Mecânica dos Solos 2 - Empuxo das Terras

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UNICAP
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
MECÂNICA DOS SOLOS 2
 Joaquim Teodoro Romão de Oliveira, D. Sc.
Recife, 2011
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CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
1.Introdução
2.Empuxo das terras
3.Muros de arrimo/estruturas de contenção
4.Estabilidade de taludes
5.Aterros sobre solos moles
6.Capacidade de carga
7.Solos especiais
8.Drenagem e Rebaixamento do nível de água
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BIBLIOGRAFIA
Mecânica dos Solos e Suas Aplicações. Vol. 2 e 3 - Homero Pinto Caputo/L.Técnico
Obras de terra-Curso básico de Geotecnia – Faiçal Massad, Ed. Oficina de textos, 2003
Geotecnia no Nordeste – Alexandre Gusmão, Jaime Gusmão, Joaquim Oliveira, Gilmar Maia, Ed. UFPE, 2005
Fundações Teoria e Prática - Waldemar Hachich e outros/Editora PINI, 1996 
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EMPUXO DAS TERRAS 
Entende-se por empuxo de terra a ação produzida pelo maciço terroso sobre as obras com ele em contato. A determinação de seu valor é fundamental na análise e projeto de obras como muros de arrimo, cortinas de estacas-pranchas, construções de subsolos, túneis
COEFICIENTES DE EMPUXO
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EMPUXO DAS TERRAS 
Tipos de obras como muros de arrimo, cortina atirantada, cortinas de estacas-pranchas, construções de subsolos, túneis
Muros de Concreto Armado - Perfil Clássico
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EMPUXO DAS TERRAS 
Tipos de obras como muros de arrimo, cortina atirantada, cortinas de estacas-pranchas, construções de subsolos, túneis
Cortina de estacas – prancha (fonte: Arsenio Negro Jr,)
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EMPUXO DAS TERRAS 
Tipos de obras como muros de arrimo, cortina atirantada, cortinas de estacas-pranchas, construções de subsolos, túneis
Cortina atirantada e cimentação de talude
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EMPUXO DAS TERRAS 
Tipos de obras como muros de arrimo, cortina atirantada, cortinas de estacas-pranchas, construções de subsolos, túneis
Caixão perdido – prédios caixão RMRecife – Contribuiu com acidente (Santiago, 2009)
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EMPUXO DAS TERRAS 
Tipos de obras como muros de arrimo, cortina atirantada, cortinas de estacas-pranchas, construções de subsolos, túneis
Caixão perdido – prédios caixão RMRecife – Contribuiu com acidente (Santiago, 2009)
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EMPUXO DAS TERRAS 
Tipos de obras como muros de arrimo, cortina atirantada, cortinas de estacas-pranchas, construções de subsolos, túneis
Caixão perdido – prédios caixão RMRecife – Contribuiu com acidente (Santiago, 2009)
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EMPUXO DAS TERRAS
TIPOS DE EMPUXO – teoria de Rankine
1)Repouso – Deslocamento horizontal igual a zero dh = 0
Estrutura rígida
2)Ativo - Deslocamento horizontal igual a zero dh > 0
Mais comum, econômico, muros de arrimo em geral
3)Passivo - Deslocamento horizontal igual a zero dh < 0
Encontro de pontes
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EMPUXO DAS TERRAS 
COEFICIENTES DE EMPUXO 
Repouso
Jaky, 1941
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EMPUXO DAS TERRAS 
Passivo
COEFICIENTES DE EMPUXO – teoria de Rankine
Ativo
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EMPUXO DAS TERRAS 
Passivo
Tensões horizontais – teoria de Rankine – Maciço de solo
Ativo
Diagrama
E = ÁREA DO DIAGRAMA
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EMPUXO DAS TERRAS 
Passivo
Tensões horizontais – teoria de Rankine – Sobrecarga
Ativo
q – sobrecarga devido a alguma obra (tf/m2 ou kPa)
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EMPUXO DAS TERRAS 
Tensões horizontais – teoria de Rankine – Nível de água
gw = 1,0 tf/m3 = 10 kN/m3
hw – altura de coluna de água
EMPUXO TOTAL 
Ea total = Emaciço + Esob + Eágua
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EMPUXO DAS TERRAS 
 
QUESTÕES: 1) O muro de arrimo da figura está suportando um solo arenoso de peso específico igual a 16 kN/m3 e com um coeficiente de empuxo ativo igual a 1/3:
Pelo Método de Rankine, o valor total do empuxo ativo sobre este muro será igual a:
A) 20 kN/m	B) 32 kN/m	C) 64 kN/m	D) 75 kN/m	E)96 kN/m
RESPOSTA: E
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CAPACIDADE DE CARGA 
CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAÇÕES
Capacidade de carga é a tensão (qr) que aplicada ao solo causa a sua ruptura
Tipos de ruptura
Generalizada – materiais rígidos,brusca
Localizada – materiais moles, lenta e progressiva
Por punção – estacas em areias fofas
Tensão admissível
Utilizada no dimensionamento de fundações
Tensão admissível – aplica-se um fator de segurança na capacidade de carga
 sadm = qr / FS
Métodos da Norma 6122/96
Tabela ABNT (servem para uma orientação inicial)
Teorias de capacidade de carga (ex: Teoria de Terzaghi)
Correlações com sondagens
Provas de carga
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CAPACIDADE DE CARGA E RECALQUE DE FUNDAÇÕES 
CAPACIDADE DE CARGA DE FUNDAÇÕES
TEORIA DE TERZAGHI
-Baseada na Teoria da Plasticidade
 Hipóteses: a)sapata corrida e centrada
 b)ruptura generalizada
 c)solo homogêneo e seco
 qr = cNc + qNq + 0,5BgNg 
Onde: c – coesão
 q – tensão efetiva vertical na cota de fundação
 B – largura da sapata (menor dimensão)
 g- peso específico do solo
 Nc, Nq e Ng – fatores de capacidade de carga = f (f) 
 
 f - ângulo de atrito interno do solo 
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CAPACIDADE DE CARGA E RECALQUE DE FUNDAÇÕES 
OBS: 
Sapata corrida em argila saturada na condição não-drenada (f = 0): 
Nc = 5,14 ; Nq = 1 e Ng = 0
 
qr = 5,14Su + q 
onde: 
Su – resistência não-drenada ou coesão não-drenada
TABELA DOS FATORES DE CAPACIDADE DE CARGA
		
		Nc
		Nq
		N
		0
		5,14
		1,00
		0,00
		5
		6,49
		1,57
		0,45
		10
		8,35
		2,47
		1,22
		15
		10,98
		3,94
		2,65
		16
		11,63
		4,34
		3,06
		17
		12,34
		4,77
		3,53
		18
		13,10
		5,26
		4,07
		19
		13,93
		5,80
		4,68
		20
		14,83
		6,40
		5,39
		21
		15,82
		7,07
		6,20
		22
		16,88
		7,82
		7,13
		23
		18,05
		8,66
		8,20
		24
		19,32
		9,60
		9,44
		25
		20,72
		10,66
		10,88
		26
		22,25
		11,85
		12,54
		27
		23,94
		13,20
		14,47
		28
		25,80
		14,72
		16,72
		29
		27,86
		16,44
		19,34
		30
		30,14
		18,40
		22,40
		31
		32,67
		20,63
		25,99
		32
		35,49
		23,18
		30,22
		33
		38,64
		26,09
		35,19
		34
		42,16
		29,44
		41,06
		35
		46,12
		33,30
		48,03
		36
		50,59
		37,75
		56,31
		37
		55,63
		42,92
		66,19
		38
		61,35
		48,93
		78,03
		39
		67,87
		55,96
		92,25
		40
		75,31
		64,20
		109,41
		41
		83,86
		73,90
		130,22
		42
		93,71
		85,38
		155,55
		43
		105,11
		99,02
		186,54
		44
		118,37
		115,31
		224,64
		45
		133,88
		134,88
		271,76
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Aspectos construtivos – rebaixamento do nível de água
Rebaixamento temporário somente durante a construção
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CAPACIDADE DE CARGA E RECALQUE DE FUNDAÇÕES
 
QUESTÕES: 1) Dimensione uma sapata na condição mais econômica, para um pilar de dimensões iguais a 30 x 30 cm e carga de 800 KN sendo a taxa admissível no solo igual a 0,20 MNm2. Marque a opção correta, que corresponde às dimensões da sapata dimensionada:
0,80 m x 0,80 m	
1,00 m x 1,00 m	
1,50 m x 1,00 m	
1,50 m x 1,50 m 
2,00 m x 2,00 m
RESPOSTA: E
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