Faculdade Novos Horizontes. Mecânica dos Solos 1 Curso de Engenharia Civil CAPÍTULO 1. Introdução à Mecânica dos Solos Histórico

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1 CAPÍTULO 1 Introdução à Mecânica dos Solos Histórico 1) MECÂNICA DOS SOLOS Estuda o comportamento do solo sob o aspecto da Engenharia Civil, segundo formulações teóricas de embasamento científico; Ciência que faz parte da Engenharia de Solos ou Geotecnia (Maciços e Obras de Terra, Fundações, Mecânica das Rochas, Geologia de Engenharia, etc); Pode ser definida como uma aplicação das leis e princípios da Mecânica e da Hidráulica aos problemas de Engenharia que lidam com o solo; Ocupa, em relação aos solos, posição análoga àquela que Resistência dos Materiais ocupa em relação aos outros materiais de construção. 2) GEOTECNIA Estuda as propriedades físicas dos materiais geológicos, solos e rochas e suas aplicações em obras de Engenharia Civil; É a utilização dos conceitos e princípios da Mecânica dos Solos e das Rochas aos problemas práticos de Engenharia (projetos de fundações, estruturas de contenção e de terra); É a subdivisão da engenharia civil que envolve os materiais naturais encontrados próximos à superfície da terra; 1

2 É uma ciência aplicada e não apenas puramente baseada em conceitos de Física e Matemática. 3) BREVE HISTÓRICO Problemas referentes ao uso dos solos remontam desde épocas primitivas e das antigas civilizações (construção das pirâmides no Egito, do Império Grego e Romano, Muralha da China, etc); A partir do século XVII surgiram os primeiros trabalhos sobre os solos (ponto de vista MATEMÁTICO, considerando-os como materiais HOMOGÊNOS); Primeira obra de valor: Teoria Clássica de Coulomb (1776) Análise da estabilidade de taludes, escavações, etc. Enunciados os princípios básicos da resistência ao cisalhamento dos solos; Outras contribuições: Cauchy (1822), Poncelet (1840), Darcy (1856), Atterberg (1908) e Mohr (1914). Período do século XVIII até meados do século XIX - Período das Teorias Clássicas do Empuxo de Terra; - Teorias de base matemática (consideravam muito pouco do ponto de vista físico e prático dos solos); 2

3 Em conseqüência dos grandes acidentes ocorridos neste período (escorregamentos de taludes no Canal do Panamá, deslizamento de Goteborg na Suécia, etc), teorias com maior embasamento físico e prático foram sistematicamente estudadas e criadas. Período compreendido entre o início do século XX até o presente Pode ser dividido em: Antes de 1925 [Atterberg (1908) e Fellenius (1916)]. Depois de 1925 Surgimento da Mecânica dos Solos. Publicação do livro Erdbaumechanik auf Bodenphysikalischep Grundlage por Karl Terzaghi - Estudo das tensões e deformações nos solos; - Diferença entre tensões totais, efetivas e neutras (poropressões); - Criou-se a teoria do adensamento aplicada a solos saturados; - Esquematizou ensaios e sua respectiva aparelhagem e, sobretudo, fez sugestões para a interpretação dos resultados conseguidos e sua aplicação aos diferentes problemas práticos enfrentados na Mecânica dos Solos. 3

4 Faculdade Novos Horizontes A Mecânica dos Solos se impôs de forma definitiva no ano de 1936 com a realização da Primeira Conferência Internacional de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações, realizada em Cambridge, nos Estados Unidos. 4) CASO HISTÓRICO Um dos exemplos mais famosos de problemas relacionados à capacidade de carga do solo na construção de estruturas antes do século XVIII é a Torre de Pisa na Itália. A construção da torre começou em d.c. e continuou por vários estágios por mais 200 anos. A estrutura pesa aproximadamente toneladas e é suportada por uma base circular com diâmetro de 20 metros. No passado a torre se inclinou para leste, norte, oeste e finalmente para o sul. Investigações mostraram a existência de uma frágil camada de argila a cerca de 11 metros da superfície responsável pela inclinação da torre. A torre ficou mais de 5 metros fora de prumo com a altura de 54 metros. Em 1990 a torre foi fechada por temor que ela caísse ou ruísse. Após a realização de substituição de solos e tratamentos adequados de reforço do solo e da estrutura, a torre encontra-se inclinada em 5 graus (menos 0,5 grau) tornando-se consideravelmente mais estável. 4

5 5) RESUMO DO PERíODO HISTÓRICO DE A 1927 d.c: PERÍODO Pré-clássico (1.700 a d.c.) Mecânica dos Solos Clássica Fase I (1.776 a d.c) (engenheiros e cientistas franceses) DESENVOLVIMENTOS SIGNIFICATIVOS Concentrou-se em estudos relativos a encostas naturais e pesos de solos; Gautier (1.717): procedimentos para projeto de muros de arrimo; Belidor (1.729): teoria para pressão lateral de terra em arrimos (areias) e criou um sistema de classificação de solos com base em pesos específicos. Coulomb (1.776): superfície definida de deslizamento do solo; Navier (1.820): casos especiais para metodo de Coulomb com aterros inclinados e com sobrecargas; Poncelet (1.850): primeira teoria de capacidade de carga de fundações rasas e detalhes de escorregamentos profundos em argila (cortes e aterros); Collin (1.846): teoria de ruptura (coesão mobilizada e existente); Rankine (1.857): teoria de empuxos e equilíbrio de massas de terra (simplificação da teoria de Coulomb) Mecânica dos Solos Clássica Fase II (1.856 a d.c) Mecânica dos Solos Moderna Darcy (1.856): permeabilidade de filtros de areia (K) Boussinesq (1.885): distribuições de tensões; Reynolds (1.887): dilatância em areias. Publicação de pesquisas realizadas em argilas onde as principais propriedades e parâmetros fundamentais das argilas foram estabelecidos (tabela seguinte). 5

6 Pesquisador Ano Tópico Albert Atterberg ( ), Suécia 1911 Consistência do solo, propriedades de liquidez, plasticidade e contração. Arthur Bell ( ), Inglaterra 1915 Pressão lateral, resistência da argila e ensaios de cisalhamento direto para medição de resistência não drenada usando amostras indeformadas. Wolmar Fellenius ( ), Suécia Análise do círculo de deslizamento em taludes de argila saturada. Karl Terzaghi ( ), Áustria 1925 Teoria do adensamento para argilas. Estudos importantes sobre argilas (1.910 a 1.927) 5) CONSIDERAÇÕES FINAIS: Pode-se dizer que a mecânica dos solos bem como a Engenharia de Solos (Geotecnia) teve grande desenvolvimento após ocorrência de sucessivos insucessos em obras de estabilidade de taludes e de fundações. Estes insucessos fizeram com que esta ciência evoluísse significativamente devido à necessidade de determinação do comportamento de um material de comportamento diferenciado dos demais materiais até então estudados (corpos rígidos). Tais materiais se enquadram como sistemas particulados em que as proporções entre as fases constituintes são de grande importância no comportamento dos mesmos. 6

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