CCE0255 MdeSolos U-1

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CCE0255 
MECÂNICA DOS SOLOS
EMENTA - PLANO DE AULAS
Unidade 1 A Ciência da Mecânica dos Solos
Prof. Dr. Guillermo Ruperto Martín Cortés
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EMENTA - PLANO DE AULAS
Unidade 1 – Mecânica dos Solos
EMENTA:
A ciência da Mecânica dos Solos. Características gerais dos solos. Propriedades e índices dos solos. Estruturas dos solos e classificação. Compactação, capilaridade e permeabilidade dos solos. Estudo das tensões nos solos. Resistência ao cisalhamento. Investigações geotécnicas.
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EMENTA - PLANO DE AULAS
Unidade 1 – Mecânica dos Solos
PLANO DE AULAS (22 semanas)
Unidade 1 - A ciência da Mecânica dos Solos
1.1. Histórico e evolução
1.2. A Mecânica dos Solos no Brasil
Unidade 2 - Características Gerais
2.1. Origem, formação, tipos, química e mineralogia dos solos
2.2. Solos residuais e sedimentares
Unidade 3 - Propriedades e índices dos solos
3.1. Índices físicos
3.2. Granulometria
3.3. Estados de consistência
3.4. Ensaios de laboratório
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EMENTA - PLANO DE AULAS
Unidade 1 – Mecânica dos Solos
Unidade 4 - Estrutura dos solos
4.1. Solos finos e solos granulares
4.2 Amolgamento e sensibilidade das argilas
4.3 Tixotropia
Unidade 5 - Classificação dos solos
5.1. Genética
5.2. Granulométrica
5.3 MCT/MCV (solos tropicais)
Unidade 6 - Compactação e CBR
6.1 Ensaios de laboratório
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Unidade 1 – Mecânica dos Solos
6.2 Energias de compactação
6.3 Controle de compactação no campo
6.4 Equipamentos de compactação
Unidade 7 - Capilaridade e permeabilidade dos solos
7.1 Tensão Capilar
7.2 Percolação de água, redes de fluxo, gradiente hidráulico
7.3 Filtros de proteção em obras de terra
7.4 Ensaios de laboratório
Unidade 8 - Introdução ao estudo de tensões no solo
8.1 Tensões principais, círculo de Mohr
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EMENTA - PLANO DE AULAS
Unidade 1 – Mecânica dos Solos
8.2 Principio das tensões efetivas
8.3 Distribuição de tensões no solo
8.4 Tensões geostáticas e acréscimo de tensões
8.5 Teoria de Boussinesq
Unidade 9 - Estabilização dos solos
9.1. Granulométrica, com cimento, cal e outros produtos químicos
9.2. Ensaios de laboratório
Unidade 10 - Investigação geotécnica
10.1 Amostragem, prospecção e sondagens
10.2 Perfis geotécnicos
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EMENTA - PLANO DE AULAS
Unidade 1 – Mecânica dos Solos
Unidade 11 - Resistência ao cisalhamento dos solos
11.1 Resistência dos solos arenosos e dos solos argilosos
11.2 Critérios de ruptura
11.3 Parâmetros de resistência
Unidade 12 - Compressibilidade e adensamento dos solos
12.1 Teoria do adensamento dos solos
12.2 Solos compressíveis, parâmetros de compressibilidade
Intercaladas Provas AV1, AV2 e no final AV3
Atividade adicional: Trabalho de Pesquisa representa 20% do valor das provas AV1 e AV2.
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Unidade 1 - A ciência da Mecânica dos Solos
1.1. Histórico e evolução
Toda obra de Engenharia Civil se assenta sobre o terreno, por tanto o comportamento do solo deve ser devidamente estudado, caracterizado avaliado e considerado para levar a obra a feliz término. 
Geotecnia : Ramo da ciência que lida com a interferência de obras de infra-estrutura, de qualquer natureza, com a sua fundação, seja ela em solo ou rocha. A mesma engloba três ciências:
Geologia de Engenharia
Mecânica dos Solos
Mecânica das Rochas
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Unidade 1 - A ciência da Mecânica dos Solos
 A Mecânica dos Solos, estuda o comportamento dos solos ante o avanço das obras civis como quando tensões são aplicadas, caso das fundações, ou aliviadas, no caso de escavações, ou perante o escoamento de água nos vazios. 
 Também poderíamos dizer que Mecânica dos Solos é uma disciplina da engenharia civil que procura prever o comportamento de maciços terrosos quando sujeitos a solicitações provocadas, por exemplo, por obras de engenharia. Por isso a Mecânica dos Solos é a Ciência da Engenharia, na qual o engenheiro civil se baseia para desenvolver seus projetos.
 Gautier, 1660; Coulomb, 1773; Rankine, 1856 e Darcy, 1856 fizeram trabalhos destacados em obras de engenharia civil de construção. 
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Unidade 1 - A ciência da Mecânica dos Solos
A contribuição de Gautier (1660 – 1773) foi iniciar os estudos do solo de encostas naturais (determinação do ângulos de repouso de grãos e a determinação inicial dos conceitos de muro de arrimo e das pressões laterais.
A Contribuição de Coulomb foi um ensaio publicado em 1773 intitulado "Essai sur une aplicação des règles des maximis et minimis à quelques problèmes de statique relatifs à l'arquitetura", ou seja, Ensaio sobre a aplicação das regras dos máximos e mínimos a alguns problemas de estática relacionados com a Arquitetura.
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Unidade 1 - A ciência da Mecânica dos Solos
William John Macquorn Rankine (1820-1872) foi uma das figuras principais no estabelecimento de ciência da engenharia, na segunda metade do século 19. Seu Manual de Mecânica Aplicada (1858) reúne a maioria de suas contribuições para a resistência dos materiais e a teoria estrutural. Algumas adições podem ser encontradas em seu Manual de Engenharia Civil (1862). 
Uma das contribuições mais originais de Rankine no campo da teoria estrutural, foram seus Teoremas de Transformação das Estruturas. Rankine descobriu os Teoremas durante a preparação de suas Lições para sua cadeira de Engenharia na Universidade de Glasgow. O qual ele considerou muito importante, tal como publicou em nota curta comunicada à Royal Society em 1856 (Rankine, 1856). Também ele incluiu o Teorema em seu artigo “Mechanics (applied)” para a 8va. Edição da Encyclopaedia Britannica [Rankine, 1857].
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Na Dinâmica dos Fluidos e na Hidrologia, a lei de Darcy é uma equação que descreve o fluxo de um fluido através de um meio poroso.
A lei foi formulada por Henry Darcy baseado nos resultados de ensaios realizados por ele sobre o fluxo de água através de leitos de areia e foi publicada em 1856. 
Constitui também a base científica da permeabilidade de fluidos utilizados em ciências da terra.
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Unidade 1 - A ciência da Mecânica dos Solos
 Problemas difíceis em obras de engenharia civil, como as rupturas do Canal do Panamá e rompimentos de grandes taludes em estradas e canais em construção na Europa e nos Estados Unidos, mostrou a necessidade de revisão dos métodos e procedimentos de cálculo. 
 Terzaghi em 1936, demonstrou que não se podiam aplicar aos solos leis teóricas de uso corrente em projetos que envolviam materiais mais bem definidos, como o concreto e o aço.
 Karl Terzaghi, eng. civil experiente, fortemente preparado técnica e cientificamente ao que se unia um grande espírito de investigação. Hoje ele é conhecido internacionalmente como o fundador da Mecânica dos Solos. 
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Unidade 1 - A ciência da Mecânica dos Solos
A pesar do seu nome, a Mec6anica dos solos não se limita a caracterizar as propriedades mecânicas dos solos.
A Física e a Química do mundo dos colóides se integram na determinação das propriedades e comportamento dos solos junto com a Geologia que determina o trato correto dos problemas que apresentam as fundações.
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Os solos são constituídos por um conjunto de partículas com água (ou outro líquido) e ar nos espaços intermediários. As partículas, de maneira geral encontram-se livres para deslocar entre si. Em alguns casos, uma pequena cimentação pode ocorrer entre elas, mas num grau extremamente mais baixo do que nos cristais de uma rocha ou de um metal, ou nos agregados de um concreto.
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O comportamento dos solos depende do movimento das partículas sólidas entre si e isto faz com que ele se afaste do mecanismo dos sólidos idealizados na Mecânica dos Sólidos Deformáveis, na qual se fundamenta a Mecânica das Estruturas geralmente consideradas na engenharia civil.
Mais que qualquer dos materiais tradicionalmente considerados nas estruturas, o comportamento dos solos diverge daquele de um sólido deformável. 
A Mecânica dos Solos poderia ser adequadamente incluída na Mecânica dosSistemas Particulados (Lambe e Witman, 1969).
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Solo é o resultado da decomposição das rochas, que, ao sofrer intemperismo, adquirem maior porosidade e, como decorrência, há penetração de ar e água, o que cria condições propícias para o desenvolvimento de formas vegetais e animais.
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1.2. A Mecânica dos Solos no Brasil
(Partes de resumo escrito pelo prof. Carlos de Sousa Pinto para o Núcleo Regional de São Paulo em 2006 da ABMS)
No Brasil, nas grandes obras portuárias e ferroviárias, especialmente túneis, na segunda metade do século XIX e início do século XX, e o início da era dos arranha-céus, na década de 1920, em São Paulo e no Rio de Janeiro, o tratamento dos problemas de solos e rochas era totalmente baseado na experiência transmitida.
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Nos problemas de fundações, o procedimento tradicional consistia em eleger-se uma “taxa de trabalho” para o terreno existente, a partir de informações de obras anteriores. 
Quando a fundação direta não era possível, ou nos casos de dúvida, recorria-se a estacas, cujas capacidades eram estimadas por meio de fórmulas dinâmicas.
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O reconhecimento do terreno era feito ou diretamente, por meio de escavações, trincheiras e poços, em geral de profundidade limitada, ou por meio de sondas elementares, como a agulha ou “barra-mina” e o trado, também alcançando pequenas profundidades. 
Sondagens mais profundas, em obras muito importantes, eram sondagens geológicas e não geotécnicas, por equipamentos que os construtores chamavam de “sondagem de mineiro”.
 O empirismo dominante se revelava até na terminologia dos terrenos, onde nomes como saibros, piçarra, taguá, tabatinga, moledo, etc., faziam parte do vocabulário do construtor. Mesmo assim, importantes obras geotécnicas se realizaram no período, entre outras:
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Fundações de obras marítimas e pontes no porto de Rio de Janeiro, 
 Duplicação de linha da E. F. Central do Brasil (1913 e 1914), 2 km de túnel foram abertos,
 Ferrovia Mairinque - Santos (1927-1937) com uma impressionante seqüência de 31 túneis e 31 pontes e viadutos, permitiu a descida da Serra do Mar com linha dupla.
 Túneis urbanos como o da Av. 9 de julho, São Paulo (1936-38).
 Estradas e barragens de terra Contra as Secas no Nordeste. 
 Duas rodovias memoráveis: a primeira São Paulo - Santos, o chamado “Caminho do mar”, (1926) em 8 quilômetros de serra, e a primeira Rio – São Paulo, (1928) com 501 km de comprimento. 
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Primeiro trabalho publicado no Brasil sobre assuntos de Geotecnia foi: “Experimentação dos terrenos para o estudo de fundações” do Eng. Domingos José da Silva Cunha na Revista Brasileira de Engenharia, em outubro de 1920.
“Notável contribuição à geotécnica foi dada pelo eng. Alberto Ortenblad, na sua tese de doutorado pela Universidade de Harvard, em 1926, tendo ele freqüentado o primeiro curso ministrado por Terzaghi, no M.I.T. A tese de Ortenblad, intitulada “Mathematical Theory of the Process of Consolidation of Mud Deposits”, representou uma importante contribuição para o desenvolvimento da teoria do adensamento, como reconhecido por Terzaghi e Fröhlich no trabalho que corporificou a teoria do adensamento:”Theorie der Satzung von Tonschichten”, publicado em 1936”. (SIC) .
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Primeiros estudos sistemáticos:
 1934, forma-se o IPT a partir do Laboratório de Ensaios de Materiais da Escola Politécnica, existente desde 1899; nele se criou uma Seção de Exame de Estruturas;
1935, Seção de Estruturas e Fundações criada pelo Eng. Telêmaco van Langendonck . Primeiros estudos são publicados e passam a ser realizadas provas de carga modernas, diretas e sobre estacas;
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1936, O eng. Odair Grillo freqüentou o curso de Mecânica dos Solos, na Universidade de Harvard, a convite do prof. Arthur Casagrande ao IPT. Ao regresso é criada a seção de Mecânica dos Solos;
1937, instala-se a seção de Geologia e Petrografia dedicada a trabalhos para engenharia civil;
1938, cria-se o primeiro laboratório geotécnico do Brasil no IPT;
1939, cria-se a Seção de Geologia Aplicada;
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 Primeiros cursos de Mecânica dos Solos:
 Cursos para eng. Rodoviários de São Paulo em 1940 e 1941
 1942, Milton Vargas lecionou um curso, no IPT, para engenheiros e estagiários do Instituto;
1943, a companhia Estacas Franki Ltda. instituiu, no Rio e em São Paulo, bolsas de estudos de Mecânica dos Solos, para os quais Costa Nunes organizou e dirigiu um curso da especialidade;
1943-44, Odair Grillo realizou no Instituto de Engenharia de São Paulo um curso de 50 preleções e aulas práticas;
O primeiro curso regular e autônomo da especialidade, fazendo parte do elenco de disciplinas universitárias, com duração de um ano, foi iniciado na Escola Politécnica de São Paulo e foi lecionado, de 1944 até 1951, por Odair Grillo.
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Outras datas importantes:
1947, primeiras visitas de Terzaghi ao Brasil para solucionar alguns problemas técnicos da Light em Cubatão e depois como consultor do IPT para os trabalhos do Metrô de São Paulo que se encontrava em estudos. Durante esta estadia no Brasil, Terzaghi lecionou na Escola Politécnica de São Paulo, um curso de Geologia Aplicada, assistido por cerca de 300 pessoas, no qual tratou de assuntos especiais como intemperismo e alteração de rochas, geologia dos escorregamentos de terra, geologia e hidráulica de fundações permeáveis de barragens e geologia de túneis. Ainda visitou o Brasil mais 5 vezes até 1951 para trabalhos de assessoria à Light.
Outro renomado especialista que veio ao Brasil para prestar consultorias ao IPT foi o Arthur Casagrande que se dedicou a estudar os solos moles que embora não tão típicos como os solos residuais, não deixavam de suscitar sérios problemas geotécnicos, quer no campo rodoviário, quer no das fundações.
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Apresentação do laboratório aos alunos
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