Solos II Aula 0 a 2

Mecnica dos solos II 27/11/2014

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ENGENHARIA CIVIL Mecnica dos solos II

Engenharia Civil - UFT

Prof. Marcus Vinicius R. e Souza, MSc

Palmas - TO

2014

Mecnica dos solos II

Aula introdutria e apresentao da disciplina

PLANO DE CURSO

CURSO: Engenharia Civil

SEMESTRE: 7

DISCIPLINA: Obras de Terra e de Contenes (SOLOS II)

PROFESSOR: Marcus Vinicius Ribeiro e Souza, M.Sc.

CH TERICA: 60hs CH PRTICA: 0hs CH TOTAL: 60hs

CRDITOS: 4 18 Encontros (de 3h20min)

PR-REQUISITO: Mecnica dos solos I

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PROJETO PEDAGGICO DO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

Ementa Disciplina: Mecnica dos solos

Origem e Formao dos Solos. O estado do Solo. Classificao dos solos. ndices fsicos. Compactao. Tenses no solo capilaridade. gua no solo permeabilidade, fluxo unidimensional e bidimensional. Tenses devido carregamentos externos.

PR-REQUISITO: Mecnica dos solos

Solos I

Solos II

Obras de Terra e de contenes

Barragens

Obrigatrias Optativas


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PLANO DE CURSO

OBJETIVO: A disciplina tem por objetivo transmitir aos alunos de graduao os

conceitos relativos disciplina mecnica dos solos, enfocando os aspectos de compressibilidade e resistncia dos solos, os ensaios realizados e sua interpretao, noes de aplicaes prticas dos conhecimentos adquiridos e sua interface com as outras disciplinas da rea de geotecnia oferecidas.

EMENTA:

Introduo. Compressibilidade e adensamento, resistncia ao cisalhamento, aspectos tericos de empuxo de terra, aspectos tericos de estabilidade de taludes.

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ENGENHARIA CIVIL


PLANO DE CURSO

CONTEDO PROGRAMTICO: COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS

Introduo; generalidades e finalidades; Relaes tenso x deformao; Relaes constitutivas (elasticidade linear);

Ensaios de compresso confinada & Interpretao do ensaio (relaes deformao x ndice de vazios; presso de pr-adensamento, ndices de compressibilidade);

Compresso das areias e das argilas; Clculo dos recalques totais em campo; Analogia mecnica do processo de adensamento proposta por Terzaghi; Teoria do adensamento unidirecional de Terzaghi; Deformaes por fluncia do solo; Acelerao dos recalques em campo.

RESISTNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS Introduo; generalidades e finalidades; Comportamento mecnico dos materiais

(elasticidade, plasticidade); Critrio de ruptura; Resistncia ao cisalhamento e a teoria de Mohr Coulomb; Ensaios utilizados na avaliao da resistncia ao cisalhamento (triaxial e de

cisalhamento direto); Interpretaes dos ensaios de resistncia e obteno de parmetros de resistncia e

deformabilidade; Comportamento das areias e argilas (comportamento drenado e no drenado); Trajetrias de tenses (parmetros B e A de Skempton).

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ENGENHARIA CIVIL


PLANO DE CURSO

CONTEDO PROGRAMTICO: ASPECTOS TERICOS DE EMPUXOS DE TERRA

Introduo; generalidades e finalidades; Conceitos de interao solo/estrutura (espraiamento de tenses efeito arco;

coeficientes de empuxo em repouso, ativo e passivo); Mtodos de clculo de empuxos sobre estruturas de conteno (mtodos de Rankine e

de Coulomb; consideraes sobre os mtodos); Aspectos importantes no dimensionamento de estruturas de conteno (presena do

nvel de gua; tipo de solo do aterro; posio da resultante do empuxo; utilizao de parmetros de solos no saturados);

Verificao da estabilidade de estruturas de conteno (segurana ao tombamento; segurana ao deslizamento; segurana ruptura do terreno de fundao; segurana global);

Tipos de estrutura de conteno mais usuais (muros de gravidade; escavaes com escoramentos; encontros de postes; cortinas de postes, cortinas de estacas pranchas; cortinas atirantadas).

ASPECTOS TERICOS DE ESTABILIDADE DE TALUDES Introduo; generalidades e finalidades (importncia do problema, causas de

instabilizao); Mtodos de clculo de estabilidade de taludes.

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PLANO DE CURSO

PROCEDIMENTOS DE AVALIAO:

Avaliao 1: (em horrio de aula) 50% da pontuao total do curso. Prova escrita, individual e sem consulta. (Previso 17/Dez./2014)

Avaliao 2: (em horrio de aula) 50% da pontuao total do curso.

Prova escrita, individual e sem consulta. (Previso 22/Abril/2015) Exame final: (em horrio de aula): S poder fazer a prova de

reposio aquele estudante que tenha obtido mdia superior a 4,0 (quatro) ao final do semestre. O contedo ser toda a matria do semestre, inclusive dos seminrios e exerccios avaliativos feitos em sala de aula. (Previso 29/Abril/2015)

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PLANO DE CURSO

BIBLIOGRAFIA BSICA: CAPUTO, H.P. Mecnica dos solos e suas aplicaes. Vol. I, II e III. Rio de Janeiro.

LivrosTcnicos e Cientficos. 1988. PINTO, C.S. Curso Bsico de Mecnica dos Solos. 3 ed. Oficina de Textos, So Paulo.

2002. MASSAD, F., Obras de Terra Curso Bsico de Geotecnia, Oficina de Textos, So Paulo-

SP, 2003. TSCHEBOTARIOFF, G.P. Fundaes, Estruturas de Arrimo e Obras de Terra. Editora

McGraw Hill, pp. 520, 1978. ORTIGO, J.A.R. Introduo mecnica dos Solos dos Estados Crticos. Livros Tcnicos

e Cientficos. Rio de Janeiro, 1995. DAS, B. M. (2007). Fundamentos de engenharia geotcnica. So Paulo: Editora

Thomson Learning, 2007.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR: MACHADO, S. L; CARVALHO, M. F. Introduo a mecnica dos solos: teoria II.. <

http://www.geoamb.eng.ufba.br/site/sites/default/files/ensino/teoria2.pdf.> Acesso em: 30 Nov. 2014

OLIVEIRA, A. M. S.; Brito, S. N. A - Geologia de Engenharia. So Paulo. ABGE. 1998. CRIAG, R. F. Soil mechanics. Chapman & Hall, London, 1992. HOLTZ, R. & KOVACS. An introduction to Geotechnical Engineering. Prentice Hall, New

Jersey, 1981. 8

ENGENHARIA CIVIL


PLANO DE CURSO

PROCEDIMENTOS DE AVALIAO:

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2 Chamada - Mediante solicitao no protocolo com atestado mdico ou

documento que justifique a ausncia no dia da avaliao.

- A avaliao de 2 chamada (NP1 e NP2) ser realizada fora o horrio de aula (data e horrio definido pela professora), podendo serem marcadas no mesmo dia e horrio.

ENGENHARIA CIVIL



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Palmas - TO

2014


Aula 1 Introduo

ENGENHARIA CIVIL


INTRODUO

CONTEXTUALIZAO:

Quando as cargas de uma determinada estrutura so transmitidas ao solo, estas geram uma redistribuio dos estados de tenso em cada ponto do macio (acrscimo de tenso), a qual, por sua vez, ir provocar deformaes em toda rea nas proximidades do carregamento, inevitavelmente resultando em recalques superficiais.

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ENGENHARIA CIVIL


PROBLEMA

SOLUO

Danos estruturais

Deformaes excessivas em

solos

Acelerar os recalques

Reforar os solo

Substituir o solo

Reforar a estrutura

Construir em outro lugar

Outras???

Base de conhecimentos Background

Objetivo do curso

INTRODUO

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CASOS HISTRICOS: TORRE DE PIZZA

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CASOS HISTRICOS: CATEDRAL METROPOLITANA DA CIDADE DO MXICO E O SAGRRIO

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Construo - 1573 e 1813

Recalques diferenciados, chegando a 2,42m entre a torre Oeste e a regio do altar mor.

Motivo - condies do solo composto por camadas espessas de argila mole que se acomodam de forma desuniforme.

Soluo Injeo de jet grouting para reduzir a compressibilidade do solo 5,2 mil m

CASOS HISTRICOS: PALCIO DE BELAS ARTES, CIDADE DO MXICO

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Construo 1932 e 1934

Caso clssico de recalques de fundao, a edificao construda sobre camada de solos argilosos altamente compressveis apresentou recalques diferencias da ordem de 2m, entre a rua e a rea construda.

Lambe e Whitman (1970)

Diferena de nvel


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CASOS HISTRICOS: EDIFCIOS DA ORLA DE SANTOS (SP)

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Problema Extensas e profundas camadas de argilas marinhas muito compressveis.

Mais de 100 edifcios so inclinados, o recalque mximo em geral situou-se entre 40 e 120cm.

INTRODUO

CONTEXTUALIZAO:

Ento dois fatores mais importantes na anlise de uma fundao qualquer so:

1. As deformaes do solo, especialmente aquelas que iro resultar em

deslocamentos verticais (recalque na cota de assentamento da estrutura).

2. A resistncia ao cisalhamento do solo responsvel pela estabilidade do conjunto solo/estrutura. (Prximo captulo)

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ENGENHARIA CIVIL


INTRODUO

CONTEXTUALIZAO:

Um dos aspectos mais importantes em projetos e obras associados Engenharia Geotcnica a determinao das deformaes (recalques) devidas a carregamentos verticais aplicados na superfcie do terreno ou em camadas prximas superfcie.

No caso de projetos de edificaes com fundaes superficiais (sapatas, radiers) ou de aterros construdos sobre os terrenos (barragens, aterros rodovirios, aterros de conquista), importante o clculo destas deformaes sob ao das cargas aplicadas. A magnitude destas deformaes deve ser avaliada e comparada com aquelas admissveis para o bom funcionamento da construo projetada, ao longo da sua vida til.

Transmisso de cargas ao solo: Contato solo-solo (pavimentos, barragens) Contato solo-estrutura (edifcios, muros de conteno)

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ENGENHARIA CIVIL



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INTRODUO

CONTEXTUALIZAO:

Complexidade das deformaes em solos em comparao a outros materiais:

Podem ser causadas por deformao ou deslocamento das partculas slidas, ou ainda, por expulso de ar ou gua dos vazios;

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ENGENHARIA CIVIL


Slidos gua Ar

Aplicao de um carregamento produzir o rearranjo das particulas de slidos e a variao volumtrica das fases ar e gua... Problema de multi-fase.

INTRODUO

CONTEXTUALIZAO: So comparativamente maiores que as dos materiais de construo;

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ENGENHARIA CIVIL


NA Aterro

Solo resultado da deposio de residuos carregados pelo rio

Tabuleiro da ponte

INTRODUO

CONTEXTUALIZAO: Podem ser imediatas ou ocorrerem durante um perodo de tempo elevado

aps a aplicao do carregamento (em linhas gerais: deformaes em solos arenosos ou argilosos no saturados so rpidas; nos solos argilosos saturados os recalques so lentos e esto associados sada de gua dos vazios do solo);

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ENGENHARIA CIVIL


Tempo Solo heterogneo

Histria de tenses do

solo

Grau de saturao


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INTRODUO

CONTEXTUALIZAO: Podem no ser uniformes o que pode acarretar em danos (trincas,

rachaduras, etc.) as estruturas assentes sobre o solo de fundao (deformaes ou recalques diferenciais) e inviabilizar sua utilizao.

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ENGENHARIA CIVIL


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Palmas - TO

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Aula 2 Compressibilidade

(Relaes x / Relaes constitutivas )

ENGENHARIA CIVIL


F Qual a resposta de um corpo a uma dada solicitao?

Solicitao

excitao externa

(p.ex. Fora)

Resposta

mudanas no contorno e internas

(p.ex.: deslocamentos, deformaes, tenses)

Condies

(Equilbrio, Resistncia) 24

COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS

ENGENHARIA CIVIL


RELEMBRANDO....


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RELAES - TENSO () & DEFORMAO ()

Sob carregamentos o solo pode apresentar a natureza das deformaes da seguinte maneira:

Elstica - Pequenas mudanas no ndice de vazios do solo. Totalmente recupervel aps descarregamento.

Plstica Cessadas as solicitaes o solo no apresenta nenhuma recuperao das deformaes ocorridas

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ENGENHARIA CIVIL


A resposta do solo a mudana do estado de tenses efetivo imediata.



Quando a resposta no imediata? Dizemos que... Viscosa - Quando o solo, mesmo com a constncia do seu estado de tenses

efetivo, continua a apresentar deformaes com o tempo, diz-se que ele est a apresentar um comportamento do tipo viscoso (processo de fluncia).

Combinada (Ex.: viscoeslastoplstica)

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ENGENHARIA CIVIL


Elasto-plstico

Elstico-linear


RELAES - TENSO () & DEFORMAO () Comumente parmetros elsticos para solo so determinados considerando a

elasticidade linear (pequenos acrscimos de tenses) Modelo elstico linear; homogneo e isotrpico LEI DE HOOKE (E, )

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ENGENHARIA CIVIL


Rgido perfeito

Defor. irreversvel


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Significado de E &

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Lo

L

Do

Do + D

Lo

Ll

rD

Do

El

l

r

Vo

Vv

rl 2 v

= coeficiente de poisson

E = mdulo de elasticidade


RELAES CONSTITUTIVAS PARA MATERIAIS ELSTICOS LINEARES ISOTRPICOS

Mdulo de deformabilidade transversal

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x

x y z

E

y

y x z

E

z

z y z

E

G

xy

xy

G

xz

xz

G

zy

zy

Onde:

G

E

2 1

zx

xz

zx zx = Distoro (radianos)

G = mdulo de deformabilidade transversal



Mdulo de compresso isotrpica: (Triaxial)

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ENGENHARIA CIVIL


(1 = 2 = 3 o)

Ensaio mais comum aquele em que se aplica inicialmente, uma presso confinante hidrosttica:

2 = 3 o 1 = o +1 Ruptura

e depois mantendo-se constante a presso confinante aplica-se os acrscimos 1 na direo axial de forma que:

Adensamento


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Mdulo de compresso isotrpica: (Triaxial)

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vo B Onde: BE

3 1 2

1 = 2 = 3 3v

ADENSAMENTO

21E

3 ov .

B = mdulo de compresso volumtrica


Mdulo de compresso confinada: (Adensamento)

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ENGENHARIA CIVIL


(2 = 3 = 0) v = 1

1 D1

D =

1+

E 1

1 2

D = mdulo de compresso confinada ou mdulo de adensamento, ou ainda mdulo oedomtrico

311v

3211v

2 E

1

V

V

E

1

V

V

1

1

11

0

103

13

31

13

213

E

E

Substituindo 3:

1

211

12

1

1

11

.E

E

v

v

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Palmas - TO

2014


Aula 2.1 Compressibilidade

(Compressibilidade & Adensamento)

ENGENHARIA CIVIL



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DEFINIO & CONSIDERAES INICIAIS Define-se como Compressibilidade a relao entre a magnitude das deformaes e

a variao no estado de tenses imposta.

O que difere o solo dos outros materiais que ele um material natural, com uma estrutura interna que pode ser alterada, pelo carregamento, com deslocamento e/ou ruptura de partculas. Portanto, devido a estrutura prpria do solo (multi-fsica), possuindo uma fase slida (gros), uma fase fluda (gua) e uma fase gasosa (ar) confere-lhe um comportamento prprio, tenso-deformao, o qual pode depender do tempo (elastoplstico).

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ENGENHARIA CIVIL


ZOOM


DEFINIO & CONSIDERAES INICIAIS Sob um esforo de compresso solo variar de volume devido a compresso da

fase slida, da fase lquida e compresso dos espaos vazios com a expulso de gua)

Compressibilidade da fase slida e da fase fluida como desprezvel. As variaes volumtricas do solo so devido a VARIAES NO NDICE DE VAZIOS

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ENGENHARIA CIVIL


Decorrente da expulso de gua intersticial (alvio de presses)


DEFINIO & CONSIDERAES INICIAIS A compressibilidade depende do tipo de solo, por exemplo:

a) a compressibilidade em areias (solos no-coesivos) devido a sua alta

permeabilidade ocorrer rapidamente, pois a gua poder drenar facilmente. a) em contrapartida, nas argilas (solos coesivos) a sada de gua lenta devido

baixa permeabilidade, portanto, as variaes volumtricas (deformaes/recalques) dependem do tempo, at que se conduza o solo a um novo estado de equilbrio, sob as cargas aplicadas.

Essas variaes volumtricas que ocorrem em solos finos saturados, ao longo do

tempo, constituem o processo de ADENSAMENTO.

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ENGENHARIA CIVIL



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ADENSAMENTO

DEFINIO & CONSIDERAES INICIAIS Processo gradual de reduo de volume de um solo saturado de baixa

permeabilidade, devido drenagem da gua intersticial, at a completa dissipao do excesso de presso neutra (sobrepresso hidrosttica) gerado pelo carregamento imposto ao solo.

OBS: Adensamento: Devido modificao das tenses efetivas atuando no interior do

solo ocorrem dois fenmenos de natureza distinta, processo de fluxo e processo de compresso do solo (anlise de modo acoplado)

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ENGENHARIA CIVIL


ADENSAMENTO

ANALOGIA MECNICA DE TERZAGHI

Uma forma conveniente de estudar o fenmeno atravs da analogia mecnica sugerida por TERZAGHI (1943).

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Ensaios de compressibilidade do solo /

Interpretaes do ensaio

Mecnica dos Solos II

Prxima aula...


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