Aula 2 Introdução à Mecânica dos Solos

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MECÂNICA DOS SOLOS
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Definição:
Todas as obras de Engenharia se assentam sobre o terreno e inevitavelmente requerem que o comportamento do solo seja devidamente considerado!!!
MECÂNICA DOS SOLOS
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Definição:
A mecânica dos solos estuda as características físicas dos solos e as suas propriedades mecânicas (equilíbrio e deformação), quando submetidos a acréscimos ou alívios de tensões.
MECÂNICA DOS SOLOS
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Definição:
MECÂNICA DOS SOLOS
Exemplos: tensões são aplicadas, como nas fundações, ou aliviadas, no caso de escavações, ou perante o escoamento de água nos vazios.
Escavações
Fundações
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Objetivos:
Substituir por métodos científicos os métodos empíricos aplicados no passado.
Problema da Mecânica dos Solos: a própria natureza dos solos.
MECÂNICA DOS SOLOS
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Esse ramo da Engenharia costuma empolgar seus praticantes pela diversidade de suas atividades, pelas peculiaridades que o material apresenta em cada local e pela engenhosidade frequentemente requerida para a solução de problemas reais.
MECÂNICA DOS SOLOS
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 DIFERENTES TIPOS DE SOLOS
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 Emprego dos Solos na Engenharia:
Solo como material de construção: aterros, barragens de terra, base e sub-base de pavimentos, etc.
 Solos como suporte de fundações: valas, sapatas, blocos, estacas, subleito, etc.
MECÂNICA DOS SOLOS
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Origem e Evolução da Mecânica dos Solos: 
Os primeiros trabalhos sobre o comportamento dos solos datam do século XVII. 
 Coulomb, 1773, Rankine, 1856 e Darcy, 1856 publicaram importantes trabalhos sobre o comportamento dos solos.
MECÂNICA DOS SOLOS
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 Um acúmulo de insucessos em obras de engenharia civil no início deste século, dos quais se destacam as rupturas do Canal do Panamá e o rompimento de grandes taludes em estradas e canais em construção na Europa e nos Estados Unidos, mostrou a necessidade de revisão dos procedimentos de cálculos.
MECÂNICA DOS SOLOS
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 O escorregamento de solo durante a construção do Canal do Panamá, 1913.
 Rompimento de grandes barragens de terra e recalque em grandes edifícios, 1913.
 Escorregamento de muro de Cais na Suécia, 1914. Levou em 1922 a publicação pelos suecos de uma nova teoria para o cálculo de estabilidade de taludes.
 Deslocamento do muro de cais e escorregamento de solo na construção do canal Kiev na Alemanha, 1915.
MECÂNICA DOS SOLOS
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MECÂNICA DOS SOLOS
 Como apontou Terzaghi em 1936, ficou evidente que não se podiam aplicar aos solos leis teóricas de uso corrente em projetos que envolviam materiais mais bem definidos, como o concreto e o aço. Não era suficiente determinar em laboratório parâmetros de resistência e deformidade em amostras de solos e aplicá-los a modelos teóricos adequados àqueles materiais.
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MECÂNICA DOS SOLOS
 O conhecimento do comportamento deste material, disposto pela natureza em depósitos heterogêneos e apresentando comportamento demasiadamente complicado para tratamentos teóricos rigorosos, deveu-se em grande parte aos trabalhos de KarlTerzaghi, engenheiro civil de larga experiência, sólido preparo científico e acurado espírito de investigação – internacionalmente conhecido como o fundador da Mecânica dos Solos. 
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Karl von Terzaghi – Pai da Mecânica dos Solos 
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MECÂNICA DOS SOLOS
 Os trabalhos de Terzaghi identificaram o papel das pressões da água no estudo das tensões nos solos e a apresentação da solução matemática para a evolução dos recalques das argilas com o tempo, após o carregamento, são conhecidos como o marco inicial desta ciência da engenharia. 
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MECÂNICA DOS SOLOS
 Em 1925, o professor Terzaghi publicou seu primeiro livro de Mecânica dos Solos, baseado em estudos realizados em vários países, depois do início dos grandes acidentes.
 A Mecânica dos Solos nasceu em 1925 e foi batizada em 1936 durante a realização do primeiro Congresso Internacional de Mecânica dos Solos. 
 Em meados de 1938 foi instalado o primeiro Laboratório de Mecânica dos solos em São Paulo. 
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MECÂNICA DOS SOLOS
 Apesar de seu nome, hoje empregado internacionalmente, a Mecânica dos Solos, não se restringe ao conhecimento das propriedades físicas dos solos. A química e a física coloidal, importantes para justificar aspectos do comportamento dos solos, são partes integrantes da Mecânica dos Solos, assim como, o conhecimento da Geologia é fundamental para o tratamento correto dos problemas de fundações.
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MECÂNICA DOS SOLOS
 Os solos são constituídos por um conjunto de partículas com água (ou outro líquido) e ar nos espaços intermediários. As partículas, de maneira geral, encontram-se livres para deslocarem-se entre si. Em alguns casos, uma pequena cimentação pode ocorrer entre elas, mas num grau extremamente mais baixo do que nos cristais de uma rocha ou de um metal, ou nos agregados de um concreto. 
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MECÂNICA DOS SOLOS
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MECÂNICA DOS SOLOS
 O comportamento dos solos depende do movimento das partículas sólidas entre si e isto faz com que ele se afaste do mecanismo dos sólidos idealizados na Mecânica dos Sólidos Deformáveis, na qual se fundamenta a Mecânica das Estruturas geralmente consideradas na engenharia civil. 
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MECÂNICA DOS SOLOS
 Mais que qualquer dos materiais tradicionalmente considerados nas estruturas, o comportamento dos solos diverge daquele de um sólido deformável. A Mecânica dos Solos poderia ser adequadamente incluída na Mecânica dos Sistemas Particulados(Lambe e Witman, 1969). 
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MECÂNICA DOS SOLOS
 As soluções da Mecânica dos Sólidos Deformáveis são frequentemente empregadas para a representação do comportamento de maciços de solo, graças a sua simplicidade e por obterem comprovação aproximada de seus resultados com o comportamento real dos solos, quando verificada experimentalmente em obras de engenharia. Em diversas situações, entretanto, o comportamento do solo só pode ser entendido pela consideração das forças transmitidas diretamente nos contatos entre as partículas, embora estas forças não sejam utilizadas em cálculos e modelos. 
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 Todas as obras de engenharia civil, de uma forma ou de outra, apóiam-se sobre o solo e, muitas delas, além disso, utilizam o próprio solo como elemento de construção, como, por exemplo, as barragens e os aterros de estradas. Portanto, a estabilidade e o comportamento funcional e estético da obra serão determinados, em grande parte, pelo desempenho dos materiais usados nos maciços terrosos.
MECÂNICA DOS SOLOS
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 Aplicações do campo da Mecânica dos Solos são as seguintes:
 Fundações: as cargas de qualquer estrutura têm de ser, em última instância, descarregadas no solo através de sua fundação. Assim a fundação é uma parte essencial de qualquer estrutura. Seu tipo e detalhes de sua construção podem ser decididos somente com o conhecimento e a aplicação de princípios da Mecânica dos Solos.
 Obras Subterrâneas e Estruturas de Contenção: obras subterrâneas como estruturas de drenagem, dutos, túneis e as obras de contenção como os muros de arrimo, cortinas atirantadas, somente podem ser projetadas e construídas usando os princípios da Mecânica dos Solos e o conceito de interação solo-estrutura.
MECÂNICA DOS SOLOS
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 Aplicações do campo da Mecânica dos Solos são as seguintes:
 Projeto de Pavimentos: o projeto de pavimentos pode consistir de pavimentos flexíveis ou rígidos. Pavimentos flexíveis dependem mais do solo subjacente para transmissão das cargas geradas pelo tráfego. Problemas peculiares no projeto de pavimentos flexíveis são o efeito de carregamentos repetitivos e problemas devido às expansões e contrações do solo por variações em seu teor de umidade.
MECÂNICA DOS SOLOS
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 Aplicações do campo da Mecânica dos Solos são as seguintes:
 Escavações, Aterros e Barragens: a execução de escavações no solo requer frequentemente o cálculo da estabilidade dos taludes resultantes. Escavações profundas podem necessitar de escoramentos
provisórios, cujos projetos devem ser feitos com base na Mecânica dos Solos. Para a construção de aterros e de barragens de terra, onde o solo empregado como material de construção e de fundação, necessita-se de um conhecimento completo do comportamento de engenharia dos solos, especialmente, na presença da água. O conhecimento da estabilidade de taludes, dos efeitos do fluxo de água através do solo, do processo de adensamento e dos recalques a ele associados, assim como do processo de compactação empregado é essencial para o projeto e a construção eficientes de aterros e de barragens de terra.
MECÂNICA DOS SOLOS
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Cortinas Atirantadas
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Bibliografia
CAPUTO, H. P., MECÂNICA DOS SOLOS E SUAS APLICAÇÕES, vol. 1 a 3. Livros Técnicos e Científicos. Editora S.A., 6º edição. 1988.