1- Considerações e introdução: Formação dos solos: desintegração da rocha mãe, proveniente das placas tectônicas que recobrem o planeta, que tem no interior uma massa incandescente fluída. Explicação dada em sala de aula.
1.0- Resistência ao cizalhamento dos solos: Baseado no livro: Mecânica dos Solos 1- Homero Pinto Caputo, página 158.
1.1- Considerações gerais: Resistência ao Cizalhamento é a tensão de cisalhamento sobre o plano de ruptura, na ruptura.
-Da Wikpedia: Tensão de cisalhamento (português brasileiro) ou tensão tangencial (português europeu), ou ainda tensão de corte ou tensão cortante é um tipo de tensão gerado por forças aplicadas em sentidos opostos porém em direções semelhantes no material analisado. Exemplo: a aplicação de forças paralelas mas em sentidos opostos. É a típica tensão que gera o corte em tesouras.
-Segundo a equação de Coulomb: "teta"r= c + "alfa" x tangente de "gama", a resistência ao cizalhamento depende da coesão e do atrito entre as partículas.
-Atrito interno é proveniente do entrosamento (encaixe) de suas partículas; nos solos não existe uma superfície nítida de contato, ao contrário, há uma infinidade de contatos pontuais.
-Coesão: distingue-se a "coesão aparente" que é resultante da pressão capilar da água contida nos solos, que age como se fosse uma pressão externa; e "coesão verdadeira": devida as forças eletroquímicas da atração das partículas de argila.
-Tipos de ensaios: São 3: Cizalhamento direto (primeiro tensiona a amostra verticalmente, para depois assastar a metade da forma inferior com rodinas medindo sua tensão), Compressão triaxial (é o mais perfeito e mais usado, comprimindo verticalmente através de um pistão e lateralmente através de uma menbrana com bombeamento de água, verificando a tensão de ruptura e traçando os círculos de Mohr, obtendo o ângulo "teta" (ângulo de atrito) e c (coesão); Compressão simples: Parecido com o rompimento de corpo de prova de concreto há somente uma carga vertical da prensa e a Coesão é a metade da resistência à compressão para um solo coesivo. Classificação: Ensaio lento ou com drenagem (com a água expulsa por placa porosa); Ensaio rápido ou sem drenagem (a força é aplicada rapidamente, impossibilitando a drenagem); e Ensaio rápido com pré-adensamento (é uma variação dos ensaios precedentes).
1.2- Resistência ao cisalhamento de areias: verifica-se que a amostra, dependendo do grau de compacidade aumenta ou diminui de volume antes de atingir a ruptura. Há o fenômeno da "liquefação das areias" com o escoamento fluido de areias fofas saturadas, ocorrendo diversas catástrofes provenientes deste.
1.3- Resistência ao cisalhamento de argilas: Não apresenta a mesma simplicidade das areias. Influência: estado de adensamento, sensibilidade da estrutura, condições de renagem e velocidade de aplicação das cargas. Nos ensaios rápidos observamos que a tensão é igual a coesão. Para argilas não saturadas (aterros e barragens) é de fundamental importância a consideração das pressões neutras, desenvolvidas em função de volume da fase gasosa.
1.4- Ensaio triaxial, cisalhamento, compressão e CBR:
-Na prática utilizamos mais o ensaio: triaxial. Reproduzindo o que ocorre na prática, em terrenos argilosos, a dessipação das pressões neutras de uma edificação ou barragem leva mais que 3 anos (estimado em torno de 20 anos, com o assentamento da estrutura em 3 anos), sendo o ensaio rápido melhor. Para solos arenosos o ensaio lento é melhor, dada a alta permeabilidade e rápida dessipação das pressões neutras.
-Compactação: é o processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência (densidade), tornando-o mais estável. Na compactação há expulsão de ar, e no adensamento a expulsão é da água. Os maiores problemas de mecânica dos solos estão relacionados á compactação de solos não saturados.
-Ensaio Proctor: Soquete de 2,5 Kg, com 30cm de queda, 25 golpes em 3 camadas sucessivas, executando 5 vezes com umidades diferentes, para determinar a umidade ótima para argilas, através do gráfico da densidade em função da umidade (h), pegando a maior densidade do pico mais alto do gráfico e verificando a umidade correspondente, a umidade ótima. Temos ainda o ensaio proctor intermediário e o modificado, com peso de 4,5 Kg, 45 cm de altura de queda, 5 camadas c/ 25 golpes, para cascalho.
-CBR (índice de suporte califórnia): feito em 1 cilindro de 15cm de diâmetro e 17,5cm de altura, com colarinho de 5 cm e disco espaçador, na base, de 5cm, com cinco camadas, 55 golpes por camada, peso de 4,5 Kg, altura de queda de 45cm; determinando a umidade ótima e o peso específico máximo do solo. Com este ensaio ainda é feito o ensaio de expansão, com 3 corpos de prova imersos 4 dias, medindo a penetração com um pistão de 5 cm de diâmetro.
2- Fluxo d´água através do solo- Permeabilidade/Fenômenos Capilares, baseado no livro: Mecânica dos Solos 1- Homero Pinto Caputo, página 66.
2.1- Considerações Gerais: A permeabilidade: é a propriedade que o solo apresenta de permitir o escoamento da ága através dele, sendo o seu grau de permeabilidade expresso numericamente pelo "coeficiente de permeabilidade".
Usamos a Lei experimental de DARCY: Vp= Kp x i
Sendo:
Vp= velocidade real de percolação da água;
Kp= coeficiente de percolação, que é a velocidade real média de escoamento dos vazios do solo, quando i=1;
i= gradiente hidráulico= h/l;
h= diferença entre os níveis de água;
L= espessura da camada de solo, medida na direção do escoamento;
-O conhecimento da permeabilidade de um solo é de importância em diversso problemas práticos de engenharia, tais como: drenagem, rebaixamento do nível d´água, recalques, etc.
2.2- Forças de Percolação: A determinação do coeficiente de Permeabilidade "K" pode ser feita com a fórmulade Hanzen (para areias fofas e uniformes) relacionando á granulometria.
2.3- Linha de percolação e de fluxo: Um escoamento se define como laminar qundo as trajetórias das partículas d´água não se cortam; em caso contrário, denomina-se turbulento.
2.4- Percolação em barragens: Em barragens de terra observa-se o fenômeno do sifonamento capilar, que consiste na percolação da água sobre o "núcleo impermeável" da barragem.
-Cálculo da altura capilar máxima: hc= 0,306 / d (d=diâmetro do tubo em cm).
2.5- Parábola de Kozeny: Corresponde à percolação d'água através de um solo, com coeficiente de permeabilidade K, apoiado sobre uma camada impermeável (K = 0) e desaguando num dreno (K = ∞).
Corresponde ao fluxo livre em canais. A solução de Kozeny mostra que a linha de fluxo superior se aproxima de uma parábola.
2.6- Filtros: São os drenos de uma barragem, após o núcleo impermeável, no centro da barragem, são colocados diversos drenos para a retirada da água de percolação, assim antes da metade da barragem toda a água é bloqueada, e depois da metade da barragem toda água é drenada e retirada para não estourar a barragem.-Drenagem superficial, são drenos nas laterais da rodovia com intuito de retirar a água excessiva da saia do aterro, segue o projeto de drenagem, é normalmente feito com escavação de retro escavadeira, seguido da colocação de manta não tecido de drenagem (BIDIM), uma camada de aproximadamente 10 cm de brita 1, coloca-se o tubo dreno (DRENOFLEX ou manilha porosa), completa-se a vala com brita e fecha a manta não tecido fazendo a costura com arame galvanizado, deixando aproximadamente 10 cm mais baixo que o nível do terreno para colocação de aterro para a proteção da manta não tecido.
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Mais:
-Ensaios de Laboratório: Teor de Umidade (h) pelo Método da Estufa e Método Speed.
-Visita na obra da Fertipar (terraplenagem de armazém de fertilizante).
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*3. Estabilidade de taludes. *Não faz parte do apontamento 1.
