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MATERIAIS E TÉCNICAS CONSTRUTIVAS ARQUITETURA E URBANISMO CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO DO CEARÁ Professora: Ana Laryssa Rocha Sabóia Eng. Civil/Segurança do Trabalho ana.saboia@estacio.br ESTUDO DO SOLO Tipos de solo e suas características Matéria mineral e orgânica como: raízes, folhas e animais decompostos formando a fração sólida. A água forma a fração líquida. O solo é formado principalmente por: O ar é a fração gasosa, a entrada do ar no solo é facilitada pela ação das minhocas, tamanho dos minerais, ou mecanicamente pela ação dos arados que revolvem o solo promovendo aeração. Imagem: (a) Terra Rossa/ Michael J. Zirbes (Mijozi)/ GNU Free Documentation License; (b) Porto Grande (Córrego)/ Natus63/ Creative Commons Attribution- Share Alike 3.0 Unported; (c) Arado vertedera/ Sqater/ The use of this image is free for any purpose (a) (b) (c) A formação do solo Intemperismo São mudanças sofridas na rocha matriz pela ação de chuva, vento variação de temperaturas etc. Horizonte A: formado de fragmentos de rocha, matéria orgânica e húmus; Horizonte B: camada mineral pobre em matéria orgânica, rica em compostos de ferro e minerais resistentes, como o quartzo; Horizonte C: camada mineral pouco ou parcialmente alterada; Horizonte R: rocha matriz, não alterada que deu origem ao solo. Horizonte O: camada orgânica superficial; Imagem: Soil profile/ United States Department of Agriculture/ Public Domain As camadas do solo Principais tipos de solo • O terreno faz parte integrante de qualquer construção, afinal é ele que dá sustentação ao peso e também determina características fundamentais do projeto em função de seu perfil e de características físicas como elevação, drenagem e localização. Principais tipos de solo Para efeito prático de uma construção, é preciso conhecer o comportamento que se espera de um solo quando este receber os esforços. Para tanto, a Mecânica dos Solos divide os materiais que cobrem a terra em alguns grandes grupos: • Rochas (Terreno rochoso) • Solos Arenosos • Solos Siltosos • Solos Argilosos Principais tipos de solo • Esta divisão não é muito rígida, ou seja, nem sempre (quase nunca...) se encontra solos que se enquadram em apenas um dos tipos. • Por exemplo, quando dizemos que um solo é arenoso estamos na verdade dizendo que a sua maior parte é areia e não que tudo é areia. Da mesma forma, um solo argiloso é aquele cuja maior proporção é composto por argila. Principais tipos de solo O principal critério para fazer a classificação citada é o tamanho dos grãos que compõem o solo. O quadro a seguir mostra os diâmetros dos grãos (em mm) para cada tipo básico de solo: Principais tipos de solo • Com se pode deduzir da tabela, uma argila é formada por grãos extremamente pequenos, invisíveis a olho nu. • As areias, por sua vez, têm grãos facilmente visíveis, separáveis e individualizáveis, o mesmo acontecendo com o pedregulho. • Estas características mudam o comportamento do solo, conforme veremos adiante. Solo arenoso É aquele que contém mais areia na sua composição, o que lhe confere uma maior permeabilidade, pois os grãos de areia são maiores, permitindo que a água seja absorvida com mais facilidade que outros tipos de solo, porém mais sujeito à erosão. Imagem: Dunes-Leve soleil-Sunrise-Merzouga/ Nomadz/ Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Solo arenoso Como característica principal a areia não tem coesão, ou seja, os seus grãos são facilmente separáveis uns dos outros. Por exemplo, pense na areia seca das praias, em como é fácil separar seus grãos. Solo argiloso O solo argiloso é constituído de mais de 30% de argila com relação a outras partículas sólidas. Suas partículas são finas, por isso é menos permeável, ou seja, não permite que a água passe com facilidade. Fica facilmente encharcado no período chuvoso; quando seco, fica mais compacto e sua porosidade diminui, e a consequência é o solo ficar menos arejado, costumando rachar. Imagem: Cadeia de argila em Gamboa, Ilha de Tinharé, Bahia/ Eduardo P/ Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported Solo argiloso Em termos de comportamento, a argila é o oposto da areia. Devido à sua plasticidade e capacidade de aglutinação, o solo argiloso é usado há milhares de anos como argamassa de assentamento, argamassa de revestimento e na preparação de tijolos. Exemplo de solo argiloso Massapê O massapê é tipo de solo argiloso que ocorre no litoral do Nordeste brasileiro. Ele tem origem na decomposição de rochas do tipo gnaisse e calcárias de tonalidade escuras. Sua utilização é bastante apropriada para o plantio da cana- de-açúcar. Em Pernambuco, vemos a ocorrência dessa monocultura desde o litoral e por toda a zona da mata, em municípios como, Goiana, Paudalho, Carpina, Nazaré da Mata, ... Imagem: Canaviais Sao Paulo 01 2008 06/ Mariordo/ Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported O solo humífero possui cerca de 10% a mais de húmus que os outros solos. Rico em sais minerais, bastante poroso e de boa aeração. Solo siltoso Solo siltoso • É aquele que contém grande parte de seus componentes classificados na fração de silte. • O silte não se agrega como as partículas da argila. Geralmente suas partículas são muito pequenas e leves, como a poeira. Por isso, são facilmente levados pelo vento ou pela água da chuva. Geralmente o solo siltoso é muito erosível. • Silte é todo mineral ou fragmento de rocha menor que a areia fina e maior que a argila, no tamanho entre 0,05 e 0,002mm. O solo humífero possui cerca de 10% a mais de húmus que os outros solos. Rico em sais minerais, bastante poroso e de boa aeração. Solo siltoso • O Silte está entre a areia e a argila e é o “primo pobre” destes dois materiais nobres. • É um pó como a argila, mas não tem coesão apreciável. Também não tem plasticidade digna de nota quando molhado. • Estradas feitas com solo siltoso formam barro na época de chuva e muito pó quando na seca. Cortes feitos em terreno siltoso não têm estabilidade prolongada, sendo vítima fácil da erosão e da desagregação natural precisando de mais manutenção e cuidados para se manter. Solo humífero É um solo rico em húmus tanto de origem vegetal, como raízes e folhas, quanto de origem animal, derivados da matéria orgânica que foi reciclada pelos agentes decompositores do solo como fungos e bactérias. Um exemplo muito conhecido é o húmus produzido pela minhoca. É um solo de cor escura também conhecido como terra preta, muito utilizado na agricultura por ser rico em nutrientes para as plantas. O solo humífero possui cerca de 10% a mais de húmus que os outros solos. Rico em sais minerais, bastante poroso e de boa aeração. Imagem: A soil profile on Kilner Bank - geograph.org.uk – 92677/ Chris Yeates/ Creative Commons Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 2.0 Genérica O solo calcário tem origem nas rochas sedimentares que contêm sedimentos de ossos de animais mortos, e conchas abandonadas por moluscos que, ao se decomporem, deixam o solo rico em carbonato de cálcio. Esse solo tem 30% a mais de calcário. Dele é retirada a matéria prima para o cal e o cimento. Solo calcário Imagem: FiloesIgneos/ CorreiaPM/ Public Domain O solo humífero possui cerca de 10% a mais de húmus que os outros solos. Rico em sais minerais, bastante poroso e de boa aeração. Outras denominações A divisão feita pela Mecânica dos Solos é meramente científica, na natureza os solos são encontrados em diversas proporções e recebem nomes populares dependendo de seu tipo, da finalidade e da região do Brasil. Veja alguns outros termos: • Piçarra: Rocha muito decomposta e que pode ser escavada com pá ou picareta. Outras denominações • Tabatinga ou turfa: Argila com muita matéria orgânica, geralmente encontrada em pântanos ou locais com água permanente(rios, lagos), no presente ou no passado remoto. O solo humífero possui cerca de 10% a mais de húmus que os outros solos. Rico em sais minerais, bastante poroso e de boa aeração. Outras denominações • Saibro: Terreno formado basicamente por argila misturada com areia. • Moledo: Rocha em estado de decomposição mas ainda dura, tanto assim que só pode ser removida com martelete a ar comprimido. O solo humífero possui cerca de 10% a mais de húmus que os outros solos. Rico em sais minerais, bastante poroso e de boa aeração. Investigação do Subsolo A sondagem do solo é um processo de exploração e reconhecimento do solo, largamente utilizado na construção civil para se obter subsídios que irão definir o tipo e o dimensionamento das fundações que servirão de base para uma edificação. https://pt.wikipedia.org/wiki/Solo https://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia_civil https://pt.wikipedia.org/wiki/Dimens%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/Funda%C3%A7%C3%A3o_(constru%C3%A7%C3%A3o) https://pt.wikipedia.org/wiki/Obra O solo humífero possui cerca de 10% a mais de húmus que os outros solos. Rico em sais minerais, bastante poroso e de boa aeração. Investigação do Subsolo Informações requeridas de um programa de prospecção: 1.Área, profundidade e espessura de cada camada de solo identificado 2.Compacidade das areias e consistência das argilas 3.Profundidade do NA e ocorrência de artesianismo (elevação da água por si mesma) Processo de Investigação do Subsolo Informações requeridas de um programa de prospecção: 4. Coleta de amostras indeformadas para quantificar compressibilidade, permeabilidade e resistência 5. Profundidade do topo da rocha ou de camada impenetrável à ferramenta de percussão ou ao avanço por lavagem (sondagem de simples reconhecimento). Processo de Investigação do Subsolo Informações requeridas de um programa de prospecção: O relatório do sondagem NÃO especifica o tipo de fundação que deverá ser utilizado, apenas fornece informações para que o projetista escolha o tipo mais viável. Processo de Investigação do Subsolo Quantidade de furos: ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - Procedimento Programação de Sondagens • As sondagens devem ser, no mínimo, de uma para cada 200 m² de área da projeção em planta do edifício, até 1200 m² de área. • Entre 1200 m² e 2400 m² deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m² que excederem de 1200 m² . • Acima de 2400 m² o número de sondagens deve ser fixado de acordo com o plano particular da construção. Programação de Sondagens • Em quaisquer circunstâncias o número mínimo de sondagens deve ser: a) dois para área da projeção em planta do edifício até 200 m² ; b) três para área entre 200 m² e 400 m² . Programação de Sondagens Quantidade de furos: ABNT NBR 8036:1983 - Programação de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundações de edifícios - Procedimento Programação de Sondagens Para a construção de um edifício com área de projeção em planta de 2.400 m², o número mínimo de sondagens a ser estipulado deve ser igual a quanto? EXEMPLO Para a construção de um edifício com área de projeção em planta de 2.400 m², o número mínimo de sondagens a ser estipulado deve ser igual a quanto? REGRA 1: Duas sondagens para área de projeção de um edifício de 200 m²,até 1200 m² de área. REGRA: Entre 1200 m² e 2400 m² deve-se fazer uma sondagem para cada 400 m² que excederem de 1200 m² . 2400 m² = 1200 + 400 + 400 + 400 (1200 ∕ 200 = 6) ( 3 x 1 ) ( 6 + 3 ) = 9 sondagens EXEMPLO Programação de Sondagens • As sondagens devem ser levadas até a profundidade que o solo não tiver mais solicitação de cargas estruturais. ● Pontos de maior concentração de carga; ● Não executar pontos alinhados (planos de corte); ● Não executar apenas um furo (variação de resistência e tipo de solo em áreas pequenas é comum). ● Locar e nivelar os pontos no terreno em relação a um nível de referência fixo e bem determinado de preferência único para toda a obra e fora do local desta, como, por exemplo, a guia de um passeio. Investigação do Subsolo Sondagem de reconhecimento - As sondagens de reconhecimento iniciam-se com a execução de um furo feito por trado-cavadeira (Fig. 1.4), até que o material comece a se desmoronar; daí por diante elas progridem por meio do trado espiral (Fig. 1.5). Investigação do Subsolo Profundidade de sondagens - O número de sondagens necessários para um determinado terreno variará com a importância da obra, uniformidade das camadas do subsolo e carga a ser transmitida. A ABNT recomenda para a profundidade mínima uma vez e meia a menor dimensão da área construída, quando essa dimensão for inferior a 25 m, ou uma vez, quando for maior que 25 m. Investigação do Subsolo Sondagem a percussão (SP): É a metodologia mais tradicional de investigação geotécnica, possibilita a identificação dos horizontes de solo e a determinação da resistência NSPT ( índice de resistência à penetração dinâmica) a cada metro investigado, na ocorrência de lençol freático a profundidade do N.A. (nível d'agua) é identificada. Possibilita a execução de ensaios adicionais in situ, como exemplo o ensaio de permeabilidade das camadas de solo. Investigação do Subsolo Sondagem SPT é executada no transcorrer da sondagem a percussão, com o propósito de obter índices de resistência na penetração do solo. Consiste no reconhecimento dos tipos de solos e as respectivas espessuras de cada camada do terreno. É utilizada para a obtenção de amostras de solo, medida de índices de resistência a penetração e execução de vários ensaios in situ. Investigação do Subsolo Sondagem SPT A perfuração é feita através de trado ou de lavagem. É possível, ainda, no final do ensaio à penetração, medir o torque necessário para ruptura da amostra, bem como executar outros ensaios aproveitando-se a perfuração. 3.3SPT “N: abreviatura do índice de resistência à penetração do SPT, cuja determinação se dá pelo número de golpes correspondente à cravação de 30 cm do amostrador padrão, após a cravação dos 15 cm.” ABNT NBR 6484:2001 - Solo - Sondagens de simples reconhecimentos com SPT - Método de ensaio 3.3SPT Objetivos: 1.Determinar tipos de solo em suas respectivas profundidades de ocorrência; 2.Índice de resistência à penetração (N) a cada metro; 3.Posição do nível d’água. 3.3SPT Vantagens: ● Capazes de ultrapassar e posicionar o nível d'água; ● O furo pode ser revestido se se apresentar instável; ● Determina o tipo de solo em suas profundidades de ocorrência e atravessa solos mais resistentes; ● Mede a resistência a penetração do solo; ● Baixo custo e fácil execução; ● Pode ser realizado em locais de difícil acesso. 3.3SPT Desvantagens: ● Não ultrapassam matacões e blocos de rocha; ● Podem ser detidas por pedregulhos ou solos muito compactos; ● Obtenção de amostras deformadas. 3.3SPT Roteiro de execução: ● Marcar os pontos; ● Montar na posição da perfuração um cavalete de quatro pernas, chamado de tripé; 3.3SPT Roteiro de execução: ● Perfurar com auxílio de um trado cavadeira até um metro de profundidade; ● Recolher e acondicionar uma amostrar representativa de solo - amostra zero; 3.3SPT 3.3SPT Roteiro de execução: ● Apoiar o amostrador acoplado na haste do tripé no fundo do furo aberto, apoiar o martelo sem bater e anotar a penetração; 3.3SPT Roteiro de execução: ● Erguer o martelo de 65kg com auxílio das cordas e roldanas até a altura de 75cm (marca na haste guia) e deixar cair em queda livre; ● Repetir até a penetração dos 45 cm do amostrador padrão; 3.3SPT 3.3SPT Roteiro de execução: 3.3SPT Roteiro de execução: Investigação do Subsolo O projeto de fundação de uma obra não pode ser concebido da maneira correta sem que haja um procedimento de sondagem para determinaras propriedades físicas do solo. Os ensaios de sondagem devem ser realizadas tanto em obras de grande porte como de pequeno porte. O que são fundações? • São elementos que têm por finalidade transmitir as cargas de uma edificação para as camadas resistentes do solo sem provocar ruptura do terreno de fundação. • Sua função é suportar com segurança as cargas provenientes do edifício. O que são fundações? • Na construção de um imóvel, um dos elementos mais importantes é a fundação. • A fundação é a parte da construção que suporta o peso e mantem fixo e nivelado o prédio no terreno. • Se não estiver de acordo com as cargas que deve suportar, trará graves problemas para o resto da estrutura (paredes, tetos, etc.). Fundações • Convencionalmente, o projetista estrutural repassa ao projetista de fundação as cargas que serão transmitidas aos elementos de fundação. • Confrontando essas informações com as características do solo onde será edificado, o projetista de fundações calcula o deslocamento desses elementos e compara com os recalques admissíveis da estrutura, ou seja, primeiro elabora-se o projeto estrutural e depois o projeto de fundação. Parâmetros para a escolha da fundação • São diversas as variáveis a serem consideradas para a escolha do tipo de fundação. • Numa primeira etapa, é preciso analisar os critérios técnicos que condicionam a escolha por um tipo ou outro de fundação. • Os principais item a serem considerados são: Parâmetros para a escolha da fundação Topografia da área • Dados sobre taludes e encostas no terreno, ou que possam atingir o terreno ; • Necessidade de efetuar cortes e aterros ; • Dados sobre erosões, ocorrência de solos moles na superfície; • Presença de obstáculos, como aterros com lixo ou matacões. Parâmetros para a escolha da fundação Características do maciço de solo • Variabilidade das camadas e a profundidade de cada uma delas; • Existência de camadas resistentes ou adensáveis; • Compressibilidade e resistência do solos; • A posição do nível da água. Parâmetros para a escolha da fundação Dados da estrutura • A arquitetura, o tipo e o uso da estrutura, como por exemplo, se consiste em um edifício, torre ou ponte, se há subsolo e ainda as cargas atuantes. Parâmetros para a escolha da fundação Realizado esse estudo, descartamos as fundações que oferecem limitações de emprego para a obra em que se está realizando a análise. Teremos, ainda assim, uma gama de soluções que poderão ser adotadas. Parâmetros para a escolha da fundação Alguns projetistas de fundação elaboram projetos com diversas soluções, para que o construtor escolha o tipo mais adequado de acordo com o custo, disponibilidade financeira e o prazo desejado. Dessa forma, numa segunda etapa, consideram-se os seguintes fatores: Parâmetros para a escolha da fundação Dados sobre as construções vizinhas • O tipo de estrutura e das fundações vizinhas; • Existência de subsolo; • Possíveis consequências de escavações e vibrações provocadas pela nova obra; • Danos já existentes. Parâmetros para a escolha da fundação Aspectos econômicos • Além do custo direto para a execução do serviço, deve-se considerar o prazo de execução. • Há situações em que uma solução mais custosa oferece um prazo de execução menor, tornando-se mais atrativa. Parâmetros para a escolha da fundação Podemos perceber que, para realizar a escolha adequada do tipo de fundação, é importante que o profissional responsável pela contratação tenha o conhecimento dos tipos de fundação disponíveis no mercado e de suas características. Somente com esse conhecimento é que será possível escolher a solução que atenda às características técnicas e ao mesmo tempo se adeque à realidade da obra. Classificação das fundações Fundações DIRETAS Fundações INDIRETAS Classificação das Fundações Fundações Rasas São executadas nas primeiras camadas do solo, geralmente a uma profundidade de até duas vezes a sua menor dimensão em planta ou no máximo 3 metros de altura. Fundações Profundas São aquelas executadas nas camadas mais profundas do solo e, em sua grande maioria, são realizadas com o auxílio de um equipamento de escavação ou cravação. Sua cota de apoio está acima de 3 m de profundidade. Fundações Profundas Fundações Obrigada pela atenção! Até a próxima aula!
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