A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
136 pág.
Apostila Mecânica dos Solos I - USP

Pré-visualização | Página 3 de 29

pelo engenheiro
francês Coulomb são referenciados os parâmetros de resistência dos solos (coesão e ângulo de atrito),e
foram também enunciados os princípios básicos da resistência ao cisalhamento dos solos. O trabalho de
Coulomb abrange ainda análise da estabilidade de taludes, escavações, barragens de terra e aterros e um
estudo da estabilidade de muros de arrimo. A teoria clássica de Coulomb é empregada ainda hoje em
problemas de Engenharia.
Pode-se enumerar ainda importantes contribuições de vários pesquisadores, em ordem
cronológica:
Cauchy (1822) apresentou um estudo sobre o estado de tensão e deformação, em torno de um
ponto no interior de um maciço. Esse trabalho deu outro aspecto ao desenvolvimento das análises de
estabilidade, que até então utilizavam apenas os princípios da estática.
Poncelet (1840) aplicou a teoria clássica de Coulomb a muros de arrimo com paramentos
inclinados.
Alexandre Colin (1846) publicou um livro que continha observações de campo sobre o
deslocamento de camadas de argilas e a descrição de um aparelho capaz de medir a sua resistência ao
cisalhamento.
A Mecânica dos Solos recebeu também contribuições de outras áreas. Em 1856, Darcy
estabeleceu a lei que define "o movimento da, água em meios porosos". Esta lei é de suma importância
no estudo da percolação da água através dos solos. Neste mesmo ano, surge a contribuição de Rankine.
Nela são aplicadas as equações desequilíbrio interno de maciços terrosos.
Atterberg (1908) estabeleceu os limites de consistência dos solos argilosos, com utilização na
Agronomia. Os limites de Atterberg, tais como são conhecidos na Mecânica dos Solos, foram
introduzidos, tempos depois, por Karl Terzaghi.
Otto Mohr (1914) aplicou aos solos a sua teoria de ruptura dos materiais. Esta teoria lança a idéia
das curvas envolventes, que associadas às proposições de Coulomb, segundo as quais a envoltória e uma
reta, estabeleceu o critério de resistência de Mohr-Coulomb, sem dúvida, o mais utilizado, ainda hoje, na
Mecânica dos Solos.
No inicio do século XX, graças ao avanço técnico alcançado peIa Engenharia Civil,
principalmente na área da teoria das estruturas, houve a necessidade de se estudar a Mecânica dos Solos
de maneira mais sistemática. As catástrofes ocorridas em obras projetadas com requinte em cálculo
estrutural tiveram, quase sempre, como causa o mau dimensionamento das fundações. Na Suécia e na
Holanda, países que possuíam estradas e cidades situadas sobre formações geológicas compressíveis, a
necessidade e o interesse peIa investigação geotécnica do subsolo aumentou de tal forma que, em 1913,
na Suécia, pôr exemplo, foi criada a famosa Comissão Geotécnica das Estradas de Ferro da Suécia.
Naquela ocasião, foi feita primeira alusão ao termo "geotécnico".
Entre 1918 e 1926, Fellenius, célebre engenheiro sueco, inventou o método de estudo de
estabilidade de taludes, em que se considera a superfície de escorregamento em forma cilíndrica. Houve,
nessa época, na Suécia, um admirável desenvolvimento na Mecânica dos Solos.
Neste clima de esforços isolados e das primeiras associações e comissões de estudo do
comportamento do solo, é que aparece Terzaghi.
3
Deve-se ressaltar, durante a fase inicial de desenvolvimento da Mecânica dos Solos, o trabalho
incansável de Terzaghi. Este trabalho não foi, só intenso, mas também original. Terzaghi preocupou-se
em enfatizar a importância do estudo das tensões e deformações nos solos. Estabeleceu a diferença entre
pressões totais efetivas e neutras. Criou a teoria do adensamento, aplicada a solos saturados. Concebeu e
esquematizou ensaios e a respectiva aparelhagem e, sobretudo, fez sugestões para a interpretação dos
resultados conseguidos e sua aplicação aos diferentes problemas práticos enfrentados pela Mecânica dos
Solos.
A Mecânica dos Solos apenas se impôs de forma definitiva a partir de 1936, época da realização
da I Conferencia de Mecânica dos Solos na Universidade de Harvard. A partir desta época os
fundamentos e diversos aspectos teóricos da disciplina começaram a ser enunciados, porém deve-se
ressaltar que, a despeito do intenso trabalho já desenvolvido pôr inúmeros pesquisadores, muito resta a ser
explicado adequadamente. Dessa forma, pôr ser uma ciência relativamente nova, a Mecânica dos Solos
encontra-se em continuo e intenso desenvolvimento.
3 - A Mecânica dos Solos
A Mecânica dos Solos foi estabelecida com o propósito de estudar o comportamento dos solos,
segundo formulações teóricas de embasamento científico. Procurou-se, a partir de bases físicas, modelos
reológicos e observações de campo, elaborar teorias explicativas desse comportamento. Algumas dessas
teorias possuem um cunho determinístico, e outras, probabilístico. Embora as teorias determinísticas se
prestem melhor à elaboração de doutrinas, que, sendo de fácil apreensão, fornecem fundamentos racionais
à explicação de fenômenos observados, a heterogeneidade dos solos com propriedades variáveis, de ponto
para ponto, tem conduzido a um uso acentuado de teorias probabilísticas.
No estudo do comportamento dos solos, duas linhas de conduta têm sido utilizadas. A primeira
preocupasse com as propriedades físico-qulmicas, forças intergranulares, efeito dos fluidos intersticiais,
para, a partir de tais fenômenos, explicar o comportamento dos solos. A segunda apoia-se na hipótese
que considera o solo como um meio contínuo, cuja relação tensão-deformação fornece subsídios para
previsão do comportamento do solo.
Nos problemas geotécnicos de ordem prática, o engenheiro civil deve ter consciência das
limitações das teorias utilizadas, e nunca esperar o valor exato nas grandezas obtidas, senão uma ordem
de grandeza.
Neste ponto, um recurso utilizado ria mecânica dos solos, como em todas as ciências é consultar
as soluções dadas a problemas análogos, como primeira referência à solução de um problema proposto.
Este recurso dá ao engenheiro a liberdade de escolha de soluções que deverão ser adaptadas ao problema
em estudo, pois nunca há repetição de condições anteriores. Os ensaios de campo e laboratórios serão,
portanto, necessários para fornecer as reais propriedades dos solos e os dados exigidos nos cálculos de
dimensionamento e verificação da solução adotada.
O QUADRO I a seguir fornece uma relação dos principais problemas pertinentes ao campo da
Mecânica dos Solos.
QUADRO I – ALGUMAS APLICAÇÕES DA MECÂNICA DOS SOLOS
O solo como fundações
Fundações rasas
Fundações profundas
Fundações em solos moles
Fundações em solos expansivos
O solo como material de
construção
Barragens de terra e enrocamento
Estradas e Aeroportos
Estabilidade dos solos Taludes e escavações
MECÂNICA DOS
SOLOS
Suporte dos solos Estruturas de arrimo
Silos
4
CAPÍTULO II2
O SOLO PARA O ENGENHEIRO
1 - Conceituação
A parte mais externa do globo terrestre, denominada crosta, é constituída essencialmente de
rochas que são agregados naturais de um ou diversos minerais, podendo, eventualmente, ocorrer vidro ou
matéria orgânica.
A ação contínua dos agentes atmosféricos e biológicos (intemperismo) tende a desintegrar e a
decompor essas rochas, dando origem ao solo.
O significado da palavra solo não é o mesmo para todas as ciências que estudam a natureza. Para
fins de Engenharia Civil, admite-se que os solos são misturas naturais de um ou diversos minerais (às
vezes com matéria orgânica) que podem ser separa pôr processos mecânicos simples, tais como agitação
em água ou manuseio. Numa conceituação mais simplista, o solo seria todo material que pudesse ser
escavado, sem o emprego de técnicas especiais, como, pôr exemplo, explosivos.
Esse material forma a fina camada superficial que recobre quase toda a crosta terrestre e no seu
estado natural apresentasse composto de partículas sólidas (com diferentes formas e tamanhos), líquidas e
gasosas. Os solos normalmente são caracterizados pela sua