deg mecsolosii

Click here to load reader

Post on 31-Jan-2016

223 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Slos 2

TRANSCRIPT

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 35, global #35)

    1E Nos dois ltimos captulos do Vol. 1 discutida a ruptura num ponto

    ou elemento de um macio terroso. Como salientado, os macios

    terrosos comportam-se como estruturas altamente hiperestticas, isto

    , a ruptura local no significa nem implica ruptura global. Para que esta

    acontea necessrio: i) que exista uma massa de solo completamente

    contida ou limitada por uma superfcie designada superfcie de ruptura

    ou superfcie de deslizamento , em cujos pontos, na sua totalidade, se

    esgotou a resistncia ao cisalhamento; ii) que essa superfcie se inicie

    e termine em pontos da superfcie do terreno. A Fig. 1.1 mostra um

    exemplo de ruptura global.

    F. . Exemplo de ruptura global

    As rupturas globais realmente observadas embora muitas vezes

    associadas a perdas de vidas humanas e de bens materiais so, sob outro

    prisma, de extrema utilidade para o avano do conhecimento. Como se ver,

    muitos dos mtodos de anlise de estabilidade usados na Mecnica dos Solos

    foram sugeridos ou inspirados pela observao dos mecanismos associados

    quelas rupturas.

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 41, global #41)

    1 E

    . M -Mais usados na prtica da Engenharia Geotcnica do que as metodolo-

    gias decorrentes dos teoremas anteriores so os chamados mtodos de

    equilbrio-limite. Embora sem a consistncia terica das metodologias

    mencionadas anteriormente, tais mtodos constituem ferramentas

    com enorme interesse prtico. No por acaso, decorrem da observao

    e da interpretao, por engenheiros, de rupturas reais.

    Basicamente, esses mtodos consistem em:

    a) admitir um mecanismo de ruptura, correspondente a uma massa de

    terras limitada por uma superfcie de deslizamento (curvilnea, plana

    ou mista);

    b) para a mesma massa, calcular o efeito (que pode, por exemplo, cor-

    responder ao momento das foras em relao a um centro de rotao,

    como o centro da superfcie de deslizamento quando ela for um arco

    de circunferncia) das foras instabilizadoras ou solicitantes, S, na

    superfcie de deslizamento; tal equivale a calcular as foras tangenciais

    que so necessrias mobilizar, M, na mesma superfcie para equilibrar

    aquele efeito; logo, S = M;

    c) calcular as foras tangenciais mobilizveis ou resistentes na superfcie de

    deslizamento para o mecanismo de ruptura admitido, R;

    d) comparar as foras (ou seus efeitos) referidas em b) e c), o que pode ser

    concretizado de diversas formas, como se ver adiante;

    e) repetir os passos a) a d) para outros mecanismos e massas de terra,

    identificando assim a chamada superfcie crtica, que ser aquela que

    limita a massa de terras para a qual a comparao de S com R menos

    favorvel.

    Essa metodologia combina aspectos que derivam dos dois teoremas

    da anlise-limite. Com efeito, as superfcies potenciais de deslizamento cor-

    respondem naturalmente a determinados mecanismos de colapso, como

    regra admitir no mbito do TLS, mas nem sempre respeitam os requisitos da

    compatibilidade das deformaes. Por outro lado, embora as condies globais

    de equilbrio da massa potencialmente instvel tenham de ser satisfeitas, as

    condies locais de equilbrio nem sempre so verificadas.

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 97, global #97)

    2C .E Este captulo dedicado s operaes realizadas no local de uma

    construo para a sua caracterizao geotcnica, tema que excede em

    parte o mbito da Mecnica dos Solos e constitui a rea de interveno

    por excelncia da Geologia da Engenharia, envolvendo tambm a

    Mecnica das Rochas. Desse modo, considerando o contexto deste livro,

    os assuntos normalmente considerados da rea dessas ltimas disci-

    plinas no sero abordados ou o sero apenas de modo relativamente

    superficial.

    A relevncia do tema deste captulo explica-se facilmente ao leitor que

    se inicia no estudo da Mecnica dos Solos. A aplicao das teorias e metodolo-

    gias quer as explanadas no Vol. 1 ou neste livro, quer muitas outras nele no

    tratadas que baseiam os aspectos da concepo e do dimensionamento das

    estruturas condicionados pelo terreno onde so implantadas requer:

    i) a identificao, em termos geolgicos e geotcnicos, da sequncia das

    camadas que compem o terreno at certa profundidade, que varia

    conforme o tipo de estrutura e o prprio macio de implantao;

    ii) a caracterizao das condies da gua no terreno;

    iii) a caracterizao fsica, mecnica e hidrulica dos solos que compem

    as camadas cujo comportamento condicione de algum modo o da

    estrutura a construir.

    O terceiro item requer a coleta de amostras para ensaios em labora-

    trio assunto abordado no Vol. 1 e tambm ensaios in situ, normalmente

    considerados (tal como a amostragem) como parte da prpria prospeco. Esses

    ensaios so tratados neste captulo, constituindo seu principal objeto.

    Para um aprofundamento desse tema recomenda-se o estudo do

    manual de Mayne, Christopher e DeJong (2001).

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 98, global #98)

    | M S: I E G

    . P .. R

    O estgio de prospeco geotcnica precedido do chamado reconheci-

    mento geolgico-geotcnico preliminar, que consta de um reconhecimento

    local de superfcie, muitas vezes com algumas operaes de prospec-

    o ainda incipientes, como a abertura de poos pouco profundos.

    Geralmente, a visita ao campo precedida pela recolha de informao

    escrita e desenhada sobre o local, em particular as cartas topogrficas

    e geolgicas e, quando existem, as cartas geotcnicas. Atualmente, a

    consulta de imagens areas bidimensionais e tridimensionais, obtidas

    a partir de satlite e de consulta livre na internet, tambm muito

    til, em particular para as grandes obras fora das reas urbanas, como

    estradas, barragens e estabilizao de taludes naturais. Quando se

    trata de reas urbanas ou prximas de regies densamente ocupadas,

    existem, geralmente, resultados da caracterizao geotcnica em locais

    relativamente prximos, que interessa reunir e consultar.

    O tratamento de toda essa informao e os resultados do reconheci-

    mento no local so reunidos e analisados num relatrio, que serve de base ao

    estgio de estudo prvio ou de viabilidade da obra ou empreendimento. Esse

    relatrio permite tambm elaborar um programa de prospeco geotcnica para o

    projeto, que envolve, geralmente, a prospeco geofsica e a prospeco mecnica.

    .. P Tradicionalmente, na Engenharia Civil, a prospeco geofsica era

    preferencialmente efetuada nas obras ocupando grandes reas ou com

    considervel desenvolvimento linear, como barragens e obras virias,

    precedendo geralmente a prospeco mecnica.

    A prospeco geofsica desdobra-se nos mtodos ssmicos, que in-

    duzem no terreno ondas elsticas (como o mtodo ssmico de refrao, o

    ensaio ssmico entre furos, o mtodo das ondas de superfcie), e nos mtodos

    eletromagnticos, que induzem corrente eltrica ou ondas eletromagnticas

    (como o mtodo da resistividade eltrica e o georradar) no terreno.

    Como exemplos de aplicao dos mtodos geofsicos podem ser no-

    meados: i) a avaliao da profundidade da camada dura sob aluvionar mole;

    ii) a avaliao da espessura de alterao de um macio rochoso, por exemplo,

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 189, global #189)

    3B As construes projetadas pelos engenheiros civis precisam satisfazer

    uma srie de requisitos tcnicos. Tradicionalmente, esses requisitos

    podem resumir-se a trs:

    i) a estabilidade, isto , a segurana em relao ruptura ou ao colapso

    estrutural;

    ii) a funcionalidade, isto , a capacidade de as construes propiciarem

    o uso para que foram projetadas sem significativas restries dos

    usurios;

    iii) a durabilidade, de modo a cumprirem os requisitos precedentes durante

    a vida til sem exagerados custos de manuteno.

    Naturalmente, esses requisitos devem ser satisfeitos com custos e

    prazos de execuo aceitveis.

    Para edifcios usual individualizar o requisito conforto em relao

    anteriormente denominada funcionalidade nas vertentes trmica, acstica,

    higromtrica etc.

    Recentemente surgiu a condio de sustentabilidade, que exige que

    todas as operaes e materiais envolvidos no projeto, na construo, na

    explorao, na manuteno e, finalmente, na demolio das construes no

    firam o paradigma de sustentabilidade ambiental.

    Neste captulo, dedicado ao dimensionamento de obras geotcnicas,

    so discutidas as metodologias usadas no projeto para cumprir os dois primei-

    ros requisitos.

    Entende-se por obras ou estruturas geotcnicas as construes ou

    partes de construes cuja concepo e dimensionamento so essencialmente

    controlados pelo comportamento mecnico e hidrulico dos macios terrosos

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 190, global #190)

    | M S: I E G

    ou rochosos onde esto implantadas. Exemplos de obras ou estruturas geo-

    tcnicas so as fundaes, as estruturas de conteno de terras, os taludes

    naturais, os aterros e as obras subterrneas. Veja, a propsito, a introduo do

    Cap. 5 do Vol. 1 e que em seguida se transcreve.

    As estruturas de engenharia civil induzem nos macios terrosos com

    que interagem estados de tenso que modificam mais ou menos profunda-

    mente o estado de tenso de repouso. Os aspectos do dimensionamento dessas

    estruturas relacionados com a interao com o terreno (adjacente, envolvente

    ou subjacente, conforme o tipo de estrutura) so orientados, de modo geral,

    por dois critrios essenciais:

    i) o estado de tenso resultante dessa interao deve estar suficiente-

    mente afastado daquele que, para carregamento similar do terreno,

    ocasionaria neste deformaes praticamente infinitas, isto , colapso

    ou ruptura global;

    ii) ao estado de tenso resultante dessa interao deve estar associado

    um estado de deformao tolervel ou aceitvel para a resistncia e

    para a funcionalidade das prprias estruturas ou de outras localizadas

    na vizinhana.

    Naturalmente, o primeiro critrio se relaciona com o primeiro requisito,

    isto , a estabilidade. O segundo critrio se relaciona com a satisfao da

    condio de funcionalidade. Com efeito, no que se refere ao comportamento

    mecnico dos solos, as deformaes induzidas pela interao com a estrutura,

    qualquer que ela seja, constituem o aspecto mais relevante para a questo da

    funcionalidade estrutural. (A funcionalidade pode ser comprometida por outros

    aspectos associados ao terreno, como a infiltrao de gua ou gases a partir do

    terreno. Todavia, os processos destinados a proteger ocorrncias desse tipo so

    tratados fora do mbito da Mecnica dos Solos e da Engenharia Geotcnica.)

    O objetivo deste captulo apresentar e discutir as filosofias em que

    se baseiam os mtodos de dimensionamento geotcnico, isto , os mtodos

    usados para satisfazer as duas condies anteriormente mencionadas. As

    consideraes que em seguida se apresentam tm muito em comum com o

    dimensionamento das outras estruturas de Engenharia Civil e enquadram-se

    numa disciplina da Engenharia de Estruturas denominada Segurana Estrutural

    (Borges; Castanheta, 1968).

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 219, global #219)

    3 B

    .. A

    O conceito de valor caracterstico da propriedade de um material

    estrutural e de um solo Eurocdigo 0 versus Eurocdigo 7

    O valor caracterstico de uma propriedade de ummaterial definido no

    Eurocdigo 0 como o valor dessa propriedade correspondente a determinada

    probabilidade de no ser atingido numa hipottica srie ilimitada de ensaios;

    tal valor corresponde geralmente a um percentual especificado da distribuio

    estatstica admitida para essa propriedade. sabido que, na Engenharia

    de Estruturas, aquele percentual geralmente igual a 5% para materiais

    como o concreto e o ao.

    No processo de elaborao do EC 7, o conceito de valor caracterstico

    da propriedade de um solo envolveu uma longa discusso (Maranha das Neves,

    1994; Schneider, 1997; Simpson; Driscoll, 1998; Matos Fernandes, 2000; Cardoso;

    Matos Fernandes, 2001). A definio que aparece no cdigo , como se verifica,

    muito menos objetiva do que a anteriormente mencionada. Essa questo de

    grande relevncia, e por isso convm dedicar-lhe mais ateno.

    Transcrevem-se em seguida alguns princpios do EC 7:

    1. A escolha dos valores caractersticos dos parmetros geotcnicos deve ser baseada em

    resultados e em valores deduzidos de resultados de ensaios de laboratrio e de campo,

    complementados por experincia bem estabelecida.

    2. O valor caracterstico de um parmetro geotcnico deve ser escolhido de modo a

    constituir uma estimativa cautelosa do valor que governa a ocorrncia do estado-

    -limite em considerao.

    3. Na escolha dos valores caractersticos dos parmetros geotcnicos devem ser conside-

    rados:

    as informaes geolgicas e outras informaes de base, tais como dados de em-

    preendimentos anteriores;

    a variabilidade dos valores medidos das propriedades e outras informaes rele-

    vantes, como conhecimentos j existentes;

    a amplitude dos estudos de caracterizao de campo e de laboratrio;

    o tipo e o nmero de amostras;

    a deformao da zona de terreno que governa o comportamento da estrutura

    geotcnica no estado-limite em considerao;

    a aptido da estrutura geotcnica para transferir cargas de zonas mais deform-

    veis do terreno para zonas menos deformveis.

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 245, global #245)

    4E . M So inmeros os casos em que as estruturas de Engenharia Civil

    interagem com macios terrosos por meio de paramentos verticais

    (ou prximos da vertical). O termo paramento, que frequentemente

    usado neste captulo, pretende designar a face de uma estrutura ou

    elemento estrutural que interage com o solo no contexto anteriormente

    descrito. Como resultado da referida interao, mobilizam-se sobre

    aquele paramento foras, normalmente denominadas empuxos, de

    direo horizontal ou com componente horizontal predominante.

    Os problemas de interao referidos podem ser classificados em duas

    grandes categorias. A primeira verifica-se quando a estrutura suporta o macio

    terroso com que tem contato. Diz-se que um macio est suportado quando

    a respectiva superfcie lateral tem uma inclinao em relao horizontal

    maior do que aquela que assumiria sem o auxlio de qualquer carga exterior

    comunicada por determinada estrutura, denominada estrutura de arrimo. A

    Fig. 4.1 representa obras desse tipo. Nesses casos o empuxo que o solo exerce

    sobre a estrutura uma solicitao. Quer dizer, portanto, que o solo empurra a

    estrutura e ela tender a experimentar um movimento maior ou menor, depen-

    dendo das suas condies de apoio, no sentido contrrio ao solo suportado.

    Entre as estruturas referidas dado particular destaque neste captulo

    aos chamados muros de arrimo de gravidade ou simplesmente muros gravidade.

    Essa designao decorre do fato de o prprio peso do muro desempenhar papel

    relevante no equilbrio do empuxo das terras suportadas, como o caso da

    estrutura da Fig. 4.1b. A mesma designao aplica-se ainda a estruturas como a

    da Fig. 4.1c, em que o muro concebido de modo a aproveitar o peso do solo

    acima da sapata na estabilidade.

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 273, global #273)

    4 E . M

    . T B, R C -

    Como foi verificado, as tenses ativas e passivas, quando avaliadas

    pela teoria de Rankine generalizada, tm uma direo, nos casos mais

    complexos quando a superfcie do terreno inclinada em relao

    horizontal e/ou quando o paramento no vertical , que no

    normal ao paramento e que resulta da aplicao do prprio mtodo. nesse

    ponto que se encontra a limitao da teoria de Rankine generalizada:

    ela no permite que o ngulo que define a inclinao do empuxo de

    terras sobre o paramento seja imposto (isto , tomado como um dos

    parmetros de clculo, tal como, por exemplo, o ngulo de resistncia

    ao cisalhamento do solo), sendo antes um resultado do mtodo de

    avaliao do empuxo.

    A obliquidade da tenso em relao ao paramento exige a mobili-

    zao de certa resistncia tangencial na interface solo-estrutura. Lembre-

    -se de que essa resistncia depende da resistncia ao cisalhamento do

    prprio solo e da maior ou menor rugosidade do paramento estrutu-

    ral, portanto depende das condies concretas do problema analisado.

    Geralmente, a resistncia da interface definida por meio de um n-

    gulo de resistncia ao cisalhamento muitas vezes denominado n-

    gulo de atrito terras-muro representado pelo smbolo . Este geral-

    mente considerado uma frao de , o ngulo de resistncia ao ci-

    salhamento do solo. Em paramentos muito rugosos, tender a igua-

    lar .

    Para compreender as consequncias dessa questo, considere-se a

    Fig. 4.19, que mostra o caso estudado por Rankine, ou seja, um macio de

    superfcie horizontal interagindo com um paramento vertical, e compare-

    -se as interaes solo-paramento sem atrito (hiptese de Rankine) e solo-

    -paramento com atrito (Figs. 4.19a e 4.19b, respectivamente) para os estados

    ativo e passivo.

    Quando o paramento se afasta do solo, este tende a descer em relao

    quele. Num paramento rugoso, as tenses tangenciais que o solo lhe aplica so

    dirigidas para baixo; logo, o empuxo ativo atua inclinado para baixo, com um

    ngulo em relao normal. Ao contrrio, quando o paramento empurrado

    contra o solo, este tende a subir em relao quele, aplicando-lhe tenses

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 353, global #353)

    5F Denomina-se fundao superficial, mas tambm usualmente fundao

    direta ou ainda sapata, uma fundao que transmite a carga proveniente

    da estrutura a uma camada, denominada camada portante, prxima da

    superfcie do terreno.

    Aquilo que distingue, do ponto de vista de seu funcionamento, uma

    fundao superficial de uma fundao profunda que naquela a interao com

    o terreno para equilbrio da carga vertical que no se processa atravs da base

    geralmente desprezvel e, portanto, ignorada no dimensionamento. J nas

    fundaes profundas a interao com o terreno atravs da rea lateral (tambm

    denominada fuste), dada sua relevncia para o equilbrio da carga vertical,

    normalmente considerada.

    Na maioria das fundaes de edifcios e pontes as foras verticais

    so claramente predominantes, sendo as foras horizontais normalmente

    associadas a aes variveis ou at de acidente, como o vento e os sismos, de

    grandeza modesta ou moderada. Compreende-se, assim, que geralmente as

    fundaes superficiais tenham base horizontal. Fundaes superficiais com

    base inclinada so adotadas muitas vezes emmuros de arrimo gravidade, como

    se verifica no Cap. 4, o que se compreende pelo fato de nessas estruturas a

    componente horizontal da fora transmitida fundao ser elevada e de carter

    permanente.

    Na perspectiva do terreno, o dimensionamento de uma fundao

    superficial deve satisfazer a segurana em relao aos estados-limites ltimos

    e aos estados-limites de utilizao.

    O estado-limite ltimo mais importante consiste na ruptura do terreno

    sob a fundao por capacidade resistente insuficiente ao carregamento vertical.

    Isso acarreta deslocamentos verticais muito elevados, que induzem tambm

    um estado-limite ltimo, parcial ou global, na estrutura suportada.

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 354, global #354)

    | M S: I E G

    Outro estado-limite muito relevante consiste em recalques excessivos

    da fundao. Normalmente eles so associados a um estado-limite de utilizao,

    mas, em certas circunstncias, podem induzir estados-limites ltimos em

    elementos estruturais vizinhos da fundao em questo.

    Este captulo em grande parte destinado a apresentar metodologias

    que permitem, para as fundaes superficiais: i) avaliar a capacidade de carga

    vertical; ii) estimar os recalques. Com base nessas metodologias possvel

    definir, para um dado caso concreto, a cota da base da fundao e as suas

    dimenses em planta. Com base em outros conhecimentos, fora do mbito

    deste livro, completa-se o dimensionamento da fundao como pea estrutural

    (especificamente, se for de concreto armado, estabelecendo sua altura e sua

    armadura).

    De modo anlogo ao anteriormente discutido para os muros de arrimo,

    durante milnios as fundaes foram dimensionadas por meio de critrios

    empricos, de validade restrita aos solos de uma dada zona ou regio, ajustados

    de gerao em gerao com base nos casos de sucesso e de insucesso. Essas

    regras foram essencialmente desenvolvidas para estruturas de alvenaria.

    A generalizao das estruturas reticuladas associadas ao uso do ao e

    do concreto como materiais estruturais mais usuais a partir do fim do sculo

    XIX, e especialmente a partir do princpio do sculo XX, colocou exigncias

    acrescidas no que diz respeito s fundaes. Com efeito, passaram a ser cons-

    trudas estruturas mais altas, com vos maiores, implicando cargas maiores e

    mais concentradas transmitidas s fundaes.

    O corpo terico disponvel para o dimensionamento de fundaes

    superficiais foi desenvolvido no sculo XX, acompanhando o desenvolvimento

    da Mecnica dos Solos a partir dos trabalhos pioneiros de Terzaghi na dcada

    de 1920. Todavia, a complexidade de muitas das questes envolvidas no

    dimensionamento faz com que muitos dos mtodos de aplicao usual acabem

    por constituir ainda uma mescla de solues tericas, isto , racionalmente

    demonstrveis, e de solues semiempricas e mesmo empricas, com base na

    experincia.

    Neste captulo a componente emprica foi limitada ao mnimo indis-

    pensvel, privilegiando-se a discusso dos fenmenos mecnicos envolvidos no

    comportamento das fundaes e os mtodos de dimensionamento fundamen-

    talmente com base em consideraes racionais. Isso permitir recorrer, caso se

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 362, global #362)

    | M S: I E G

    Tab. 5.1 Valores dos coeficientes de capacidaderesistente ao carregamento

    Nc(1) Nq(2) N(3) N(4)

    0 5,14 1,00 0,00 0,00

    20 14,83 6,40 3,93 2,86

    21 15,81 7,07 4,66 3,37

    22 16,88 7,82 5,51 3,97

    23 18,05 8,66 6,50 4,67

    24 19,32 9,60 7,66 5,50

    25 20,72 10,66 9,01 6,46

    26 22,25 11,85 10,59 7,60

    27 23,94 13,20 12,43 8,94

    28 25,80 14,72 14,59 10,52

    29 27,86 16,44 17,12 12,40

    30 30,14 18,40 20,09 14,62

    31 32,67 20,63 23,59 17,26

    32 35,49 23,18 27,72 20,42

    33 38,64 26,09 32,59 24,19

    34 42,16 29,44 38,37 28,71

    35 46,12 33,30 45,23 34,16

    36 50,59 37,75 53,40 40,75

    37 55,63 42,92 63,18 48,75

    38 61,35 48,93 74,90 58,49

    39 67,87 55,96 89,01 70,43

    40 75,31 64,20 106,05 85,11

    41 83,86 73,90 126,74 103,27

    42 93,71 85,37 151,94 125,85

    43 105,11 99,01 182,80 154,10

    44 118,37 115,31 220,77 189,66

    45 133,88 134,87 267,75 234,72

    46 152,10 158,50 326,20 292,25

    47 173,64 187,21 399,36 366,25

    48 199,26 222,30 491,56 462,24

    49 229,92 265,50 608,54 587,85

    50 266,88 319,06 758,09 753,79

    Notas: 1 Eq. 5.9; 2 Eq. 5.10; 3 Eq. 5.13; 4 Eq. 5.14.

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 445, global #445)

    6E Este captulo dedicado estabilidade e estabilizao de taludes

    naturais. Tratando do equilbrio de grandes massas de terras, tem

    naturalmente fortes relaes com o contedo do Cap. 1, em que

    estudada a estabilidade global de macios. Alguns mtodos ento

    estudados, em particular o mtodo das fatias, sero aqui retomados.

    sabido da Geologia que os chamados agentes da geodinmica externa

    a gua, sob suas mais variadas formas, como a chuva, os rios, os oceanos, as

    geleiras e outras, o vento, as variaes de temperatura e ainda os seres vivos

    tendem a aplainar a superfcie da crosta, por provocarem a alterao qumica e

    a desintegrao fsica dos macios de rochas e de solos que a constituem. Essas

    aes de degradao e enfraquecimento dos macios, conjugadas com outras

    foras da natureza, como a gravidade, as foras de percolao e os sismos,

    traduzem-se muitas vezes no escorregamento mais ou menos brusco de gran-

    des massas de terra. Uma das causas mais frequentes de escorregamentos de

    terras em muitas regies a ocorrncia de sismos. Por exemplo, o sismo de San

    Fernando, na Califrnia, em 1971, deu origem a mais de 6mil escorregamentos

    (Nilsen; Brabb, 1975). A Fig. 6.1 mostra imagem de escorregamentos de encostas

    na ilha do Faial, Aores, Portugal, provocados pelo sismo de 1998.

    Aps esses eventos, aquelas massas readquirem o equilbrio numa

    outra geometria, com reduo da inclinao de sua superfcie. Esse equilbrio

    pode ser desfeito e restabelecido vrias vezes, com intervalos de centenas,

    milhares ou milhes de anos, sob a conjugao de efeitos anlogos.

    Se verdade que escorregamentos de taludes naturais existem desde

    sempre, portanto muito antes da nossa civilizao, tambm inquestionvel

    que a ao humana tem contribudo diretamente para muitos escorregamentos,

    porque se conjuga, muitas vezes de modo particularmente adverso, com a

    ao dos agentes naturais. Exemplos dessas aes humanas adversas so

    numerosos.

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 446, global #446)

    | M S: I E G

    F. . Escorregamento na escarpa da Lomba Grande, Ilha do Faial, Aores, induzido pelo

    sismo de 9 de julho de 1998

    Foto: Carlos Fraga.

    Com efeito, inmeras obras, como as modernas ferrovias e autoestra-

    das, mas tambm obras de expanso de zonas urbanas densamente ocupadas,

    implicam alteraes importantes da geometria e, portanto, do estado de tenso

    dos macios, em particular por meio de grandes escavaes. Frequentemente,

    os solos escavados localizam-se em zonas do macio que desempenham

    papel estabilizador de massas terrosas situadas em cotas superiores, logo, tais

    escavaes podem desencadear escorregamentos, muitas vezes envolvendo

    volumes muito maiores do que o do solo escavado.

    Em certas regies tropicais, como no Brasil, o progressivo desfloresta-

    mento tem removido grande parte da proteo dos taludes contra a ao das

    chuvas torrenciais, tpicas dessas regies, facilitando tanto a eroso quanto

    a infiltrao profunda. Desse modo, a degradao dos solos fortemente

    acelerada e so criadas condies da gua no terreno muito desfavorveis. No

    por acaso, numerosos escorregamentos tm acontecido nessas regies, onde

    a frequente ocupao de reas de risco por construes, que muitas vezes

    motivo do desflorestamento, tem conduzido a muitas perdas de vidas.

    A Fig. 6.2 mostra imagem do deslizamento de Po Shan Road, zona

    densamente ocupada de Hong Kong, em 18 de junho de 1972. O deslizamento

    ocorreu aps um longo perodo de fortes chuvas e envolveu cerca de 40 mil m3

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 509, global #509)

    7C. I A utilizao do solo como material de construo to antiga como

    a Humanidade. Entre os modos de utilizao do solo como material

    de construo destacam-se pelo nmero, relevncia tcnica e volu-

    mes de terras envolvidos as chamadas obras de aterro. Essas obras

    englobam, entre muitas outras, as barragens de aterro e os aterros para

    infraestruturas de transportes (estradas, vias frreas e aeroportos).

    As Figs. 7.1 e 7.2 mostram sees transversais, respectivamente, da

    barragem de Furnas, no rio Grande (MG), com 127 m de altura e concluda em

    1963, e da barragem de Itaba, no rio Jacu (RS), com 97 m de altura e concluda

    em 1978. A Fig. 7.3 mostra o corte transversal de um aterro para o Itinerrio

    Complementar n 5, no Douro Interior, Portugal, concludo em 2012.

    O processo convencional de construo de aterros envolve, geralmente,

    os seguintes passos essenciais: i) a remoo, por escavao, do solo a usar como

    material de aterro de seu local natural de jazida, a chamada rea de emprstimo;

    ii) o transporte do material para o local da obra; iii) a colocao em obra por

    F. . Barragem de Furnas: seo transversal tpica

    Fonte: Cruz (1996).

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 510, global #510)

    | M S: I E G

    F. . Barragem de Itaba: seo transversal na Estaca 11

    Fonte: Cruz (1996).

    F. . Aterro para o IC5, Carlo/N de Pombal: corte transversal ao PK 19+650

    Fonte: Estradas de Portugal/Ascendi/Norvia (2010).

    meio do espalhamento em camadas de espessura predefinida; iv) a compactao

    das camadas atravs da passagem sobre elas, por determinado nmero de

    vezes, tambm predefinido, dos rolos compactadores.

    O estgio fundamental da construo das obras de aterro o de

    compactao, aquele em que se procura conferir ao material de aterro proprie-

    dades que satisfaam os requisitos da obra a realizar. Este captulo dedicado

    essencialmente compactao, e sobre ela procura-se esboar, em termos

    simplificados, o cenrio em que se enquadram o projeto e a construo das

    obras de aterro, que, como se verificar, substancialmente distinto dos que se

    referem s obras tratadas nos captulos anteriores. Esse aspecto tratado com

    maior desenvolvimento na seo 7.4.

    A compactao o processo que, aplicado a uma massa de solo no

    saturada logo, constituda por trs componentes, slida (partculas), lquida

  • MECNICA DOS SOLOS V.2 Prova 7 8/8/2014 Maluhy&Co. pgina (local 511, global #511)

    7 C. I

    (gua) e gasosa (ar) , visa o aumento de sua compacidade por meio da reduo

    do volume do ar, conseguida custa da aplicao repetida de cargas. A com-

    pactao envolve uma expulso de ar sem significativa variao da quantidade

    de gua presente no solo. Assim, o teor de umidade geralmente o mesmo

    para determinada massa de solo fofa e sem compactao e para a mesma

    massa num estado mais denso conferido pela compactao. Considerando que

    a quantidade de ar reduzida sem variao do teor de umidade, o grau de

    saturao cresce com a compactao. No entanto, a expulso de toda a fase

    gasosa por compactao no possvel, no se atingindo a saturao do solo.

    As propriedades dos solos que interessa modificar quando eles so

    usados como materiais de aterro so a resistncia ao cisalhamento, a rigidez e

    a permeabilidade. Em regra, a compactao aumenta a resistncia e a rigidez e

    reduz a permeabilidade.

    Em alguns casos, por exemplo, nos aterros para obras virias, certas

    zonas so construdas usando material rochoso britado e no partculas mine-

    rais formadas pela Natureza. tambm cada vez mais usual o aproveitamento

    de resduos industriais, como as escrias das siderurgias. Embora alguns

    dos aspectos tratados neste captulo sejam tambm aplicveis aos aterros

    com esses tipos de material, o contexto dominante o das obras de aterro

    empregando partculas de solos naturais.

    Antes de encerrar esta introduo justifica-se notar que este captulo

    trata apenas da compactao que se pode denominar convencional, isto , do

    processo de densificao anteriormente descrito que acompanha a execuo

    por camadas da obra de aterro. Outros tipos de compactao so aplicveis a

    macios naturais. o caso da vibrocompactao e da compactao dinmica,

    j abordados a propsito do tratamento dos solos arenosos naturais para evitar

    o fenmeno da liquefao (ver seo 5.4.3).

    . E O tratamento detalhado das propriedades dos equipamentos de com-

    pactao disponveis no mercado ultrapassa o mbito deste livro. Sero

    referidos apenas os tipos principais de equipamento e as situaes em

    que seu emprego o mais indicado.

    Comea-se pelos chamados rolos de ps de carneiro, de que a Fig. 7.4

    mostra dois exemplos. Eles existem no mercado com pesos que podem exceder

    Pages from miolo_mec_solos_v2Pages from miolo_mec_solos_v2-2Pages from miolo_mec_solos_v2-3Pages from miolo_mec_solos_v2-4Pages from miolo_mec_solos_v2-5Pages from miolo_mec_solos_v2-6Pages from miolo_mec_solos_v2-7Pages from miolo_mec_solos_v2-8Pages from miolo_mec_solos_v2-9Pages from miolo_mec_solos_v2-10Pages from miolo_mec_solos_v2-11Pages from miolo_mec_solos_v2-12Pages from miolo_mec_solos_v2-13Pages from miolo_mec_solos_v2-14Pages from miolo_mec_solos_v2-15Pages from miolo_mec_solos_v2-16Pages from miolo_mec_solos_v2-17