MAPA - GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS

Prévia do material em texto

ASSESSORIA ACADÊMICA
	
	Fone: (43) 98811-9799
Fone: (43) 99668-6495 
MAPA - GEOLOGIA E MECÂNICA DOS SOLOS
CONTEXTUALIZAÇÃO DA PROBLEMÁTICA
 
Uma determinada rodovia no estado do Paraná, tem as suas laterais sustentadas por taludes de solo. Certo dia, os motoristas que ali dirigiam perceberam que uma porção de solo havia “escorregado” daquele talude em um formato parecido ao de um círculo. Logo, preocupados com a segurança das pessoas que utilizavam aquela rodovia a defesa civil foi acionada quanto ao deslize de terra e a mesma comunicou aos órgãos competentes quanto a necessidade de ações reparadoras e preventivas quanto a aquele escorregamento.
Caro(a) aluno(a), infelizmente este é um caso comum em obras de terra, e devemos analisar esses casos com atenção. O fato de uma porção de solo ter escorregado do talude indica, na realidade, uma possibilidade de ele ter perdido sua resistência naquele ponto específico.  Isso pode acontecer quando o esforço solicitante supera o esforço resistente, ou seja, o solo recebe mais carga do que ele pode suportar. Por exemplo, quando temos uma saturação do solo em função de uma grande ocorrência de chuvas, essa água infiltrada no subsolo gera um aumento de sobrecarga em função do aumento da tensão total, e, com isso, a resistência do talude pode ser superada, causando uma deformação e, até mesmo, o “escorregamento” de solo.
Neste momento, a equipe de engenharia precisará realizar ensaios técnicos para que a obtenção dos parâmetros geotécnicos e assim poder investigar o comportamento do solo, quanto a análise de rompimento de taludes de solo.
Dentre as propostas apresentadas pela equipe de engenharia, sugeriu-se a execução de estruturas de contenção, visando evitar que o solo desmorone sobre a rodovia. Esse é um dos grandes desafios da construção civil, principalmente, porque o solo apresenta tensão horizontal. Essa tensão é responsável por promover o deslocamento de solo lateralmente, de modo que uma escavação pode acarretar no desmoronamento do solo se não for bem projetada.
Suas tarefas nessa atividade MAPA. serão:
 
• ETAPA 1: Origem e Formação das rochas e solo;
• ETAPA 2: Investigação Geotécnica;
• ETAPA 3: Análise quanto a resistência ao cisalhamento direto do solo que compõe o talude de terra;
• ETAPA 4: Cálculo dos Empuxos de terra.
​ETAPA 1 - ORIGEM E FORMAÇÃO DAS ROCHAS E SOLOS
 
Você, enquanto engenheiro, recebeu o ensaio de sondagem SPT realizado na cidade no estado do Paraná. No Quadro 1, podemos observar as informações obtidas do relatório de sondagem do solo presente no talude de terra que margeia a rodovia. E por meio da coleta de amostras durante a realização do ensaio, os responsáveis pelo ensaio realizaram uma análise tátil-visual delas e caracterizam o perfil de solo do local do ensaio.
​Quadro 1 – Informações obtidas no relatório de sondagem SPT do solo na região do talude
	Profundidade
	Tipo de solo
	Posição do nível d’água
	0 até 3 m
	Areia cinza pouco siltosa, cor escura.
	2,0 m.
	3 até 6 m
	Areia fina siltosa, com pedregulhos, cor cinza.
	
	6 até 10,0 m
	Silte arenoso, com pedregulhos, cor cinza.
	
	10 até 12,1 m
	Areia fina, coloração clara.
	
	12,1 em diante.
	Impenetrável ao amostrador.
	
Fonte: A autora (2022)
a) Segundo a ABNT NBR 7250: identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagens de simples reconhecimento dos solos (ABNT, 1982), as amostras precisam ser examinadas para identificá-las por meio de, no mínimo, seis características. Cite essas características.
 
b) A cor auxilia na identificação da presença de alguns minerais na amostra de solo. De acordo com o Quadro 1, na profundidade de 10 até 12,1 m, qual o tipo de mineral é responsável pela coloração desse solo?
 
c) Segundo as informações contidas no Quadro 1, verifica-se que o solo é do tipo arenoso, sendo este um tipo de sedimento oriundo da decomposição de uma rocha sedimentar detrítica. Qual o nome dessa rocha?
 
d) Explique o processo de formação que deu origem às rochas sedimentares.
 
ETAPA 2 – INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA
 
As obras de engenharia necessitam do conhecimento e caracterização do subsolo onde serão executadas. Para este fim existem alguns métodos de sondagem. A sondagem a percussão é um procedimento geotécnico de campo, capaz de amostrar o material que compõe o subsolo. Quando associada ao ensaio de penetração dinâmica (SPT), determina algumas propriedades importantes do solo ao longo da profundidade perfurada. Em resumo, o ensaio SPT consiste na cravação de um amostrador padrão no solo, por meio da queda livre de um peso de 65 kg (martelo), caindo de uma altura determinada (75 cm).
Considere que você trabalha na construtora que irá executar o serviço de construção dessa barragem. Em razão disso, recebeu o relatório de SPT da empresa terceirizada, que foi contratada para a realização do respectivo ensaio.
 
a) De acordo com as informações supracitadas, cite 3 objetivos das sondagens de simples reconhecimento de solos, com SPT (Standard Penetration Test).
 
b) Para a execução da locação dos furos de sondagens de simples reconhecimento por SPT, segundo a NBR 6484 –Método de ensaio, há um procedimento a ser seguido. Descreva como é realizado a locação dos furos e qual (ou quais) equipamento (s) são necessários.
ETAPA 3 – ANÁLISE QUANTO A RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DIRETO DO SOLO QUE COMPÕE O TALUDE DE TERRA
 
Segundo Marangon (2018), os carregamentos externos aplicados na superfície, ou mesmo a própria geometria da superfície da massa de solo, contribui para o desenvolvimento de tensões tangenciais ou de cisalhamento, que podem chegar a valores próximos da máxima tensão cisalhante que o solo suporte, podendo ocasionar a ruptura do material. O problema da determinação da resistência aos esforços cisalhantes nos solos constitui um dos pontos fundamentais de toda a Mecânica dos Solos. Uma avaliação correta deste conceito é um passo indispensável para qualquer análise da estabilidade das obras civis. Define-se como resistência ao cisalhamento do solo a tensão cisalhante que ocorre no plano de ruptura no instante da ruptura.
Os parâmetros c e j, definidores da resistência interna ao cisalhamento dos solos terão que ser determinados, na maioria dos casos, em laboratório nas condições mais desfavoráveis previstas para o período de utilização de cada projeto específico. O solo do corpo e dos taludes precisará ser analisado, portanto vamos agora caracterizar a sua resistência mecânica, por meio dos resultados do ensaio de cisalhamento direto. Para isso, foram coletadas amostras de solo para serem submetidas ao respectivo ensaio. A caracterização de um solo em laboratório depende diretamente da qualidade da amostra e do procedimento de ensaio.
Os seguintes dados foram obtidos após o ensaio de cisalhamento direto executado o solo do presente estudo, conforme Tabela 1.
 
 
a) Por que é importante realizar o ensaio de cisalhamento direto do solo presente no talude de terra que está sendo analisado quanto a ruptura do mesmo? Justifique sua resposta.
 
b) No momento da coleta do solo no talude, de qual tipo de amostra deverá ser? Justifique sua resposta.
 
c) Determine as respectivas tensões normais e cisalhantes na ruptura, sabendo que a dimensão do corpo de prova é de (63x63x25) mm. E construa um gráfico com os dados contidos na Tabela 1 e por meio deste, determine o ângulo de atrito e a coesão deste solo. 
 
d) Qual a força de cisalhamento necessária para causar a ruptura de solo, se for aplicado uma força normal de 795 N?
 
ETAPA 4 – CÁLCULO DOS EMPUXOS DE TERRA
A equipe especializada propôs executar uma estrutura de contenção, visando evitar que o solo desmorone sobre a rodovia. Assim, você precisará analisar as tensões horizontais que agem no solo, de modo que calculará os empuxos pela teoria de Rankine. Você dimensionará uma estrutura de contenção para sustentar os empuxos de terra, ativo e passivo. Entende-se por empuxo de terra a ação horizontal produzida por maciço de solo sobre as obras com ele em contato.Considere que uma estrutura de contenção de 10,0 m de altura, irá suportar um solo de peso específico natural equivalente a 18 kN/m³, peso específico saturado de 22 kN/m³, nível d’água a 2 m de profundidade e um ângulo de atrito (determinada na etapa anterior), conforme Figura 1 logo a seguir.
a) Considerando a estrutura vertical lisa, com o terreno na horizontal, aplique a teoria de Rankine e calcule os coeficientes de empuxo ativo e passivo.
 
b) Determine quais serão os empuxos ativos e passivos atuantes nesta estrutura de contenção e os respectivos pontos de aplicação na estrutura de contenção.
 
 c) Considere que houve a necessidade de realizar uma escavação provisória durante a execução dessa estrutura de contenção. Partindo do pressuposto que será necessário usar apenas uma escora, conforme a Figura 2 a seguir.  Determine a melhor posição (h), considerando apenas o empuxo ativo.