MECNICA DAS ROCHAS

CCE0255 MECNICA DOS SOLOSEMENTA - PLANO DE AULASUnidade 1 A Cincia da Mecnica dos SolosProf. Dr. Guillermo Ruperto Martn Corts

1EMENTA - PLANO DE AULASUnidade 1 Mecnica dos SolosEMENTA:A cincia da Mecnica dos Solos. Caractersticas gerais dos solos. Propriedades e ndices dos solos. Estruturas dos solos e classificao. Compactao, capilaridade e permeabilidade dos solos. Estudo das tenses nos solos. Resistncia ao cisalhamento. Investigaes geotcnicas.2EMENTA - PLANO DE AULASUnidade 1 Mecnica dos SolosPLANO DE AULAS (22 semanas)Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos Solos1.1. Histrico e evoluo1.2. A Mecnica dos Solos no BrasilUnidade 2 - Caractersticas Gerais2.1. Origem, formao, tipos, qumica e mineralogia dos solos2.2. Solos residuais e sedimentaresUnidade 3 - Propriedades e ndices dos solos3.1. ndices fsicos3.2. Granulometria3.3. Estados de consistncia3.4. Ensaios de laboratrio

3EMENTA - PLANO DE AULASUnidade 1 Mecnica dos SolosUnidade 4 - Estrutura dos solos4.1. Solos finos e solos granulares4.2 Amolgamento e sensibilidade das argilas4.3 TixotropiaUnidade 5 - Classificao dos solos5.1. Gentica5.2. Granulomtrica5.3 MCT/MCV (solos tropicais)Unidade 6 - Compactao e CBR6.1 Ensaios de laboratrio

4EMENTA - PLANO DE AULASUnidade 1 Mecnica dos Solos6.2 Energias de compactao6.3 Controle de compactao no campo6.4 Equipamentos de compactaoUnidade 7 - Capilaridade e permeabilidade dos solos7.1 Tenso Capilar7.2 Percolao de gua, redes de fluxo, gradiente hidrulico7.3 Filtros de proteo em obras de terra7.4 Ensaios de laboratrioUnidade 8 - Introduo ao estudo de tenses no solo8.1 Tenses principais, crculo de Mohr

5EMENTA - PLANO DE AULASUnidade 1 Mecnica dos Solos8.2 Principio das tenses efetivas8.3 Distribuio de tenses no solo8.4 Tenses geostticas e acrscimo de tenses8.5 Teoria de BoussinesqUnidade 9 - Estabilizao dos solos9.1. Granulomtrica, com cimento, cal e outros produtos qumicos9.2. Ensaios de laboratrioUnidade 10 - Investigao geotcnica10.1 Amostragem, prospeco e sondagens10.2 Perfis geotcnicos

6EMENTA - PLANO DE AULASUnidade 1 Mecnica dos SolosUnidade 11 - Resistncia ao cisalhamento dos solos11.1 Resistncia dos solos arenosos e dos solos argilosos11.2 Critrios de ruptura11.3 Parmetros de resistnciaUnidade 12 - Compressibilidade e adensamento dos solos12.1 Teoria do adensamento dos solos12.2 Solos compressveis, parmetros de compressibilidadeIntercaladas Provas AV1, AV2 e no final AV3Atividade adicional: Trabalho de Pesquisa representa 20% do valor das provas AV1 e AV2.

7Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos Solos1.1. Histrico e evoluoToda obra de Engenharia Civil se assenta sobre o terreno, por tanto o comportamento do solo deve ser devidamente estudado, caracterizado avaliado e considerado para levar a obra a feliz trmino. Geotecnia : Ramo da cincia que lida com a interferncia de obras de infra-estrutura, de qualquer natureza, com a sua fundao, seja ela em solo ou rocha. A mesma engloba trs cincias:Geologia de EngenhariaMecnica dos SolosMecnica das Rochas

8Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos Solos A Mecnica dos Solos, estuda o comportamento dos solos ante o avano das obras civis como quando tenses so aplicadas, caso das fundaes, ou aliviadas, no caso de escavaes, ou perante o escoamento de gua nos vazios. Tambm poderamos dizer que Mecnica dos Solos uma disciplina da engenharia civil que procura prever o comportamento de macios terrosos quando sujeitos a solicitaes provocadas, por exemplo, por obras de engenharia. Por isso a Mecnica dos Solos a Cincia da Engenharia, na qual o engenheiro civil se baseia para desenvolver seus projetos. Gautier, 1660; Coulomb, 1773; Rankine, 1856 e Darcy, 1856 fizeram trabalhos destacados em obras de engenharia civil de construo. 9Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosA contribuio de Gautier (1660 1773) foi iniciar os estudos do solo de encostas naturais (determinao do ngulos de repouso de gros e a determinao inicial dos conceitos de muro de arrimo e das presses laterais.A Contribuio de Coulomb foi um ensaio publicado em 1773 intitulado "Essai sur une aplicao des rgles des maximis et minimis quelques problmes de statique relatifs l'arquitetura", ou seja, Ensaio sobre a aplicao das regras dos mximos e mnimos a alguns problemas de esttica relacionados com a Arquitetura.

10Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosWilliam John Macquorn Rankine (1820-1872) foi uma das figuras principais no estabelecimento de cincia da engenharia, na segunda metade do sculo 19. Seu Manual de Mecnica Aplicada (1858) rene a maioria de suas contribuies para a resistncia dos materiais e a teoria estrutural. Algumas adies podem ser encontradas em seu Manual de Engenharia Civil (1862). Uma das contribuies mais originais de Rankine no campo da teoria estrutural, foram seus Teoremas de Transformao das Estruturas. Rankine descobriu os Teoremas durante a preparao de suas Lies para sua cadeira de Engenharia na Universidade de Glasgow. O qual ele considerou muito importante, tal como publicou em nota curta comunicada Royal Society em 1856 (Rankine, 1856). Tambm ele incluiu o Teorema em seu artigo Mechanics (applied) para a 8va. Edio da Encyclopaedia Britannica [Rankine, 1857].11Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosNa Dinmica dos Fluidos e na Hidrologia, a lei de Darcy uma equao que descreve o fluxo de um fluido atravs de um meio poroso.A lei foi formulada por Henry Darcy baseado nos resultados de ensaios realizados por ele sobre o fluxo de gua atravs de leitos de areia e foi publicada em 1856. Constitui tambm a base cientfica da permeabilidade de fluidos utilizados em cincias da terra.12Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos Solos Problemas difceis em obras de engenharia civil, como as rupturas do Canal do Panam e rompimentos de grandes taludes em estradas e canais em construo na Europa e nos Estados Unidos, mostrou a necessidade de reviso dos mtodos e procedimentos de clculo. Terzaghi em 1936, demonstrou que no se podiam aplicar aos solos leis tericas de uso corrente em projetos que envolviam materiais mais bem definidos, como o concreto e o ao. Karl Terzaghi, eng. civil experiente, fortemente preparado tcnica e cientificamente ao que se unia um grande esprito de investigao. Hoje ele conhecido internacionalmente como o fundador da Mecnica dos Solos.

13Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosA pesar do seu nome, a Mec6anica dos solos no se limita a caracterizar as propriedades mecnicas dos solos.A Fsica e a Qumica do mundo dos colides se integram na determinao das propriedades e comportamento dos solos junto com a Geologia que determina o trato correto dos problemas que apresentam as fundaes.14Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosOs solos so constitudos por um conjunto de partculas com gua (ou outro lquido) e ar nos espaos intermedirios. As partculas, de maneira geral encontram-se livres para deslocar entre si. Em alguns casos, uma pequena cimentao pode ocorrer entre elas, mas num grau extremamente mais baixo do que nos cristais de uma rocha ou de um metal, ou nos agregados de um concreto.15Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosO comportamento dos solos depende do movimento das partculas slidas entre si e isto faz com que ele se afaste do mecanismo dos slidos idealizados na Mecnica dos Slidos Deformveis, na qual se fundamenta a Mecnica das Estruturas geralmente consideradas na engenharia civil.Mais que qualquer dos materiais tradicionalmente considerados nas estruturas, o comportamento dos solos diverge daquele de um slido deformvel. A Mecnica dos Solos poderia ser adequadamente includa na Mecnica dos Sistemas Particulados (Lambe e Witman, 1969).16Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosSolo o resultado da decomposio das rochas, que, ao sofrer intemperismo, adquirem maior porosidade e, como decorrncia, h penetrao de ar e gua, o que cria condies propcias para o desenvolvimento de formas vegetais e animais.17

Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos Solos1.2. A Mecnica dos Solos no Brasil(Partes de resumo escrito pelo prof. Carlos de Sousa Pinto para o Ncleo Regional de So Paulo em 2006 da ABMS)No Brasil, nas grandes obras porturias e ferrovirias, especialmente tneis, na segunda metade do sculo XIX e incio do sculo XX, e o incio da era dos arranha-cus, na dcada de 1920, em So Paulo e no Rio de Janeiro, o tratamento dos problemas de solos e rochas era totalmente baseado na experincia transmitida.18Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosNos problemas de fundaes, o procedimento tradicional consistia em eleger-se uma taxa de trabalho para o terreno existente, a partir de informaes de obras anteriores. Quando a fundao direta no era possvel, ou nos casos de dvida, recorria-se a estacas, cujas capacidades eram estimadas por meio de frmulas dinmicas.

19Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosO reconhecimento do terreno era feito ou diretamente, por meio de escavaes, trincheiras e poos, em geral de profundidade limitada, ou por meio de sondas elementares, como a agulha ou barra-mina e o trado, tambm alcanando pequenas profundidades. Sondagens mais profundas, em obras muito importantes, eram sondagens geolgicas e no geotcnicas, por equipamentos que os construtores chamavam de sondagem de mineiro. O empirismo dominante se revelava at na terminologia dos terrenos, onde nomes como saibros, piarra, tagu, tabatinga, moledo, etc., faziam parte do vocabulrio do construtor. Mesmo assim, importantes obras geotcnicas se realizaram no perodo, entre outras:

20Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosFundaes de obras martimas e pontes no porto de Rio de Janeiro, Duplicao de linha da E. F. Central do Brasil (1913 e 1914), 2 km de tnel foram abertos, Ferrovia Mairinque - Santos (1927-1937) com uma impressionante seqncia de 31 tneis e 31 pontes e viadutos, permitiu a descida da Serra do Mar com linha dupla. Tneis urbanos como o da Av. 9 de julho, So Paulo (1936-38). Estradas e barragens de terra Contra as Secas no Nordeste. Duas rodovias memorveis: a primeira So Paulo - Santos, o chamado Caminho do mar, (1926) em 8 quilmetros de serra, e a primeira Rio So Paulo, (1928) com 501 km de comprimento.

21Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosPrimeiro trabalho publicado no Brasil sobre assuntos de Geotecnia foi: Experimentao dos terrenos para o estudo de fundaes do Eng. Domingos Jos da Silva Cunha na Revista Brasileira de Engenharia, em outubro de 1920.Notvel contribuio geotcnica foi dada pelo eng. Alberto Ortenblad, na sua tese de doutorado pela Universidade de Harvard, em 1926, tendo ele freqentado o primeiro curso ministrado por Terzaghi, no M.I.T. A tese de Ortenblad, intitulada Mathematical Theory of the Process of Consolidation of Mud Deposits, representou uma importante contribuio para o desenvolvimento da teoria do adensamento, como reconhecido por Terzaghi e Frhlich no trabalho que corporificou a teoria do adensamento:Theorie der Satzung von Tonschichten, publicado em 1936. (SIC) .22Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosPrimeiros estudos sistemticos: 1934, forma-se o IPT a partir do Laboratrio de Ensaios de Materiais da Escola Politcnica, existente desde 1899; nele se criou uma Seo de Exame de Estruturas;1935, Seo de Estruturas e Fundaes criada pelo Eng. Telmaco van Langendonck . Primeiros estudos so publicados e passam a ser realizadas provas de carga modernas, diretas e sobre estacas;

23Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos Solos1936, O eng. Odair Grillo freqentou o curso de Mecnica dos Solos, na Universidade de Harvard, a convite do prof. Arthur Casagrande ao IPT. Ao regresso criada a seo de Mecnica dos Solos;1937, instala-se a seo de Geologia e Petrografia dedicada a trabalhos para engenharia civil;1938, cria-se o primeiro laboratrio geotcnico do Brasil no IPT;1939, cria-se a Seo de Geologia Aplicada;

24Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos Solos Primeiros cursos de Mecnica dos Solos: Cursos para eng. Rodovirios de So Paulo em 1940 e 1941 1942, Milton Vargas lecionou um curso, no IPT, para engenheiros e estagirios do Instituto;1943, a companhia Estacas Franki Ltda. instituiu, no Rio e em So Paulo, bolsas de estudos de Mecnica dos Solos, para os quais Costa Nunes organizou e dirigiu um curso da especialidade;1943-44, Odair Grillo realizou no Instituto de Engenharia de So Paulo um curso de 50 prelees e aulas prticas;O primeiro curso regular e autnomo da especialidade, fazendo parte do elenco de disciplinas universitrias, com durao de um ano, foi iniciado na Escola Politcnica de So Paulo e foi lecionado, de 1944 at 1951, por Odair Grillo.

25Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosOutras datas importantes:1947, primeiras visitas de Terzaghi ao Brasil para solucionar alguns problemas tcnicos da Light em Cubato e depois como consultor do IPT para os trabalhos do Metr de So Paulo que se encontrava em estudos. Durante esta estadia no Brasil, Terzaghi lecionou na Escola Politcnica de So Paulo, um curso de Geologia Aplicada, assistido por cerca de 300 pessoas, no qual tratou de assuntos especiais como intemperismo e alterao de rochas, geologia dos escorregamentos de terra, geologia e hidrulica de fundaes permeveis de barragens e geologia de tneis. Ainda visitou o Brasil mais 5 vezes at 1951 para trabalhos de assessoria Light.Outro renomado especialista que veio ao Brasil para prestar consultorias ao IPT foi o Arthur Casagrande que se dedicou a estudar os solos moles que embora no to tpicos como os solos residuais, no deixavam de suscitar srios problemas geotcnicos, quer no campo rodovirio, quer no das fundaes.26Unidade 1 - A cincia da Mecnica dos SolosApresentao do laboratrio aos alunos27