Introdução a mecanica dos solos

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2014.1
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
NOTA DE AULA DE MECÂNICA DOS 
SOLOS – INTRODUÇÃO À MECÂNICA 
DOS SOLOS
ISABELLY CÍCERA DIAS VASCONCELOS
isabelly.vasconcelos@unipe.br
2017.1
SUMÁRIO
2
PRIMEIROS ESTUDOS
INTRODUÇÃO
...
...
03
05
INTRODUÇÃO A GEOTECNIA ... 10
SUBDIVISÃO DA GEOTECNIA
...
12
MECÂNICA DOS SOLOS ... 14
RAZÕES PARA O RÁPIDO
DESENVOLVIMENTO DA GEOTECNIA
... 15
ACIDENTES GEOTÉCNICOS ... 21
BIBLIOGRAFIA ... 35
3
PRIMEIROS ESTUDOS
ESTUDOS MATEMÁTICOS DO COMPORTAMENTO 
QUANTITATIVO
A PARTIR DO SÉCULO XVII
VAUBAN (1687), COULOMB (1773) e RANKINE (1856)
TEORIAS CLÁSSICAS SOBRE O EQUILÍBRIO DOS 
MACIÇOS TERROSOS
4
PRIMEIROS ESTUDOS
Houve o desenvolvimento da mecânica dos solos a
partir das experiências e pela observação interpretada
dos fenômenos.
A PARTIR DO SÉCULO XX:
Chamado de período atual
5
INTRODUÇÃO
ENGENHARIA CIVIL
ESTRUTURAS
6
INTRODUÇÃO
ENGENHARIA CIVIL
TRANSPORTES
ESTRUTURAS
7
INTRODUÇÃO
ENGENHARIA CIVIL
RECURSOS HÍDRICOS
TRANSPORTES
ESTRUTURAS
8
INTRODUÇÃO
ENGENHARIA CIVIL
GEOTECNIA
SANEAMENTO
RECURSOS HÍDRICOS
TRANSPORTES
ESTRUTURAS
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INTRODUÇÃO
ENGENHARIA CIVIL
GEOTECNIA
SANEAMENTO
RECURSOS HÍDRICOS
TRANSPORTES
ESTRUTURAS
10
INTRODUÇÃO À GEOTECNIA
É a área da Engenharia Civil onde se estuda a
caracterização e o comportamento dos terrenos.
Tem por objetivo determinar, tanto quanto possível, sob
fundamentação cientifica, a interação TERRENO –
FUNDAÇÃO – ESTRUTURA, com o fim de prever e
adotar medidas que evitem recalques prejudiciais ou
ruptura do terreno, com o consequente colapso da
obra.
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INTRODUÇÃO À GEOTECNIA
Na Geotecnia são aplicados os conceitos e princípios
fundamentais da GEOLOGIA, MECÂNICA DOS
SOLOS e MECÂNICA DAS ROCHAS.
GEOTECNIA
MECÂNICA 
DOS SOLOS
GEOLOGIA
MECÂNICA DAS 
ROCHAS
12
SUBDIVISÃO DA GEOTECNIA
GEOTECNIA
GEOLOGIA
GEOTECNIA
MECÂNICA 
DOS SOLOS
GEOLOGIA
Compete a Geologia explicar a gênese dos terrenos,
fazer a sua descrição qualitativa e a sua caracterização
quantitativa, tendo em conta os problemas de
engenharia a resolver e os impactos ambientais por
eles criados.
Procura prever o comportamento de maciços terrosos
quando sujeitos a solicitações provocadas, por
exemplo, por obras de engenharia.
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SUBDIVISÃO DA GEOTECNIA
GEOTECNIA
MECÂNICA 
DOS SOLOS
GEOLOGIA
MECÂNICA DAS 
ROCHAS
Subárea da geotecnia que estuda os maciços rochosos
em termos de deformabilidade e resistência.
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MECÂNICA DOS SOLOS
Procura prever o comportamento de maciços terrosos
quando sujeitos a solicitações provocadas, por
exemplo, por obras de engenharia.
Todas as obras de engenharia civil, de uma forma ou de
outra, apoiam-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.
Karl von Terzaghi é internacionalmente reconhecido
como o fundador da mecânica dos solos, pois seu
trabalho, publicado em 1925, sobre adensamento de
solos é considerado o marco inicial deste novo ramo
da ciência na engenharia.
É uma ciência relativamente jovem (1925 – 2016. 96
anos) achando-se ainda em pleno desenvolvimento.
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RAZÕES PARA O RÁPIDO DESENVOLVIMENTO 
DA GEOTECNIA
A rápida expansão da Geotecnia é consequência da
crescente complexidade das realizações humanas e
dos importantes problemas postos por diversos ramos
da engenharia e da tecnologia, especialmente a partir
da segunda metade do século XX.
- CONSTRUÇÃO DE EDIFÍCIOS
Com o desenvolvimento das grandes concentrações
urbanas os edifícios tornaram-se cada vez mais altos e,
simultaneamente, os locais mais apropriados cada vez
mais escassos.
Vista da cidade de João Pessoa/PB.
16
RAZÕES PARA O RÁPIDO DESENVOLVIMENTO 
DA GEOTECNIA
Vista da cidade de João Pessoa/PB.
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RAZÕES PARA O RÁPIDO DESENVOLVIMENTO 
DA GEOTECNIA
Vista do bairro do Altiplano, João Pessoa/PB. 2016.
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RAZÕES PARA O RÁPIDO DESENVOLVIMENTO 
DA GEOTECNIA
- BARRAGENS
Muitas vezes fundadas em formações geológicas com
características precárias, são das estruturas que mais
contribuíram para o avanço da Geotecnia.
Barragem de Itaipu
Localizada no Rio Paraná, na fronteira entre o Brasil e
o Paraguai. A barragem foi construída pelos dois
países entre 1975 a 1982.
Em termos de recorde anual de produção de energia,
a usina de Itaipu ocupa o segundo lugar, atrás
somente de Três Gargantas (China).
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RAZÕES PARA O RÁPIDO DESENVOLVIMENTO 
DA GEOTECNIA
- TÚNEIS
Túnel de São Gotardo, Alpes Suíços
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RAZÕES PARA O RÁPIDO DESENVOLVIMENTO 
DA GEOTECNIA
- TÚNEIS
Escavações do Túnel da Súde/RJ.
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
O exemplo mais conhecido de luta prolongada para a
correção de um erro geotécnico talvez seja o da Torre
inclinada de Pisa (Jamiolkowski, 1997, 2004).
Torre de Pisa, Itália.
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
• Inicio da construção: 1.173, em solo arenoso muito
solto;
• Paralisação da construção: 1.178, no 3º andar (10,6
m), quando a inclinação já era evidente;
• Foi recomeçada e interrompida por duas vezes
(1.185 e 1.284);
• Término da construção: 1.350 (177 anos depois do
início de sua construção) com 8º andares (85,9 m);
• O rebaixamento exagerado do nível freático,
ocorrido nos anos 70 divido a intensa exploração de
águas subterrâneas em captações locais, agravaram
ainda mais o problema;
• Em 1990 foi fechada para correção de sua
inclinação que chegava a 5º30’.
23
ACIDENTES GEOTÉCNICOS
Solução:
• Escavar, ao lado oposta ao do sentido da inclinação
para “equilibrar” o assentamento da torre;
• 40 furos foram feitos no solo para remover 38m³ de
areia enquanto a torre estava a ser suportada por
cabos ancorados ao chão;
• Foi reaberta para visitação em 2001 e atualmente
sua inclinação é de 4º30’
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
• Falha tectônica a jusante da barragem não
identificada no projeto;
• Chuva intensa que fez subir, quase que
instantaneamente, quase 5 m.
Barragem de Malpasset, sul da França.
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
Barragem de Camará, Alagoa Grande/PB – Antes da ruptura (2002)
Barragem de Camará, Alagoa Grande/PB – Antes da ruptura (2002)
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
Barragem de Camará, Alagoa Grande/PB – Após ruptura (2004)
Áreas afetadas na cidade de Alagoa Grande/PB (2004)
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
Barragem de Camará, Alagoa Grande/PB – Após ruptura (2004)
• Elevação do nível de água no reservatório;
• Falha na fundação da barragem;
• Falta de tratamento de uma fenda geológica;
• Não percepção do risco diante um problema de
geologia;
• Falta de manutenção da barragem:
o governo recebeu uma manual de segurança quando
a obra foi entregue e que deveria ter ocorrido uma
preocupação especial principalmente com relação ao
primeiro enchimento. Uma das medidas que poderia
ter sido feita era o esvaziamento.
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
• Aumento de pressão da água existente sob a
fundação.
Escorregamento de Aberfan, País de Gales
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
Região de Petropólis/RJ – Antes do escorregamento.
Região de Petropólis/RJ – Após o escorregamento.
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
• Mudança climática e mau uso do solo:
- Chuvas intensas;
- Queda de árvores / erosão natural do solo;
- Cortes e aterros com erosão forçada ;
-Ocupações indevidas;
- Falta de direcionamento de águas esgotos e águas
pluviais;
- Lançamento de lixo e entulho nas encostas;
- Interrupção ou desvio do fluxo natural de águas.
Região de Petropólis/RJ – Após o escorregamento.
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
• Falha na análise das sondagens;
• Mesmo com a detonação de explosivos as
avaliação da estabilidade dos solos não foram
realizadas;
• Alterações de projetos: aprofundamento de uma
rampa.
Desabamento na obra da Estação de Metrô Pinheiros, São 
Paulo, 2007.
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
Vinhedos/SP. 03/02/2016
• Tubulação que passa em baixo da pista desmoronou;
• Problemas na execução da base e sub-base do
pavimento;
• Será construída uma ponte.
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ACIDENTES GEOTÉCNICOS
Carmo de Minas/MG. 03/02/2016.
34
ACIDENTES GEOTÉCNICOS
Desabamento na rodovia SC-425, município de
Macieira/SC, 2014.
• Falha na execução de cortes e aterros;
• Remoção da cobertura vegetal, ocasionando
desprendimento do solo com as fortes chuvas.
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BIBLIOGRAFIA
Pinto, C.S. (2006) – Curso Básico de Mecânica dos Solos. 
Editora Oficina.
Caputo, H. P. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações, Vol. 
1, 2 e 3. Livros Técnicos Científicos. Editora S. A.
Das, B.M. (2011) – Fundamentos de Engenharia 
Geotécnica. Editora Thompson
Craig, R.F. (1974) – Mecânica dos Solos, Editora LTC.