muito mole e não plástico 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 18/38 Fundações são os elementos estruturais, cuja função é transmitir as cargas da estrutura ao terreno, em que se apoia (AZEREDO, 1988). Assim, o papel dos engenheiros durante a elaboração de fundações é determinar a melhor maneira de transferir as cargas das estruturas (por exemplo, edifícios, pontes, muros de contenção etc.) para o solo. Por consequência, essa etapa do planejamento é essencial e pode impactar diretamente os custos envolvidos na execução do projeto. Nesse contexto, fundações bem projetadas correspondem entre 3% a 10% do custo total do edifício, porém, se forem mal concebidas e mal projetadas, podem atingir 5 a 10 vezes o custo da fundação mais apropriada para o caso (BRITO, 1987). A quantidade de dados necessária à determinação das fundações é relativa a cada situação. Por exemplo: pode variar em função do tipo de solo, do tipo de obra que se deseja construir (pontes, edifícios etc.), do porte da estrutura, dentre outros. Investigação Geológica-Investigação Geológica- GeotécnicaGeotécnica 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 19/38 Nesse contexto, umas das formas de caracterizar um local quanto aos seus aspectos físicos é por meio de investigações geotécnicas, processo no qual as qualidades físicas de um local são avaliadas para determinar se é adequado e seguro para a �nalidade proposta. As principais técnicas utilizadas no Brasil são apresentadas no Quadro 2.2: Quadro 2.2 - Principais técnicas de investigação de subsolo empregado Fonte: Marangon (2017, p. 2). Ensaio Tipo de Solo Principais parâmetros determinados Aplicável Não Aplicável Padronizado de Penetração (SPT) Granular --------------- -- Estado de compacidade e consistência; estratigra�a do subsolo. Penetração de Cone (CPT) Granular e Argiloso --------------- -- Avaliação da compacidade e resistência de solos granulares; Avaliação da resistência não drenada de solos argilosos. Pressiométrico Granular --------------- -- Coe�ciente de empuxo, compressibilidade e resistência ao cisalhamento. Palheta Coesivo Granular Resistência não drenada de solos argilosos. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 20/38 Sendo assim, abordaremos as investigações geotécnicas SPT e CPT, discutindo as metodologias aplicadas, os resultados esperados, como e quando é recomendada sua utilização. Sondagem SPT Também conhecida como sondagem à percussão ou sondagem de simples reconhecimento, é o método de investigação geotécnica mais comum e utilizado. Segundo a NBR 6484 (ABNT 2001), o método baseia-se na cravação de um cilindro, verticalmente no solo, através de golpes de um martelo com massa padronizada de 65 kg, solto em queda livre de uma altura de 0,75m. Para isso, são anotados os números de golpes necessários à cravação do amostrador em três trechos consecutivos de 15 cm, totalizando 75 cm de penetração. O valor da resistência à penetração (Nº.SPT) consiste na soma do número de golpes necessários para cravar o amostrador nos últimos 30cm. Após a realização de cada ensaio, o amostrador é retirado do furo e a amostra é coletada. Sendo assim, o resultado de um ensaio SPT, normalmente, é apresentado através de uma �cha técnica, contendo as informações sobre o teste e o per�l geotécnico encontrado. Este per�l é acompanhado da planta de situação dos furos para uma melhor interpretação, além de conter, dentre outros itens, os seguintes: Identi�cação da sondagem; Planta de situação dos furos; Per�l de cada sondagem com as cotas de onde foram retiradas as amostras; Níveis dos terrenos e dos diversos lençóis d’água, com a indicação das respectivas pressões. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 21/38 A partir dos resultados obtidos pelo teste, é possível realizar a classi�cação em função do índice de resistência. A �gura seguinte exempli�ca um relatório de sondagem feito a partir do método SPT. A partir dos resultados obtidos na análise SPT, é possível classi�car o solo quanto ao seu índice de resistência à penetração, de�nido pela NBR 6484 (ABNT, 2001). Figura 2.8 - Exemplo de uma �cha técnica de SPT Fonte: Adaptada de Thiesen (2016). 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 22/38 Quadro 2.3 - Classi�cação do solo em função do teste SPT Fonte: ABNT (2001, on-line). Sondagem CPT O teste de penetração de cone (CPT) é um teste in situ usado para identi�car o tipo de solo. Neste teste, regulamentado pela NBR 12069 (ABNT, 1991), um Solo Índice de Resistência Designação Areia e siltes arenoso < 4 Fofo 5 - 8 Pouco compacto 9 - 18 Medianamente compacto 19 - 40 Compacto > 40 Muito compacto Argila e siltes argilosos < 2 Muito mole 3 - 5 Mole 6 - 10 Medianamente mole 11 - 19 Rijo > 19 Duro 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 23/38 penetrômetro de cone é empurrado para o solo a uma taxa padrão e os dados são registrados em intervalos regulares durante a penetração. A �gura seguinte ilustra um relatório de sondagem obtido a partir do método CPT. O penetrômetro de cone é instrumentado para medir a resistência à penetração na ponta e o atrito no eixo (luva de atrito) durante a penetração. Os resultados desses ensaios permitem identi�car estratigra�camente os per�s de solos existentes e determinação de propriedades mecânicas do mesmo, estimadas com base em correlações empíricas e semiempíricas. Além das diferenças observadas no Quadro 2.3, os custos envolvidos em sondagens SPT são, na grande maioria, economicamente mais viáveis, enquanto o CPT tem o custo mais alto. Figura 2.9 - Exemplo de uma �cha técnica de CPT Fonte: ILI Sondamir (2020, on-line). 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 24/38 De forma gelta, ambos testes têm vantagens e desvantagens relativas entre si nas aplicações de campo que justi�cam o uso de um ou outro, independentemente das pequenas diferenças de custo associadas à investigação de subsuperfície. Assim como qualquer assunto relacionado à engenharia, não existe uma regra única de aplicação de um ou outro tipo de sondagem, necessitando, assim, de estudos e conhecimento especí�co de onde, como e porque se deseja realizar determinada sondagem para, assim,aplicar a tecnologia mais viável. praticar Vamos Praticar saiba mais Saiba mais Existe uma imensa variedade de sondagens aplicadas em solo, sendo cada uma indicada para determinado tipo de terreno. Os métodos SPT e CPT são os mais comuns e usuais, enquanto outros são pouco utilizados. O Canal Engenharia TV, no YouTube, elaborou uma sequência de vídeos que explica, resumidamente, outros processos de sondagem aplicado ao solo. Disponível em: ASS I ST IR 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 25/38 O teste de penetração padrão (SPT) é um teste projetado para fornecer informações sobre as propriedades de engenharia geotécnica do solo. Para um determinado solo arenoso que apresentou um SPT = 3, signi�ca que se trata de um solo: a) Muito mole. b) Mole. c) Pouco compacto. d) Fortemente compacto. e) Fofo. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 26/38 Para muitos problemas de interesse prático, é necessário estimar qual o comportamento que um objeto se comporta sob condições nas quais um estresse é aplicado. Na análise de um solo, isso não é diferente. Esse estresse ou tensão é analisado, geralmente, envolvendo estimativas dos estados iniciais da tensão no solo e das mudanças nessas tensões durante sua transição e quando se aproximam novamente do equilíbrio. TensõesTensões Figura 2.10 - Distribuição de tensão no solo Fonte: Adaptada de Barnes (2016) 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 27/38 As tensões em um ponto da camada do solo podem ser causadas pelo próprio peso das camadas deste solo ou, então, devido a alguma carga adicionada (como edifícios, pontes, barragens etc.). No primeiro caso, podem ainda ser divididas em duas grandes categorias: geostáticas e induzidas. Sendo assim, apresentaremos o conceito de tensões, a realização dos cálculos das tensões nos solos e também seus padrões de distribuição. Tensões Geostáticas As tensões que ocorrem devido ao peso do solo, acima do ponto em que nos encontramos são conhecidas como geostáticas. Esse tipo de tensão está presente no solo e pode ser alterado naturalmente ou através de atividades humanas, por exemplo, pela escavação e colocação de um aterro. Como é causada pela gravidade que atua no solo ou na rocha, o resultado direto desta tensão é a normal vertical, que tem um papel vital no comportamento de engenharia do solo. Portanto, essa tensão normal vertical produz indiretamente tensões horizontais normais e de cisalhamento, que também são muito importantes. Como já vimos, o solo é um sistema constituído de fases sólidas, líquidas e gasosa. Ao contrário de outros objetos comuns, seu estado multifásico faz com que as distribuições das tensões atuantes sejam distintas em cada ponto do solo, portanto, é necessário compreender o solo como unidades heterogêneas e, depois, determinar a distribuição tensional total. Assim, em um primeiro momento, pode-se determinar a tensão efetiva e m um determinado ponto do solo, expresso por (BARNES, 2016): Eq. 1 Fonte: Adaptada de Barnes (2016). σv = σ + u σ = γ ⋅ z 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 28/38 Em que “σ’” corresponde a tensão efetiva; “γ” peso especí�co do solo; “z” profundidade do ponto analisado. Caso existam mais de uma camada de solo, deve-se realizar a somatória dos respectivos produtos entre peso especí�co e profundidade de cada estrato. Para se determinar a distribuição de tensão quanto à presença de água, o cálculo da pressão suportada pela água é feito simplesmente considerando o peso da coluna líquida localizada acima do ponto analisado, expresso por (BARNES, 2016): Eq.2 Em que “u” corresponde a pressão resistida pela coluna d’água (poropressão); “γw” ao peso especí�co da água; “hw” a altura da coluna d’água. Assim, a tensão total (σv) atuante consiste na soma da parcela suportada pela água nos espaços vazios com tensão total suportada pelos sólidos em seus pontos de contato, expresso por (BARNES, 2016): Eq. 3 A Figura 2.11 ilustra as distribuições de tensão que atuam em um per�l de solo. u = γw ⋅ hw σv = σ + u 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 29/38 Todas as vezes que um solo é submetido a um esforço, ocorrerá uma variação da distribuição tensional existente, provocando variação volumétrica. Como vimos, essa variação pode se dar pelo aumento ou redução de porosidade, umidade, nível do lençol freático, ou ainda, fruto de perturbações antrópicas. Vale ressaltar também que para calcular a tensão efetiva de solos submersos, mesmo que sejam do mesmo material da camada superior ao nível d’água, deve-se utilizar seu próprio peso, de forma que um acréscimo na pressão neutra sobre uma camada não tenha efeito nas propriedades mecânicas do solo. praticar Vamos Praticar Em relação à distribuição de pressões no solo, analise as a�rmativas a seguir: i. O solo apresenta característica de homogeneidade e de isotropia. ii. À medida que ocorre uma mudança de profundidade do solo, altera-se a distribuição tensional aplicada. Figura 2.11 - Distribuição de tensão no solo Fonte: Adaptada de Barnes (2016). 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 30/38 iii. Um dos principais parâmetros que in�uencia na distribuição do solo é a umidade existente É correto o que se a�rma em: a) I, apenas. b) II, apenas. c) II e III, apenas. d) III, apenas. e) I e III, apenas. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 31/38 indicações Material Complementar LIVRO Limites de consistência e características de compactação de solos argilosos contendo resíduos de borracha. Amin Soltani, An Deng, Abbas Taheri e Asuri Sridharan Editora: ICE Virtual Livraria. ISBN: 1353-2618. Comentário: O objetivo do estudo relatado neste artigo foi desenvolver modelos correlativos práticos capazes de prever as características de compactação de solos argilosos misturados com borracha de pneus de veículos usados, modelos propostos fornecem um procedimento 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 32/38 prático para prever as características de compactação das misturas de borracha-argila moídas sem os obstáculos da realização de testes de compactação em laboratório e, portanto, podem ser implementados na prática para avaliações preliminares. FILME Horizonte Profundo. Ano: 2016. Comentário: O �lme narra a história do derramamento de óleo do Golfo do México, considerado o maior derramamento de óleo na história mundial, causado por uma explosão em abril de 2010, na Plataforma de petróleo Deepwater Horizon e seu afundamento subsequente. Apesar de abordar perfuração de poço, a narração é interessante pois, além de baseada em fatos reais, reforça a importância dos métodos de sondagem e perfuração, bem como as consequências graves relacionadas à má condução de um projeto como esse. Para conhecer mais sobre o �lme, acesse o trailer disponível em: TRA ILER 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 33/38 conclusão Conclusão Manusear um solo e adequá-lo às nossas necessidades é uma tarefa que envolve estudos prévios, conhecimentosteóricos para, só depois, executar o melhor procedimento conforme suas características. Portanto, nesta unidade, vimos que o solo apresenta uma diversidade de parâmetros físicos que, além de suas propriedades individuais, relacionam-se, interferem e são interferidos um pelos outros. Isso se dá, principalmente, pelo complexo multifásico que um solo é formado. Por consequência, quando se analisa seu comportamento frente a um distúrbio tensional, essa consideração deve ser levada em conta, ao contrário de um objeto comum que, naturalmente, é formado por uma única fase. Todo esse conhecimento teórico é fundamental para o entendimento dos processos ocorrentes em determinado lugar para que, somente depois disso, se possa de�nir os procedimentos, métodos e tecnologias mais adequadas para o uso e manejo do solo. referências Referências Bibliográ�cas 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 34/38 ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6484: Solo Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método de ensaio. Rio de Janeiro, 2001. Disponível em: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx? ID=2446. Acesso em: 24 jan. 2020. ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12069: Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT) - Método de ensaio. Rio de Janeiro, 1991. Disponível em: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=5690. Acesso em: 24 jan. 2020. AZEREDO, H, A. O Edifício Até sua Cobertura. São Paulo: Ed. Edgar Blucher Ltda.,1988. BARNES, G. Mecânica dos solos: princípios e práticas. 3. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2016. 576p. BRITO, J, L, W. Fundações de Edifício. São Paulo: EPUSP, 1987. FAO. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Irrigation Water Management: Irrigation Methods. FAO Land and Water Development Division. 5. ed., 2001. ILI Sondamir. Site Engenharia. Disponível em: http://www.sitengenharia.com.br/images/cpt1.pdf. Acesso em: 21 jan. 2020. LEPSCH, I, F. 19 Lições de Pedologia. São Paulo: O�cina de Textos, 2011. 456p. MACHADO, S. L.; MACHADO, M. F. C. Apostila Mecânica dos Solos I – Conceitos introdutórios. UFBA Geotecnia. MARANGON, M. 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UFSC, 2016. 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 36/38 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 37/38 07/12/2021 21:55 Ead.br https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_755513_1&P… 38/38
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