Agradeço a todos que colaboraram para a elaboração e edição desta publicação e aos alunos bolsistas que ajudaram na sua edição.

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2 Apresentação A disciplina Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra foi oferecida pela primeira vêz nesta Faculdade em 1996, logo após sua criação e aprovação nos orgãos colegiados. Foi criada com a intenção de reunir uma série de conhecimentos da área de Geotecnia que não estavam contemplados nas outras disciplinas da grade curricular do curso de Engenharia Civil. Procurou resgatar também a abordagem sobre Obras de Terra que deixou de ser oferecida juntamente com Fundações. Esta publicação, em forma de notas de aula, foi feita no sentido de contribuir para uma simplificação da tarefa de reunir os assuntos abordados. Não queremos com isto que o aluno deixe de consultar livros como os aqui listados e consultados por nós na edição destas, pois consideramos ser esta prática importante para a formação profissional. São utilizadas as diversas bibliografias apresentadas a seguir, sendo inseridos textos na integra, publicados por por órgãos, entidades e outros autores, uma vêz que estas notas de aula tem como finalidade exclusiva servir de material bibliográfico dos conteudos abordados, de forma organizada, aos acadêmicos que a cursam. Gostaríamos de contar com a compreensão e colaboração dos Srs. Acadêmicos e outros leitores na identificação e comunicação das possíveis incorreções, que serão consideradas para o aperfeiçoamento deste trabalho. Agradeço a todos que colaboraram para a elaboração e edição desta publicação e aos alunos bolsistas que ajudaram na sua edição.

3 Índice Introdução. Programação do curso. Bibliografia. A área de geotecnia e obras de terra em Engenharia Civil. Embasamento teórico-científico e a prática profissional (exemplo de obra de terra). Revisão dos conceitos básicos de Geologia Unidade 1 Geologia aplicada à Engenharia Aplicações da Geologia em projetos de Engenharia Civil Atividades de superfície... a) Obtenção de materiais para construção em geral... b) Construção de estradas, cortes em geral e minas a céu aberto... c) Fundações de edifícios... d) Obtenção de água Subterrânea... e) Barragens de terra e aterros em geral... f) Túneis e escavações subterrâneas Atividades de profundidade Elementos estruturais das rochas... a) Deformações das rochas... b) Dobras... c) Falhas... d) Fraturas.... Identificação macroscópica dos principais tipos de rochas Mapas geológicos Exercícios práticos de geologia de barragens e túneis... 2

4 Unidade 2 Geotecnia de Fundações Aterros sobre solos moles Investigações geotécnicas de campo.... Sondagens Investigações geotécnicas de Laboratório.... Ensaios correntes e especiais Análise da estabilidade e de recalques em projetos de aterros.... Análise de Estabilidade.... Análise de Recalque Soluções para aceleração de recalques Instrumentação geotécnica Rebaixamento do lençol freático Introdução Campo de aplicações de vários métodos de rebaixamento Tipos de rebaixamento do lençol freático Exemplos de rebaixamento do nível d água no metrô de São Paulo... Unidade 3 Geotecnia de contenções Obras de revestimento - Proteção x Obras de contenção Tipos de contenções x Muros de arrimo - Introdução Empuxos de terra Estabilidade de muros Muros de concreto armado Muros de peso Uso do software EMPUFJF... Artigo: Avaliação de pressões horizontais de empuxo de terra para condições de retro aterro irregular e com sobrecarga (Marangon, 1992)... 3

5 Unidade 4 Análise de estabilidade de taludes Introdução Tipos e causas dos escorregamentos Fator de segurança Métodos de estabilidade Introdução Método do talude infinito Método de Culmann Métodos que admitem superfície de ruptura circular Método das Cunhas Outros métodos da estabilidade... Unidade 5 Barragens de terra e enrocamento Definição e objetivos Elementos de uma barragem Tipos de barragens Barragens de concreto Barragens de terra Barragens de enrocamento Seleção do tipo de Barragem Topografia Geologia e condições das fundações Materiais de construção Fases gerais no estudo de barragens Levantamento topográfico Dados hidrológicos Mapeamento e estudo geológico Planejamento Orçamento... 4

6 Aplicação dos Ensaios em Análise e Projetos Exemplo de barragens brasileiras Dimensionamento de taludes de uma barragem de terra. Analise de estabilidade Condições de carregamento Escolha das seções a serem analisadas Escolha dos parâmetros de resistência ao cisalhamento Fatores de segurança Exemplo de análise de estabilidade Construção do maciço nos trechos de contacto entre materiais diferentes Filtros Transições Rip Rap Contacto entre o aterro e as estruturas de concreto Construção de membranas de concreto na face do enrocamento Transições... Unidade 6 Noções sobre escavações subterrâneas Introdução Influência dos fatores geológicos Método de escavação em Materiais Duros (rochas) Método Tradicional Introdução Métodos de avanço Perfuração da rochas Padrões de perfuração A determinação da seção do túnel Ventilação Escavação em materiais moles... Unidade 7 Utilização de microcomputação em geotecnia - Uso de software em projeto... 5

7 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Parte I: Tópicos em Geotecnia Unidade I Geologia Aplicada à Engenharia: A Geologia Aplicada, Geologia e Projetos de Engenharia Civil, Noções de Geologia Estrutural e de Levantamento de Campo, Mapeamento Geológico; Unidade II Geotecnia de Fundações: 2.1- Aterro sobre solos moles: Ocorrência de solos sedimentares, Ensaios de Campo e Laboratório, Previsão de recalque, Técnicas para acelerar o adensamento; 2.2- Ocorrência de Água Subterrânea: Identificação, Rebaixa-mento de lençol freático; Unidade III Geotecnia de Contenções: Obras de Proteção x Contenções, Empuxos de Terra, Contenções de Peso, Contenções em Cortinas, Solo- Reforçado, Solo-Pregado, Solo-Cimento; Parte II: Obras de Terra Unidade IV Análise de Estabilidade de Taludes: Taludes Naturais (encostas), Taludes Artificiais (aterros), Métodos de Fellenius e Bishop para avaliação de Fator de Segurança; Unidade V Barragens de Terra e Enrocamento: Elementos de Projeto, Percolação em maciços terrosos, Análise de estabilidade, Noções sobre instrumentação de obras de terra; Unidade VI Escavações 6.1- Escavações a céu aberto: Estabilidade de valas; 6.2- Escavações subterrâneas: Noções sobre túneis, Serviços de escavação; Unidade VII Utilização de Microcomputação em Geotecnia 7.1- Projeto auxiliado por computador: Softwares de projeto (CAD s), préprocessamento de dados, Software de análise, pós-processamento; 7.2- Aplicação em projetos de obras de terra: Trabalho prático sobre Análise de Estabilidade de um Aterro. 6

8 BIBLIOGRAFIA: Geologia Aplicada à Engenharia Geologia de Engenharia Vários Autores Editores Oliveira, A. M. S. e Brito, S. N. A. Associação Brasileira de Geologia ABGE/Oficina de Textos Chiossi, Nivaldo José Geologia Aplicada à Engenharia Ed. Grêmio Politécnico da USP Maciel Filho, Carlos Leite Geologia Geral Editora da UFSM Geotecnia das Fundações Almeida, Márcio de Souza S. de Aterros Sobre Solos Moles Editora da UFRJ, 1996 Schnaid. Fernando Ensaios de Campo e Suas Aplicações à Engenharia de Fundações Editora Oficina de Textos, 2005 Velloso, P. P. C. Teoria e Prática de Rebaixamento de Lençol D Água Editora L.T.C. Ltda Lima, Maria José C. P. A. Prospecção Geotécnica do Subsolo Editora L.T.C. Ltda Geotecnia de Contenções Moliterno, Antônio Caderno de Muros de Arrimo Editora Edgard Blücher Ltda, 1994 Manual Técnico de Encostas - Volumes 01 a 04 Fundação Instituto de Geotécnica do Município do Rio de Janeiro GEO-RIO 2000 Caputo, Homero Pinto Mecânica dos Solos e suas Aplicações Editora L.T.C. Ltda Análise de Estabilidade de Taludes Massad, Faiçal Obras de Terra Curso Básico de Geotecnia Editora Oficina de Textos, 2003 Guidicini, Guido e Nieble, Carlos M. Estabilidade de Taludes Naturais e de Escavação Editora Edgard Blücher Ltda, 1984 Barragens de Terra e Enrocamentos Cruz, Paulo Teixeira da 100 Barragens Brasileiras Oficina de Textos, 1996 Escavações Francis, Fernando Olavo Túneis em Rochas Brandas Editora Interciência,

9 Bibliografia Geral 1) Caputo, Homero Pinto 1- Mecânica dos Solos e suas Aplicações Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 2) Marangon, Márcio, Mecânica dos Solos II - Notas de Aula Faculdade de Engenharia - UFJF ) Barata, Fernando Emmanuel Barata - Propriedades Mecânica dos Solos - Uma Introdução ao Projeto de Fundações Livros Técnicos e Científicos Editora S.A. 4) Ortigão, J.A.R. - Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos Livros Técnicos e Científicos Editora 5) Simons, Noel E. e Menzies, B. K. - Introdução à Engenharia de Fundações Editora Interciência 6) Lambe, T. W. e Whitman, R. V. - Soil Mechanics John Wiley & Sons 7) Bueno, Benedito de Souza e Vilar, Orêncio Monje - Mecânica dos Solos Pub Imprensa Universitária da UFV. 8) Costa Nunes, A. J. - Curso de Mecânica dos Solos e Fundações Editora Globo 9) Vargas, Milton - Introdução à Mecânica dos Solos Ed. MacGraw-Hill do Brasil Ltda. Introdução ao Curso A Área de Geotecnia e Obras de Terra em Engenharia Civil Sucessos x Insucessos na Construção Civil e nas Obras de Terra Naturezas Diferentes Exemplo de Dificuldades na Construção de Prédio... 8

10 Exemplo de Dificuldades na Construção de uma Escavação á Céu Aberto - Reservatório... Apresentação de Exemplo de elaboração de projeto, licitação, execução de serviços e medição com destaque e discução sobre questões de ordem geotecnica 9

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12 Revisão de Conceitos Básicos de Geologia Mineral Rocha Rochas Magmáticas Rochas Sedimentares Rochas Metamórficas 11

13 Solos Solos Residuais Solos Transportados Coluvionar (talus) Aluvionar sedimentar Eólicos Solos Orgânicos Solos Evoluídos Pedogeneticamente (lateríticos) * Perfil típico de Intemperismo Vista aérea (1994) de uma obra de terra - Construção de um grande aterro nas proximidades de uma cabeçeira do Aeroporto (J. Fora), que utilizou apenas solo como material de construção. Observe a coloração diferenciada do solo cortado, mostrando o contorno da antiga rocha ali existente, que se intemperizou, transformando-se. 12

14 Horizontes: * Perfil típico de Solos Sedimentares 13