MECÂNICA DOS SOLOS. Márcio Marangon. Professor Titular - UFJF

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Vanessa Minho
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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA - UFJF Faculdade de Engenharia Departamento de Transportes e Geotecnia MECÂNICA DOS SOLOS Márcio Marangon Professor Titular - UFJF Versão: Dez/2018

2 Apresentação Os conteúdos de Mecânica dos Solos ministrados nos cursos de graduação em Engenharia Civil são amplos e estão publicados em uma vasta literatura nacional e internacional. Como Professor de parte do assunto, por mais de 25 anos, sempre tive interesse de organizar e disponibilizar para meus alunos e demais interessados, em meio digital, uma publicação das minhas notas de aulas de forma a facilitar a consulta e estudo por parte destes. Tradicionalmente a parte que ministro do assunto, a disciplina Mecânica dos Solos II transmite uma carga de conhecimentos muito grande aos alunos, o que lhe exige um grande acúmulo de material bibliográfico. No sentido de contribuir para uma simplificação desta tarefa, e de melhor organizar os conteúdos abordados neste curso que ministro, o Solos II, é que se reúnem aqui os diversos assuntos, em uma linguagem de notas de aula. Não se espera com isto, que o aluno ou interessado deixe de consultar as publicações editadas em formato de livros, como os listados nas referências utilizadas na edição deste material, que se considera ser uma prática importante para a formação profissional do acadêmico. Conteúdos básicos sobre solos como: Origem e Formação dos Solos, Exploração do Subsolo, Composição Química e Mineralógica, Propriedades das Partículas Sólidas, Índices Físicos, Estrutura dos Solos, Plasticidade e Consistência dos Solos, Granulometria dos Solos, Classificação dos Solos, Compactação dos Solos, entre outros conteúdos correlacionados não são aqui abordados, mas considerados pré-requisitos para a compreensão dos pontos tratados nesta publicação. Esta publicação teve sua 1 a Versão em 1996, e contou com a contribuição do Prof. Avelino Gonçalves Koch Torres. Na presente versão ressalta-se a colaboração dos Engenheirandos Matheus Lara El-Corab e Marcio Broillo Gomes Alvarenga, a quem gostaria de agradecer. O curso está estruturado em capítulos, a seguir apresentados: Capítulo 01 - Hidráulica dos Solos Capítulo 02 - Tensões nos Solos Capítulo 03 - Compressibilidade e Adensamento dos Solos Capítulo 04 - Estado de Tensões e de Equilíbrio dos Solos Capítulo 05 - Resistência ao Cisalhamento dos Solos Capítulo 06 - Empuxo de Terra Capítulo 07 - Capacidade de Carga dos Solos Prof. M. Marangon Engenheiro Civil e Geotécnico Mestre (PUC-Rio) - Doutor (COPPE/UFRJ) i

3 Índice Capítulo 01 Hidráulica dos Solos Ocorrência de Água Subterrânea Fenômenos Capilares Fluxo de Água nos Solos Coeficiente de Permeabilidade Fatores que Influem na Permeabilidade Determinação do Coeficiente de Permeabilidade Permeâmetro de Nível Constante Permeâmetro de Nível Variável Força de Percolação Lei de Fluxo Generalizada Rede de Fluxo Bidimensional Exercícios de Aplicação Capítulo 02 Tensões nos Solos Conceito de Tensão em um Meio Particulado Tensões Verticais Devidas ao Peso Próprio do Solo Principio das Tensões Efetivas Tensão Vertical Total Pressão Neutra ou Poropressão (u) A Ação Capilar da Água Pressão Negativa ( Sucção ) Tensão Efetiva (σ') Tensão Efetiva sob Efeito de Água Capilar Tensão Efetiva sob Efeito de Percolação Variações do Nível d Água Exercícios de Aplicação Tensões Devidas a Cargas Aplicadas Solos Não Saturados Capítulo 03 Compressibilidade e Adensamento dos Solos Introdução Compressibilidade dos Solos Ensaio de Compressão Confinada (Edométrico) Interpretação dos Resultados de um Ensaio de Compressão Confinada Tensão de Pré-Adensamento Determinação da Condição de Adensamento Parâmetros de Compressibilidade por Compressão Primária Recalque Total por Compressão Primária Adensamento dos Solos Analogia Mecânica do Processo de Adensamento de Terzaghi Teoria do Adensamento 1-D de Terzaghi Grau ou Porcentagem de Adensamento Grau de Adensamento Médio Calculo de Recalque por Adensamento Compressão Secundária Exercícios de Aplicação ii

4 Capítulo 04 Estado de Tensões e de Equilíbrio dos Solos Introdução Tensões em um Ponto Análise Gráfica de Estado de Tensões Exemplos de Análise do Estado de Tensões Critério de Rutura de Mohr Teoria de Coulomb Critério de Ruptura Mohr-Coulomb Exercícios de Aplicação Capítulo 05 Resistência ao Cisalhamento dos Solos Considerações Preliminares sobre Resistência ao Cisalhamento Ensaios de Resistência ao Cisalhamento Ensaios de Campo Ensaios de Laboratório Ensaios de Compressão Simples - Uniaxial Ensaio de Cisalhamento Direto Ensaio de Compressão Triaxial Ensaios Triaxiais Convencionais Resistência das Areias Resistência das Argilas Resistência das Argilas em CD Resistência em Ensaio CU Resistência em Ensaio UU Trajetória de Tensões Parâmetros de Resistência ao Cisalhamento e Correlações com SPT Aplicação dos Ensaios em Análise e Projetos Considerações sobre Liquefação das areias Exercícios de Aplicação Capítulo 06 Empuxos de Terra Considerações Iniciais sobre Empuxo Empuxo no Repouso Condições em que o Plano de Contenção se Movimenta Teoria de Rankine (1875) No Caso de haver Sobrecarga no Terrapleno No Caso de Considerar o Solo também Coesivo No Caso de haver mais de uma Camada No Caso de Ocorrer NA na Camada No Caso de Considerar a Inclinação do Terrapleno No Caso de Considerar Atrito entre o Parâmetro Vertical e o Solo Teoria de Coulomb (1776) Solos não coesivos Solos coesivos Exercícios de Aplicação iii

5 Capítulo 07 Capacidade de Carga dos Solos Introdução e Definições Tensão de Ruptura x Tensão Admissível Fórmula de Rankine Fórmula de Terzaghi Fundações Corridas Fundações de Outras Geometrias Fórmula Generalizada Relação entre Tensão Admissível e N (SPT) Exercícios de Aplicação iv

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