Aula em 18_05_2021 - Mecânica dos Solos ENG BM - Edilson Duarte

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Edilson Duarte – Eng. Civil / Eng. Seg. Trabalho / Eng. Petróleo Gás e Biocombustível / Eng. Construção e Montagem ( RNP 0606900314)
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
TERÇAS - 19h as 22h
Cod: WYF 0196 
Prof: Edilson Duarte
EMENTA
• Apto a determinar as tensões existentes no solo, devido ao seu peso
próprio e sobrecargas, e traçar os perfis das principais tensões
identificadas.
• Determinar medidas que evitem recalques prejudiciais ou ruptura do
terreno, com o consequente colapso da obra, na interação do solo com a
fundação e a estrutura da edificação;
• Avaliar o comportamento de solos moles, aplicando as principais
técnicas de estabilização, observando suas características técnicas;
• Resolver problemas de ruptura de uma massa de solo, de estabilidade
de maciços terrosos e empuxos de terra, aplicando a teoria de Mohr.
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OBJETIVOS
1. Determinar as tensões existentes no solo, devido ao seu peso próprio e
sobrecargas, e traçar os perfis das principais tensões identificadas.
2. Determinar medidas que evitem recalques prejudiciais ou ruptura do
terreno, com o consequente colapso da obra, na interação do solo com a
fundação e a estrutura da edificação.
3. Avaliar o comportamento de solos moles, aplicando as principais técnicas
de estabilização, observando suas características técnicas.
4. Resolver problemas de ruptura de uma massa de solo, de estabilidade de
maciços terrosos e empuxos de terra, aplicando a teoria de Mohr.
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CONTEÚDO
1. Tensões nos solos: conceitos de tensão total, tensão efetiva e pressão
neutra; princípios das tensões efetivas e sua importância no estudo de solos;
distribuição das tensões no solo, devido ao peso próprio.
2. Tensões nos solos: comportamento do solo devido a aplicação das
tensões impostas devido à aplicação de sobrecargas; tipos de sobrecargas; e
avaliação de distribuição de tensões com a presença de sobrecargas.
3. Recalques: definição; causas que favorecem o aparecimento dos
recalques; análise de obras em que ocorreram recalques devido à aplicação
e alivio de tensões no solo; recalques aceitáveis; e patologias nas edificações
decorrentes de recalques.
4. Recalques: tipos (imediatos, secundários e recalques diferenciais);
cálculos estimados de recalques; relacionamento entre as características dos
solos grossos e solos finos com o surgimento de recalques.
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CONTEÚDO
5. Compressibilidade e adensamento: relação entre a sobrecarga imposta
aos solos finos e os recalques; previsão de recalques em solos compressíveis;
estimativa de tempo de ocorrência dos recalques; procedimentos para
acelerar a ocorrência dos recalques.
6. Solos moles: principais características dos solos moles; classificação;
determinação da altura crítica de aterros e aplicação de sobrecargas sobre
solos moles para avaliação do comportamento destes solos.
7. Solos moles: técnicas de estabilização (remoção da camada de solo -
estimativa de custos e previsão de áreas de bota fora); Get Grount; aplicação
de estacas de concreto e metálicas; e utilização de EPS.
8. Ruptura de uma massa de solo: estabilidade de maciços terrosos
aplicando a teoria de Mohr. Ângulo de atrito e coesão dos solos:
determinação, características a depender do tipo de solos e previsão
empírica de valores.
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CONTEÚDO
9. Taludes: definição; ângulos de inclinação indicados para determinados
tipos de solo. Principais tipos de deslizamentos de massas em solos e em
rochas: características; velocidade de deslizamentos; e causas e
consequências.
10. Empuxo de terra: definição; tipos (ativo, passivo e em repouso); cálculos
dos empuxos horizontais; características dos empuxos; empuxos em solos
coesivos; e influência das sobrecargas no cálculo dos empuxos.
11. Obras de contenção: características dos principais tipos existentes (muro
de arrimo, estaca pirulito, estaca prancha, muro de flexão, "cribwall"e
parede diafragma); aplicações e procedimentos executivos.
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MARÇO (09, 16, 23, 30)
09/03/2021 - Empuxo
16/03/2021 - Tensões
23/03/2021 – Recalque
30/03/2021 - Recalque
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Dunas do Cumbuco / Garrote
ABRIL (06, 13, 20, 27)
06/04/2021 – Taludes / Mov. Massa
13/04/2021 –
20/04/2021 –
27/04/2021 – AV1 – (link no teams)
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MAIO (04, 11, 18, 25)
04/05/2021 – Compl. AV2
11/05/2021 -
18/05/2021 – Solos Moles
25/05/2021
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Praia do Futuro
JUNHO (01, 08, 15, 22, 29)
01/06/2021
08/06/2021 – Visita Técnica
15/06/2021
22/06/2021
29/06/2021
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Aquaduto - Trecho Intermediário – Gavião Pecém
JULHO (02)
06/07/2021
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CONTEÚDO
1. Empuxo de terra: definição, tipos;
2. Tensões nos solos: conceitos;
3. Tensões nos solos: comportamento do solo;
4. Recalques: definição;
5. Recalques: tipos (Imediatos, Secundários e Recalques Diferenciais);
6. Compressibilidade e adensamento;
7. Solos moles: principais características
8. Solos moles: técnicas de estabilização
9. Ruptura de uma massa de solo
10. Taludes: definição;
11. Obras de contenção
(Colaboração professor Msc. Euclides Melo)
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EMPUXO DE TERRA
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• São esforços exercidos por camadas 
de solos sobre estruturas de contenção
• Interação Solo-Estrutura
• Projetos de Obras
– Muros de Arrimo
– Cortinas de Estacas-pranchas
– Encontros de Pontes
Encontros de Pontes 
(Tierra-armada, 2014)
Magnitude do empuxo depende:
Topografia
Tipo e característica do solo
Deformação sofrida pela estrutura
Posição do N.A.
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Esta material tem a contribuição do professor Euclides Lourenço 
Tensões nos Solo
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Seja considerado um elemento de solo totalmente saturado;
Pelos pontos de contato entre os grãos passa um “plano” XX;
Dentro de uma massa de solo, o “plano” ondulado XX é muito próximo de
um plano real, devido ao tamanho muito pequeno das partículas sólidas;
A força normal P aplicada sobreuma área total A do solo é resistida
parcialmente pelas contatos intergranulares (contatos entre as partículas)
e parcialmente pela água que preenche os vazios do solo;
Tanto as direções como as intensidades das forças intergranulares (R) são
aleatórias;
Cada uma dessas forças intergranulares pode ser decomposta em uma
componente normal (N’) e em uma componente tangencial (T ) ao plano
que se aproxima do “plano” XX;
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Princípio das Tensões Efetivas
RECALQUE
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Deslocamento vertical
para baixo em relação a
uma referência fixa
indeslocável.
São provenientes das
deformações por
diminuição de volume
e/ou mudança de forma
do maciço de solo.
RECALQUE
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
Toda estrutura sofre recalque. Maioria
dos casos esse recalque é na ordem da
dezena de milímetros normalmente
invisíveis a olho nu.
Importante que nos projetos de fundações
os recalques sejam estimados, mais que
isso, o projeto deve ser adequado para que
os recalques sejam inferiores aos valores
admissíveis
Considerando-se que o solo é um sistema trifásico, composto de
partículas sólidas (minerais), ar e água nos seus vazios, as deformações que
ocorrem no elemento podem estar associadas à:
Deformação dos grãos individuais;
Compressão da água presente nos vazios (solo saturado); 
Variação do volume de vazios, devido ao deslocamento relativo entre partículas. 
DEFORMAÇÕES
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Sempre que se projeta uma estrutura sobre solos compressíveis
(deformáveis) é fundamental prever as deformações (recalques) e sua
evolução com o tempo, a fim de avaliar a sua repercussão sobre a estrutura e
decidir sobre o tipo de fundação a ser adotada.
Para a estimativa da ordem de grandeza dessas deformações o 
engenheiro precisa, após o reconhecimento do subsolo, conhecer: 
O estudo da distribuição de pressões no solo; 
O estudo das propriedades do solo através de ensaios de laboratório. 
DEFORMAÇÕES
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
Compressibilidade → é a relação entre a magnitude das deformações e a
variação no estado de tensões imposta. No caso de solos, estas deformações
podem ser estabelecidas através de variações volumétricas ou em termos de
variações no índice de vazios.
A compressibilidade pode ser definida a partir de diferentes parâmetros
conhecidos como:
módulo odométrico ou confinado (D), coeficiente de variação volumétrica
(mv), coeficiente de compressibilidade (av) e índices de compressibilidade (cc,
cr, cs).
COMPRESSIBILIDADE
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FATORES QUE INFLUENCIAM A COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS 
Tipo de Solo 
Estruturas do solo
Nível de tensões
Grau de saturação
COMPRESSIBILIDADE
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
Talude é um terreno inclinado que tem como objetivo
dar sustentação e estabilidade ao solo próximo de um
platô. Também conhecidos por morros, encostas ou
rampas.
TALUDE
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• Crista é a parte mais alta do
talude.
• Pé é a parte mais baixa do talude.
• Altura do talude (H) é a diferença
de cota entre a crista e o pé.
• Ângulo ou inclinação do talude é o
ângulo, em graus, entre a
horizontal e a reta média entre a
crista e o pé e é representado pela
letra grega teta (θ).
• Rede de Percolação é a rede, ou
desenho da rede, a trajetória que
a água faz dentro do maciço do
talude.
• Mina ou bica é o afloramento de
água do talude.
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TALUDE - COMPOSIÇÃO
https://sites.google.com/site/naresifundacoesegeotecnias/118-o-que-e-talude/talude02.jpg?attredirects=0
Existem alguns critérios que devem ser analisados para a escolha do tipo de estrutura de
contenção mais adequado a ser projetado, onde se deve observar em cada caso:
A altura da 
estrutura;
As cargas 
presentes no 
talude;
A natureza e as 
propriedades do 
solo a ser 
arrimado;
As características 
do lençol freático 
do local;
O espaço 
disponível para a 
execução do 
projeto;
Os equipamentos e 
a mão de obra 
disponível;
Experiência e 
práticas das 
equipes que vão 
executar;
As especificações 
técnicas especiais;
O orçamento, 
custos limites e 
seus cronogramas.
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TALUDE – CRITÉRIOS DE ESCOLHAS
Movimento de massa: Sob condições específicas, uma porção do 
material de um talude pode deslocar-se em relação ao solo ao
longo da superfície de ruptura.
O processo ocorre quando as forças de tração (força de 
cisalhamento) superam as forças de resistência (força de atrito) do 
material.
As forças atuantes em um talude denominadas: instabilizadoras, 
que induzem o movimento de massa por meio das tensões 
cisalhantes; e as resistência, que se opõem ao movimento de massa 
em função da resistência ao cisalhamento do material.
Dependem: da natureza do material, da velocidade e da natureza 
do movimento.
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TALUDE - ESTABILIDADE
RASTEJO (creep):
Movimento 
descendente,
contínuo e lento;
Deformação plástica;
Sem geometria;
Superfície de ruptura
definida;
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TIPOS DE MOVIMENTO DE MASSAS
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
Corrida de terra (Earth flow)
Corrida de lama (Mud flow)
Corrida de detrito (Debris flow)
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
Um gabião ou cestão é um tipo de estrutura armada, flexível, drenante e de grande 
durabilidade e resistência. Os gabiões são produzidos com malha de fios de aço 
galvanizado, amarradas nas extremidades e vértices por fios de diâmetro maior. São 
preenchidos com seixos ou pedras britadas.
MURO DE GABIÃO
Características:
- Flexibilidade: Por ser construído por uma estrutura flexível, permite que o muro sofra recalques 
diferenciais sem que o talude perca estabilidade.
- Permeabilidade: Os espaços vazios deixados pela acomodação das pedras permitem que a água 
presente no talude escoe pelo muro ocorrendo a drenagem necessária para que não tenha aumento da 
poro-pressão.
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MURO DE GABIÃO
- Tipo caixa
- Tipo colchão
- Tipo saco
Tipo caixa - Execução: recomenda-se
que o muro tenha uma inclinação de
10% para dentro do talude.
Dessa forma, quando o talude
deformar e empurrar o muro, este
ficará totalmente verticalizado.
Recomenda-se também, que os
degraus do muro de gabião sejam
direcionados para a face do talude,
fazendo com que o peso próprio do
aterro atue na contenção.
Deve-se construir canaletas para que
o pé do muro seja protegido da
erosão e saturação do solo causado
pelo escoamento de água.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
MURO DE GABIÃO – TIPO CAIXA
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MURO DE GABIÃO – TIPO COLCHÃO
Normalmente é utilizado em canais e margens de córregos e rios como
revestimento, afim de proteger e estabilizar, podem ser utilizados também
em plataformas de deformação, protegendo a base de muros, canaletas de
drenagem e revestimento de taludes.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
MURO DE GABIÃO – TIPO SACO
Este gabião, normalmente é utilizado em obras hidráulicas, onde é
necessária uma solução rápida, ou quando deve ser instalado em
grandes profundidades (instalações subaquáticas), é bastante
utilizado também, em locais que o solo apresenta baixa capacidade
de suporte. É uma estrutura bastante versátil.
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MURO DE GABIÃO – TIPO SACO (Solo cimento)
Após a homogeneização, a
mistura é colocada em
sacos de poliéster ou
similares, com
preenchimento até cerca de
dois terços do volume útil
do saco. Procede-se, então,
ao fechamento mediante
costura manual
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
MURO DE GABIÃO – TIPO SACO (Solo cimento)
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MURO DE PNEUS
Os pneus são amarrados uns aos outros com 
cordas ou com arames revestidos de material 
plástico para garantir a durabilidade e evitar a 
corrosão do arame
A técnica não exige mão de obra especializada 
nem grandes maquinários.
Vantagem de minimizar o impactoambiental de 
descartar pneus nos rios, no meio ambiente
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
MURO DE PNEUS
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
MURO DE FLEXÃO
São estruturas corridas que se opõem aos
empuxos horizontais pelo peso próprio e podem
ser de pedra ou concreto (simples ou armado),
gabiões, saco de cimenta ou ainda, pneus
usados.
MURO DE GRAVIDADE
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CORTINA DE ESTACAS / PAREDE DIAFRAGMA
A parede diafragma consiste em se realizar, no 
subsolo, um muro vertical de profundidades e 
espessuras variáveis, constituídos de painéis 
elementares alternados ou sucessivos, e aptos a 
absorver cargas axiais, empuxos horizontais e 
momentos fletores.
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CORTINA DE ESTACAS
A parede poderá ter função estática ou de interceptação hidráulica, podendo
ser constituída de concreto simples, armado, ou pré-moldada, conforme o
escopo a que se destinar.
Utilizada inicialmente na construção de “cut-off” de barragens para
interceptação de fluxos de infiltração, passou a ser aplicada na solução de
grande número de problemas.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
CORTINA DE ESTACAS / PAREDE DIAFRAGMA
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLO GRAMPEADO
Grampos são dispositivos inseridos no interior do maciço a
ser contido. Podem ser também provisórios ou permanentes
Resistentes à flexão composta, reduzindo a deformação do
solo
A execução de um
grampo compreende
três fases: perfuração,
injeção e instalação.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLO GRAMPEADO
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
DRENAGEM NAS ESTRUTURAS DE CONTEÇÕES
Gera tensão extra, chamada de empuxo;
Usamos drenos
para fazer o 
escoamento da 
agua, e com isso 
tornar a contenção
mais econômica;
Evita erosão e 
percolação;
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES
Solos moles são, em geral, solos argilosos sedimentares tipicamente
encontrados na região da costa brasileira;
Possuem alta compressibilidade e baixa capacidade de carga, sendo
inadequados para suportar cargas de aterros
Obras de infraestrutura: rodovias, portos, aeroportos, canais, encontro
de pontes, depósitos e etc.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES
Solo que quando submetido à variação de tensões efetivas (Δσ’), função da
execução de, por exemplo, um aterro sobre a camada, pode apresentar
grandes deformações (ΔL/Lo >10%, sendo Lo a espessura da camada de solo
argiloso saturado e ΔL o recalque da mesma devido à sobrecarga).
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES
Um fator de grande relevância nos estudos do comportamento dos aterros e
obras sobre solos moles corresponde às análises de suas condições de
estabilidade interna (aterro), estabilidade externa (fundacão) e estabilidade
global (aterro + fundação
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Aplicação de sobrecargas temporárias
Essa técnica consiste na execução do aterro convencional com sobrecarga 
temporária 
Essa sobrecarga tem dois objetivos principais: a aceleração dos recalques por 
adensamento primário e a compensação dos recalques compressão 
secundária.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Aplicação de sobrecargas temporárias
Esse método consiste em colocar a sobrecarga e mantê-la até o instante em
que os recalques atinjam o valor desejado
Em seguida, a sobrecarga é retirada. Dessa forma, o valor do recalque para o
aterro sem sobrecarga, no tempo infinito, já foi atingido de forma antecipada
e, consequentemente os recalques cessam.
desvantagens: o prazo para estabilização dos recalques é elevado, em função
da baixa permeabilidade dos solos moles, e grande volume de material
associado a empréstimo e bota-fora.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Bermas de Equilíbrio
Bermas de Equilíbrio Bermas de equilíbrio são elementos utilizados para
garantir a estabilidade global do conjunto formado pelo solo mole e pelo
aterro, de modo que a estrutura compense os momentos instabilizantes com,
consequente aumento do fator de segurança
Desvantagens: restrições de espaço e de material disponível podem
inviabilizar o uso de bermas de equilíbrio.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Aterro reforçado com geossintéticos 
Essa técnica consiste na inclusão de materiais poliméricos na base do aterro. 
Esses materiais possuem elevada resistência e rigidez e tem como objetivo 
maximizar o fator de segurança do sistema em termos da estabilidade global 
e distribuir melhor as tensões.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Substituição (total ou parcial) 
Substituição do solo mole consiste na retirada desse solo através do uso de
dragas ou escavadeiras e na imediata colocação de aterro em substituição ao
solo mole.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Drenos Verticais e horizontais 
A utilização de drenos verticais tem a funcão de acelerar o processo de
adensamento do solo através da combinação da drenagem radial com a
drenagem vertical, promovendo uma redução no caminho percorrido pelas
partículas de água durante o processo de fluxo, sem alteração no valor final
do recalque.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Aterro Estaqueado 
Esse método tem como princípio a introdução de elementos de estacas.
Essas estacas atuam como elementos rígidos capazes de absorver uma
parcela elevada das cargas aplicadas ao solo e transmití-las às camadas mais
resistentes do subsolo. O aterro estruturado pode ser apoiado sobre estacas
ou colunas dos mais variados materiais.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Aterro Leve 
A magnitude dos recalques primários dos aterros sobre camadas de solos
moles é função do acréscimo de tensão vertical causado pelo aterro
construído sobre a camada de solo mole. Logo, a utilização de materiais leves
no corpo de aterro reduz a magnitude desses recalques. Essa técnica,
denominada aterro leve, tem como vantagem adicional a melhoria das
condições de estabilidade desses aterros, permitindo também a implantação
mais rápida da obra, diminuindo ainda os recalques diferenciais.
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Intervenções da engenharia 
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
SOLOS MOLES – Intervenções da engenharia 
Metodologias 
Construtivas 
Características Experiências brasileiras 
Remoção da camada 
mole total ou parcial 
Eficaz, rápido, grande impacto ambiental; necessária sondagem para 
definir quantidade do solo remanescente. 
Vargas (1973); Cunha e Wolle (1984); 
Barata (1977) 
Expulsão de solo com 
ruptura controlada 
(aterro de ponta) 
Utilizado para depósitos de pequena espessura e depende de 
experiência no local; necessária sondagem para definir quantidade 
do solo remanescente. 
 
Zayen et al. (2003) 
Aterro Convencional Estabilização lenta de recalques. Pinto(1994) 
 
Construção em etapas 
Normalmente utilizado com a associação de drenos verticais; é 
necessário o monitoramento do ganho de resistência; longo período 
de tempo necessário. 
Almeida, Davies e Parry(1985); Almeida 
et al.(2008b) 
Drenos verticais e 
sobrecargas com aterros 
Sobrecarga temporária utilizada para acelerar recalques; depende 
dos custos do bota-fora. 
Almeida et al.(2001); Sandroni e 
Bedeschi (2008); Almeida, Rodrigues e 
Bittencourt(1999) 
Bermas de equilíbrio 
e/ou reforço 
Frequentemente adotada; pode haver restrição de espaço e 
resistência à tração do reforço deve ser testada in situ. 
Palmeira e Fahel (2000); Magnani, 
Almeida e Ehrlich (2009) 
Uso de materiais leves Ideal para prazos curtos; possui custos relativamente elavados. 
Sandroni (2006b); Lima e Almeida 
(2009) 
Aterros sobre estacas 
Ideal para prazos curtos; podem ser utilizados diversos tipos de 
materiais e layouts. 
Almeida et al.(2008a); Sandroni e Deotti 
(2008) 
Colunas granulares 
(estacas granulares) 
Recalques acelarados devido à natureza drenante do material 
utilizado; geogrelhas podem ser utilizadas acima das estacas 
granulares. 
Mello et al.(2008); Garga e Medeiros 
(1995)Pré-carregamento por 
vácuo 
Pode substituir parcialmente a sobrecarga temporária por pressão 
hidrostática; deslocamentos horizontais são muito menores que os 
carregamentos convencionais. 
 
Marques e Leroueil (2005) 
 
XXXXXXX.
1 slide por aluno / 3minutos / Apresentação dia 27/04/2021
Prazo final de entrega : 26/04/2021 no TEAMS (Trabalho) 
Trabalho individual .
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4º Atividade da AV1
COMPORTAMENTO MECÂNICO DOS SOLOS
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BONS ESTUDOS
Edilson Duarte – Eng. Civil / Eng. Seg. Trabalho / Eng. Petróleo Gás e Biocombustível / Eng. Construção e Montagem ( RNP 0606900314)
edilson.nduarte@unifanor.edu.br
9.9901-3326 (WhatsApp) 
Obrigado pela oportunidade
Atentem ao que debatemos em sala.
A partir do DECRETO Nº33.965, de 04 de março de 2021
05/03/2021 a 11/04/2021
61