Unidade 01_Introdução a Mecânica Dos Solos - ANDRE LIMA

NOTAS DE AULA UNIDADE 01

UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA FOLHA 1 de 49 CURSO: ENGENHARIA CIVIL / ENGENHARIA AMBIENTAL

DISCIPLINA: MECNICA DOS SOLOS CIV 8301 PROFESSOR:

ANDR P. LIMA

NOTAS DE AULA: UNIDADE 01. INTRODUO A MECNICA DOS SOLOS

ESTA APOSTILA APENAS UM ROTEIRO DE ESTUDO, DEVENDO A MESMA SER COMPLEMENTADA POR ANOTAES DOS COMENTRIOS DE AULA E CONSULTAS AOS LIVROS TEXTOS INDICADOS.

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DATA AGO/2013 RESPONSVEL ANDR LIMA

NOTAS DE AULA UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA REV. 0

MECNICA DOS SOLOS PROF. ANDR PEREIRA LIMA FOLHA:

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UNIDADE 01. INTRODUO A MECNICA DOS SOLOS

NDICE

1 INTRODUO E HISTRIA DA MECNICA DOS SOLOS................................................. 3

1.1 DEFINIES...........................................................................................................................................................3

1.2 HISTRICO.............................................................................................................................................................4

1.3 A MECNICA DOS SOLOS NO BRASIL ...............................................................................................................7

1.4. ENSAIOS CORRENTES EM MECNICA DOS SOLOS .....................................................................................15

1.5. FINS E LIMITAES DA MECNICA DOS SOLOS...........................................................................................16

1.6 PROBLEMAS DE ENGENHARIA, ESTUDADOS E RESOLVIDOS PELA MECNICA DOS SOLOS................18

1.7 O ENGENHEIRO GEOTNICO.............................................................................................................................30

2 ORIGEM, FORMAO E NATUREZA DOS SOLOS ......................................................... 31

2.1 INTRODUO.......................................................................................................................................................31

2.2 INTEMPERISMO ...................................................................................................................................................32

2.3 TIPOS DE ROCHA (RESUMO) .............................................................................................................................34

2.4 SOLOS E ROCHAS NO RIO DE JANEIRO. .........................................................................................................35

2.5 CLASSIFICAO DOS SOLOS QUANTO SUA ORIGEM ...............................................................................36

3 EXERCCIOS........................................................................................................................ 49

4 UNIDADE I. LEITURA COMPLEMENTAR E REFERNCIAS............................................ 49



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1 INTRODUO E HISTRIA DA MECNICA DOS SOLOS

1.1 DEFINIES

A Engenharia Civil trata do projeto e construo de diversos tipos de estruturas e sistemas

(edificaes, estradas, barragens, portos, tneis, aeroportos, pontes, etc.).

Todas estas obras so construdas sobre o solo, no solo ou com solo (solo ou rocha, na

verdade).

Assim, o desempenho do solo (ou da rocha) no local do projeto, durante e aps a construo

est intimamente ligado segurana, economia e funcionalidade da obra.

A Mecnica dos Solos uma cincia da engenharia que estuda do comportamento do solo quando este usado como material de construo (aterros rodovirios, barragens de terra, solo

estabilizado, base para pavimentos, etc.) ou quando recebe esforos transmitidos pelas estruturas

(fundao de edifcios, pontes, etc., estruturas de conteno, ancoragens, pavimentos).

Engenharia Geotcnica a subdiviso da engenharia civil que envolve os materiais naturais encontrados prximo superfcie da terra. Ela inclui a aplicao dos princpios da mecnica dos solos e

da mecnica das rochas ao projeto de fundaes, estruturas de conteno, obras de terra, etc. A

engenharia geotcnica se aprimora pela experincia, pela observao e pela anlise do comportamento

das obras de engenharia.



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Para se lidar adequadamente com os materiais terrosos, necessrio se ter o conhecimento de:

a) Geologia

b) Mecnica

c) Anlise experimental

d) Reologia (relaes tenso de formao tempo que governam o comportam dos materiais)

1.2 HISTRICO

A Mecnica dos Solos antes do sculo XVIII: Antiguidade (mais de 1000 anos a.C.): Sucesso de experimentos sem carter cientfico

verdadeiro sucessos e insucessos. (2750 a.C.) - 5 pirmides mais importantes no Egito desafios relacionados s fundaes,

estabilidade de encostas e construo de cmaras subterrneas;

(2000 a.C.) - Diques nas margens do rio Nilo, Tigre e Eufrates para proteger as cidades; (1120 a.C.) - Diques para irrigao na China; (Grcia Antiga) - Uso de sapatas isoladas e corridas para a construo de edifcios; (68 d.C.) - Construo de Pagodes assentes em camadas de siltes e argilas moles - alguns

casos de danos estruturais por perda de capacidade de carga;

(1173) - Torre de Pisa (Itlia). Peso de 15700tf e base circular de 20m. Inclinao devido a uma camada frgil de argila a cerca de 11m de profundidade.

A Mecnica dos Solos no perodo Pr-Clssico (1700-1776): Estudos relativos a encostas naturais e pesos especficos de vrios tipos de solos (eng.

Henri Cartier, 1717);

Teorias semi-empricas de empuxos de terra (superfcie de ruptura definida arbitrariamente).

A Mecnica dos Solos no perodo Clssico fase I (1776-1856): 1776: Posio exata da superfcie de deslizamento no solo por trs de um muro de arrimo

(Teoria de Coulomb criada por um cientista francs chamado Charles A. Coulomb);

1840: Estudos sobre presses de terra em muros de arrimo e sobre capacidade de carga para fundaes rasas (Eng. Poncelet);

1846: Detalhes sobre escorregamentos profundos em taludes argilosos coeso do solo (Eng. Collin);

1857: Teoria de Rankine, criada por Willian J. M. Rankine (simplificao da teoria de Coulomb).



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Mecnica dos Solos no perodo Clssico = Trabalhos sobre solos admitidos como massa ideais de fragmentos atribuindo-lhes propriedades de material homogneo e dando tratamento

matemtico sem o correspondente ajustamento das concluses realidade fsica.

A Mecnica dos Solos no perodo Clssico fase II (1856-1910): Realizao de vrios ensaios de laboratrio em solos arenosos; 1856: Estudos sobre Permeabilidade dos Solos (Lei de Darcy) Teoria sobre distribuio de tenses sobre reas carregadas em meio homogneo, semi-

infinito, elstico, isotrpico;

Fenmeno de dilatncia em areias (Reynolds, 1887).

A Mecnica dos Solos Moderna (1910-1927): Resultados de pesquisas realizadas em argilas propriedades e parmetros fundamentais

estabelecidos (Atterberg, 1911; Frontard, 1914; Bell, 1915; Fellenius, 1918 e 1926; Terzagui, 1925);

Final do sculo XIX e incio do sculo XX Grandes acidentes em grandes obras de engenharia:

Rupturas no Canal do Panam; Rupturas de barragens de terra e sucessivos recalques em grandes edifcios nos EUA; Escorregamentos em taludes ferrovirios na Sucia; Acidentes com muros de cais e escorregamentos de terra na Alemanha; No Brasil ocorreram acidentes de grandes propores principalmente num cais do Rio de

Janeiro e em outro no extremo norte do pas.

NECESSIDADE DE REVISO NOS PROCEDIMENTOS DE CLCULO

A Mecnica dos Solos depois de 1927: Novo desenvolvimento da mecnica dos solos com a publicao de Erdbaumechanik auf

Badenphysikalisher Grundlage (Mecnica das Construes em terra baseada na fsica dos

Solos), de Karl Terzagui, em 1925. Garante ao autor o ttulo incontestado de pioneiro e lder

da nova cincia dos solos.

Em 1936 Terzaghi publicou a sua Theoria do recalque das camadas argilosas como continuao ao seu primeiro livro e em colaborao com Frhlich a quem j se devia a obra

hoje clssica Distribuio das presses no solo (Druckverteilung im Baugrunde 1934).

Em 1936 a International Conference on Soil Mechanics and Foudations realizada em Cambridge, Mass., veio corporificar todas as conquistas j realizadas, podendo ser

considerada como a fundao oficial da moderna cincia dos solos.



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As memrias contidas nos volumes de proceedings dessa conferncia representam ainda hoje fonte abundante de informaes sobre o assunto a ponto de, na afirmao de Terzaghi,

os dois volumes de comunicaes conterem mais informaes positivas do que tudo o mais

publicado em 50 anos, antes de 1918.

A Conferncia de Purdue em 1940 veio abordar novos aspectos do problema, em particular o ensino e a importncia da mecnica dos solos nas escolas de Engenharia.

As quatro conferncias do Texas (1940, 41, 42, 43) e os diferentes symposia que a American Society of Civil Engineers tem institudo, construram tambm contribuio

importantssima para o desenvolvimento promissor da Mecnica dos Solos.

Prof. Karl Terzaghi (1925): Incompatibilidade da aplicao aos solos de leis tericas de uso corrente para representar materiais bem definidos como o concreto e o ao. No era

suficiente determinar em laboratrio, parmetros de resistncia e deformabilidade em amostras de solo e aplic-los a modelos tericos adequados ao ao e ao concreto.

Fundador da Mecnica dos Solos. Promoveu o conhecimento do comportamento dos solos. Solo constitudo de um sistema trifsico (slidos+gua+ar);

Karl Terzaghi 1883-1963

S= Partculas slidas (minerais) A=Ar ocluso nos vazios

gua nos vazios

gua nos vazios



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1.3 A MECNICA DOS SOLOS NO BRASIL

A Mecnica dos Solos antes do sculo XVIII: Antiguidade (mais de 1000 anos a.C.): Sucesso de experimentos sem carter cientfico

verdadeiro sucessos e insucessos.

poca Colonial Perodo Ps-independncia (sculo XIX / incio do sculo XX)

Inmeras obras geotcnicas usando tecnologia e tcnicas ainda incipientes (poca Pr-

Terzaghiana)

Metade do sculo XIX Eng. Andr Rebouas e Eng. Francisco Bicalho Precursores da Mecnica dos Solos no Brasil

ABMS = Associao Brasileira de Mecnica dos Solos e Engenharia Geotcnica (fundada em 1950): www.abms.com.br.

A ABMS foi fundada no dia 21 de julho de 1950, sob a designao de Associao Brasileira de

Mecnica dos Solos. Com a ampliao das suas atividades tcnicas e cientficas, o nome foi mudado em

1996 para Associao Brasileira de Mecnica dos Solos e Engenharia Geotcnica, sendo mantidos a

sigla (ABMS) e o logotipo.

Desde a sua criao, a ABMS vem contribuindo para o desenvolvimento da Geotecnia no Brasil

e garantindo presena internacional permanente como uma sociedade-membro da International Society

for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE); da International Society for Rock Mechanics

(ISRM) e da International Tunneling Association (ITA).

Milton Vargas, Francisco Pacheco Silva, Jos Machado, Victor de Mello, Mario Brandi, Dirceu Velloso, Costa Nunes, Willy Lacerda, Fernando Barata, Etc.

1925 1938 1950

Incio Geotecnia no Brasil (Odair Grillo e

Mario Brandi) ABMS

Fundao da Mec.

Cincia ainda em desenvolvimento! (pouco mais de 90 anos de vida!)



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EX-PRESIDENTES DA ABMS:

Presidente de Honra: Odair Grillo (1966)



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HISTRIA DA MECNICA DOS SOLOS NO BRASIL (Ref.: Ferraz Npoles A.D. (1970) Historia da Mecnica dos Solos no Brasil. IV Congresso Brasileiro de

Mecnica dos Solos e Engenharia de Fundaes, Vol. II Tomo I, pp. 169-215, Guanabara, 1970)

O texto apresentado a seguir um resumo escrito pelo prof. Carlos de Sousa Pinto para o

Ncleo Regional de So Paulo em 2006 e extrado do site do Prof. Massao Futai (In:

http://www.futai.com.br/page14.php). O texto original do qual o prof. Carlos Pinto se baseou foi: Histria

da Mecnica dos Solos no Brasil, escrita pelo Eng. A.D. Ferraz Npoles Neto, scio emrito e ex-

presidente da ABMS. O trabalho original encontra-se nos Anais do IV Congresso Brasileiro de Mecnica

dos Solos e Engenharia de Fundaes, Vol. II Tomo I, pp. 169-215, Guanabara, 1970.

O INCIO (MEADOS DO SCULO XIX E INCIO DO SCULO XX: No Brasil, nas grandes obras porturias e ferrovirias, especialmente tneis, na segunda metade

do sculo XIX e incio do sculo XX, e o incio da era dos arranha-cus, na dcada de 1920, em So

Paulo e no Rio de Janeiro, o tratamento de problemas de solos e rochas era totalmente baseado na

experincia transmitida.

Nos problemas de fundaes, o procedimento tradicional consistia em eleger-se uma "taxa de

trabalho" para o terreno existente, a partir de informaes de obras anteriores. Quando a fundao direta

no era possvel, ou nos casos de dvida, recorria-se a estacas, cujas capacidades eram estimadas por

meio de frmulas dinmicas.

O reconhecimento do terreno era feito ou diretamente, por meio de escavaes, trincheiras e

poos, em geral de profundidade limitada, ou por meio de sondas elementares, como a agulha ou "barra-

mina" e o trado, tambm alcanando pequenas profundidades. Sondagens mais profundas, em obras

muito importantes, eram sondagens geolgicas e no geotcnicas, por equipamentos que os

construtores chamavam de sondagem de mineiro.

O empirismo dominante se revelava at na terminologia dos terrenos, onde nomes como

saibros, piarra, tagu, tabatinga, moledo, etc., faziam parte do vocabulrio do construtor.

As obras geotcnicas mais importantes no perodo foram:

Fundaes de obras martimas e de pontes com caixes cravados sob ar comprimido, em obras porturias no Rio de Janeiro, que, embora maiores e mais complexos, precederam os

tubules pneumticos.

Perfuraes em rocha e alterao de rocha, por Paulo de Frontin, na duplicao de linha da E. F. Central do Brasil, onde, em 1913 e 1914, 2 km de tnel foram abertos em 17 meses ao

lado da linha anterior, cuja construo consumira 7 anos (1858-1875).

A construo da ferrovia Mairinque-Santos (1927-1937) com uma impressionante seqncia de 31 tneis e 31 pontes e viadutos, permitiu a descida da Serra do Mar com linha dupla de

simples aderncia.



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A construo de tneis urbanos inteiramente em terra, como os tneis da avenida 9 de julho em So Paulo (1936-38), onde foram usados, pela primeira vez no Brasil em obras deste

gnero, o ar comprimido e uma adaptao do mtodo do escudo.

A construo de estradas e barragens de terra pela ento Inspetoria Federal de Obras Contra as Secas (IFOCS), no Nordeste. As barragens de terra compactada eram de seo

homognea e com filtro vertical, como as que viriam a ser preconizadas por Terzaghi, anos

mais tarde, no projeto da barragem e do dique do Vigrio, no Rio de Janeiro. Os filtros

verticais de areia, ligados ao filtro de p de jusante, ficavam, todavia, por trs de um septo

ou cortina de concreto armado.

ESTUDOS PIONEIROS NO BRASIL

O primeiro trabalho publicado no Brasil sobre assuntos geotcnicos foi o do eng. Domingos

Jos da Silva Cunha, no 1o nmero da Revista Brasileira de Engenharia, em outubro de 1920 intitulado

Experimentao dos terrenos para o estudo de fundaes. Trata da importncia da experimentao, do

efeito da profundidade na capacidade de carga, da importncia e do efeito da umidade, da natureza do

terreno, da forma e do tamanho da superfcie de carga.

Notvel contribuio geotcnica foi dada pelo eng. Alberto Ortenblad, na sua tese de

doutorado pela Universidade de Harvard, em 1926, tendo ele frequentado o primeiro curso ministrado

por Terzaghi, no M.I.T. A tese de Ortenblad, intitulada Mathematical Theory of the Process of

Consolidation of Mud Deposits, representou uma importante contribuio para o desenvolvimento da

teoria do adensamento, como reconhecido por Terzaghi e Frhlich no trabalho que corporificou a teoria

do adensamento:Theorie der Satzung von Tonschichten, publicado em 1936.

J em 1925, em trabalhos publicados nas revistas O Brasil Tcnico e Revista Brasileira de

Engenharia, Emdio de Morais Vieira, embora com tratamento diferente e independente do de Terzaghi,

chegou a concluses semelhantes sobre o papel da varivel tempo nos fenmenos de deformao dos

solos, tendo feito uso destes estudos no projeto de estabilidade de um aterro de acesso nova ponte

das Laranjeiras, em Santa Catarina. Foi, segundo Felipe dos Santos Reis, a primeira obra projetada no

Brasil com apoio na Mecnica dos Solos.

Desta poca so dois trabalhos publicados em forma de livros: Sobre a Mecnica dos Solos",

tese de livre-docncia da Cadeira de Materiais de Construo da Escola Politcnica do Rio de Janeiro,

por Victor Ribeiro Lauzinger, em 1930, e Fundaes comuns em concreto armado, de Antonio Alves de

Noronha, em 1932.

Os primeiros estudos sistemticos tiveram lugar em So Paulo, no Instituto de Pesquisas

Tecnolgicas IPT, cujos passos mais marcantes foram:

Em 1934, forma-se o IPT a partir do Laboratrio de Ensaios de Materiais da Escola Politcnica, existente desde 1899; nele se criou uma Seo de Exame de Estruturas;



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O eng. Telmaco van Langendonck estagiou em laboratrios de Zurique e Viena, em 1935, e, ao retornar, organizou a Seo de Estruturas e Fundaes. Primeiros estudos so

publicados e passam a ser realizadas provas de carga modernas, diretas e sobre estacas;

O eng. Odair Grillo frequentou, em 1936, um curso de Mecnica dos Solos, na Universidade de Harvard, atendendo a convite do prof. Arthur Casagrande ao IPT. Ao seu regresso

criada a seo de Mecnica dos Solos;

Em 1937, instala-se a seo de Geologia e Petrografia, que, desde seu incio, dedicou-se a trabalhos de geologia aplicada engenharia civil, incluindo servios de geofsica

(levantamento do embasamento cristalino para dragagem e canalizao do rio Tiet),

levantamento geolgico da cidade de So Paulo, geologia aplicada ao traado da primeira

Adutora de Ribeiro das Lages, no Rio de Janeiro. Desta seo separou-se, em 1939, a

Seo de Geologia Aplicada, com Milton Vargas e Ernesto Pichler, seo esta que,

posteriormente, se anexou Seo de Solos e Fundaes.

Paralelamente, no Rio de Janeiro, a Diviso de Geologia e Sondagens da Prefeitura do ento

Distrito Federal fazia sondagens geolgicas, em carter sistemtico, organizando um cadastro do

subsolo do Rio e iniciando um levantamento do subsolo do centro da cidade.

Em 1936, realiza-se o I Congresso Internacional de Mecnica dos Solos, na cidade de Boston,

cujos Proceedings continham "mais" conhecimentos de Mecnica dos Solos e suas aplicaes do que

em tudo que se publicara por mais de meio sculo, de 1850 ao fim da "I Grande Guerra", como disse

Terzaghi na ocasio. Este fato e uma srie de livros textos que se seguiram no podiam deixar de

produzir, como de fato produziram, uma marcante influncia e um surto de desenvolvimento da nova

especialidade. E no Brasil houve uma resposta quase que imediata.

PRIMEIROS CURSOS DE MECNICA DOS SOLOS A divulgao da nova especialidade se iniciou por meio de cursos organizados para grupos de

organizaes, como os cursos para engenheiros rodovirios de estado de So Paulo, organizados pelo

IPT e o DER-SP, em 1940 e 1941. Em 1942, Milton Vargas lecionou um curso, no IPT, para engenheiros

e estagirios do Instituto. Em 1943, a companhia Estacas Franki Ltda. instituiu, no Rio e em So Paulo,

bolsas de estudos de Mecnica dos Solos, para os quais Costa Nunes organizou e dirigiu um curso da

especialidade. O curso, com aulas e trabalhos prticos despertou tanto interesse que a patrocinadora

aceitou alunos adicionais, como ouvintes.

Em 1943-44 Odair Grillo realizou no Instituto de Engenharia de So Paulo um curso de 50

prelees e aulas prticas. Para se aquilatar o interesse despertado, basta dizer que nele se

inscreveram 149 engenheiros.

O primeiro curso regular e autnomo da especialidade, fazendo parte do elenco de disciplinas

universitrias, com durao de um ano, foi iniciado na Escola Politcnica de So Paulo e foi lecionado,

deste ano at 1951, por Odair Grillo. Em seguida, a Escola de Engenharia da Universidade Mackenzie



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organizou o seu, confiado a Raymundo dArajo Costa. Ainda em 1942, Grillo ministrou um curso de 30

aulas tericas e mais as aulas prticas na Escola Tcnica do Exrcito, no Rio de Janeiro, que foi

assistido, no primeiro ano, por j50 alunos civis e 15 militares.

Estes cursos pioneiros foram rapidamente seguidos de outros nas diversas universidades

nacionais, sendo comum o assunto ser tratado como parte de outras disciplinas, regidas por professores

que se interessaram pela Mecnica dos Solos. Assim era o tema tratado nas diversas escolas:

Na Escola Nacional de Engenharia do Rio de Janeiro: disciplina de Materiais de Construo, com o prof. Rufino de Almeida Pizzaro;

Na Escola de Engenharia da Universidade do Paran: disciplina de Estabilidade das Construes, com o prof. Samuel Chamecki;

Na Escola de Engenharia do Rio Grande do Sul: disciplina de Materiais de Construo, com o prof. Eldio Petrucci;

Na Escola de Engenharia de Minas Gerais: disciplina de Pontes e Grandes Estrutura, com o prof. Slvio Barbosa;

Na Escola de Engenharia de Pernambuco: disciplina de Construes, com o prof. Pelpidas Silveira; Na Escola Politcnica da Bahia; disciplina de Materiais de Construo, com o prof. Hernani Svio

Sobral.

Com o tempo, a Mecnica dos Solos passou a ser disciplina independente e se tornou uma

disciplina obrigatrio dos cursos de Engenharia Civil.

CONSOLIDAO DA MECNICA DOS SOLOS NO BRASIL

Aps as intensas atividades pelos pioneiros da Mecnica dos Solos no Brasil, descritas no trs

nmeros anteriores deste Boletim, a geotecnia brasileira estava preparada para seus contactos com a

comunidade internacional. Trs fatos marcam esta atuao, no perodo de 1947 a 1949: as visitas de

Terzaghi e de Casagrande, e a participao no II Congresso Internacional de Roterd.

Trabalhos de Terzaghi no Brasil Terzaghi veio ao Brasil, pela primeira vez, em abril de 1947, trazido pela Light que, na ocasio,

enfrentava srie ameaa sua usina de Cubato pela instabilidade sob a forma de rastejo de um talude

da Serra do Mar formado por material detrtico. Terzaghi solucionou o problema atravs de um

engenhoso sistema de drenagem de toda a massa instvel. Para chegar a esta soluo estudou a

geologia de nossa cadeia sul-atlntica, suas rochas e os produtos de suas alteraes, entrando em

contacto com os nossos solos residuais. Relatos deste trabalho foram apresentados comunidade

internacional.



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Ainda no mesmo ano, em outubro, Terzaghi retornou ao Brasil. Trazido pelo IPT como consultor

para os problemas geotcnicos do metr de So Paulo, que a Prefeitura estudava na ocasio. Deste

trabalho, baseado nos conhecimentos adquiridos pelos tcnicos nacionais com os tneis da nove de

julho e Maringuinho, Terzaghi apresentou relatrio recomendando ensaios e observaes em um trecho

experimental. O metr de So Paulo, entretanto, como sabemos, s foi retomado 20 anos depois.

Durante esta estadia no Brasil, Terzaghi lecionou na Escola Politcnica de So Paulo, um curso de

Geologia Aplicada, assistido por cerca de 300 pessoas, no qual tratou de assuntos especiais como

intemperismo e alterao de rochas, geologia dos escorregamentos de terra, geologia e hidrulica de

fundaes permeveis de barragens e geologia de tneis.

Terzaghi voltou a ter contacto com os solos residuais brasileiros em mais cinco viagens ao

Brasil de 1948 a 1951, todas a servio do Grupo Light. Alm de consultoria em estabilidade de encostas,

o que notabilizou o seu trabalho nesta fase foram os projetos do dique e da barragem de Vigrio, que

introduziram no pas as barragens de terra de seco homognea, com filtro ou cortina vertical de areia.

No III Congresso Internacional de Zurique, em 1953, Terzaghi em trs ocasies diferentes referiu-se a

essas barragens e na sua conferncia "Fifty Years of Subsoil Exploration" mencionou os processos de

campo de investigao de solos residuais usados no Brasil, citando nominalmente o IPT.

J no II Congresso Internacional de Mecnica dos Solos, que contou com uma delegao de 11

brasileiros, que apresentaram 6 trabalhos, Terzaghi em seu discurso de abertura, referindo-se aos solos

residuais brasileiros disse que os nossos tcnicos estavam em condies de pesquisar e experimentar

nas construes tal tipo de solo, em proveito da tcnica universal. No discurso de encerramento,

Terzaghi voltou a referir-se aos engenheiros brasileiros dizendo que lhes cabia a grande misso de

investigar e descobrir as intrincadas propriedades dos solos residuais, que ocorriam no Brasil em escala

muito maior do que em outros pases onde se praticava a Mecnica dos Solos.

Casagrande e os solos brasileiros Os solos moles existentes no nosso Pas, embora no to tpicos como os solos residuais, no

deixavam de suscitar srios problemas geotcnicos, quer no campo rodovirio, quer no das fundaes.

J em 1942, cinco grandes tanques de leo, construdos no porto de Santos, tinham os seus recalques

observados e o estudo das fundaes de um deles foi o tema do trabalho de Costa Nunes ao II

Congresso Internacional. No campo rodovirio, o DER-SP iniciou em 1942 a construo da via Anchieta

e o DNER em 1948 decidiu construir a chamada Variante Rio-Petrpolis. No Sul, os solos compressveis

da atual BR-101 eram estudados pelo ITERS. Nestas rodovias, ocorriam problemas de projeto dos

aterros sobre solos moles, principalmente a estabilidade dos aterros de acesso a pontes e viadutos.

O IPT de So Paulo acompanhava a evoluo de tais problemas na regio Sudeste.

Milton Vargas, chefe da seco de Solos do IPT, apresentou, No II Simpsio de Solos do Rio de

Janeiro, "A Teoria dos Drenos Verticais de Areia", e Pacheco Silva, do IPT, que vinha fazendo estudos

geotcnicos e observaes de campo em trechos experimentais na Variante Rio-Petrpolis, apresentou



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palestra sobre o assunto, que mereceu posterior trabalho publicado com medidas de recalques e sobre-

presses hidrostticas nas fundaes de aterros, incluindo trechos com drenos verticais.

Este quadro tcnico ensejou o convite a Arthur Casagrande para visitar o Brasil, onde atuou

como consulto de pesquisas do IPT e consultor do DNER e do DER-SP para os problemas apontados.

Casagrande veio em 1949, visitou vrias obras, fez palestras no Rio de Janeiro e em So Paulo e fez

reunies com especialistas para debate de temas geotcnicos. Na parte de consultoria merece registro

especial a referente s fundaes da ponte do Casqueiro na Via Anchieta, tendo recomendado estacas

metlicas devido espessa camada de argila, e a aspectos especiais sobre os aterros de acesso. Na

parte geral de pesquisas do IPT, deu orientao nas seguintes direes: 1) correlaes estatsticas; 2)

estudo da variao das propriedades geotcnicas com a profundidade; 3) estudos geolgicos sobre a

formao dos solos moles; 4) observao de recalques de aterros e estruturas, medidas de presses

neutras e estudo para deslocamento, por meio de explosivos, dos terrenos moles de fundao de

aterros.

Apesar de todos esses estudos e cuidados, inclusive do DNER no obra da Variante, parece que

por ironia da sorte, cerca de um ms depois (setembro de 1949), ruiu a ponte sobre o rio Iguau na

Baixada Fluminense. Seu tabuleiro caiu ngua quando uma fila de tubules de apoio foi deslocada pelo

empuxo em forma de onda, de cerca de 12 m de solo mole. Este rompeu sob o peso de aterro de

aproximao, por um desses desencontros, infelizmente ainda to comuns, entre estudo e projeto de um

lado e construo de outro lado.



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1.4. ENSAIOS CORRENTES EM MECNICA DOS SOLOS

1) Umidade e consistncia a) Umidade natural; Solos b) Limite de liquidez coesivos c) Limite de plasticidade; d) Limite de contrao.

- Avaliao qualitativa da capacidade de carga de uma argila e do perigo eventual de ruptura e escoamento de solos. - Estimativa da compressibilidade do terreno argiloso. - Avaliao da sensibilidade do solo a influncias climticas. - Inchamento e amolecimento do solo devido a variaes de umidade. Seleo de solos para aterros rodo e ferrovirios e barragens de terra.

2) Densimetria dos solos a) ndice de vazios; b) Peso especfico aparente; c) Peso especfico real;

- Capacidade de compactao de solos. Avaliao grosseira da capacidade de cargas de areias. - Parmetro de clculos de presses das terras e seu comportamento esttico. - Parmetro auxiliar para vrias determinaes (2 a por exemplo).

3) Granulometria a) peneirao (gros)> 0,074 mm; b) sedimentao (gros at 0,1 )

- Classificao dos solos Uniformidade, Compactabilidade Permeabilidade (Congelabilidade).

4) Compresso em amostras no confinadas - Valores aproximados dos ngulos de estabilidade, da resistncia ao cisalhamento e do mdulo de elasticidade.

5) Cisalhamento direto

- Comparao com outros ensaios mais perfeitos para avaliao do perigo de ruptura de macios e taludes. - Determinao da resistncia ao cisalhamento, do ngulo de atrito e da coeso. Clculo do coeficiente de segurana ruptura de taludes. Clculo das presses das terras.

6) Compresso tri-axial - Determinao teoricamente mais perfeita dos elementos informativos citados em 5 7) Ensaio de adensamento (compreenso confinada)

a) em amostras indeformadas; b) em amostras deformadas (amolgadas)

- Curvas de adensamento (ou consolidao). Clculo de recalques. Estimativa das cargas de pre-adensamento pela comparao de a) com b).

8) Permeabilidade

- Previso de recalques. Rebaixamento do nvel d gua. Barragens. Controle da eroso. Drenagem.

9) Ensaio de compactao - Determinao e controle da compatibilidade em aterros.

10) Prova de carga de solos a) com placas b) com estacas

- Avaliao da capacidade de carga de fundaes superficiais e sobre estacas. Devido s restries que se fazem sobre a legitimidade da extrapolao dos resultados da prova de carga sobre placas ou estacas isoladas para a fundao completa, estes ensaios devem ser considerados como em modelos reduzidos e sujeitos, portanto, a anlise pelas leis da semelhana fsica, caso conhecidas para estes problemas.

11) Prova de cargas de solos, em modelo reduzido. a) em placas de pequenas dimenses; b) pela cravao de hastes (auscultao)

- Fornecem informaes qualitativas sobre a capacidade de carga a esperar de solos j identificados por sondagens.

12) Outros ensaios em modelo reduzido tais como taludes acima e em baixo d gua, modelo de estacas pranchas, barragens, diques, etc.

- Informao qualitativa sobre o comportamento do conjunto obra-so

13) Estudo de problemas de Mecnica dos Solos por meio de analogias fsicas

- Informao qualitativa sobre o comportamento do conjunto obra-solo



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1.5. FINS E LIMITAES DA MECNICA DOS SOLOS

A Engenharia de Solos a mais abrangente das reas da Engenharia Civil por estar relacionada a todas as demais reas e exigir a integrao do conhecimento sobre diferentes campos.

Para o estudante de Engenharia, acostumado a problemas perfeitamente definidos de esttica e

resistncia dos materiais, em geral surpreendente (e, por vezes, decepcionante!) verificar que a anlise

de problemas envolvendo solos, na qual se usa a mecnica, a matemtica e programas computacionais

sofisticados, torna-se intil se as condies de fronteira e as propriedades dos materiais no forem

adequadamente equacionadas e definidas.

Como em ltima anlise, todas as cincias, a Mecnica dos Solos uma das aventuras do

esprito humano em busca de leis a que sujeitar a natureza.

Uma simples reflexo sobre o assunto mostra no entanto que essa aventura no pode ser to

bem sucedida como a da aplicao das leis da Mecnica racional e da teoria matemtica da Elasticidade

aos materiais usados nas super-estruturas:ferro, concreto e madeira.

A extrema variedade, anisotropia e heterogeneidade dos solos, a complexidade dos fatores que

atuam sobre o seu comportamento, parecem afastar a possibilidade do estabelecimento de uma

previso quantitativa, no verdadeiro sentido da palavra, dos resultados dos nossos atos quando

executamos uma obra em terra.

A Mecnica dos Solos, ao nosso ver, ser sempre uma cincia qualitativa.

Porm como afirmou Otto Mohr, para o engenheiro muito mais importante estimar

corretamente do que calcular certo (apud Pasternak Berechnuag vielfah statisch unbestimmter

biegefester Stab und Flchentragwerke).

Dentro desse esprito, a Mecnica dos solos inestimvel porque contribui para uma melhor

compreenso da natureza dos fenmenos de que sede do terreno de fundao ou o solo como

material de construo.

preciso assinalar que os progressos da nova cincia dos solos dificilmente se podero esperar

de pesquisas tericas como as que tanto contribuiram para o desenvolvimento de outros ramos de arte

do engenheiro. Em solos, apenas a experimentao de campo e de laboratrio e a observao

cuidadosa e honesta de obras construdas, poder justificar a interpretao terica, feitas as ressalvas

indispensveis polao dos resultados.

Fronteiras mal definidas (ou no perfeitamente definidas) Qual a regio de uma fundao afetada pela obra? Existem veios ou lentes de materiais distintos no macio da fundao no detectados na

projeo?



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Propriedades dos materiais no conhecidos e variveis Ao, concreto, plstico, alumnio madeira, etc. Tm suas propriedades, em geral, conhecidas

dentro de uma faixa relativamente pequena de valores. Em alguns casos podem ser

especificados para atenderem a certos requisitos.

Solos tm propriedades muito mais variveis, so heterogneos (propriedades variam de ponto para ponto) e, por vezes, anisotrpicos (propriedades variam com a direo

considerada).

Por exemplo:

a) Permeabilidade varia desde 100cm/seg. (enrocamento) at10-9 cm/seg. (argilas rijas) uma

variao equivalente a 100 bilhes de vezes !!!

b) A resistncia ao cisalhamento de um granito intacto da ordem de 1000 kgf/cm. A de uma

argila orgnica muito mole a poucos metros de profundidade, est em torno de 0,05kgf/cm, 20.000

vezes menor!!

Propriedades dependentes do nvel de tenses e da histria de tenses. As caractersticas de resistncia, de deformabilidade e variao volumtrica dos solos

dependem principalmente das tenses entre partculas (as quais dependem das foras de gravidade e

do carregamento externo) e no das tenses internas de coeso, como ocorre na maioria dos outros

materiais.

Portanto, quanto maiores as tenses atuais mais elevados as tenses a que o solo foi

submetido em seu passado geolgico, maior sua resistncia e menor sua compressibilidade e

deformabilidade.

Por exemplo:

Uma areia fofa uniforme:na qual atua uma tenso normal de 0,1 kgf/cm. Se a tenso normal for

de 10 kgf/cm, a resistncia se eleva para cerca de 5 kgf/cm, quase 100 vezes mais!

A verdade que se possui atualmente uma capacidade de equacionar um problema de engenharia de solos (Percolao, estabilidade, capacidade de carga, deformao de macios) e resolv-lo matematicamente (com uso de mtodos numricos, inclusive, atravs de computadores de grande porte), muito superior ao conhecimento que temos do real comportamento de um solo sob as mais diversas condies de fronteira.



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1.6 PROBLEMAS DE ENGENHARIA, ESTUDADOS E RESOLVIDOS PELA MECNICA DOS SOLOS

Fundaes Obras Subterrneas Estruturas de Conteno Pavimentos Escavaes, Aterros e Barragens

Em Fundaes: cargas de qualquer estrutura, em ltima instncia, so descarregadas no solo. Em Obras Subterrneas (estruturas de drenagem, dutos, tneis) e Estruturas de Conteno

(muros de arrimo, cortinas atirantadas): todos os projetos e construes so baseados nos princpios da

Mecnica dos Solos e no conceito de interao solo-estrutura.

Em projetos de Pavimentos (Rgidos e Flexveis): dependncia do solo subjacente para transmisso das cargas geradas pelo trfego, alm de problemas peculiares devido a o efeito de

carregamentos repetitivos e s expanses e contraes do solo por efeito da variao do teor de

umidade.

Em Escavaes, Aterros e Barragens: necessidade de anlise de estabilidade e projetos de estruturas de conteno baseados nos conceitos da Mecnica do Solos. Conhecimento do

comportamento do solo como material de construo, especialmente na presena de gua (fluxo de

gua, variao do N.A.).



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Exemplos de Aplicaes (Casos prticos para discusso):

Foto 01. Escavaes em reas urbanas.

Foto 02. Escavaes profundas em rocha (Mecnica das Rochas).



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Foto 03. Barragem de terra e enrocamento.

Foto 04. Pequenas Centrais Hidroeltricas (PCHs).



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Foto 05. Estabilizao de blocos de rocha.

Foto 06. Estabilizao de Taludes Rochosos.



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Foto 07. Ruptura de taludes em solo.

Foto 08. Compactao dos solos.



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Foto 09. Projeto e Execuo de Fundaes Profundas.

Foto 10. Projeto e Execuo de Fundaes Diretas.



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Foto 11. Projeto e Execuo de Escoramento para Escavaes do Subsolo.

Foto 12. Projeto e Execuo de Pavimentao.



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Foto 13. Interpretao de Ensaios de Campo e Laboratrio em Solos.

Foto 14. Estudos de Capacidade de Carga de Solos.



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Foto 15. Obras subterrneas.



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Foto 16. Estudos de recalques e reforo de fundaes.

Foto 17. Aterros sobre solos moles.



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Foto 18. Rebaixamento do Lenol Fretico.

Foto 19. Barragens de Rejeitos.



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Foto 20. Obras de Estabilizao de Taludes.

Foto 21. Instrumentao Geotcnica.



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Foto 21. Pesquisas acadmicas.

1.7 O ENGENHEIRO GEOTNICO

(Por Renato Faria em http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/141/engenheiro-

geotecnico-119343-1.asp)

Alm das funes clssicas de investigao de solos e de projetos de fundaes e contenes,

campo de atuao se amplia para reas ambiental e de explorao de petrleo

No segmento imobilirio clssico, os servios desse profissional so solicitados principalmente

nas etapas iniciais da obra. ele quem coordenar as atividades de investigao do solo,

terraplanagem, escavaes, contenes, projeto e execuo de fundaes, entre outros.

Nas sondagens dos terrenos, o engenheiro geotcnico responsvel por identificar as camadas

de solo da regio, determinar suas propriedades mecnicas e geotcnicas - como a resistncia e a

deformabilidade -, realizar a anlise qualitativa dessas informaes, estudar a hidrologia subterrnea e

estabelecer as camadas seguras para apoio das fundaes, entre outras atribuies. sua

responsabilidade, tambm, realizar estimativas de deformaes ou rupturas devido a escavaes de

terra ou aterro em obras de terraplanagem.

O clculo das fundaes e contenes de uma construo, rea onde solo e estrutura esto em

permanente interao, tambm deve ficar sob responsabilidade de um engenheiro geotcnico. Ele estar

frente do planejamento e execuo das escavaes e contenes do terreno, acompanhando com



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ateno as acomodaes de solos decorrentes do servio. Esse profissional escolher, ainda, o melhor

tipo de conteno para cada obra, alm de cuidar da estabilizao dos solos, no caso de terrenos

acidentados.

Nas etapas de produo e execuo dos projetos de um edifcio, o calculista das fundaes

manter, na maior parte do tempo, contato prximo com o arquiteto e, principalmente, com o calculista

estrutural da construo. O primeiro traa o desenho geral do edifcio, o segundo projeta a estrutura e

determina as cargas atuantes nas bases dos pilares - informaes necessrias para que o projetista de

fundaes dimensione a base de apoio do edifcio e escolha a melhor tecnologia para sua execuo:

radier, sapatas, tubules, estacas pr-moldadas e hlice contnua, entre outros. Eventuais ajustes so

tratados com o calculista estrutural, que negocia alteraes no desenho com o arquiteto responsvel.

CURRCULO:

Atribuies: investigao de solos, elaborao de projetos de fundaes, contenes e

escavaes, superviso de servios de terraplanagem, percias tcnicas;

Formao: graduao em engenharia civil e ps-graduao (especializao ou mestrado/doutorado) com disciplinas da rea geotcnica (mecnica dos solos, estabilidade das

construes, estruturas metlicas e de concreto armado);

Experincia: de dois a cinco anos trabalhando em obras/projetos; Aptides: afinidade com clculos estruturais, estabilidade das estruturas, mecnica dos solos,

entre outros.

2 ORIGEM, FORMAO E NATUREZA DOS SOLOS

2.1 INTRODUO

Do ponto de vista da Engenharia Civil, pode-se definir solo como um material presente na crosta

terrestre, apresentando-se em trs fases: slida, lquida e gasosa, que pode ser usado como material de

construo ou elemento de suporte para obras de engenharia, podendo ainda ser escavado, arrimado e

perfurado.

Solo: Material presente na crosta terrestre, apresentando-se nas 3 fases fsicas:

o FASE SLIDA = minerais (primrios e secundrios) o FASE LQUIDA = gua o FASE GASOSA = Ar

Todo solo tem sua origem na decomposio e desintegrao de rochas por intemperismo qumico ou fsico, podendo ainda ter adio eventual de matria orgnica.



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Os solos, em sua formao, podem permanecer ou no no seu local de origem. Sendo

classificados, em funo de sua permanncia ou transporte por diversos tipos de agentes, como solos residuais ou transportados (sedimentares).

2.2 INTEMPERISMO

o conjunto de processos que ocasiona a decomposio e a desintegrao das rochas, por

ao de agentes atmosfricos e biolgicos.

TIPOS DE INTEMPIRISMO: Os processos de intemperismo so divididos so divididos em dois tipos: intemperismo qumico

e intemperismo fsico.

i) INTEMPERISMO QUMICO: o processo onde ocorrem modificaes qumicas ou mineralgicas nas rochas de origem. Seu

principal agente a gua e seus principais mecanismos so a hidrlise, hidratao, oxidao e

carbonatao, como descritos a seguir:

a) Hidrlise:

Combinao com os ons H+ e (OH)- da gua, com formao de novas substncias;

b) Hidratao:

Adio de molculas de gua aos compostos minerais, formando novos compostos;

c) Oxidao:

Processo onde os minerais se decompem pela ao oxidante do O2 e CO2 dissolvidos na gua.

d) Carbonatao:

Processo de decomposio dos minerais por ao do CO2 contido na gua juntos H2O e CO2

formam o cido carbnico (H2CO3), que um poderoso agente de decomposio qumica.

ii) INTEMPERISMO FSICO OU MECNICO: o processo caracterizado pelo faturamento ou desintegrao das rochas por mecanismos

fsicos, sem que haja alterao qumica ou mineralgica dos minerais de origem. O fraturamento leva ao

aumento da superfcie exposta ao intemperismo, aumentando as possibilidades de reataque fsico ou

qumico. Seus principais mecanismos so: variao de temperatura, congelamento da gua,

cristalizao de sais e ao fsica de vegetais.

FATORES QUE INFLUEM NO INTEMPERISMO:

a) Clima:

O intemperismo fsico ocorre com maior frequncia que o qumico nos climas ridos, enquanto o

intemperismo qumico tem sua ocorrncia favorecida nos climas tropicais, caracterizados pela alta

incidncia de chuvas e altas temperaturas e umidade. Nos climas temperados h um equilbrio entre a

ocorrncia de intemperismo fsico e qumico.



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b) Topografia:

Declives acentuados sofrem maior efeito de enxurradas e ao da gravidade, aumentando o

ataque fsico ou qumico. Alm disso, formaes montanhosas podem bloquear correntes de ar,

influenciando o regime de chuvas.

c) Tipo de Rocha:

Influem na maior ou menor resistncia oferecida ao intemperismo, pela existncia de fraturas,

falhas, porosidade. A composio mineralgica tambm influncia a resistncia e tipo de intemperismo.

d) Vegetao:

A presena de vegetao protege as rochas subjacentes ao solo, impedindo o avano do

intemperismo.

RESUMINDO: O clima e o material original controlam a velocidade de intemperizao.

A topografia influi no clima e tambm a velocidade de eroso, a profundidade de solo depositado

e o tempo disponvel para a intemperizao do material in situ antes de sua remoo. O clima

determina a quantidade de gua presente, a temperatura e as caractersticas da cobertura vegetal (e,

portanto, dos fatores biolgicos).

Para uma certa precipitao pluvial, o intemperismo qumico avana mais rpido em climas

quentes que nos frios.

Para uma certa temperatura, havendo drenagem franca da zona intemperizada, o intemperismo

mais rpido em clima mido do que no seco.

A profundidade do lenol d'gua influencia o intemperismo atravs da profundidade na qual o ar

est disponvel em forma de gs ou dissolvido na gua, e do tipo de atividade biolgica. O NA atual pode

diferir muito do que existia ao tempo da formao do solo.

O tipo de chuva importante. Chuva forte e curta erode e escoa. Chuva fina e duradoura

encharca e favorece a lixiviao.

Nos primeiros estgios do intemperismo e formao do solo, a natureza do material original

muito mais importante que aps longo perodo de intenso intemperismo. Embora at os solos mais

velhos guardem ainda algumas caractersticas da rocha matriz, o clima acaba por se tornar o fator mais

importante nos solos residuais.

Dos minerais que formam as rochas gneas, somente o quartzo e (menos) a muscovita (mica

clara) tm durabilidade qumica suficiente para sobreviver a longos perodos de intemperismo.



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2.3 TIPOS DE ROCHA (RESUMO)

As rochas so classificadas tradicionalmente em trs categorias por sua gnese: gneas;

sedimentares e metamrficas. As rochas gneas so definidas como as que so formadas por meio do

resfriamento de magmas, sendo consideradas como rochas primrias, ou seja, origem lquida. A energia

formadora das rochas gneas de magmas o calor interno da Terra. O resfriamento dos magmas pode

ocorrer tanto na superfcie quanto no interior da Terra.

As rochas sedimentares so definidas como as que so formadas por meio da sedimentao ou

decantao de materiais na superfcie da Terra. Normalmente existem rochas originais que foram

desagregadas, decompostas e transportadas, e esses materiais foram levados at o local de

sedimentao. Neste sentido, as rochas sedimentares so consideradas secundrias, origem slida. A

energia formadora das rochas sedimentares fundamentalmente solar e qumica. O local de formao

especificamente a superfcie da Terra.

As rochas metamrficas so definidas como as que se formam por meio da transformao de

rochas originais sob altas temperaturas e presses do interior da Terra. As rochas originais podem ser

tanto gneas, sedimentares quanto metamrficas. Neste sentido, as rochas metamrficas so

classificadas como as secundrias, tambm de origem slida. A energia formadora das rochas

metamrficas trmica e mecnica da parte interna da Terra, e o local de formao especificamente o

interior do planeta.

Tipos de Rochas.



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2.4 SOLOS E ROCHAS NO RIO DE JANEIRO.

O conhecimento das Rochas e Solos do Rio de Janeiro tem grande importncia na anlise dos

processos de deslizamento de taludes. O substrato rochoso das encostas do Rio de Janeiro formado

fundamentalmente por rochas metamrficas de alto grau, gnaisses e migmatitos e, gneas intrusivas

granticas que normalmente cortam as anteriores. Este contexto geolgico apresenta grande

complexidade estrutural e de difcil relacionamento estratigrfico. Suas idades so Pr-Cambrianas, isto

, superiores a 570 Ma, embora alguns granitos apresentem idades um pouco mais jovens. Todo o

conjunto atravessado por gneas mais recentes, na forma de diques bsicos (diabsios) ou alcalinos

(tinguatos, traquitos e fonolitos), estes associados ao grande corpo gneo sientico do Macio

Mendanha-Gericin e de idade Cretcea (65 Ma).

Os trs macios montanhosos encontrados no Municpio do Rio de Janeiro - Tijuca, Pedra

Branca e Gericin-Mendanha - so constitudos por rochas gnissicas, granticas e alcalinas. O conjunto

gnissico tem suas melhores exposies no Macio da Tijuca e em reas a ele perifricas da Plancie

Litornea e colinas relacionadas, com grande densidade populacional. Apresenta litologias

diversificadas, de composio mineralgica varivel e com diferentes tipos de deformao geolgica. Os

materiais de alterao e de coberturas relacionadas tambm apresentam expressiva variabilidade,

decorrente da estruturao geolgica, do relevo e do clima.

Resumo de aspectos relevantes de natureza geolgica e geotcnica referente s Rochas e

Solos no Rio de Janeiro:

Litologias: Srie Inferior e Srie Superior.

Litotipos gnissicos: Leptinitos, Plagioclsio Gnaisse, Gnaisse Facoidal, Kinzigito e Biotita Gnaisse.

Minerais das rochas metamrficas do Rio de Janeiro: Quartzo, Feldspatos Micas, Granada, Sillimanita, Cordierita e Clorita.

Litotipos gneos: Metagabro da Tijuca, Granodiorito Pedra Branca, Tonalito Graja, Granito Utinga e

Granito Favela, Granito Rosa, Allanita, Granito, Diabsio, Sienito Nefelnico ou Foiaito, Fonolito e

Traquito.

Minerais das rochas gneas do Rio de Janeiro Minerais Essenciais: (quartzo, slica pura e os feldspatos). Minerais claros: (Quartzo e Feldspatos). Minerais escuros ou ferromagnesianos: (Olivina, Piroxnios, Anfiblios, Micas,

Biotita ou Mica Preta, Muscovita ou Mica Branca).

Minerais Acessrios: (zirco, esfeno ou titanita, apatita, allanita, monazita, ilmenita e magnetita, magnetita, ilmenita, pirita e calcopirita).



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Minerais Resistatos: (quartzo, feldspato, mica, ilmenita, magnetita, monazita, zirco e rutilo).

Estruturas Geolgicas Estruturas tectnicas: Falhas, Juntas ou Diclases, Dobras, Foliaes e lineaes e Zonas de Cisalhamento.

Estruturas Atectnicas: Juntas de Alvio ou de Descompresso e Juntas de contrao de Massas gneas.

Arcabouo Estrutural do Rio de Janeiro Solos e Perfis de Alterao

2.5 CLASSIFICAO DOS SOLOS QUANTO SUA ORIGEM

Os solos, em sua formao, podem permanecer ou no no seu local de origem, sendo

classificados em funo de sua permanncia ou transporte por diversos tipos de agentes, como solos residuais ou transportados.

a) Solo Residual: o produto do intemperismo das rochas que permanecem no local de sua formao. O solo a camada mais externa de um perfil de desagregao de rocha. Na realidade no

existe um limite definido entre solo e rocha, mas sim uma transio gradual onde as camadas se

apresentam em ordem crescente de destruio da estrutura rochosa, no interior para a superfcie, como

mostra o perfil a seguir:



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Escavao em Solo Residual:

Perfil geotcnico tpico de solo residual de Gnaise do Rio de Janeiro (Ortigo, 1997)



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Talude representativo de uma rocha metamrfica com vrias fases de intemperismo

representativo de rochas metamrficas que ocorrem na regio. Neste perfil, esto bem evidentes as

vrias camadas de tonalidades diferentes, resultantes da decomposio dos minerais que faziam parte

da constituio mineralgica da rocha matriz. Camadas com diferentes constituies mineralgica,

geram camadas de solo residual jovem com diferentes gradientes hidrulicos. Nota- se tambm na parte

superior do perfil, o incio da eroso por ravinamento.



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b) Solo Transportado (ou Sedimentar): aquele que sofre ao de agentes transportadores e se acumulam em local diferente do de sua origem. So classificados conforme o tipo de agente

transportador (Tabela abaixo).

Tabela. Tipos de Solos Sedimentares: Solo Sedimentar Agente Transportador Elico (ex. Dunas) Vento

Glacial Geleiras Pluvial gua das chuvas

Fluvial (Aluvio, seixos rolados de gros arred.) gua dos rios Martimo (piso marinho) gua dos mares

Aterro (mecnico/hidrulico) Lixvio (lixo lanado nas encostas) Homem

Solo coluvionar ou colvio (frao fina) + Tlus (frao grossa; p das escarpas rochosas) Fig. 02 Gravidade

Em resumo, tm-se:

Coluviais ou Tlus = transporte se d pela ao da gravidade (escorregamento, eroso

superficial). Detritos se depositam ao p de elevaes e encostas. Muitas vezes, a presena de talus

pode ser identificada pelo tipo de vegetao. As bananeiras tm uma predileo especial por esses

terrenos, devido baixa compacidade (muito fofos) e elevada umidade.

Exemplo de Solo Coluvionar.



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A Figura acima apresenta um tipo de solo denominado coluvial ou talus, muito comum ao p de

encostas naturais de granito e gnaisse, caso tpico dos morros do Rio de Janeiro e de toda a serra do

Mar. Devido ao deslizamento e ao transporte pela gua de massas de solo, um material muito fofo e em

geral contendo muitos blocos soltos depositado prximo ao p das encostas. Este depsito sempre a

grande causa de acidentes durante chuvas intensas, que o saturam e elevam o nvel dgua do terreno,

levando-o ao deslizamento.

Exemplo de Solo Coluvionar

Perfil geotcnico tpico de solo coluvional ou tlus (Ortigo, 1997)

Solo Coluvionar

Talude



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Aluviais (Fluviais ou Pluviais) = detritos se depositam nas margens e leitos dos rios, pela ao

de transporte dos cursos dgua.

A Deposio em rios resulta de reduo da velocidade causada por:

decrscimo da declividade

resistncia ao escoamento

reduo da vazo

descarga em guas mais calmas (lago, mar)

As partculas sedimentam, a superfcie do terreno alteia e a corrente muda de curso. Acaba por

haver um leque a partir do ponto de reduo da velocidade. Em estgio posteriores o rio ocupa apenas

pequena calha inserida no leque. Ocorrendo enchentes, o rio se espalha e deposita, principalmente areia

e cascalho, nas zonas de profundidade de gua menor. Formam-se diques naturais.

Em lagos e, mais comumente, em mares, ocorre a floculao da argila em ambiente distinto ao

do rio, acelerando a sedimentao.

Exemplo de Solo Aluvionar.

Elicos = transporte pela ao dos ventos. Ex.: Dunas das praias litorneas e Loess (no

identificado no Brasil).



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Depsitos Elios: O vento erode areia e silte em geral, carreando o material bastante acima do

terreno (principalmente silte, transportado a grandes distncias). o nico agente que transporta colina

acima (contra a gravidade). Transporte de areia aos saltos, em velocidade pequena de alterao da

topografia, a principal atividade elica.

A deposio ocorre por reduo na velocidade do vento, em geral em regies abrigadas de

desertos. Dunas (areias) e loesses (siltes) so os principais tipos de depsitos elios.

Exemplo de Solo Elico.



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Glaciais = transporte pela ao do gelo.

Exemplo de Solo Glacial.

Sedimentos Marinhos: Em guas rasas, a deposio de ondas ocorre quando a intensidade da

turbulncia diminui devido a:

perodo de guas calmas, ou correntes de retorno em direo e guas relativamente mais calmas.

Tipos principais de depsitos marinhos:

areia de praia solos finos em lagoas e zonas planas sujeitas a mars

Na plataforma continental (30% da rea de terra), os depsitos so originrios do continente:

areias, siltes, argilas.

Observar que durante a ltima glaciao terminada h 10.000/12.000 anos, o nvel do mar

baixou cerca de 100m. A geologia da plataforma semelhante do continente, e os solos tm

propriedades comparveis.

As guas profundas (ou abissais) correspondem a regies com depsitos de origem terrestre e

aqutica (restos de plantas, esqueletos de animais, conchas, etc.).

A Figura abaixo ilustra um perfil tpico de solo sedimentar, muito comum no litoral brasileiro

devido sedimentao do transporte fluvial no ambiente marinho das baas e restingas, como o caso,

por exemplo, da argila do Rio de Janeiro, depositada em toda a periferia da baa de Guanabara, e das



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argilas de Santos, de Florianpolis e de So Lus. A camada superficial de argila mole muito fraca e a

construo sobre este tipo de terreno sempre problemtica, requerendo a realizao de estudos

especiais por engenheiro geotcnico experiente.

Perfil geotcnico tipico de argila mole (Ortigo, 1997)

Amostras de argilas moles orgnicas (Baroni, 2010)



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Perfil geotcnico tipico de argila mole (Ortigo, 1997)



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c) Solos Orgnicos: particularidade de solo transportado. Ocorrem principalmente, em depresses continentais e baixadas de rios e litorneas, pelo acmulo de restos vegetais e animais. So

altamente compressveis. Quando ricos em matria orgnica vegetal e apresentam consistncia fibrosa

so chamados de Turfa (cor escura, forte odor).

Exemplo de Solo Orgnico (turfa).

Observao: Eroso, transporte e Deposio Rios, correntes marinhas, ondas, vento, gravidade, geleiras esto sempre transportando solo,

cada um causando modificaes fsicas marcantes no sedimento.

Partculas pequenas em fluxo laminar, tm uma velocidade de sedimentao proporcional ao

quadrado do dimetro. Partculas grandes em escoamento turbulento, tem velocidade de sedimentao

proporcional raiz quadrada do dimetro.

As partculas ficam em suspenso enquanto a turbulncia da corrente maior que a velocidade

de sedimentao. As partculas maiores no ficam em suspenso, mas podem ser arrastadas pelo

agente transportador ao longo da superfcie do terreno. Partculas intermedirias podem avanar aos

saltos. Materiais solveis so carregados sem dissoluo e precisam posteriormente se as condies se

alteram.

Assim, a concentrao do sedimento no constante com a profundidade da corrente. Pode ser,

aproximadamente, para as partculas pequenas, mas as grandes se acumulam prximo ao fundo.

Para a eroso, necessrio que a fora de arraste do fluido exceda a resistncia de origem

gravitacional, coesiva e friccional da partcula.

Para o transporte, menores velocidades mdias so necessrias (embora seja de se notar que

as velocidades junto s fronteiras so inferiores s velocidades mdias).

O transporte provoca separao de partculas em grupos diferentes dimetros no sedimento: ou

em camadas (ou lentes) ou em variao longitudinal (partculas mais finas avanam mais longe do ponto

de origem). Gros esfricos sedimentam mais rpido que os no-esfricos. Gros mais densos tambm.



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Variaes sazonais da velocidade da corrente podem tornar a seleo natural de dimetros

muito complexa. O fato da calha da corrente variar tambm complica muito o processo de deposio. A

abraso afeta o tamanho e a forma das partculas grandes e apenas a forma das areias e partculas

menores, (gros de areia so arredondados e polidos pela ao da gua).

Os minerais so afetados diferentemente pelo transporte. Os feldspato, por exemplo, so

decompostos quimicamente, enquanto o quartzo muito menos afetado ( e s mecanicamente).

Efeito do Transporte no Sedimento

gua Ar Gelo Gravidade Tamanho Reduo por

dissoluo, pequena abraso em suspenso; alguma abraso e impacto no arraste.

Reduo considervel

Considervel desgaste e impacto

Impacto considervel

Forma e rugosidade

Arredondamento de areia e cascalho

Alto grau de arredondamento

Partculas angulares e achatadas

Partculas angulares, no-esfricas

Textura superficial Areia: lisa, polida, brilhante silte: efeito pequena

Impacto produz superfcie c/ rugosidade fina

Superfcies estriadas

Superfcies estriadas

Seleo de granulometria

Considervel Grande (longitudinal)

Muito pequena Nenhuma



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3 EXERCCIOS

1. Cite trs problemas de engenharia estudados e resolvidos pela mecnica dos solos, comentando os

campos de ao.

2. Descreva, de maneira sucinta, os processos de formao rocha-solo. Comente a possibilidade de

em um perfil de solo encontrarmos uma camada de solo residual sobrejacente a uma camada de

solo sedimentar.

3. Com relao formao dos solos, como eles podem ser classificados. Descreva resumidamente.

4. Defina: i) Solo residual jovem; ii) Solo residual maduro; iii) Tlus;

5. Por que o solo residual possui diferentes camadas? Desenhe esquematicamente o perfil de um solo

residual.

6. Distingue intemperismo fsico de qumico, citando os mecanismos / agentes relacionados a estes

processos e citando as principais caractersticas dos solos formados pela predominncia de um ou

outro tipo de intemperismo.

7. Fale sobre a influncia do agente de transporte na formao de solos sedimentares.

8. O que voc entende por minerais primrios? E por minerais secundrios?

9. Descreva um perfil tpico de solo residual, citando as principais caractersticas de cada horizonte.

Como deve variar a resistncia compresso simples de um solo residual ao longo de seu perfil de

intemperismo? Em um determinado local voc acharia possvel encontrar uma camada de solo

residual sobreposta a uma camada de solo sedimentar?

10. Disserte sobre algumas propriedades de engenharia de solos residuais e sedimentares.

4 UNIDADE I. LEITURA COMPLEMENTAR E REFERNCIAS FERRAZ NPOLES A.D. (1970) Historia da Mecnica dos Solos no Brasil. IV Congresso

Brasileiro de Mecnica dos Solos e Engenharia de Fundaes, Vol. II Tomo I, pp. 169-215,

Guanabara, 1970.

SAYO, A. S. F. J. (Ed) Histria da Engenharia Geotcnica no Brasil 60 anos da Associao Brasileira de Mecnica dos Solos e Engenharia Geotcnica, 2010.

CARLOS DE SOUZA PINTO Curso Bsico de Mecnica dos Solos 3a Edio, Editora Oficina de Textos Unidade 01;

HOMERO PINTO CAPUTO Mecnica dos Solos e suas Aplicaes volumes 1 Livros Tcnicos e Cientficos Editora Unidades 1 e 2;

Site: www.abms.com.br

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Unidade 01_Introdução a Mecânica Dos Solos - ANDRE LIMA