Tecnologia Construcao II Mecanica dos Solos

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Tecnologia da 
Construção II 
Introdução: 
Mecânica dos Solos 
e Fundações 
Universidade Católica de Santos 
Conceito de Solo 
Diferentes visões: 
 
–Língua portuguesa: Chão ( do latim 
“solum”); 
 
–Agricultura: sustentação das raízes; 
 
–Geologia: sobrejacente a rocha; 
 
–Engenharia civil: aglomerados usado 
como material na construção civil e 
como suporte. 
Definição de Solo 
Mecânica dos Solos - 
Para a interpretação genérica de engenharia 
solos, este termo inclui todos os materiais terrosos, 
orgânicos, inorgânicos, que ocorrem numa zona 
que cobre a crosta do nosso planeta. Este termo 
originou do latim solum que tinha um significado 
semelhante ao atual e pode ter vários significados 
que depende do campo profissional no qual está 
sendo considerado. 
Origem e formação dos solos 
Rochas Atmosfera 
Processos: Físicos; 
Químicos; 
Físico-químicos; 
Biológicos 
Solo 
Intemperismo 
• Variedade de tipos de solo; 
• Diferentes densidades e conteúdo de água (umidade); 
• Complexa disposição ao longo das camadas. 
DESAFIO PARA A ENGENHARIA 
Origem e formação dos solos 
O PERFIL DO SOLO E SEUS HORIZONTES 
Conforme EMBRAPA (1988) são reconhecidos oito tipos de horizontes 
e camadas principais, representadas pelas letras maiúsculas O, H, A, 
E, B, C, F e R, sendo que A, E e B serão sempre designados 
horizontes e O, H, C e F, em função da evolução pedogenética, podem 
ser designadas horizontes ou camadas e R, que representa a rocha 
consolidada ou não, será sempre designada camada. Podemos dividir 
os horizontes do solo em dois tipos: horizontes orgânicos (O, H) e 
horizontes minerais (A, E, B, C). 
Origem e Natureza dos Solos 
Um perfil completo de solo apresenta as seguintes 
camadas: 
horizonte O - nível superficial de acumulação de 
material orgânico de restos de plantas e animais 
(humus), expressivo em regiões florestadas; 
horizonte A - camada superior, de mistura da rocha 
alterada, muitas vezes fortemente lixiviada de 
elementos solúveis, e de humus, onde se fixa a maior 
parte das raízes das plantas e vivem animais e 
vegetais do solo que ajudam a decompor restos 
orgânicos e deles se alimentam, como bactérias, 
minhocas..; 
horizonte B - muitos dos nutrientes, lixiviados dos 
horizontes superiores ocorrem neste nível que ainda 
tem restos de humus e pode ser atingido por raizes 
maiores das plantas; 
horizonte C - nível da rocha parcialmente alterada, 
podendo manter vestígios da estrutura e mesmo 
textura da rocha que deu origem ao solo, sem humus; 
horizonte R - rocha não alterada que deu origem ao 
solo e que pode ser a rocha-mãe local (bedrock) ou 
camada de material fragmentário rochoso trazido por 
gelo, por gravidade (colúvio), etc.. cobrindo a rocha 
local. 
Importância: 
Recebe esforços transmitidos pelas estruturas (elementos de 
fundações, estruturas de contenção; ancoragens;pavimentos); 
 
Utilizado como material de construção (aterros, bases para 
pavimentos, solo estabilizado); 
Estabilidade de encostas e cortes; 
Retenção, filtragem e decomposição de resíduos. 
Todas as obras de Engenharia Civil 
se assentam sobre o terreno e 
inevitavelmente requerem que o 
comportamento do solo seja 
devidamente considerado 
Fundações; 
Aterros sobre solos compressíveis; 
Estabilidade de taludes; 
Escavações; 
Estruturas de contenção; 
Solos como material de construção; 
Solos como elemento para disposição de resíduos. 
Problemas de engenharia que envolvem 
os conceitos de Mecânica dos Solos 
Trabalhos marcantes sobre o comportamento dos solos já foram desenvolvidos em 
séculos passados. Entretanto, um acúmulo de insucessos em obras de engenharia 
civil no inicio do século XX, dos quais podemos destacar os seguintes: 
 
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. 
Insucessos em obras de engenharia 
 Torre de Pisa 
O caso mais clássico de recalque de apoio é sem 
dúvida o da Torre de Pisa. Sua construção foi iniciada 
em 1173, e terminada em 1350; desde o início, a 
torre apresentou recalques maiores de um lado que 
de outro, que levaram-na a inclinar-se. Várias 
tentativas foram feitas para solucionar o problema no 
curso da história, sempre sem sucesso. Em 1990, 
porém, estando o topo da torre mais de 4,5 m fora do 
prumo e continuando a torre, que possui 58,5 m de 
altura, a inclinar-se a uma taxa de 1,2 mm por ano, 
foi constituída mais uma comissão de especialistas 
para salvá-la. A solução proposta por esta comissão e 
executada a partir de 1997 foi a de, utilizando sondas 
especiais, retirar solo debaixo do trecho do bloco que 
havia recalcado menos, fazendo com que apenas 
esta região viesse a afundar e assim a inclinação da 
torre viesse a diminuir. 
Este procedimento foi coroado de êxito, e, em junho 
de 2001, o desaprumo do topo da torre já havia 
diminuído em 40 cm. Em dezembro de 2001, a Torre 
de Pisa, que, por razões de segurança havia sido 
fechada à visitação pública em 1990, pôde ser 
reaberta para visitas. 
Continuação – Solos 
 
2ª Aula 
A textura de um solo é sua aparência ou “sensação ao toque” e 
depende dos tamanhos relativos e formas das partículas, bem 
como da faixa ou distribuição desses tamanhos. 
 
Solos granulares: 
Pedregulhos Areias 
Solos finos: 
 Siltes Argilas 
0.075 mm (USCS) 
0.06 mm (BS) 
Peneiramento Sedimentação 
USCS: Unified Soil Classification 
BS: British Standard 
Origem e Natureza dos Solos 
Visto em Tecnologia da Constr. I 
Tamanho dos Grãos 
Esquema comparativo do 
tamanho das partículas num solo 
 Forma da Partícula 
 Importante para solos granulares 
 Partículas angulares  maior atrito 
 Partículas arredondadas  menor atrito 
 Notar que as partículas de argila têm formato lamelar. 
Arredondada Subarredondada 
Subangular Angular 
(Holtz and Kovacs, 1981) 
Solos 
granulares 
Origem e Natureza dos Solos 
Além da natureza variável, o solo é um material difícil de ser 
tratado por causa da complexidade das suas propriedades físicas, 
por isso torna-se necessário considerar um grande número de 
propriedades quando se deseja informações razoavelmente 
completas para a finalidade do seu uso. 
 
Solo na Natureza – 3 fases: 
 
-Sólida; 
-Líquida; 
-Gasosa. 
Limites de Atterberg 
Solo seco 
Mistura fluida 
solo-água 
Limite de Liquidez, LL 
Estado Líquido 
Limite de Plasticidade, LP 
Estado Plástico 
Limit de Contração, LC 
Estado Semi-sólido 
Estado Sólido 
Te
o
r 
d
e 
u
m
id
ad
e 
cr
es
ce
n
te
 
100% 
0% 
Índice de Plasticidade, IP 
Limites de Atterberg 
24 
Limite de Liquidez-LL 
•Materiais 
•Solo passando na peneira No.40 
(0,425 mm). 
•Água destilada 
 
 
 
 
•Método de Casagrande 
•(ASTM D4318-95a) 
•O Professor Casagrande 
normatizou o ensaio e 
desenvolveu o aparelho para 
determinação do limite de 
liquidez. 
Método de Casagrande 
N=25 golpes 
Abertura da ranhura = 
12,7mm (0.5 in) 
(Holtz and Kovacs, 1981) 
•Aparelho 
O Limite de Liquidez é o teor de umidade para o qual 
a ranhura de solo se fecha com 25 golpes, no aparelho 
de Casagrande. 
Método de Casagrande 
N 
w 
Das, 1998 
Limite de Plasticidade - LP 
O limite de plasticidade, LP, é o teor de umidade no qual um cilindro de solo 
com 3,2 mm de diâmetrocomeça a trincar quando moldado. 
ASTM D4318-95a, BS1377: Part 2:1990:5.3 
(Holtz and Kovacs, 1981) 
Sólidos 
Líquido 
Ar 
V 
VV 
Vs 
VA 
Vw 
Vs Sólidos 
Líquido 
Ar 
P 
PA 
Pw 
Ps 
V = Volume total da amostra 
Vv = Volume de vazios 
Vs = Volume dos sólidos 
Va = Volume do ar 
Vw = Volume da água 
P = Peso total da amostra 
Ps = Peso dos sólidos 
Pa = Peso do ar 
Pw = Peso da água 
Representação das 3 fases dos solos 
VOLUME
PESO

V
P
solo  V
PwPs
Solo


RELAÇÕES FUNDAMENTAIS 
 
PESOS ESPECÍFICOS APARENTES: (  ) 
S = PESO ESPECÍFICO DOS SÓLIDOS 
W = PESO ESPECÍFICO DA ÁGUA 
solo= PESO ESPECÍFICO NATURAL 
Obs: nat é medido no campo. 
PESO ESPECÍFICO DE UM SOLO SECO (S) 
V
Ps
s 
Obs: Sem a presença da água. 
s
V
V
V
e 
ÍNDICE DE VAZIOS 
POROSIDADE 
e
e
V
V
n V


1
TEOR DE UMIDADE 
100x
P
P
w
S
W
w
P
P WS


1
GRAU DE SATURAÇÃO 
100x
V
V
S
V
W
w = 1g/cm
3 a 4oC Destilada 
Exercícios 
1. Determine o teor de umidade (w) e o peso 
específico da amostra de solo, baseados em 
ensaios de laboratório, como segue: 
Peso da cápsula + areia úmida = 258,7g 
Peso da cápsula + areia seca = 241,3g 
Peso da cápsula = 73,8g 
Volume da cápsula = 100cm3 
 
 
 
Resolução 
Exercícios 
2. Uma amostra arenosa foi colhida em um frasco 
com capacidade volumétrica de 594cm3 e pesou 
1280g. O peso deste frasco coletor é de 350g. Feita 
a secagem em estufa a 105 graus C , a amostra 
passou a pesar 870g. Sabendo-se que o peso 
específico dos grãos é de 2,67 g/cm3, determine: 
a) O índice de vazios 
b) A porosidade 
c) O teor de umidade 
d) O grau de saturação