Aula 1 INTRODUÇÃO Mecânica dos solos1 atual

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Introdução
Profª Desireé Alves
Engenharia Civil – UFERSA
Mecânica dos solos 
Mecânica dos solos na Engenharia Civil
• Toda e qualquer construção, seja de pequeno, médio ou de 
grande porte, assenta-se sobre o terreno e requerem que o 
comportamento do solo seja devidamente considerado.
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Introdução
A mecânica dos solos, a geotecnia e 
disciplinas relacionadas
• A mecânica dos solos estuda as propriedades físicas 
do solo e o comportamento das massas de solo quando 
este é usado ou como material de construção ou como 
suporte de fundações.
• De maneira geral, por 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.
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A mecânica dos solos, a geotecnia e 
disciplinas relacionadas
• Como material de construção e de fundação, os solos 
estão sujeitos a esforços que tendem a comprimi-lo e a 
cisalhá-lo, provocando deformações e podendo, 
eventualmente, levá-lo à ruptura.
• 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.
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Introdução
Origem e formação dos solos; Textura e 
Estrutura dos solos; Estudo das fases dos 
solos e Índices Físicos; Estado dos solos; 
Caracterização e classificação dos solos
Tensões Geostáticas e Induzidas; 
Compactação; Permeabilidade e 
Percolação dos solos; Compressibilidade e 
Adensamento
Resistência ao cisalhamento; Estabilidade 
de Taludes; Empuxos de Terra; Estruturas de 
Contenções
Desenvolvimento do curso
Um tratamento mais fundamentado na ótica da engenharia 
civil é dado aos solos.
A mecânica dos solos, a geotecnia e 
disciplinas relacionadas
• Por ser o solo um material natural, cujo processo de 
formação não depende de forma direta da intervenção 
humana, o seu estudo e o entendimento de seu 
comportamento depende de uma série de conceitos 
desenvolvidos em ramos afins de conhecimento. 
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Introdução
Mecânica dos 
solos na 
Engenharia 
Civil
Geotecnia
Geologia de 
Engenharia
Mecânica das Rochas
Mecânica dos Solos
A mecânica dos solos, a geotecnia e 
disciplinas relacionadas
• Para o estudo da mecânica dos solos é essencial:
• Conhecer e aplicar os princípios de outras matérias 
básicas como física e química.
• O processo de formação do solo irá influenciar em muito 
no seu comportamento, e por ser um material de origem 
natural, é estudado pela geologia. 
• O solo, como veremos adiante, é um material trifásico, 
composto basicamente de ar, água e partículas sólidas. 
• A parte fluida do solo (ar e água) pode se apresentar em 
repouso ou pode se movimentar pelos seus vazios 
mediante a existência de determinadas forças. O 
movimento da fase fluida do solo é estudado com base 
em conceitos desenvolvidos pela mecânica dos 
fluidos.
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A mecânica dos solos, a geotecnia e 
disciplinas relacionadas
• Pode-se citar ainda algumas disciplinas, como a física 
dos solos, ministrada em cursos de agronomia, como de 
grande importância no estudo de uma mecânica dos 
solos mais avançada, denominada de mecânica dos 
solos não saturados. 
• Além disto, o estudo e o desenvolvimento da mecânica 
dos solos são fortemente amparados em bases 
experimentais, a partir de ensaios de campo e 
laboratório.
• A aplicação dos princípios da mecânica dos solos para o 
projeto e construção de fundações é denominada de 
"engenharia de fundações".
• A aplicação dos princípios da mecânica dos solos a 
problemas práticos é denominada de “Engenharia de 
solos” ou “Engenharia geotécnica”. 
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A mecânica dos solos, a geotecnia e 
disciplinas relacionadas
• A engenharia geotécnica (ou geotecnia) é uma 
subdivisão da Engenharia Civil que envolve os materiais 
naturais encontrados próximo à superfície da Terra.
• Ela inclui a aplicação dos príncípios da mecânica dos 
solos e da mecânica das rochas ao projeto de 
fundações, estruturas de contenção e estruturas de 
terra.
• E inclui ainda a engenharia de geotecnia ambiental, que 
trata de problemas como transporte de contaminantes 
pelo solo, avaliação de locais impactados, proposição de 
medidas de remediação para áreas impactadas, projetos 
de sistemas de proteção em aterros sanitários, etc.
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Introdução
Contexto
• Para o estudo da mecânica dos solos é essencial:
• Entender dos princípios da mecânica dos sólidos.
• A mecânica dos solos é uma disciplina relativamente 
jovem da engenharia civil, somente sistematizada e 
aceita como ciência em 1925, após trabalho publicado 
por Terzaghi (Terzaghi, 1925), que é conhecido, com 
todos os méritos, como o pai da mecânica dos solos. 
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Princípio da Mecânica dos Solos:
Princípio da Mecânica dos Solos:
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Introdução
Estudos 
antigos 
baseados na 
matemática e 
física
Grandes 
acidentes e novas 
necessidades de 
obras;
Acidentes 
históricos;
Início da Mecânica 
do Solos –
“Erdbaumechanik” –
Karl Terzagui.
• Trabalhos marcantes sobre o comportamento dos
solos foram desenvolvidos em séculos passados,
como os clássicos de Coulomb, 1773; Rankine, 1856;
e Darcy, 1856.
• Um acúmulo de insucessos em obras de Engenharia
Civil no início do século XX, dos quais pode-se
destacar as rupturas do canal do Panamá e
rompimentos de grandes taludes em estradas e canais
em construção na Europa e nos Estados Unidos,
mostrou a necessidade de revisão dos procedimentos
de cálculo.
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Princípio da Mecânica dos Solos:
• O acúmulo de insucessos em obras de Engenharia 
observados no início do século XX, como:
• 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 e Estabilidade de taludes;
• Deslocamento do Muro de cais e escorregamento de solo 
na construção do canal de Kiev na Alemanha,1915. 15
Princípio da Mecânica dos Solos:
• O conhecimento do comportamento desse material,
disposto pela natureza em depósitos heterogêneos e
de comportamento demasiadamente complicado,
deveu-se em grande parte aos trabalhos de Karl
Terzaghi.
• Terzaghi em 1936, apontou que não se podiam aplicar
aos solos as leis teóricas de uso corrente em projetos
que envolviam materiais mais bem definidos, como o
concreto e o aço.
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Princípio da Mecânica dos Solos:
• Engenheiro Civil de larga experiência,
sólido preparo científico e acurado
espírito de investigação,
internacionalmente reconhecido como o
fundador da Mecânica dos Solos.
• Em 1939, em uma palestra intitulada
“Soil Mechanics – A New Chapter in
Engineering Science” na Instituição de
Engenheiros Civis, em Londres,Terzaghi
declarou que a maior parte das falhas
que ocorreram nas fundações não era
mais “caso de força maior”.
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Karl Terzaghi
Dificuldades da Engenharia de Solos
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Introdução
 O solo não possui comportamento tensão-deformação linear 
ou único;
 Seu comportamento depende da solicitação, tempo de 
aplicação e meio ambiente;
 O solo é diferente para cada local;
 O solo a ser pesquisado geralmente não está situado na 
superfície e sim em horizontes profundos, necessitando ser 
retirado em pequenas amostras para seu estudo em 
laboratório;
 muitos solos são sensíveis a perturbações na amostragem e 
não reproduzem, em laboratório, suas características reais.
Importância
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Introdução
A Mecânica dos Solos estudao comportamento dos solos
 Fundações: Tensões aplicadas
 Escavações : Tensões Aliviadas
 Perante o escoamento de água nos seus vazios
O Engenheiro civil se baseia nessa Ciência de Engenharia 
para desenvolver seus projetos.
Características da Mecânica dos Solos :
Diversidade de Atividades
Peculiaridades do material de cada local
Engenhosidade requerida na solução de problemas
Obras de Geotecnia
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Introdução
 O solo, sob o ponto de vista da engenharia geotécnica, poderá 
ser utilizado tanto em suas condições naturais quanto como 
material de construção. 
 Em sua condição natural, será usado como elemento de 
suporte de uma estrutura ou como a própria estrutura, nem sempre 
sendo possível melhorar suas propriedades de uma forma 
econômica. 
 Como material de construção poderá dar ao solo as 
características necessárias e desejadas em cada projeto.
Obras de Geotecnia
• Alguns aspectos de utilização do solo em sua 
condição natural e como material de construção.
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Introdução
Obras de Geotecnia
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Introdução
Obras em que o solo é utilizado como o próprio material de 
construção:
 Os aterros rodoviários, 
 As bases para pavimentos de aeroportos e 
 As barragens de terra 
(Pertencentes a uma categoria de obra de engenharia a qual é 
capaz de concentrar, em um só local, uma enorme quantidade de 
recursos, exigindo para a sua boa construção uma gigantesca 
equipe de trabalho, calcada principalmente na 
interdisciplinariedade de seus componentes.)
Aplicações
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Introdução
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Introdução
01: Taludes
Aplicações
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Introdução
02: Corte
Aplicações
Aplicações
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Introdução
04: Fundação 
RadierEstaca Escavada
Estaca Hélice - Contínua
Sapata
• 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 aplicação de princípios da 
mecânica dos solos.
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Introdução
05: Escavação Escorada
A execução de escavações no solo requer freqüentemente 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.
Aplicações
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Introdução
06: 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".
Aplicações
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Introdução
 Para a construção de aterros e de barragens de terra, onde o solo é 
empregado como material de construção e fundação, necessita-se de 
um conhecimento completo do comportamento de engenharia dos 
solos, especialmente na presença de 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 construção 
eficientes de aterros e barragens de terra.
03 e 07: Aterros e de Barragens de Terra
Aplicações
Aplicações
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Introdução
Aplicações
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Introdução
Aplicações
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Introdução
 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 devidos às expansões e contrações do
solo por variações em seu teor de umidade.
08 Projeto de pavimentos: 
Importância
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Introdução
As obras de Geotecnia, de todas as obras de engenharia, são 
responsáveis pela maior parte dos prejuízos causados à 
humanidade, sejam eles de natureza econômica ou mesmo a perda 
de vidas humanas.
No Brasil, por exemplo, devido ao seu clima tropical e ao crescimento 
desordenado das metrópoles, uma infinidade eventos como os 
deslizamentos de encostas ocorrem, provocando enormes prejuízos e 
ceifando a vida de centenas de pessoas a cada ano. Vê-se daqui a 
grande importância do engenheiro geotécnico no acompanhamento 
destas obras de engenharia,evitando por vezes a ocorrência de desastres 
catastróficos.
Importância
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Introdução
Problemas comuns que necessitam o conhecimento de Mecânica 
dos Solos:
- Recalques em fundações e aterros rodoviários;
- Ruptura de taludes e barragens;
- Escolha do material para aterro ou barragem de terra;
- Percolação de água nos solos e rebaixamento do nível do lençol 
freático.
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Região Serrana – Rio de Janeiro (2011) Introdução
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Região Serrana – Rio de Janeiro (2011) Introdução
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Introdução
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Introdução
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Introdução
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Introdução
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Introdução
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Introdução
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Introdução
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Introdução
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Introdução
• Cortes nas rochas para 
construção de estradas 
sem considerar os 
fatores ambientais e 
demais componentes 
do intemperismo. 
Tendência de 
ocorrerem 
microfraturas e 
desmoronamentos.
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Introdução
• Deslocamento de bloco de rocha na BR381 no período das 
chuvas. A penetração da água nas microfissuras aceleraram o 
intemperismo e a expansão das microfissuras promovendo o 
deslocamento.
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Introdução
• Gabião não resistiu a pressão do deslizamento de solo da 
encosta e cedeu. Falta de identificação das características do 
solo e de seus horizontes.
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Introdução
• Queda de uma encosta na região de fervedouro, MG após as 
chuvas. BR116 quase interditada. Presença de solo Latossolo
de estrutura frágil.
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Introdução
Exemplos da falta de prática /conhecimento 
da Geotecnia:
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Introdução
Exemplos da falta de prática /conhecimento 
da Geotecnia:
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Introdução
Acidentes Históricos
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Introdução
• Prédios da Orla de Santos/SP 
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Introdução
Edifício Núncio Malzoni
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Introdução
Fundações Rasas
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Introdução
Acidentes Históricos
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Introdução
•Torre de Piza
Acidentes Históricos
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Introdução
• Ruptura do corpo do aterro
Acidentes Históricos
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Introdução
o ORTIGÃO, J.A.R. (2007). Introdução à Mecânica dos Solos dos
Estados Críticos. 3ª edição. Terratek.
o COSTA, Y. D. J. (2010) Introdução. Notas de Aula. DEC/UFRN.
o VILLA. C. A. (2008). Notas de Aula de Solos I. Apostila.
o PINTO, C. S. (2002). Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16
Aulas. Oficina de Textos.
Referências Bibliográficas