Fundamentos Mec Solos

Prévia do material em texto

You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Fundamentos de 
Mecânica dos Solos
Manhã
AULA 01 – 02/02/15
Walter Duarte Costa Filho 
98353832 
walterdcfilho@gmail.com
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Planejamento da Aula
1 -Apresentação pessoal
2 -Ementa
3 -Unidades de ensino/cronograma
4 –Calendário das avaliações e distribuição dos pontos
5 -Bibliografia
6 – Conceito Fundamental de Solos
Conceito de Solos em outras Ciências 
Geotecnia na engenharia civil
Emprego dos solos na construção civil
Fundamentação científica
Outras ciências da terra
Fases do solo (fase sólida, fase líquida e gasosa)
Granulometria
7 - Identificação e Classificação dos solos
-Testes de identificação pela inspeção expedita em 
amostras de solos.
-Vídeos
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Apresentação
Formação acadêmica: engenheiro de minas (UFMG) –
engenheiro civil (FUMEC) – mestrado em geotecnia
(UFOP)
Experiência acadêmica: 3 anos como professor do 
estado (matemática, física e estatística) – 4,5 anos 
como professor na Newton (Cálculo, Geometria 
Analítica, Física 1, Mecânica dos Solos 1 e 2, Estágio 
Supervisionado, Barragens de Terra, Mineração e Meio 
Ambiente e TCC) e 2,0 anos como professor da PUC 
(Fundamentos de Mecânica dos Solos, Geotecnia
Viária, Infraestrutura viária, Superestrututa Viária, 
Tópicos Especiais de Mecânica dos Solos e TCC)
Experiência profissional geotecnia de pavimentos 
(Vale), geotecnia de taludes (Euller Eng. Associados), sócio 
da empresa de consultoria WD engenharia (Consultoria em 
Solos e Licenciamento Mineral e Ambiental). 
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Ementa
Identificação e classificação dos solos. 
Investigações geotécnicas. Compactação
dos solos. Hidráulica dos solos: 
Capilaridade, permeabilidade e percolação.
Distribuição de tensões no subsolo. 
Resistência ao cisalhamento. 
Compressibilidade e adensamento.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Unidades de ensino/cronograma
1 - Identificação e Classificação dos solos
1.1 Conceitos de Solos
1.1.1 Fundamentais 
1.1.2 Em outras ciências
1.2 Geotenia
1.3 Mecânica dos Solos - Fundamentação científica 
1.4 Fases do Solo
1.5 Granulometria
1.6 Emprego de solos na engenharia civil
1.7 Síntese das principais propriedades do solo
1.8- Testes de identificação pela inspeção expedita em amostras de solos.
1,9 – Problemas decorrentes do solo
1.10 – Plasticidade e consistência dos solos
1.10.1 Consistência dos Solos
1.10.2 Limites de Consistência (Atteberg)
1.10.3 Gráfico de Plasticidade
1.11 - Principais sistemas de classificação geotécnica:
1.3.1 - Sistema Rodoviário de Classificação (TRB / AASHTO)
1.3.2 - Sistema Unificado de Classificação (USC / ASTM)
1.12- Classificação granulométrica trilinear dos solos.
4 dias (ou 8 horas/aula)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
2 - Investigações geotécnicas
2.1 - Classificação dos métodos de 
prospecção do subsolo e suas características
gerais.
2.2 - Sondagem à percussão SPT com 
circulação de água. Variantes do ensaio(SPT-
T, mecanização etc.). Análise e interpretação 
de relatórios finais.
3 dias (ou 6 horas/aula)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
3 - Compactação dos Solos
3.1 - Histórico. Definição. Objetivos. Medida da 
Compactação. Fatores influenciantes.
3.2 - Curvas de Compactação, de Resistência e de 
Saturação.
3.3 - Formas de transferência da energia para o solo.
3.4 - Compactação no laboratório.
3.5 - Compactação no campo. Equipamentos 
(noções). Controle.
3.6 - Resistência de solos compactados (CBR e 
outros).
2 dias (ou 4 horas/aula)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
4 - Hidráulica dos solos
4.1 - Fenômenos capilares
4.1.1 - Capilaridade: causas e efeitos.
4.2 - Permeabilidade dos solos
4.2.1 - Fundamentos teóricos do movimento de água nos solos.
4.2.2 - Cargas hidráulicas. Equação de Bernoulli. Traçados de 
diagramas de cargas piezométrica, altimétrica e total.
4.2.3 - Permeabilidade: conceito, importância, aplicações na 
Engenharia Civil. Experiências de H. Darcy e Reynolds.
4.2.3.1 - Métodos de determinação do coeficiente de 
permeabilidade, diretos e indiretos, de laboratório e de campo.
4.2.3.2 - Fatores influenciantes.
4.2.3.3 - Permeabilidade em terrenos estratificados.
4.2.3.4 – Areia Movediça.
4.3 - Percolação
4.3.1 - Percolação de água nos solos: Equação geral do fluxo. 
Equação de Laplace.
4.3.2 - Redes de fluxo (flow net). Método gráfico e referencias a 
outros.
4.3.3 - Cálculo da vazão pelo fator de forma da rede.
4.3.4 - Cálculo da poropressão (neutra)em pontos da rede.
4.3.5 - Cálculo do fator de segurança à ruptura hidráulica.
4 dias (ou 8 horas/aula)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
5 - Distribuição de tensões no solo
5.1 - Tensões virgens (Geostáticas - devidas ao peso próprio) e 
induzidas.
5.2 - Princípio das Tensões Efetivas de Terzaghi. Diagramas de 
distribuição das tensões com a profundidade.
5.3 - Tensões horizontais. Coeficientes de empuxo (ativo, 
passivo, em repouso).
5.4 - Teorias matemáticas da Elasticidade e da Plasticidade 
(extratos). Fórmulas e métodos gráficos (Love, Boussinesq, 
Terzaghi, Osterberg, Steinbrenner, Newmark e outros).
3 dias (ou 6 horas/aula)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
6 - Resistência ao cisalhamento
6.1 - Estados de tensões. Círculo de Mohr. Pólo (ou 
Origem dos Planos).
6.2 - Deformações. Coeficiente de Poisson.
6.3 - Ruptura dos maciços terrosos. Critérios de 
ruptura. Critério de Mohr-Coulomb.
Envoltória de resistência: coesão e atrito interno. 
Definições. Fatores influenciantes. 
6.4 - Comportamento dos solos arenosos e argilosos.
6.5 - Aplicações em estabilidade de taludes, muros de 
arrimo, fundações.
3 dias (ou 6 horas/aula)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
7 - Compressibilidade e Adensamento 
unidirecional
7.1 - Conceito de compressibilidade.
7.2 - Analogia mecânica de Terzaghi.
7.3 - Teoria(s) do adensamento. Hipóteses 
simplificadoras. Equação diferencial
do fenômeno.
7.4 - Coeficiente de adensamento, Coeficiente 
de decréscimo de volume, Índice
de compressão, Tensão de pré-adensamento.
7.5 - Cálculo dos recalques.
3 dias (ou 6 horas/aula)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Calendário das Avaliações e 
Distribuição dos pontos
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
ESPECIFICAÇÃO CARACTERÍSTICA VALOR DATA
PROVA 1 INDIVIDUAL, SEM CONSULTA 40,0 PONTOS 06/04/2015
TRABALHO 
PRÁTICO 
(visita a uma obra e 
entrevista)
APRESENTAÇÃO EM 
SALA (nota 
individualizada)
01/06/2015
08/06/2015
PROVA 2 INDIVIDUAL, SEM 
CONSULTA
40,0 PONTOS 28/05/2015
REAVALIAÇÃO INDIVIDUAL, SEM CONSULTA 40,0 PONTOS 11/06/2015
DEFINIÇÃO DAS AVALIAÇÕES E CALENDÁRIO
20,0 PONTOS
(10 pontos da entrevista e 
10 da apresentação)
You createdthis PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Sugestões de temas para o trabalho
• Ensaios de laboratório de Solo
• Investigação Geotécnica (ex: sondagens, poços, trincheiras, 
geofísica etc, etc)
• Compactação do solo
• Hidráulica dos Solos (ex: barragens)
• Fundações
• Muros de Arrimo
• Contenções diversas (ex: cortina, solo grampeado, gabião
etc, etc)
• Taludes
• Recalques
• Impactos Ambientais em solos
• Obras em rochas
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Bibliografia
Básica
1–CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos 
solos e suas aplicações: volume 1 : fundamentos. 
6. ed. rev. e ampl. Rio de Janeiro: LTC - Livros 
Técnicos e Científicos, 1988. 234p. ISBN 
8521605595
2 - DAS, Braja M. Fundamentos de 
engenharia geotécnica. São Paulo: Cengage
Learning, 2011. xvi, 610 p. ISBN 9788522111121
3 - PINTO, Carlos de Sousa. Curso básico 
de mecânica dos solos em 16 aulas: com 
exercícios resolvidos. 3. ed. São Paulo: Oficina de 
Textos, 2006. 367 p. ISBN 9788586238512
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Complementar
1– CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos solos 
e suas aplicações: volume 2 : mecânica das rochas, 
fundações, obras de terra. 6. ed. rev. e ampl. Rio de 
Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, 1987. 
498p. ISBN 8521605250
2 - CRAIG, R. F. Craig: mecânica dos solos. Rio 
de Janeiro: LTC, 2007. x, 365 p. ISBN 9788521615446
3-MASSAD, Faiçal. Obras de terra: curso básico 
de geotecnia. São Paulo: Oficina de Textos, c2003. 170 
p. ISBN 8586238244
4- ORTIGÃO, J. A. Ramalho (J. Alberto Ramalho). 
Introdução a mecanica dos solos dos estados criticos. 
2. ed. Rio de Janeiro: LTC Ed., c1995. 378p. ISBN 
8521610319 (broch.)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Fontes de Consulta:
 CAPUTO, H.P. Mecânica dos Solos e suas 
Aplicações. 1 ed. Rio de Janeiro: Livro Técnico, 
1967.
 DAS, B. M. Fundamentos de Engenharia 
Geotécnica. São Paulo: Thomson. Learning, 
2007. 560 p. 
 CRAIG, R.F. Mecânica dos Solos. Rio de Janeiro, 
LTC, 2007.
 VARGAS, M. Introdução à Mecânica dos Solos.. 
São Paulo: Ed. Universidade de São Paulo, 1977. 
 TERZAGHI, K. Mecânica dos Solos na Prática da 
Engenharia. Rio de Janeiro: Livro Técnico, 1962. 
Figuras: Prof. Dr. Romero César Gomes
(Mestrado Profissional em Geotecnia – UFOP-MG)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Terzagui:
 Agregado natural de grãos minerais que 
podem ser separados por meios 
mecânicos suaves, tais como agitação em 
água.
ABNT:
 Material proveniente da decomposição das 
rochas pela ação de agentes físicos ou 
químicos, podendo ou não conter matéria 
orgânica
Conceitos Fundamentais de Solos
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Caputo:
 São materiais que resultam do 
intemperismo das rochas, por 
desintegração mecânica ou decomposição 
química.
 Segundo os pedologistas, a formação de 
um solo é função da rocha de origem, 
da ação dos organismos vivos, do clima, 
da fisiografia e do tempo.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Carlos Sousa Pinto:
 Todos os solos se originam da decomposição 
das rochas que constituíam inicialmente a crosta 
terrestre. A decomposição é decorrente de 
agentes físicos e químicos. Os solos são 
constituídos por um conjunto de partículas 
com água (ou outro líquido) e ar nos 
espaços intermediários.
Das:
 Os solos são formados pela erosão das rochas. 
É definido como o agregado não cimentado 
de grãos minerais e matéria orgânica 
decomposta (partículas sólidas), com o 
líquido e gás nos espaços vazios entre as 
partículas sólidas.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Milton Vargas:
 Português Clássico: superfície do chão (latim 
“solum”)
 Na engenharia civil: todo material da crosta 
terrestre escavável por meio de pá, picareta, 
escavadeira, etc., sem necessidade de 
explosivos. Quando em contato prolongado 
com a água, perdem totalmente a resistência. 
Servem como suporte, são arrimados, escavados 
ou perfurados e utilizados nas obras da engenharia 
civil. Tais materiais, por sua vez, reagem sob as 
fundações e atuam sobre os arrimos e coberturas, 
deformam-se e resistem a esforços nos aterros e 
taludes, influenciando as obras segundo suas 
propriedades e comportamento.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Geotecnia na engenharia civil
◦ Conceito: 
 Geo: terra (solos e/ou rochas)
 tecnia: técnicas de engenharia
 Geotecnia: técnicas de engenharia aplicadas 
aos solos e/ou rochas 
◦ Ciências base: 
 Mecânica dos Solos
 Mecânica das Rochas
 Geologia de Engenharia
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
 Exemplos de Áreas da Geotecnia
• Geotecnia de Fundações
• Geotecnia de Taludes
• Geotecnia de Pavimentos
• Geotecnia Aplicada à Mineração
• Geotecnia de Barragens
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Emprego do Solo na Engenharia Civil
 Solo como material de construção: Aterros, 
Barragens de Terra, Base e Sub-base de 
Pavimentos, etc.
 Solo como suporte de fundação: Valas, 
Sapatas, Blocos, Estacas, Tubulões, Subleito, 
etc
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Mecânica dos Solos -
Fundamentação científica
Terzagui:
 Mecânica dos Solos é a aplicação das leis da Mecânica e da 
hidráulica aos problemas de engenharia relacionados com os 
sedimentos e outros depósitos não consolidados de 
partículas sólidas produzidas pela desintegração mecânica ou 
química das rochas. 
 O objetivo é substituir, por métodos científicos, os métodos 
empíricos de projeto, aplicados, no passado na engenharia 
de fundações e obras de terra. Depende de todas as ciências 
básicas da engenharia civil e vincula-se, diretamente com a 
Mecânica dos Fluidos, a Reologia e a Resistência dos 
Materiais.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Milton Vargas:
 O estudo teórico e a verificação prática das 
propriedades do solo e atuação constituem a 
Mecânica dos Solos. É portanto, um ramo 
da Mecânica, aplicada a um material pré-
existente na natureza
Carlos Sousa Pinto:
 Estuda o comportamento dos solos 
quando tensões são aplicadas, como nas 
fundações, ou aliviadas, no caso de 
escavações, ou perante o escoamento de 
água nos seus vazios
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Das:
 É o ramo da ciência que lida com o estudo das 
propriedades físicas do solo e do comportamento 
das massas de solo sujeitas a vários tipos de 
forças. 
 Engenharia de solos é a aplicação dos princípios 
da mecânica dos solos a problemas práticos. 
 Engenharia geotécnica é a subdivisão da 
engenharia civil que envolve os materiais 
naturais encontrados próximo à superfície 
da terra. Ela incluia aplicação dos princípios 
da mecânica dos solos e da mecânica das 
rochas ao projeto de fundações, estruturas 
de contenção e estruturas de terra.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Fases do solo
(fase sólida, líquida e gasosa)
Solo: Sistema trifásico : grãos (fase sólida) + 
água (fase líquida)+ ar (fase gasosa)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Em um solo nós podemos distinguir três fases
diferentes:
Sólida + Líquida + Gasosa
A fase sólida é constituída pelos grãos minerais;
a líquida pela água livre; a gasosa compreende,
sobretudo, o ar.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
A parte sólida forma uma estrutura oca e
porosa, cujos vazios podem estar ocupados por
ar, por água ou por ambos.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Granulometria
Frações dos Solos (ABNT):
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
ABNT: Argila – Silte – Areia – Pedregulho 
– Pedra - Matacão 
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Síntese das Principais 
Propriedades dos Solos
Tipos Coesão Plastic. Compressib. Porosid. Resist. seco Permeab
Areia Não existe Não existe Insignificante Baixa Não existe Alta
Silte Baixa Baixa Alta Alta Baixa Baixa
ou nenhuma 
Argila Alta Alta Alta Alta Alta Baixa
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Testes de identificação dos solos 
pela inspeção expedita
Consistem na descrição de todos os 
aspectos perceptíveis da amostra do 
solo, como a textura, a cor, o odor (solos 
orgânicos), a presença de minerais 
evidentes etc., a partir de uma análise 
simples baseada principalmente nos 
sentidos (visão, olfato, tato, até 
mesmo o paladar) e/ou uso de 
instrumentos
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste visual (exame de granulometria)
Consiste na observação visual do 
tamanho, forma, cor e constituição 
mineralógica dos grãos do solo. 
Permite distinguir entre solos grossos 
e finos.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste do tato
Consiste em apertar e/ou friccionar 
entre os dedos, a amostra de solo: os 
solos “ásperos" são de 
comportamento arenoso e os solos 
"macios" são de comportamento 
argiloso.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste do corte
Consiste em cortar a amostra com 
uma lâmina fina e observar a 
superfície do corte: sendo "polida" 
(ou lisa), trata-se de um solo de 
comportamento argiloso; sendo 
"fosca" (ou rugosa), trata-se de um 
solo de comportamento arenoso.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste da dilatância (ou da mobilidade da 
água ou ainda, da "sacudidela").
Consiste em colocar na palma da mão uma 
pasta de solo (em umidade escolhida) e 
sacudi-la batendo leve e rapidamente uma 
das mãos contra a outra. A dilatância se 
manifesta pelo aparecimento de água à 
superfície da pasta e posterior 
desaparecimento ao se amassar a amostra 
entre os dedos: os solos de comportamento 
arenoso reagem sensível e prontamente ao 
teste, enquanto que os de comportamento 
argiloso não reagem.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste de resistência seca
Consiste em tentar desagregar 
(pressionando com os dedos) uma 
amostra seca do solo: se a resistência 
for pequena, trata-se de um solo de 
comportamento arenoso; se for 
elevada, de solo de comportamento 
argiloso.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste de desagregação do solo 
submerso
Consiste em colocar um torrão de 
solo em um recipiente contendo 
água, sem deixar o torrão imerso por 
completo: desagregação da amostra é 
rápida quando os solos são siltosos e 
lenta quando são argilosos.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste de sujar as mãos
Consiste em umedecer uma amostra de solo, 
amassá-la fazendo uma pasta e esfregá-la na 
palma da mão, colocando, em seguida, sob água 
corrente: o solo arenoso lava-se facilmente, isto 
é, os grãos de areia limpam-se rapidamente das 
mãos. O solo siltoso só limpa depois que 
bastante água correu sobre a mão, sendo 
necessário sempre alguma fricção para limpeza 
total. Já o solo mais argiloso oferece dificuldade 
de se desprender da palma da mão, porque os 
grãos muito finos impregnam-se na pele, sendo 
necessário friccionar vigorosamente para a 
palma da mão se ver livre da pasta.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste de dispersão em água
Consiste em desagregar completamente 
uma amostra de solo e colocar uma 
porção num recipiente de vidro contendo 
água. Agita-se o conjunto, em seguida 
imobiliza-se o recipiente, deixando-o em 
repouso e observa-se o tempo de 
deposição da maior parte das partículas 
do solo: os solos mais arenosos 
assentam suas partículas em poucos 
segundos enquanto que os argilosos 
podem levar horas.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Teste de plasticidade (ou da 
"cobrinha")
Consiste em umedecer uma amostra de 
solo, manipular bastante essa massa 
entre os dedos e tentar moldar com ela 
uma “cobrinha": se isto não for possível, 
o solo é arenoso. Se for possível, mas ela 
se quebrar ao se tentar dobrá-la, o solo é 
areno-argiloso. Se a cobrinha se dobrar, 
mas se quebrar ao se tentar fazer um 
círculo, o solo é argilo-arenoso. Se a 
cobrinha for dobrada em forma de 
círculo sem se quebrar, o solo é argiloso.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
PROBLEMAS DECORRENTES 
DO SOLO
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Afundamento de pista - Vitoria (ES)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Desabamento do Prédio Santarém - Belém
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Deslizamento de encosta em Ilha Grande 
Rio de Janeiro
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
Deslizamento em Angra dos Reis
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)