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AULA Parte 5

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PROGRAMA
•Fundamentos de Estudos Geotécnicos;
•Propriedades Geotécnicas dos Solos;
•Investigação do Subsolo;
•Ensaios de Laboratório;
•Encostas, Empuxo de Terra e Contenções;
•Monitoramento Geotécnico;
•Introdução a Fundações.
PROGRAMA
•Fundamentos de Estudos Geotécnicos;
•Propriedades Geotécnicas dos Solos;
•Investigação do Subsolo;
•Ensaios de Laboratório;
•Encostas, Empuxo de Terra e Contenções;
•Monitoramento Geotécnico; 
•Introdução a Fundações.
FUNDAMENTOS
Estudos 
Geológico-
Geotécnicos
Atividade da Engenharia Civil que envolve o estudo do 
subsolo e materiais naturais com o objetivo de avaliar a 
interação das características geológicas do local e as obras 
projetadas.
FUNDAMENTOS
Diagnosticar a natureza e a dinâmica da 
interação obra e meio físico.
Entendimento
Solução
Acompanhamento
Monitoramento
Desenvolver a melhor forma de executar a 
obra considerando seu efeito no local.
Observar a implantação da solução com 
sugestão de eventuais ajustes.
Auscultar o desempenho da solução com 
eventualmente proposta de correções.
Estudo Geológico-Geotécnico: Ações e Objetivos
FUNDAMENTOS
Facilitar a identificação de materiais de 
construção:
• Depósitos
• Tipos
Caracterização dos trechos rochosos:
• Tipo; Fraturamento; Mergulho; Estabilidade
Reconhecimento de regiões problemáticas:
• Estabilidade de encostas
• Túneis
• Terrenos de baixa resistência
• Travessias de cursos d´água
Objetivos
Estudo Geológico
(Geólogo de engenharia)
FUNDAMENTOS
Caracterização do subsolo:
• Tipo; suporte; posição do nível freático
Identificação de materiais de construção:
• Depósitos
• Tipos
• Parâmetros geotécnicos
Determinação de características geotécnicas 
de regiões problemáticas:
• Encostas
•Terrenos de baixa resistência
Viabilizar a execução do Projeto Executivo
Objetivos
Estudo Geotécnico
(Engenheiro Civil)
FUNDAMENTOS
GEOTECNIA
Significa o conjunto de ciências da terra, 
ou seja, daquelas que estudam o solo e 
a parte superficial do subsolo para 
permitir a sua utilização “in situ” ou sua 
exploração. 
FUNDAMENTOS
GEOTECNIA Geologia
Mecânica das Rochas
Geologia de Engenharia
Geofísica Aplicada
Mecânica dos Solos
FUNDAMENTOS
RELAÇÃO ENTRE O ESTUDO GEOTÉCNICO E 
O PROJETO DE ENGENHARIA
Aspectos relevantes:
• A VARIABILIDADE DOS LOCAIS DE CONSTRUÇÃO
• INTERAÇÃO OBRA / AMBIENTE E OBRA / TERRENO
• SOLUÇÃO DE ENGENHARIA
• CUSTO DAS INVESTIGAÇÕES
ANATOMIA DE 
UMA SOLUÇÃO 
GEOTÉCNIA
FUNDAMENTOS
EXEMPLO:Aterro sobre solo mole
1) DETERMINAR A SITUAÇÃO NA 
NATUREZA :
Investigação de campo.
2) SIMPLIFICAR:
Estabelecer um modelo geotécnico do local, para que o problema
possa ser tratado de forma científica e serem efetuadas previsões.
FUNDAMENTOS
EXEMPLO:Aterro sobre solo mole
3) DETERMINAR O MECANISMO :
Dois mecanismos devem ser considerados: 
1) Referente à capacidade de carga da argila
para suportar o peso do aterro sem romper;
2) As deformações que vão ocorrer, por
adensamento da argila.
FUNDAMENTOS
Aterro sobre solo mole
FUNDAMENTOS
Aterro sobre solo mole
FUNDAMENTOS
Aterro sobre solo mole
FUNDAMENTOS
EXEMPLO:Aterro sobre solo mole
4) SELECIONAR MÉTODOS E PARÂMETROS :
Soluções para evitar ruptura e acelerar recalques, evitando 
grandes deformações após a obra
FUNDAMENTOS
EXEMPLO:Aterro sobre solo mole
4) MANIPULAR MÉTODOS E PARÂMETROS 
PARA OBTER PREVISÕES :
Desenvolvimento do projeto.
5) EXPOR AS PREVISÕES :
Apresentação do projeto.
FUNDAMENTOS
• Estradas
• Fundações
• Contenções
• Túneis
• Barragens
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA – Dique (Holanda)
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA - Estradas
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA – Controle de execução, contenções e 
fundações
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA – Controle de execução, contenções e 
fundações
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA – Controle de execução, contenções e 
fundações
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA – Viadutos, escavações e túneis
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA – Aterros
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA – Barragens
FUNDAMENTOS
APLICAÇÃO DA GEOTECNIA – Pesquisa
FUNDAMENTOS
Problemas associados às questões geotécnicas
Edifício Núncio Malzoni. – Santos-SP Torre de Pisa - Itália
FUNDAMENTOS
Problemas associados às questões geotécnicas
Ruptura da fundação de um silo. (Tschebotarioff, 1951).
FUNDAMENTOS
Problemas associados às questões geotécnicas
FUNDAMENTOS
Problemas associados às questões geotécnicas
M2U00592.MPGM2U00590.MPG
PROGRAMA
•Fundamentos de Estudos Geotécnicos;
•Propriedades Geotécnicas dos Solos;
•Investigação do Subsolo;
•Ensaios de Laboratório;
•Encostas, Empuxo de Terra e Contenções;
•Monitoramento Geotécnico; 
•Introdução a Fundações.
PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS DOS 
SOLOS
MECÂNICA DOS SOLOS
- Origem e Natureza dos Solos
- Índices Físicos e Estado do Solo
- Classificação dos Solos
- Tensões nos Solos
- Água no Solo
- Adensamento dos Solos
- Estado de Tensões e Critérios de Ruptura
Mecânica dos Solos
“Estuda o comportamento dos solos quando 
tensões são aplicadas ou aliviadas e na presença de 
água.”
“Material resultante da decomposição das 
rochas constituído de três fases: sólido, ar e 
água”
Solo
Origem e Formação dos Solos
Solos Residuais
Solos Transportados
Solos Orgânicos
Coluvionares
Aluviões
Eólicos
Glaciais
Classificação Genética dos Solos
Classificação Genética dos Solos
SOLOS RESIDUAIS
Classificação Genética dos Solos
SOLOS TRANSPORTADOS
Colúvio Aluvião
Eólico Glaciais
Índices Físicos e Estado dos Solos
Índices Físicos e Estado dos Solos
Relação gravimétrica
Teor de umidade - w (%)
100(%) x
P
Pw
S
W
Índices Físicos e Estado dos Solos
Relações volumétricas
Porosidade - n (%)
100(%) x
V
Vn V
Índices Físicos e Estado dos Solos
Índice de vazios - e (adimensional)
S
V
V
Ve 
Relações volumétricas
Índices Físicos e Estado dos Solos
Grau de saturação - S (%)
100(%) x
V
VS
V
W
Relações volumétricas
Índices Físicos e Estado dos Solos
Peso específico aparente natural -  (kN/m³)
V
P

Relações gravimétricas – volumétricas
Índices Físicos e Estado dos Solos
Peso específico aparente seco - d (kN/m³)
V
PS
d 
Relações gravimétricas – volumétricas
S = 0%
Vw=0 e Pw = 0
Índices Físicos e Estado dos Solos
Peso específico aparente saturado - sat (kN/m³)
V
P
sat 
Relações gravimétricas – volumétricas
S = 100%
VAR=0
Índices Físicos e Estado dos Solos
Peso específico do sólido - s (kN/m³)
S
S
s V
P

Relações gravimétricas – volumétricas
Índices Físicos e Estado dos Solos
Peso específico da água - w (kN/m³)
³/10 mkN
V
P
W
W
W 
Relações gravimétricas – volumétricas
Densidade real do grão – Gs ou  (adimensional)
W
S
SG 


Índices Físicos e Estado dos Solos
Determinação dos Índices Físicos
Ensaios 
S
(%)w
Demais índices Correlações
Índices Físicos e Estado dos Solos
SOLO ESTADO
Areias e siltes
arenosos
(Compacidade)
Fofa(o)
Pouco compacta(o)
Medianamente 
compacta(o)
Compacta(o)
Muito compacta(o)
Argilas e siltes
argilosos
(Consistência)
Muito mole
Mole
Média(o)
Rija(o)
Dura(o)
Classificação dos Solos
-Classificação Genética
-Classificação HRB ou TRB
-Classificação Unificada (SUCS)
-Classificação MCT
Classificação dos Solos
-Classificação Genética
-Classificação HRB ou TRB
-Classificação Unificada(SUCS)
-Classificação MCT
Tensões nos Solos
-Peso próprio
-Cargas Externas
-Água no solo
Tensões nos Solos
Tensões nos Solos
Tensão total no plano AB
Área
acima solo do Peso

lb
zlbsat
.
...
  zsat . 
Peso Próprio
Tensões nos Solos
Cargas Externas
Carga Pontual (Boussinesq)
2
5
2
2
1
2
3
.
.















z
r
z
Q
z 

Tensões nos Solos
Cargas Externas
Carregamento uniformemente 
distribuído sobre placa
Bulbo de Tensões 
Tensões nos Solos
Cargas Externas
Carregamento uniformemente 
distribuído sobre placa 
retangular (Newmark)
0 Iz 
IOnde Gráfico
z
bm 
z
an 
Tensões nos Solos
Poropressão ou pressão da água (u)
zu w.
Tensão efetiva (’) u '
Devido ao N. A. existe uma pressão nos poros no plano AB
Água no Solo
Água no Solo
-Solos Saturados
-Solos Parcialmente Saturados
Água no Solo
Água no Solo
Água no Solo
Permeâmetro de Carga 
Constante
-Solos granulares
-Fácil execução
thA
VLk 
Água no Solo
Permeâmetro de Carga 
Variável
-Solos finos
-Exige experiência na execução
2
1log3,2
h
h
At
Lak 
Água no Solo
Carga Hidráulica
No estudo de fluxos de água, é conveniente medir os 
componentes de energia pelas correspondentes termos de 
altura de coluna d’água.
Bernoulli
A carga total ao longo de qualquer linha de fluxo de 
fluido incompressível mantém-se constante.
g
VhZh p 2
2

Água no Solo
222 pat hZh 111 pat hZh 
Fluxo
Água no Solo
Fluxo em uma barragem
Ádensamento dos Solos
Adensamento do solo é a diminuição do índice de 
vazios com o tempo, devido à saída de água do seu 
interior.
Estado de Tensões e Critérios de Ruptura
A tensão normal no plano vertical depende da constituição do solo e do histórico 
de tensões a que ele está submetido.
Estado de Tensões e Critérios de Ruptura
Tensões num plano genérico
Decomposição da tensão num plano genérico
Estado de Tensões e Critérios de Ruptura
Tensões num plano genérico
Decomposição da tensão num plano genérico
Estado de Tensões e Critérios de Ruptura
A resistência ao cisalhamento de um solo é definida como o 
máximo valor da tensão cisalhante que pode ser induzida na
massa de solo.




superfície
de ruptura
A
Det alhe Asuperfície
de ruptura
FUNDAMENTOS
Estado de Tensões e Critérios de Ruptura
A ruptura do solo pode se configurar de diferentes formas.
FUNDAMENTOS
Estado de Tensões e Critérios de Ruptura
TEORIA DE MOHR - COULOMB
C
A
B
Tensão Normal
Te
ns
ão
Ci
sa
lh
an
te
Envoltória
de Ruptura
(Mohr)
Lei de Ruptura
(Mohr - Coulomb)
c

 tg cf

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