Wallace de Sa

UNIVERSIDADE CATLICA DE PERNAMBUCO UNICAP PR-REITORIA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSO

MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

Wallace Borges de S

ESTUDO DA INTERAO SOLO-MURO EM CONCRETO CONVENCIONAL, COM RESDUO DE CONSTRUO E

DEMOLIO (RCD) E ALVENARIA DE PEDRA

Dissertao apresentada Universidade Catlica de Pernambuco para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil.

Recife Maro/2006

S111e S, Wallace Borges de Estudo da interao solo-muro em concreto convencional,

com resduo de construo e demolio (RCD) e alvenaria de pedra / Wallace Borges de S; orientadores, Silvio de Melo Ferreira, Joaquim Teodoro Romo de Oliveira, 2006.

112 f. : il.

Dissertao (Mestrado) - Universidade Catlica de Pernambuco. Pr-reitoria de Ensino, Pesquisa e extenso, 2006.

1. Muro de arrimo. 2. Ancoragem (Engenharia de estruturas).

3. Solos - Compactao. I. Ttulo.

CDU 624.137.4

UNIVERSIDADE CATLICA DE PERNAMBUCO UNICAP PR-REITORIA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSO

MESTRADO EM ENGENHARIA CIVIL

Wallace Borges de S



Dissertao apresentada Universidade Catlica de Pernambuco para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Civil.

Recife Maro/2006

S111e S, Wallace Borges de Estudo da interao solo-muro em concreto convencional,

com resduo de construo e demolio (RCD) e alvenaria de pedra / Wallace Borges de S; orientadores, Silvio de Melo Ferreira, Joaquim Teodoro Romo de Oliveira, 2006.

112 f. : il.

Dissertao (Mestrado) - Universidade Catlica de Pernambuco. Pr-reitoria de Ensino, Pesquisa e extenso, 2006.

1. Muro de arrimo. 2. Ancoragem (Engenharia de estruturas).

3. Solos - Compactao. I. Ttulo.

CDU 624.137.4



Dissertao apresentada Universidade Catlica de

Pernambuco para obteno de ttulo de Mestre em

Engenharia Civil.

rea de Construo:

Engenharia das Construes

Orientadores:

Prof. Silvio Romero de Melo Ferreira, D.Sc.

Prof. Joaquim Teodoro Romo de Oliveira, D.Sc.

Recife 2006

ESTUDO DA INTERAO SOLO-MURO EM CONCRETO CONVENCIONAL, COM RESDUO DE CONSTRUO E DEMOLIO (RCD) E ALVENARIA DE PEDRA

Wallace Borges de S

DISSERTAO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAO DOS

PROGRAMAS DE PS-GRADUAO DA UNIVERSIDADE CATLICA DE

PERNAMBUCO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARA OBTENO

DO GRAU DE MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL.

Aprovada por:

__________________________________________ Prof. Silvio Romero de Melo Ferreira, D.Sc.

__________________________________________ Prof. Joaquim Teodoro Romo de Oliveira, D.Sc.

__________________________________________ Prof. Romilde Almeida de Oliveira, D.Sc.

__________________________________________ Prof. Bernard Bulhes Pedreira Genevois, D.Sc.

Recife, PE Brasil Maro de 2006.

DEDICATRIA

Aos meus pais, Joo Gomes de S ( in memoriam) e Maria Eunice Borges de S, pelo grande esforo aplicado em minha educao, pelo exemplo de dignidade e valorizao aos estudos - to presentes em suas vidas - como princpios transmitidos a mim.

AGRADECIMENTOS

A Deus, por me ter concebido a oportunidade da vida, sade e persistncia para concretizar esse

trabalho.

Universidade Catlica de Pernambuco (UNICAP), pela minha formao de Ps-Graduao,

dada na oportunidade de integrar a 1a turma do Mestrado de Engenharia Civil.

Ao meu orientador, Prof. Dr. Silvio Romero de Melo Ferreira, pela pacincia em conduzir

minhas dificuldades, objetividade e competncia na abordagem do tema dessa dissertao e

disponibilidade incansvel de verificao da pesquisa realizada .

Ao meu co-orientador, Prof. Dr. Joaquim Teodoro Romo de Oliveira, pelas orientaes

cientficas apropriadas, pela pedagogia amiga do ensino e sua participao constante na

construo das etapas desse trabalho.

equipe de laboratoristas do Departamento de Engenharia e Arquitetura da UNICAP: Andr

Miranda, Andr Malta, Washington Esposito e, em especial, Severino Pedro, pela grande ajuda

no desenvolvimento dos ensaios de laboratrio.

equipe de laboratoristas do Laboratrio de Solos e Instrumentao do Departamento de

Engenharia Civil da UFPE: Francisco Moura, Leandro Moura, por todo apoio na fase

experimental deste trabalho.

Aos professores Jos Orlando e Fernando Artur, pelas sugestes eficientes no processo

conclusivo do trabalho.

equipe de professores do Mestrado de Engenharia Civil da UNICAP com os quais tive

oportunidade de aprender. Aos colegas do Mestrado, pela amizade construda e apoio ao longo

dos dois anos de estudo e pesquisa.

colega, Fabiana Padilha, pela disposio constante em nos fornecer material de pesquisa.

Escola Politcnica de Pernambuco, pelo auxilio tcnico, ao ceder o britador de mandbula.

amiga, Poliana Marques, pela providencial ajuda no mapeamento das pedras para os ensaios

laboratoriais. Aos amigos Vandr Ricardo e Eduardo Jos, pela sempre constante solicitude na

organizao do material de dissertao.

minha irm, Vera Borges, professora da UNICAP, que me motivou a fazer o Mestrado de

Engenharia desta Instituio, para meu aperfeioamento profissional no ensino superior.

Aos meus pais, Joo e Eunice S, pela dedicao infinita, apoio material, confiana e respeito

minha escolha em querer ter feito Mestrado de Engenharia Civil.

RESUMO

Um dos principais problemas, na Regio Metropolitana do Recife (RMR), nas encostas, a

ocupao antrpica desordenada, aumentando o nmero de moradias em reas de risco. Uma das

solues para a estabilizao das encostas o uso da construo de estrutura de conteno como

muro de arrimo. O ngulo de atrito solo-muro um parmetro fundamental para o

dimensionamento. O seu valor utilizado na avaliao dos empuxos ativo e passivo na anlise de

estabilidade do muro. A prtica atual de projetos considera o valor do ngulo de atrito solo-muro

como sendo igual ao ngulo de atrito do solo, uma parcela dele ou mesmo nulo a depender do

caso. Valores experimentais para solos brasileiros no esto disponveis na literatura. Desta

forma, os projetos de muros de arrimo podem estar sendo dimensionados contra a segurana ou

de forma antieconmica. Neste contexto na presente dissertao, foram realizados ensaios de

cisalhamento direto em corpos de prova de solo e de outro material representativo de muros de

arrimo (concreto convencional, concreto com agregado de resduos de construo e demolio -

RCD e rocha), com o objetivo de obter os ngulos de atrito interno do solo e do contato solo-

muro. Foram utilizados dois solos das encostas do Recife um arenoso (Ibura) e outro argiloso

(Nova Descoberta). Foram avaliadas as rugosidades das superfcies em contato com os solos,

para analisar sua influncia na interao solo-muro. Os resultados obtidos so comparados com

valores sugeridos na literatura, considerando a influncia do solo e da rugosidade da superfcie de

contato. A relao entre o ngulo de atrito solo-muro e o ngulo de atrito do solo (/) varia de

3/4 a 1, com a Rugosidade Mdia, para o solo arenoso do Ibura e de 1/3 a 3/4 para o solo argiloso

de Nova Descoberta. No solo arenoso, o atrito solo-muro tem menor influncia da rugosidade da

superfcie de contato e tem valor muito prximo do ngulo de atrito interno do solo. No solo

argiloso o atrito solo-muro fortemente influenciado pela rugosidade da superfcie de contato, e

o seu valor varia de 1/3 a 3/4 do ngulo de atrito do solo.

ABSTRACT

One of the main problems, in the Region Metropolitan of Recife (RMR), in the hillsides it is the

disordered occupation, increasing the number of housings in risk areas. One of the solutions for

the stabilization of the hillsides is the use of the construction of retained structure as support wall.

The friction angle soil-wall is a basic parameter for the design of a support wall. Its value is used

in the evaluation of the pushes active and passive in the analysis of stability of the wall. Practical

the current one of projects in Brazil considers the value of the friction angle soil-wall as being

equal to the angle of friction of the soil, a parcel of it or same zero to depend on the case. The

values found in literature also indicate as estimative for this angle values that vary of zero to the

angle of friction of the soil. Experimental values for Brazilian soils are not available in literature.

Of this form the projects of support walls can be being designed against the security or of

uneconomical form. In this context in the present dissertation tests of direct shear in specimens of

composites of soil and another representative material of support walls had been carried through

(conventional concrete, concrete with recycled aggregate of RCD and rock), with the objective to

get the friction angle soil-wall. Two soils of the hillsides of Recife had been used (sandy and a

other clayey one). The roughness of the surfaces in contact with soil had been evaluated, to

analyze its influence in the interaction soil-wall. The gotten results are compared with values

suggested in literature, having considered the influence of the soil and the roughness of the

contact surface. The relation enters the friction angle soil-wall and the angle of friction of the

ground (/) varies of 3/4 the 1, with the average roughness for the soil sandy of the Ibura and of

1/3 the 3/4 for the soil clayey of Nova Descoberta. In the soil sandy, the friction soil-wall has

minor influence of the roughness of the faying surface and has value very next to the angle of

internal friction of the soil. In the soil clayey the friction soil-wall strong is influenced by the

roughness of the faying surface, and its value varies of 1/3 the 3/4 of the angle of friction of the

soil.

SUMRIO

CAPTULO I INTRODUO............................................................................................... 1

1.1 Relevncia do tema................................................................................................................. 1

1.2 Objetivos.. 2

1.2.1 Objetivo geral....................................................................................................................... 2

1.2.2 Objetivos especficos........................................................................................................... 2

1.3 Estrutura da Dissertao......................................................................................................... 3

CAPTULO II REVISO BIBLIOGRFICA..................................................................... 4

2.1 Estruturas de conteno.......................................................................................................... 4

2.1.1 Muro de arrimo................................................................................................................... 4

2.1.2 Condies de estabilidade de conteno de peso - muros de arrimo.............................. 4

2.1.3 Tipos de muro...................................................................................................................... 6

2.1.3.1 Muro de solo cimento ensacado...................................................................................... 6

2.1.3.2 Muro com alvenaria armada............................................................................................. 7

2.1.3.3 Muro de pedra seca sem rejunte................................................................................... 8

2.1.3.4 Muro de alvenaria de pedra com rejunte...................................................................... 9

2.1.3.5 Muro de concreto armado................................................................................................ 10

2.1.3.6 Muro de gabio caixa.................................................................................................... 10

2.1.3.7 Muro de bloco de concreto articulado encaixado sem rejunte.................................. 11

2.1.3.8 Muro de solo-pneu............................................................................................................ 13

2.2 Resistncia ao cisalhamento dos solos.................................................................................. 14

2.3 Ensaio de cisalhamento direto................................................................................................ 21

2.4 Atrito solo-muro...................................................................................................................... 22

2.5 Rugosidade de superfcies...................................................................................................... 29

2.5.1 Sistemas de medio da rugosidade superficial................................................................. 30

2.6 Agregados reciclados.............................................................................................................. 34

2.6.1 Normalizao internacional para agregados reciclados..................................................... 34

2.6.2 Caracterizao de agregados reciclados............................................................................. 35

2.6.3 Processo de substituio de agregado natural por reciclado............................................. 36

2.6.4 Produo de concretos durveis com agregados reciclados.............................................. 38

CAPITULO III METODOLOGIA....................................................................................... 39

3.1 Introduo 39

3.2 Interao solo-muro................................................................................................................ 39

3.2.1 Caracterizao dos solos..................................................................................................... 40

3.2.2 Resistncia ao cisalhamento do solo ensaio de cisalhamento direto............................ 40

3.2.3 Interao solo-muro............................................................................................................. 41

3.3 Preparao das superfcies de contato.................................................................................... 43

3.3.1 Preparao dos agregados.................................................................................................... 43

3.3.2 Caracterizao dos agregados naturais e de RCD............................................................. 44

3.4 Avaliao da rugosidade das superfcies de contato solo- muro.......................................... 48

CAPTULO IV - APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS......................... 52

4.1 Introduo. 52

4.2 Caracterizao do solo e da resistncia ao cisalhamento...................................................... 52

4.2.1 Caracterizao fsica do solo............................................................................................... 52

4.2.2 Avaliao das rugosidades das superfcies de contato...................................................... 54

4.2.3 Resistncia ao cisalhamento dos solos............................................................................... 60

4.3 Resistncia ao cisalhamento solo-muro ensaio de cisalhamento direto........................... 66

4.3.1 Solo arenoso do Ibura.......................................................................................................... 87

4.3.1.1 Solo concreto convencional.......................................................................................... 87

4.3.1.2 Solo rocha...................................................................................................................... 87

4.3.2 Solo argiloso de Nova Descoberta.................................................................................... 88

4.3.2.1 Solo concreto convencional........................................................................................... 88

4.3.2.2 Solo concreto com agregado RCD................................................................................ 88

4.3.2.3 Solo rocha...................................................................................................................... 88

4.4 Fatores influentes na interao solo-muro.............................................................................. 89

4.4.1 Influncia do tamanho do corpo de prova no ngulo de atrito.......................................... 89

4.4.2 Relao de atrito solo-muro com a rugosidade.................................................................. 90

4.4.3 Relao de atrito solo-muro com o ngulo de atrito interno do solo................................ 90

CAPTULO V - CONCLUSES E SUGESTES PARA FUTURAS PESQUISAS........ 93 5.1 Principais concluses........................................................................................................... 94 5.2 Sugestes para futuras pesquisas......................................................................................... 96

REFERNCIAS ...................................................................................................................... 97

ANEXO.......... 104

LISTA DE FIGURAS

CAPTULO II REVISO BIBLIOGRFICA

Figura II.1 - Resultante do peso do muro (R) na base, componentes vertical (V) e horizontal

(H) e aspecto do diagrama de presso no solo de apoio........................................ ....................

5

Figura II.2 - Muro de solo cimento ensacado - Rip-Rap (FIDEM, 2001b)............................... 6

Figura II.3 - Muro com alvenaria armada (FIDEM, 2001b)..................................................... 7

Figura II.4 - Muro de alvenaria de pedra-com rejunte (Arq. da profa. Vera S /UNICAP-2004).. 9

Figura II.5 - Muro de bloco de concreto articulado-encaixado sem rejunte (FIDEM, 2001b).. 12

Figura II.6 - Muro constitudo de solo-pneu (FIDEM, 2001b).................................................. 13

Figura II.7 Grfico representando o critrio de Mohr............................................................. 15

Figura II.8a e II.9b -Fora peso e as resultantes da tenso lateral e da reao na base da cunha 25

Figura II.10 - Conceito de linha mdia...................................................................................... 31

Figura II.11 - Rugosidade mdia Ra............................................................................................................. 32

Figura II.12 - Pefis de mesma rugosidade mdia, mas de diferentes configuraes................. 32

Figura II.13 - Rugosidade total................................................................................................. 33

CAPTULO III METODOLOGIA

Figura III.1 Locais de obteno das amostras dos solos. A Nova Descoberta , B Ibura.... 40

Figura III.2 Realizao de ensaio de cisalhamento direto......................................................... 42

Foto III.3 Corpo de prova de concreto RCD submetido ao teste de Cisalhamento................. 42

Foto III.4 Material coletado de alvenaria, argamassa e concreto............................................. 44

Foto III.5 Material de RCD j com suas devidas propores de mistura.................................. 45

Figura III.6 Composio do agregado grado RCD utilizado na pesquisa................................ 45

Foto III.7 Execuo do processo de peneiramento segundo norma NBR-7217....................... 46

Figura III.8 Britador de mandbula utilizado na pesquisa.......................................................... 46

Figura III.9 Caracterizao do agregado mido de RCD e natural-areia.................................. 47

Figura III.10 - Caracterizao do agregado grado de RCD e agregado natural-brita................ 47

Figura III.11 - Concreto de agregado RCD moldado em frma de madeira................................ 48

Figura III.12 - Traado em rocha objetivando medir a profundidade da superfcie................... 49

Figura III.13 - Mapeamento de superfcie de concreto RCD por deflectrmetro........................ 49

Foto III.14 Esquema simplificado de rugosidade mdia...................................................... 51

Foto III.15 Esquema simplificado de rugosidade total........................................................ 51

CAPTULO IV - APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS

Figura IV.1 - Curvas Granulomtricas.................................................................................... 53

Figura IV.2 - Carta de Plasticidade - Atividade - VARGAS (1985)...................................... 53

Figura IV.3 - Curvas de Compactao.................................................................................... 54

Figura IV.4 Representao pelo software 3D STUDIO da forma aramada da superfcie de

rugosidade do concreto convencional................................................................................

56

Figura IV.5- Representao da rugosidade pelo software 3D STUDIO aps o mapeamento do

concreto convencional..................................................................................................................

56

Figura IV.6 Vista ortogonal da pastilha de concreto convencional.......................................... 56


rugosidade do concreto com agregado reciclado de construo e demolio-RCD.....................

57

Figura IV.8- Representao da rugosidade pelo software 3D STUDIO aps o mapeamento do

concreto com agregado reciclado de construo e demolio-RCD...........................................

57

Figura IV.9 Vista ortogonal da pastilha de concreto com agregado reciclado de construo e

demolio-RCD...........................................................................................................................

57


rugosidade de rocha.....................................................................................................................

58

Figura IV.11 - Representao da rugosidade pelo software 3D STUDIO aps o mapeamento

de rocha...

58

Figura IV.12 Vista ortogonal da pastilha de rocha................................................................... 58

Figura IV.13 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo - Corpo de prova com lado 50

mm Solo do Ibura.....................................................................................................................

62


mm Solo do Ibura.....................................................................................................................

63


mm Solo de Nova Descoberta...................................................................................................

64


mm Solo de Nova Descoberta...................................................................................................

65

Figura IV.17 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto (superfcie rugosa)

Solo do Ibura Corpo de prova com lado 50 mm........................................................................

67

Figura IV.18 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto (superfcie de

rugosidade mdia) Solo do Ibura Corpo de prova com lado 50 mm.......................................

68

Figura IV.19 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto (superfcie lisa) Solo

do Ibura Corpo de prova com lado 50 mm.................................................................................

69

Figura IV.20 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-rocha Solo do Ibura Corpo de

prova com lado 50 mm..................................................................................................................

70


Solo do Ibura Corpo de prova com lado 100 mm......................................................................

71


rugosidade mdia) Solo do Ibura Corpo de prova com lado 100 mm.....................................

72

Figura IV.23 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto (superfcie lisa)

Solo do Ibura Corpo de prova com lado 100 mm...................................................................

73

Figura IV.24 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-rocha Solo do Ibura Corpo de

prova com lado 100 mm...............................................................................................................

74


Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 50 mm...............................................

75


rugosidade mdia) Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 50 mm.............

76

Figura IV.27 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto (superfcie lisa) Solo

do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 50 mm.......................................................

77

Figura IV.28 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto RCD (superfcie

rugosa) Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 50 mm...............................

78

Figura IV.29 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto RCD (superfcie lisa)

Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 50 mm...............................................

79

Figura IV.30 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-rocha Solo de Nova

Descoberta Corpo de prova com lado 50 mm............................................................................

80


Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 100 mm.............................................

81


rugosidade mdia) Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 100 mm............

82

Figura IV.33 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto (superfcie lisa)

- Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 100mm............................................

83

Figura IV.34 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto RCD (superfcie

rugosa) Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 100 mm.............................

84

Figura IV.35 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-concreto RCD (superfcie lisa)

Solo do Alto do Reservatrio Corpo de prova com lado 100 mm.............................................

85

Figura IV.36 Curvas do ensaio de cisalhamento direto solo-rocha Solo de Nova Descoberta

Corpo de prova com lado 100 mm.............................................................................................

86

Figura IV. 37 - Relao entre valores dos ngulos de atrito obtidos com corpos de prova com

dimenses 50mm X50mm e 100mm X100mm, em diferente superfcies de contato..................

89

Figura IV.38 - Variao do atrito solo-muro com a Rugosidade Total, Rugosidade Mdia e

Rugosidade Mdia Quadrtica para o solo arenoso do Ibura........................................................

91

Figura IV. 39 - Variao do atrito solo-muro com a Rugosidade Total, Rugosidade Mdia e

Rugosidade Mdia Quadrtica para o solo argiloso em Nova Descoberta...................................

92

Figura IV. 40 - Relao do ngulo de atrito solo-muro com ngulo de atrito solo-solo em

funo da Rugosidade Mdia para o solo arenoso do Ibura e do solo argiloso de Nova

Descoberta....................................................................................................................................

93

LISTA DE TABELAS

CAPTULO II REVISO BIBLIOGRAFICA

Tabela II.1 - Valores tpicos mais comuns do ngulo de atrito interno de alguns

materiais granulares (CARVALHO, 1991)...........................................................................

17

Tabela II.2 Valores do coeficiente de empuxo ativo (SILVA, 1996)................................ 26

Tabela II.3 - Valores do ngulo de atrito solo-muro (=sm) em funo do tipo de solo e superfcie de contato...............................................................................................................

28

CAPTULO III METODOLOGIA

Tabela III.1 Superfcies de contato, dimenses dos corpos de prova e as tenses de

consolidaes utilizadas..........................................................................................................

43

CAPTULO IV - APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS

Tabela IV.1 - Composio Granulomtrica, consistncia e compactao dos solos................ 52

Tabela IV.2 - Valores de rugosidade das superfcies de contato solo-muro............................ 55

Tabela IV.3 - Rugosidade Equivalente publicada para materiais mais usualmente

empregados na fabricao de tubos.........................................................................................

59

Tabela IV.4 - Parmetros de resistncia ao cisalhamento........................................................ 60

Tabela IV.5 - Parmetros de resistncia ao cisalhamento: interao solo-muro..................... 66

1

CAPTULO I

INTRODUO

1.1 RELEVNCIA DO TEMA

Um dos principais problemas, na Regio Metropolitana do Recife (RMR), nas encostas,

a ocupao antrpica desordenada, aumentando o nmero de moradias em reas de risco. Uma

das solues para a estabilizao das encostas o uso da construo de estrutura de conteno

como muro de arrimo.

O ngulo de atrito solo-muro um parmetro fundamental para o dimensionamento de um

muro de arrimo. O seu valor utilizado na avaliao dos empuxos ativo e passivo na anlise de

estabilidade do muro em relao ao tombamento, deslizamento e ruptura do terreno de fundao.

A prtica atual de projetos no Brasil considera o valor do ngulo de atrito solo-muro como sendo

igual ao ngulo de atrito do solo, uma parcela dele ou mesmo nulo a depender do caso. Os

valores, encontrados na literatura nacional e internacional, tambm indicam, como estimativa

para este ngulo, valores que variam de zero ao ngulo de atrito do solo, tanto para o estado ativo

quanto para o passivo.

Valores experimentais para solos brasileiros em contato com superfcies usuais, utilizadas

na prtica construtiva de obras de conteno, tais como: concreto e pedra-racho, no esto

disponveis na literatura. Desta forma, os projetos de muros de arrimo podem estar sendo

dimensionados contra a segurana ou de forma antieconmica, dependendo do valor do ngulo de

atrito solo-muro adotado.

Por outro lado, a utilizao de Resduos de Construo e Demolio (RCD) como

agregado de concreto, de grande interesse do ponto de vista ambiental, pois reduz o volume de

entulho produzido em uma grande cidade, alm de minimizar o impacto ambiental.

2

A gerao de resduos, em um processo de fabricao, praticamente inevitvel, sendo

que, no contexto da indstria da construo civil, a quantidade de resduos gerados alcana nveis

alarmantes. Comenta ainda o autor que os resduos de concreto apresentam grande potencial para

serem reciclados quando comparados com outros resduos, entretanto, o nmero de estudos,

realizados no Brasil, muito pequeno, dificultando a utilizao deste material em dosagens

estruturais, JOHN (2000).

Na regio Nordeste do Brasil, tambm tem sido motivo de preocupao das empresas da

construo civil e/ou dos fabricantes de materiais de construo a quantidade crescente de

entulhos, originados nas obras que executam. Tais perdas, somadas s despesas para seu descarte,

constituem relevante fator de majorao do custo das obras. Uma alternativa que pode ser

estudada a utilizao de RCD como agregado reciclado, na execuo de muros de arrimo de

concreto.

Neste sentido, a presente dissertao analisa a interao solo-muro de arrimo, para

diferentes superfcies (concreto convencional, concreto com agregado de RCD e rocha), em

contato com 2 diferentes solos das encostas do Recife nos bairros de Nova Descoberta e do Ibura.

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 OBJETIVO GERAL

Analisar a interao solo-muro de arrimo para diferentes tipos de materiais geotcnicos

(arenoso e argiloso) e de construo do muro (concreto convencional, concreto com agregado

reciclado de RCD e rocha).

1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

a) Obter, experimentalmente, os valores do ngulo de atrito solo-muro, atravs de ensaios de

cisalhamento direto, utilizando corpos de prova de diferentes dimenses;

3

b) Correlacionar os valores de ngulo de atrito solo-muro obtidos com os resultados de ngulo de

atrito interno dos solos estudados;

c) Avaliar a influncia da rugosidade do material do muro de arrimo no valor do atrito solo-muro;

d) Avaliar, de forma preliminar, a possibilidade tcnica da utilizao de RCD em estruturas de

conteno, a partir dos resultados do ngulo de atrito solo-muro.

1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAO

O Captulo II apresenta uma reviso bibliogrfica sobre tipos de estruturas de conteno,

resistncia ao cisalhamento dos solos, atrito solo-muro e resduos da construo e demolio,

enfocando o seu reaproveitamento.

As metodologias, utilizadas para caracterizar, no laboratrio, o solo, o concreto, a rocha e

a interao destes materiais, so descritas no Captulo III.

Os resultados e as anlises desenvolvidas so apresentados no Captulo IV, enquanto as

principais concluses e sugestes para novas pesquisas so apresentadas no Captulo V.

Ao final, so listados as referncias e os anexos que complementam o texto da

dissertao.

4

CAPTULO II

REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 ESTRUTURAS DE CONTENO

2.1.1 MURO DE ARRIMO

Os muros de arrimo ou de gravidade so obras de conteno que tm a finalidade de

restabelecer o equilbrio da encosta, atravs de seu peso prprio, suportando os empuxos do

macio, CUNHA (1991). O atrito de sua base contra o solo deve ser suficiente para assegurar a

estabilidade da obra, e sua geometria trapezoidal destina-se a evitar o tombamento por rotao,

em torno da aresta externa da base.

2.1.2 CONDIES DE ESTABILIDADE DE CONTENO DE PESO - MUROS DE

ARRIMO.

A construo de muros de arrimo obra que freqentemente se apresenta ao engenheiro,

particularmente ao engenheiro rodovirio. Os muros de sustentao podem ser de gravidade

(construdos de alvenaria ou de concreto simples ou ciclpico), de flexo ou de contraforte (em

concreto armado), ou, ainda, muro de fogueira (CRIB WALL), formado por peas de madeira,

de ao ou de concreto armado pr-moldado, preenchidos com solos os espaos entre as peas.

Na verificao da estabilidade de um muro de gravidade, seja de seo trapezoidal ou do

tipo escalonado, viga T invertida, ou com qualquer outra seo, devem ser investigadas, entre

outras, as condies de estabilidade de segurana, o tombamento e segurana contra o

escorregamento.

Segurana contra o tombamento evidentemente, a condio, para que o muro no se

tombe em torno da extremidade externa A da base, Figura II.1, que o momento do peso do

muro seja maior que o momento do empuxo total, ambos tomados em relao ao ponto A.

aconselhvel que a resultante de todas as foras atuantes, R, passe dentro do ncleo central

(tero mdio da seo) da base AB e, tanto quanto possvel, prximo do ponto mdio. No

5

clculo dos empuxos das terras, considerando a Teoria de Coulomb, necessrio obter o ngulo

de atrito solo-muro.

Figura II.1 - Resultante do peso do muro (R) na base, componentes vertical (V) e

horizontal (H) e aspecto do diagrama de presso no solo de apoio.

Segurana contra o escorregamento Desprezando-se a contribuio do empuxo passivo,

Ep, o que a favor da segurana, esta condio ser satisfeita quando, pelo menos:

1,5 H = V tg Equao (II.1)

Sendo: igual ao ngulo de atrito entre o muro e o solo, H componente horizontal dos esforos e

V componente vertical, 1,5 o fator de segurana, considerado para solos arenosos. So

indicados em situao de solicitaes reduzidas j que, para atender a esforos elevados, passam

a demandar maior espao para a implantao da base e podem-se tornar economicamente

inviveis, pelo alto custo de sua execuo. Existem projetos especficos e, em funo da

complexidade de cada situao, podero demandar a execuo de estudos geotcnicos

necessrios escolha e ao correto detalhamento da soluo.

Em boas condies de fundao, podem-se utilizar muros rgidos (pedras racho, concreto e

outros tipos). Se a fundao pode deformar, recomendvel o uso de muros flexveis, como

gabio. Os fatores que determinam a escolha do tipo de muro de arrimo so: condies da

fundao, tipo de solo do aterro, disponibilidade de espao e acessos, sobrecarga, altura do muro,

custo dos materiais disponveis, qualificao da mo-de-obra.

6

2.1.3 TIPOS DE MURO

Vrios materiais so utilizados na construo de muro de arrimo: concreto

simples,armado e ciclpico. Os tipos de muros mais utilizados sero descritos a seguir, indicando

suas caractersticas e uso.

2.1.3.1 Muro de solo cimento ensacado

Erroneamente, segundo FIDEM (2001), conhecido como Rip-Rap (um tipo de

enrocamento usado em barragens), esta uma tcnica alternativa para conteno de encostas que

utiliza sacos de solo estabilizado com cimento, conforme Figura II.2. Esse tipo de muro apresenta

como vantagens o seu baixo custo e o fato de no requerer mo-de-obra ou equipamentos

especializados. A sua utilizao recomendvel para alturas mximas de 4 a 5 m e pode ser

aplicada, prestando-se para recomposio do relevo afetado por voorocas e outras formas

erosivas menos severas.

Figura II.2 - Muro de solo cimento ensacado - Rip-Rap (FIDEM, 2001).

Antes de se optar pela utilizao do solo-cimento, deve-se verificar o tipo de solo do local

e a ocorrncia, nas proximidades, de jazidas de material adequado a essa tcnica. Em princpio,

qualquer solo pode ser estabilizado com cimento. No entanto, os solos que contenham de 50% a

90% de areia, produzem um solo-cimento mais econmico e durvel. Os solos finos (argilas)

apresentam alguns inconvenientes, tais como: dificuldade na pulverizao e maior consumo de

cimento.

7

Nesses casos, recomenda-se a mistura do solo argiloso com solos arenosos, em

propores capazes de produzir uma composio que atenda aos requisistos de economia,

durabilidade e resistncia mecnica, FIDEM (2001). Os solos escuros, com matria orgnica,

mostram grande retardo nas reaes de hidratao do cimento, o que reduz gradualmente a

estabilidade do solo-cimento resultante, no devendo ser utilizados na mistura.

2.1.3.2 Muro com alvenaria armada

O muro de alvenaria armada um muro de flexo com funcionamento similar ao de

concreto armado, formado por uma parede de alvenaria armada assentada com argamassa de

cimento e areia (1:3), apoiada em uma base de concreto enterrada. A sua utilizaco

recomendada para alturas inferiores a 2,00m conforme Figura II.3. A alvenaria deve ser

executada com blocos vazados de concreto simples para alvenaria com funo estrutural, e a

armao deve ser feita com CA 50 ou CA 60, com bitolas e espaamentos definidos em projeto

especfico. O preenchimento das clulas da alvenaria em que esto posicionadas as armaes,

deve ser executado com concreto, e a base (sapata) deve ser executada em concreto armado com

dimenses e armaes de acordo com projeto especfico FIDEM (2001).

Figura II.3 - Muro com alvenaria armada (FIDEM, 2001)

Neste muro, devem ser previstos dispositivos de drenagem, constitudos por drenos de

areia ou barbac, para reduzir a presso da gua sobre o muro e para aliviar as poro-presses na

estrutura de conteno, aumentando a vida til da obra, segundo CUNHA (1991). O projeto

dever indicar juntas estruturais com espaamento mximo de 10 m, as quais devem receber tiras

de geotxtil sinttico com 0,20m de largura, de forma a evitar a fuga de material

8

de reaterro, que deve ser executado em camadas com espessura de 0,20m, compactadas

manualmente com cepos ou atravs de equipamento mecnico leve, para evitar danos na

estrutura. Segundo ALHEIROS (1998), o solo deve ser inicialmente submetido a um

peneiramento em malha de 9mm, para a retirada de pedregulhos de maior porte. Em seguida, o

cimento espalhado e misturado, de modo a permitir uma colorao homognea do material,

numa proporo cimento-solo da ordem de 1:10 a 1:15 (em volume), adicionando-se gua em

quantidade 1% acima da correspondente unidade tima de compactao proctor normal.

Aps a homogeneizao, a mistura colocada em sacos de polister ou similares, com

preenchimento at cerca de dois teros do volume til do saco. Procede-se, ento, ao fechamento

mediante costura manual. O ensacamento do material facilita o transporte para o atual local da

obra e torna dispensvel a utilizao de frmas para a execuo do muro. No local de

construo,os sacos de solo-cimento so arrumados em camadas posicionadas horizontalmente, e,

a seguir, cada camada do material compactada de modo a reduzir o volume de vazios. A

compactao , em geral, realizada manualmente com soquetes.

2.1.3.3 Muro de pedra seca sem rejunte

o tipo mais simples de arrimo, formado pelo arranjo manual de pedras racho, cuja

resistncia resulta unicamente do imbricamento dessas pedras e funciona como carga de

compensao no p do talude, CUNHA (1991). Os blocos devem ter dimenses regulares para

sua estabilidade, o que resulta num menor atrito entre as pedras. O muro deve ter espessura

mnima de 0,6m e no deve ser usado em taludes com mais de 1,5m de altura. de fcil

construo e de baixo custo, por no exigir mo-de-obra especializada e, particularmente, se

houver jazidas prximas ao local. Dispensa a drenagem interna (barbac) pela sua capacidade

autodrenante, que evita a ocorrncia de presso da gua contra o muro.

A base do muro deve estar apoiada em terreno firme e situar-se abaixo do nvel da base do

talude a ser protegido, evitando que o muro venha a ser arrastado pela movimentao desse

espao, e sua construo deve estar associada execuo da microdrenagem (canaletas de borda

e de p).

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2.1.3.4 Muro de alvenaria de pedra com rejunte

Conforme GEORIO (2000), estes muros necessitam de uma estrutura rgida, com baixa

capacidade de deformao, o que exige bom terreno de fundao, drenagem eficiente e preveno

contra tendncia ao deslizamento conforme Figura II.4. So estruturas, economicamente, viveis

para alturas de at 3m e em situaes em que h disponibilidade de pedras e mo-de-obra com

mnima qualificao. A alvenaria deve ser executada com pedras granilticas, no intemperizadas,

molhadas e isentas de impurezas ou detritos, com dimetro mdio superior a 0,30m FIDEM

(2003). O assentamento deve ser executado com argamassa de cimento e areia no trao 1:4, e

todos os espaos internos da estrutura devem ficar preenchidos com essa massa.

Figura II.4 - Muro de alvenaria de pedra - Arquivo da Profa. Vera Borges / UNICAP(2004).

A escolha das pedras deve ser feita de tal forma que possibilite um melhor acabamento

para a face externa do muro. A superfcie do topo do muro dever ser revestida com uma camada

de argamassa, com espessura mnima de 2cm. Devem ser previstos dispositivos de drenagem,

construdos por drenos de areia e barbac de acordo com o projeto especfico, para alvio da

presso da gua na estrutura de conteno. Quanto ao reaterro, deve ser executado em camadas

com espessura de 0,20m compactadas manualmente com cepos ou equipamento mecnico leve,

evitando danos estrutura.

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2.1.3.5 Muro de concreto armado

Os muros de concreto armado podem ser de vrios tipos e tm como principal vantagem

diminuir o volume da estrutura de arrimo, embora tenham, como fator limitante, o seu custo bem

mais elevado que as demais modalidades de muros de gravidade, CARNEIRO (2000). A sua

estabilidade garantida pelo peso do retroaterro, que age sobre a laje da base fazendo com que o

conjunto muro-aterro funcione como uma estrutura de gravidade.

Os muros utilizam fundao direta, porm, em casos especiais, podero ter fundaes

profundas constitudas por estacas ou tubules, as quais devem atender s especificaes do

projeto. Devem ser previstos dispositivos de drenagem constitudos por drenos de areia ou

geotxteis e barbac, de acordo com o projeto especfico, para alvio da presso da gua na

estrutura de conteno. Devem ser previstas juntas estruturais, com espaamento mximo de

20m. O fechamento das aberturas deve ser feito com juntas de neoprene ou material similar. O

reaterro deve ser executado em camada com espessura de 0,20m, compactadas manualmente com

cepos ou atravs de equipamento mecnico leve, de forma a evitar danos na estrutura FIDEM

(2003).

2.1.3.6 Muro de gabio caixa

Gabies so gaiolas formadas por redes de ao zincado preenchidas com pedras de mo, com

pesos unitrios de at 15kg, com tamanhos entre 10cm e 20cm, no intemperizadas. Esse tipo de

muro funciona como muro de gravidade e deve ser executado a partir de um projeto executivo

especfico, desenvolvido para cada tipo de situao, sendo recomendvel para alturas de at 5m.

Segundo ALHEIROS (1998), esse tipo de muro apresenta vantagens construtivas, tais como:

a) alta permeabilidade e grande flexibilidade, permitindo construir estruturas monolticas

altamente drenantes e capazes de aceitar deslocamentos e deformaes sem se romperem;

b) rapidez de construo, facilidade de mo-de-obra e utilizao direta de material natural;

c) integrao com a vegetao local.

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Para ALHEIROS (1998), os gabies-caixas devem ser abertos na obra, para a armao

das peas uma a uma. O enchimento das caixas deve ser manual para reduzir, para cerca de 30%

a 35%, o ndice de vazios entre as pedras, j que arranjos muito frouxos podem comprometer a

estabilidade do muro.

As costuras das caixas so feitas de modo contnuo, em todas as arestas de contato entre

os painis, bem como na unio das caixas laterais, nas superiores e inferiores e nos diafragmas.

As caixas devem ser bem alinhadas, para dar melhor estabilidade ao conjunto. Nas caixas com

2m de comprimento em diante, so inseridos, durante o processo de fabricao, diafragmas de

metro em metro, para dar maior robustez s peas, facilitar o enchimento e melhorar o

alinhamento da estrutura na hora da sua execuo, FIDEM (2001).

2.1.3.7 Muro de bloco de concreto articulado encaixado sem rejunte

Segundo MESQUITA (2000), o sistema de conteno de encostas, com blocos de

concreto articulados, utiliza o princpio bsico de encaixe lateral sem o uso de argamassa para a

montagem do muro, formando um revestimento ecolgico, ideal para uso em muros com altura e

ngulo variado, podendo se acoplar escadaria, integrada ao muro de arrimo conforme Figura II.5.

Esse processo construtivo permite executar conteno em encostas com inclinaes baixas de 35

at a vertical.

Em encostas com ngulo superior a 70, possibilita o plantio de vegetao, transformando

o muro de arrimo em um jardim inclinado. recomendado para taludes que apresentam

problemas de infiltrao de gua. Os vazios frontais da camada interna dos blocos sero

preenchidos com terra de boa qualidade e adubada para posterior plantio de vegetao. Deve ser

molhada abundantemente, fazendo com que a terra colocada dentro do bloco se compacte. A

escolha do tipo de vegetao deve levar em conta fatores climticos e a disponibilidade de gua

para regar, observando sempre plantas resistentes que sejam bem adaptadas ao local. Em pouco

tempo, o muro de conteno transforma-se em um jardim.

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Figura II.5 - Muro de bloco de concreto articulado encaixado sem rejunte (FIDEM, 2001).

O acabamento superior do muro, junto ltima camada de bloco, geralmente no

necessita de nenhum tratamento especial, podendo-se preencher os dois vazios da ltima camada

com terra vegetal e plantar vegetao. Caso no exista o interesse em utilizar vegetao no muro,

os vazios frontais podem ser preenchidos com brita ou concreto magro. Geralmente possvel

fazer o acabamento lateral, embutido no terreno, atravs de curvas. Este acabamento proporciona

obra uma esttica agradvel e , extremamente, eficiente no controle de guas superficiais,

evitando surgimento de eroses no entorno do muro. A manuteno dos muros limita-se aos cuidados com a vegetao. A rea acima e em

torno dele deve possuir drenagem na parte posterior, confeccionando em tubos plsticos, que

levaro a gua para a parte externa, a fim de evitar o surgimento de focos de eroso que possam

evoluir e causar o descalamento de blocos. Da mesma maneira, devem ser evitadas infiltraes

superficiais acima do muro,principalmente aqueles tipos que suportam estradas. Eventuais

trincas, decorrentes de deformaes ou desgaste, devem sempre ser corrigidas e

impermeabilizadas, FIDEM (2001).

2.1.3.8 Muro de solo-pneu

Segundo SIEIRA (1998), nos muros de espera ou de arrimo, tambm podero ser

utilizados pneus descartados. Algumas experincias satisfatrias, embora ainda em pequena

escala, foram realizadas em Jacarepagu, no Rio de Janeiro. So obras de fcil construo e de

baixo custo, com boa drenabilidade, que utiliza o solo da prpria encosta associado uma

estrutura montada com pneus inservveis, amarrados uns aos outros segundo um arranjo

13

preestabelecido em funo da altura da encosta e das dimenses do muro, conforme Figura II.6.

Ao final, o muro de solo-pneu deve ser recoberto por uma camada de terra, para

preenchimento dos vazios, formados pelo encaixe dos pneus, com semeadura de gramneas para

sua fixao, evitando que pneus expostos possam representar risco de incndio.

Figura II.6 - Muro constitudo de solo-pneu (FIDEM, 2001)

O nmero de camadas de pneus , em funo da altura e inclinao do talude, bem

cmodas condies de estabilidade do muro. Caso o solo utilizado no enchimento dos pneus seja

argiloso (m drenagem),deve-se colocar barbacs para a sada de gua do dreno da areia ou de

brita. Essa tcnica, construtiva de muros de pneus, apresenta uma vantagem ecolgica, por

oferecer destino final aos pneus descartados, os quais causam srios problemas sanitrios pela

acumulao de gua, com proliferao de mosquitos e outros insetos, ALHEIROS (1998).

2.2 RESISTNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS

A resistncia ao cisalhamento pode ser definida como o mximo valor que a tenso

cisalhante pode alcanar ao longo de um plano qualquer, no interior do macio, sem que haja

ruptura da estrutura do solo, CAPUTO (1997), SOUSA PINTO (2000), BARROS (2005). Como

uma grande parte dessa resistncia provm do atrito entre as partculas do solo, ela depende da

tenso normal que age sobre este plano. Por outro lado, a maioria dos problemas

14

de empuxo pode ser aproximada a um estado plano de deformao, considerando apenas a seo

principal do conjunto solo-estrutura e admitindo que todas as outras sees so iguais a esta.

Os problemas de ruptura, em Mecnica dos Solos, envolvem equilbrio de foras atuantes

sobre o macio terroso ( peso prprio ou foras externas ) e as foras resistentes do solo. So

problemas tpicos do estudo de ruptura: empuxo ativo e passivo sobre uma estrutura de arrimo,

placas de ancoragens, estabilidade de taludes, capacidade de carga de sapatas ou fundaes de um

modo geral. Qualquer problema de ruptura, em Mecnica dos Solos, envolve, portanto, uma

superfcie de ruptura a qual, em geral, definida como aquela onde, em todos seus pontos, a

tenso cisalhante atinge o valor limite da resistncia do solo. Os problemas de ruptura no esto

necessariamente envolvidos com deformaes. Em geral, a resistncia ao cisalhamento do solo

pode ser atribuda a uma combinao de fatores fsicos e fatores fsico-qumicos.

Os fatores fsicos que contribuem para a resistncia ao cisalhamento, esto relacionados

resistncia ao atrito mineral e ao atrito de entrosamento entre os gros. Podendo ser de grande

escala entre os gros que impem aprecivel movimento entre os mesmos, normal ao plano de

cisalhamento, acompanhado de um aumento de volume para que a ruptura possa ocorrer de um

entrosamento de pequena escala devido superfcie no lisa dos gros, impondo somente

pequenos movimentos normal ao plano de cisalhamento para que a ruptura possa ocorrer.

Estes fatores fsicos so proporcionais s tenses normais no plano de ruptura e so mais

importantes para as partculas granulares que para as partculas de tamanho de argila. Fatores

fsico-qumicos contribuintes da resistncia ao cisalhamento so de maior importncia para os

solos de textura fina, argila. Coeso uma ligao de partculas dentro de uma massa de solo, por

mecanismos fsico-qumicos de natureza interatmica, intermolecular e intergranular. A lei que

determina a resistncia ao cisalhamento do solo o critrio de ruptura ou de plastificao do

material. Trata-se de um modelo matemtico aproximado que relaciona a resistncia ao estado de

tenso atuante. No caso dos solos, o critrio de ruptura mais amplamente utilizado o critrio de

Mohr-Coulomb, que estabelece uma relao entre a resistncia ao cisalhamento e tenso

normal. O critrio de Mohr-Coulomb baseia-se na lei de Coulomb e no critrio de ruptura de

Mohr. O critrio de Mohr-Coulomb, representado na

15

Figura II.7, assume que a envoltria de resistncia ao cisalhamento do solo tem a forma de uma

reta representada na Equao II.2.

= c + .tg = c + ( - U).tg Equao II.2

Onde a resistncia ao cisalhamento, c chamada de coeso, o ngulo de atrito interno

e o U, poro-presso.

Figura II.7 Grfico representando o critrio de Mohr.

A coeso e o ngulo de atrito interno so os parmetros da resistncia ao cisalhamento do

solo, segundo este critrio de ruptura, e a sua determinao fundamental na determinao do

empuxo, esta determinao pode ser feita por ensaios de laboratrio, como o ensaio de

cisalhamento direto e o ensaio de compresso triaxial. Podem tambm ser estimados a partir de

ensaios de campo, ou mesmo a partir de outras caractersticas do material. importante notar que

c e no so parmetros intrnsecos do solo, mas parmetros do modelo adotado como

critrio de ruptura. Alm disso, o valor desses parmetros depende de outros fatores, como teor

de umidade, velocidade e forma de carregamento e condies de drenagem. Estes valores podem,

inclusive, variar com o tempo, o que leva concluso de que o valor do empuxo tambm pode

variar com o tempo. Isto torna a anlise muito mais complexa, e cabe ao projetista identificar o

momento em que as condies do problema so mais desfavorveis.

Segundo BARROS (2005), a coeso presente, em um solo, pode ser atribuda a foras

atrativas intergranulares. Os elos de unio, entre as partculas, podem ser por:

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a) floculao de sal - quando h bastante eletrlito na suspenso gua mais solo, para provocar a

aproximao dos gros, e eles aderem devido fora de Van der Waals;

b) floculao base-topo -resulta da atrao eletrosttica entre os terminais, carregados

positivamente de uma partcula de argila e a face, carregada negativamente, de outra partcula;

c) por trocas de ons entre cristais de argila - ligao entre duas estruturas cristalinas de argila,

dar-se por este elo comum;

d) cimentao - em partculas adjacentes de solo, entre os principais agentes cimentantes,

encontram-se os carbonatos, xidos de ferro, silicatos, aluminatos, matria orgnica.

Cisalhamento dos solos no coesivos

Solos no coesivos so representados pelas areias e pedregulhos, tambm chamados de

solos granulares. A resistncia ao cisalhamento desses solos se deve principalmente ao atrito

entre as partculas que os compem. Assim, a envoltria de resistncia pode ser expressa pela

Equao II.2. Ou seja, a coeso c nula, e o ngulo de atrito interno o nico parmetro de

resistncia. Os principais fatores, que determinam o valor do ngulo de atrito interno , so:

a) compacidade: o principal fator. Quanto maior a capacidade (ou menor ndice de vazios),

maior o esforo necessrio para se romper a estrutura das partculas e, conseqentemente, maior

o valor de , BARROS (2005);

b) granulometria: nas areias bem graduadas, as partculas menores ocupam os vazios formados

pelas partculas maiores, conduzindo a um arranjo mais estvel, com maior resistncia. Alm

disso, as areias mais grossas tendem a se dispor naturalmente de forma mais compacta, devido ao

peso prprio de cada partcula. Isto faz com que, em geral, o valor de seja um pouco maior nas areias grossas e pedregulhos;

c) forma das partculas:partculas mais arredondadas oferecem menos resistncia do que

partculas mais irregulares. Assim, estas ltimas apresentam maior;

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d) teor de umidade: a umidade do solo tem pequena influncia na resistncia das areias. Isto se

deve ao fato de a gua funcionar como um lubrificante nos contatos entre as partculas,

diminuindo o valor de . Alm disso, quando a areia est parcialmente saturada, surgem

tenses capilares entre as partculas, o que provoca o aparecimento de uma pequena coeso,

chamada de coeso aparente; no entanto esta coeso desaparece quando o solo saturado ou

seco. A Tabela II.1 apresenta valores tpicos do ngulo de atrito de solos granulares.

Tabela II.1 - Valores tpicos mais comuns do ngulo de atrito interno de alguns materiais

granulares (CARVALHO, 1991).

Cisalhamento dos solos coesivos

Segundo BARROS (1992), CAPUTO (1997), SOUSA PINTO (2000), o comportamento dos

solos argilosos no cisalhamento, muito mais complexo do que o dos solos granulares

apresentados a seo anterior. Isto se deve ao tamanho das partculas que compem as argilas.

Define-se como argila a frao do solo composto por partculas de tamanho menor que 0,002

mm. Nestas condies, a superfcie especfica, definida como a relao entre a superfcie total de

todas as partculas e o volume total dos slidos, muito maior no caso das argilas. Isto faz com

que foras de superfcie de natureza fsico-qumicas se tornem preponderantes no comportamento

do solo.

Estas foras dependem muito da distncia entre as partculas. Assim, a resistncia ao

cisalhamento aumenta com o adensamento, quando as partculas so aproximadas umas das

ngulo de atrito efetivo (graus) Solo

Fofo Compacto

Pedra britada 36 - 40 40 50

Pedregulho de cava 34 38 38 42

Pedrisco (angular) 32 36 35 45

Areia de cava (subangular) 30 34 34 40

Areia de praia (arredondada) 28 32 32 38

Areia siltosa 25 35 30 - 36

Silte 25 - 35 30 - 35

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outras por efeito de um carregamento. Quando este carregamento retirado, as foras de

superfcie impedem o retorno das partculas situao anterior, e surge, ento, a coeso.

A presena de gua, nos vazios do solo argiloso, tambm influencia muito a sua

resistncia. Isto se deve, em parte, ao fato de a gua provocar um afastamento entre as partculas,

diminuindo a coeso. Por outro lado, em solos argilosos parcialmente saturados, o efeito da

suco, causada por foras de capilaridade, tende a aumentar a coeso.

Outra caracterstica importante, ligada presena de gua, que influi no comportamento

dos solos argilosos, a sua baixa permeabilidade. Enquanto, nas areias, qualquer excesso de

poro-presso, provocado pelo carregamento, dissipa-se quase imediatamente, no caso das argilas,

esta dissipao muito mais lenta. Assim, a poro-presso, originada pelo carregamento, continua

agindo, mesmo aps o trmino da construo, s vezes por anos. Distinguem-se, assim, duas

situaes extremas: a situao imediatamente posterior aplicao da carga, quando pouca ou

nenhuma dissipao de poro-presso ocorreu, chamada de situao de curto prazo ou no-drenada

e aquela de longo prazo ou drenada, aps a total dissipao de toda a poro-presso, causada pelo

carregamento. O comportamento do solo, em cada uma dessas duas condies, diferente, e o

projeto deve levar em conta esta diferena.

Segundo BARROS (2004), a envoltria de resistncia que representa a situao de curto

prazo, denominada envoltria rpida ou no-drenada su. Esta envoltria utilizada na anlise quando se admite que, no campo, no ocorreu qualquer dissipao da poro-presso, ocasionada

pela carga aplicada sobre o solo. Alm disso, admite-se tambm que o valor da poro-presso que

age no campo, semelhante ao que age nos ensaios de resistncia e, portanto, no necessita ser

determinado. No caso de solos saturados, a envoltria rpida no apresenta atrito, conforme

equao II.3.

Su = Cu Equao II.3.

Onde Cu chamada de coeso no drenada. Isto ocorre porque o aumento de presso

confiante no se traduz num aumento da resistncia do solo, j que sem drenagem no ocorre

adensamento, ento o aumento do confinamento transferido para a gua e traduz-se num

aumento igual ao da poro-presso.

19

Tendo como embasamento o estudo da tenso efetiva nos solos no-saturados, BISHOP et

al. (1960), adequou uma equao de Mohr-Coulomb para o caso dos solos no-saturados. Os

autores basearam-se no conceito de tenso efetiva nos solos no-saturados, introduzido por

BISHOP (1959), e propuseram a Equao II.4

= c + [( - Ua ) + X( Ua Uw )]tg Equao II.4

FREDLUND e MORGENSTERN (1978), desenvolveram e usaram todos os conceitos de

variveis do estado de tenses, e chegaram s Equaes II.5 e II.6 de definio da resistncia ao

cisalhamento dos solos no-saturados.

= c + ( - Uw) tg + ( Ua Uw) tg Equao II.5

= c + ( - Ua) tga + ( Ua Uw) tgb Equao II.6

Sendo c, c = coeso efetiva quando as variveis do estado de tenso so iguais a zero.

= Resistncia ao cisalhamento do solo.

= ngulo de atrito em relao s variaes de ( - Ua) quando ( Ua Uw) permanece constante.

Ua Uw = Suco no solo.

= ngulo de atrito em relao s variaes de ( Ua Uw) quando ( - Uw) permanece constante.

a = ngulo de atrito em relao s variaes de ( - Ua ) quando ( - Uw) permanece constante.

b = ngulo de atrito em relao s variaes de ( Ua Uw) quando ( - Ua) permanece constante.

20

De acordo com os autores, c= c e = a. Igualando as equaes II.4 e II.5 tem-se,

tg= tgb - tg Equao II.7

ESCARIO e SAEZ (1986) pesquisaram a linearidade das relaes entre as variveis do

estado de tenses e a resistncia ao cisalhamento de solos no-saturados. Foram realizados

ensaios de cisalhamento direto com suco controlada, em duas amostras de argila e uma de areia

argilosa compactada estaticamente. Os resultados, realizados com argila cinza de Madrid, no

confirmaram as hipteses apresentadas por FREDLUND et al. (1978) de que, quando os valores

de suco forem constantes, a resistncia aumentar, de forma linear, com o aumento da tenso (

- Ua ) e no depende do valor da suco. Para ESCARIO e SAEZ (1986), os valores da tenso (

- Ua ) constante, a resistncia dever aumentar linearmente com a suco e independente da

tenso aplicada. Mesmo com os resultados experimentais definidos, no invalidou-se a 1a teoria

de FREDLUND et al. (1978), aplicando-a apenas em casos simples de engenharia. A 2a hiptese

de FREDLUND et al. (1978) apresenta curvas diferenciadas de uma reta resultante de

experimento no qual no se pode considerar o parmetro tgb como constante. Conforme

ESCARIO e SAEZ (1986), o elevado valor da suco anula qualquer tipo de resistncia em areia

limpa, o que evidencia, atravs de ensaios em areia limpa, que a contribuio da suco, para a

resistncia, nula para elevados valores de suco.

2.3.1 ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO

Vrias so as tcnicas de ensaio para obter a resistncia ao cisalhamento dos solos,

ensaios triaxiais, cisalhamento direto, vane teste, anel de toro, etc. Como o objetivo desta

pesquisa foi obter o ngulo de atrito solo-muro, e o ensaio mais utilizado o de cisalhamento

direto, este ensaio ser detalhado a seguir.

Nos ensaios de cisalhamento direto, as amostras de solo so submetidas ao cisalhamento

segundo uma superfcie predeterminada, e conhece-se a carga que atua diretamente sobre essa

superfcie. Em linhas gerais, consiste no seguinte: a amostra de solo colocada dentro de uma

caixa, composta de duas sees (superior e inferior) destacveis e deslocveis; o contato de

amostras, com os fundos da caixa, faz-se atravs de placas

21

denteadas, porosas (permeveis) ou no, dependendo das condies de drenagem que se pretenda

impor durante o ensaio. Em cima desta pedra porosa, aplicada uma fora normal que mantida

constante no decorrer do ensaio, enquanto as foras tangenciais (cisalhamento) so aumentadas

gradativamente, at se produzir a ruptura (por cisalhamento) ao longo do plano (plano do contato

entre as duas sees da caixa). Nos ensaios de cisalhamento direto, as amostras de solo so

submetidas ao cisalhamento segundo uma superfcie predeterminada, e conhece-se a carga que

atua diretamente sobre essa superfcie. De acordo com o processo com que se aplica o

cisalhamento, a mquina empregada pode se classificar de deformao controlada e de tenso

controlada. (CAPUTO, 1997; SOUSA PINTO, 2000)

Na mquina de deformao controlada, imprimem-se deslocamentos controlados

(conhecidos) seo da caixa que se movimenta, medindo-se as foras resistentes

correspondentes. Isso permite melhor conhecer a tenso cisallhante mxima, facilita a anlise da

influncia da velocidade do carregamento e permite a escolha adequada dessa velocidade. Na mquina de tenso controlada, aplicam-se tenses cisalhantes controladas (conhecidas)

e medem-se as deformaes conseqentes. Isso o melhor uso para estudo de problemas de

creep, relaxao de tenses, equipamento mais simples e econmico. Nos ensaios de

cisalhamento, existem alguns inconvenientes ligados ao procedimento do ensaio:

a) h uma perturbao da amostra nos cantos da caixa de cisalhamento, o que provoca a

desuniformidade de tenses; portanto s temos uniforme na zona central da caixa;

b) o plano de ruptura predeterminado (no caso das areias, este fato no tem grande

importncia, porm, para outros tipos de solo, importantes ); c) drenagem no controlada nem a presso neutra medida; d) existe uma rotao da tenso principal, que tem influncia sobre o ngulo de atrito e que

ocorre, na maior parte dos casos, na prtica.

Apesar dos inconvenientes ligados execuo dos ensaios de cisalhamento direto,

comparados com outros ensaios mais elaborados, ele o melhor tipo de ensaio, para avaliar a

interao solo-muro, por prefixar a superfcie de ruptura.

22

2.4 ATRITO SOLO-MURO

Nas obras em solo como muros de conteno, taludes ngremes e aterros sobre solos

moles, a maneira com que ocorre a distribuio de tenses internas no macio de solo depende,

dentre outros fatores, da resistncia e deformabilidade do solo e do mecanismo de transferncia

de carga entre o solo e a estrutura de conteno. O estudo do mecanismo de interao entre solo e

incluses importante, para que se possa compreender os fenmenos que garantem a estabilidade

das estruturas, podendo contribuir para a concepo de mtodos de dimensionamento mais

eficientes.

Os ensaios de laboratrio, mais usados para avaliar a interao entre solo e incluses, so

os ensaios de arrancamento e de cisalhamento direto, apesar de se encontrar, na literatura, outras

tentativas de desenvolvimento de ensaios para este fim. Esses dois ensaios diferem entre si

basicamente pela forma com que os esforos so aplicados, pelos mecanismos de ruptura

impostos e pelas condies de contorno de cada um. Os parmetros de resistncia da interface

obtidos podem, conseqentemente, variar muito de um ensaio para outro FARRAG et al. (1993).

O estudo do efeito do tipo de solo, no comportamento do atrito solo-muro, geralmente

feito considerando-se duas classes extremas de solos: os arenosos (atritivos) e os argilosos

(coesivos). A maioria dos solos, empregados na engenharia geotcnica, situa-se numa classe

intermediria, apresentando caractersticas comuns as solos argilosos e aos arenosos, devendo ser

encarados como possuindo propriedades de ambos, diferenciando-se pela ponderao das

caractersticas de um ou outro tipo de solo.

Solos granulares bem graduados oferecem ainda uma resistncia maior que os solos mal

graduados, pois apresentam um melhor entrosamento. Os seus gros maiores movimentam-se de

encontro aos gros menores, formando progressivamente uma massa firme de solo, que promove

uma maior resistncia ativa ou passiva e, por conseqncia,uma maior resistncia ruptura.

Em solos coesivos, o surgimento e a dissipao de presses neutras, na interface solo-

muro, tm influncia direta na sua resistncia. Os parmetros de projeto para as condies de

23

curto prazo, no-drenadas, e de longo prazo, drenadas, devem ser convenientemente avaliados

para que se desenvolvam projetos racionais.

A resistncia ao cisalhamento dos solos granulares altamente influenciada pela

compacidade e confinamento. Sob confinamento elevado, os solos tendem a apresentar uma

ruptura tipo plstica, sem um ponto de mximo bem definido. Sob baixo confinamento, os solos

bem compactos dilatam-se ou tendem a dilatar-se. Para dilatarem, precisam realizar um trabalho

adicional na direo contrria ao esforo normal aplicado. O conceito de confinamento elevado

ou reduzido est intimamente relacionado compacidade do solo. Solos coesivos tambm dilatam em baixas e mdias tenses de confinamento e elevados

graus de compactao. Se a dilatncia restringida, a tenso de confinamento ao longo da

interface cresce at um estado no qual ocorre ruptura sem variao de volume.

Teoria de Coulomb

Segundo SILVA (1996), a existncia de atrito entre o solo e o tardoz provoca a rotao da

tenso lateral Pa de um ngulo em relao normal, face interna do paramento, e sua

resultante Pa fornecida na Equao II.8. O coeficiente de empuxo ativo Ka, (conforme Equao

II.9), representando a razo entre a tenso lateral Pa (conforme Equao II.8) e o termo z, e a sua

componente horizontal Kah (conforme Equao II.10), esto representadas atravs de suas

respectivas equaes. Nestas equaes, a cunha tem altura H, o solo possui peso especfico e a sua resistncia controlada apenas pelo atrito caracterizado pelo ngulo de atrito interno . O

terrapleno faz um ngulo com a horizontal, e o tardoz, um ngulo com a vertical.

Equao II.8

Equao II.9

Equao II.10

24

Teoria de Rankine

Em 1857, Rankine derivou a soluo para o valor do empuxo ativo, atuando sobre uma

parede vertical, sustentando um terrapleno semi-infinito horizontal. Tal deduo pode ser

facilmente estendida, atravs do crculo de Mohr, para a situao em que o terrapleno possui

inclinao com a horizontal, supondo-se que a presena da parede no altera o mdulo das tenses cisalhantes, atuando nos planos verticais.

Nesta situao, a resultante das tenses laterais atua com a mesma inclinao da superfcie do terrapleno. Permitindo-se a expanso lateral do elemento por diminuio da tenso

lateral ao seu valor mnimo Pa. SILVA (1996) demonstra, com base no crculo de Mohr, que, na

situao ativa de ruptura, o coeficiente de empuxo ativo Ka pode ser calculado atravs da

Equao II.11.

Equao II.11

O coeficiente de empuxo ativo, assim obtido, s vlido para os casos em que o ngulo

de atrito solo/tardoz equivale ao ngulo de inclinao do terrapleno. A situao de terrapleno horizontal equivale ao caso de inexistncia de atrito solo/tardoz (=0), e, desta forma, a Equao II.9 equivale a uma situao de paramento liso, sustentando terrapleno horizontal.

A existncia da tenso de cisalhamento, entre o solo e a face interna da parede, com

magnitude controlada pelo ngulo de atrito , provoca alteraes na resultante Pa e na geometria da superfcie de ruptura. LAMBE e WHITMAN (1969) sugerem que os valores sejam aproximadamente iguais ao ngulo de atrito do solo no estado crtico, cv.

SILVA (1996) mostra que, considerando apenas as teorias anteriormente citadas, o efeito

principal do atrito est na mudana de direo de Pa, pois o mdulo da correspondente

componente horizontal, representada por Kah, reduzido em torno de 20% em relao

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situao de inexistncia de atrito. A influncia do atrito solo/tardoz, na geometria da superfcie de

ruptura, pode ser observada na Figura II.8a e II.9b (apud TERZAGHI, 1941).

Admitindo-se que a distribuio do empuxo cresce de forma linear com a profundidade,

observa-se (Figura II.8a) que a fora peso e as resultantes da tenso lateral e da reao na base da

cunha no se interceptam em um nico ponto, o que incompatvel com a hiptese de equilbrio

esttico de momentos. Esta falha, inerente teoria de Coulomb, deve-se ao fato de que a parte

inferior da superfcie real de ruptura, na existncia de atrito solo/tardoz, ligeiramente curva,

como mostrado na Figura II.9b. Alguns autores (TERZAGHI, 1941), atravs de clculos

rigorosos da superfcie de ruptura e da determinao da magnitude da tenso lateral, demonstram

que este erro envolvido na teoria de Coulomb pequeno e, para propsitos prticos, pode ser

considerado insignificante.

Figura II.8a e II.9b- Fora peso e as resultantes da tenso lateral e da reao na base da cunha.

A Tabela II.2 mostra valores de coeficiente de empuxo calculados pelas diversas teorias

apresentadas por SILVA et al (2002). Desta tabela, SILVA (1996), verifica que, na situao em

que so desconsideradas as tenses cisalhantes junto ao tardoz, o estado ativo ocorre para os

mesmos valores de coeficiente de empuxo, independente da teoria utilizada. A deduo,

apresentada anteriormente, mostra que o mdulo do coeficiente de empuxo, dentro de uma massa

de solo, na condio de ruptura, apresenta variao espacial em funo do atrito mobilizado ao

longo do tardoz. KRININE (1945) deduz o w, baseando-se no crculo de Mohr, admitindo que w tenha mdulo igual resistncia ao cisalhamento do solo.

26

Tabela II.2 Valores do coeficiente de empuxo ativo (SILVA, 1996)

Esta variao pode ser verificada nesta tabela, em que o coeficiente de empuxo para o

elemento de solo situado no eixo de simetria corresponde a a,r (ou w com =0), aumentando no sentido do tardoz ao valor de w com =0. A considerao do atrito solo/tardoz, provocando a rotao das tenses principais, conduz a uma variao na magnitude do coeficiente de empuxo,

contrria quela prevista pela Teoria de Coulomb. O aumento de provoca o aumento significativo de w, atingindo, quando =, valores superiores a 100% daqueles correspondentes a componente horizontal do coeficiente de empuxo de Coulomb, a,h.

HANDY (1985) prope que o efeito de rotao das tenses principais, provocando

elevao do coeficiente de empuxo, deve ser considerado de forma independente da ocorrncia

de movimentao lateral do paramento. Segundo este autor, este fenmeno funo da

compressibilidade do solo que pode permitir o recalque relativo entre o aterro e o muro e,

conseqentemente, mobilizar o atrito solo/tardoz. Para a situao em que o paramento permanece

fixo, HANDY (1985) sugere que ocorra variao linear da distribuio das tenses laterais junto

ao paramento, proporcional ao coeficiente de empuxo.

A movimentao lateral do paramento ocasiona a ao conjunta dos dois efeitos do

arqueamento, provocando mobilizao de tenses tangenciais junto ao tardoz, na superfcie de

ruptura, e entre o aterro e o solo de fundao, ocasionando, conseqentemente, variao espacial

da magnitude do campo de tenses dentro do macio. O valor do coeficiente de empuxo

utilizado por alguns autores no dimensionamento de estruturas de solo, reforadas

27

por incluses resistentes trao. JURAN e SCHLOSSER (1979) propem a utilizao deste

coeficiente na determinao do estado de tenses, no interior de macios reforados, por tiras

metlicas.

Considerando a ocorrncia de vazios em terrenos crsticos, GIROUD et al. (1990)

sugerem o uso deste coeficiente para o dimensionamento de camadas de impermeabilizao da

base de aterros sanitrios, compostas por geomembranas envoltas por solo argiloso, com o

objetivo de evitar a contaminao do lenol fretico por poluentes.

O ngulo de atrito solo-muro (=sm) um parmetro fundamental para o dimensionamento de uma estrutura de conteno do tipo muro de arrimo. O seu valor utilizado

na avaliao dos empuxos ativo e passivo, na anlise de estabilidade do muro em relao ao

tombamento, deslizamento e ruptura do terreno de fundao. Na prtica atual de projetos no

Brasil, considera-se o valor do ngulo de atrito solo-muro como sendo igual ao ngulo de atrito

() do solo, uma parcela dele ou mesmo nulo a depender do caso.

Os valores, encontrados na literatura internacional, tambm indicam, como estimativa

para este ngulo, valores que variam de zero ao ngulo de atrito do solo, tanto para o estado ativo

quanto para o passivo. Os valores, indicados e recomendados para uso em projetos, so

apresentados na Tabela II.3, em funo do tipo de solo, tipo de superfcie de contato do solo com

a estrutura de conteno.

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Tabela II.3 - Valores do ngulo de atrito solo-muro (=sm) em funo do tipo de solo e superfcie de contato.

Valores experimentais do ngulo de atrito solo-muro (sm), em solos brasileiros com indicao da superfcie de contato, para estrutura de conteno em concreto e alvenaria de pedra,

no esto disponveis na literatura. Assim, projetos destas estruturas podem estar dimensionadas

contra a segurana ou de forma antieconmica, a depender do valor do ngulo de atrito solo-muro

adotado.

As solues de Coulomb e Rankine so analticas, embora sob conceituaes distintas,

so simples e de fcil utilizao e vm sendo largamente empregadas at o presente, apesar de

algumas limitaes de aplicabilidade em situaes prticas. Ambas no levam em conta, por

exemplo, a condio de retroaterro ser irregular ou apresentar sobrecarga. Uma outra questo,

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para a anlise de um projeto desta natureza, consiste no conhecimento do ponto de aplicao da

fora resultante de empuxo.

Diversas solues grficas, como o mtodode Poncelet e de Culmann, foram

posteriormente apresentadas, procurando resolver o problema. O mtodo de Culmann procura

determinar a fora resultante de empuxo para retroaterro com geometria irregular ou ainda

carregado externamente. Este mtodo, na sua verso original, aplica-se a solos no-coesivos e

leva, em considerao, no s o ngulo de atrito do solo, mas tambm o atrito entre solo e muro.

O valor do empuxo determinado, fazendo-se variar o ngulo de inclinao da superfcie de

ruptura, admitida plana. Entre os valores obtidos, o maior deles tomado como sendo a resultante

de empuxo procurada.

2.5 RUGOSIDADE DE SUPERFCIES

As superfcies, por mais perfeitas que sejam, apresentam irregularidades em suas faces. O

conjunto dessas irregularidades de pequenas salincias e reentrncias, numa superfcie,

denomina-se rugosidade. Tais irregularidades podem ser avaliadas com aparelhos eletrnicos, a

exemplo do rugosmetro (PALMA,2006).

At ento, a rugosidade tem sido estudada para verificar sua influncia no comportamento

de elementos mecnicos. Nesse caso, constam sua influncia na qualidade do deslizamento,

resistncia do desgaste, possibilidade de ajuste do acoplamento forado, resistncia oferecida

pela superfcie ao escoamento que a estrutura oferece s camadas protetoras, resistncia

corroso e fadiga, vedao e aparncia.

A medio da rugosidade merece um cuidado especial nem sempre enfatizado em

detrimento de outras grandezas envolvidas. Por sua vez, os parmetros, escolhidos para

representar a rugosidade, ainda constituem caracterizao incompleta do perfil ou da superfcie a

se analisar; porm sua utilidade inegvel porque disponibiliza valores numricos para

comparao e anlise de superfcies, seja para resumir diversas informaes contidas em uma

superfcie tridimensional, ou mesmo para separar e classificar superfcies distintas, geradas por

diferentes processos de construo.

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A rugosidade ou o perfil linear de uma superfcie que designado por esse nome,

normalmente representado em escalas ( para ampliao ou reduo) distintas para as direes

vertical e horizontal. As escalas de variao para dimenses perpendiculares superfcie

analisadas so, em geral, menores que as para dimenses paralelas superfcie.

As superfcies de contato dos solos com as estruturas de conteno, so irregularidades

desde pequenas salincias ou reentrncia a grandes rugosidades. Estas irregularidades so

provocadas pelo acabamento no dorso do muro, do uso e reuso do tipo de forma, e do tipo de

rocha utilizada e de alvenaria de pedra.

O acabamento superficial de contato fundamental para o estudo do atrito solo-muro. O

acabamento superficial medido atravs da rugosidade superficial, a qual expressa em microns

(mm ou m). No Brasil, os conceitos de rugosidade superficial so definidos pela norma ABNT

NBR 6405-1985 e aplicadas para superfcies de ao. Nesta pesquisa, sero utilizados estes

conceitos, porm aplicados a superfcies de concreto e rocha.

2.4.1 SISTEMAS DE MEDIO DA RUGOSIDADE SUPERFICIAL

Durante o processo de medio da rugosidade, usa-se o rugosmetro ou micrometro que

percorre a superfcie a ser medida. Podem-se definir vrios percursos e comprimentos neste

processo de medio. No sistema da linha Mdia, ou sistema M, todas as grandezas so definidas

a partir de uma linha de referncia. A linha mdia definida como uma linha disposta

paralelamente direo geral do perfil, dentro do percurso de medio, de tal modo que a soma

das reas superiores, compreendida entre ela e o perfil efetivo, seja igual soma das reas

inferiores. Na Figura II.10 demonstrado, esquematicamente, o conceito de linha mdia, onde

A3=A2+A3 (PALMA, 2006).

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Definindo a linha mdia de maneira mais precisa, pode-se afirmar que, para um

comprimento L do perfil, as somas das reas superiores e inferiores sero sempre iguais a zero.

Figura II.10 - Conceito de linha mdia (PALMA, 2006)

Os sistemas de medio de rugosidade, baseados na linha mdia ou perfil mdio, podem

ser divididos em trs classes, baseados no tipo de medio efetuada:

a)medies da profundidade da rugosidade;

b) medies horizontais da rugosidade;

c) medies proporcionais da rugosidade. Sero estudados apenas os sistemas que se baseiam na

medida de profundidade da rugosidade.

A rugosidade mdia (Ra) a mdia aritmtica dos valores absolutos das ordenadas dos

afastamentos dos pontos do perfil de rugosidade, em relao linha mdia, dentro do percurso de

medio, po

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