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<p>MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>Maria Teresinha Medeiros Coelho</p><p>AULA 1: Conceito, origem e formação, e classificação dos</p><p>solos</p><p>Meta</p><p>Conceituar solo e inter-relacionar suas características de acordo com sua origem e formação.</p><p>Objetivos</p><p>Descrever o uso do solo em diversas áreas de conhecimento;</p><p>Estabelecer relações entre o clima e o intemperismo na formação dos solos;</p><p>Diferenciar solos residuais, sedimentares e orgânicos.</p><p>Na natureza é comum observarmos vários tipos de solos, tais como a areia, os</p><p>pedregulhos e as argilas, ou ainda, as rochas, que se apresentam em grande dimensão</p><p>ou em blocos menores. O certo é que temos uma grande diversidade de solo,</p><p>consequência de sua origem e formação. Dependendo de suas características, alguns</p><p>solos são utilizados na construção civil, e outros são apropriados para a agricultura.</p><p>Veremos, então, quais as características que norteiam cada tipo de solo, de acordo</p><p>com sua origem e formação.</p><p>Introdução</p><p>O conceito de solo difere de acordo com a área de conhecimento. Ao longo da aula,</p><p>nós veremos alguns destes conceitos, mas, é claro, teremos um destaque no utilizado</p><p>na Mecânica dos Solos.</p><p>Uma das formas mais antigas de classificar o solo é através de sua origem e evolução.</p><p>Além disso, existem outras formas de classificação que dependem de sua estrutura e</p><p>características, determinadas em ensaios de laboratórios. Sendo assim, é importante</p><p>entendermos como os agentes naturais podem ser determinantes na formação e</p><p>evolução dos solos.</p><p>1.1 Conceito de solo</p><p>O conceito da palavra solo é diferente, dependendo da área de conhecimento. O</p><p>significado mais comum dado a esta palavra na língua portuguesa é o de “chão” ou</p><p>“superfície”.</p><p>GLOSÁRIO</p><p>Solo</p><p>Origina do latim solum (superfície da terra).</p><p>Entre os agrônomos, solo é o suporte e fonte de nutrientes para o cultivo ou floresta,</p><p>ou seja, é a parte da crosta terrestre destinada à agricultura.</p><p>Na engenharia civil solo é o suporte para as atividades construtivas. É todo material</p><p>natural da crosta terrestre que não oferece resistência ao seu desmonte. Ou seja, é</p><p>qualquer material que possa ser escavado com pá, picareta, escavadeiras etc., sem</p><p>necessidade de uso de explosivos para desmonte (BRASIL, 2006).</p><p>ATENÇÃO</p><p>O material mais resistente da crosta terrestre, onde é necessário explosivo para seu</p><p>desmonte é chamado de rocha pelos engenheiros civis.</p><p>Para a ecologia solo é o suporte das atividades do homem sobre a superfície do</p><p>planeta.</p><p>Geologicamente, define-se solo como o material resultante da decomposição das</p><p>rochas pela ação de agentes de intemperismo (DNIT, 2006).</p><p>Na Mecânica de Solos, podemos entender como solo, todo material superficial da</p><p>crosta terrestre provenientes de alteração de rochas, ou da acumulação de sedimentos</p><p>provenientes de outras partes.</p><p>Agora que já descrevemos o solo em áreas de conhecimentos distintas, vejamos</p><p>algumas abordagens refrentes à sua origem e formação.</p><p>Atividade de aprendizagem</p><p>“Descreva o uso do solo em diversas áreas de conhecimento”.</p><p>1.2 Origem e formação do solo</p><p>O solo tem a sua origem na decomposição das rochas por processos degenerativos</p><p>denominados intemperismo.</p><p>GLOSÁRIO</p><p>É o conjunto de processos, atuantes na superfície terrestre que ocasionam</p><p>decomposição dos minerais das rochas.</p><p>O processo de intemperismo altera massas de rochas sólidas em fragmentos menores</p><p>de vários tamanhos, que podem variar de grandes blocos até partículas muito</p><p>pequenas.</p><p>O intemperismo pode ser decorrente de agentes físicos, químicos ou biológicos.</p><p>O intemperismo físico ou mecânico leva à degradação da rocha e à desorganização da</p><p>estrutura dos minerais constituintes. Devido a mudanças térmicas e a ação erosiva da</p><p>água, gelo, ventos, etc., a rocha de origem tende a ser fraturada e subdividida em</p><p>fragmentos cada vez menores. A ação erosiva mais comum ocorre com a presença da</p><p>água, da seguinte forma: frequentemente, a água se infiltra pelos poros e fendas,</p><p>causadas pela expansão e contração das rochas devido ao contínuo ganho e perda de</p><p>calor. Quando a temperatura cai, a água se congela e aumenta seu volume, o que é</p><p>suficiente para romper até mesmo grandes rochas. A ação erosiva causada pela</p><p>presença do vento é menos comum, mas pode ser observada pela presença de</p><p>pequenas rupturas e desgastes na superfície do solo, que surgem ao longo do tempo,</p><p>pelo contínuo contato do vento, retirando as partículas expostas.</p><p>Cabe ressaltar que é comum a ação erosiva ser causada pela combinação de dois ou</p><p>mais agentes naturais.</p><p>Figura 1 - Fendas na superfície da rocha provocadas pelas ondas oceânicas</p><p>Fonte: DAS, 2007</p><p>Figura 2 - Desgaste na superfície da rocha</p><p>provocado por ondas de vento</p><p>Fonte: DAS, 2007</p><p>No intemperismo químico, os minerais da rocha original são transformados em novos</p><p>minerais por reação química (DAS, 2007). Essas reações são aceleradas caso a rocha já</p><p>tenha sido previamente reduzida a fragmentos menores pelo intemperismo físico, o</p><p>que facilita e aumenta a superfície de contato com os agentes ativos na degradação da</p><p>rocha. O principal agente do intemperismo químico é a água. A água e o dióxido de</p><p>carbono da atmosfera formam ácido carbônico que reage com os minerais de rocha</p><p>existentes para formar novos minerais e sais solúveis. Os sais solúveis presentes no</p><p>lençol freático e os ácidos orgânicos formados a partir de materiais orgânicos</p><p>decompostos também causam o intemperismo químico (DAS, 2007).</p><p>Figura 3 - Solo com presença de pequenos minerais</p><p>Fonte: www.sxc.hu/photo/984169</p><p>http://www.sxc.hu/browse.phtml?f=download&id=984169&redirect=photo</p><p>O intemperismo biológico é produzido por atividade bacteriana, induzindo a</p><p>decomposição biótica de materiais orgânicos e mesclando o produto com outras</p><p>partículas de origem físico-química. Esse tipo de intemperismo produz normalmente</p><p>solos muito férteis.</p><p>GLOSÁRIO</p><p>Decomposição biótica</p><p>Decomposição de seres vivos</p><p>Normalmente, esses processos de intemperização atuam simultaneamente, em</p><p>determinados locais e condições climáticas, podendo um deles ter predominância</p><p>sobre o outro.</p><p>Sendo assim, podemos afirmar que a formação do solo é uma ação combinada e</p><p>recíproca, ao longo do tempo, dos diferentes agentes:</p><p>a) tipo de rocha: depende de sua composição mineralógica;</p><p>b) clima: está associado à temperatura e precipitação;</p><p>c) relevo do terreno: conjunto de formas, ou saliências, da superfície local;</p><p>d) biosfera: presença de vegetação e materiais orgânicos.</p><p>Destacamos algumas observações:</p><p>1- A mesma rocha poderá formar solos completamente diferentes se a decomposição</p><p>ocorrer em climas diferentes;</p><p>2- Por outro lado, diferentes rochas podem formar solos semelhantes quando a</p><p>decomposição ocorrer em climas semelhantes.</p><p>Sendo assim, podemos concluir que o clima é um dos fatores que mais influencia na</p><p>formação do solo, associado ao fator tempo.</p><p>Uma vez estabelecidas as relações entre o clima e o intemperismo na formação do</p><p>solo, vejamos a seguir, sua classificação de acordo com sua origem e formação.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>Defina intemperismo e descreva as características de cada tipo de intemperismo. Em</p><p>seguida, estabeleça sua relação com o clima, na formação do solo.</p><p>1.3 Classificação do solo</p><p>Existem diversas formas de classificar os solos, como pela sua origem, pela sua</p><p>evolução, pela sua estrutura ou pelas características e tamanhos dos grãos. Essa última</p><p>será apresentada posteriormente nesta disciplina.</p><p>Agora, veremos a classificação que leva em consideração a origem do solo e sua</p><p>evolução natural. Essa classificação é muito útil, pois traz informações</p><p>complementares e importantes.</p><p>ATENÇÃO</p><p>O objetivo de se classificar o solo, sob o ponto de vista de engenharia, é o de poder</p><p>estimar provável comportamento do solo ou, pelo menos,</p><p>juntas,</p><p>planos de acabamento e estado de decomposição;</p><p> Verificar o perfil geológico da região, a densidade e umidade do solo local;</p><p> Determinar as propriedades do solo, da espessura e extensão das camadas</p><p>existentes;</p><p> Verificar a compacidade e consistência dos solos;</p><p> Verificar os métodos mais adequados para manuseio dos materiais;</p><p> Verificar os ensaios mais convenientes para controle dos trabalhos à executar;</p><p> Obter dados que sirvam de base aos estudos de terraplenagem;</p><p> Evitar problemas futuros na obra, como recalque do solo, subdimensionamento</p><p>de estruturas de fundação e de estrutura de estradas;</p><p> Evitar custos adicionais do orçamento da obra devido a prospecções errôneas</p><p>no solo;</p><p> Indicar escorregamentos geológicos anteriores (caso tenham ocorrido) e a</p><p>possível influência dos materiais passíveis de escorregamentos na obra;</p><p> Localizar o nível de água, os lençóis d’água e as camadas aquíferas com</p><p>influência sobre os escorregamentos e a indicação dos dispositivos especiais de</p><p>drenagem;</p><p> Orientar os projetistas quanto às condições do local para elaboração de</p><p>projetos de drenagem;</p><p> Orientar os projetistas identificando falhas ao construir em áreas onde tenham</p><p>ocorrido escorregamentos ou onde haja falhas em camadas rochosas.</p><p>3.3 Fases da exploração geotécnica</p><p>Em uma exploração ou investigação geotécnica faz-se necessário seguir uma</p><p>sequência, para obter um resultado satisfatório. Dessa forma, apresenta-se a seguir a</p><p>sequencia dos principais fases:</p><p>– Primeiramente, faz-se um levantamento do perfil geológico do solo e das camadas</p><p>do subsolo;</p><p>– Em seguida são coletadas amostras para ensaios e estudo dos solos que constituem</p><p>o perfil do terreno. As amostras podem ser classificadas em:</p><p>Amostra deformada: Extraída por raspagem ou escavação, implicando na</p><p>destruição da estrutura e na alteração das condições de</p><p>compacidade ou consistência naturais.</p><p>Amostra indeformada: Extraída com o mínimo de perturbação, procurando</p><p>manter a estrutura e condições de umidade e</p><p>compacidade (consistência) naturais.</p><p>– A partir dos dados obtidos em campo, o projetista realiza o desenho do perfil</p><p>geológico levantado.</p><p>3.4 Métodos de exploração do subsolo</p><p>O método, as ferramentas e os equipamentos necessários para a exploração</p><p>geotécnica variam em função das características topográficas do local e das categorias</p><p>do solo, cujas características estão especificadas na Tabela 1. Assim, faz-se necessário,</p><p>inicialmente, conhecer o tipo de solo para definir o tipo de exploração que será feita.</p><p>Tabela 1 - Classificação dos materiais de superfície segundo o DNER (atual DNIT)</p><p>Classificação Características</p><p>1ª Categoria</p><p>terra em geral, piçarra ou argila, rocha em bom estado</p><p>de decomposição, seixos rolados (ou não) com diâmetro inferior a</p><p>15cm, qualquer que seja o teor de umidade, compatíveis com uso</p><p>de tratores dozer, scraper rebocado ou motoscraper.</p><p>2ª Categoria</p><p>rocha com resistência à penetração mecânica inferior ao granito,</p><p>blocos de pedra com volume inferior a 1m³,</p><p>matações e pedras de diâmetro Médio superior a 15 cm, cuja</p><p>extração se processa com emprego de explosivo, ou combinando</p><p>explosivos, máquinas e ferramentas manuais.</p><p>3ª Categoria</p><p>rocha com resistência à penetração mecânica superior</p><p>ao granito, blocos de pedra com volume superior a 1 m³, cuja</p><p>extração se dá mediante o emprego de explosivos.</p><p>Ressalta-se que em uma mesma obra podem ser empregados vários métodos.</p><p>O número e a localização das sondagens dependem do grau de variabilidade das</p><p>condições do subsolo e da área a ser construída.</p><p>Os métodos mais utilizados na exploração do subsolo podem ser manuais e mecânicos,</p><p>como veremos a seguir.</p><p>3.4.1 Métodos manuais</p><p>Os principais métodos de investigação manuais são:</p><p> Escavação de poços</p><p> Trado manual</p><p> Escavação de trincheiras</p><p>a) Escavação de Poços</p><p>- São perfurados com equipamentos manuais (pás e picaretas);</p><p>- A profundidade é limitada pela presença do nível d’água – 4 a 5 metros;</p><p>- No Brasil tem a metodologia normatizada pela norma NBR-9604/86 – “Poços”;</p><p>- Faz-se adotando um diâmetro mínimo do poço = 0,60m (para permitir a</p><p>movimentação de um operário);</p><p>- Viabiliza a coleta de amostras deformadas ou indeformadas, na forma de blocos;</p><p>- O perfil exposto permite o exame visual das camadas do subsolo e a análise da</p><p>consistência e da compacidade das camadas;</p><p>- Este método é utilizado para a investigação de materiais de 1ª categoria.</p><p>Nas figuras a seguir podemos visualizar o método de escavação de poços.</p><p>Figura 1- Esquema escavação de poços.</p><p>Fonte: UFBA – Mecânica dos solos</p><p>Prospecção Geotécnica</p><p>Figura 2 - Poço escavado.</p><p>Fonte: http://www.chitotolo.net</p><p>Figura 3.3: Operário coletando amostras do</p><p>solo no interior do poço.</p><p>Fonte:</p><p>http://terrasubespeleo.blogspot.com.br</p><p>http://www.chitotolo.net/</p><p>http://terrasubespeleo.blogspot.com.br/</p><p>b) Sondagem à trado manual</p><p>- É um processo rápido, simples e econômico aplicado em investigações preliminares</p><p>do subsolo;</p><p>- No Brasil possui metodologia normatizada pela NBR-9603/86 - "Sondagem a trado";</p><p>- Tem aplicação manual por operadores e é executado, utilizando um equipamento</p><p>denominado como trado, onde a operação se faz girando uma barra horizontal,</p><p>acoplada a uma haste vertical, cuja extremidade detém uma broca ou cavadeira;</p><p>Figura 4 - Operários efetuando uma sondagem à trado</p><p>Fonte: http://www.wlimaareal.xpg.com.br</p><p>- A sondagem deve ser iniciada com o trado cavadeira, utilizando a ponteira para</p><p>desagregação de terrenos duros e compactos, sempre que necessário. Quando o</p><p>avanço do trado cavadeira se tornar difícil, deve ser utilizado o trado helicoidal.</p><p>Figura 5 - Trados manuais mais utilizados</p><p>Fonte: http://www.ebah.com.br/</p><p>http://www.ebah.com.br/</p><p>- O diâmetro dos trados varia entre 75 a 300 mm.</p><p>– À medida que o trado penetra no subsolo, a cada 5 ou 6 rotações, o trado é retirado</p><p>para coleta do material colhido, atingindo profundidades de até 10m, acima do nível</p><p>d’água.</p><p>– É um método que permite conhecer o tipo de solo, a espessura das camadas e o</p><p>nível do lençol freático;</p><p>- É um método que não pode ser aplicado em solos com camadas de pedregulhos,</p><p>matacões, areias muito compactas e abaixo do nível d’água.</p><p>- Este método pode ser adotado para locais onde se encontram solos de 1ª categoria e</p><p>adequado para solos argilosos.</p><p>- É muito utilizado em obras rasas e de caminho longo, tais como estudo de jazidas e</p><p>pavimentação.</p><p>Vantagens da sondagem à trado manual:</p><p> É rápida e barata;</p><p> Colhe um volume razoável de amostra, suficiente para a realização de ensaios</p><p>de caracterização e compactação;</p><p> Não exige equipamento nem mão de obra especializada.</p><p>Desvantagens da sondagem à trado manual:</p><p> Por serem rasas, geralmente são consideradas inadequadas para projetos de</p><p>fundações;</p><p> Não colhe amostras indeformadas, permitindo somente a realização de ensaios</p><p>onde a estrutura de amostra não precisa ser preservada;</p><p> Não oferece um índice de resistência do solo.</p><p>c) Escavação de Trincheiras</p><p>– São valas escavadas com auxílio de escavadeiras;</p><p>– Permite uma análise visual e contínua do subsolo, seguindo uma direção,</p><p>objetivando a inspeção visual das paredes e fundo;</p><p>– Permite a coleta de amostras representativas deformadas e indeformadas;</p><p>- Exposição contínua do subsolo ao longo da seção de uma encosta natural, áreas de</p><p>empréstimos, etc.</p><p>- Este método pode ser adotado para materiais de 1ª ou 2ªcategoria.</p><p>Figura 6 - Obras das trincheiras na BR-376 em Ponta</p><p>Grossa – PR.</p><p>Fonte: http://www.transportes.gov.br/</p><p>3.4.2 Métodos mecânicos</p><p> Sondagem à percussão</p><p> Sondagem rotativa.</p><p>a) Sondagem à percussão</p><p>A sondagem a percussão é o ensaio mais executado na maioria dos países e no Brasil,</p><p>onde foi normatizado pela ABNT pela NBR-6484 “Solo - Sondagens de simples</p><p>reconhecimento com SPT – Método de ensaio” (SPT- Standard Penetration Test),</p><p>significa ensaio de penetração padrão.</p><p>Este é um ensaio de baixo custo, de simples execução, muito empregada na</p><p>engenharia civil em investigação do subsolo para se obter subsídios que irão definir o</p><p>tipo e o dimensionamento das fundações.</p><p>É um método de exploração mais completo quando comparado com os citados</p><p>anteriormente, já que é usado para obter a resistência ao cisalhamento do solo, estado</p><p>de consistência e sua compacidade.</p><p>ATENÇÃO</p><p>A capacidade dos solos em suportar cargas, depende de sua Resistência ao</p><p>Cisalhamento, isto é, a tensão máxima que pode atuar no solo sem que haja ruptura.</p><p>De acordo com as características do terreno e tipo de obra é determinada a</p><p>quantidade e a posição dos pontos a serem sondados. Na tabela a seguir pode-se</p><p>observar o número mínimo de furos de sondagem segundo a ABNT.</p><p>http://www.transportes.gov.br/</p><p>http://pt.wikipedia.org/wiki/Ensaio</p><p>http://pt.wikipedia.org/wiki/Dimens%C3%A3o</p><p>http://pt.wikipedia.org/wiki/Funda%C3%A7%C3%A3o_(constru%C3%A7%C3%A3o)</p><p>Tabela 2 - Número de furos segundo a ABNT</p><p>ÁREA (m²) NÚMERO DE FUROS</p><p>≤ 200 2</p><p>200 - 400 3</p><p>400 - 600 3</p><p>600 - 800 4</p><p>800 - 1000 5</p><p>1000 - 1200 6</p><p>1200 - 1600 7</p><p>1600 - 2000 8</p><p>2000 - 2400 9</p><p>>2400 A critério do projetista</p><p>Este tipo de sondagem permite a determinação do nível d'água e determina-se o</p><p>índice de resistência à penetração, através do número de golpes (N) a cada metro</p><p>perfurado. Pode atingir uma profundidade máxima de 50 a 60m e ser adotado para</p><p>investigação de materiais de 1ª ou 2ª categoria.</p><p>Processo de perfuração</p><p>- Em cada ponto a ser sondado monta-se um tripé com um conjunto de roldanas e</p><p>cordas, sendo a amostra à zero metro coletada. Na base do furo apóia-se o amostrador</p><p>padrão acoplado a hastes de perfuração. Marca-se na haste um segmento de 45 cm</p><p>dividido em trechos iguais de 15 cm. Ergue-se o peso batente de 65 kg até a altura de</p><p>75 cm e deixa-se cair em queda livre sobre a haste.</p><p>Figura 3.7: Detalhe do processo</p><p>de perfuração na sondagem</p><p>à percussão.</p><p>Fonte: UFBA – Mecânica dos solos</p><p>Prospecção Geotécnica</p><p>- Este procedimento se repete até que o amostrador penetre 45 cm do solo. A soma do</p><p>número de golpes necessários para a penetração do amostrador nos últimos 30 cm é o</p><p>que dará o índice de resistência do solo na profundidade ensaiada.</p><p>Figura 8 - Equipamento de sondagem à percussão</p><p>Fonte: UFBA – Mecânica dos solos Prospecção Geotécnica</p><p>- Nas operações subsequentes de perfuração, intercaladas às operações de</p><p>amostragem, deve-se utilizar o trado cavadeira e/ou o helicoidal até se atingir o nível</p><p>d’água ou até que o avanço seja inferior a 5 cm após 10 minutos de operação. Nesses</p><p>casos passa-se ao método de perfuração por lavagem. Na perfuração por lavagem</p><p>utiliza-se um trépano, que funciona como ferramenta de escavação e a remoção do</p><p>material é feita por uma bomba d’água motorizada.</p><p>Figura 9 - Etapas na execução de sondagem a percussão: (a) avanço</p><p>da sondagem por desagregação e lavagem e (b) ensaio e penetração</p><p>dinâmica. No desenho inferior têm-se o detalhe do amostrador.</p><p>Fonte: UFPA – Faculdade de Eng. Civil – Apostila de Fundações</p><p>Figura 10 - Operários executando uma sondagem à percussão</p><p>Fonte: http://www.bomnegocio.com/</p><p>http://www.bomnegocio.com/</p><p>- O ensaio é interrompido quando os critérios técnicos adequados para aquela obra</p><p>forem atingidos ou atingir um ponto impenetrável.</p><p>- As amostras extraídas recebem classificação quanto às granulometrias dominantes,</p><p>cor, presença de minerais especiais, restos vegetais e outras informações relevantes</p><p>encontradas. A indicação da consistência ou compacidade e da origem geológica da</p><p>formação, complementa a caracterização do solo.</p><p>- No relatório final constará a planta do local da obra com a posição das sondagens e o</p><p>perfil individual de cada sondagem (ver figura 11) e/ou seções do subsolo; indicando a</p><p>resistência do solo a cada metro perfurado, o tipo e a espessura do material e as</p><p>posições dos níveis d’água, quando encontrados durante a perfuração.</p><p>Figura 11 - Perfil de uma sondagem à percussão</p><p>Fonte: UFBA – Mecânica dos solos Prospecção Geotécnica</p><p>Principais vantagens da sondagem à percussão:</p><p> Baixo custo;</p><p> Facilidade de execução em locais de difícil acesso;</p><p> Coleta de amostras a diversas profundidades mostrando a estratigrafia do</p><p>terreno;</p><p> Possibilita a determinação do NA;</p><p> O solo imediatamente abaixo do furo conserva-se inalterado;</p><p> Método mais difundido no Brasil.</p><p>Desvantagens da sondagem à percussão:</p><p> A energia aplicada é alta;</p><p> Necessita fornecimento de água;</p><p> Não existe a sensibilidade de profundidade para solos saturados e moles;</p><p> Dificuldades na instalação e desmobilização;</p><p> Identificação precisa do solo é dificultada pela quebra das partículas pelo</p><p>trépano e a mistura dos materiais pela lavagem.</p><p>b) Sondagem rotativa</p><p>Quando uma sondagem alcança uma camada de rocha ou quando no curso de uma</p><p>perfuração as ferramentas das sondagens à percussão encontram solo de alta</p><p>resistência, blocos ou matacões de natureza rochosa é necessário recorrer às</p><p>sondagens rotativas.</p><p>É muito usada nas áreas de geotecnia, mineração e meio ambiente e na perfuração de</p><p>maciços rochosos com obtenção e preservação de amostras de rochas.</p><p>As sondagens rotativas têm como principal objetivo a obtenção do testemunho, isto é,</p><p>de amostras da rocha, mas permitem a identificação das descontinuidades do maciço</p><p>rochoso e a realização no interior da perfuração de ensaios “in situ”, como por</p><p>exemplo, o ensaio de perda de água e infiltração, quando se deseja conhecer a</p><p>permeabilidade da rocha ou a localização das fendas e falhas.</p><p>O método perfurante é dado por forças de penetração e rotação que, conjugadas,</p><p>atuam com poder cortante. A sondagem realizada puramente pelo processo rotativo</p><p>só se justifica quando a rocha aflora ou quando não há necessidade da investigação</p><p>pormenorizada com coleta de amostras das camadas de solos residuais, sedimentares</p><p>ou coluviais que na maioria dos casos recobrem o maciço rochoso.</p><p>Este método é necessário em praticamente todas as obras de grande porte, e este</p><p>pode ser utilizado na exploração do subsolo que contenha materiais de 1ª, 2ª e 3ª</p><p>categoria.</p><p>Figura 3.12: Operário executando uma sondagem rotativa.</p><p>Fonte: http://www.fxsondagens.com.br/</p><p>http://www.fxsondagens.com.br/</p><p>Composição do equipamento:</p><p>- Haste metálica rotativa dotada, na extremidade, de ferramenta de corte (coroa) com</p><p>barriletes;</p><p>- Conjunto motor-bomba;</p><p>- Tubos de revestimento e sonda rotativa.</p><p>Figura 13 - Esquema simplificado de uma</p><p>sondagem rotativa</p><p>Fonte: UFBA – Mecânica dos solos Prospecção</p><p>Geotécnica</p><p>3.4.3 Outros métodos de exploração do subsolo</p><p>a) Sondagens Mistas</p><p>Entende-se por sondagem mista aquela que é executada utilizando mais de um</p><p>método de exploração, em um mesmo local. Como por exemplo, podem-se usar os</p><p>métodos à percussão e rotativa. Nesse caso, utiliza-se a sondagem a percussão até a</p><p>profundidade onde o terreno é penetrável por esse processo. A partir do momento em</p><p>que o material se torna impenetrável à percussão, utiliza-se a sondagem rotativa.</p><p>Em alguns casos, esses dois métodos podem ser alternados, de acordo com natureza</p><p>das camadas, até ser atingido o limite da sondagem necessário do estudo em questão.</p><p>É comum esse tipo de execução em terrenos com a presença de blocos de rocha,</p><p>matacões, lascas, etc., sobrejacentes a camada de solo.</p><p>b) Método Sísmico</p><p>Utilizado em casos especiais, inicialmente, era aplicado somente à prospecção da</p><p>exploração de petróleo, e posteriormente, passou a ser utilizado no reconhecimento</p><p>dos maciços de terra e rocha. Este método exige técnicos especializados,</p><p>equipamentos sofisticados e onerosos, recomendado somente para serviços em</p><p>rochas, em obras com grande aporte de capital.</p><p>É o método mais preciso para a determinação dos perfis das camadas de solo e rocha</p><p>no subsolo e faz uso de um aparelho chamado geofone.</p><p>Figura 14 - Modelos de Geofone eletrônico</p><p>Fonte: UFBA – Mecânica dos solos Prospecção Geotécnica</p><p>Baseia-se no fato de que ondas de choque provocadas por explosivos atravessem as</p><p>camadas de diferentes rochas com velocidades proporcionais ao grau de compacidade</p><p>que elas apresentam.</p><p>Além da geometria das camadas rochosas, o método também permite a extração de</p><p>parâmetros físicos, tal como a densidade das rochas.</p><p>O conhecimento da velocidade de propagação das ondas sísmicas permite construir a</p><p>seção da área pesquisada e estimar sua profundidade, podendo ser estimado o custo</p><p>da escavação e melhor planejar a seleção de equipamentos.</p><p>Podem-se calcular as velocidades de ondas de choque através das camadas sucessivas</p><p>de diferentes densidades, bem como as espessuras correspondentes.</p><p>Importante:</p><p>1) Sabe-se que os custos de escavação</p><p>aumentam substancialmente com a</p><p>compacidade dos materiais.</p><p>2) A velocidade de propagação das ondas é</p><p>proporcional à compacidade.</p><p>Figura 15 - Esquema do método sísmico de</p><p>prospecção do subsolo.</p><p>Fonte: http://grupo-rocha.blogspot.com.br/</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>1) Qual a importância da investigação do subsolo?</p><p>2) Cite alguns objetivos da exploração do subsolo, enfocando aqueles que julgas mais</p><p>importantes.</p><p>3) Quais as principais características do solo quanto a sua classificação, segundo o</p><p>DNIT?</p><p>4) Quais os principais métodos de exploração do subsolo?</p><p>5) Explique como se realiza uma escavação de poço e quais materiais são utilizados?</p><p>6) Explique como se realiza uma exploração do subsolo através de sondagem a trado</p><p>manual e quais os materiais utilizados?</p><p>7) Quais as vantagens e desvantagens da exploração do solo através de sondagem a</p><p>trado manual.</p><p>8) Dê algumas características da escavação por trincheira e onde são usadas.</p><p>9) Quais são os principais métodos mecânicos na exploração do solo e qual o mais</p><p>usado no Brasil?</p><p>10) Dê algumas características da sondagem a percussão e explique em poucas</p><p>palavras o seu processo de perfuração.</p><p>11) Quando e onde são utilizadas as sondagens rotativas?</p><p>http://grupo-rocha.blogspot.com.br/</p><p>12) Cite outros métodos de exploração do subsolo.</p><p>13) Quando é utilizado o método de exploração sísmica?</p><p>Resumo</p><p>Nesta aula, desenvolvemos o conceito de exploração do subsolo, conhecemos os</p><p>principais métodos e as vantagens e desvantagem de cada processo. Conhecemos</p><p>também, as características de cada tipo de processo de exploração do subsolo, os</p><p>equipamentos utilizados e sua aplicação, de acordo com o tipo do solo.</p><p>AULA 4 – Tensões atuantes nos solos</p><p>Objetivo</p><p>Conhecer as principais tensões as quais os solos estão constantemente submetidos,</p><p>buscando entender de forma simples e clara a maneira que estes esforços são</p><p>transmitidos.</p><p>4.1 Conceito de tensões em meios particulados</p><p>As tensões atuantes no solo são objeto de estudo da Mecânica dos Solos, que por sua</p><p>vez é parte da disciplina Mecânica dos Sólidos Deformáveis.</p><p>ATENÇÃO</p><p>- Meios particulados significa um meio constituido por partículas.</p><p>- Mecânica dos sólidos é a parte da física que trata tanto dos sólidos rígidos quanto</p><p>dos deformáveis.</p><p>Para entendermos porque o solo sofre deformações devemos, antes de tudo, estudar</p><p>e compreender o conceito de tensões.</p><p>A princípio é necessário entender que em um meio composto por partículas, todas as</p><p>forças aplicadas são transmitidas de partícula a partícula.</p><p>No entanto, a transmissão dos esforços ocorre de forma diferente dependendo do tipo</p><p>de solo e dos materiais que o compõe. No caso das partículas maiores (consideremos</p><p>que sua largura, altura e comprimento possuem quase as mesmas dimensões), a</p><p>transmissão das tensões ocorre pelo contato direto de material com material. Nas</p><p>partículas menores, como nos grãos de argila, a transmissão ocorre através da água</p><p>absorvida por processos químicos.</p><p>Em qualquer um dos casos, os esforços são transmitidos pelo contato entre os grãos,</p><p>ficando claro que suas áreas de transmissão são extremamente pequenas.</p><p>Imaginando que foi colocada uma placa no interior do solo, teríamos como observar</p><p>dois tipos de tensões no contato com os grãos:</p><p>http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica</p><p>- a tensão normal (σ) - no sentido perpendicular à placa e</p><p>- a tensão de cisalhante (τ) - no sentido paralelo à placa.</p><p>Figura 1 - Esquema do contato entre grãos para</p><p>Definição de tensões</p><p>Fonte: PINTO, 2006</p><p>É importante esclarecer que essas tensões são, na verdade, um somatório de todas as</p><p>tensões minúsculas transmitidas por cada grão, ou seja:</p><p>4.2 Tensões devidas ao peso próprio do solo</p><p>Além das cargas aplicadas nos solos, existem também as cargas provenientes do seu</p><p>próprio peso. Pelo fato dessas cargas produzirem tensões de valores consideráveis,</p><p>não se pode descartar a sua ação.</p><p>Equação 4.1</p><p>σ =</p><p>∑ N</p><p>área</p><p>Equação 4.2</p><p>τ =</p><p>∑ T</p><p>área</p><p>Considerando que a superfície do terreno seja totalmente horizontal, aceita-se</p><p>intuitivamente, que a tensão atuante num plano horizontal a uma certa profundidade</p><p>seja também normal ao plano. Neste caso não existe tensão de cisalhamento.</p><p>Consideremos agora o peso de um prisma de terra definido na figura a seguir.</p><p>Figura 2 - Representação das tensões no solo</p><p>Fonte: PINTO, 2006</p><p>A tensão vertical exercida pelo peso do prisma pode ser calculada dividindo o peso do</p><p>prisma pela sua área.</p><p>Como: Peso = γn . V</p><p>Área = V / Z, e</p><p>Lembrando que estamos considerando o plano definido pela seção “A” do prisma,</p><p>tem-se:</p><p>Onde:</p><p>Equação 4.3</p><p>σv =</p><p>peso</p><p>área</p><p>Equação 4.4</p><p>σv =</p><p>γn . V</p><p>área</p><p>= γn . ZA</p><p>σv = tensão vertical</p><p>γn = peso específico do solo</p><p>V = volume do prisma (x . y . z)</p><p>ZA = distância vertical entre a superfície e o ponto analisado (A)</p><p>Resumindo, a tensão vertical em um determinado ponto se resume no produto entre o</p><p>peso específico do solo e a distância vertical entre a superfície e o ponto analisado.</p><p>Quando o solo é composto por camadas aproximadamente horizontais, o resultado</p><p>total das tensões é simplesmente o somatório dos efeitos em cada camada.</p><p>Exercitando</p><p>Na figura a seguir podemos entender com clareza este efeito final.</p><p>Aplicando a fórmula descrita anteriormente podemos compreender os resultados</p><p>apresentados:</p><p> No trecho de 0 a -3 metros temos uma camada de areia fofa cujo peso</p><p>específico é de 16 kN/m³ e Z = 3.</p><p>Assim, aplicamos a fórmula da Equação 4.4, ou seja:</p><p>σv = 16 x 3 = 48 kPa</p><p> Semelhantemente, no trecho de -3 a -5 metros temos uma camada de</p><p>pedregulho com espessura de 2,00m e peso específico de 21kN/m³.</p><p>Aplicamos a fórmula da Equação 4.4, novamente, tem-se:</p><p>σv = 21 x 2 = 42 kPa</p><p> Por fim, somamos a ação das duas camadas para obtermos a tensão total</p><p>vertical nesse solo, tem-se:</p><p>σv (total)= 48 + 42 = 90 kPa</p><p>Observa-se que os resultados obtidos estão apresentados graficamente na figura, no</p><p>início da atividade.</p><p>4.3 Pressão Neutra e Tensões Efetivas</p><p>Na figura analisada no tópico de tensões pelo peso próprio do solo, o plano “A”</p><p>utilizado na análise se encontra acima do Nível da Água no solo, ou seja, considerou-se</p><p>que o solo estava totalmente seco (ver Figura 2).</p><p>Analisando agora o plano “B” do prisma, da mesma figura, percebemos que este se</p><p>encontra abaixo do Nível da Água. A tensão total no plano “B” será a soma dos efeitos</p><p>realizados pelas camadas superiores a ele, incluindo a pressão da água.</p><p>A água no interior dos vazios do solo (abaixo</p><p>do Nível da Água) estará sobre uma</p><p>pressão que não depende da porosidade do solo, depende somente de sua</p><p>profundidade em relação ao nível freático. No exemplo do prisma, considerando a</p><p>seção do plano “B”, a pressão da água (representada pelo símbolo u) é calculada da</p><p>seguinte forma:</p><p>Onde:</p><p>u = pressão da água</p><p>ZB = distância vertical entre a superfície e o ponto B</p><p>ZW = distância vertical entre a superfície e o nível da água (NA)</p><p>γw = peso específico da água</p><p>Terzaghi afirma que, ao analisar qualquer seção de solo, a tensão normal total é</p><p>resultante da soma de duas parcelas, ou seja:</p><p>1 – a tensão que é transmitida pelo contato entre as partículas, denominada de tensão</p><p>efetiva, representada pelo símbolo σ’.</p><p>Equação 4.5</p><p>u = (ZB – Zw) . γw</p><p>2 – pela pressão da água, denominada pressão neutra.</p><p>A partir desse pressuposto, Terzaghi elaborou o Princípio das Tensões Efetivas, que</p><p>pode ser expresso em duas partes:</p><p> Para solos saturados, ou seja, solos que possuem 100% dos espaços vazios</p><p>preenchidos por água, a tensão efetiva pode ser expressa da seguinte forma:</p><p>Sendo:</p><p>σ’ = tensão efetiva</p><p>σ = pressão total</p><p>u = pressão neutra</p><p> Todos os efeitos mensuráveis resultantes de variações de tensões nos solos,</p><p>como compressão, distorção e resistência ao cisalhamento, são devidos a</p><p>variações de tensões efetivas.</p><p>Dessa forma fica fácil entendermos porque quando estamos carregando algo dentro</p><p>d’água temos a impressão que seu peso diminui. O que ocorre é que a água faz</p><p>pressão neutra nos pontos de apoio do objeto, diminuindo o seu peso efetivo.</p><p>Exercitando</p><p>Para melhor compreendermos o assunto iremos analisar uma amostra de solo</p><p>saturado.</p><p>A partir da figura apresentada a seguir, calcular a tensão efetiva na amostra entre as</p><p>cotas -3m e -7m.</p><p>Equação 4.6</p><p>σ’ = σ - u</p><p>Aplicando as fórmulas de tensão total, pressão neutra e tensão efetiva, demonstradas</p><p>anteriormente e sabendo que o peso específico da água (γw) é de 10 kN/m³,</p><p>conseguimos chegar aos seguintes valores:</p><p>No trecho de -3 a -7 metros temos uma camada de argila mole cujo peso específico é</p><p>de 16 kN/m³. Assim:</p><p> Calculo da tensão total:</p><p>σ = γn x Z</p><p>σ = 16 x 4 = 64 kPa</p><p> Calculo da pressão neutra:</p><p>u = γw x. Z</p><p>u = 10 x 4 = 40 kPa</p><p> Calculo da tensão efetiva, aplicamos a fórmula da Equação 4.6:</p><p>σ’ = σ – u</p><p>σ’ = 64 – 40 = 24 kPa</p><p>Observa-se que os resultados obtidos estão apresentados graficamente na figura, no</p><p>início do exercício.</p><p>Resumo</p><p>Nesta aula, conhecemos o conceito de tensões em meios particulados e as principais</p><p>tensões as quais os solos estão submetidos. Conhecemos também, o conceito de</p><p>pressão neutra e tensões efetivas no solo.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>1) A partir das características do solo apresentadas na figura abaixo, pede-se:</p><p>a) calcular a tensão vertical total aplicada no solo</p><p>b) representar os resultados obtidos no gráfico da figura</p><p>2) A partir das características do solo apresentadas na figura abaixo, pede-se:</p><p>a) calcular a tensão efetiva na amostra</p><p>b) representar os resultados obtidos no gráfico da figura</p><p>AULA 5: Hidráulica dos Solos</p><p>Objetivos</p><p>Conhecer os movimentos da água por seus vazios; Estudar conceitos e métodos de</p><p>determinação do coeficiente de permeabilidade; Conhecer conceito de velocidade de</p><p>fluxo e as componentes de energia expressas pelas correspondentes cargas em termos</p><p>de altura de colunas d’água.</p><p>Introdução</p><p>Como vimos em aulas anteriores, o solo é constituído por um conjunto de partículas sólidas,</p><p>deixando entre si vazios preenchidos por água ou ar. A forma como a água se movimenta por</p><p>esses vazios é estudado em hidráulica dos solos, a fim de evitar prejuízos de instabilidade da</p><p>obra a ser construída.</p><p>Atualmente, verificam-se grandes acidentes provocados pelo escorregamento de maciços em</p><p>consequência do excesso de água em sua composição, ou até mesmo, pavimentos que não se</p><p>estabilizam devido ao elevado nível do lençol freático. Em edificações é muito comum</p><p>observar rebocos de paredes que estão sempre molhadas, ou o piso de uma obra que não</p><p>estabiliza, ou subsolos de edifícios com paredes com mofos aparentes. Esses são alguns dos</p><p>exemplos dos danos causados pela movimentação livre da água por seus vazios, sem um</p><p>prévio estudo do seu comportamento.</p><p>5.1 A água no solo</p><p>Como exposto na Aula 3, sobre propriedades e índices físicos, a água ocupa parte dos</p><p>vazios do solo. Essa água pode se deslocar no interior do solo, por vazios</p><p>interconectados, de pontos de alta energia para pontos de baixa energia. Assim, se diz</p><p>que o solo é permeável em função da existência desses vazios.</p><p>O estudo do fluxo da água através do solo permeável é importante na mecânica dos</p><p>solos e necessário em diversas situações. Vejamos algumas:</p><p>- para estimar quantidade de água (vazão) que infiltra numa escavação;</p><p>- para investigar problemas envolvendo bombeamento de água na construção civil;</p><p>- para fazer análise de estabilidade de barragens de terra e estruturas de contenção; e</p><p>outros.</p><p>Sendo assim, para o estudo do fluxo da água do solo, temos que estudar sobre</p><p>permeabilidade do solo.</p><p>5.2 Permeabilidade do solo e Lei de Darcy</p><p>Permeabilidade é a propriedade que o solo apresenta de permitir o escoamento da</p><p>água através dele. Genericamente, denominamos de material permeável aquele que</p><p>pode ser atravessado por um fluido qualquer.</p><p>Também conhecida como condutividade hidráulica é expressa, de forma geral, em</p><p>cm/s ou m/s.</p><p>O conhecimento da permeabilidade de um solo é de grande importância em diversos</p><p>problemas práticos na engenharia, tais como: drenagem, rebaixamento do NA,</p><p>recalques etc.</p><p>A permeabilidade apresenta uma faixa de valores muito grande em relação à maioria</p><p>das propriedades físicas dos materiais. Isto é, seu valor tem uma grande variedade</p><p>desde a argila até o pedregulho, que depende de vários fatores e características do</p><p>solo, tais como: distribuição granulométrica, índice de vazios, rugosidade das</p><p>partículas minerais, presença de descontinuidade e outros.</p><p>Como exemplo apresentamos na tabela a seguir valores do coeficiente de</p><p>permeabilidade de alguns materiais.</p><p>Tabela 1 - Coeficientes de Permeabilidade (K)</p><p>Tipo de material</p><p>Granulometria</p><p>(cm)</p><p>K (cm/s)</p><p>Brita 5 7,5 a 10,0 100</p><p>Brita 4 5,0 a 7,5 80</p><p>Brita 3 2,5 a 5,0 45</p><p>Brita 2 2,0 a 2,5 25</p><p>Brita 1 1,0 a 2,0 15</p><p>Brita 0 0,5 a 1,0 5</p><p>Areia Grossa 0,2 a 0,5 1 x 10-1</p><p>Areia Fina 0,005 a 0,04 1 x 10-3</p><p>Silte 0,0005 a 0,005 1 x 10-5</p><p>Argila Menor que 0,0005 1 x 10-8</p><p>Fonte: DNIT, 2006</p><p>Experimentalmente, a permeabilidade do solo, teve seus estudos baseados em</p><p>observações sobre o fluxo d´água, desenvolvidos pelo francês Darcy, em 1856, de onde</p><p>surgiu a equação que ficou conhecida pelo seu nome, ou seja, a equação da Lei de</p><p>Darcy.</p><p>A Lei de Darcy considera que a velocidade de percolação da água através de solos</p><p>saturados, é diretamente proporcional ao seu coeficiente de permeabilidade e ao</p><p>gradiente hidráulico.</p><p>Sendo:</p><p>v = velocidade de percolação</p><p>K = coeficiente de permeabilidade</p><p>i = gradiente hidráulico</p><p>Para melhor compreensão dos parâmetros mencionados nessa lei, observa-se o fluxo</p><p>da água apresentado nos dois esquemas da figura seguir.</p><p>Figura 1 - Representação esquemática do fluxo da água em amostras de solo</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>Nessas figuras observamos os parâmetros “h” e “L”. Nos dois esquemas têm-se que</p><p>“h” representa a diferença entre os dois níveis de água, e “L” a espessura da camada</p><p>do solo. Essas duas medidas definem o gradiente hidráulico pela relação:</p><p>Sendo:</p><p>i = gradiente hidráulico</p><p>h = diferença entre níveis d´água</p><p>L = espessura da camada de solo, medida na direção do escoamento.</p><p>Equação 5.1</p><p>𝑣 = K i</p><p>Equação 5.2</p><p>i =</p><p>h</p><p>L</p><p>Segundo relações da hidráulica, a velocidade de percolação</p><p>também é expressa pela</p><p>relação entre a descarga através de uma área, ou seja:</p><p>Pelas equações 5.1 e 5.3, a equação da Lei de Darcy assume o formato:</p><p>Sendo:</p><p>Q = vazão ou descarga através de uma área</p><p>K = coeficiente de permeabilidade</p><p>i = gradiente hidráulico</p><p>A = área da seção do solo considerado</p><p>5.3 Determinação do coeficiente de permeabilidade em laboratório</p><p>Para a determinação do coeficiente de permeabilidade dos solos em laboratório, são</p><p>empregados dois ensaios: ensaio com carga constante e o ensaio com carga variável,</p><p>ambos utilizando permeâmetro. Uma breve descrição de cada um é dada a seguir.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Permeâmetros são equipamentos utilizados para investigação do coeficiente de</p><p>permeabilidade em laboratório.</p><p>a) Ensaio com permeâmetro de carga constante</p><p>Um arranjo típico de ensaio de permeabilidade com carga constante é apresentado na</p><p>Figura 2. O coeficiente K é determinado medindo-se a quantidade de água que</p><p>atravessa uma amostra de solo, mantida a um nível constante, em um determinado</p><p>tempo.</p><p>Nesse tipo de ensaio, o fornecimento de água na entrada é ajustado de modo que a</p><p>diferença de carga entre a entrada e a saída permaneça constante durante o ensaio.</p><p>A quantidade de água que atravessa a amostra de solo é recolhida em um recipiente</p><p>graduado, onde é possível obter seu volume.</p><p>Equação 5.3</p><p>𝑣 =</p><p>Q</p><p>A</p><p>Equação 5.4</p><p>Q = K i A</p><p>Figura 2 - Esquema de um ensaio de permeabilidade</p><p>com carga constante.</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>Conhecido o volume de água coletado e as características geométricas da amostra</p><p>(espessura e diâmetro), o coeficiente de permeabilidade é calculado pela equação:</p><p>Sendo:</p><p>K = coeficiente de permeabilidade (cm/s)</p><p>V = volume de água coletado (cm3)</p><p>L = comprimento do corpo de prova (cm)</p><p>A = área da seção transversal da amostra de solo (cm2)</p><p>h = carga (nível) mantida constante (cm)</p><p>t = tempo de coleta de água (seg)</p><p>ATENÇÃO</p><p>É de prática utilizar amostras de solo com seção circulares, nesse caso sua área é</p><p>calculado pela expressão:</p><p>A = πD2/4, onde D é o diâmetro da amostra considerada.</p><p>b) Ensaio com permeâmetro de carga variável</p><p>Mais utilizado para solos finos onde o coeficiente de permeabilidade é muito baixo,</p><p>pois a sua determinação pelo permeâmetro com carga constante é pouco preciso.</p><p>Nesse ensaio registramos o tempo que a água leva para fluir através de uma amostra</p><p>de solo em uma diferença de carga (nível). No desenho abaixo, a diferença de carga se</p><p>Equação 5.5</p><p>K =</p><p>V. L</p><p>A. h. t</p><p>refere à diferença da altura inicial “Hi“ e a altura final “Hf”. Essa diferença de nível é</p><p>obtida através de leituras obtidas na bureta, utilizada no ensaio.</p><p>Figura 3 - Esquema de um ensaio de permeabilidade</p><p>com carga variável.</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>O valor do coeficiente de permeabilidade (K) é obtido pela fórmula:</p><p>Sendo:</p><p>K = coeficiente de permeabilidade (cm/s)</p><p>a = área da seção da bureta, com diâmetro conhecido (cm2)</p><p>L = comprimento do corpo de prova (cm)</p><p>A = área da seção transversal da amostra de solo (cm2)</p><p>t = tempo que leva para o nível d´água baixar de “Hi“ para “Hf” (seg)</p><p>Hi = carga (nível) inicial (cm)</p><p>Hf = carga (nível) final (cm)</p><p>Equação 5.6</p><p>K = 2,303</p><p>a. L</p><p>A. t</p><p>log</p><p>Hi</p><p>Hf</p><p>Exemplos de aplicação</p><p>1) Considere o arranjo do ensaio de permeabilidade com carga constante mostrado na</p><p>Figura 2. Um solo foi submetido a esse ensaio apresentando o seguinte resultado:</p><p>- L = 45,70 cm</p><p>- A = área da seção transversal da amostra = 22,50 cm2</p><p>- Diferença de carga constante, h = 71,12 cm</p><p>- Volume de água coletada em um período de 3 minutos = 353,60 cm3</p><p>Calcule o coeficiente de permeabilidade (K).</p><p>Solução:</p><p>Utilizando a equação 5.5, tem-se:</p><p>Como resultado obtém K = 0,056 cm/s</p><p>Obs: tomando o tempo em segundos, tem-se t = 3 x 60 seg.</p><p>2) Para um ensaio de permeabilidade de carga variável (ver figura 3), são dados os</p><p>seguintes valores:</p><p>- Comprimento do corpo de prova = 20,0 cm</p><p>- Área da seção transversal da amostra de solo = 10,0 cm2</p><p>- Área da seção da bureta = 4,0 cm2</p><p>- Carga inicial = 50,0 cm, no instante t = 0 seg.</p><p>- Carga final = 30,0 cm, no instante t = 180 seg.</p><p>Calcule o coeficiente de permeabilidade (K).</p><p>Solução:</p><p>Utilizando a equação 5.6, tem-se:</p><p>Como resultado obtém K = 0,023 cm/s</p><p>K =</p><p>353,60 x 45,70</p><p>22,50 x 71,12 x 3 x 60</p><p>K = 2,303</p><p>4,0x 20,0</p><p>10,0x180</p><p>log</p><p>50,0</p><p>30,0</p><p>5.4 Velocidade de Fluxo</p><p>Considerando a amostra de solo da figura 4, nota-se que a água faz alguns movimentos</p><p>distintos. Assim, do ponto P ao ponto R ou do ponto S ao ponto T, o movimento é em</p><p>função da velocidade de percolação da água, expressa na Lei de Darcy (ver Equação</p><p>5.3), que é a vazão dividida pela área total.</p><p>Figura 4 - Esquema referente às velocidades</p><p>de percolação e de fluxo.</p><p>Fonte: PINTO, 2006</p><p>Mas considerando a velocidade da água no interior da amostra, ou seja, do ponto S ao</p><p>ponto R, a velocidade já não é a mesma da anterior, pois a área na qual a água</p><p>atravessa é menor devido aos vazios existentes. Assim, a velocidade resultante, nesse</p><p>trecho, torna-se maior. Essa velocidade é denominada de velocidade de fluxo (vf).</p><p>Conforme exposto, a velocidade de fluxo é em função dos volumes correspondentes à</p><p>área de vazios e da área total, ou seja, da porosidade do solo.</p><p>Dessa forma, a velocidade de fluxo pode ser expressa como:</p><p>Sendo:</p><p>𝑣𝑓 = velocidade de fluxo</p><p>𝑣 = velocidade de percolação</p><p>n = porosidade</p><p>Essa velocidade é fictícia, pois a água percorre um caminho tortuoso e não linear.</p><p>Equação 5.7</p><p>𝑣𝑓 =</p><p>𝑣</p><p>n</p><p>5.5 Cargas hidráulicas</p><p>No estudo dos fluxos da água, é conveniente expressar as componentes de energia</p><p>pelas correspondentes cargas em termos de altura de coluna d´água.</p><p>No estudo de percolação de água pelos solos, consideram-se as cargas: carga total,</p><p>carga altimétrica e carga piezométrica.</p><p>Essas cargas são representadas pela equação básica:</p><p>A carga altimétrica é simplesmente a diferença de cota entre o ponto considerado e</p><p>qualquer cota definida como referência.</p><p>A carga piezométrica é a pressão neutra no ponto, expressa em altura de coluna</p><p>d´água.</p><p>Para melhor compreensão do significado dessas cargas, considere as figuras</p><p>representadas a seguir.</p><p>Figura 5 - Representação de cargas em um permeâmetro (a) sem fluxo e (b) com fluxo.</p><p>Fonte: PINTO, 2006</p><p>Analisando as cargas em cada uma das situações (tomando a cota da face inferior da</p><p>amostra como referência), podemos observar.</p><p>Equação 5.8</p><p>Carga Total = Carga Altimétrica + Carga Piezométrica</p><p>- No permeâmetro da figura (a), as cargas são obtidas pela diferença entre a cota de</p><p>referência e o ponto considerado. Observa-se que os níveis d´água (da amostra e da</p><p>bureta) são iguais. Sendo assim, tem-se:</p><p>- Na face superior da amostra:</p><p>- carga altimétrica = L</p><p>- carga piezométrica = z</p><p>- carga total = L + z</p><p>- Na face inferior da amostra:</p><p>- carga altimétrica = 0 (nula)</p><p>- carga piezométrica = L + z</p><p>- carga total = 0 + L + z</p><p>- carga total = L + z</p><p>- No permeâmetro da figura (b), as cargas também são obtidas pela diferença entre a</p><p>cota de referência e o ponto considerado. Observa-se que o nível d´água na bureta é</p><p>mais elevado e se mantém constante, por continua alimentação. Sendo assim, tem-se:</p><p>- Na face superior da amostra:</p><p>- carga altimétrica = L</p><p>- carga piezométrica = z</p><p>- carga total = L + z</p><p>- Na face inferior da amostra:</p><p>- carga altimétrica = 0 (nula)</p><p>- carga piezométrica = L + z + h</p><p>- carga total = 0 + L + z + h</p><p>- carga total = L + z + h</p><p>No caso da figura (a), a carga total na face superior e inferior da amostra é igual, ou</p><p>seja: L + z. Nesse caso dizemos que não há fluxo no permeâmetro.</p><p>No caso da figura (b), observa-se que há diferença de cargas totais considerando dois</p><p>pontos distintos,</p><p>nesse caso dizemos que há fluxo no permeâmetro.</p><p>Resumo</p><p>Nesta aula, conhecemos os movimentos da água por seus vazios, conhecemos também</p><p>conceito de permeabilidade, métodos para sua determinação em laboratório, como</p><p>ocorre a velocidade de fluxo no solo e diferentes cargas hidráulicas no solo.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>1) Num permeâmetro de carga constante (h = 100,0 cm) recolheu-se um volume de 10</p><p>(cm3) em 6 minutos. O corpo de prova tinha L = 12,0 cm e D = 5,0 cm. Determinar o</p><p>coeficiente de permeabilidade do solo.</p><p>2) Num permeâmetro a altura inicial de carga era de 111,0 cm. Após decorridos 15</p><p>minutos chegou-se a uma altura final de carga igual a 109,5 cm. Determinar o</p><p>coeficiente de permeabilidade do solo, sabendo que o corpo de prova do solo tinha L =</p><p>12,50 cm, D = 5,0 cm e a = 1,5 cm2.</p><p>3) No estudo dos fluxos da água, quais as diferentes cargas hidráulicas no solo.</p><p>AULA 6 – Compressibilidade e Adensamento</p><p>Objetivos</p><p>Neste capítulo serão apresentados os conceitos das características de</p><p>Compressibilidade e Adensamento que os solos possuem. Objetiva também conhecer</p><p>os conceitos de recalque e recalque diferencial, bem como a diferença entre eles.</p><p>Serão também comentados sobre alguns casos famosos de recalques diferenciais</p><p>ocorridos devido ao fenômeno do adensamento.</p><p>6.1 Conceito de compressibilidade e expansibilidade dos solos</p><p>Todos os materiais, quando estão submetidos à ação de forças externas</p><p>(carregamentos), podem se deformar, alterando o volume estas deformações</p><p>(podendo elas ser vistas a olho nu ao não) denunciam a propriedade dos materiais</p><p>denominada compressibilidade.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Compressibilidade é a característica que um solo apresenta de se deformar quando</p><p>submetido à ação de forças externas.</p><p>Uma característica singular do solo é o fato de ser composto por uma estrutura</p><p>natural, sem ter passado por qualquer processo de modificação artificial. A</p><p>compressibilidade dos solos faz com que ele sofra modificações e deformações pela</p><p>movimentação ou ruptura de partícula quando está submetido a algum tipo de</p><p>carregamento.</p><p>Como sabemos, o solo apresenta uma composição multifásica (ver Aula 2), isto é,</p><p>partículas de sólidos (grãos), parcelas de líquido (água que ocupa parte dos espaços</p><p>vazios) e uma parcela em estado gasoso (ar presentes, também, nos espaços vazios). A</p><p>deformação do solo, devido à ação de um carregamento, pode ocorrer devido à</p><p>variação de uma dessas parcelas de sua composição.</p><p>Para melhor compreensão do conceito sobre compressibilidade, observe a próxima</p><p>figura. Nela temos, a redução de volume de um material quando submetido a uma</p><p>carga. Podemos notar que sua altura sofreu uma redução, simbolizado por “Δh”.</p><p>Figura 1 - Representação esquemática da compreensão de um solo</p><p>Fonte: http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAAAQPUAD-0.png</p><p>Na prática, observa-se que a compressibilidade da fase sólida e da fase fluida dos solos</p><p>é extremamente pequena, sendo quase desprezíveis. Assim, considera-se que a única</p><p>razão para que ocorra a deformação do solo é diminuição dos espaços vazios devido à</p><p>perda de água, expulsada pela carga no solo.</p><p>A saída da água depende de outra característica dos solos, a sua permeabilidade:</p><p> Nos solos como a areia, onde a permeabilidade é alta, a água é drenada</p><p>rapidamente com bastante facilidade;</p><p> Nos solos como a argila, onde a permeabilidade é baixa, a saída da água do solo</p><p>ocorre de forma mais lenta, necessitando de muito mais tempo até que o solo</p><p>atinja um estado de equilíbrio com as sobrecargas aplicadas nele. Essa variação</p><p>de volume que ocorrem nos solos finos (como é o caso da argila) ao longo do</p><p>tempo recebe o nome de adensamento, principal responsável pelos problemas</p><p>de recalque observados nas construções. A seguir, um modelo esquemático do</p><p>fenômeno:</p><p>ATENÇÃO</p><p>- Ver permeabilidade do solo na Aula 5.</p><p>- Adensamento é a variação de volume no solo devido à saída d água de seus vazios,</p><p>quando submetido a uma carga.</p><p>Na figura a seguir, mostramos esquematicamente como ocorre o adensamento em um</p><p>solo.</p><p>Figura 2 - Representação esquemática do adensamento de um solo.</p><p>Fonte: CRISPIM, 2012</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Recalque (também chamado de assentamento) é o termo que a Engenharia Civil utiliza</p><p>para se referir ao fenômeno que ocorre quando uma edificação sofre um</p><p>rebaixamento no seu nível ou cota de assentamento, devido ao adensamento do solo</p><p>debaixo de suas fundações.</p><p>Os recalques são os principais responsáveis pelos problemas de trincamento, fissuras e</p><p>rachaduras em obras e edificações. A situação se torna ainda pior caso o recalque seja</p><p>do tipo diferencial, ou seja, uma parte do terreno rebaixa mais que outra. Os recalques</p><p>diferenciais são perigosos, pois causam esforços não previstos nas edificações</p><p>podendo acarretar, nos piores casos, na ruína ou desabamento da edificação.</p><p>ATENÇÃO</p><p>O Recalque é dito diferencial quando uma parte do terreno rebaixa mais que outra.</p><p>Ressalta-se que, além do recalque, outros problemas podem causar deformação</p><p>estrutural em edificações. De acordo com Simons e Menzies (1977), as principais</p><p>causas são:</p><p> Aplicação de cargas estruturais;</p><p> Rebaixamento do nível d’água;</p><p> Colapso da estrutura do solo devido ao encharcamento;</p><p> Inchamento de solos expansivos (certos tipos de solos que incham ao entrar</p><p>em contato com a água);</p><p> Árvores de rápido crescimento plantadas em solos argilosos;</p><p> Deterioração da fundação (corrosão de partes metálicas ou desagregação</p><p>do concreto por reações químicas);</p><p> Buracos de escoamento;</p><p> Vibrações em solos arenosos;</p><p> Inchamento de solos argilosos após passarem por desmatamentos;</p><p> Variações sazonais de umidade;</p><p> Efeitos de congelamento;</p><p>6.2 – Casos de recalques diferenciais</p><p>Ao longo da história, a humanidade pôde presenciar alguns exemplos de recalques</p><p>diferenciais em grandes construções ao redor do mundo. Em seguida, veremos alguns</p><p>exemplos.</p><p>Torre de Pisa</p><p>A torre de Pisa é um clássico exemplo do efeito de recalque diferencial. Parte do</p><p>terreno onde foi edificado sofreu rebaixamento de nível e parte permaneceu na altura</p><p>original.</p><p>A torre de Pisa teve sua construção finalizada no ano de 1372. Estudiosos afirmam</p><p>que, até hoje, a torre sofre recalque tendo um acréscimo anual de mais de um</p><p>centímetro na sua inclinação. Ela só se mantém ereta até a presente data devido a</p><p>constantes atividades de especialistas em geotecnia que atuam executando reforços</p><p>estruturais na base da torre.</p><p>Nas figuras a seguir podemos observar a inclinação da torre, resultado do recalque</p><p>diferencial durante os anos, desde sua inauguração. Nota-se que o recalque se dá</p><p>apenas para um dos lados, o que resulta em sua inclinação atual.</p><p>Figura 3 - Vista da Torre de Pisa, na Itália, mostrando sua</p><p>inclinação devido ao efeito do recalque diferencial</p><p>Fonte: http://petcivilufjf.files.wordpress.com/2012/06/torredepisa.jpg</p><p>http://petcivilufjf.files.wordpress.com/2012/06/torredepisa.jpg</p><p>Figura 4 - Outra vista da Vista da Torre de Pisa mostrando o efeito do</p><p>recalque diferencial</p><p>Fonte: http://www.italianossa.com.br/images/italia/torre_de_pisa.jpg.</p><p>Palácio de Bellas Artes (México)</p><p>O Palácio de Bellas Artes, no México, é um dos casos de recalques devido ao efeito do</p><p>adensamento mais conhecidos no mundo. O edifício sofreu recalque diferencial</p><p>superior a 4,60m, recalque este acumulado desde a inauguração do palácio, na década</p><p>de 1.920.</p><p>A região em volta desse palácio sofreu um recalque ainda maior, ou seja, 7,00 m de</p><p>altura de solo rebaixado. O projeto original do palácio previa uma escadaria de acesso,</p><p>onde o visitante deveria subir para adentrar o edifício. O recalque ocorrido no local foi</p><p>tanto que, atualmente, ao invés de subir as escadas, o visitante precisa descer alguns</p><p>degraus para conseguir acessar o interior do</p><p>palácio.</p><p>Nas figuras abaixo mostra uma imagem desse palácio, onde pode observar o piso de</p><p>sua entrada lateral rebaixado em relação ao pavimento.</p><p>Figura 5 - Vista do Palácio de Bellas Artes, no México, onde</p><p>mostra o recalque diferencial, na sua lateral direita</p><p>Fonte: Crispim, 2012</p><p>http://www.italianossa.com.br/images/italia/torre_de_pisa.jpg</p><p>Figura 6 - Outra vista do Palácio de Bellas Artes, no México, onde se</p><p>observa o seu desnível em relação avenida, na sua lateral direita</p><p>Fonte: CRISPIM, 2012</p><p>Edifícios em Santos – SP</p><p>Um exemplo de recalque por adensamento em território nacional foi o incidente com</p><p>o Ed. Núncio Malzone, situado na orla marítima de Santos. Construído sobre um solo</p><p>composto principalmente de areia e argila, o edifício foi executado bem próximo a</p><p>outro já existente. As tensões oriundas das duas grandes construções causaram o</p><p>surgimento de áreas extremamente instáveis no solo facilitando o desnivelamento de</p><p>um dos prédios.</p><p>Atualmente, intervenções estruturais já foram executadas e o caso foi completamente</p><p>corrigido.</p><p>Nas figuras abaixo mostram imagens, mostrando o recalque desse edifício, localizado</p><p>ao lado do Edifício Jardim Europa.</p><p>Figura 7 - Vistas do Edifício Núncio Malzone, em Santos, mostrando</p><p>se desnivelamento em relação ao Edifício Jardim Europa</p><p>Fonte: CRISPIM, 2.012</p><p>Resumo</p><p>Nesta aula, conhecemos os conceitos das características de compressibilidade e</p><p>adensamento que os solos possuem, conhecemos também os conceitos de recalque e</p><p>diferencial, enfocando a diferença entre eles. Como ilustração, foram apresentados</p><p>alguns casos famosos de recalques diferenciais ocorridos por causa do adensamento.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>1) O que se entende por compressibilidade e por adensamento do solo?</p><p>2) O que se entende por recalque e por recalque diferencial?</p><p>3) Cite algumas causas, além do recalque, que pode causar deformação em</p><p>edificações.</p><p>4) Nos exemplos mostram o recalque diferencial ocorridos na Torre de Pisa, na Itália, e</p><p>no Palácio de Bellas Artes, no México. O que você notou de diferença entre esses dois</p><p>exemplos?</p><p>5) Quais as causas do recalque do Edifício Núncio Malzone?</p><p>AULA 7: Compactação dos solos</p><p>Objetivos</p><p>Conhecer conceitos relacionados à compactação do solo, as razões para sua utilização,</p><p>realização do ensaio para sua investigação e os equipamentos utilizados durante sua</p><p>execução no campo.</p><p>7.1 Introdução</p><p>Muitas vezes na prática da engenharia geotécnica, o solo de um determinado local não</p><p>apresenta as condições requeridas pela obra. Ele pode apresentar baixa resistente, ser</p><p>muito compressível ou apresentar características que deixam a desejar do ponto de</p><p>vista econômico. Uma das possibilidades é melhorar as propriedades de resistência do</p><p>solo local através de sua compactação.</p><p>7.2 Conceito e razões da compactação</p><p>A compactação é um método de estabilização e melhoria do solo através de processo</p><p>manual ou mecânico, visando reduzir o volume de vazios do solo. A compactação tem</p><p>em vista estes dois aspectos: aumentar a intimidade de contato entre os grãos e tornar</p><p>o aterro mais homogêneo melhorando as suas características de resistência,</p><p>deformabilidade, permeabilidade, resistência à coesão e atrito interno. Assim,</p><p>podemos dizer que visa obter um solo de tal maneira estruturado que possa ter e</p><p>manter um comportamento mecânico adequado para toda a vida útil de uma obra.</p><p>A compactação de um solo é a sua densificação (ou seja, tornar mais denso) por meio</p><p>de equipamento mecânico (geralmente um rolo compactador), embora, em alguns</p><p>casos, podem ser empregados soquetes manuais (como em pequenas valetas).</p><p>Um solo, quando transportado e depositado para a construção de um aterro, fica num</p><p>estado relativamente fofo e heterogêneo e, portanto, além de pouco resistente e</p><p>muito deformável, apresenta comportamentos diferentes de um local para o outro.</p><p>A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como em aterros de</p><p>diversas utilidades, nas camadas construtivas de pavimentos de rodovias e ferrovias,</p><p>na construção de barragens de terra, preenchimento de terra em obras de contenção</p><p>e reenchimento das inúmeras valetas que se abrem diariamente nas ruas das cidades.</p><p>O tipo de obra e de solo é que vão determinar qual o processo de compactação que</p><p>será empregado, a umidade em que o solo deve se encontrar na ocasião, e a</p><p>densidade a ser atingida, tendo como objetivo, evitar ou reduzir a ocorrência de</p><p>futuros recalques, aumentar a rigidez e a resistência do solo e reduzir a</p><p>permeabilidade. O aumento do peso específico de um solo produzido pela</p><p>compactação depende da energia despendida e do teor de umidade.</p><p>Vale lembrar que compactação é um processo diferente de adensamento, sendo que o</p><p>primeiro processo se trata da expulsão do ar contido nos vazios do solo, e no segundo</p><p>ocorre à expulsão da água dos interstícios do solo. As cargas aplicadas quando</p><p>compactamos o solo são geralmente de natureza dinâmica e o efeito conseguido é</p><p>imediato, enquanto que o processo de adensamento é deferido no tempo e as cargas</p><p>são normalmente estáticas.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Ver conceito de adensamento na Aula 6.</p><p>7.3 Origem do ensaio de compactação</p><p>O início da técnica de compactação é creditado ao engenheiro Ralph Proctor, que, em</p><p>1933, publicou suas observações sobre a compactação de aterros, mostrando ser a</p><p>compactação em função de quatro variáveis:</p><p>a) Peso específico seco;</p><p>b) Umidade;</p><p>c) Energia de compactação e</p><p>d) Tipo de solo.</p><p>Proctor verificou que ao aplicar certa energia de compactação (certo número de</p><p>golpes de um soquete sobre o solo contido num molde), a massa específica resultante</p><p>é em função da umidade em que o solo estiver.</p><p>Quando se faz a compactação sob uma umidade baixa, o atrito entre as partículas é</p><p>muito alto e não se consegue uma redução significativa de vazios. Para umidades mais</p><p>elevadas, a água provoca certo efeito de lubrificação entre as partículas, que deslizam</p><p>entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto.</p><p>Na compactação, as quantidades de partículas e de água permanecem constantes; o</p><p>aumento da massa específica corresponde à eliminação de ar dos vazios. Há, portanto,</p><p>para a energia aplicada, certo teor de umidade, denominado umidade ótima, que</p><p>conduz a uma massa específica máxima, ou uma densidade máxima.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Ver conceito de umidade e massa específica na Aula 2.</p><p>Assim, dos trabalhos de Proctor surgiu o Ensaio de Compactação, universalmente</p><p>padronizado, mais conhecido como Ensaio de Proctor.</p><p>7.4 Curva de compactação</p><p>Quando se realiza a compactação de um solo, sob diferentes condições de umidade e</p><p>para uma determinada energia de compactação, a curva obtida num ensaio é gerada a</p><p>partir γ (peso específico) e em função da umidade (h), apresentando o aspecto abaixo</p><p>indicado.</p><p>Figura 7.1: Curva de Compactação.</p><p>Fonte: Adaptado do autor.</p><p>Esta curva nos mostra que há um determinado ponto para o qual γs é máximo. A</p><p>umidade correspondente a este ponto de peso específico aparente máximo (γs,máx) é a</p><p>umidade ótima (hOT).</p><p>Ressalta-se que para cada tipo de solo, sob uma dada energia de compactação,</p><p>existem um hOT e um γs,máx. , específico.</p><p>Observamos no gráfico que a medida que cresce o teor de umidade, até hOT, obtém γs</p><p>maiores. Nessa situação, o solo torna-se mais trabalhável. Como não é possível</p><p>expulsar todo o ar existente nos vazios do solo, a curva de compactação nunca</p><p>alcançará a curva de saturação, justificando, assim a partir de γs,máx, o ramo</p><p>descendente.</p><p>O ramo ascendente da curva de compactação é denominado ramo seco, e o</p><p>descendente ramo úmido. No ramo ascendente a água lubrifica as partículas e facilita</p><p>o arranjo desta, ocorrendo o acréscimo da massa específica aparente seca. Já no ramo</p><p>descendente a água amortiza a compactação e começa a ter mais água</p><p>do que sólidos,</p><p>sendo por essa razão que a massa específica aparente seca decresce e o solo perde sua</p><p>resistência.</p><p>7.5 Ensaio de laboratório</p><p>O ensaio original para determinação da umidade ótima e do γsmáx é o ensaio de</p><p>Proctor, que foi padronizado no Brasil pela ABNT (NBR 7.182/86). Consiste em</p><p>compactar uma amostra de solo, num molde cilíndrico de dimensões “padrão”, com</p><p>porcentagens crescentes de umidade, sob uma determinada energia de compactação.</p><p>O ensaio é repetido para diferentes teores de umidade, para cada um deles, obtém-se</p><p>o peso específico aparente. Com os valores obtidos traça-se a curva γs = f(h), de onde</p><p>se obterá hOT e γsmáx.</p><p>Para a execução do ensaio, a amostra deve ser previamente seca ao ar, destorroada e</p><p>separada na quantidade necessária para o ensaio.</p><p>A seguir apresentamos figuras mostrando os equipamentos utilizados no ensaio de</p><p>compactação.</p><p>Figura 2 - Cilindro utilizado no ensaio de compactação</p><p>Fonte: http://www2.dec.fct.unl.pt/</p><p>Figura 3 - Utilização do soquete na compactação do solo.</p><p>Fonte: http://reengenharia.blogspot.com.br/</p><p>http://www2.dec.fct.unl.pt/</p><p>http://reengenharia.blogspot.com.br/</p><p>Figura 4 - Alguns tipos de soquetes e cilindros</p><p>utilizados no ensaio de compactação.</p><p>Fonte: http://www.perta.pt/</p><p>Figura 5 - Extração da amostra do solo compactado.</p><p>Fonte: ftp://ftp.unilins.edu.br/</p><p>Procedimento do ensaio</p><p>Após seca ao ar e destorroada, separa-se 7.000 g de solo, aproximadamente.</p><p>- Inicia-se o ensaio, acrescentando-se água até que ao se manusear um solo, verifica-se</p><p>certa consistência. Deve-se atentar para uma perfeita homogeneização da amostra.</p><p>- Compacta-se a amostra no molde cilíndrico em 3 camadas iguais (cada uma cobrindo</p><p>aproximadamente um terço do molde), aplicando-se em cada uma delas, golpes</p><p>distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada, com o soquete caindo de</p><p>uma altura padrão.</p><p>- Remove-se o colarinho e a base, aplaina-se a superfície do material à altura do molde</p><p>e pesa-se o conjunto cilindro + solo úmido compactado;</p><p>http://www.perta.pt/</p><p>ftp://ftp.unilins.edu.br/</p><p>- Retira-se a amostra do molde com auxílio do extrator, e coleta-se uma pequena</p><p>quantidade para a determinação da umidade;</p><p>- Desmancha-se o material compactado até que possa ser passado pela peneira nº 4</p><p>(4,8mm), misturando-o em seguida ao restante da amostra inicial (para o caso de</p><p>reuso do material);</p><p>- Adiciona-se água à amostra homogeneizando-a (normalmente acrescenta água numa</p><p>quantidade da ordem de 2% da massa original de solo, em peso). Repete-se o processo</p><p>pelo menos por mais quatro vezes. De cada corpo de prova obtêm-se um peso</p><p>específico seco e um teor de umidade.</p><p>- Repete-se esse procedimento até que se tenha 5 pares de valores (número de golpes</p><p>x umidade), resultando em pontos que são plotados em um gráfico semi-logarítimo.</p><p>Em seguida, traça-se uma reta interpolando os pontos plotados.</p><p>Cálculos e resultados do ensaio</p><p>Com os resultados obtidos no procedimento descrito anteriormente, obtém os</p><p>parâmetros necessários para a elaboração da curva de compactação, sendo:</p><p>- Peso específico úmido (γ):</p><p>- Peso específico seco (γs):</p><p>Sendo:</p><p>γ = peso específico no estado natural (g cm³)⁄</p><p>γs = peso específico seco (g cm³)⁄</p><p>h = umidade do solo (%)</p><p>A partir dos cálculos desses parâmetros elabora-se a curva de compactação marcando-</p><p>se, em ordenadas, os valores dos pesos específicos secos (γs) e, em abscissas, os teores</p><p>de umidade correspondentes (h).</p><p>Uma vez desenhada a curva de compactação, obtém a umidade ótima e o peso</p><p>específico seco máximo.</p><p>Equação 7.2</p><p>γs =</p><p>γ</p><p>1 + h</p><p>(g cm³)⁄</p><p>)</p><p>Equação 7.1</p><p>γ =</p><p>(Peso Cilindro + Solo Úmido) − (Peso Cilindro)</p><p>Volume do Cilindro</p><p>(g cm³)⁄</p><p>Exemplo de aplicação</p><p>Determinar a umidade ótima e o γsmáx de um solo que foi submetido ao ensaio de</p><p>compactação, a partir dos dados apresentados:</p><p>- Peso do cilindro = 5.196,00 g</p><p>- Volume do cilindro = 2.294,28 cm³</p><p>- Solo úmido e umidade do solo:</p><p>Descriminação Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5</p><p>Peso do cilindro + solo úmido (g) 9.886,00 10.373,00 10.604,00 10.439,00 10.105,00</p><p>Umidade do solo (%) 6,00 7,19 9,52 15,07 12,23</p><p>A partir destes dados calcula-se a densidade natural pela equação 7.1 e a densidade</p><p>seca pela equação 7.2. Abaixo apresentamos os resultados obtidos.</p><p>Descriminação Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5</p><p>Peso do cilindro + solo úmido (g) 9.886,00 10.373,00 10.604,00 10.226,35 10.105,00</p><p>Umidade do solo (%) 6,00 7,19 9,52 11,35 12,23</p><p>Densidade Natural (γ) (g/cm³) 2,04 2,26 2,36 2,21 2,14</p><p>Densidade seca (γs) (g/cm³) 1,93 2,10 2,15 1,98 1,91</p><p>A partir dos resultados obtidos no cálculo traçamos a curva de compactação onde</p><p>obtém:</p><p>γsmáx = 2,159 g/cm³</p><p>hot = 8,9%.</p><p>A energia de compactação</p><p>Tendo em vista o surgimento de novos equipamentos de campo, de grande porte, com</p><p>possibilidade de elevar a energia de compactação e capazes de implementar uma</p><p>maior velocidade na construção de aterros, houve a necessidade de se criar em</p><p>laboratório ensaios com diferentes energias de compactação, ou seja, com diferentes</p><p>número de golpes.</p><p>De acordo com o esforço de compactação temos:</p><p> Energia normal ou Proctor Normal: a amostra é compactada dentro de um</p><p>cilindro (ɸ 15,20 cm x h = 17,80 cm) em cinco camadas consecutivas. Cada</p><p>camada receberá 12 golpes de soquete (4,50 kg) caindo de h = 45,70 cm,</p><p>distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada.</p><p> Energia Intermediária ou Proctor Intermediário – Idem com 26 golpes.</p><p> Energia modificada ou Proctor Modificado – Idem com 55 golpes.</p><p>À medida que se aumenta a energia de compactação, há uma redução do teor de</p><p>umidade ótimo e uma elevação do valor do peso específico seco máximo. O gráfico</p><p>abaixo mostra a influência da energia de compactação no teor de umidade ótimo (hOT)</p><p>e no peso específico seco máximo (smáx.).</p><p>Figura 6 - Curvas de compactação para diferentes energias de</p><p>compactação</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>Como se verifica na figura anterior, ao crescer o esforço de compactação, o smáx</p><p>cresce e a (hOT) decresce ligeiramente.</p><p>O tipo de energia a ser aplicado no ensaio de compactação depende do tipo de solo a</p><p>ser compactado. Por exemplo, para solos grossos utiliza-se energia de compactação</p><p>maior.</p><p>7.6 Compactação no campo</p><p>Os princípios que estabelecem a compactação dos solos no campo são essencialmente</p><p>os mesmos discutidos anteriormente para os ensaios em laboratórios. Assim, os</p><p>valores de peso específicos secos máximos obtidos são fundamentalmente em função</p><p>do tipo do solo, da quantidade de água utilizada e da energia aplicada pelo</p><p>equipamento que será utilizado, que por sua vez, depende do tipo, peso e do número</p><p>de passadas sucessivas aplicadas.</p><p>ATENÇÃO</p><p>No processo de compactação em campo deve-se tomar cuidado com a quantidade de</p><p>água utilizada, para que a umidade não exceda a ótima. Caso isso aconteça (em uma</p><p>obra) é necessário escarificar o solo, deixa-lo secar e reiniciar o processo de</p><p>compactação controlando a sua umidade.</p><p>Na prática, com o excesso de água, o solo fica plástico e aparece o fenômeno chamado</p><p>“borrachudo”.</p><p>A energia de compactação no campo pode ser aplicada de três maneiras diferentes:</p><p>por meios de esforços de pressão, impacto, vibração ou por uma combinação destes.</p><p>Os processos de compactação de campo geralmente combinam a vibração com a</p><p>pressão, já que a vibração utilizada isoladamente se mostra pouco eficiente, sendo a</p><p>pressão necessária para diminuir, com maior eficácia, o volume de vazios</p><p>interpartículas do solo.</p><p>Os equipamentos de compactação são divididos em três categorias: os soquetes; os</p><p>rolos estáticos e os rolos vibratórios.</p><p>7.6.1 Soquetes</p><p>São compactadores de impacto, podendo ser manuais ou mecânicos, utilizados em</p><p>locais de difícil acesso para os rolos compressores, como em valas, trincheiras etc.</p><p>Possuem peso mínimo de 15Kgf. A camada compactada deve ter 10 a 15cm para o</p><p>caso dos solos finos e em torno de 15cm para o caso dos solos grossos. A seguir</p><p>apresentamos imagens de alguns soquetes.</p><p> Soquete manual – mais conhecido como pilão manual (usados em reaterros de</p><p>valas).</p><p>Figura 7 - Pilão manual</p><p>Fonte: http://bioarquiterra.blogspot.com.br/</p><p> Soquetes mecânicos - Compactação à percussão e compactador de placa – em</p><p>uma obra são conhecidos como “sapos”.</p><p>(a) (b)</p><p>Figura 8 - Na figura (a) temos um compactador à percussão, e na (b) um</p><p>compactador de placa</p><p>Fonte: http://aluguequip.com.br/</p><p>7.6.2 Rolos Estáticos</p><p>Os rolos estáticos compreendem os rolos pé-de-carneiro, os rolos lisos de roda de aço</p><p>e os rolos pneumáticos.</p><p>Pé-de-Carneiro</p><p>Os rolos pé-de-carneiro são constituídos por cilindros metálicos com protuberâncias</p><p>(patas) solidarizadas, em forma tronco-cônica e com altura de aproximadamente de</p><p>20cm. Podem ser alto propulsivos ou arrastados por trator. É indicado na compactação</p><p>http://bioarquiterra.blogspot.com.br/</p><p>http://aluguequip.com.br/</p><p>de outros tipos de solo que não seja a areia e promove um grande entrosamento entre</p><p>as camadas compactadas.</p><p>A camada compactada possui geralmente 15 cm, com número de passadas variando</p><p>entre 4 e 6 para solos finos e de 6 e 8 para solos grossos.</p><p>As características que afetam a performance dos rolos pé-de-carneiro são a pressão de</p><p>contato, a área de contato de cada pé, o número de passadas por cobertura e esses</p><p>elementos dependem do peso total do rolo, o número de pés em contato com o solo e</p><p>do número de pés por tambor.</p><p>Figura 9 - Rolo pé-de-carneiro</p><p>Fonte: http://www.eleve.com.br/rolocompactador</p><p>Rolo Liso</p><p>Trata-se de um cilindro oco de aço, podendo ser preenchido por areia úmida ou água,</p><p>a fim de que seja aumentada a pressão aplicada. São usados em bases de estradas, em</p><p>capeamentos e são indicados para solos arenosos, pedregulhos e pedra britada,</p><p>lançados em espessuras inferiores a 15 cm.</p><p>Este tipo de rolo compacta bem camadas finas de 5 a 15 cm com 4 a 5 passadas. Os</p><p>rolos lisos possuem pesos de 1 a 20t e frequentemente são utilizados para o</p><p>acabamento superficial das camadas compactadas.</p><p>Os rolos lisos possuem certas desvantagens como, pequena área de contato e em solos</p><p>mole afunda demasiadamente dificultando a tração.</p><p>http://www.eleve.com.br/rolocompactador</p><p>Figura 10 - Rolo liso</p><p>Fonte http://br.viarural.com/construcao</p><p>Rolo Pneumático</p><p>Os rolos pneumáticos são eficientes na compactação de capas asfálticas, camadas de</p><p>pavimentos e indicados para solos de granulação fina e arenosa. Os rolos pneumáticos</p><p>podem ser utilizados em camadas de até 40 cm e possui área de contato variável em</p><p>função da pressão nos pneus e do peso do equipamento.</p><p>Podemos usar rolos com cargas elevadas obtendo-se bons resultados. Neste caso,</p><p>muito cuidado deve ser tomado no sentido de se evitar a ruptura do solo.</p><p>Figura 11 - Rolo pneumático</p><p>Fonte: http://marialva.olx.com.br/rolo-pneumatico</p><p>7.6.3 Rolos Vibratórios</p><p>Nos rolos vibratórios, a frequência da vibração influi de maneira extraordinária no</p><p>processo de compactação do solo. São utilizados eficientemente na compactação de</p><p>http://br.viarural.com/construcao</p><p>http://marialva.olx.com.br/rolo-pneumatico</p><p>solos granulares (areias), onde os rolos pneumáticos ou pé-de-carneiro não atuam com</p><p>eficiência.</p><p>Este tipo de rolo, quando não são usados corretamente produzem, super</p><p>compactação. A espessura máxima da camada é de 15 cm.</p><p>Figura 12 - Rolo vibratório liso</p><p>Fonte http://www.multiquip.com.br/</p><p>7.7 Controle de compactação</p><p>Para que se tenha segurança na obra executada é necessário efetuar o controle de</p><p>compactação do solo em campo. Isso é feito através do grau de compactação.</p><p>O Grau de Compactação (GC) é medido em percentual (%) e indica se o solo foi</p><p>compactado a mais ou a menos da densidade especificada em laboratório. Ressalta-se</p><p>que o ideal é obtê-las iguais.</p><p>O grau de compactação é calculado pela expressão:</p><p>A densidade aparente seca no campo pode ser calculada a partir da umidade obtida,</p><p>também em campo, utilizando o aparelho Speedy. A figura abaixo mostra esse</p><p>aparelho.</p><p>Equação 7.3</p><p>GC =</p><p>Desidade aparente seca (no campo)</p><p>Densidade aparente seca (no laboratório)</p><p>(%)</p><p>http://www.multiquip.com.br/</p><p>Figura 13 - Conjunto do aparelho speedy utilizado no controle de</p><p>compactação em campo</p><p>Fonte: http://viatest.com.br/</p><p>Resumo</p><p>Nesta aula, desenvolvemos o conceito de compactação, apresentamos sua</p><p>importância na engenharia civil, aprendemos como obter a curva de compactação e a</p><p>importância dos parâmetros obtidos, ou seja, γs e hot. Estudamos como se realiza a</p><p>compactação no campo, apresentando os diferentes equipamentos utilizados.</p><p>Estudamos também, entendemos como obtém-se o grau de compactação na obra.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>1) O que é compactação de um solo e qual a sua utilidade na engenharia civil?</p><p>2) Dê exemplos de obras que deve ser usado compactação no solo.</p><p>3) Qual é a diferença básica entre compactação e adensamento do solo?</p><p>4) Por quê o ensaio de compactação é denominado Ensaio de Proctor?</p><p>5) Quais os elementos básicos da curva de compactação?</p><p>6) Como se determina a umidade ótima de um solo?</p><p>7) Quais os tipos de energia aplicados no ensaio de compactação?</p><p>8) Quais equipamentos utilizados na compactação do solo nas obras de engenharia?</p><p>9) Qual a importância do ensaio de compactação no laboratório para o controle de</p><p>compactação no campo?</p><p>10) Como se faz o controle do grau de compactação de um solo no campo?</p><p>http://viatest.com.br/</p><p>http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Pdt6h43QhcpORM&tbnid=Kg0rOnQF-3KPQM:&ved=0CAUQjRw&url=http://viatest.com.br/novo_site/modules/rmms/prods.php?idp=211&ei=_hAVUf8eooDQAZCZgYgN&bvm=bv.42080656,d.dmQ&psig=AFQjCNFZ0r-uni-zLwZK2bfu3vFvJBmAww&ust=1360421486151086</p><p>11) Determinar a umidade ótima e o γsmáx de um solo que foi submetido ao ensaio de</p><p>compactação, a partir dos dados apresentados:</p><p>- Peso do cilindro = 4.350,00 g</p><p>- Volume do cilindro = 2.131,04 cm³</p><p>- Solo úmido e umidade do solo:</p><p>Descriminação Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5</p><p>Peso do cilindro + solo (g) 8.284,00 8.456,00 8.709,00 8.777,00 8.510,00</p><p>Umidade do solo (%) 5,03 6,04 7,89 10,26 12,26</p><p>AULA 8: Estabilidade de Taludes Naturais e de Escavação</p><p>Objetivo</p><p>Conhecer o conceito de talude, a classificação dos movimentos de taludes, os</p><p>principais problemas de estabilidade e as metodologias utilizadas para sua</p><p>estabilização.</p><p>8.1 Introdução</p><p>Segundo Caputo (1988), taludes compreendem-se quaisquer superfícies inclinadas que</p><p>limitam um maciço de terra, de rocha ou de terra e rocha. Podem ser naturais, nos</p><p>casos das encostas, ou artificiais, como os taludes de cortes e aterros.</p><p>Os taludes naturais são resultantes da conformação do solo, e podem ser encontrados</p><p>no seu estado natural em encostas com inclinações variáveis. Os artificiais são</p><p>decorrentes de escavações, necessárias para a implantação de obras.</p><p>Para melhor compreensão do assunto a ser tratado, é conveniente conhecer os termos</p><p>utilizados na configuração de um talude, seja ele natural ou escavado.</p><p>Conforme mostra na figura a seguir, temmos a representação de um talude, onde seu</p><p>maciço é denominado de “corpo do talude”. O topo do talude é denominado de</p><p>“crista” e a parte inferior, onde cruza com o terreno, denomina-se de “pé” do talude.</p><p>Figura 1 - Representação de um talude e a terminologia usualmente adotada</p><p>Fonte: CAPUTO, 1988</p><p>Observa-se também que a distância entre o terreno</p><p>e a crista do talude resulta em</p><p>uma “altura”. Essa altura e o ângulo de inclinação do talude devem ser compatíveis</p><p>com o tipo do solo, caso contrario pode ocorrer a instabilidade do talude, resultando</p><p>em movimentos de terra, que se acentuam com a presença da água. Ressalta-se que,</p><p>além desses, outros fatores influenciam na estabilidade dos taludes e,</p><p>consequentemente, nos movimentos de maciços, que serão expostos a seguir.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Em uma obra é muito importante que sejam verificadas as condições de estabilidade</p><p>dos taludes envolvidos, principalmente, no caso de escavações, evitando acidentes e</p><p>prejuízo futuros.</p><p>Dependendo da localização dos taludes em relação ao terreno natural, eles podem ser</p><p>denominados de “taludes de corte” ou “taludes de aterro”. Em um local pode ocorre</p><p>somente um dos dois tipos de talude como pode ocorrer os dois ao mesmo tempo</p><p>(nesse caso, denomina-se seção mista).</p><p>Na figura a seguir podemos verificar como ocorrem as seções de talude de corte, de</p><p>aterro e seção mista. Deve-se frisar que a figura representa seções transversais de uma</p><p>estrada, porém são representativas para outras construções na engenharia civil.</p><p>Figura 2 - Representação de um talude</p><p>em seção de corte, aterro e seção mista.</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>8.2 Classificação dos Movimentos de Taludes</p><p>Para compreender de que forma podemos estabilizar os taludes naturais ou</p><p>escavados, precisamos analisar seus movimentos. Os principais tipos de movimentos</p><p>de taludes podem ser classificados em três grandes grupos:</p><p>a) Desprendimento de terra ou rocha – é uma porção de um maciço terroso ou de</p><p>fragmentos de rocha que se desprende do resto do maciço, caindo livre e</p><p>rapidamente, acumulando-se onde estaciona.</p><p>Figura 3 - Representação esquemática de um</p><p>desprendimento de terra.</p><p>Fonte: CAPUTO, 1988</p><p>b) Escorregamento – são movimentos rápidos, de duração relativamente curta, de</p><p>massas de terreno geralmente bem definidas quanto ao seu volume, cujo centro de</p><p>gravidade se desloca para baixo e para fora do talude.</p><p>Figura 4 - Representação esquemática de um</p><p>talude em processo de escorregamento.</p><p>Fonte: CAPUTO, 1988</p><p>c) Rastejo – é um deslocamento lento e contínuo de camadas superficiais sobre</p><p>camadas mais profundas, com ou sem limite definido entre a massa de terreno que se</p><p>desloca e a que permanece estacionária.</p><p>A curvatura dos troncos de árvores, inclinação de postes e fendas no solo são algumas</p><p>das indicações do rastejo.</p><p>Figura 5 - Representação esquemática de</p><p>movimento em rastejo.</p><p>Fonte: CAPUTO, 1988</p><p>(a) (b)</p><p>Figura 6 - Exemplos de rastejo, sendo (a) uma representação esquemática e (b) foto de uma área</p><p>afetada por rastejo.</p><p>Fonte: http://www.rc.unesp.br/</p><p>Acrescentamos que os vários tipos de movimento de massa em taludes podem ter</p><p>diferentes velocidades, ou seja, desde os movimentos de escorregamento lento até os</p><p>de grandes velocidades. Essa velocidade depende em grande parte do teor de água</p><p>dos materiais, ou seja, quanto maior o teor de água, maior será a velocidade do</p><p>movimento de terra.</p><p>8.3 Principais tipos de problemas encontrados em taludes</p><p>8.3.1 Erosão</p><p>Entende-se por processo erosivo a destruição da estrutura do solo e sua remoção,</p><p>sobretudo pela ação das águas de escoamento superficial, depositando-o em áreas</p><p>mais baixas do relevo. Pode-se dar tanto em encostas naturais como em taludes de</p><p>corte e de aterro</p><p>http://www.rc.unesp.br/</p><p>A evolução de uma erosão pode chegar ao fenômeno denominado “voçorocas”. Essas</p><p>apresentam velocidade lenta, porém contínua e progressiva, e ao longo do tempo, tem</p><p>elevado poder destrutivo.</p><p>Voçoroca ou ravina:</p><p>É um fenômeno geológico que consiste na formação de grandes buracos de erosão,</p><p>causados pelas chuvas, em solos onde a vegetação é escassa e não protege mais o</p><p>solo.</p><p>Figura 7 - Erosão tomando parte de uma estrada</p><p>rural.</p><p>Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/</p><p>Figura 8 - Voçoroca com quase dois quilômetros de</p><p>extensão no interior do estado do Ceará</p><p>Fonte: http://www.gp1.com.br/</p><p>8.3.2 Escorregamentos</p><p>Movimentos rápidos de porções de taludes naturais, de cortes ou aterros. Podem</p><p>ocorrer devido à diversos fatores, tendo a água como principal agente destrutivo, que</p><p>são observados com mais freqüência em períodos chuvosos.</p><p>http://www.portalsaofrancisco.com.br/</p><p>http://www.gp1.com.br/</p><p>Atualmente, esse problema tem sido preocupante para as autoridades e população</p><p>brasileira, fato que tem ocorrido em várias regiões, principalmente em regiões do</p><p>estado do Rio de Janeiro como mostram algumas imagens a seguir:</p><p>(a) (b)</p><p>Figura 9 - Imagens de escorregamentos ocorridos do estado do Rio de Janeiro, sendo (a) em Angra dos</p><p>Reis e (b) na cidade de Niterói.</p><p>Fonte: Imagem (a) http://www.jequiereporter.com.br/ e (b) http://noticias.r7.com/cidades/noticias/</p><p>Figura 10 - Outra imagem de escorregamento ocorrido em</p><p>Angra dos Reis (RJ).</p><p>Fonte: http://www.abril.com.br/noticias/</p><p>Os escorregamentos podem ocorrer devido a diversos fatores, tanto nos taludes de</p><p>cortes como nos de aterros. A seguir, apresentamos os mais comuns.</p><p>- Escorregamento devido à inclinação acentuada do talude de corte:</p><p>Escorregamentos causados principalmente pela não compatibilidade das inclinações</p><p>dos taludes com as resistências dos solos.</p><p>http://www.jequiereporter.com.br/</p><p>http://noticias.r7.com/cidades/noticias/</p><p>http://www.abril.com.br/noticias/</p><p>Figura 11 - Sequência esquemática de um processo de escorregamento devido à inclinação acentuada</p><p>no talude de corte</p><p>Fonte: IPT, apostila Estabilidade de Taludes – UFSC.</p><p>- Escorregamento devido à saturação do maciço:</p><p>Ocorrem associados à elevação do lençol freático, ou devidos à saturação temporária</p><p>do solo, decorrente da infiltração durante longos períodos de chuva (ver imagens da</p><p>figura 9 e 10).</p><p>Figura 12 - Representação de um escorregamento devido a saturação do maciço</p><p>Fonte: IPT, apostila Estabilidade de Taludes – UFSC.</p><p>- Escorregamento devido a problemas na fundação do talude de aterro:</p><p>São observados, principalmente, em aterros construídos sobre solos de baixa</p><p>capacidade de suporte.</p><p>Figura 13 - Representação de um escorregamento em aterro sobre solo mole.</p><p>Fonte: IPT, apostila Estabilidade de Taludes – UFSC</p><p>- Escorregamento devido à má compactação do corpo do aterro:</p><p>Isso ocorre quando o aterro não é executado de forma conveniente, ou seja, não são</p><p>utilizados materiais e equipamentos adequados na sua execução.</p><p>Figura 14 - Representação de um escorregamento</p><p>devido à má compactação do aterro</p><p>Fonte: IPT, apostila Estabilidade de Taludes – UFSC</p><p>- Escorregamento devido a problemas em travessia de cursos d’águas:</p><p>Ocorre em locais onde há a interceptação de cursos d’águas pelo corpo do aterro, cuja</p><p>travessia é feita através de bueiros ou galerias. Esse problema se dá quando existe</p><p>uma obstrução na entrada ou na saída do bueiro ou galeria, forçando a água a passar</p><p>pelo corpo do aterro. Isso provoca a desestabilização do talude e por consequência</p><p>provoca seu colapso.</p><p>Figura 15 - Representação de um escorregamento devido à obstrução da tubulação de drenagem</p><p>Fonte: IPT, apostila Estabilidade de Taludes – UFSC</p><p>- Escorregamento devido a problemas com o sistema de drenagem e proteção</p><p>superficial (revestimento vegetal):</p><p>O sistema de drenagem superficial (canaleta, escadas d’água e outros dispositivos)</p><p>insuficientes pode provocar instabilidade nos taludes. Esse problema se agrava quando</p><p>inexiste um sistema de proteção superficial (revestimento vegetal).</p><p>Figura 16 - Escorregamento provocado pela falta de revestimento vegetal no aterro</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>8.3.4</p><p>o de orientar uma</p><p>investigação necessária, permitindo uma adequada análise de um problema.</p><p>Em função do mecanismo de formação, costumamos dividir os solos em três grandes</p><p>grupos: solo residual, solo sedimentar e solo orgânico.</p><p>1.3.1 Solos residuais</p><p>São os solos que permanecem junto à rocha de origem. Obedecem a uma gradual</p><p>transição de solo até a rocha e por isso sua resistência é crescente com a</p><p>profundidade.</p><p>Para que os solos residuais ocorram, é necessário que a velocidade de decomposição</p><p>da rocha seja maior do que a velocidade de remoção por agentes externos, tais como a</p><p>o vento ou o regime de chuva.</p><p>As condições existentes nas regiões tropicais são favoráveis a degradações da rocha de</p><p>forma mais rápida, razão pela qual as maiores ocorrências de solos residuais situam-se</p><p>nessas regiões, entre elas o Brasil. Amostras de solo residual podem ser vistos nas</p><p>Figuras 4 e 5.</p><p>Figuras 4 - Solos residuais Figura 5 - Solos residuais</p><p>Fonte: VILLIBOR, 2007 Fonte: VILLIBOR, 2007</p><p>Os solos residuais se apresentam em horizontes com grau de intemperização</p><p>decrescente, recebendo denominações distintas: solo residual jovem e solo residual</p><p>maduro, conforme mostra na figura a seguir.</p><p>Figura 6 - Perfil de solo residual resultante da decomposição de rocha</p><p>Fonte: BRASIL, 2006</p><p>O solo residual jovem mantém a estrutura original da rocha, porém sem a mesma</p><p>consistência. Visualmente, podemos confundir com uma rocha alterada, mas</p><p>apresenta pequena resistência ao manuseio.</p><p>O solo residual maduro apresenta pouca ou nenhuma característica da rocha de</p><p>origem e são relativamente homogêneas.</p><p>1.3.2 Solos sedimentares</p><p>Também conhecidos como solos transportados, são aqueles que foram levados ao seu</p><p>atual local por algum agente de transporte.</p><p>Apresentam características e denominações distintas em função do agente</p><p>transportador, conforme exposto a seguir:</p><p>a) Solos aluvionares</p><p>Solos resultantes do carreamento pela água. Sua constituição depende da velocidade</p><p>das águas no momento de deposições, ou seja, um curso de água mais lento carrega e</p><p>deposita em outro local, apenas os sedimentos mais finos. Já um curso de água mais</p><p>rápido é capaz de transportar sedimentos mais grossos, como os cascalhos,</p><p>depositando-o em outros locais. Os solos aluvionares são comuns nas várzeas ou leitos</p><p>de córregos e rios ou em planícies de inundações. Como exemplo desse tipo de solo,</p><p>temos as areias de rios, cascalhos, pedriscos etc.</p><p>Figura 7 - Solo com pedriscos e pedras próximo ao leito de rio</p><p>Fonte: www.sxc.hu/photo/1418644.</p><p>Figura 8 - Leito de rio com pedras</p><p>Fonte: COELHO, 2012</p><p>Figura 9 - Planície de Inundação</p><p>Fonte: COELHO, 2012</p><p>b) Solos coluvionares</p><p>Solos formados por ação da gravidade e é muito comum encontrá-los em encostas de</p><p>serras e nos pés de taludes, como também depositados sobre solos residuais.</p><p>Os solos coluvionares são dentre os solos transportados os mais heterogêneos</p><p>granulometricamente, pois a gravidade transporta indiscriminadamente desde grandes</p><p>blocos de rocha até as partículas mais finas de argila.</p><p>GLOSÁRIO</p><p>Granulometria</p><p>A granulometria de um solo representa a predominância do tamanho das partículas na</p><p>sua composição. Esse assunto será tratado com mais detalhes na Aula 2.</p><p>http://www.sxc.hu/browse.phtml?f=download&id=1418644&redirect=photo</p><p>Solo coluvionar</p><p>Figura 10 - Solo coluvionar na Chapada Diamantina</p><p>Fonte: http://chapada diamantina.com.br</p><p>c) Solos eólicos</p><p>Solos formados pelo transporte do vento. São muito comuns em regiões litorâneas e</p><p>lençóis de dunas.</p><p>Figura 11 - Dunas em Canoa Quebrada (CE)</p><p>Fonte: http://confins.revues.org/6970.</p><p>Figura 12 - Dunas no Parque Nacional dos Lençóis Maranhense</p><p>Fonte: COELHO, 2012</p><p>d) Solos glaciais</p><p>Solos formados pelo transporte do gelo. São decorrentes de grandes massas de gelos</p><p>que se deslocam a uma velocidade muito pequena e se depositam em locais,</p><p>formando solos de baixa estabilidade.</p><p>GLOSÁRIO</p><p>Solos de baixa estabilidade</p><p>São solos que não apresentam resistência para assentamentos de edificações ou</p><p>qualquer outro tipo de construção.</p><p>O Brasil há milhões de anos sofreu intensa atividade glacial, havendo vestígios muito</p><p>pequenos desta ocorrência no sul do país. Seus estudos tem pouca importância no</p><p>Brasil, embora em outros países, tais como da Oceania e da Europa, as pesquisas sobre</p><p>seu comportamento são de grande relevância.</p><p>Figura 11 - Imagem de Solo glacial</p><p>Fonte: www.sxc.hu/photo/862896.</p><p>1.3.3 Solos orgânicos</p><p>São chamados solos orgânicos aqueles que contêm uma grande quantidade de matéria</p><p>decorrente de decomposição de origem vegetal ou animal. São de fácil identificação,</p><p>pela cor escura e pelo odor característico.</p><p>Esses solos são, geralmente, problemáticos na construção civil devido a sua baixa</p><p>resistência e alta compressibilidade. No entanto, são muito utilizados na agricultura</p><p>por serem ricos em matéria orgânica.</p><p>http://www.sxc.hu/browse.phtml?f=download&id=862896&redirect=photo</p><p>Em algumas formações, ocorre uma importante concentração de folhas e caules em</p><p>processo incipiente de decomposição, formando as turfas, que são materiais</p><p>extremamente deformáveis.</p><p>Figura 13 - Solos orgânicos utilizados na agricultura Figura 14 - Solos orgânicos utilizados na agricultura.</p><p>Fonte: www.sxc.hu/photo/866340 Fonte: www.sxc.hu/photo/706402</p><p>Como exposto, a classificação do solo, de acordo com sua origem e formação, traz</p><p>informações importantes para o seu estudo. Porém, deve ser complementado com</p><p>elementos constituintes de sua estrutura, o que nos leva a classificá-lo de acordo com</p><p>o tamanho de suas partículas ou com a sua consistência, assuntos que serão tratados</p><p>na próxima aula.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>Levando em consideração a origem e evolução natural do solo, como podemos</p><p>classificá-lo? Descreva cada tipo identificando suas características básicas.</p><p>Resumo</p><p> O solo tem a sua origem na decomposição das rochas por processos</p><p>degenerativos denominados intemperismo.</p><p> O intemperismo pode ser decorrente de agentes físicos, químicos ou biológicos.</p><p> O intemperismo físico ou mecânico leva à degradação da rocha e à</p><p>desorganização da estrutura dos minerais constituintes devido, principalmente, a</p><p>mudanças térmicas e a ação erosiva da água, gelo e vento.</p><p> No intemperismo químico, os minerais da rocha original são transformados em</p><p>novos minerais por reação química, que são aceleradas caso a rocha já tenha</p><p>sido previamente fragmentada.</p><p>http://www.sxc.hu/photo/866340</p><p>http://www.sxc.hu/photo/706402</p><p>http://www.sxc.hu/browse.phtml?f=download&id=866340&redirect=photo</p><p>http://www.sxc.hu/browse.phtml?f=download&id=706402&redirect=photo</p><p> O intemperismo biológico é produzido por atividade bacteriana, sendo as raízes</p><p>das árvores um dos seus principais agentes. As raízes penetram nas rochas</p><p>promovendo sua degradação.</p><p> Solos residuais permanecem junto à rocha de origem e obedecem a uma gradual</p><p>transição de solo até a rocha e por isso sua resistência é crescente com sua</p><p>profundidade.</p><p> Solos aluvionares resultam do carreamento pela água e são comuns nas várzeas</p><p>ou leitos de córregos e rios ou em planícies de inundações.</p><p> Solos coluvionares são formados por ação da gravidade, típicos de encostas, e</p><p>apresentam uma granulometria heterogênea, já que a gravidade não distingue o</p><p>tamanho de grãos.</p><p> Solos eólicos são formados pelo transporte do vento, típicos de regiões</p><p>litorâneas e lençóis de dunas.</p><p> Solos glaciais são formados pelo transporte do gelo, decorrentes de grandes</p><p>massas de gelos que se deslocam a uma velocidade muito pequena.</p><p> Solos orgânicos são ricos em nutrientes, o que justifica sua utilização em</p><p>agricultura. No entanto, sua capacidade</p><p>Recalques em aterros</p><p>Recalques são fenômenos que interferem de maneira substancial no terreno e podem</p><p>constituir-se em indícios de futuros escorregamentos.</p><p>Figura 17 - Representação de um recalque no corpo de aterro</p><p>Fonte: IPT, Apostila Estabilidade de Taludes – UFSC</p><p>8.3.5 Queda de blocos</p><p>Problema encontrado em taludes caracterizado por movimentos rápidos, geralmente</p><p>em queda livre, mobilizando volumes de rocha relativamente pequenos. Ocorre</p><p>frequentemente em taludes de corte em rochas.</p><p>Este fenômeno ocorre devido à descontinuidade do maciço rochoso, onde a pressão</p><p>do acúmulo de água ou a penetração e crescimento de raízes provoca o</p><p>desprendimento de blocos.</p><p>Figura 18 - Talude apresentando queda em blocos</p><p>Fonte: IPT, Apostila Estabilidade de Taludes – UFSC</p><p>8.3.6 Rolamento de Blocos</p><p>Ocorrem naturalmente em encostas quando processos erosivos ou pequenos</p><p>escorregamentos removem o apoio de sua base, condicionando o movimento de</p><p>rolamento.</p><p>Figura 19 - Representação de um talude com rolamento de</p><p>blocos</p><p>Fonte: IPT, Apostila Estabilidade de Taludes – UFSC</p><p>8.4 Estabilização de taludes</p><p>Para evitar ou dar soluções para os principais problemas citados anteriormente, são</p><p>feitas as estabilizações nos taludes ou executadas obras de contenção, que serão</p><p>abordadas adiante, nesse texto.</p><p>Quanto aos métodos de estabilização de taludes, existem vários. A escolha por um</p><p>método depende do tipo de problema a ser resolvido e da viabilidade de execução e</p><p>financeira.</p><p>Vale lembrar aqui que cada caso é um caso e, portanto, a adoção de uma solução deve</p><p>ser embasada em estudos cuidadosos.</p><p>Os métodos mais usuais são abordados a seguir.</p><p>8.4.1 Revestimento de taludes</p><p>É um método muito comum utilizado com a finalidade de fazer uma proteção eficaz da</p><p>superfície do talude, sobretudo, contra a erosão. Nesse método faz-se a plantação do</p><p>talude com espécies de vegetais adequados ao clima local.</p><p>8.4.2 Reconstrução de Taludes</p><p>Como o próprio nome diz, consiste na reconstrução total do talude tomando os</p><p>cuidados básicos necessários para um bom aproveitamento do mesmo.</p><p>8.4.3 Retaludamento</p><p>É um processo de terraplanagem através do qual se alteram os taludes já existentes,</p><p>em um determinado local, para se conseguir uma estabilização do mesmo. Das obras</p><p>de estabilização de taludes é a mais usada devido à sua simplicidade e eficácia.</p><p>Geralmente, é associado a obras de controle de drenagem superficial e de proteção</p><p>superficial.</p><p>8.4.4 Utilização de bermas de equilíbrio</p><p>Este método consiste em colocar no pé do talude, bermas, isto é, baquetas de terra.</p><p>Em geral é executada do mesmo material do talude, cuja finalidade é aumentar sua</p><p>estabilidade. Este aumento ocorre devido ao seu próprio peso e à redistribuição das</p><p>tensões de cisalhamento que se produzirá no terreno de fundação.</p><p>Figura 20 - Ilustração de um talude com bermas de equilíbrio</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>Figura 21 - Execução de um talude com várias bermas.</p><p>Fonte: http://www.panoramio.com/</p><p>8.4.5 Obras de Contenção</p><p>Entendemos por obras de contenção todas as estruturas que oferecem resistência à</p><p>movimentação do talude ou à sua ruptura, ou ainda, que reforçam uma parte do</p><p>maciço de modo a resistir aos esforços tendentes à instabilização do mesmo.</p><p>Podem ser classificadas em:</p><p> Muros de Arrimo;</p><p> Obras especiais de estabilização;</p><p> Soluções alternativas em aterros.</p><p>a) Muros de Arrimo – trata-se de muros tipo gravidade, ou seja, aqueles nos quais a</p><p>reação ao empuxo do solo é proporcionada pelo peso do muro e pelo atrito em sua</p><p>fundação.</p><p>Antigamente, os muros de arrimo eram apenas pedras empilhadas na beira de uma</p><p>encosta. Com o avanço tecnológico foram criados vários tipos de muros de arrimo,</p><p>sendo os mais usuais citados a seguir.</p><p>- Muros tipo “gravidade” – são muros basicamente constituídos de pedras arrumadas</p><p>manualmente, podendo ser argamassadas ou não. Sua resistência depende</p><p>exclusivamente da união dessas pedras. É recomendado para contenção de taludes de</p><p>pequenas alturas (até aproximadamente 1,5m) e devemos tomar o cuidado de</p><p>implantar a drenagem por meio de barbacãs (drenos). Na figura abaixo visualiza-se</p><p>esse tipo de obra.</p><p>http://www.panoramio.com/</p><p>Figura 22 - Muro de contenção em pedra argamassada</p><p>Fonte: http://www.meioambiente.pro.br/</p><p>Figura 23 - Execução de muro de contenção em pedra</p><p>argamassada, em Morro da Cruz</p><p>http://www.flickr.com/photos/projetomacicodomorrodacruz/</p><p>- Crib-walls – é um sistema de peças de concreto armado, que são encaixadas entre si,</p><p>formando uma espécie de gaiola ou caixa, cujo interior é preenchido com material</p><p>terroso ou, de preferência, com blocos de rocha, seixos de maiores dimensões ou</p><p>ainda entulho (metodologia sustentável).</p><p>Geralmente, são utilizados na construção de aterros em encostas e, devido a sua</p><p>forma construtiva, são naturalmente bem drenadas e pouco sensíveis a</p><p>movimentações e recalques. Na figura a seguir podemos ver um exemplo de muro de</p><p>contenção com crib-wall.</p><p>http://www.meioambiente.pro.br/</p><p>http://www.flickr.com/photos/projetomacicodomorrodacruz/</p><p>Figura 24 - Execução de muro de contenção em crib-wall</p><p>Fonte: http://www.retainingsolutions.com.au/</p><p>- Gabiões – Trata-se de caixas ou gaiolas de arame galvanizado, preenchidas com</p><p>pedra britada ou seixos, que são colocadas justapostas e costuradas umas às outras</p><p>por arame, formando muros de diversos formatos.</p><p>São utilizados geralmente como proteção superficial de encostas, proteção de</p><p>margens de rios e riachos, mas são também utilizados como muros de contenção até</p><p>alturas de alguns metros.</p><p>Apesar de sua simplicidade construtiva e custo relativamente baixo deve-se tomar o</p><p>cuidado quando da sua implantação em utilizar uma manta geotêxtil ou areia fina</p><p>como material de transição entre o muro e a encosta. Abaixo se apresentam</p><p>ilustrações mostrando obras com muro de gabião.</p><p>Figura 25 - Execução de uma obra de contenção em gabião</p><p>Fonte: http://www.gabioes.com/</p><p>http://www.retainingsolutions.com.au/</p><p>http://www.gabioes.com/</p><p>Figura 26 - Outro exemplo de obra de contenção em gabião</p><p>Fonte: http://www.gabioes.com/</p><p>- Muros de concreto armado – geralmente estão associados à execução de aterros ou</p><p>reaterros, uma vez que, para sua estabilidade precisam contar, além do peso próprio,</p><p>com o peso de uma porção de solo adjacente, que funciona como parte integrante da</p><p>estrutura de arrimo. A execução de um sistema de drenagem adequado é</p><p>imprescindível para que sua aplicação seja eficaz.</p><p>Figura 27 - Vista de um muro de contenção em</p><p>concreto armado</p><p>Fonte: http://jlempreiteiro.blogspot.com.br/</p><p>b) Obras especiais de estabilização</p><p>- Tirantes: os tirantes têm como objetivo ancorar massas de solo ou blocos de rocha</p><p>diretamente a uma zona mais resistente do maciço através de fios, barras ou</p><p>cordoalhas de aço.</p><p>http://www.gabioes.com/</p><p>http://jlempreiteiro.blogspot.com.br/</p><p>Figura 28 - Detalhes de contenção com tirantes</p><p>Fonte: IPT, Apostila Estabilidade de Taludes – UFSC</p><p>- Cortinas atirantadas: consiste numa parede de concreto armado, através dos quais o</p><p>maciço é perfurado e introduzido nos furos, os tirantes. A figura abaixo ilustra um</p><p>exemplo de aplicação de uma cortina atirantada.</p><p>Figura 29 - Detalhe de um muro com cortina atirantada</p><p>Fonte: IPT, Apostila Estabilidade de Taludes – UFSC</p><p>Figura 30 - Cortina atirantada em talude de estrada</p><p>Fonte: http://www.dicionario.pro.br/</p><p>- Terra armada: São constituídos pela associação de solo compactado e armaduras,</p><p>completada por um paramento externo composto de placas. A execução desse tipo de</p><p>obra é feita sob supervisão e assistência da empresa que detém a patente deste</p><p>processo no Brasil,</p><p>visto que é uma tecnologia patenteada.</p><p>Figura 31 - Exemplos de obras de contenção utilizando terra armada</p><p>Fonte: http://www.engenhariacivil.com/</p><p>c) Soluções alternativas em aterros – consistem na introdução de materiais mais</p><p>resistentes no corpo do aterro que trabalham em conjunto com o solo compactado. Os</p><p>processos mais conhecidos são o reforço pela introdução de fibras metálicas ou de</p><p>geotêxteis, como mostram alguns exemplos na figura abaixo.</p><p>Figura 32 - Exemplos de geotêxteis</p><p>Fonte: http://www.lrengenhariaeconsultoria.com.br/</p><p>http://www.dicionario.pro.br/</p><p>http://www.engenhariacivil.com/</p><p>http://www.lrengenhariaeconsultoria.com.br/</p><p>Figura 33 - Exemplos de obras de estabilização utilizando geotêxtil</p><p>Fonte: http://www.lrengenhariaeconsultoria.com.br/</p><p>8.4.6 Obras de drenagem</p><p>Devido aos inúmeros efeitos que a água pode exercer sobre uma obra, é</p><p>extremamente necessário que se tomem cuidados no que diz respeito à drenagem</p><p>adequada do terreno. Sendo assim, deve ser feito um estudo envolvendo todos os</p><p>dispositivos de drenagem necessários. Entretanto, este assunto não faz parte do</p><p>contexto do curso de edificações, e por isso não será abordado nessa disciplina.</p><p>Resumo</p><p>Nesta aula, desenvolvemos o conceito de taludes naturais e escavados, conhecemos os</p><p>tipos de movimentos de taludes e os principais tipos de problemas encontrados nos</p><p>taludes naturais e escavados. Aprendemos, ainda, os principais métodos de</p><p>estabilização de taludes e conhecemos as principais obras de contenção utilizadas.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>1) Qual o conceito que se dá para taludes?</p><p>2) Cite os principais movimentos de terra que podem ocorrer nos taludes naturais ou</p><p>escavados.</p><p>3) Cite alguns problemas encontrados em taludes naturais ou escavados.</p><p>4) O que é erosão e voçoroca?</p><p>5) Como ocorrem os escorregamentos devido a saturação do maciço?</p><p>6) O que são recalques em aterros?</p><p>7) Cite alguns métodos de estabilização de taludes.</p><p>8) Dentre as obras de contenção, qual a mais utilizada para taludes de pequenas</p><p>alturas?</p><p>http://www.lrengenhariaeconsultoria.com.br/</p><p>9) No que consiste as obras em gabiões?</p><p>10) No que consiste as obras em terra armada?</p><p>AULA 9: Fundações</p><p>Meta</p><p>Conceituar fundações e conhecer os diversos tipos utilizados em obras de engenharia.</p><p>Objetivos</p><p>Conhecer os conceitos de fundações, entender porque são importantes para as</p><p>edificações e conhecer os principais tipos, analisando sua aplicação e suas etapas de</p><p>execução.</p><p>9.1 Conceito de fundações</p><p>As fundações são partes das edificações que, geralmente, ficam enterradas no solo e</p><p>foras do nosso campo de visão. Elas têm a função de receber as cargas provenientes da</p><p>estrutura (pilares, vigas, lajes e etc.) e transmiti-las ao solo.</p><p>Antes de definir qual o tipo de fundação a ser utilizada é extremamente importante</p><p>realizar uma investigação e um estudo adequado do solo para conhecer suas</p><p>características e entender seu comportamento. Um estudo de solo mal elaborado</p><p>pode significar um dimensionamento equivocado das fundações, representando um</p><p>grande risco para a obra e para as pessoas envolvidas.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Os métodos de investigação e estudo do solo foram abordados na Aula 2 – Exploração</p><p>do Subsolo.</p><p>9.2 Classificação das fundações</p><p>As fundações variam conforme as características da obra e de acordo com os</p><p>resultados dos ensaios realizados no solo. Dependendo da forma como as cargas da</p><p>edificação são transmitidas para o solo as fundações podem ser classificadas em:</p><p> Fundações Diretas: A carga da edificação é transmitida e descarregada no solo</p><p>somente por pressões sobre a base da fundação.</p><p>Figura 1 - Desenho esquemático de uma fundação direta</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p> Fundações Indiretas: A carga da edificação é transmitida e descarregada no</p><p>solo por pressões sobre a base da fundação e, também, pelo atrito ou adesão</p><p>ao longo de toda a área da superfície lateral da fundação.</p><p>Figura 2 - Desenho esquemático de uma fundação indireta</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>As soluções empregadas para resolver as situações estruturais podem, muitas vezes,</p><p>empregar tanto fundações diretas como indiretas. É comum ver, por exemplo, o</p><p>emprego de estacas de concreto armado (fundação indireta) associadas a blocos</p><p>maciços (fundação direta) que servem para garantir maior estabilidade no</p><p>agrupamento e na disposição das estacas. Neste caso, as fundações são consideradas</p><p>“mistas”.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Apesar da maioria das soluções em fundação serem em concreto armado ou em peças</p><p>metálicas também são utilizados materiais como argamassa e madeira.</p><p>Agora veremos a relação das principais soluções praticadas na engenharia, de acordo</p><p>com o contexto da obra e as condições do solo, como mencionadas anteriormente.</p><p>Abordaremos somente as principais soluções utilizadas no mercado, não descartando</p><p>a possibilidade de existirem outros tipos de fundações. Também serão detalhados</p><p>alguns procedimentos executivos das fundações aqui contempladas.</p><p>Figura 3 - Esquema dos principais tipos de fundação</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>A seguir apresentam-se as principais características de cada tipo dessas fundações, e a</p><p>sequência de ações para suas execuções.</p><p>9.3 – Estudando as características, aplicação e execução das fundações</p><p>Com o intuito de atender o que foi proposto no objetivo, falta conhecer as</p><p>características dos principais tipos de fundações, abordando suas aplicações e</p><p>sequência de execução. Primeiramente, serão abordadas as fundações do tipo diretas</p><p>e, logo após, as fundações indiretas.</p><p>9.3.1 – Fundações Diretas</p><p>9.3.1.1 – Blocos de Fundação</p><p>Os blocos são elementos maciços e extremamente rígidos. Geralmente, possuem</p><p>formato retangular e podem ser executados em concreto simples, concreto armado,</p><p>concreto ciclópico (argamassa e pedra-de-mão) ou simplesmente em alvenaria de</p><p>pedra. Possuem boa resistência contra esforços de compressão.</p><p>Figura 4 - Bloco de fundação em concreto armado</p><p>Fonte: http://www.ufpr.br/fotos/bloco.jpg</p><p>Sequência de ações para execução:</p><p>- Inicialmente faz-se a abertura da vala de acordo com as dimensões do projeto</p><p>(lembrando que se deve deixar espaço extra para os operários trabalharem).</p><p>- Em seguida, realiza-se a compactação do material do fundo e lança-se uma camada</p><p>fina (5cm ou 7cm) de concreto simples. É realizada, então, a montagem das formas de</p><p>madeira e lançada a armadura da peça se existir.</p><p>- Por fim, lança-se o concreto.</p><p>9.3.1.2 – Sapatas</p><p>As sapatas são peças maciças rígidas com um formato que combina um bloco</p><p>retangular com um tronco de pirâmide (ver Figura 5). Apresentam uma pequena altura</p><p>http://www.ufpr.br/fotos/bloco.jpg</p><p>em relação a base retangular e, ao contrário dos blocos, resistem muito bem à</p><p>esforços de flexão.</p><p>As sapatas podem ser isoladas (transmitindo esforços de apenas um pilar), contínuas</p><p>(também chamadas de “sapatas corridas”, que transmitem esforços em uma linha</p><p>inteira de cargas geralmente provenientes de paredes) ou combinadas (onde duas ou</p><p>mais sapatas isoladas estão interligadas por um trecho de sapata corrida). A seguir,</p><p>apresentam-se exemplos de sapatas, sendo uma sapata isolada e outra sapata corrida.</p><p>Figura 5 - Vista de uma sapata isolada</p><p>Fonte: http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/137</p><p>Figura 6 - Vista de uma sapata continua, ou corrida</p><p>Fonte: http://lojadorevestimento.sapata-corrida.jpg</p><p>Sequência de ações para execução:</p><p>- Inicialmente deve-se fazer a abertura da vala conforme medidas especificadas em</p><p>projeto;</p><p>http://lojadorevestimento.sapata-corrida.jpg/</p><p>- Logo após, é feito o apiloamento (compactação) do fundo da vala para, então, lançar</p><p>uma camada de concreto magro (geralmente de 5cm de espessura);</p><p>- Em seguida, realiza-se a montagem das formas de madeira e o lançamento da</p><p>armadura também detalhada em projeto;</p><p>- Com a armadura lançada, é feita a concretagem da peça.</p><p>9.3.1.3 – Radier</p><p>O Radier é um tipo de fundação mais indicada para solos com baixa resistência (solos</p><p>moles). Sendo uma placa de concreto armado (semelhante a uma laje), este tipo de</p><p>fundação ajuda a evitar recalques diferenciais no terreno, garantindo uma maior</p><p>estabilidade. A laje contínua, que é o Radier, possibilita a distribuição de maneira</p><p>uniforme das cargas provenientes da construção. É comum observar um</p><p>prolongamento das dimensões do Radier em 50 ou 60cm, fazendo ele atuar também</p><p>como calçada ou passeio em torno da edificação.</p><p>Saiba mais</p><p>Recalques diferenciais ocorrem quando acontece o rebaixamento do nível do terreno</p><p>em alguns pontos específicos.</p><p>Figura 7 - Vista de uma fundação tipo radier</p><p>Fonte: http://www.recriarcomvoce.com.br/blog.recriar</p><p>Sequência de ações para execução:</p><p>- O solo que receberá o Radier, primeiramente necessita de ser preparado: é feita a</p><p>compactação do solo e o seu nivelamento. Uma camada de areia ou um lastro de</p><p>concreto magro são utilizados para garantir um melhor nivelamento do terreno.</p><p>http://www.recriarcomvoce.com.br/</p><p>- Em seguida, lança-se uma camada de brita nº2 (também compactada, logo após o</p><p>lançamento) e cobre-se toda a área com uma lona para evitar a passagem da água do</p><p>solo para o Radier.</p><p>- Enfim, coloca-se a malha de ferros que atuarão como a armadura da peça, os sarrafos</p><p>(ou forma de madeirite) nas laterais e lança-se o concreto.</p><p>9.3.1.4 - Tubulões</p><p>O tubulão é um tipo de fundação direta e profunda, onde um poço de concreto</p><p>armado é escavado até o ponto de terreno firme. Chegando ao ponto desejado, a base</p><p>do poço é, então, alargada para melhor transmitir os esforços estruturais.</p><p>Os tubulões são compostos basicamente por três partes principais: Cabeça (parte</p><p>superior), fuste e base (parte de contato com o terreno resistente).</p><p>De acordo com a situação do solo e as condições do local onde será realizada a obra,</p><p>os tubulões podem ser escavados manualmente (pá, picareta, sarrilho) ou</p><p>mecanicamente (com uma máquina perfuratriz). É importante ressaltar que, mesmo</p><p>que o tubulão seja escavado mecanicamente, o alargamento da base desse ser</p><p>realizado manualmente.</p><p>Os tubulões podem ser executados a céu aberto ou utilizando uma câmara de ar</p><p>comprimido.</p><p>a) Tubulões a céu aberto</p><p>Como o próprio nome sugere, esse tubulões têm seus poços escavados a céu aberto,</p><p>com ou sem revestimento metálico (grandes anéis utilizados para fazer o escoramento</p><p>do solo). Eles podem ser escavados manualmente ou mecanicamente.</p><p>São usados em terrenos com solos muito coesivos (solos argilosos, por exemplo) e sua</p><p>base deve sempre ficar acima do Nível da Água (investigado nos ensaios de sondagem</p><p>do terreno). Caso seja necessário executar o tubulão abaixo do Nível da Água, deve-se</p><p>realizar o esgotamento da água inicialmente.</p><p>Figura 8 - Execução de uma fundação com</p><p>tubulão a céu aberto</p><p>Fonte: http://www.fcfundacao.com.br/fotos/tubulao-ceu-aberto3.jpg</p><p>b) Tubulões a ar comprimido</p><p>Em locais onde o nível da água é muito elevado e não é possível realizar o</p><p>esgotamento da água, a solução é fazer uso de uma câmara de ar comprimido. O ar</p><p>comprimido é injetado na câmara impedindo da água infiltrar no interior do tubulão e</p><p>prejudicar a perfuração do poço.</p><p>Sequência de ações para execução:</p><p>- O procedimento deve ser iniciado com a concretagem de um tubo de revestimento</p><p>ou com o uso de anéis metálicos, soldados uns nos outros;</p><p>- Depois de realizada o primeiro escoramento, realiza-se a escavação até abaixo do</p><p>nível da água enquanto for possível fazer o esgotamento da água;</p><p>- Terminada a escavação, instala-se a câmara de ar comprimido para permitir a</p><p>entrada de técnicos e operários que realizarão o alargamento da base do tubulão;</p><p>- Terminada essa etapa, realiza-se a concretagem do fuste do tubulão e retira-se o</p><p>escoramento.</p><p>http://www.fcfundacao.com.br/fotos/tubulao-ceu-aberto3.jpg</p><p>Figura 9 - Execução de uma fundação com tubulão a ar comprimido</p><p>Fonte: http:// 1.bp.blogspot.com</p><p>9.3.2 – Fundações Indiretas</p><p>As fundações indiretas são principalmente representadas pelas estacas.</p><p>Estacas</p><p>Peças em concreto armado, de madeira ou em estrutura metálica que transmitem</p><p>cargas a camadas profundas do terreno.</p><p>Possuem formatos cilíndricos ou prismáticos alongados, com seção circular ou</p><p>retangular.</p><p>Dependendo do método de execução, as estacas podem ser pré-moldadas (quando</p><p>são confeccionadas fora do local da obra) ou moldadas “in loco” (quando são</p><p>confeccionadas no próprio local de aplicação)</p><p>Retomando o que foi esclarecido no item 9.2 – Classificação das Fundações, serão</p><p>abordadas apenas as formas de estacas mais utilizadas no mercado.</p><p>9.3.2.1 – Estacas pré-moldadas</p><p>As estacas pré-moldadas são confeccionadas fora do local de aplicação, podendo ser</p><p>dentro ou fora do canteiro-de-obras. Os principais tipos utilizados são: estacas de</p><p>madeira, estacas metálicas ou estacas de concreto armado.</p><p>Estacas de Madeira</p><p>As estacas de madeira são consideradas um dos mais antigos métodos de fundação.</p><p>São cravadas utilizando equipamentos “bate-estaca” (que consiste em uma torre capaz</p><p>de suspender um martelo de elevado peso a uma altura determinada por cálculos</p><p>específicos, fazendo-o cair em queda livre logo em seguida).</p><p>São bastante resistentes aos procedimentos de execução. Dependendo da magnitude</p><p>da obra é comum fazer uso de estacas de madeira provenientes do eucalipto (para</p><p>obras de caráter provisório como contenções ou pontes de madeira) ou de “madeira-</p><p>de-lei” (maçaranduba, ipê, pau d’arco, para obras permanentes).</p><p>Para atingir profundidades maiores, faz-se uso de um anel metálico para unir as peças</p><p>uma em cima da outra.</p><p>Uma forma rústica bastante observada do emprego desse tipo de estaca são nas</p><p>construções de casas do tipo “palafitas” em terrenos mais instáveis.</p><p>Figura 10 - Exemplos de fundações indiretas executadas em estacas de madeira</p><p>Fonte: http://romanplast.com.br</p><p>Estacas Metálicas</p><p>As estacas metálicas são comumente utilizadas em formas de perfis metálicos</p><p>laminados ou soldados.</p><p>Os perfis são fabricados conforme especificado em projetos, mas, usualmente, estes</p><p>possuem seção em “H” ou em “I”. Também são utilizados trilhos simples ou chapas de</p><p>aço dobradas formando um seção circular.</p><p>Ao contrário das estacas de madeira, as chapas de aço possuem elevada resistência e</p><p>esforços de flexão e geralmente não oferece complicações durante o manuseio e</p><p>cravação. Entretanto, devemos atentar para as emendas entre perfis (geralmente</p><p>unidos através de solda, luvas ou parafusos) e observar sua exposição às reações de</p><p>corrosão devido ao contato com a água no solo (principalmente em regiões litorâneas,</p><p>onde o solo é carregado de sais minerais).</p><p>O procedimento de execução também se dá através do uso do equipamento de bate-</p><p>estaca.</p><p>Figura 11 - Execução de fundações indiretas com estacas metálicas</p><p>Fonte: http://www.geodactha.com.br/obras</p><p>Estacas de Concreto Armado</p><p>As estacas pré-moldadas de concreto armado oferecem uma vantagem em relação às</p><p>demais no que se refere ao controle de qualidade: pode-se optar por realizar tanto</p><p>durante a fase de confecção como na etapa de cravação.</p><p>Assim como as estacas pré-moldadas de madeira e aço, a estaca de concreto também</p><p>se enquadra na categoria das estacas de deslocamento, ou seja, são introduzidas no</p><p>terreno por procedimentos que não requerem a remoção do solo no local.</p><p>Além disso, devemos ter cuidado redobrados durante o içamento das estacas</p><p>(procedimento de coloca-las na torre do bate-estaca), emendas e cravação das</p><p>mesmas.</p><p>É comum ver estacas de concreto armado em diversas seções: quadradas, circulares,</p><p>octogonais e hexagonais.</p><p>Figura 9.12: Execução de fundações com estacas pré-moldadas de concreto.</p><p>Fonte: http://www.tecgeo.com.br/fotos/servico-3_3.jpg (acesso em 11/01/2013).</p><p>9.3.2.2 – Estacas moldadas no local</p><p>Como o próprio nome sugere essa modalidade de fundações indiretas é confeccionada</p><p>na posição prevista em projeto, ou seja, elas são executadas no local e trabalharão</p><p>como peças estruturais.</p><p>Devido o constante desenvolvimento tecnológico, atualmente existem diversas</p><p>soluções para fundações em terrenos de baixa resistência. Sendo assim, serão</p><p>contemplados apenas os tipos mais comuns de estacas moldadas “in loco”.</p><p>a) Estacas escavadas mecanicamente</p><p>As estacas mecanicamente escavadas são consideradas um dos tipos de fundações</p><p>indiretas mais antigas no país e são executadas com um trado espiral, conseguindo</p><p>alcançar até 30 metros de profundidade.</p><p>Esse tipo de fundação indireta é mais utilizado, atualmente, para realizar contenção de</p><p>terrenos e estabilização de aterros e cortes. Apresenta vantagens devido a mobilidade</p><p>do equipamento para execução, baixo custo de operação e por possibilitar a retirada</p><p>de material do solo para análise. Entretanto, deve-se atentar que seu uso e aplicação</p><p>são restringidos até o nível da água no terreno, não podendo ficar abaixo deste.</p><p>Figura 13 - Execução de fundação com estacas moldadas no local,</p><p>escavadas mecanicamente</p><p>Fonte: http://www. cadernodaconstrucao.com.br/pub/artigos/78.jpg</p><p>Sequência de ações para execução:</p><p>- A sequência de execução de estacas escavadas mecanicamente se inicia com a</p><p>instalação do equipamento e o seu nivelamento, seguindo com seu posicionamento no</p><p>local de execução da peça estrutural;</p><p>- Em seguida, realiza-se a escavação e, logo após, a compactação do material do fundo</p><p>com o uso de um soquete;</p><p>- Terminada a compactação, realiza-se a colocação da armadura no interior do espaço</p><p>escavado e faz-se a concretagem da estaca;</p><p>- Por fim, faz-se o adensamento do concreto com a vibração na ponta da estaca e</p><p>coloca-se a armadura de espera para o bloco de coroamento.</p><p>b) Estacas do tipo hélice contínua</p><p>A execução das estacas do tipo hélice contínua possuem um procedimento bastante</p><p>semelhante às mecanicamente escavadas, com a diferença de que a concretagem da</p><p>peça ocorre através do bombeamento do concreto através da haste central da</p><p>perfuratriz, simultaneamente com a retirada da hélice utilizada para a escavação.</p><p>Depois de lançado o concreto, a armadura da estaca é introduzida.</p><p>Esse método apresenta algumas vantagens em relação à estaca mecanicamente</p><p>escavada: utilizada em terrenos coesivos ou arenosos, abaixo ou acima do nível da</p><p>água, possui uma grande produtividade, atravessa camadas resistentes do solo, entre</p><p>outros. Entretanto, devemos ter cuidado com a qualidade do concreto utilizado e</p><p>controle com a velocidade de extração da hélice e pressão de injeção do concreto.</p><p>Figura 14 - Execução de fundação com estacas do tipo hélice contínua</p><p>Fonte: http://www. brasfond.com.br/fundacoes/images/exechelice.jpg</p><p>c) Estacas Raiz</p><p>A Estaca Raiz é um tipo de estaca injetada de pequeno diâmetro concretada “in loco”,</p><p>cuja perfuração é realizada por rotação.</p><p>O procedimento de execução é através de injeção de argamassa a uma pressão</p><p>elevada, de forma a fazer com que a massa injetada consiga infiltrar no terreno até</p><p>certo ponto (dando um aspecto de enraizamento e batizando, assim, essa fundação é</p><p>indireta).</p><p>É indicada em solos com o nível d´água elevado e em fundações de solos</p><p>extremamente moles, onde as camadas rígidas se encontram a profundidades</p><p>distantes.</p><p>Sequência de ações para execução:</p><p>- Sua execução é iniciada com o posicionamento e nivelamento da perfuratriz no local</p><p>do furo. Posicionada a máquina, inicia-se a introdução das camisas metálicas, peças</p><p>que servirão de revestimento e proteção para a estaca após execução;</p><p>- Depois das camisas metálicas atingirem o solo mais rígido, é feita a limpeza do furo</p><p>com circulação de água e iniciada a perfuração do solo resistente até a profundidade</p><p>calculada e prevista em projeto;</p><p>- Terminada a perfuração, a armadura é então introduzida no trecho escavado e a</p><p>argamassa é injetada em pressão também especificada no projeto.</p><p>Figura 15 - Sequencia executiva de uma estaca injetada</p><p>Fonte: http://www. geocities.ws/acompanhamentoobra/estinj.jpg</p><p>Resumo</p><p>Nesta aula, estudamos os conceitos de fundação e conhecemos seus principais tipos e</p><p>características específicas. Estudamos também porque são importantes na construção</p><p>civil, conhecemos a aplicabilidade de cada tipo e vimos os procedimentos básicos</p><p>executivos, com figuras ilustrativas.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>1) Qual o conceito de fundação e os tipos mais comuns?</p><p>2) Quais os tipos de sapatas e a diferença básica entre elas?</p><p>3) O que é “radier” e quando deve ser usado?</p><p>4) Quais os tipos mais comuns de estacas pré-moldadas utilizadas na construção civil?</p><p>5) Digamos que em um ensaio do tipo SPT (sondagem a percussão) identificou-se que a</p><p>camada de solo resistente se encontra a 25,00m de profundidade, ou seja, está muito</p><p>profunda. Sabendo que o nível da água se encontra a 6,00m de profundidade, explique</p><p>que tipo de fundação seria indicado para esse cenário, citando o método de execução</p><p>e as vantagens da solução proposta.</p><p>6) Imagine que Governo do Estado do Maranhão decidiu substituir todas as palafitas</p><p>da margem do Rio Anil por habitações novas. Entretanto, as casas permaneceriam no</p><p>mesmo local tendo um reforço estrutural e uma reforma completa: paredes em</p><p>alvenaria, piso em concreto magro e laje de cobertura. Que tipo de fundação poderia</p><p>ser utilizado nessa obra? Justifique sua resposta.</p><p>Mecânica de Solos Aula 1 Versão FINAL</p><p>Mecânica de Solos Aula 2 Versão 1 Bruno</p><p>Mecânica de Solos Aula 3 Versão 1 Bruno</p><p>Mecânica de Solos Aula 4 Versão 1 Bruno</p><p>Mecânica de Solos Aula 5 Versão 1 Bruno</p><p>Mecânica de Solos Aula 6 Versão 1 Bruno</p><p>Mecânica de Solos Aula 7 Versão 1 Bruno</p><p>Mecânica de Solos Aula 8 Versão 1 Bruno</p><p>Mecânica de Solos Aula 9 Versão 1 Bruno</p><p>de compressão o torna inadequado à</p><p>construção civil.</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. 1988. v. 1, 2 e 3.</p><p>DAS, BRAJA M. Fundamentos de engenharia geotécnica. Tradução All Tasks. São</p><p>Paulo, Thomson Learning, 2007.</p><p>BRASIL, Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes de Planejamento e</p><p>Pesquisa. Manual de Pavimentação. Rio de Janeiro, 2006.</p><p>MACHADO, S. L.; MACHADO, M. F. C. Apostila de Mecânica de Solos I - Conceitos</p><p>Introdutórios. UFBA.</p><p>PINTO, C. S. Curso básico de mecânica dos solos. Editora Oficina de Textos, 2006.</p><p>VARGAS, M. Introdução à mecânica dos solos. Editora Mc Graw-Hil, 1997.</p><p>VILLIBOR, D.F.; NOGAMI, J.S.; CINCERRE, J.R.; SERRA, P.R.M.S., NETO, A.Z. Pavimentos de Baixo</p><p>Custo: bases alternativas com solos lateríticos. São Paulo: Arte e Ciência, 2007.</p><p>AULA 2: Propriedades e Índices</p><p>Objetivos</p><p>Conhecer os elementos constituintes do solo, a relação entre eles e de que forma são</p><p>expressos nos índices físicos. Objetiva também, conhecer as características do solo e</p><p>classificá-lo a partir dos tamanhos de suas partículas e os seus limites de consistência.</p><p>2.1 Elementos constituintes do solo</p><p>O solo é um material constituído por um conjunto de partículas sólidas, que deixam</p><p>entre si espaços que poderão estar preenchidos parcial ou totalmente pela água e pelo</p><p>ar ou outros gases. Deve-se reconhecer, portanto, que o solo é essencialmente</p><p>constituído de três fases: da parte sólida, liquida e gasosa.</p><p>Figura 2 - Representação esquemática das partes constituintes do solo</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>Embora seja extremamente difícil separar as diferentes partes do solo, podemos</p><p>apresentar algumas características de cada uma.</p><p>2.1.1 Parte sólida</p><p>As partes sólidas do solo consistem de partículas (grãos) que variam em tamanho e</p><p>origem. Elas recebem denominações distintas de acordo com o tamanho,</p><p>apresentando uma ampla variação. Devido a essa variação, foram criadas faixas com</p><p>limites de tamanhos das partículas. Assim, de acordo com a predominância do</p><p>tamanho de suas partículas, o solo recebe o nome de: pedregulho, areia, silte e argila.</p><p>Durante a infância, já damos os nossos primeiros passos no estudo da composição</p><p>dos solos, mesmo sem saber. Nosso entretenimento infantil nos levava a buscar</p><p>brinquedos ao nosso redor. Muito provavelmente, você já buscou pedrinhas na</p><p>margem de um lago para tentar fazê-las quicar na superfície da água. Já montou</p><p>castelos de areia, já teve a sensação gostosa de andar descalço em uma rua de barro</p><p>úmido. Sem muito esforço, é possível reviver a sensação de passar os dedos para</p><p>procurar a pedrinha mais arredondada (a que quicava mais vezes), de sentir a areia</p><p>entre os dedos – ou até mesmo no cabelo, para quem brincava na praia, e de lavar</p><p>insistentemente as mãos e os pés no banho, com pouco sucesso em tirar as manchas</p><p>de barro. O tamanho notável do cascalho, os grãos ainda perceptíveis da areia, a</p><p>pasta uniforme formada pelos diminutos e imperceptíveis grãos da argila. Todos</p><p>eles, velhos conhecidos nossos.</p><p>Mas a classificação nem sempre é tão simples. Por exemplo, já ouvimos falar de</p><p>areias mais finas e areias grossas. Sabemos que existem as pequenas pedrinhas que</p><p>quicam na água e pedregulhos maiores, do tamanho de um punho fechado. Como</p><p>fica então, do ponto de vista prático, esta classificação?</p><p>Figura 2 - Amostra de pedregulho. Figura 3 - Amostra de areia.</p><p>Fonte: www.amostra.de.solo.com.br Fonte: www.amostra.de.solo.com.br</p><p>(acesso em 14/01/2013). (acesso em 14/01/2013).</p><p>Figura 4 - Amostra de barro.</p><p>Fonte: www.amostra.de.solo.com.br.</p><p>(acesso em 14/01/2013).</p><p>ATENÇÃO</p><p>É comum encontrar em uma amostra de solo, ao mesmo tempo, partículas de diversos</p><p>tamanhos, ou seja, com pedregulhos, areia, silte e argila.</p><p>http://www.amostra.de.solo.com.br/</p><p>http://www.amostra.de.solo.com.br/</p><p>http://www.amostra.de.solo.com.br/</p><p>Diante o exposto, foram criadas classificações de solo de acordo com o tamanho de</p><p>suas partículas. Assim, várias organizações internacionais desenvolveram</p><p>classificações, com denominações específicas para as diversas faixas empregadas.</p><p>Como exemplo, apresenta-se na Tabela 1, algumas classificações de solo utilizadas nos</p><p>Estados Unidos. Percebemos que existe uma variação no tamanho dos grãos, mesmo</p><p>se tratando de classificações de um mesmo país.</p><p>Tabela 1 - Algumas classificações do tamanho das partículas, dos Estados Unidos da América</p><p>Nome da Organização</p><p>Tamanho dos Grãos (mm)</p><p>Pedregulho Areia Silte Argila</p><p>Instituto de Tecnologia de Massachusetts</p><p>(MIT)</p><p>> 2,00 2,00 a 0,06 0,06 a 0,002 2,00 2,00 a 0,05 0,05 a 0,002</p><p>com a predominância de partículas</p><p>constituintes. Exemplo: um solo é constituído de 60% de areia e 40% de argila, nesse</p><p>http://www.textura.do.solo.com.br/</p><p>caso ele é denominado de “areia argilosa”. Se ocorrer o contrário, ou seja, 60% de</p><p>argila e 40% de areia, então teríamos uma “argila arenosa”.</p><p>2.1.2 Parte líquida</p><p>Embora a natureza química da água seja a mesma é comum dividi-la em três</p><p>categorias: higroscópica, capilar e gravitacional ou livre.</p><p>A água higroscópica é retida no solo mesmo após secagem completa ao ar. Ela só pode</p><p>ser removida por secagem em estufa numa temperatura de 110°C ± 5°C, durante 24</p><p>horas.</p><p>A água capilar é aquela que nos solos de grãos finos sobe pelos vazios capilares</p><p>deixados pelas partículas sólidas. Mais detalhes sobre o seu comportamento será</p><p>detalhado em aulas posteriores.</p><p>A água gravitacional ou livre é que se move nos solos obedecendo à lei da gravidade e</p><p>pelas leis da hidráulica. É a única que pode ser removida por um sistema de drenagem.</p><p>Seu estudo também será detalhado em aulas posteriores.</p><p>2.1.3 Parte gasosa</p><p>É a que preenche, juntamente com a água, os espaços vazios das demais fases. É</p><p>constituída por ar, vapor d´água e gases.</p><p>Os gases nos vazios do solo costumam originar-se de: decomposição da matéria</p><p>orgânica, da difusão de gases de regiões mais profundas do solo e de erupções</p><p>submarinas vulcânicas.</p><p>2.2 Índices físicos</p><p>No item anterior estudamos as partes constituintes do solo. Dependendo da</p><p>quantidade relativa de cada uma das três fases (sólida, liquida e gasosa), o solo</p><p>apresenta diferente comportamento. Diversas relações são empregadas para</p><p>expressar as proporções entre estas fases.</p><p>Para podermos estudar essas relações faz-se necessária uma apresentação</p><p>simplificada dos componentes do solo. Para isso usaremos o chamado “diagrama</p><p>esquemático”, permitindo uma visualização separada dos componentes.</p><p>Supõe-se nesse diagrama que todas as partículas sólidas se encontram fundidas em</p><p>uma massa sem vazios, e que os vazios entre as partículas estão reunidos em outras</p><p>duas partes, uma representando a água e outra o ar.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Lembrar que no item 2.1 destacamos que o solo é um material constituído por um</p><p>conjunto de partículas sólidas, deixando entre si vazios que poderão estar preenchidos</p><p>pela água, pelo ar ou gases.</p><p>Para melhor entendimento, apresentamos na Figura 9 (a), o solo no seu estado</p><p>natural, mostrando as três fases, numa estrutura única. Já na Figura 9 (b), as três fases</p><p>estão separadas esquematicamente, mostrando a indicação de pesos e volumes de</p><p>cada parte constituinte, que são dados fundamentais para o estudo dos índices físicos.</p><p>ATENÇÃO</p><p>O termo correto é “massa” ao invés de “peso”.</p><p>As definições corretas são:</p><p>Massa: quantidade de matéria presente em um corpo.</p><p>Peso: é uma força “invisível” que atrai os copos para a superfície da</p><p>terra. O seu cálculo é feito através da expressão:</p><p>P = m x g</p><p>Onde:</p><p>P = peso</p><p>m = massa</p><p>g = aceleração da gravidade (g = 9,8 m/s2).</p><p>Sendo assim, quando subimos em uma balança, estamos obtendo a</p><p>massa do nosso corpo e não o peso. Para obtermos nosso peso seria</p><p>necessário multiplicar a massa obtida na balança pelo valor da</p><p>gravidade.</p><p>Ressaltamos que popularmente é comum utilizar a palavra “peso” ao</p><p>invés de “massa”. Sendo assim, nos textos a seguir, será utilizada</p><p>essa mesma prática, porém deixando claro que existe uma diferença</p><p>entre esses dois termos e entendendo que sempre que aparecer o</p><p>termo “peso” estamos nos referindo à “massa do corpo”.</p><p>Figura 10 - As fases no solo; (a) no seu estado natural e (b) separadas esquematicamente</p><p>nas três fases do solo, com indicação de seus volumes e pesos</p><p>Fonte: Modificado de Pinto, 2006.</p><p>Onde:</p><p>Vt = volume total da amostra</p><p>Vv = volume de vazios da amostra</p><p>Vs = volume da fase sólida da amostra</p><p>Var = volume da fase gasosa (ar) da amostra</p><p>Va = volume da fase liquida (da água) da amostra</p><p>Pt = peso (massa) total da amostra</p><p>Par = peso (massa) da fase gasosa da amostra (considerado nulo)</p><p>Pa = peso (massa) da fase liquida (da água) da amostra</p><p>Ps = peso (massa) da fase sólida da amostra (considerada como a massa seca da</p><p>amostra)</p><p>Observam-se, no diagrama esquemático, as seguintes relações:</p><p>Em uma amostra de solo, a princípio, as quantidades de água e ar podem variar. Como</p><p>por exemplo, a evaporação pode fazer diminuir a quantidade de água, substituindo-a</p><p>por ar, ou então a compactação do solo pode provocar a saída do ar, reduzindo o</p><p>volume de vazios e, consequentemente, aumentando a resistência do solo. Nesses</p><p>casos, a parte sólida do solo permanece a mesma, mas seu estado se altera.</p><p>Podemos acrescentar, ainda, que uma amostra de solo pode encontrar-se em um dos</p><p>três estados, apresentados esquematicamente na figura a seguir.</p><p>Equação 2.2</p><p>Vv = Var + Va</p><p>Equação 2.3</p><p>Pt = Pa + Ps</p><p>Equação 2.1</p><p>Vt = Vv + Vs</p><p>Figura 11 - Representação esquemática de três estados do solo</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>A partir dos elementos apresentados nessa figura, podemos observar:</p><p>a) Os vazios podem estar completamente secos, contendo apenas ar no seu vazio (um</p><p>estado pouco comum);</p><p>b) Os vazios podem estar saturados com água (um estado comum nos trabalhos de</p><p>engenharia); e</p><p>c) A amostra pode estar parcialmente saturada, contendo ar e água em seus vazios</p><p>(um estado mais comum do solo).</p><p>A partir do diagrama esquemático apresentado na Figura 9 (b), podem-se definir</p><p>índices físicos do solo.</p><p>Alguns desses índices são calculáveis por medições diretas, ou seja, através de</p><p>pesagem e medidas extraídas do corpo de prova, tais como: a densidade natural, a</p><p>densidade dos grãos e a umidade natural. Outros índices são calculáveis a partir dos</p><p>índices definidos anteriormente, tais como: densidade seca dos grãos e índice de</p><p>vazios. A seguir apresentamos o detalhamento dos índices físicos mais utilizados nos</p><p>estudos de solos.</p><p>2.2.1 Densidade natural (γ)</p><p>A densidade natural, ou peso específico aparente do solo, é a relação entre o peso</p><p>(massa) total do solo e seu volume total. A expressão “peso específico aparente do</p><p>solo” é comumente substituída só por “peso específico” do solo. A densidade</p><p>geralmente é expressa em g/cm³.</p><p>Para sua determinação, utilizamos um cilindro cujas dimensões são dimensões</p><p>conhecidas e permitem calcular o volume do solo. O peso (massa) do solo é feito</p><p>diretamente em uma balança eletrônica.</p><p>2.2.2 Densidade dos sólidos ou dos grãos (γg)</p><p>A densidade dos grãos, também conhecida como peso específico das partículas sólidas,</p><p>é a relação entre o peso (massa) dos grãos do solo e volume das partículas sólidas.</p><p>Esse índice é comumente obtido, em laboratório, com o auxílio de picnômetros.</p><p>3.2.3 Densidade seca do solo (γs)</p><p>Também conhecido como peso específico aparente de um solo seco, é a relação entre</p><p>o peso (massa) seco do solo e o seu volume total.</p><p>Corresponde ao peso específico que o solo teria se viesse a ficar totalmente seco, sem</p><p>que houvesse variação de volume. Sendo assim, não é determinado diretamente em</p><p>laboratório, mas calculado a partir da densidade natural e da umidade, de acordo com</p><p>o item 2.2.10.</p><p>2.2.4 Umidade (h)</p><p>Define-se como umidade (h) de um solo como sendo a relação entre o peso (massa) da</p><p>água contida num certo volume de solo e o peso (massa) da parte sólida existente</p><p>neste mesmo volume, expresso em porcentagem:</p><p>Equação 2.4</p><p>γ =</p><p>Peso total</p><p>Volume total</p><p>=</p><p>Pt</p><p>Vt</p><p>(g cm³)⁄</p><p>Equação 2.5</p><p>γg =</p><p>Peso das particulas</p><p>Volume das partículas</p><p>=</p><p>Pg</p><p>Vs</p><p>(g cm³)⁄</p><p>Equação 2.7</p><p>h =</p><p>Peso da água contida</p><p>Peso dos sólidos na amostra</p><p>× 100 (%)</p><p>ou seja:</p><p>h =</p><p>Pa</p><p>Ps</p><p>× 100 (%)</p><p>Equação 2.6</p><p>γs =</p><p>Peso seco do solo</p><p>Volume total</p><p>=</p><p>Ps</p><p>Vt</p><p>(g cm³)⁄</p><p>Sendo:</p><p>Onde:</p><p>Pa = peso (massa) da fase líquida (da água)</p><p>da amostra (g)</p><p>Pt = peso (massa) total da amostra (g)</p><p>Ps = peso (massa) da fase sólida da amostra (massa seca)</p><p>Em laboratório faz-se o seguinte procedimento:</p><p>- determina-se o peso (massa) de uma amostra de solo, utilizando uma balança</p><p>eletrônica;</p><p>- em seguida coloca-se a amostra em uma estufa numa temperatura de 105°C ± 5°C,</p><p>durante 24 horas;</p><p>- após esse tempo obtém o peso (massa) seco do solo seco, utilizando uma balança</p><p>eletrônica;</p><p>- o peso (massa) da água é obtido pela diferença do peso total e do peso seco,</p><p>conforme mostra na Equação 2.8;</p><p>- a umidade do solo é calculada pela relação expressa na Equação 2.7.</p><p>2.2.5 Índice de vazios (e)</p><p>É definido como a relação entre o volume de vazios e o volume das partículas sólidas.</p><p>Não pode ser determinado diretamente em laboratório, mas é calculado a partir de</p><p>relação entre outros índices obtidos por medições diretas.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Ver outras relações para o índice de vazios no item 2.2.10.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Adimensional significa que não tem uma unidade física.</p><p>Equação 2.8</p><p>Pa = Pt − Ps</p><p>Equação 2.9</p><p>𝑒 =</p><p>Volume de vazios</p><p>Volume de sólidos</p><p>=</p><p>Vv</p><p>Vs</p><p>(Adimensional)</p><p>2.2.6 Porosidade (n)</p><p>Por definição, porosidade é a relação entre o volume de vazios e o volume total da</p><p>amostra. Assim como o Índice de Vazios, esse também é obtido a partir de relação</p><p>entre outros índices obtidos por medições diretas.</p><p>2.2.7 Grau de saturação (S)</p><p>Define-se grau de saturação como a relação entre o volume de água e o volume de</p><p>vazios, existente no solo, ou seja:</p><p>Da mesma forma, esse índice não é obtido diretamente em laboratórios, mas sim a</p><p>partir de relação entre outros índices.</p><p>Atenção:</p><p>Quando o solo estiver saturado tem-se S = 100%.</p><p>2.2.8 Grau de compacidade (GC)</p><p>O termo “compacidade” geralmente é usado para indicar o estado de compacidade do</p><p>solo granular (areia), que é expresso através do seu índice de vazios. No entanto, para</p><p>essa análise faz-se necessário analisar não só o seu índice de vazios natural, mas</p><p>também os índices de vazios máximo e mínimo, em que ela pode se encontrar. Assim,</p><p>esse índice pode ser obtido pela expressão:</p><p>Equação 2.10</p><p>𝑛 =</p><p>Volume de vazios</p><p>Volume total</p><p>× 100 =</p><p>Vv</p><p>Vt</p><p>× 100 (%)</p><p>Equação 2.11</p><p>S =</p><p>Volume de água</p><p>Volume de vazios</p><p>× 100 =</p><p>Va</p><p>Vv</p><p>× 100 (%)</p><p>Equação 2.12</p><p>GC =</p><p>emáx − enat</p><p>emáx − emin</p><p>onde:</p><p>e máx = índices de vazios máximos (solo no estado solto)</p><p>e min = índice de vazios mínimo (solo no estado compactado)</p><p>e nat = índices de vazios natural (solo no estado natural)</p><p>Usando critérios usualmente aceitos, as areias se classificam em:</p><p>- Areia fofa (ou solta) - Quando: 0</p><p>menores que ele.</p><p>Equação 2.23</p><p>Cu =</p><p>D60</p><p>Def</p><p>Def: é o diâmetro correspondente a 10% em peso, de todas as partículas</p><p>menores que ele.</p><p>Na figura a seguir estão representados, esquematicamente, o D60 e o Def.</p><p>Figura 16 - Representação esquemática</p><p>do D60 e o Def .</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>De acordo com o valor obtido para esse coeficiente, o solo se classifica em:</p><p>Cu 15 – solo desuniforme</p><p>- Coeficiente de Curvatura (Cc): é expressa pela relação:</p><p>De acordo com o valor obtido para esse coeficiente, o solo se classifica em:</p><p>1</p><p>da malha de 0,075</p><p>mm), que é a de menor malha, das séries das peneiras.</p><p>Em seguida, leva-se o material retido na peneira Nº 200 para secar na estufa. Após</p><p>secagem, coloca-se o material em uma série de peneiras previamente definidas,</p><p>decrescentes em relação à abertura da malha, como por exemplo, as peneiras de 0,8</p><p>mm; 0,42 mm; 0,18 mm; 0,15 mm e 0,075 mm.</p><p>De forma semelhante ao peneiramento grosso, leva-se o conjunto de peneiras ao</p><p>peneirador mecânico (ou agita-se o conjunto manualmente) até garantir uma</p><p>constância de massa em cada peneira com o material nela retido.</p><p>Calcula-se então, a porcentagem que passa em cada peneira, pela expressão:</p><p>Onde:</p><p>Qf: porcentagem do material que passa em cada peneira;</p><p>Mh: massa do material úmido submetido ao peneiramento fino;</p><p>Mi: massa do material seco retido acumulado em cada peneira;</p><p>h: umidade do solo;</p><p>N: porcentagem do material que passa na peneira nº 10.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Pode ocorrer que todo o material passe na peneira nº 10. Nesse caso, evidentemente,</p><p>N = 100.</p><p>Exemplo de aplicação de granulometria por peneiramento</p><p>Traçar a curva granulométrica de um solo que foi submetido à análise granulométrica</p><p>utilizando-se peneiramento grosso e fino.</p><p>Para isso, utilizou-se uma amostra de solo, seca ao ar, com massa de 2.100g.</p><p>Equação 2.27</p><p>Qf =</p><p>Mh</p><p>1 + h</p><p>− Mi</p><p>Mh</p><p>1 + h</p><p>× N</p><p>Em seguida passou-se a amostra na peneira Nº 10. Do material que passou,</p><p>determinou-se a umidade do solo, obtendo h = 5,5% e separou-se 120g para o</p><p>peneiramento fino.</p><p>Após os peneiramentos obteve-se o peso seco em cada peneira, cujos resultados</p><p>apresentam-se a seguir:</p><p>Peneira</p><p>Peso retido</p><p>seco parcial</p><p>(g) Nº mm</p><p>Peneiramento grosso</p><p>2” 50,8 0,0</p><p>1” 25,4 22,3</p><p>3/8” 9,5 145,7</p><p>Nº 4 4,2 210,0</p><p>Nº 10 2,0 382,0</p><p>Peneiramento fino</p><p>Nº 40 0,42 25,1</p><p>Nº 80 0,18 18,5</p><p>Nº 100 0,15 30,3</p><p>Nº 200 0,074 21,3</p><p>Resolução:</p><p>1 – Calcula-se o peso (massa) retido acumulado em cada peneira (ver os resultados no quadro,</p><p>no final deste exemplo);</p><p>2 – A partir das equações 2.25 e 2.26 calculam-se as porcentagens que passa, no peneiramento</p><p>grosso, como mostra a seguir:</p><p>Ms =</p><p>2.100,0 − 760,0</p><p>1 + 0,055</p><p>+ 760,0</p><p>Ms = 2.030,1g</p><p>- Para a peneira 2”, tem-se:</p><p>Qg =</p><p>2.030,1 − 0,00</p><p>2.030,1</p><p>x 100 = 100%</p><p>- Para a peneira 1”, tem-se:</p><p>Qg =</p><p>2.030,1 − 22,3</p><p>2.030,1</p><p>x 100 = 98,9%</p><p>- Para a peneira 3/8”, tem-se:</p><p>Qg =</p><p>2.030,1 − 168,0</p><p>2.030,1</p><p>x 100 = 91,7%</p><p>- Para a peneira nº 4, tem-se:</p><p>Qg =</p><p>2.030,1 − 378,0</p><p>2.030,1</p><p>x 100 = 81,4%</p><p>- Para a peneira nº 10, tem-se:</p><p>Qg =</p><p>2.030,1 − 760,0</p><p>2.030,1</p><p>x 100 = 62,6%</p><p>3 – A partir da equação 2.27 calculam-se as porcentagens que passa, no peneiramento fino,</p><p>como mostra a seguir:</p><p>- Para a peneira nº 40, tem-se:</p><p>Qf =</p><p>120,0</p><p>1 + 0,055</p><p>− 25,1</p><p>120,0</p><p>1 + 0,055</p><p>x 62,6 = 48,8%</p><p>- Para a peneira nº 80, tem-se:</p><p>Qf =</p><p>120,0</p><p>1 + 0,055</p><p>− 43,6</p><p>120,0</p><p>1 + 0,055</p><p>x 62,6 = 38,6%</p><p>- Para a peneira nº 100, tem-se:</p><p>Qf =</p><p>120,0</p><p>1 + 0,055</p><p>− 73,9</p><p>120,0</p><p>1 + 0,055</p><p>x 62,6 = 21,9%</p><p>- Para a peneira nº 200, tem-se:</p><p>Qf =</p><p>120,0</p><p>1 + 0,055</p><p>− 95,2</p><p>120,0</p><p>1 + 0,055</p><p>x 62,6 = 10,2%</p><p>Os pesos retidos acumulados, de cada peneira, utilizados nos cálculos e os resultados</p><p>obtidos estão apresentados no quadro abaixo.</p><p>Peneira</p><p>Peso retido</p><p>seco parcial</p><p>(g)</p><p>Peso retido</p><p>seco acumulado</p><p>(g)</p><p>%</p><p>que passa</p><p>Nº mm</p><p>Peneiramento Grosso</p><p>2” 50,8 0,0 0,0 100,0</p><p>1” 25,4 22,3 22,3 98,9</p><p>3/8” 9,5 145,7 168,0 91,7</p><p>Nº 4 4,2 210,0 378,0 81,4</p><p>Nº 10 2,0 382,0 760,0 62,6</p><p>Peneiramento Fino</p><p>Nº 40 0,42 25,1 25,1 48,8</p><p>Nº 80 0,18 18,5 43,6 38,6</p><p>Nº 100 0,15 30,3 73,9 21,9</p><p>Nº 200 0,074 21,3 95,2 10,2</p><p>A curva granulométrica desse solo fica assim representada:</p><p>2.4 Limites de consistência</p><p>Os solos arenosos (areias ou pedregulhos) são bem identificados por suas curvas</p><p>granulométricas. No caso das areias, essas se comportam, na prática, de maneira</p><p>semelhante desde que tenham a mesma compacidade (ver compacidade no item</p><p>2.2.8).</p><p>Isto não acontece nos solos finos, pois podemos encontrar siltes, argilas e solos</p><p>argilosos de mesma curva granulométrica, com mesmo índice de vazios, mas com</p><p>comportamentos diferentes.</p><p>Sendo assim, para analisar o estado das argilas faz-se necessário analisá-las em relação</p><p>aos teores de umidade correspondentes a comportamentos semelhantes. Esses teores</p><p>são os limites de consistência.</p><p>Para compreender como o teor de umidade define os limites de consistência, partimos</p><p>parte-se do princípio que em um solo argiloso, a forma dos grãos possibilita seus</p><p>deslizamentos um sobre o outro, e que a água, existente em seus vazios, funcione</p><p>como uma partícula lubrificante.</p><p>Na medida em que a quantidade dessa água se altera, o solo pode mudar de estado.</p><p>Ou seja, se existir água em demasia, as partículas ficarão como se estivessem em</p><p>suspensão, sendo assim, o solo se apresenta como um líquido viscoso. Por outro lado,</p><p>se existir pouca água, as forças capilares (ver item 2.1.2) serão muito grandes e os</p><p>grãos se aglutinarão, formando torrões quase sólidos.</p><p>Assim, dependendo do teor de umidade, o solo pode-se encontrar nos seguintes</p><p>estados físicos: liquido, plástico, semissólido e sólido. O limite entre dois estados é</p><p>definido por um teor de umidade, que é específico para cada um, conforme mostra</p><p>esquematicamente, a seguir.</p><p>Estado</p><p>Sólido</p><p>Estado</p><p>Semissólido</p><p>Estado</p><p>Plástico</p><p>Estado</p><p>Líquido</p><p>Figura 21 - Representação esquemática dos estados do solo e os limites de consistência</p><p>Fonte: adaptado pela autora</p><p>Onde:</p><p>LC = Limite de Contração</p><p>LP = Limite de Plasticidade</p><p>LL = Limite de Liquidez</p><p>LC LP LL</p><p>h (%)</p><p>Estes limites dependem principalmente da:</p><p> Espécie mineralógica da fração argilosa;</p><p> Estrutura do solo;</p><p> Forma e tamanho dos grãos;</p><p> Umidade</p><p>Considera-se que uma amostra de argila tenha um teor de umidade (h) muito alto,</p><p>com as partículas em suspensão. Nesse caso, ela estará como um líquido (estado</p><p>líquido).</p><p>Na medida em que a água evapora, ela passa para um teor de umidade menor e perde</p><p>sua capacidade de fluir, porém pode ser moldada facilmente e conservar sua forma.</p><p>Nesse caso a amostra se encontra no estado plástico.</p><p>Continuando a perda da umidade, o volume da amostra continua a decrescer e, aos</p><p>poucos, o estado plástico desaparece e o solo começa a se desmanchar ao ser</p><p>trabalhado. Nesse caso o solo se encontra no estado semissólido.</p><p>Se continuar a perda da umidade (secagem), a amostra passará para o estado sólido. A</p><p>partir deste ponto a amostra não perde mais seu volume.</p><p>Como pode observar pela figura 21, a umidade limite entre dois estados do solo,</p><p>recebem nomes específicos. Sendo assim, tem-se:</p><p>- LL = Limite de Liquidez: umidade em que o solo passa do estado líquido para o sólido;</p><p>- LP = Limite de Plasticidade: umidade em que o solo passa do estado plástico para o</p><p>semissólido;</p><p>- LC = Limite de Contração: umidade em que o solo passa do estado semissólido para o</p><p>sólido.</p><p>Complementando ao exposto, define-se a plasticidade como uma propriedade dos</p><p>solos, que consiste na maior e menor capacidade de serem moldados sob certas</p><p>condições de umidade, sem variação de volume. Isto ocorre porque, a forma lamelar</p><p>das partículas permite um deslocamento relativo entre elas, sem necessidade de</p><p>variação de volume.</p><p>Os dois limites (LL e LP) foram primeiro demonstrados por um cientista sueco,</p><p>Atterberg, detalhados a seguir.</p><p>2.4.1 Determinação em laboratório dos limites de consistência</p><p>a) Limite de liquidez (LL)</p><p>A determinação do Limite de Liquidez (LL), em laboratório, é feita utilizando um</p><p>aparelho, apresentado na figura 22a, especialmente projetado para este ensaio por</p><p>Casagrande.</p><p>Para a realização do ensaio, coloca-se uma amostra de solo no prato do aparelho de</p><p>Casagrande. Em seguida traça-se uma linha no solo</p><p>(fazendo um sulco), utilizando um</p><p>cinzel (ver figura 21b). A amostra deve ter uma umidade suficiente para moldar o solo</p><p>na mão.</p><p>(a) (b)</p><p>Figura 22a - Aparelho de Casagrande e o cinzel utilizados no ensaio de Limite de Liquidez (LL);</p><p>(b) solo no prato mostrando o sulco feito com cinzel</p><p>Fonte: http://www2.dec.fct.unl.pt/seccoes/S_Geotecnia/Mecanica_solos_C/pratico.htm</p><p>Girando o suporte lateral do aparelho, imprime ao prato, repetidas quedas</p><p>(denominadas de golpes) com intensidade constante.</p><p>Esses golpes são repetidos até que o sulco traçado no solo venha a se fechar (ver figura</p><p>23).</p><p>Figura 23 - Amostra do solo no prato do aparelho Casagrande, mostrando o sulco</p><p>feito (a) antes e (b) depois de imprimir os golpes necessários para fechá-lo</p><p>Fonte: Adaptado pela autora</p><p>http://www2.dec.fct.unl.pt/seccoes/S_Geotecnia/Mecanica_solos_C/pratico.htm</p><p>No momento em que o sulco fecha, anota-se o número de golpes dados e a sua</p><p>umidade correspondente.</p><p>Repete-se esse procedimento até que se tenha 5 pares de valores (número de golpes x</p><p>umidade), resultando em pontos que são plotados em um gráfico semi-logarítimo. Em</p><p>seguida, traça-se uma reta interpolando os pontos plotados.</p><p>Por definição, o Limite de Liquidez (LL) do solo é o teor de umidade para o qual o sulco</p><p>se fecha com 25 golpes, como mostra na figura a seguir.</p><p>Figura 24 - Gráfico esquemático mostrando o valor do limite</p><p>de liquidez (LL) de um solo</p><p>Fonte: adaptado pela autora</p><p>b) Limite de plasticidade (LP)</p><p>O Limite de Plasticidade (LP) é a umidade para a qual um cilindro de solo (com o</p><p>diâmetro de 3 mm e cerca de 10 cm de comprimento) se rompe, quando “rolado” em</p><p>uma superfície lisa, com a palma da mão exercendo uma suave e constante pressão.</p><p>Para reduzir a influência do operador, a norma brasileira (NBR 7180) exige que o LP</p><p>seja a média aritmética de no mínimo 3 valores sendo que estes não podem estar fora</p><p>de uma faixa de ± 5% desta mesma média.</p><p>Ressalta-se que ainda não foi possível mecanizar, satisfatoriamente esse ensaio, como</p><p>ocorre com o LL.</p><p>(a) (b)</p><p>Figura 25 - Ensaio de Limite de Plasticidade (LP), sendo (a) cilindro de solo e (b) sua</p><p>moldagem</p><p>Fonte: (a) http://www.geotecnia.ufba.br. (b) CAPUTO, 1978</p><p>Exemplo de cálculo de LP:</p><p>Supondo que em um ensaio de LP, de um solo, obtiveram-se os seguintes resultados</p><p>de umidades: h1 = 11,0%; h2 = 11,4 e h3 = 11,5%.</p><p>O valor do LP é a média aritmética desses três valores, ou seja:</p><p>c) Limite de contração (LC)</p><p>O Limite de Contração (LC) é a umidade para a qual a amostra deixa de reduzir de</p><p>volume quando em processo de secagem, não obstante continue perdendo peso.</p><p>É determinado colocando-se uma pastilha de solo saturado para secar em uma estufa</p><p>de 105° e 110°C. Posteriormente, mede-se o volume da pastilha seca utilizando-se uma</p><p>cuba com mercúrio e através da fórmula apresentada a seguir, chega-se ao limite de</p><p>contração.</p><p>Onde:</p><p>h1 = umidade da amostra saturada;</p><p>V1 = volume da amostra saturada;</p><p>Equação 2.28</p><p>LC = (h1 −</p><p>V1 − Vs</p><p>Ps</p><p>. γa) . 100</p><p>LP =</p><p>11,0 + 11,4 + 11,5</p><p>3</p><p>= 11,3%</p><p>http://www.geotecnia.ufba.br/</p><p>Vs = volume da amostra seca;</p><p>Ps = peso da amostra seca.</p><p>2.4.2 Determinação de índices do solo a partir dos limites de consistência</p><p>a) Índice de Plasticidade (IP)</p><p>Denomina-se Índice de Plasticidade (IP) à diferença entre os limites de liquidez e de</p><p>plasticidade.</p><p>Esse índice define a zona em que um terreno se acha no estado plástico. Ele assume</p><p>valores máximos quando se tratam de solos argiloso, e nulo quando o solo é arenoso.</p><p>Assim, quanto maior o IP, tanto mais plástico será o solo.</p><p>Quando o material não tem plasticidade (areia, por exemplo), considera-se o índice de</p><p>plasticidade nulo e escreve-se IP = NP.</p><p>O solo pode ser classificado, de forma qualitativa, de acordo com o seu IP, conforme</p><p>mostra no quadro abaixo.</p><p>Quadro 2 - Classificação do solo de acordo</p><p>com o seu Índice de Plasticidade (IP).</p><p>IP Descrição do Solo</p><p>0 Não plástico</p><p>Entre 1 e 5 Ligeiramente plástico</p><p>Entre 5 e 10 Plasticidade baixa</p><p>Entre 10 e 20 Plasticidade média</p><p>Entre 20 e 40 Plasticidade alta</p><p>Acima de 40 Plasticidade muito alta</p><p>Fonte: DAS, 2007</p><p>Equação 2.29</p><p>IP = LL - LP</p><p>b) Índice de Consistência (IC)</p><p>O Índice de Consistência (IC) é expresso numericamente pela relação:</p><p>Onde “h” é a umidade natural do terreno.</p><p>Tem sido proposto que a consistência das argilas seja estimada por meio do Índice de</p><p>Consistência, conforme mostra no quadro a seguir.</p><p>Quadro 3 - Classificação das argilas de acordo com</p><p>o seu Índice de Consistência (IC)</p><p>IC Consistência da argila</p><p>Menor que 0,50 mole</p><p>Entre 0,50 e 0,75 média</p><p>Entre 0,75 e 1,00 rija</p><p>Maior que 1,00 dura</p><p>Fonte: DAS, 2007</p><p>2.5 Classificação do solo pelo sistema HRB</p><p>Vimos, na Aula 1, a classificação dos solos quanto a sua origem e formação (residuais,</p><p>sedimentares e orgânicos) e quanto ao tamanho das partículas (pedregulho, areia, silte</p><p>e argila, conforme apresentado na tabela 2.2). No entanto, ambas as classificações são</p><p>insuficientes para dar uma boa noção do comportamento dos solos.</p><p>Assim, a ideia de se classificar os solos envolvendo novos parâmetros vem da</p><p>possibilidade de se reduzir custos na previsão de seu comportamento. Se</p><p>conseguirmos definir, através de ensaios simples, em que grupo se encontra um</p><p>determinado solo, basta saber o comportamento dos solos daquele grupo para termos</p><p>uma boa noção do seu comportamento.</p><p>Existem alguns sistemas de classificação, dentre eles podemos citar o sistema HRB.</p><p>ATENÇÃO</p><p>HBR – Highway Research Board</p><p>(Conselho de Pesquisa Rodoviário).</p><p>Equação 2.30</p><p>IC =</p><p>LL − h</p><p>IP</p><p>Essa classificação é muito utilizada em pavimentação e é baseada em ensaios de</p><p>granulometria e limites de consistência do solo.</p><p>Do ensaio de granulometria utilizam-se:</p><p>- % que passa na peneira Nº10;</p><p>- % que passa na peneira Nº40; e</p><p>- % que passa na peneira Nº200.</p><p>Dos limites de consistência utilizam-se o LL e o IP.</p><p>De acordo com esse sistema, o solo é classificado em 7 grupos principais: A-1; A-2; A-3;</p><p>A-4; A-5; A-6 e A-7. Os grupos A-1; A-2 e A-7 subdividem em outros, conforme</p><p>apresentado no Quadro 4.</p><p>Desse quadro, devem-se observar as seguintes características:</p><p>- Quanto maior a numeração do grupo, mais fino será o solo que o pertence. Ou</p><p>seja, os diâmetros das partículas decrescem na medida em que a numeração do</p><p>grupo aumenta.</p><p>- A letra “p” significa a porcentagem que passa na peneira nº 200.</p><p>- Quando p ≤ 35%, o solo é considerado material granular.</p><p>- Quando p > 35%, o solo é um Siltes ou Material do tipo da argila.</p><p>- A porcentagem que passa nas peneiras de nº 10 e 40 serve para classificar o</p><p>solo dos grupos A-1 e A-3.</p><p>- “NP” significa não plástico (como exposto anteriormente).</p><p>- “IG” significa Índice de Grupo, que é calculado em função do “p”, LL e IP. Os</p><p>solos de partículas com maiores diâmetros tem IG = 0. Quanto mais fino o solo</p><p>maior o seu Índice de Grupo (no quadro apresentado, nota-se que IG máximo =</p><p>20).</p><p>- Para o solo pertencente ao grupo A-7, faz-se necessário uma análise de seu IP e</p><p>LL, para classificá-lo em A-7-5 ou A-7-6, conforme mostra no rodapé do quadro.</p><p>- ver no rodapé do quadro o processo de classificação do solo.</p><p>Exemplos de classificação do solo pelo método HRB</p><p>Utilizando o sistema HRB, classifique os solos apresentados no quadro abaixo a partir</p><p>de suas respectivas características.</p><p>Solo</p><p>Descrição A B C D</p><p>% que passa na peneira Nº 10 80 100 45 95</p><p>% que passa na peneira Nº 40 45 90 25 78</p><p>% que passa na peneira Nº 200 25 87 8 33</p><p>Limite de Liquidez (LL) 18 55 - 38</p><p>Índice de Plasticidade (IP) 5 24 - 14</p><p>Resolução:</p><p>- Solo A: De acordo com o Quadro 4, esse solo se encaixa na classificação de material</p><p>granular, pois apresenta 25% de material que passa na peneira</p><p>nº 200 (ou</p><p>seja, p 35%).</p><p>Prosseguindo-se da esquerda para a direita, vemos que ele se encaixa no</p><p>grupo A-7, pois apresenta LL = 55% (41 min.) e IP = 24% (11 min.).</p><p>Sendo do grupo A-7, temos que analisar sua subdivisão.</p><p>Nesse caso, tem-se: IP = 24 LL-30, será A-7-6</p><p>Resumo</p><p>Nesta aula, conhecemos os elementos constituintes do solo, estudamos seus índices</p><p>físicos, conhecemos conceito de análise granulométrica e sua importância nos estudos</p><p>dos solos. Conhecemos também definições de limites de consistência do solo e a</p><p>importância na sua caracterização. Aprendemos a classificar o solo a partir de</p><p>parâmetros estudados nos ensaios de granulometria, limite de liquidez e índice de</p><p>plasticidade.</p><p>Atividades de aprendizagem</p><p>1) Quais as partes constituintes do solo e como podemos classificar a sua parte sólida?</p><p>2) Uma certa quantidade de solo com peso (massa) = 22,00 Kg apresenta um volume</p><p>de 12.200 cm3 e γg = 2,67 g/cm3. Desse solo extraiu-se uma amostra para determinar a</p><p>umidade do solo, onde se obteve peso (massa) úmido = 70 g e o peso seco = 58 g.</p><p>Pede-se calcular, os seguintes índices desse solo:</p><p>a) teor de umidade (h);</p><p>b) peso da parte sólida (Ps);</p><p>c) Peso da água (Pa);</p><p>d) volume da parte sólida (Vs);</p><p>e) volume de vazios (Vv);</p><p>f) índice de vazios (e);</p><p>g) porosidade (n);</p><p>h) grau de saturação (S);</p><p>i) grau de Aeração (A) e</p><p>j) peso específico aparente (γ).</p><p>3) Uma amostra de areia com um volume de 2.900 cm3 pesou 5.200 g. Para a</p><p>determinar a umidade do solo extraiu-se uma amostra com peso úmido = 7,79 g e</p><p>peso seco = 6,68 g. Esse solo apresenta índice de vazios no estado solto = 0,85 e no</p><p>estado compactado = 0,50. Sabendo-se que o γg = 2,70 g/cm3, calcular:</p><p>a) teor de umidade (h);</p><p>b) peso da parte sólida (Ps);</p><p>c) Peso da água (Pa);</p><p>d) volume da parte sólida (Vs);</p><p>e) volume de vazios (Vv);</p><p>f) índice de vazios (e);</p><p>g) porosidade (n);</p><p>h) grau de compacidade (GC) e</p><p>i) peso específico aparente (γ).</p><p>4) Um solo apresenta o peso específico igual a 1,80 g/cm3, γg = 2,67 g/cm3 e o teor de</p><p>umidade = 10%. Pede-se determinar:</p><p>a) peso específico aparente seco (γs);</p><p>b) grau de saturação (S) e</p><p>c) índice de vazios (e)</p><p>5) Sabendo-se que o peso específico de um solo é igual a 1,60 g/cm3, o teor de</p><p>umidade = 33% e a densidade das partículas = 2,65 g/cm3, pede-se calcular:</p><p>a) índice de vazios (e);</p><p>b) porosidade (n) e</p><p>c) grau de saturação (S).</p><p>6) Um solo foi submetido à análise granulométrica utilizando-se peneiramento grosso</p><p>e fino. Para isso, utilizou-se uma amostra de solo, seca ao ar, com massa de 1800 g.</p><p>Do material que passou na peneira nº 10, determinou-se a umidade do solo, obtendo</p><p>h = 4,8% e separou-se 135 g para o peneiramento fino.</p><p>Após os peneiramentos obteve-se o peso seco em cada peneira, cujos resultados</p><p>apresentam-se a seguir:</p><p>Peneira</p><p>Peso retido</p><p>seco parcial</p><p>(g) Nº mm</p><p>Peneiramento grosso</p><p>1”1/2 38,1 0</p><p>1” 25,4 65,1</p><p>3/8” 9,5 125,7</p><p>Nº 4 4,2 210,0</p><p>Nº 10 2,0 365,0</p><p>Peneiramento fino</p><p>Nº 40 0,42 15,1</p><p>Nº 80 0,18 23,5</p><p>Nº 100 0,15 33,3</p><p>Nº 200 0,074 38,3</p><p>Pede-se:</p><p>a) traçar a curva granulométrica desse solo;</p><p>b) calcular o coeficiente de uniformidade desse solo (Cu) e classificá-lo a partir</p><p>desse coeficiente e</p><p>b) calcular o coeficiente de curvatura desse solo (Cc) e classificá-lo a partir desse</p><p>coeficiente.</p><p>7) Calcule o Índice de plasticidade de um solo, sabendo-se que em laboratório obteve-</p><p>se os seguintes resultados:</p><p>- Para o ensaio de limite de liquidez (LL):</p><p>Nº de golpes Peso solo úmido</p><p>(g)</p><p>Peso solo seco</p><p>(g)</p><p>11 4,74 3,70</p><p>17 6,57 5,16</p><p>22 2,92 2,30</p><p>39 3,44 2,73</p><p>- Para o ensaio de limite de plasticidade (LP): h1 = 8,10%; h2 = 8,45% e h3 = 9,10%</p><p>Apresentar o LL no gráfico apresentado a seguir (ver exemplo na figura 24).</p><p>8) Utilizando o sistema HRB, classifique os solos apresentados no quadro abaixo a</p><p>partir de suas características.</p><p>Solo</p><p>Descrição A B C D</p><p>% que passa na peneira nº 10 98 48 99 100</p><p>% que passa na peneira nº 40 79 27 88 95</p><p>% que passa na peneira nº 200 31 11 34 75</p><p>Limite de Liquidez (LL) 38 - 45 53</p><p>Índice de Plasticidade (IP) 8 5 16 25</p><p>AULA 3: Exploração do subsolo</p><p>Objetivos</p><p>Conhecer os objetivos, as metodologias e técnicas de exploração do subsolo.</p><p>3.1 Considerações iniciais</p><p>A investigação das camadas mais profundas do solo deve ser feita sempre, uma vez</p><p>que as características de um solo não podem ser descobertas apenas pelo aspecto da</p><p>camada superficial.</p><p>Esta investigação fornece informações importantes para definir as camadas dos perfis</p><p>dos solos e identificar as rochas encontradas no subsolo.</p><p>Este procedimento fornece a confirmação técnica e econômica de uma obra e viabiliza</p><p>a elaboração do planejamento das técnicas e equipamentos empregados em sua</p><p>execução.</p><p>Obs:</p><p>O valor da investigação geotécnica é considerado caro,</p><p>porém sairá mais caro se as mesmas não forem feitas,</p><p>pois evita problemas futuros em uma obra.</p><p>3.2 Objetivos da exploração do subsolo</p><p>A exploração do subsolo tem como principais objetivos:</p><p> Verificar a profundidade e as características das rochas: litologia (gênese,</p><p>mineralogia, textura e cor), direção das camadas, espaçamento das</p>
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