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Apostila Mecânica dos Solos I - USP

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1 Introdução................................................................................................
2. Informações Exigidas num Programa de Prospecção……......................
3. Tipos de Prospecção Geotécnica...........................................................
4. Prospecção Geofísica.............................................................................
4.1. Processo da Resistividade Elétrica..............................................
4.2. Processos de Sísmica da Refração.............................................
5. Métodos Semidiretos...............................................................................
5.1. Vane Test.....................................................................................
5.2. Ensaio de Penetração Estática do Cone.....................................
5.3. Ensaio Pressiométrico.................................................................
6. Processos Diretos...................................................................................
6.1. Poços...........................................................................................
6.2. Trincheira ....................................................................................
6.3. Sondagens a Trado......................................................................
6.4. Sondagens a Percussão ou de Simples Reconhecimento...........
6.5. Sondagem Rotativa......................................................................
6.6. Sondagem Mista..........................................................................
7. Amostragem............................................................................................
7.1. Introdução....................................................................................
 7.2. Amostras Indeformadas............................................................
XI.COMPACTAÇÃO......................................................................................... 117
1. Definição e Importância...........................................................................
2. Curva de Compactação...........................................................................
3. Ensaio de Compactação.........................................................................
4. Equipamentos de Compactação..............................................................
5. Controle de Compactação.......................................................................
BIBLIOGRAFIA............................................…………………………....................... 125
1
CAPÍTULO I1
A MECÂNICA DOS SOLOS E A ENGENHARIA
1 - Introdução
A Engenharia Civil procurou sempre acompanhar a evolução científica. A dificuldade de um
conhecimento profundo e abrangente, em todo o seu campo de atuação, exigiu sua divisão em áreas
específicas, consoante, principalmente, aos materiais objetos de estudo. Estas áreas não tiveram um
desenvolvimento paralelo, e algumas evoluíram mais cedo que outras.
Historicamente, os ramos básicos que primeiro se desenvolveram e que foram, pôr isso mesmo,
os mais estudados e divulgados são a Teoria das Estruturas e a Hidráulica. O primeiro trabalha com
materiais selecionados, cujos comportamentos são bem conhecidos, entre os quais o concreto, o aço e a
madeira. Este campo utiliza, para solução dos seus problemas, modelos simples, passíveis de tratamento
matemático. A área da Hidráulica estuda os fluidos, em particular a água, principalmente em ambientes
naturais. Os fenômenos hidráulicos podem fugir a um tratamento matemático, mas a utilização de ensaios
em modelos reduzidos permite, quase sempre, uma adequada análise de seus comportamentos.
Um dos campos básicos da Engenharia Civil que por último se desenvolveu foi a Mecânica dos
Solos. Ela estuda o comportamento do solo sob o aspecto da Engenharia Civil. O solo cobre o substrato
rochoso e provém da desintegração e decomposição das rochas, mediante a ação dos intemperismos físico
e químico. Assim, de maneira geral, pôr causa da sua heterogeneidade e das suas propriedades bastante
complexas, não existe modelo matemático ou um ensaio em modelo reduzido que caracterize, de forma
satisfatória, o seu comportamento.
Para o engenheiro civil, a necessidade do conhecimento das propriedades do solo vai além do seu
aproveitamento como material de construção, pois o solo exerce um papel especial nas obras de
Engenharia porquanto cabe a ele absorver as cargas aplicadas na sua superfície, e mesmo interagir com
obras implantadas no seu interior.
De um modo geral, as características mecânicas do solo, em seu estado natural, devem ser aceitas
e só em casos particulares, com o auxílio de técnicas especiais, podem ser melhoradas.
Atualmente, a Mecânica dos Solos situa-se dentro de um campo mais envolvente que congrega
ainda a Engenharia de Solos (Maciços e Obras de Terra e Fundações) e a Mecânica das Rochas. Esta área
denominada Geotecnia tem como objetivo estudar as propriedades físicas dos materiais geológicos, solos,
rochas e suas aplicações em obras de Engenharia Civil, quer como material de construção, quer como
elemento de fundação.
A Mecânica dos Solos pode ser definida como uma aplicação das leis e princípios da Mecânica e
da Hidráulica aos problemas de Engenharia, que lidam com o solo e a Engenharia de Solos, como uma
utilização dos conceitos da Mecânica dos Solos aos problemas práticos de Engenharia. Assim, a
Engenharia de Solos abrange um campo mais amplo, pois é uma ciência aplicada e não apenas puramente
baseada em conceitos de Física e Matemática. Ela engloba disciplinas, tais como: mecânica e dinâmica
dos solos, geologia de engenharia, mineralogia das argilas e mecânica dos fluidos, entre outras.
Pode-se dizer também que a Mecânica dos Solos ocupa, em relação aos solos, posição análoga
àquela que a resistência dos materiais ocupa em relação aos outros materiais de construção.
Na prática usual, entretanto, os termos Mecânica dos Solos e Engenharia dos Solos geralmente se
confundem.
2 - Histórico
A Mecânica dos Solos surgiu como ciência em 1925, quando Karl Terzaghi publicou a sua
extraordinária obra "Erdbaumechanik Auf Bodenphysikalisher Grundlage", título este que pode ser
traduzido como "Mecânica das Construções de Terra Baseada na Física dos Solos". Nela, põe-se em
 
1 Mecânica dos Solos - vol. 1 – Benedito de Souza Bueno & Orencio Monje Vilar – Depto de Geotecnia –
Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo
2
evidência o papel desempenhado pela água, que preenche os poros, no comportamento dos solos.
Historicamente, porém, os precursores de Terzaghi remontam ao período neolítico (idade da pedra polida:
5000 a 2000 anos a.C.) quando, então, se formavam povoações lacustres apoiadas em estacas, as palafitas.
Estas povoações possuíam passarelas que permitiam a circulação das pessoas entre as habitações e faziam
contato com a terra firme. As passarelas tinham também a função de defesa da povoação em face dos
inimigos e animais vindos da terra, pois eram facilmente destruídas.
Deve-se ressaltar, também, o engenho e a arte encontrados, notadamente na área de fundações,
em obras monumentais executadas pôr povos das antigas civilizações. Nos palácios da Babilônia, nas
pirâmides do Egito, nos arquedutos romanos ou na muralha da China, o solo desempenhou um papel de
realce.
Durante muitos séculos, entretanto, o aproveitamento do solo, como elemento de fundação e
materiais de construção/seguiu dentro do empirismo racional, e da observação de métodos empregados
com êxito, em obras similares.
Embora já houvesse tentativas da criação de métodos e processos de dimensionamento,
principalmente em muros de arrimo (pode-se citar as contribuições de Vauban, Bullet, Couplet e Belidor),
porém, somente em 1776 apareceu a primeira obra de valor. Neste trabalho apresentado