Mecanica Dos Solos

Mecânica de Solos I

I – ORIGEM E NATUREZA DOS SOLOS

I.1– A Mecânica dos Solos na Engenharia Civil

A mecânica dos solos estuda o comportamento dos solos quando tensões são aplicadas, como nas fundações, ou aliviadas, no caso de escavações ou perante o escoamento de água nos seus vazios.

I.1.1 - Histórico:

 Trabalhos sobre o comportamento dos solos:

Coulomb – 1773;

Rankine – 1856;

Darcy – 1856.

 No início do século XX, acúmulo de insucessos em obras civis – ruptura do Canal do Panamá e rompimento de grandes taludes em estradas e canais em construção na Europa e EUA, mostrou a necessidade de revisão dos procedimentos de cálculo.

 Karl Von Terzaghi, Engenheiro Civil em 1925 publicou seus trabalhos identificando o papel das pressões na água no estudo das tensões nos solos e a apresentação da solução matemática para a evolução dos recalques das argilas com o tempo, após o carregamento.

I.1.2 – Solos:

Solos para o Engenheiro Civil – definido como uma mistura natural de um ou mais minerais (às vezes matéria orgânica), que podem ser escavados com facilidade, sem o emprego de técnicas especiais, como por exemplo, explosivos, e que são utilizados como material de construção ou suporte de estruturas.

O solo também pode ser definido como o agregado não cimentado de grãos minerais e matéria orgânica decomposta, com líquido e gás nos espaços vazios entre as partículas sólidas.

O solo em contato prolongado com a água perde totalmente sua resistência.

Rochas são agregados naturais de um ou diversos minerais, podendo eventualmente, ocorrer vidro ou matéria orgânica. Na Engenharia rocha é todo material que necessita de explosivos para seu desmonte.

I.2 – As partículas constituintes dos solos

I.2.1– A Origem dos Solos

Todos os solos originam-se da decomposição das rochas que constituíam inicialmente a crosta terrestre. A decomposição é decorrente de agentes físicos e químicos

Ao final da ação dos mecanismos de intemperização, o material resultante poderá permanecer ou não sobre a rocha que lhe deu origem.

Solos Residuais – O produto de alteração permanece sobre a rocha mãe. A separação entre a rocha mãe e o solo residual não é nítida, mas gradual, passando a rocha para uma camada de rocha alterada, desta para uma camada de solo de alteração e por fim o solo residual.

Solos Transportados ou Sedimentares – O produto de alteração é removido de sobre a rocha mãe por um agente qualquer. Segundo esses agentes e segundo o local de deposição os solos transportados podem ser:

• Aluviais (água)

• Eólicos (vento)

• Coluviais (gravidade)

• Lacustres (depósitos em lagos)

• Marinhos (depósitos em mares)

• Glaciais (geleiras)

1.2.2 - Tamanhos e Formas das Partículas

A primeira característica que diferenciam os solos é o tamanho das partículas que os compõem. Alguns solos possuem grãos visíveis a olho nu – grãos de pedregulhos, areias. Outros possuem grãos tão finos que, quando molhados se transformam em pasta (barro) – não se visualiza as partículas individualmente.

Grão de área – 1 a 2mm

Grão de argila – 10 Angstrons (0,00001mm) 10(-6)

Em função do intemperismo e do transporte, os depósitos de solos apresentam partículas de diversos tamanhos. Qualitativamente, ao intemperismo físico (desintegração) está associada à geração de grãos até aproximadamente 0,001mm. Partículas menores que essas somente poderiam ser geradas pelo intemperismo químico (decomposição).

Os solos cuja maior porcentagem esteja constituída de partículas visíveis a olho nu, são chamados de solos de grãos grossos ou solos granulados. As características e o comportamento desses solos são determinados pelo tamanho das partículas (força gravitacional). São compostos de partículas equidimensionais, podendo ser esféricas (solos transportados) ou angulares (solos residuais).

Os solos finos apresentam forma lamelar (duas dimensões prevalecem sobre a outra), aparecendo às vezes a forma acicular (uma dimensão prevalece sobre as outras duas). O comportamento desses solos é determinado pelas forças de superfícies (moleculares, elétricas e eletromagnéticas). Nesses solos, a afinidade pela água é uma característica marcante e irá influenciar sobremaneira o seu comportamento.

Fração Limites definidos pela ABNT

Matacão De 25cm a 1m

Pedra De 7,6cm a 25cm

Pedregulho De 4,8mm a 7,6cm

Areia Grossa De 2,0mm a 4,8mm

Areia Média De 0,42mm a 2mm

Areia fina De 0,05mm a 0,42mm

Silte De 0,005mm a 0,05mm

Argila Inferior a 0,005mm

Na pratica:

- separação de silte e área – peneira 0,075mm – nº 200 – fração fina do solo

- areia e pedregulho – fração grossa do solo

I.2.3 - Identificação Visual e Táctil dos Solos

Existem alguns testes rápidos que permitem uma descrição preliminar do solo e sua identificação. São eles:

• Sensação ao tato: esfrega-se uma porção de solo na mão, buscando sentir a sua aspereza. As areias são bastante ásperas ao tato e as argilas dão uma sensação de farinha, quando secas, ou de sabão, quando úmidas.

• Plasticidade: tenta-se moldar pequenos cilindros de solo úmido e, em seguida, busca-se deformá-los. As argilas são moldáveis, enquanto as areias e, normalmente os siltes, não são.

• Resistência do solo seco: um torrão de solo argiloso apresenta elevada resistência quando se tenta desagregá-lo com os dedos; os siltes apresentam alguma resistência