Apostila Mecânica dos Solos I - USP

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS
DEPARTAMENTO DE GEOTECNIA
MECÂNICA DOS SOLOS
Vol. 1
Benedito de Souza Bueno
Orencio Monje Vilar
São Carlos/Viçosa - 1979
ii
INTRODUÇÃO
A nova orientação para o ensino da Mecânica dos Solos, defendida pôr alguns dos maiores
centros de ensino e pesquisa do mundo, estabelece que se devem reforçar, com real ênfase, os conceitos
fundamentais da disciplina, tendo como respaldo uma bibliografia que os enfoque de forma simples e
objetiva.
Baseados no motivo acima e no fato de que há uma carência enorme de bibliografia de
Mecânica dos Solos de cunho didático, em língua portuguesa, resolvemos compilar uma obra, que
constitui a matéria da disciplina Mecânica dos Solos I.
Neste trabalho, selecionamos uma seqüência de capítulos que entendemos ser a mais didática
possível, procurando agrupar os conceitos universalmente conhecidos, às vezes, com forma de
tratamentos já apresentadas por outros autores.
Agradecemos ao Centro de Estudos Geotécnicos Arthur Casagrande - CEGAC, de quem
procuramos conservar o espírito de trabalho e pesquisa, em favor da Geotecnia, e a seus membros,
particulares amigos, pelo constante apoio.
Os Autores.
ALERTA
Esta apostila foi escrita em 1979/1980 e encontra-se esgotada. O aluno PAE Carlos Vinícius dos
Santos Benjamim providenciou esta versão após “escanear” os originais. Não foi possível fazer as
atualizações nem os ajustes que se desejava, porém algumas fórmulas foram reescritas. Em especial,
notar a diferença entre massa específica (ρ) e peso específico (γ), pois γ = ρ.g. Nas Figuras 10 e 11,
quando utilizadas para deduzir as fórmulas de correlação seguintes, substituir os γ por ρ.
Outras atualizações serão comunicadas oportunamente em classe.
São Carlos, março de 2003
Orencio Monje Vilar
Depto. de Geotecnia
EESC-USP
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ÍNDICE
I.A MECÂNICA DOS SOLOS E A ENGENHARIA……………....................... 1
1. Introdução………………………………………….....................……..........
2. Histórico………………………………………………..................................
3. A Mecânica dos Solos e as Obras Civis………………............................
II.O SOLO PARA O ENGENHEIRO............... ............................................................... 4
1. Conceituação..........................................................................................
2. Tipos de Solos Quanto à Origem............................................................
3. Tamanho e Forma das Partículas...........................................................
4. Descrição dos Tipos de Solos.................................................................
5. Identificação Visual e Táctil dos Solos...................................................
III. PROPRIEDADES ÍNDICES......................................................................... 10
1. Introdução...............................................................................................
2. índices Físicos ........ .........................................................................................
3. Granulometria…………………………………………….............................
4. Plasticidade e Estados de Consistência……………................................ 25
IV.ESTRUTURA DOS SOLOS.............. .........................................................................
1. Introdução......... ...............................................................................................
2. Estrutura dos Solos Grossos...................................................................
3. Estrutura dos Solos Finos.......................................................................
4. Amolgamento e Sensibilidade das Argilas..............................................
5. Tixotropia.................................................................................................
V.CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS.................................................................. 30
1. Introdução………………………………………………...............................
2. Classificação Dor Tipo de Solo……………………...................................
3. Classificação Genética Geral………………………..................................
4. Classificação Granulométrica……………………….................................
5. Classificação Unificada………………………………................................
6. Classificação HBR…………………………………..…...............................
VI. O PRINCÍPIO DAS TENSÕES EFETIVAS.................................................... 40
1. Definições................................................................................................
2. Implicações..............................................................................................
3. Massa específica Submersa....................................................................
VII.TENSÕES ATUANTES NUM MACIÇO DE TERRA…………...................... 43
1. Introdução...................................... …………………………………….................
2. Esforços Geostáticos ..................... ………………………………….....................
3. Propagação de Tensões no Solo…………………………........................
3.1. A Solução de Boussinesq………………………............................
3.2. Extensão da Solução de Boussinesq…………….........................
3.3.O Gráfico de Newmark……………………………..........................
3.4. A Solução de Westergaard..........................................................
3.5.Comparação entre as Soluções de Boussinesq e
Westergaard e Algumas Simplificações.......…………..................
 3.6. Limitações da Teoria da Elasticidade......………..........................
VIII.PERMEABILIDADE DOS SOLOS............................................................... 61
1. Introdução...............................................................................................
2. Leis de Darcy e de Bernouilli..................................................................
3. Determinação do Coeficiente de Permeabilidade...................................
3.1. Métodos Diretos...........................................................................
3.2. Métodos Indiretos........................................................................
4. Fatores que Interferem na Permeabilidade.............................................
5. Forças de Percolação.............................................................................
iv
6. Areia Movediça........................................................................................
7. Filtros de Proteção..................................................................................
8. Capilaridade............................................................................................
IX.COMPRESSIBILIDADE E ADENSAMENTO............................................... 75
1. Introdução.…………………………………………………...........................
2. Analogia e Mecânica do Processo de Adensamento..............................
3. Teoria do Adensamento de Terzaghi......................................................
4. Solução da Equação Fundamental do Adensamento.............................
5. Porcentagem de Adensamento...............................................................
6. Ensaio de Adensamento.........................................................................
7. Tensão de Pré-Adensamento..................................................................
8. Determinação do Coeficiente de Adensamento......................................
9. Construção da Curva de compressão do Solo no Campo......................
10. Aplicação da Teoria do Adensamento……………………......................
11. Correções do Recalque de Adensamento……………….......................
12. Noções sobre a Compressão Secundária.............................................
13. Recalques por colapso..........................................................................
X.EXPLORAÇÃO DO SUBSOLO...................................................................