Apostila Mecanica Dos Solos PDF

I-INTRODUÇÃO A MECÂNICA DOS SOLOS 1.0: INTRODUÇÃO AO CURSO 1.1: DEFINIÇÃO E OBJETIVOS DA MECÂNICA DOS SOLOS DEFINIÇÃO: A mecânica mecânic a dos solos sol os estuda as características caracterí sticas físicas dos solos e as suas propriedades mecânicas (equilíbrio e deformação) quando submetido a acréscimos ou alívio de tensões. OBJETIVOS: Substituir por métodos científicos os métodos empíricos aplicados no passado. 1.2: PROBLEMA DA MECÂNICA DOS SOLOS: A própria natureza do solo. 1.3: SOLO SOB O PONTO DE VISTA DA ENGENHARIA: Solo é a denominação que se dá a todo material de construção ou mineração da crosta terrestre escavável por meio de pá, picareta, escavadeira, etc, sem necessidade de explosivos. 1.4: EMPREGO DO SOLO NA ENGENHARIA CIVIL: Solo como material de construção: Aterros, Barragens de Terra, Base e Sub-base de Pavimentos, etc., Solo como suporte de fundação: Valas, Sapatas, Blocos, Estacas, Tubulões, Subleito, etc. 1.5: ORIGEM E EVOLUÇÃO DA MECÂNICA DOS SOLOS: Os primeiros trabalhos sobre o comportamento dos solos datam do século XVII. COULOMB, 1773, RANKINE, 1856 e DARCY 1856 publicaram um importante trabalho, sobre o comportamento dos solos. O acúmulo de insucessos em obras de Engenharia observados no início do século XX como: O escorregamento de solo durante a construção do canal do Panamá, 1913; Rompimento de grandes Barragens de Terra e Recalque em Grandes edifícios, 1913; Escorregamento de Muro de Cais na Suécia, 1914. O Levou em 1922 a publicação pelos suecos de uma nova teoria para o cálculo e Estabilidade de taludes; Deslocamento do Muro de cais e escorregamento de solo na construção do canal de Kiev na Alemanha, 1915. Em 1925 o professor Karl Terzaghi publicou seu primeiro livro de Mecânica dos solos, baseado em estudos realizados em vários países, depois do início dos grandes acidentes. 2.0: ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS: Os solos são formados pela deterioração das rochas através do intemperismo. 2.1: ROCHA: Agregado de um ou mais minerais, que é impossível de escavar  manualmente, que necessite de explosivo para o seu desmonte. 2.2: INTEMPERISMO: É o conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que ocasionam a desintegração e decomposição das rochas e dos minerais, formando os solos.

2.3: INTEMPERISMO FÍSICO: Ou mecânico é o processo de decomposição da rocha sem alteração química dos seus componentes. Os principais agentes são:

Variação de temperatura; Repuxo; Congelamento da água; Alívio de pressões; 2.4: INTEMPERISMO QUÍMICO: É o processo de decomposição da rocha onde os vários processos químicos alteram solubilizam e depositam os minerais das rochas transformando-a em solo, ou seja, ocorre a alteração química dos seus componentes. Neste caso há modificação na constituição mineralógica da rocha, originando solos com características próprias. Este tipo é mais freqüente em climas quentes e úmidos HIDRÓLISE: É o mais importante, pois leva a destruição dos silicatos. HIDRATAÇÃO: Penetração da água nos minerais, através de fissuras. A hidratação ocasiona nos Granitos e Gnaisses a transformação de feldspato em argila. CARBONATAÇÃO: O carbonato de cálcio em contato com a água carregada de ácido carbônico se transforma em bicarbonato de cálcio. OXIDAÇÃO: Mudança que sofre um mineral em decorrência da penetração de oxigênio na rocha. 2.5: INTEMPERISMO BIOLÓGICO: Ë processo no qual a decomposição da rocha se dá graças a esforços mecânicos produzidos por vegetais através de raízes, raí zes, escavação de roedores, roedores, etc. 2.6: INFLUÊNCIA DO INTEMPERISMO NO TIPO DE SOLO: Os vários tipos de intemperismo e a intensidade com que atuam no processo de formação dos solos, dão origem a diferentes tipos de solo. 2.7: CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS QUANTO A ORIGEM E FORMAÇÃO: Os solos classificam-se quanto a origem em solos residuais e sedimentares. 2.8: SOLOS RESIDUAIS: Solos residuais são os solos que permanecem no local de decomposição rocha que lhes deu origem. Para a sua ocorrência é necessário que a velocidade de remoção do solo seja menor que a velocidade de decomposição da rocha. A rocha que mantém as características originais, ou seja, a rocha sã é a que ocorre em profundidade. Quanto mais próximo da superfície do terreno, maior é o efeito do intemperismo. Sobre a rocha sã encontra-se a rocha alterada, em geral muito fraturada e permitindo grande fluxo de água. A rocha alterada é sobreposta pelo solo residual jovem, ou saprólito, que é um material arenoso. O material mais intemperizado ocorre acima do saprólito e é denominado solo residual maduro, que contém maior percentagem de argila.

2.9: SOLOS SEDIMENTARES: Os solos sedimentares ou transportados são aqueles que foram levados de seu local de origem por algum agente de transporte e lá depositados. As características dos solos sedimentares estão relacionadas aos agentes de transporte. Os Principais agentes de transporte são: Vento (solos eólicos); Água (solos aluvionares); Água dos Oceanos e Mares (Solos Marinhos) Água dos Rios (Solos Fluviais) Água das Chuvas (Solos Pluviais) Geleiras (Solos Glaciais); Gravidade (Solos Coluvionares)

2.10: SOLOS EÓLICOS: Transporte pelo vento. Devido ao atrito os grãos dos solos transportados possuem forma arredondada. A ação do vento se restringe ao caso das areias e dos siltes. São exemplos de solos eólicos as DUNAS 2.11: SOLOS ALUVIONARES: O agente de transporte é a água, os solos sedimentares. A sus textura depende da velocidade de transporte da água. podem ser classificados como de origem PLUVIAL e FLUVIAL CARACTERÍSTICAS: Grãos de diversos tamanhos; Mais grossos que os eólicos; 2.12: SOLOS GLACIAIS: Formados pelas geleiras. 2.13: SOLOS COLUVIONARES: Formados pela ação da gravidade. Grande variedade de tamanhos. Dentre os solos podemos destacar o TALUS, que é solo formado pelo deslizamento de solo do topo das encostas. 2.14: SOLOS ORGÂNICOS: Impregnação do solo por sedimentos orgânicos preexistentes, em geral misturados de restos de animais e vegetais. Cor escura e cheiro forte. As TURFAS são solos que encorporam florestas soterradas em estado avançado de decomposição. Não se aplicam as teorias da mecânica dos solos. 2.15: SOLOS TROPICAIS VERMELHOS: Ou LATERÍTICOS são os solos que sofrem no seu local de formação ou deposição uma série de transformações físico-químicas. Formados por uma alternância de saturação e secagem do solo original, aumentando a concentração de óxido de ferro e alumínio na parte superior. 3.0: TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS 3.1: TAMANHO E FORMA DAS PARTÍCULAS: A TEXTURA de um solo, é o tamanho relativo e a distribuição das partículas sólidas que formam. O estudo da textura dos solos é realizado por intermédio do ensaio de granulometria. Pela sua textura os solos podem ser classificados em solos grossos e solos finos. 3.2: SOLOS GROSSOS: Solos com   0,074mm e suas partículas tem forma arredondada poliédrica, e angulosa. Os solos grossos são os PEDREGULHOS e as AREIAS.

3.3: SOLOS FINOS: Os solos finos são os SILTES e as ARGILAS. Solo com   0,074mm. Os solos finos são os siltes e as argilas. A fração granulométrica classificada como ARGILA possui diâmetro inferior a 0,002mm e se caracteriza pela sua plasticidade marcante elevada resistência quando seca. Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) os limites das frações de solo pelo tamanho são os da tabela 1: FRAÇÃO Matacão Pedra Pedregulho Areia Grossa Areia média Areia fina Silte Argila

TABELA 1 LIMITES (ABNT) de 25cm a 1m de 7,6cm a 25cm de 4,8mm a 7,6cm de 2,0mm a 4,8mm de 0,42mm a 2,0mm de 0,05mm a 0,42mm de 0,005mm a 0,05mm Inferior a 0,005

Tabela 01- Classificação dos solos segundo a ABNT.

3.4: COMPORTAMENTO DOS SOLOS: O comportamento dos solos finos é definido pelas forças de atração moleculares e elétricas e pela presença de água. O comportamento dos solos grossos, que são governados pelas forças gravitacionais. Os SILTES apesar de serem classificados como finos, o seu comportamento é governado pelas forças gravitacionais (mesmas dos solos grossos). 3.5: COMPOSIÇÃO QUIMICA E MINERALÓGICA DOS SOLOS: Os solos são formados por  agregados de um ou mais minerais. 3.6: MINERAL: Substância inorgânica e natural, com composição química e estrutura definida. Os minerais encontrados nos solos podem ser primários ou secundários. Os PRIMÁRIOS, são os mesmos da rocha de origem, e os SECUNDÁRIOS são formados quando ocorre a decomposição química. 3.7: MINERAIS CONSTITUINTES DOS SOLOS GROSSOS E SILTES: Os solos grossos são constituídos basicamente de SILICATOS que apresentam também na sua composição ÓXIDOS, CARBONATOS E SULFATOS. 3.8: MINERAIS CONSTITUINTES DOS SOLOS ARGILOSOS: As argilas são constituídas basicamente por  silicatos de alumínio, podendo apresentar  silicatos de magnésio, ferro ou outros metais. 3.9: SUPERFÍCIE ESPECIFICA: É a superfície total de um conjunto de partículas dividida pelo seu peso. Quanto mais fino for o solo maior será a sua superfície especifica, o que constituí uma das razões das diferenças entre as propriedades físicas solos finos e dos solos grossos.

4.0: FASE SÓLIDA ÁGUA E AR: O solo é constituído de uma fase fluida (água ou ar) e de uma fase sólida. A fase sólida ocupa os vazios deixados pelas partículas sólidas.

4.1: FASE SÓLIDA: Caracterizada pelo seu tamanho, forma, distribuição e composição mineralógica dos grãos. 4.2: FASE GASOSA: Ar, vapor d’água e carbono combinado. É bem mais compressível que as fases liquida e sólida. 4.3: FASE LIQUIDA: Preenche os vazios dos solos. Pode estar em equilíbrio hidrostático ou fluir sob a ação da gravidade ou de outra forma. 4.4: ÁGUA CAPILAR: Se eleva pelos interstícios capilares formados pelas partículas sólidas, devido à ação das tensões superficiais oriundas a partir da superfície líquida da água. 4.5: ÁGUA ABSORVIDA: É uma película de água que adere às partícula de solos muito finos devido a ação de forças elétricas desbalanceadas na superfície dos argilominerais. 4.6: ÁGUA DE CONSTITUIÇÃO: Faz parte da estrutura molecular da parte sólida. 4.7: ÁGUA HIGROSCÓPICA: A água que ainda se encontra no solo seco ao ar livre. As águas livres, Higroscópicas e Capilares podem ser totalmente eliminadas a temperatura práticas de 100 0C. II-TENSÕES NO SOLO 1.0: INTRODUÇÃO: O solo ao sofrer solicitações se deforma, modificando o seu volume e forma iniciais. A magnitude das deformações apresentadas pelo solo irá depender  de suas propriedades elásticas e plásticas e do carregamento a ele imposto. O conhecimento das tensões atuantes em um maciço de terra, sejam, elas devido ao peso próprio ou provenientes de um carregamento em superfície (alívio de cargas provocado por escavações) é de vital importância no entendimento do comportamento de praticamente todas as obras de Engenharia geotécnica. Nos solos ocorrem tensões devidas ao seu peso próprio e a carregamentos externos.

2.0: CONCEITO DE TENSÕES NUM MEIO PARTICULADO: Para o estudo das tensões no solo aplicam-se os conceitos da Mecânica dos SÓLIDOS DEFORMÁVEIS aos SOLOS, para tal deve-se partir do CONCEITO DE TENSÕES. Considera-se que o solo é constituído de um sistema de partículas e que FORCAS APLICADAS a eles são transmitas de partícula a partícula, como também são suportadas pela água dos vazios. 2.1: AS FORÇAS APLICADAS: são transmitidas de partícula a partícula de forma complexa e dependendo do tipo de mineral. No caso de PARTÍCULAS MAIORES, em que as três dimensões ortogonais são aproximadamente iguais, como são os grãos de silte e de areia a transmissão de forças se faz através do contado direto mineral a mineral. No caso de PARTÍCULAS DE MINERAL ARGILA sendo elas em numero muito grande, as forças em cada contato são muito pequenas e a transmissão pode ocorrer  através da água quimicamente absorvida. TENSÃO NORMAL: é a somatória das forças normais ao plano, dividida pela área total que abrange as partículas em que estes contatos ocorrem:  

N área

TENSÃO CISALHANTE: é a somatória das forças tangenciais, dividida pela área.  

T área

3.0: TENSÖES DEVIDAS AO PESO PRÓPRIO DO SOLO: Nos solos, ocorrem tensões devidas ao peso próprio e às cargas aplicadas. Na análise do comportamento dos solos, as tensões devidas ao peso possuem valores consideráveis, e não podem ser  desconsideradas. Quando o solo é constituído de camadas aproximadamente horizontais, a tensão vertical resulta da somatória do efeito das diversas camadas. III-A ÁGUA NO SOLO 1.0: INTRODUÇÃO: A água ocupa a maior parte dos vazios do solo. E quando é submetida a diferenças de potenciais, ela se desloca no seu interior. As leis que regem os fenômenos de fluxo de água em solos são aplicadas nas mais diversas situações da engenharia como: 



No cálculo das vazões, na estimativa da quantidade de água que se infiltra numa escavação ou a perda de água do reservatório da barragem. Na análise de recalques, porque, freqüentemente, recalque está relacionado com diminuição do índice de vazios, que ocorre pela expulsão de água destes vazios

IV-PERMEABILIDADE: 1.0: INTRODUÇÃO: A permeabilidade que os solos têm de permitir o escoamento da água através de seus vazios. A sua avaliação é feita através do coeficiente de permeabilidade. 1.1: MÉTODOS PARA A DETERMINAÇÃO DA PERMEABILIDADE DOS SOLOS: O coeficiente de permeabilidade e pode ser determinado diretamente através de ensaios de campo e laboratório ou indiretamente, utilizando-se correlações empíricas. O mesmo pode ser obtido utilizando-se amostras deformadas ou indeformadas. 1.2: Através de ensaios de campo: Os ensaios de campo podem ser realizados em furos de sondagens, em poços ou em cavas, sendo mais utilizados em sondagens. 1.3: DIRETAMENTE: Permeâmetro de Carga Constante: O permeâmetro de carga constante é utilizado toda vez que temos que medir a permeabilidade dos solos granulares (solos com razoável quantidade de areia e/ou pedregulho), os quais apresentam valores de permeabilidade elevados. V-COMPACTAÇÃO DOS SOLOS: 1.0: INTRODUÇÃO: Muitas vezes na prática da engenharia geotécnica, o solo de um determinado local não apresenta as condições requeridas pela obra. Ele pode ser  pouco resistente, muito compressível ou apresentar características que deixam a desejar do ponto de vista econômico. Uma das possibilidades é tentar melhorar as propriedades de engenharia do solo local. A compactação é um método de estabilização e melhoria do solo através de processo manual ou mecânico, visando reduzir o volume de vazios do solo. A compactação tem em vista estes dois aspectos: aumentar a intimidade de contato entre os grãos e tornar o aterro mais homogêneo melhorando as suas características de resistência, deformabilidade e permeabilidade. A compactação de um solo é a sua unificação, por meio de equipamento mecânico, geralmente um rolo compactador, embora, em alguns casos, como em pequenas valetas até soquetes manuais podem ser empregados. Um solo, quando transportado e depositado para a construção de um aterro, fica num estado relativamente fofo e heterogêneo e, portanto, além de pouco resistente e muito deformável, apresenta comportamento diferente de local para local. A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como: aterros para diversas utilidades, camadas constitutivas dos pavimentos, construção de barragens de terra, preenchimento com terra do espaço atrás de muros de arrimo e enchimento das inúmeras valetas que se abrem diariamente nas ruas das cidades. Os tipos de obra e de solo disponíveis vão ditar o processo de compactação a ser empregado com a umidade em que o solo deve se encontrar na ocasião e a densidade a ser atingida. O início da técnica de compactação é, creditada ao engenheiro Ralph Proctor, que, em 1933, publicou suas observações sobre a compactação de aterros,

A compactação dos solos tem uma grande importância para as obras geotécnicas, pois Já que através do processo de compactação consegue-se promover no solo um aumento de sua resistência e uma diminuição de sua compressibilidade e permeabilidade. A tabela abaixo apresenta os vários meios empregados para estabilizar um solo:

1.1: DIFERENÇAS ENTRE COMPACTAÇÃO E ADENSAMENTO: Pelo processo de compactação, a diminuição dos vazios do solo se dá por expulsão do ar contido nos seus vazios, de forma diferente do processo de adensamento, onde ocorre a expulsão de água dos interstícios do solo. As cargas aplicadas quando compactamos o solo são geralmente de natureza dinâmica e o efeito conseguido é imediato, enquanto que o processo de adensamento é deferido no tempo (pode levar muitos anos para que ocorra por  completo, a depender do tipo de solo) e as cargas são normalmente estáticas.

1.2: ENSAIO DE COMPACTAÇÃO: Aplicando-se, uma quantidade de energia de compactação (um certo número de passadas de um determinado equipamento no campo ou um certo número de golpes de um soquete sobre o solo contido num molde), a massa específica resultante é função da umidade em que o solo estiver. Quando se compacta com umidade baixa, o atrito as partículas é muito alto e não se consegue uma significativa redução de vazios. Para umidades mais elevadas, a água provoca certo efeito de lubrificação entre as partículas, que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto. Na compactação, as quantidades de partículas e de água permanecem constantes; o aumento da massa específica corresponde à eliminação de ar dos vazios. Há, portanto, para a energia aplicada, um certo teor de umidade, denominado umidade ótima, que conduz a uma massa específica máxima, ou uma densidade máxima.

1.3: ENSAIO NORMAL DE COMPACTAÇÃO: O ensaio de Proctor foi padronizado no Brasil pela ABNT (NBR 7.182/86).

VI-MUROS DE ARRIMO: 1.0: DEFINIÇÃO: Muros são estruturas corridas de contenção de parede vertical ou quase vertical, apoiadas em uma fundação rasa ou profunda. Podem ser construídos em alvenaria (tijolos ou pedras) ou em concreto (simples ou armado), ou ainda, de elementos especiais. Os muros de arrimo podem ser de vários tipos: gravidade (construídos de alvenaria, concreto, gabiões ou pneus), de flexão (com ou sem contraforte) e com ou sem tirantes.

Figura 1 Terminologia

1.1: TIPOS DE MUROS1 1.2: MUROS DE GRAVIDADE: Muros de Gravidade são estruturas corridas que se opõem aos empuxos horizontais pelo peso próprio. Geralmente, são utilizadas para conter  desníveis pequenos ou médios, inferiores a cerca de 5m. Os muros de gravidade podem ser construídos de pedra ou concreto, (simples ou armado), gabiões ou ainda, pneus usados. 1.3: MUROS DE ALVENARIA E DE PEDRA: Os muros de alvenaria de pedra são os mais antigos e numerosos. Atualmente, devido ao custo elevado, o emprego da alvenaria é menos frequência. Este muro apresenta como vantagens a simplicidade de construção e a dispensa de dispositivos de drenagem, pois o material do muro é drenante. Outra vantagem é o custo reduzido, especialmente quando os blocos de pedras são disponíveis no local. No entanto, a estabilidade interna do muro requer que os blocos tenham dimensões aproximadamente regulares, o que causa um valor menor do atrito entre as pedras. Muros de pedra sem argamassa devem ser recomendados unicamente para a contenção de taludes com alturas de até 2m.

A base do muro deve ter largura mínima de 0,5 a 1,0m e deve ser apoiada em uma cota inferior à da superfície do terreno, de modo a reduzir o risco de ruptura por  deslizamento no contato muro-fundação. Quanto a taludes de maior altura (cerca de uns 3m), deve-se empregar argamassa de cimento e areia para preencher os vazios dos blocos de pedras. Neste caso, podem ser utilizados blocos de dimensões variadas. A argamassa provoca uma maior rigidez no muro, porém elimina a sua capacidade drenante. É necessário então implementar os dispositivos usuais de drenagem de muros impermeáveis, tais como dreno de alguns tubos, ao longo do muro.

Figura 2-muro de pedra

1.5: MUROS DE CONCRETO CICLÓPICO OU CONCRETO GRAVIDADE: Estes muros são em geral economicamente viáveis apenas quando a altura não é superior a cerca de 4 metros. O muro de concreto ciclópico é uma estrutura construída mediante o preenchimento de uma fôrma com concreto e blocos de rocha de dimensões variadas. Devido à impermeabilidade deste muro, é imprescindível a execução de um sistema adequado de drenagem. A sessão transversal é usualmente trapezoidal, com largura da base da ordem de 50% da altura do muro A especificação do muro com faces inclinadas ou em degraus pode causar uma economia significativa de material. Para muros com face frontal plana e vertical, deve-se recomendar uma inclinação para trás (em direção ao retroaterro) de pelo menos 1:30 (cerca de 2 graus com a vertical), de modo a evitar a sensação ótica de uma inclinação do muro na direção do tombamento para a frente. Os furos de drenagem devem ser posicionados de modo a minimizar o impacto visual devido às manchas que o fluxo de água causa na face frontal do muro. Alternativamente, pode-se realizar a drenagem na face posterior (tardoz) do muro através de uma manta de material geossintético (tipo geotêxtil). Neste caso, a água é recolhida através de tubos de drenagem adequadamente posicionados.

Figura 3 Muro de concreto ciclópico.

1.6: MUROS DE GABIÃO: Os muros de gabiões (Figura 4) são constituídos por gaiolas metálicas preenchidas com pedras arrumadas manualmente e construídas com fios de aço galvanizado em malha hexagonal com dupla torção. As dimensões usuais dos gabiões são: comprimento de 2m e seção transversal quadrada com 1m de aresta. No caso de muros de grande altura, gabiões mais baixos (altura = 0,5m), que apresentam maior rigidez e resistência, devem ser posicionados nas camadas inferiores, onde as tensões de compressão são mais significativas. Para muros muito longos, gabiões com comprimento de até 4m podem ser utilizados para agilizar a construção. A figura 4, apresenta ilustrações de gabiões. A rede metálica que compõe os gabiões apresenta resistência mecânica elevada. No caso da ruptura de um dos arames, a dupla torção dos elementos preserva a forma e a flexibilidade da malha, absorvendo as deformações excessivas. O arame dos gabiões é protegido por uma galvanização dupla e, em alguns casos, por revestimento com uma camada de PVC. Esta proteção é eficiente contra a ação das intempéries e de águas e solos agressivos (Maccaferri, 1990). As principais características dos muros de gabiões são a flexibilidade, que permite que a estrutura se acomode a recalques diferenciais e a permeabilidade.

A figura 4-muro de gabião

1.7: CRIB WALLS: São estruturas formadas por elementos pré-moldados de concreto armado, madeira ou aço, que são montados no local, em forma de “fogueiras”  justapostas e interligadas longitudinalmente, cujo espaço interno é preenchido com material granular graúdo. São estruturas capazes de se acomodarem a recalques das fundações e funcionam como muros de gravidade. Figura 5

Figura 5-muro crib walls

1.8: MUROS DE SACOS DE SOLO-CIMENTO: Os muros Figura 6 são constituídos por  camadas formadas por sacos de poliéster ou similares, preenchidos por uma mistura cimento-solo da ordem de 1:10 a 1:15 (em volume). O solo utilizado é inicialmente submetido a um peneiramento em uma malha de 9mm, para a retirada dos pedregulhos. Em seguida, o cimento é espalhado e misturado, adicionando-se água em quantidade 1% acima da correspondente à umidade ótima de compactação proctor  normal.

Após a homogeneização, a mistura é colocada em sacos, com preenchimento até cerca de dois terços do volume útil do saco. Procede-se então o fechamento mediante costura manual. O ensacamento do material facilita o transporte para o local da obra e torna dispensável a utilização de fôrmas para a execução do muro. No local de construção, os sacos de solo-cimento são arrumados em camadas posicionadas horizontalmente e, a seguir, cada camada do material é compactada de modo a reduzir o volume de vazios. O posicionamento dos sacos de uma camada é propositalmente desencontrado em relação à camada imediatamente inferior, de modo a garantir um maior  intertravamento e, em conseqüência, uma maior densidade do muro. A compactação é em geral realizada manualmente com soquetes. As faces externas do muro podem receber uma proteção superficial de argamassa de concreto magro, para prevenir contra a ação erosiva de ventos e águas superficiais. Esta técnica tem se mostrado promissora devido ao baixo custo e pelo fato de não requerer mão de obra ou equipamentos especializados. Um muro de arrimo de solocimento com altura entre 2 e 5 metros tem custo da ordem de 60% do custo de um muro de igual altura executado em concreto armado (Marangon, 1992). Como vantagens adicionais, pode-se citar a facilidade de execução do muro com forma curva (adaptada à topografia local) e a adequabilidade do uso de solos residuais.

Figura 6-muro de saco de solo cimento

1.9: MUROS DE PNEUS: Os muros de pneus (Figura 8) são construídos a partir do lançamento de camadas horizontais de pneus, amarrados entre si com corda ou arame e preenchidos com solo compactado.

Funcionam como muros de gravidade e apresentam com vantagens o reuso de pneus descartados e a flexibilidade. A utilização de pneus usados em obras geotécnicas apresenta-se como uma solução que combina a elevada resistência mecânica do material com o baixo custo, comparativamente aos materiais convencionais. Sendo um muro de peso, os muros de solo-pneus estão limitados a alturas inferiores a 5m e à disponibilidade de espaço para a construção de uma base com largura da ordem de 40 a 60% da altura do muro. No entanto, deve-se ressaltar que o muro de solo-pneus é uma estrutura flexível e, portanto, as deformações horizontais e verticais podem ser superiores às usuais em muros de peso de alvenaria ou concreto. Assim sendo, não se recomenda a construção de muros de solo-pneus para contenção de terrenos que sirvam de suporte a obras civis pouco deformáveis, tais como estruturas de fundações ou ferrovias. Como elemento de amarração entre pneus, recomenda-se a utilização de cordas de polipropileno com 6mm de diâmetro. Cordas de náilon ou sisal são facilmente degradáveis e não devem ser utilizadas. O peso específico do material solo-pneus utilizado em muro experimental foi determinado a partir de ensaios de densidade no campo (Medeiros et al.; 1997), e varia na faixa de 15,5 kN/m3 (solo com pneus inteiros) a 16,5 kN/m3 (solo com pneus cortados). O posicionamento das sucessivas camadas horizontais de pneus deve ser  descasado, de forma a minimizar os espaços vazios entre pneus. A face externa do muro de pneus deve ser revestida, para evitar não só o carreamento ou erosão do solo de enchimento dos pneus, como também o vandalismo ou a possibilidade de incêndios. O revestimento da face do muro deverá ser suficientemente resistente e flexível, ter boa aparência e ser de fácil construção. As principais opções de revestimento do muro são alvenaria em blocos de concreto, concreto projetado sobre tela metálica, placas pré-moldadas ou vegetação.

Figura 7- muro de pneus

1.10: MUROS DE FLEXÃO: são estruturas mais esbeltas com seção transversal em forma de “L” que resistem aos empuxos por flexão, utilizando parte do peso próprio do maciço, que se apóia sobre a base do “L”, para manter -se em equilíbrio. Em geral, são

construídos em concreto armado, tornando-se anti-econômicos para alturas acima de 5 a 7m. A laje de base em geral apresenta largura entre 50 e 70% da altura do muro. A face trabalha à flexão e se necessário pode empregar vigas de enrijecimento, no caso alturas

figura 8-muro de flexão Para muros com alturas superiores a cerca de 5 m, é conveniente a utilização de contrafortes (ou nervuras), para aumentar a estabilidade contra o tombamento. Tratando-se de laje de base interna, ou seja, sob o retroaterro, os contrafortes devem ser adequadamente armados para resistir a esforços de tração. No caso de laje externa ao retroaterro, os contrafortes trabalham à compressão. Esta configuração é menos usual, pois acarreta perda de espaço útil a jusante da estrutura de contenção. Os contrafortes são em geral espaçados de cerca de 70% da altura do muro.

Figura 9-muro contraforte Muros de flexão podem também ser ancorados na base com tirantes ou chumbadores (rocha) para melhorar sua condição de estabilidade. Esta solução de

projeto pode ser aplicada quando na fundação do muro ocorre material competente (rocha sã ou alterada) e quando há limitação de espaço disponível para que a base do muro apresente as dimensões necessárias para a estabilidade.

2.0: INFLUÊNCIA DA ÁGUA: Grande parte dos acidentes envolvendo muros de arrimo está relacionada ao acúmulo de água no maciço. A existência de uma linha freática no maciço é altamente desfavorável, aumentando substancialmente o empuxo total. O acúmulo de água, por deficiência de drenagem, pode duplicar o empuxo atuante. O efeito da água pode ser direto, resultante do acúmulo de água njunto ao tardoz interno do muro, ou indireto, produzindo uma redução da resistência ao cisalhamento do maciço em decorrência do acréscimo das pressões intersticiais. O efeito direto é o de maior intensidade podendo ser eliminado ou bastante atenuado, por um sistema de drenagem eficaz. Todo cuidado deve ser dispensado ao projeto do sistema de drenagem para dar vazão a precipitações excepcionais e para que a escolha do material drenante seja feita de modo a impedir qualquer  possibilidade de colmatação ou entupimento futuro.

2.1: SISTEMA DE DRENAGEM: Para um comportamento satisfatório de uma estrutura de contenção, é fundamental a utilização de sistemas eficientes de drenagem. Os sistemas de drenagem podem ser superficiais ou internos. Em geral, os projetos de drenagem combinam com dispositivos de proteção superficial do taluder. Sistemas de drenagem superficial devem captar e conduzir as águas que incidem na superfície do talude, considerando-se não só a área da região estudada como toda a bacia de captação. Diversos dispositivos (canaletas transversais, canaletas longitudinais de descida (escada), dissipadores de energia, caixas coletoras etc.) podem ser selecionados para o projeto, dependendo da natureza da área (ocupação densa, com vegetação etc.), das condições geométricas do talude, do tipo de material (solo/rocha).

Canaleta transversal

Canaleta longitudinal

Sistemas de proteção de talude têm como função reduzir a infiltração e a erosão,

decorrentes da precipitação de chuva sobre o talude. s alternativas de proteção superficial podem ser classificadas em dois grupos: proteção com vegetação e proteção com impermeabilização. Não existe uma regra para a concepção de projetos desta natureza, entretanto deve-se sempre considerar a proteção vegetal como a primeira alternativa, em particular, para taludes não naturais.

Figura 10-Cobertura vegetal e impermeabilização com concreto projetado Processos de infiltração decorrentes da precipitação de chuva podem alterar as condições hidrológicas do talude, reduzindo as sucções e/ou aumentando a magnitude das poropressões. Em ambos os casos, estas mudanças acarretam uma redução na tensão efetiva e, conseqüentemente, uma diminuição da resistência ao cisalhamento do material, tendendo a causar instabilidade. Ressalta-se que, no caso de taludes localizados em áreas urbanas, mudanças nas condições hidrológicas podem ocorrer não somente devido à infiltração das águas de chuva, como também devido a infiltrações causadas por vazamentos em tubulações de água e/ou esgoto. Sistemas de drenagem subsuperficiais (drenos horizontais, trincheiras drenantes longitudinais, drenos internos de estruturas de contenção, filtros granulares e geodrenos) têm como função controlar as magnitudes de pressões de água e/ou captar fluxos que ocorrem no interior dos taludes. Estes sistemas tendem a causar rebaixamento do nível piezométrico, sendo o volume de água que flui através dos drenos diretamente proporcional ao coeficiente de permeabilidade e ao gradiente hidráulico. Com o rebaixamento do nível piezométrico, o gradiente hidráulico diminui e o fluxo então vai se reduzindo progressivamente até se restabelecer uma condição de regime permanente. Em solos de baixa condutividade hidráulica, esta redução pode significar a inexistência de um volume de drenagem visível a olho nu, a qual não deve, entretanto, ser associada à deterioração do dreno.

Este tipo de comportamento muitas vezes gera dúvidas quanto a eficácia do sistema de drenagem, sugerindo a possibilidade de colmatação. Neste sentido, recomendase a monitoração contínua, através da instalação de piezômetros, comparando-se registros antes, durante e após a construção.

2.2: ESTABILIDADE DE MUROS DE ARRIMO: Na verificação de um muro de arrimo, seja qual for a sua seção, devem ser investigadas as seguintes condições de estabilidade: tombamento, deslizamento da base, capacidade de carga da fundação e ruptura global. O projeto é conduzido assumindo-se um pré-dimensionamento e, em seguida, verificando-se as condições de estabilidade.

pré-dimensionamento

MECANICA DOS SOLOS: COMPLEMENTO 1-TEOR DE UMIDADE DO SOLO: Este procedimento tem por objetivo apresentar os  resultados dos ensaios da Determinação do Teor de Umidade.  SIMBOLOGIA: h = umidade nat = Peso Específico Aparente Natural = Peso Específico dos Grãos

DETERMINAÇÃO DE TEOR DE UMIDADE (H) DEFINIÇÃO: h

Pa Ps

%

(h) = umidade do sol, é definido como: (Pa ) = peso da água, contida em uma amostra de solo; (Ps) = peso seco das partículas do solo, sendo expressa em percentagem. (%) *Para determinação do peso seco, (Ps ) o método tradicional é a secagem em estufa, na qual a amostra é mantida com temperatura entre 105 °C e 110 °C, até que apresente peso constante, o que significa que ela perdeu a sua água por  evaporação. O peso da água é determinado pela diferença entre o peso da amostra (P) e o peso seco (Ps).

PROCEDIMENTO: Pesamos a cápsula de alumínio vazia (P3) Pesamos a amostra de solo úmido + cápsula (P1) Colocamos a amostra para secar em estufa convencional (   = 105ºC a 110ºC) durante 24 horas. Pesamos a amostra de solo seco + cápsula (P2)

 Solo umido

 Solo seco

Cápsula Vazia

P2

P3

Estufa P1

Peso Específico:

Pa = P1-P2

Peso do Solo Seco: PS = P2  –  P3 Teor de Umidade:

h = P1  –  P2 ÷ P2  –  P3 = %

Cálculo: h



P1

 P2

P2

 P3



55,30  42,31 42,31  24,50

 100  72,94%

1.1-INDICE DOS VAZIOS: Na Mecânica dos solos o Índice de vazios (e) é expresso como um número, ou seja é uma grandeza adimensional e portanto não possue unidade, e é definido como o volume dos poros (Vv) dividido pelo volume ocupado pelas partículas sólidas (Vs) de uma amostra de solo, ou seja:

e



Vv Vs



V   Vv Vs

O volume dos sólidos (Vs) é obtido através do ensaio de  Massa Específica Real dos Grãos, o volume total da amostra (V) é calculado, por exemplo, pelo Método da Balança Hidrostática e por consequência, o volume de vazio (Vv) é a diferença entre os dois. Os poros dos solos, que apesar de também serem chamados de volume de vazios, podem estar preenchidos com água (quando solo está saturado), com ar (quando o  solo está totalmente seco) ou com ambos, que é a forma mais comum encontrada na natureza.

1.2-POROSIDADE DO SOLO: Em geologia, porosidade é a característica de uma rocha poder armazenar fluidos em seus espaços interiores, chamados poros. A matéria é descontínua. Isso quer dizer que existem espaços (poros) entre as partículas que formam qualquer tipo de matéria. Esses espaços podem ser maiores ou menores, tornando a matéria mais ou menos densa. Ex.: a cortiça apresenta poros maiores que os poros do ferro, logo a densidade da cortiça é bem menor que a densidade do ferro. Porosidade pode ser contrastada com permeabilidade: nem sempre uma rocha que contém fluidos em seu interior vai permitir que essa água flua, ou seja permeada, pela  rocha. Na mecânica dos solos a porosidade do solo (n) é expressa em percentagem, e é definida como o volume dos poros (Vv) dividido pelo volume total (V) de uma amostra de solo, ou seja:

e



Vv V 

 x100

1.3-GRAU DE SATURAÇÃO DO SOLO: Na Mecânica dos solos o Grau de saturação (S) é expresso em percentagem, e é definido como a "relação entre o volume de água (Va) e o volume de vazios (Vv), presente em uma amostra de solo, ou seja: S  

Va Vv

 x100

O volume de vazio (Vv) é obtido pela diferença entre o volume dos sólidos (Vs), que é calculado através do ensaio de Massa Específica Real dos Grãos , e o volume total da amostra (V) que pode ser calculado, por exemplo, pelo Método da Balança Hidrostática. O volume da água (Va) é obtido na determinação da Umidade do solo. *Quando S=100% dizemos que o solo está saturado porque todos os seu poros estão preenchidos com água. Se S=0% significa que o solo está totalmente seco.

1.4-MASSA ESPECÍFICA REAL DOS GRÃOS: Na  Mecânica dos solos o peso específico  real dos grãos (γs) é definido numericamente como o peso dos sólidos (Ps) dividido pelo seu volume (Vs), ou seja:

 s 

Ps Vs

De um modo geral este valor não varia muito de solo para solo. Não importa se é argila, areia ou pedregulho pois o fator preponderante é a sua mineralogia, ou seja, depende principalmente da rocha matriz que deu origem ao solo. O ensaio para determinação do Peso Específico Real dos Grãos é padronizado no Brasil pela norma  ABNT NBR 6508/8 4. O método consiste basicamente em determinar o peso seco de uma amostra por simples pesagem e em seguida determinar seu volume baseando-se no princípio de Arquimedes.