1. Introdução; Solo, em português, significa a superfície no chão.
1.1. Mecânica dos solos: Denota um material de construção ou de mineração; É todo material da crosta terrestre escavável com pá, picareta, enchada, ou equivalente. É a superfície aonde se apoiam as construções. É material para terraplenagem e material de empréstimo.
Conceituação: Mecânica dos sistemas constituídos por uma fase sólida granular e por uma fase fluída- Karl Terzagui- 1925.
Importância e aplicação: materiais da crosta terrestre que servem de suporte, são arrimados, escavados ou perfurados e utiizados nas obraas de engenharia civil. Tais materiais reagem nas fundações e atuam sobre os arrimos e coberturas, deforman-se e resistem a esforços nos aterros e taludes, influenciando as obras segundo suas propriedades e comportamento.
-Simbologia e unidades: Peso específico (gama)= Peso/ Volume, Densidade relativa (delta)= peso específico das partículas / peso esp. da água a 4ºC
-Normas: da ABNT, DNER, DER, para enaios de laboratório (limite de plasticidade, limite, de liquidez, CBR, Proctor Normal, Umidade- metodo: estufa...), ensaios de campo (ensaio de placa, SPT...) e métodos de execução de aterros, drenos, etc.
Exemplo: NBR-7181/ABNT - Análise Granulométrica de Solos; D421-58 e D422-63/ASTM; T87-70 e T88- 70/AASHTO; MSL-05/CESP.
1.2: Histórico: Uma série de acidentes ocorridos com grandes obras de engenharia, ao fim do século XIX e princípio do século atual, veio mostrar a inadequada percepção, envolvendo escorregamentos de terra no Canal do Panamá (Cucaracha e Culebra), ruptura de barragens e recalques em edifícios nos Estados Unidos, criando uma comissão (presidência: Cummings), em 1913 na American Society of Civil Engineers, para examinar e opinar nos acontecimentos. Surgindo no mesmo ano a Comissão Geotécnica Sueca (Prof. Fellenius), para estudar escorregamentos de taludes em ferrovias. 1o congresso de Mecânica dos solos em 1936, em Cambridge nos Estados Unidos (Prof. Arthur Casagrande).
1.3: No Brasil: Inicia com Alberto Ortenblad com o desemvolvimento matemático da teoria do adensamento de Terzaghi e Frohlich, em sua tese de doutoramento em 1926. Escrito, em 1970, o excelente: Apanhado sobre a história da Mecânica dos Solos no Brasil, por A.D. Ferraz Napoles Neto.
1.4. Engenharia Geotécnica: Assim é o fenômeno da mecânica dos solos tem que ser conhecido em sua totalidade geológica, física e técnica; surge aí a Geotécnica, que combina uma Geologia, mais observada do ponto de vista físico, e uma Mecânica dos solos, mais ligada aos problemas geológicos.
1.5. Algumas aplicações de mecânica dos solos:
Objetivo: é exatamente o de determinar, tanto quanto possível, sob fundamentação científica a interação terreno-fundaçõ-estrutura, com o fim de prever e adotar medidas que evitem recalques prejudiciais ou ruptura do terreno, com o consequente colapso da obra. Em outras palavras, o que se procura é alcançar a maior estabilidade e o menor custo da obra, além de proteção de obras vizinhas, quando for o caso. "Técnica com economia".
Algumas de questões (Homero P. Caputo- Mec.Solos 1, pg. 8):
a) Qual a fundação mais adequada: superficial ou profunda?
b) Na execução de um aterro, que altura máxima ele poderá alcançar?
c) Qual o tipo de aterro para uma estrada ou aeroporto? Rígido ou flexível?
d) Nas estruturas de sustentação, que tipo de obra deve ser usado?
e) Quais as dimensões mais econômicas e seguras de uma barragem de terra.
2. Origem e Formação dos Solos;
2.1- Os solos são materiais que resultam do intemperismo ou meteorização das rochas:
por desintegração mecânica (através de agentes como água, temperatura, vegetação e ventos- para partículas de pedregulhos e areias ou enventualmente partículas menores) ou decomposição química (principalmente pelo agente da água e seus mecanismos de ataque, como: oxidação, hidratação, carbonatação e efeitos químicos da vegetação).
O solo é assim, uma função da rocha-mater e dos diferentes agentes de alteração. Os que mantém uma nítida macroestrutura herdada da rocha de origem, são designados solos saprolíticos.
2.1.2- Pedologia: estudo das camadas superficiais para Agronomia.
2.1.3- São 3 tipos: Solos Residuais são os que permanecem no local da rocha mãe, observando-se uma gradual transição do solo até a rocha, merecem destaque os residuais lateríticos (ex. terra-roxa, solos de clima quente e úmido, com baixa plasticidade e pouca expansibilidade), res. expansivos, res. porosos (são colapsíveis).
-Solos Sedimentares: formados por agentes transportadores: aluvionares (pela água), eólicos (p/ vento), coluvionares (gravidade) e glaciares (geleiras).
-Solos de formação orgânica (vegetal ou animal).
2.2- Tamanho e forma das partículas:
O peso específico é igual ao peso sólido, dividido pelo volume do solo (em g/cm3, ex. quartzo= 2,67 g/cm3).
Granulometria (representada pela curva granulométrica), segundo a ABNT, são:
-pedregulho cj de partículas cujas dimensões (diâmetro) estão entre 76 e 4,8mm,
-areia entre 4,8 e 0,05 mm,
-silte, entre 0,05 e 0,005 mm,
-argila, inferiores a 0,005 mm (c/ diâmetro equivalente determnado pela lei de Stokes p/ ensaio de sedimentação de grãos menores que 0,2mm).
pondendo ser bem graduado com grãos distribuidos proporcionalmente em todos os tamanhos (ideal para aterros com o encaixe de partículas maiores, médias e menores, levando à estabilização granulométrica); de graduação uniforme: com praticamente um diâmetro (de difícil compactação); ou de graduação aberta, com solos por exempo mais grosos e mais finos não tendo grãos em determinadas peneiras, podendo ser misturado, em último caso e com mais despêndio financeiro aos dois acima, para obter um material que possa ser utilizado para compactação.
2.2- Forma das partículas e descrição: Arredondadas (ou poliédrica), que predominam nos pedregulhos, areias e siltes.
Lamelares: semalhantes a lamelas ou escamas, encontradas em argilas.
Fibrilares, característica dos solos turfosos.
3- Estrutura dos solos compactados (Introdução à mec.solos- Miltom Vargas): Em solos compactados abaixo e acima da umidade ótima, á um arranjo semelhante a das estruturas floculadas, por que, há forças atrativas entre as partículas que as ligam emtre si, cantos ou arestas contra faces, formando flocos que são indestrutíveis pelas forças utilizadas na compactação.
Chama-se de estrutura: arranjo ou configuração do solo entre si. Principais estruturas: Fofa (areia c/ espaços, sem compactação), compacta (areia compactada, sem espaços), floculada ponta-face (argilas com espaços), dispersa (argila compactada).
Amolgamento: é a operação de destruição da estrutura do solo, com a consequente perda de sua resistência.
Bentonitas: são argilas ultra-finas, aonde predomina a montmorilonita com tendência a inchamento, utilizados para vedação em barragens e escavações. Tixotropia: fenômeno da perda e consequênte retorno da resistência coesiva, devido a reordenação da estrutura molecular das camadas adsorvidas. A Bentonitatem propriedades tixotrópicas.
4. Indices Físicos dos Solos: 4.1- Definição: Solo é um sistema disperso formado por três fases: sólida, líquida e gasosa.
As águas livre, higroscópica e capilar são as que podem ser totalmente evaporadas por efeito do calor a uma temperatura maior que 100 ºC. A água de constituição faz parte da estrutura sólida. A água adesiva envolve a adere fortemente a estrutura sólida. A consideração da fase gasosa ocorre na consolidação de aterros, calculando as "pressões neutras" desenvolvidas em função da redução de volume da fase gasosa.
4.2-Relações: O Volume Total (Vt) é: o Volume de vazios (Vv) mais o Volume de solo (Vs),
sendo também: o Volume tatal é o Volume de água mais Volume de ar mais Volume de solo.
O Peso Total (Pt) é: o Peso da água (Pa) mais o Peso do Solo (Ps).
4.3- Determinação: Teor de umidade de um solo: h%= 100* Pa/ Ps, é a razão entre o peso da água contida num certo volume de solo e o peso da parte sólida.
Peso Específico Aparente (gama) = Peso Total (Pt) / Volume Total (Vt)
5- Distribuição granulométrica. 5.1- Ensaio de análise granulométrica: Feito no laboratório.
5.2- Considerações sobre a curva de distribuição granuométrica: Para o encaixe das partículas precisamos de solos grossos, médios e finos, para haver o encaixe ds grãos e o preenchimento dos vazios, conforme já visto anteriormente.
6. Limites de Consistência:
Limite de liquidez: (laboratório) Aparelho de Casagrande: Enche a concha de latão, abre o sulco com o cinzel, conta-se o nº de batidas para fechar a abertura, repete o ensaio 5 vezes com umidades diferentes (retirada na estufa) e determina pelo gráfico á 25 batidas qual a umidade (h) encontrada referente ao Limite de Liquidez.
Limite de Plasticidade: É a quantidade de umidade (tirado em estufa) para qual o solo começa a se fraturar quando se tenta moldar, com ele, um cilindro de 3mm de diâmetro e 10 cm de comprimento.
Limite de contração: Teor de umidade a partir do qual o solo não mais se contrai, não obstante continue perdendo peso
Índice de Plasticidade (IP): è a diferença entre os limites de liquidez (LL) e de plasticidade (LP).
IP= LL-LP
classificados em:
fracamente plásticos:.............. 1 menor que IP menor que 7
medianamente plásticos:.........7 menor que IP menor que 15
altamente plásticos:..................IP maior que 15.
Relações: Consistência e composição de um solo:
Indice de consistência: IC= LL-h/IP
R= Resistência à compressão simples
muito moles.......IC menor que 0 (zero)..................R menor que 0,25 Kg/cm2
moles............0
médias.....0,50
rijas..........0,75
duras................ IC
7. Classificação dos solos (2o Bim.).
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-Ensaios de Laboratório: Teor de Umidade (h) pelo Método da Estufa, ensaio de granulometria (peneiramento), ensaio de LP- limite de plasticidade e LL-limite de liquidez.
-Visita na obra da Fertipar (terraplenagem de armazém de fertilizantes).
