Mecânica dos Solos I. Eng. Mucambe

Transcrição

1 1 Mecânica dos Solos I [email protected] Eng. Mucambe

2 2 Em que campos podemos utilizar a mecânica dos Solos?

3 Fundações: As cargas de qualquer estrutura têm de ser, em 3 última instância, descarregadas no solo através de sua fundação. Assim a fundação é uma parte essencial de qualquer estrutura. O seu tipo e detalhes de sua construção podem ser decididos somente com o conhecimento e aplicação de princípios da mecânica dos solos. Obras subterrâneas e estruturas de contenção: Obras subterrâneas como estruturas de drenagem, túneis e as obras de contenção como os muros, cortinas atirantadas somente podem ser projectadas e construídas usando os princípios da mecânica dos solos e o conceito de "interacção solo-estrutura". Projecto de pavimentos: o projecto de pavimentos pode consistir de pavimentos flexíveis ou rígidos. Pavimentos flexíveis dependem mais do solo subjacente para transmissão das cargas geradas pelo tráfego. Problemas peculiares no projecto de pavimentos flexíveis são o efeito de carregamentos repetitivos e problemas devidos às expansões e contracções do solo por variações do seu teor de humidade.

4 4 Escavações, aterros e barragens: A execução de escavações no solo requer frequentemente o cálculo da estabilidade dos taludes resultantes. Escavações profundas podem necessitar de escoramentos provisórios, cujos projectos devem ser feitos com base na mecânica dos solos. Para a construção de aterros e de barragens de terra, onde o solo é empregado como material de construção e fundação, necessita-se de um conhecimento completo do comportamento de engenharia dos solos, especialmente na presença de água. O conhecimento da estabilidade de taludes, dos efeitos do fluxo de água através do solo, do processo de adensamento e dos recalques a ele associados, assim como do processo de compactação empregado é essencial para o projecto e construção eficientes de aterros e barragens de terra.

5 5 O que é um solo? O solo é um material trifásico: Ar Água Partículas sólidas

6 6 Origem dos solos A origem dos solos está relacionada com a decomposição que ocorre nas rochas presentes na crosta terrestre. Essa decomposição é resultante da acção dos agentes físicos, químicos e biológicos

7 7 Principais agente físicos: Variações de Temperatura: da física sabemos que todo material varia de volume em função de variações na sua temperatura. Estas variações de temperatura ocorrem entre o dia e a noite e durante o ano, e sua intensidade será função do clima local. Acontece que uma rocha é geralmente formada de diferentes tipos de minerais, cada um possuindo uma constante de dilatação térmica diferente, o que faz a rocha deformar de maneira desigual em seu interior, provocando o aparecimento de tensões internas que tendem a fraturá-la. (desagregação). Repuxo coloidal: o repuxo coloidal é caracterizado pela retracção da argila devido à sua diminuição de humidade, o que em contacto com a rocha pode gerar tensões capazes de fraturá-la.

8 8 Principais agentes físicos: Ciclos gelo/degelo: as fracturas existentes nas rochas podem se encontrar parcialmente ou totalmente preenchidas com água. Esta água, em função das condições locais, pode vir a congelar, expandindo-se e exercendo esforços no sentido de abrir ainda mais as fracturas preexistentes na rocha, a água aumenta em cerca de 8% o seu volume devido à nova arrumação das suas moléculas durante a cristalização. Vale ressaltar também que a água transporta substâncias activas quimicamente, incluindo sais que ao reagirem com ácidos provocam cristalização com aumento de volume. Alívio de pressões: alívio de pressões irá ocorrer em um maciço rochoso sempre que Ha retirada de material sobre ou ao lado do maciço, provocando a sua expansão, o que por sua vez, irá contribuir na fracturarão, estricções e formação de juntas na rocha. Estes processos, isolados ou combinados (caso mais comum) "fraturam" as rochas continuamente, o que permite a entrada de agentes químicos e biológicos, cujos efeitos aumentam o fraturamento e tende a reduzir a rocha a blocos cada vez menores.

9 9 Principais agentes químico Hidrólise: dentre os processos de decomposição química, a hidrólise é a que se reveste de maior importância, porque é o mecanismo que leva a destruição dos silicatos, que são os compostos químicos mais importantes da litosfera. Em resumo, os minerais na presença dos íons H+ liberados pela água são atacados, reagindo com os mesmos. O H+ penetra nas estruturas cristalinas dos minerais desalojando os seus íons originais (Ca++, K+, Na+, etc.) causando um desequilíbrio na estrutura cristalina do mineral e levando-o a destruição. Hidratação: é a entrada de moléculas de água na estrutura dos minerais. Alguns minerais quando hidratados (feldspatos, por exemplo) sofrem expansão, levando ao fraturamento da rocha. Carbonatação: o ácido carbônico é o responsável por este fenómeno. A carbonatação é mais acentuado em rochas calcárias por causa da diferença de solubilidade entre o CaCO3 e o bicarbonato de cálcio formado durante a reacção.

10 10 Principais agentes biológicos: São o resultado da acção de esforços mecânicos induzidos por raízes de vegetais, escavação de arredores e, até mesmo, a própria acção humana.

11 11 Origem dos Solos Tamanho das partículas Constituição Mineralógica Sistema Solo-água Estrutura dos Solos

12 12 Tamanho das partículas O tamanho das partículas de um solo é uma característica que irá diferenciá-los quanto à sua composição granulométrica.

13 13 Tamanho das partículas (cont) Num solo qualquer, encontram-se partículas de diversos tamanhos. As partículas mais grossas (areias e pedregulhos) podem estar envolvidas por partículas mais finas. Isso torna difícil a identificação do solo por simples manuseio. A identificação dos solos é um processo que procura identificar as principais fracções presentes no solo como um todo. Denominações específicas são empregadas para as diversas faixas de tamanho dos grãos. No entanto, os limites irão variar conforme o sistema de classificação adoptado. Numa primeira análise, efectua-se a classificação do solo através de análise táctil-visual. Esse tipo de análise fornece apenas informação qualitativa, ou seja, que tipo de fracção predomina no solo. Para uma análise mais precisa, utilizam-se os ensaios de granulometria e de limites de consistência. Dessa forma, é possível quantificar as fracções presentes em cada solo assim como suas características de plasticidade.

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15 15 Tamanho das partículas (cont) Na pratica separamos os solos finos dos solos grossos através do peneiro #200 que tem uma abertura 0,075mm