Geotecnia em foco - mecânica dos solos na prática

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EBOOK
 
GEOTECNIA EM FOCO
MECÂNICA DOS SOLOS
NA PRÁTICA
TUDO QUE VOCÊ PRECISA SABER PARA
APLICAR OS CONHECIMENTOS DA
MECÂNICA DOS SOLOS NA PRÁTICA
EBOOK para alunos e profissionais da
engenharia civil
@profedu.geotec
Eduardo Bittencourt
Eduardo de Castro Bittencourt
geotecemfoco@gmail.com
QUEM SOU EU?
Olá, meu nome é Eduardo de Castro Bittencourt e sou
engenheiro civil mestre pela Universidade Federal do Rio
Grande do Norte. Atualmente sou professor no Instituto Federal
de Goiás no curso de Edificações. 
Percebi na minha vida como professor de engenharia civil que
alunos e profissionais da engenharia têm grandes dificuldades
em conseguir aplicar na prática os conhecimentos adquiridos na
disciplina de mecânica dos solos.
 
Por conta disto resolvi criar este EBOOK. E se você conseguiu
acesso a esse material é porque você quer ampliar seus
conhecimentos na geotecnia e ter sucesso na sua graduação e
vida profissional. Então bons estudos e espero que goste deste
material que preparei especialmente para você.
 Ao longo da minha vida como estudante de engenharia civil e agora como
professor de disciplinas de geotecnia, percebo que uma das grandes
dificuldades dos alunos na disciplina de mecânica dos solos e profissionais é
saber como aplicar na prática o conhecimento adquirido, isto é, como utilizar
aquilo que foi aprendido em sala e laboratório em obras da engenharia civil. 
 Lembro de anos atrás, como aluno eu sempre ficava curioso e perguntava
para meu professor em como aplicar os conteúdos de mecânica dos solos em
obras da engenharia. Em uma dessas indagações, meu professor e orientador
de TCC Cleber Decarli me convidou para realizar um artigo científico sobre
fundações para o maior congresso brasileiro na área de mecânica dos solos em
2014: o Congresso Brasileiro de Mecânica dos solos e Engenharia Geotécnica
(COBRAMSEG), realizado em Goiânia-GO.
 O artigo que produzimos foi em fundações, mas sem os conhecimentos de
mecânica dos solos eu não seria capaz de produzir este trabalho, daí um
exemplo da importância da mecânica dos solos para a prática. Quer saber mais
detalhes deste artigo? No tópico “resistência do solo” que está neste EBOOK
irei abordar mais sobre ele.
 Foi aí um dos pontos mais importante na minha graduação para eu me
apaixonar na área de geotecnia e buscar ser mestre ramo da engenharia civil,
pois a partir deste artigo comecei a aprender muito sobre como podemos
aplicar nossos conhecimentos no campo.
 Então, você aluno ou profissional que quer aprender como aplicar na
prática os conhecimentos que adquiriu ou ainda vai adquirir na disciplina de
mecânica dos solos, este EBOOK é para você. Nenhum outro EBOOK de estudo
em geotecnia é tão prático como este para você ampliar seus conhecimentos
em aplicações na prática.
 
E O MELHOR DE TUDO: É GRATUITO! ENTÃO APROVEITE ESTA
OPORTUNIDADE.
 Mas não é somente este material que eu ofereço de forma gratuita para
você estudante ou profissional de engenharia civil. No meu canal do YOUTUBE
têm diversas videoaulas para auxiliar você no seu aprendizado e conseguir a
aprovação na disciplina de mecânica dos solos ou aplicar na profissão.
 Neste EBOOK “Geotecnia em foco – Mecânica dos solos na prática”, irei
explicar para você como os seguintes assuntos são utilizados em obras da
engenharia civil:
 Origem do solo (constituição mineralógica);
Caracterização dos solos (granulometria e limites de Atterberg);
Prospecção do subsolo (Sondagem SPT);
 Compactação do solo;
 Tensões no solo;
 Permeabilidade do solo;
 Adensamento do solo;
 Resistência do solo;
 Solos colapsíveis e expansíveis;
 Nos próximos itens eu irei explanar sobre cada tópico citado acima,
demonstrando como a teoria é aplicada na prática.
     I.   ORIGEM DO SOLO
 Para iniciar o estudo da mecânica dos solos, um ponto importante que deve
ser abordado para melhor entendimento do comportamento mecânico de uma
massa de solo é que ela é constituída por um sistema trifásico: solo, água e ar.
Assim, o estudo do comportamento do solo nos âmbitos de permeabilidade,
resistência e adensamento sempre terão como ponto de partida a análise da
interação solo-água-ar.
 No que tange a origem do solo, destaca-se a interação entre o solo originário
da decomposição de uma determinada rocha e a variação de umidade. Porque
a depender do tipo de rocha de origem, o solo pode ou não apresentar um
comportamento problemático perante variações de umidade ao longo do ano.
 Como boa parte do território brasileiro é composto por clima tropical,
caracterizado por duas estações bem definidas: inverno(seco) e
verão(chuvoso), a variação de umidade que o solo sofre no Brasil é comum.
 O comportamento do solo é norteado pelas partículas finas que o compõe.
Assim, o entendimento da composição de material fino é essencial a uma
análise eficiente do solo. O solo pode ter duas origens:
Solo residual: aquele que permaneceu no local em que a rocha lhe deu
origem;
Solo transportado: aquele que sofreu ação dos agentes transportadores
(água, ar, vento, gravidade).
 Destaca-se que os solos residuais possuem na zona mais próxima à
superfície uma maior quantidade de argila, em vista dos intemperismos
agirem de forma mais intensa nessa região.
 Sabe-se que o solo geralmente é constituído por partículas de diversos
tamanhos, sendo que nos laboratórios normalmente separam-se as partículas
em duas frações: uma fina, composta por partículas de silte e argila que
passam na peneira de 0,075mm (peneira nº 200) e a fração grossa, composta
por areia e pedregulho. Já a ABNT NBR 6502/1995 – Rochas e solos, cita que as
dimensões constituintes dos solos são:
Areia grossa: grãos com diâmetros compreendidos entre 0,6mm e 2,0mm;
Areia média: grãos com diâmetros compreendidos entre 0,2mm e 0,6mm;
Areia fina: grãos com diâmetros entre 0,06mm e 0,2mm;
Silte: solo de granulação fina composto por partículas com diâmetro
compreendido entre 0,06mm e 0,002mm;
Argila: solo de granulação fina composto por partículas com dimensão
inferiores a 0,002mm.
 Após você ter um entendimento geral sobre a origem do solo e o tamanho
das partículas que o compõem, vamos para a parte prática:
 
COMO VOCÊ ALUNO OU PROFISSIONAL DE ENGENHARIA
CIVIL APLICA ESTE CONHECIMENTO NA PRÁTICA?
 Como eu citei anteriormente, o solo advém da decomposição da rocha, e, a
constituição mineralógica do solo depende do tipo de rocha que ele foi
originado. Entre os muitos minerais que existem nas rochas, um merece
atenção especial: o feldspato.
 O mineral feldspato, muito presente em rochas ígneas, quando
decompostas originam partículas denominadas argilominerais. Estes
materiais argilosos possuem três tipos de estruturas que apresentam
comportamentos distintos quando em contato com a água: caulinita, ilita e
montmorilonita.
 Este último argilomineral “montorilonita”, também denominado como
esmectita, apresenta um comportamento peculiar em comparação com os
outros dois minerais, visto que ele tem uma sensibilidade muito maior em
contato com a água. Sem entrar em grandes detalhes na sua estrutura, este
material tem um comportamento bem distinto das areias e siltes.
 Na Figura 1 abaixo é apresentada uma estrutura em grande escala de
argilomineral produzida por alunos da minha disciplina de mecânica dos solos
1 no ano de 2018/2, onde eles explicaram a estrutura e o comportamento dos
três argilominerais perante a variação de umidade.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Explicação da estrutura dos argilominerais.
 A composição mineralógica deste solo faz com que as partículas possuam
um comportamento bastante diferente em relação à areia e silte em regiões
que existem variações significativas de umidade; comportamento este que
pode ser prejudicial para a estrutura de uma edificação, e, diante desta
informação, eu faço um questionamento para você:
COMO VERIFICAR SE UM SOLO PODE SER PREJUDICIAL
POR CONTA DESTE ARGILOMINERAL?
Estaresposta eu irei responder no próximo item:
“Caracterização dos solos (granulometria e limites de Atterberg);
 
  II. CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS 
 (GRANULOMETRIA E LIMITES DE ATTERBERG).
 Como eu citei no item anterior, você aluno(a) ou profissional irá entender
como aplicar os conhecimentos do assunto “origem do solo” neste tópico de
caracterização dos solos. O primeiro ponto que você deve estar atento é que
esses conhecimentos não são isolados, mas sim um estudo contínuo, em que
após o entendimento de um determinado dado, parte-se para outro tópico
para finalizar a análise.
 Pois bem, feito o estudo da origem do solo, você agora tem suporte para
entender como se procede a caracterização do solo e sua importância na
prática.
 Como eu disse no item de origem do solo, diferentes tipos de solo possuem
comportamento distintos perante variações de umidade, podendo ou não ser
prejudicial para uma edificação; e que o material fino norteia o
comportamento mecânico do solo.
 Sem entrar em maiores detalhes nestes argilominerais que não é o foco
deste EBOOK, sua estrutura, superfície específica e imperfeições na
composição mineralógica (substituição isomórfica) fazem a montmorilonita
ter uma grande capacidade de absorção de água. E por conta desta
característica, solos com a presença deste argilomineral podem apresentar
fenômenos de expansão em eventuais mudanças da umidade local.
 Esta expansão que um tipo de solo sofre por conta da presença do
argilomineral montmorilonita pode ser verificada a partir de métodos diretos
e indiretos. Os métodos diretos serão abordados no último item deste EBOOK
em “solos colapsíveis e expansíveis”. Já os métodos indiretos podem ser
analisados a partir da caracterização do solo.
 Através da caracterização do solo podem ser realizadas diversas verificações,
entre elas, se um solo tem características expansíveis ou colapsíveis. Tais
análises são realizadas por meio dos limites de Atterberg e granulometria do
material.
 Dentre os métodos, temos o de Skempton (1953) que verifica se uma argila
é inativa, normal ou ativa a depender da relação entre o índice de plasticidade
(IP) do material (IP = LL – LP) e sua granulometria (% de material fino no solo).
 Outro critério é o de Seed et al. (1962), que verifica a expansão de um solo,
isto é, qual faixa de potencial de expansão ele se encontra, podendo ser desde
baixa até muito alta. Para este método, pode ser citado o trabalho de Silva
(2003), que verificou a ocorrência de solos expansíveis no estado de
Pernambuco.
 Enquanto escrevo este EBOOK para você eu estou produzindo um artigo
para o COBRAMSEG 2020 juntamente com 3 alunos da tuma de mecânica dos
solos de graduação em engenharia civil 2018/2. A artigo irá verificar se na
região de Luzimangues, estado do Tocantins, possui solo com características
expansíveis; enquanto que em Goiás Velho estou iniciando estudos com outros
estudantes da turma de edificações para realização destas análise nesta cidade.
A Figura 2 ilustra o ensaio de granulometria sendo realizado pelos alunos no
Tocantins. 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 2 - ensaio de granulometria sendo realizado.
 Caso você queira saber maiores detalhes na realização dos ensaios de
Limites de Atterberg, confira no nosso canal do YOUTUBE uma videoaula
explicando todos os detalhes destes ensaios, demonstrando também como
interpretar os resultados. 
 
III.  PROSPECÇÃO DO SOBSOLO (SONDAGEM SPT)
 Um dos estudo mais importantes para o projeto de uma fundação é a
etapa de prospecção do solo por meio da sondagem SPT. Esta fase nos
fornecerá dados do solo que são fundamentais para que você consiga projetar
uma fundação direta (sapata) ou profunda (estaca).
 Exemplo desta aplicação foi na minha pesquisa de mestrado. O meu
estudo foi voltado para análise de uma fundação por estacas no campus da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, na cidade de Natal-RN. Este
projeto de fundações era composto por 153 estacas e todas elas foram
projetadas a partir dos resultados de SPT. Na Figura 3 a seguir é ilustrado um
furo sendo executado para concretagem de uma estaca nesta obra.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O Standard Penetration Test (SPT) é a forma mais econômica e conhecida
para investigação geotécnica. No Brasil tal ensaio é normatizado pela NBR
6484/2001 - Solo - Sondagens de simples reconhecimento com SPT - Método
de ensaio.
Figura 3 - Estaca sendo executada (Bittencourt, 2018).
 
 A sua execução basicamente é realizada a partir da cravação de uma haste
no solo e a resistência do solo é medida a partir da quantidade de golpes para
que seja cravado cada 30 cm no solo.
 Na representação do resultado do ensaio de SPT geralmente são
demonstrados o número de golpes para penetrar os 30 cm iniciais e finais de
cada metro, além do nível da água e os estados de compacidade e consistência
do solo, medidos a partir da resistência a penetração. 
 A Figura 3 a seguir demonstra  a tabela presente na NBR 6484/2001, que
designa o tipo de solo a partir do índice de resistência à penetração.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 - Tabela dos estados de compacidade e de consistência.
(NBR 6484/2001).
 
Pois bem, saindo da teoria vamos ao seguinte questionamento:
COMO O SPT PODE SER APLICADO EM PROJETO DE
FUNDAÇÃO?
 
 Existem diversas formulações em todo o mundo para determinação da
capacidade de carga de uma estaca a partir do SPT. No Brasil as principais são
Aoki e Velloso (1975), Décourt e Quaresma (1978) e Teixeira (1996) .
 Esta análise da verificação da capacidade de carga de uma estaca é foco de
estudo de inúmeros artigos científicos, TCCs, dissertações de mestrado e teses
de doutorado. Dois artigos científicos que produzi com meu orientador de
mestrado Osvaldo de Freitas Neto tem como objetivo verificar a capacidade de
carga de fundações em estacas nas cidades de Natal-RN e Recífe-PE.
 Caso tenha interesse na leitura destes trabalhos, apresentados em forma de
artigo no COBRAMSEG (2018) em Salvador-BA, com títulos “Variabilidade dos
métodos de previsão de capacidade de carga de fundações profundas em solo
arenoso da região de Natal” e ”Análise do comportamento de Prova de Carga
Estática em estaca mista (metálica e concreto) executada em Recife-PE”,
mande um email para este gmail: geotecemfoco@gmail.com que eu
disponibilizo. 
 Nas Figuras 4 e 5 abaixo são apresentadas as PCEs executadas nos dois solos
de estudo para dar suporte para o artigo das fundações de Natal-RN e Recífe-
PE, respectivamente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 - PCE executada em Natal-RN 
(Bittencourt,2018)
Figura 5 - PCE executada em Recífe-PE
(Bittencourt, 2018)
 
 Dentro deste tópico de estudo é importante frisar que nenhum método de
determinação da capacidade de carga da fundação é melhor que o outro. É
necessário verificar para cada região se um determinado método tem boa
aplicabilidade para o solo local ou não.
 Nesses dois artigos por exemplo, foi observado que na região de Recife o
método de Aoki e Velloso teve melhor aplicabilidade entre os métodos
estudados, enquanto que para Natal foi o que teve maior divergência com os
resultados das previsões de capacidade de carga por meio das provas de carga
(PCE) realizadas no local.
 
 IV.    COMPACTAÇÃO DO SOLO
 A compactação do solo tem como objetivo melhorar suas características no
que tange permeabilidade, resistência e compressibilidade. Mas a pergunta
que deve ser feita neste tópico é:
 
QUAL O NÍVEL DE UMIDADE VAI CONFERIR PARA O
SOLO AS MELHORES CARACTERÍSTICAS?
 
 Esta pergunta tem resposta variável de solo para solo, pois cada tipo de
solo possui um nível de umidade para que ao ser compactado apresente as
melhores características, daí a importância da realização do ensaio de
compactação do solo: verificar a umidade em que ele possua maior densidade
seca.
 Existem diversas formas de realização do ensaio de compactação do solo, as
quaissão normatizadas pela NBR 7182/1986 – Ensaio de compactação, em que
possui auxílio da NBR 6457/1986 – Preparação para ensaios de compactação e
ensaios de caracterização.
 Caso queira saber mais detalhes sobre o ensaio de compactação, confira
uma videoaula que preparei para você no meu canal  “Aula compactação dos
solos” em que eu explico sobre a influencia da umidade na compactação do
solo, as energias de compactação, procedimentos de realização do ensaio e
interpretação da curva de compactação.
 
 Agora vamos direto ao resultado do ensaio, que é a curva de compactação
do solo. Você aluno ou profissional da engenharia civil provavelmente deve ter
feito este ensaio e visto um resultado de compactação com uma curva similar a
da Figura 6 a seguir:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 – Curva compactação do solo.
 
 Observa-se na Figura 6 que a curva possui um formato aproximadamente
parabólico, em que na região ascendente da curva é denominada “ramo seco” e
no trecho descendente “ramo úmido; e que o ponto de maior interesse é o
ponto máximo da curva, onde temos uma umidade denominada “umidade
ótima” e o “peso específico aparente seco máximo”.
 Em relação a resistência ao cisalhamento do solo, observa-se na
bibliografia que no ramo úmido o solo apresenta melhores características, já
para compressibilidade, observa-se que o ramo úmido apresenta melhores
características, por ter menores índices de vazios. Por fim, em termos de
permeabilidade, o ponto de melhor característica é o ponto ótimo da curva.
 A partir disto, conclui-se que o ponto ótimo da curva não confere as
melhores características do solo nestes três âmbitos, mas sim aquele que nos
fornece melhor equilíbrio entre as características de resistência,
compressibilidade e permeabilidade.
 
 
 
 Saindo um pouco da parte teórica e partindo para a parte prática de
compactação dos solos, devemos fazer o seguinte questionamento:
 
COMO VOCÊ APLICA OS CONHECIMENTOS DE
COMPACTAÇÃO DO SOLO EM CAMPO?
 
 Grande maioria das obras geotécnicas necessitam de uma etapa de
compactação, como por exemplo em estradas, viadutos, aterros e barragens.
Nas Figuras 7 e 8 abaixo são ilustrados exemplos de aplicações da
compactação.
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Curva compactação do solo.
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8 – Compactação de aterro para viaduto.
 
 Para estas obras geotécnicas, na etapa de compactação os profissionais
encarregados buscarão manter a umidade o mais próximo do ponto ótimo,
para que o solo tenha as melhores características após ser compactado,
possuindo maior densidade seca.
V.    TENSÕES NO SOLO
 As tensões no solo podem ser aquelas ocasionadas pelo peso próprio do
solo ou de alguma estrutura que se apoia sobre ele. Em ambos os casos é
importante mensurar a magnitude destas tensões pois elas são importantes
para o projeto geotécnico que está sendo realizado.
 O foco deste tópico será para o primeiro tipo de tensão (peso próprio), e,
para mensuração desta tensão, também denominada “tensão geoestática”,
basta apenas multiplicar os valores do peso específico do material pela
profundidade que se deseja calcular a tensão.
 Desta forma, observa-se que é relativamente simples a determinação da
tensão geoestática, contudo, você aluno ou profissional deve fazer o seguinte
questionamento:
 
COMO ESSA TENSÃO PODE SER APLICADA EM ALGUM
PROJETO GEOTÉCNICO?
 
 Existem diversas aplicações, mas aqui eu irei abordar duas: fundações
diretas (sapata) e estrutura de contenção (muro de arrimo). Para o caso de
fundações diretas, as tensões geoestáticas entram nas formulações para
verificação da capacidade de carga da infraestrutura, como por exemplo na
formulação de Terzaghi e Peck (1967) para ruptura geral, denominado “q”:
 
 
 
 Para execução de muro de arrimo, as tensões geoestáticas fazem parte da
análise de estabilidade da estrutura de contenção. As análises a serem feitas
são 4: segurança contra o tombamento, segurança contra o deslizamento,
capacidade de carga da fundação (que pode ser feita por meio da formulação
de Terzagui e Peck ) citada anteriormente, e por fim, segurança contra a
ruptura global.
 
 
VI.  PERMEABILIDADE DO SOLO
 O estudo da permeabilidade do solo é um dos pilares da engenharia
geotécnica, ao lado do adensamento e resistência que serão abordados nos
itens seguintes.  Analisar a permeabilidade do solo é de grande importância,
visto que a água é um dos principais agentes que levam a desestabilização de
uma estrutura, sendo fundamental em estudos de drenagem, recalques,
rebaixamento do nível da água, etc.
 O fator que norteia o nível de facilidade em que a água percola no interior
do solo é o coeficiente de permeabilidade “k”, também denominada
condutividade hidráulica. Sua determinação em laboratório se dá por meio de
dois métodos: permeâmetro de carga constante ou de carga variável.
 A escolha do método depende basicamente do tipo de solo a ser analisado.
Para solos arenosos, que possuem maiores valores coeficiente de
permeabilidade é recomendável o ensaio com permeâmetro de carga
constante; enquanto que para solos argilosos, com menores condutividades
hidráulicas, o uso do permeâmetro de carga variável é mais recomendado.
 Sem entrar em detalhes na realização destes ensaios, pois o foco deste
EBOOK é a aplicabilidade dos conhecimentos da geotecnia em campo, eu faço
a seguinte pergunta para você estudante ou profissional:
 
COMO PODEMOS APLICAR O ESTUDO DA
PERMEABILIDADE NUMA OBRA GEOTÉCNICA?
 
 
 
 
 
 
 
 Pois bem, existem inúmeros tipos de aplicações da permeabilidade do solo
em obras geotécnicas, e eu irei abordar sobre dois exemplos para você. O
primeiro se refere a dimensionamento de filtros de barragens de terra. 
 Neste caso, os filtros da barragem são dimensionados a partir da
capacidade de drenagem do solo. Para determinação da largura (B) dos filtros
vertical e horizontal, ilustrados nas Figura 9 e 10 abaixo, se faz necessário
determinar o coeficiente de permeabilidade do material, podendo lançar mão
das seguintes equações:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Destaca-se que para estes dois dimensionamentos deve se ter atenção
especial aos fatores de segurança, visto que a determinação da permeabilidade
na prática é de difícil mensuração. além de uma barragem tender a ser um
grande empreendimento; e que o filtro horizontal deve possuir elevada
permeabilidade, necessitando assim empregar o “filtro sanduiche”, como
demonstrado na Figura 10.
 A segunda forma de aplicação da permeabilidade em campo se refere a
lagoas de infiltração/detenção. Atualmente diversas cidades no Brasil e no
mundo sofrem com problemas de inundações, assim, as lagoas de infiltração
servem como uma forma de mitigar este problema.
Figura 9 – Dimensionamento de filtro vertical de uma barragem de terra.
(Massad, 2010)
Figura 10 – Dimensionamento  de filtro horizontal de uma barragem de terra
(Massad, 2010).
 O crescimento contínuo das cidades com a urbanização faz com que o solo
da região reduza sua capacidade de infiltração, dessa forma, estas lagoas têm a
função de captar as águas pluviais e em seguida filtrar para o solo de forma
que reduza problemas de inundação na cidade. Para esta aplicação pode ser
citado o TCC de Guedes (2017) em que fui convidado pelo seu orientador e
meu professor de mestrado Fagner França a fazer parte da banca.
 Neste trabalho, Guedes (2017) analisou uma lagoa de infiltração do
campus da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), na cidade de
Natal-RN, em que a Figura 11 ilustra esta lagoa. Para maiores detalhes sobre
aplicação da permeabilidade em campo, assista a videoaula "Aula
Permeabilidade dos solos - Aplicações em obras geotécnicas" que está no meu
canal do YOUTUBE.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VII.   ADENSAMENTO DO SOLO
 O tópico adensamento do solo estuda como ocorre o efeito de redução dos
vazios (recalques) do solo ao longo do tempo diante da expulsão do excessode
poropressao (água) no nos vazios da massa de solo. Este estudo se faz muito
importante, principalmente em solos moles compressíveis.
 As deformações que ocorrem no solo podem ser de duas formas: aquelas
que acontecem rapidamente após a aplicação de uma carga, observadas em
solo arenosos; e as que ocorrem lentamente, comum em solos argilosos. Os
ensaios para estudo destas deformações podem ser através do ensaio de
compressão axial ou compressão edométrica.
 Fique ligado que uma abordagem mais específica sobre os ensaios será feita
futuramente no meu canal do YOUTUBE (Eduardo Bittencourt) e instagram
(@profedu.geotec).
Figura 11 – Lagoa de infiltração na 
UFRN (Guedes, 2017).
 A partir disso vem a primeira e muito importante informação sobre a
aplicação na prática desde tópico: se constrói sobre o solo mole somente
depois dele ter se consolidado, caso contrário, problemas de recalques e
eventuais ruínas têm grandes chances de ocorrerem nas construções.
 A consolidação total do solo mole após a aplicação de um carregamento
pode durar de meses a anos, assim, a previsão do tempo para a ocorrência
destas deformações é um dos focos do estudo do adensamento do solo. Aliado a
isso, temos a mensuração dos recalques totais ao final da consolidação. 
 Feita esta discussão inicial, vamos para o seguinte questionamento:
 
COMO PODEMOS APLICAR O CONHECIMENTO DO
ADENSAMENTO DO SOLO NA PRÁTICA?
 
 Uma das formas de aplicação é a verificação de quanto tempo é necessário
para que os recalques ocorram, para que assim sejas possível ser executada
uma obra sobre o aterro.
 Para que se possa mensurar o tempo dos recalques totais que um solo irá
sofrer é preciso que se calcule o coeficiente de adensamento "cv". Este
coeficiente reflete a velocidade em que o solo irá recalcar, de modo que quanto
maior o coeficiente de permeabilidade, maior será o coeficiente de
adensamento, tendo assim uma relação diretamente proporcional. A equação
para determinação deste coeficiente  está representada a seguir:
 
 
 Assim, após calcular este coeficiente, a duração (tempo) para ocorrência dos
recalques totais poderá ser mensurada, a partir da equação abaixo. Este tempo
é importante pois ele irá nortear a execução da estrutura sobre este solo
compressível, pois como citado anteriormente, somente após a ocorrência total
dos recalques ela poderá ser viabilizada.
 
 
 
 Ademais, em situações que se observa um tempo muito longo para
ocorrência dos recalques totais do solo, podemos lançar mão de técnicas para
aceleração dos recalques ou estabilização como por exemplo: substituição total
do solo mole, drenos verticais, sobrecarga temporária, colunas de brita,
construção em etapas, entre outros.
 
VIII.    RESISTÊNCIA DO SOLO
 Neste tópico iremos tratar sobre como se dá a resistência do solo, os ensaios
para determinação da resistência e como podemos aplicar na prática estes
conhecimentos.
 O primeiro ponto que deve ser destacado é que em linhas gerais, o solo
sempre entra em ruptura por meio do cisalhamento das partículas, mas, o que
isto quer dizer?
 Significa que as forças que mantêm as partículas sem que elas deslizam
umas sobre as outras são vencidas por uma força (carregamento) externa, a
qual superando este limite de resistência, faz com que ocorra desta forma o
cisalhamento da massa de solo. A partir disto eu faço uma pergunta para você:
 
QUAIS SÃO OS ELEMENTOS QUE CONFEREM
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DO SOLO?
 
 Dois são os fatores que conferem esta resistência ao solo: o atrito entre as
partículas ou “ângulo de atrito” e a coesão entre as partículas do solo. Como
sabemos, o solo apresenta uma grande heterogeneidade e muitos podem
apresentar maiores ângulo de atrito e outros menores, da mesma forma que
alguns conferem maiores coesões que outros. Mas, em linhas gerais, os solos
arenosos são aqueles que apresentam maiores ângulos de atrito, enquanto que
os argilosos possuem maiores coesões.
 
E DE QUE FORMA PODEMOS DETERMINAR O ÂNGULO
DE ATRITO E COESÃO DE UM SOLO?
 
 
 Temos dois métodos para mensurar o ângulo de atrito e coesão. O primeiro
é a partir de correlações com resultados do ensaio de SPT, ensaio o qual
abordamos no item 3 deste EBOOK, e o segundo método é a partir de ensaios
de laboratório.
 Em relação a determinação do ângulo de atrito e coesão por meio de
correlações, existem inúmeras formulações em todo o mundo, mas a nível
nacional, os mais utilizados para determinação do ângulo de atrito são os de
Godoy (1983) e Teixeira ( 1996), com equações apresentadas abaixo:
 
φ = 28° + 0,4𝑁𝑠𝑝𝑡 (𝐺𝑜𝑑𝑜𝑦, 1983)
φ = 20𝑁𝑠𝑝𝑡 + 15°(Teixeira, 1996)
 
 Já para determinação da coesão, a formulação mais empregada no Brasil
é a de Godoy (1983). Sua equação está demonstrada a seguir:
 
𝑐 = 10𝑁𝑠𝑝𝑡(𝐺𝑜𝑑𝑜𝑦, 1983)
 
 Sobre os métodos a partir do SPT é importante destacar que eles podem
apresentar baixa confiabilidade. Assim, a depender da magnitude do
empreendimento é mais aconselhável a determinação por meio dos ensaios de
laboratório, que apresentam maior fidelidade com valores de campo.
 Os ensaios de laboratório para determinação dos parâmetros de
resistência do solo são ensaio de cisalhamento direto e ensaio triaxial. O
primeiro possui como vantagens ter execução mais simples e prático, além de
ser mais econômico. Um exemplo da preparação de um ensaio de cisalhamento
que eu realizei durante meu mestrado está ilustrado na Figura 12 a seguir.
 
 
 
 
 
 
 Figura 12 – Preparação do ensaio de cisalhamento direto.
 No entanto, as desvantagens são a impossibilidade de medições da pressão
neutra em vista do não controle das condições de drenagem. Isto faz com que
ele tenha algumas restrições em casos que é importante a mensuração da
pressão neutra.
 Outro ponto negativo deste ensaio é que ele impõe um plano de ruptura no
solo. Mas o que isto quer dizer? Significa que durante o ensaio um plano
horizontal é imposto como o plano de ruptura do solo, em que a resistência vai
ser medida para aquele plano, como demonstrado na Figura 13 a seguir.
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13 – caixa de cisalhamento direto com plano de ruptura imposto. 
(Pinto, 2006)
 
 Contudo, podemos inferir que o solo pode vir a apresentar outros planos
que possuem maiores ou até menores resistências. Assim, os parâmetros de
resistência do solo poderão ser  subestimados ou superestimados.
 Já o ensaio triaxial é mais versátil que o de cisalhamento direto. Tem como
maior vantagem a possibilidade de realizar o controle de drenagem, além de
poder medir a pressão neutra. Assim, diversas simulações do comportamento
do solo podem ser feitas, tendo desta forma maior abrangência de aplicação
que o ensaio de cisalhamento direto.
 Além disto, possibilita a determinação dos parâmetros de deformabilidade do
solo. Destaca-se também que neste ensaio o plano de ruptura não é imposto,
possuindo assim maior confiabilidade na determinação dos parâmetros de
resistência. Quanto aos pontos negativos do ensaio triaxial destaca-se sua
realização, a qual é mais complexa e demorada.
 
 
 Agora, saindo da parte teórica, vamos para a prática.
 
COMO PODEMOS APLICAR OS CONHECIMENTOS DE RESISTÊNCIA AO
CISALHAMENTO DO SOLO EM CAMPO?
 
 Muitas são as aplicações dos parâmetros de resistência do solo em obras
geotécnicas, neste EBOOK iremos abordar sobre duas. A primeira é para
determinação da capacidade de carga de fundação direta.
 Nesta situação, os parâmetros de resistência ângulo de atrito e coesão são
essenciais para mensuração da capacidade de carga do sistema de fundação.
Na ruptura geral, já citada neste EBOOK, temos a coesão “c” e os fatores de
capacidade de carga Nc, Nq e Ny dependem do ângulo de atrito do solo.
 
 
 É neste tipo de aplicação que continua a história que eu lhe contei sobre
meu professor me chamar para produzir um artigo científico. O título do
trabalho é “Adição de Solo Cimento paraMelhoria da Resistência da Camada
para Maior Economia na Fundação”. Caso tenha interesse neste trabalho na
íntegra, me mande um email solicitando para profedu.geotec@gmail.com.
 Nós analisamos se uma mistura de solo-cimento poderia fornecer maiores
capacidade de carga a partir de uma fundação sobre este solo melhorado,
observando o possível aumento do ângulo de atrito e coesão do solo.
 Após realização de uma série de ensaios de cisalhamento direto, verificamos
que o ângulo de atrito e coesão do solo aumentaram com a adição de cimento
no solo, de forma que uma redução das dimensões da sapata e consequente
economia numa fundação sobre este solo-cimento seria possível.
  Outra situação em que os parâmetros de resistência do solo se aplicam na
prática é para estruturas de contenção como estaca-prancha. Neste caso, para
verificação da estabilidade do sistema de contenção faz-se necessário a
determinação do ângulo de atrito e coesão do solo.
 
 
 
IX.      SOLOS COLAPSÍVEIS E EXPANSÍVEIS
  Alguns solos possuem comportamentos peculiares, em vista da sua
composição e estrutura. Consequentemente, eles devem ter uma atenção
especial quando se busca realizar uma obra geotécnica em que eles são
presentes no local do empreendimento.
 Os solos colapsíveis e expansíveis se enquadram nestes solos que possuem
comportamento peculiar e, caso o engenheiro responsável não ter os devidos
cuidados, a obra pode vir apresentar patologias as quais podem ser desde
pequenas rachaduras e trincas até ruína total.
 Solos colapsíveis são assim chamados pois sua estrutura interna entra em
colapso ao ser saturado, sob o mesmo nível de carregamento. Isto faz com que
este solo tenha elevados recalques. Sua estrutura quando não saturada
apresenta grande resistência devido o efeito de capilaridade, a qual é
completamente perdida com a saturação da massa de solo.
 Já os solos expansíveis apresentam em sua estrutura um argilomineral
chamado montomorilonita. Este tipo de solo já foi inclusive citado nos itens
“Origem do solo” e “Caracterização dos solos” e como já abordado: este
argilomineral possui elevada capacidade de retenção de água, podendo sofrer
expansão ou redução do seu volume ao ter aumento ou diminuição da
umidade do solo, respectivamente.
 Essa parte é a teoria para estes dois tipos de solo, mas eu faço uma
pergunta para você:
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
COMO VERIFICAR SE UM SOLO PODE APRESENTAR UMA
DESTAS CARACTERÍSTICAS?
 
 Para identificação dos dois tipos de solo temos os métodos diretos e os
métodos indiretos. Os métodos indiretos para verificar se um solo apresenta
características colapsíveis são através dos índices físicos e limites de Aterberg,
métodos estes já abordados no item “caracterização do solo”; enquanto que os
diretos são por meio da medida de potencial de colapso, verificada a partir do
ensaio de adensamento (ensaio de laboratório) ou expansocolapsômetro
(ensaio de campo).
 A Figura 14 ilustra a realização de um ensaio em campo com o
expansocolapsômetro por Louro et al. (2016). O título do artigo é "Utilização de
expansocolapsômetro na determinação de colapso no solo de Rendonópolis-
MT". Neste trabalho, os autores verificaram se um solo na cidade de
Rondonópolis-MT apresentava características colapsíveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Já para o solo expansível, os métodos indiretos são embasados pela
granulometria, índices físicos e limites de Atterberg, e os métodos diretos são
feitos por meio do ensaio de adensamento. Para maiores detalhes nestas
formas de verificações destes solos, confira a minha videoaula “aula solo
colapsível e expansível – como verificar estacas características” no meu canal
do YOUTUBE..
 
 
 
 
Figura 14 – Expansocolapsômetro. Louro et
al. (2016)
 
E AÍ, GOSTOU DESTE EBOOK?
 
 Espero que ele tenha ajudado você nos seus estudos. Meu objetivo como
professor sempre foi buscar ampliar o conhecimento das pessoas. Mas não
vamos parar nossa relação por aqui, no meu INSTAGRAM "@profedu.geotec"
sempre publico novos conteúdos que podem ajudar você. Muitos alunos
inclusive já pediram auxílio por direct e eu sempre estarei disposto a ajudar.
Então sempre que precisar diga sua dúvida para mim que eu irie procurar lhe
ajudar da melhor forma possível
 No instagram eu também informo quando novas videoaulas serão lançadas
no meu canal do YOUTUBE sobre diversos assuntos geotécnicos. Então fique
ligado no meu canal que toda semana lanço novas aulas que também podem
ajudar você. 
 
 
 
 
Então é isso... Grande abraço e te aguardo nas redes sociais.