Aula-1_MecSol-1_Eng_Civil_UFMG_2019-2

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Aula I.
MECÂNICA DOS SOLOS I – Eng civil 5º Período – TURMA “A”
Prof. VOLUNTÁRIO Germano Silva Lopes
OS CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO...
Seguirão os padrões estabelecidos nas versões anteriores da disciplina, sendo que ao longo do semestre poderá ser contínua e cumulativa.
1ª Prova no valor de 30 pontos
2ª Prova no valor de 30 pontos
3ª Prova no valor de 30 pontos
Trabalhos: 10 pontos
Laboratório: cada falta -2,5 pontos
Será considerado aprovado o aluno que obtiver, simultaneamente, no mínimo, 60 (sessenta) pontos e 75% (setenta e cinco por cento) de frequência nas atividades acadêmicas.
AS AULAS SERÃO...
Expositivas, com aplicação de exercícios teóricos e práticas através de ensaios de laboratório.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Principal:
Braja M. Das. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. Ed. Thomson.
Carlos de Sousa Pinto. (2005). Curso Básico de Mecânica dos Solos - Exercícios Resolvidos. Ed. Oficina de Textos.
Craig, R. F. (2007). Mecânica dos Solos. Ed. LTC. 7a edição.
Holtz, R. D. e Kovacs, W. D. (1981). An Introduction to Geotechnical Engineering. Ed. Prentice Hall.
Lambe, T. W. and Whitman, R. V. (1979). Soil Mechanics - SI Version. Ed. John Willey & Sons.
Ortigão, J. A. R. (2007). Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. 3a edição 2007 (download grátis no site www.terratek.com.br arquivo no formato “pdf”)
Vargas, M. (1978). Introdução à Mecânica dos Solos. Ed. McGraw Hill.
Complementar:
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas): NBR 7181:2016 (Ensaios Granulometria), NBR 6502:1995 (Rochas e Solos), NBR 9604:2016 (Abertura de Poços e Trincheiras e Amostragem), NBR 6457:2016 (Preparação de Amostras), NBR 6458:2016, NBR NM ISO 3310-1:2010, NBR 6459:2016 (Limite de Liquidez), NBR 7180:2016 (Limite de Plasticidade), NBR 7182:2016 (Ensaio de Compactação), NBR 7185:2016 (Massa Específica Aparente – Funil e Areia), etc...
MASSAD, F., Obras de Terra – Curso básico de geotecnia, 2ª Edição, Oficina de Textos, São Paulo, 2010.
TAYLOR, D.W., Fundamentals of Soil Mechanics, John Wiley & Sons, 1955.
ambientação
O que é Mecânica dos Solos?
A geotecnia exige o domínio de várias disciplinas que são interdependentes para a solução de problemas de um meio não contínuo, anisotrópico, heterogêneo e plástico/elástico/elasto-plástico.
ambientação
O que é Geotecnia?
GEOTECNIA pode ser definida como a ciência que estuda os solos e as rochas para fins de engenharia.
ambientação
Como acontece a atuação profissional na Geotecnia?
Experiência: empirismo e Método Observacional do comportamento da natureza e das estruturas construídas.
Testes/Ensaios: modelagem para experimentação e validação através de soluções empíricas.
Teoria: tradução para modelos físicos e matemáticos que representem o comportamento do solo em diferentes situações.
Experiência
(Estado da Prática)
Teoria
(Estado da Arte)
Testes/Ensaios
Onde e como podemos atuar?
Investigação, Identificação, Diagnóstico, Avaliação, Intervenção, Remediação e Monitoramento de Áreas Contaminadas.
Estabilização por drenagem em fundações e ou aterros.
Proteção de construções existentes.
Estabilidade de Taludes e Encostas, Contenções e Fundações.
Recuperação de áreas urbanas e rurais que sofreram erosão.
Estabilidade de Margens de cursos d´água e na costa litorânea/marítima.
Mineração – Recuperação de Áreas Degradadas, Estocagem de Estéreis e Rejeitos.
Aterros hidráulicos e Dragagens. Barragens e Aterros Controlados.
Dentre outras... Ou seja, todos os problemas que envolvem o solo e a superfície terrestre.
Onde e como podemos atuar?
Investigação, Identificação, Diagnóstico, Avaliação, Intervenção, Remediação e Monitoramento de Áreas Contaminadas.
Áreas Contaminadas segundo CETESB, 2010
 (Fonte:
Problemas comuns gerados por uma Área Contaminada:
Riscos à segurança e saúde das pessoas
Riscos à integridade dos ecossistemas
Restrições ao desenvolvimento urbano
Desvalorização imobiliária da propriedade e das áreas no seu entorno, etc
Investigação, Identificação, Diagnóstico, Avaliação, Intervenção, Remediação e Monitoramento de Áreas Contaminadas.
Sondagem mecanizada.
Sondagem manual.
Estabilização por drenagem em fundações e ou aterros.
Aterro Sanitário de Curitiba, 2010 (Fonte: http://www.curitiba.pr.gov.br/conteudo/aterro-sanitario-smma/454)
Fonte: http://www.solotrat.com.br/dreno-fibroquimico-solotrat
Proteção de construções existentes.
Estabilidade de Taludes e Encostas.
Ruptura de talude na rodovia Imigrantes (Serra do Mar – SP) em dezembro 1999
Contenções e Fundações.
Muro de contenção utilizando pneus usados, no Córrego dos Entulhos em Fortaleza
Contenção em cortina de estacas e Fundações.
Recuperação de áreas urbanas e rurais que sofreram erosão.
Erosão em lavoura de café na região Sul de Minas.
Fonte: https://www.cpt.com.br/cursos-cafeicultura-agricultura/artigos/cafe-organico-cuidados-essenciais-para-a-conservacao-do-solo-e-controlar-a-erosao
Erosão (tipo Voçoroca) na região da cidade de Bauru/SP.
Fonte: IPT apud http://www.geologiadobrasil.com.br/vossoroca.html
Estabilidade de Margens de cursos d´água e na costa litorânea/marítima.
Mineração – Recuperação de Áreas Degradadas, Estocagem de Estéreis e Rejeitos.
Pilha de Disposição de Estéril: Anglo American em CMD (a); Vale em Itabirito (b)
Impactos Ambientais de uma Barragem de Contenção de Rejeitos.
Fonte: Prof. Troncoso, J.H. - International Symposium on Paste and Thickened Tailings Disposal, 2002
Mineração – Recuperação de Áreas Degradadas, Estocagem de Estéreis e Rejeitos.
Aterros hidráulicos e Dragagens.
Construction of Maasvlakte 2 in progress, Rotterdam Europoort, The Netherlands, October 2011.
Barragens e Aterros Controlados.
https://www.tech7engenharia.com.br
Aterro controlado. Vista parcial barragem de terra da margem direita da Usina Hidrelétrica Peixe Angical,
1 - Conceitos Básicos
1.1 - Física Estática e Resistência dos Materiais
Esforços Mecânicos
1 - Conceitos Básicos
I.2 - Geodésia
A Estrutura da Terra: pode ser representada por uma elipse com ~6.370km de raio na Linha do Equador.
Dinâmica da Evolução = Dinâmica Interna (geram novos relevos e depressões) + Dinâmica Externa (tende a nivelar a superfície do planeta pelos fenômenos de erosão e sedimentação).
I1 - Origem e formação dos solos
I1.1 – Geologia
Minerais e Rochas:
MINERAL – “é um sólido natural, inorgânico, homogêneo, de composição química definida, com estrutura cristalina.” (fonte: Serviço Geológico do Brasil em http://www.cprm.gov.br). Ou ainda é toda substância homogênea, sólida ou líquida, de origem inorgânica que surge naturalmente na crosta terrestre. Normalmente com composição química definida e, se formado em condições favoráveis, terá estrutura atômica ordenada condicionando sua forma cristalina e suas propriedades físicas.
ROCHA – “é um agregado natural de minerais (geralmente dois ou mais), em proporções definidas e que ocorre em uma extensão considerável.” (fonte: Serviço Geológico do Brasil em http://www.cprm.gov.br), sendo classificadas quanto a sua origem em: Rochas Ígneas (ou Magmáticas), Rochas Sedimentares e Rochas Metamórficas. 
I1 - Origem e formação dos solos
I1.1 – Geologia
Ciclo das Rocha: Rochas Ígneas (ou Magmáticas), Rochas Sedimentares e Rochas Metamórficas.
I1 - Origem e formação dos solos
I1.1 – Geologia
Rochas Ígneas ou Magmáticas: são as mais abundantes na Natureza (constituem cerca de 95% dos materiais que formam a Terra) e são formadas pela solidificação do magma, sendo: Vulcânicas se ocorre a solidificação em superfície, e Plutônicas se a solidificação ocorrer em profundidades..
I1 - Origem e formação dos solos
I1.1 – Geologia
Rochas Metamórficas: consiste na alteração, no estado sólido, da composição mineralógica de rochas preexistentes por ação (conjugada ou não) dos seguintes fatores: Pressão, Temperatura, Fluído de Circulação e Tempo. Ao serem sujeitas a pressões e temperaturas diferentes das que foram originadas, as rochas vão sofrer “alterações” mineralógicase de textura, sem mudarem de estado físico, podendo mudar a disposição e orientação dos minerais e ainda a sua constituição.
I1 - Origem e formação dos solos
I1.1 – Geologia
Rochas Sedimentares:
Intemperismo ou Meteorização é o processo natural de alterações físicas (desagregação ou desintegração) e químicas (decomposição) de uma rocha preexistente. Os materiais resultantes dessa alteração, são removidos por ação da gravidade, água/gelo e pelo vento, sendo este processo designado de Erosão, responsável pelo desgaste do relevo.
Germano Silva Lopes (GSL) - Pode ser classificada em função do agente de transporte, sendo: Erosão Pluvial - água das chuvas, Erosão Fluvial - água dos rios/riachos/córregos, Erosão Eólica - vento, Erosão Glacial - gelo/degelo, Erosão Marinha - abrasão do mar, e Erosão Antrópica - ação do homem.
I1 - Origem e formação dos solos
I1.2 – Pedogênese
Solo: Segundo a ABNT (NBR 6502:1995) é o "Material proveniente da decomposição das rochas pela ação de agentes físicos ou químicos, podendo ou não ter matéria orgânica."
Formação do Solo: as partículas sólidas e fragmentos de minerais são provenientes do intemperismo físico (desagregação ou desintegração), do intemperismo químico (decomposição), da atuação de agentes orgânicos (intemperismo biológico), da erosão (pluvial, fluvial, marinha, glacial e eólica) e processos de transporte, sendo influenciado pelo material de origem, pelo tempo (idade), pelo clima e pelo relevo/topografia local.
I1 - Origem e formação dos solos
I1.2 – Pedogênese
Formação do Solo:
I1 - Origem e formação dos solos
I1.2 – Pedogênese
Horizonte O ( Orgânico ): é o horizonte superficial (até ~2" -5cm -de espessura), com predominância de restos de matéria orgânica (humus), formado a partir da decomposição de animais e vegetais, que sofre bastante interferência do clima.
Horizonte A ( Chernossolos / Chernozêmico ): é o horizonte (de ~2" até ~10" -25/30cm -de espessura) de coloração mais escura, geralmente devido à grande quantidade de material orgânico decomposto misturado intimamente com minerais oriundos da rocha mãe (a rocha que se decompôs e deu origem ao solo). Via de regra é o horizonte mais afetado pelas atividades agrícolas.
Horizonte E ( Eluvial ): Horizonte eluvial, ou seja, de exportação de material, geralmente argilas e pequenos minerais. Por isso são geralmente mais claros que demais horizontes.
Horizonte B ( Latossolos / Latossólico ): é o horizonte (de ~10" até ~30" -75/80cm -de espessura) de composição essencialmente mineral, que guarda traços da rocha matriz. Ele é formado pela acumulação de argila e também de oxi-hidróxicos de ferro e alumínio, ou seja, possui maior concentração de argilas, minerais oriundos de horizontes superiores e, às vezes, de solos adjacentes. É um horizonte com solo tendo coloração mais forte, agregação e guarda uma estrutura reliquiarda rocha matriz, também chamado de solo laterítico.
Horizonte C ( Podossolos / Podzólicos ): é um horizonte (de ~30" até 40" -100cm -de espessura) de solo pouco atingido pelos processos pedogênicos (formação do solo), sendo uma zona de transição entre o solo (material totalmente desagregado) e a sua rocha matriz, sendo chamado também de sola saprolítico/saprólito. Pode ocorrer em forma de mistura de solo com rochas pouco alteradas.
Horizonte R (Rocha Matriz ): é o horizonte onde a se apresenta a rocha que, submetida ao intemperismo e ação de organismos aolongo do tempo, forma o solo.
I1 - Origem e formação dos solos
I1.2 – Pedogênese
Horizontes do Solo: orgânicos e minerais
I1 - Origem e formação dos solos
I1.2 – Pedogênese
Horizontes do Solo: para os geotécnicos.
Portanto, para fins geológicos e geotécnicos os horizontes podem ser traduzidos na sequência topo-base, com a seguinte nomenclatura: Solo superficial, Solo residual maduro, Solo residual jovem, Rocha alterada e Rocha sã.
II1 - MECÂNICA DOS SOLOS
II1.1 – Classificação dos Solos
Tipos:
Residual: provindo da deterioração da rocha matriz.
Sedimentar/Transportado: sofrem ação física por agente de transporte (ex: Aluvião, Colúvio, Eólico, etc.).
Orgânico: mistura-se ao solo de origem mineral, matéria de origem orgânica.
Características:
Ex. Pedregulhos, areias e “siltes”
Ex: Argilas e “siltes”
II1 - MECÂNICA DOS SOLOS
II1.2 – Estrutura dos Solos
~45%
20 a 30%
20 a 30%
~5%
Primeira semana de provas: 9, 10 e 11 - 13 e 14, 19 e 20 setembro
Segunda semana de provas: 19 - 21, 22 e 23 - 30 e 31 outubro e 01 novembro
Terceira semana de provas: 30 de novembro - 2, 3, 4, 5 e 6 de dezembro








Solos Granu
l
ares
 
Solos Coe
sivos
 
Permeáveis
 
Pouco
 p
ermeáveis
 
Não plásticos
 
P
lásticos
 
Resistência friccional
 
Resistência 
coes
i
va
 
Peso específico elevado
 
Peso específico 
baixo
 
Partículas arredondadas e cúbicas
 
Partículas 
lamelares