1 Mecnica dos Solos - Aula1 Origem e Formao dos Solos 1.1)O Solo 1.2)Solo e Crosta Terrestre 1.3)Origem dos solos 1.4)Eroso fsica - Areias 1.5)Eroso qumica - Argilas 1.6)Tipos de solos 1.7)Minerais Arglicos 1.8)Superfcie Especfica do Solo Caiu a chuva, e correram os rios, e assopraram os ventos, e combateram aquela casa e no caiu, porque estava edificada sobre a rocha Mateus, 8,25. 2 Laboratrio de simulao de terremotos 1.1)O solo: Somateriaisqueresultamdointemperismooumeteorizaodasrochas,por desintegrao mecnica ou decomposio qumica e biolgica. AgentesdoIntemperismo:temperatura/presso/alteraescristalinas/ hidratao/agentesbiofsicosvegetao/agentesqumicosdissoluo, oxidao, reduo, hidratao, hidrlise, lixiviao. uma funo da rocha mater e dos diferentes agentes de alterao. 3 Os solos so agregados de partculas minerais que juntas com o ar e a gua nos seus vazios formam um sistema de trs fases:

Osignificado originaldesolovem dolatim dapalavra"solum"queem portugus clssico significa cho. Cada rea possui sua definio prpria para o solo.NocampodaAgricultura-soloacamadadeterratratvel,geralmentede poucos metros de espessura que suporta as razes das plantas. NaGeologia-solodescritocomoomaterialdispostoemcamadas,no consolidado,queseestendedasuperfcieatarochaslidaequeformado devido ao intemperismo e a desintegrao da rocha s. ParaaEngenhariaCivil-osolovistoemtermosdetrabalhoquepodeser realizadoneleoucomele.todomaterialquepodeserescavadoape picaretaerochatodomaterialquenecessitedeexplosivosparaseu desmonte. Sobopontodevistapuramentetcnicosoosmateriaisdacrostaterrestreque servemdesuporte,soarrimados,escavadosouperfuradoseutilizadosnas obras de engenharia civil.4

1.2) Solo e Crosta Terrestre: Os solos constituem a camada mais superficial da crosta terrestre. 5 Amatrizgeradoradossolosomagma,princpiodetodasasrochasexistentes no globo terrestre. Magma=matriaincandescente,constituintedoncleoterrestre,deonde trazida superfcie pelos vulces. APedologiaacinciaqueestudaessascamadas,asuaformaoea classificao, levando em conta a ao dos agentes climatolgicos. Solo = funo (rocha de origem, organismos vivos, clima, fisiografia, tempo, etc) Ascamadasqueconstituemumperfilsochamadasdehorizontes:camada superficial, subsolo e camada profunda. Os solos se classificam em zonais ou climatognicos (grupo latertico); intrazonais e azonais. 6

ROCHAS: GNEAS(magmticas)-formadapeloresfriamentodomagmanasuperfcieda crosta. Ex.: granito, basalto SEDIMENTARES - formada em camadas a partir da sedimentao ou deposio de partculas de rochas. Ex.: arenito, xisto, rocha calcria. METAMRFICAS-formadapelaalterao (mudana decomposio)derochas existentesdevidoaoextremocalor(ex.:mrmore)ouaextremapresso(ex.: ardsia). 7 Mecnica dos Solos: Aplicaodasleisdemecnicaedehidrulicaaosproblemasdeengenharia relacionados com os solos. reas correlatas: mecnica dos fludos, resistncia dos materiais, reologia. Problemas com o Solo na Engenharia Civil: Solo: caractersticas 1- No possui uma relao nica nem linear de tenso x deformao. 2 - Comportamento do solo depende de presses, tempo, etc. 3 - diferente em cada local. 8 4-Amassasubterrneanopodeservistaesimavaliadaatravs de amostras isoladas. 5 - Amostragem causa distrbios no solo. Usos do solo na Engenharia: -Comofundaoparasuportarestruturasresistnciaaocisalhamento=> colapsooucompressibilidade=>recalques,escavaestrincheiras,bases, cortesdeestradas,remooesuportedosolo,capacidadedecargaaterros naturais ou construdos, taludes. - Como material de construo. -Fluxodguaquandoosolopermevel,aguapodefluiratravsdelee causar alguns problemas (piping, carreamento). FUNDAES: Tipos:Direta Profunda 9

Fundaes Problema:recalquesoulevantamentosquecausemarunadaestrutura.Solos expansivos (regies ridas).

Terreno firme x terreno fraco Torre de Pisa - Itlia

Edifcios de Santos So Paulo 10

Levantamentos - runa da estrutura. SOLO - MATERIAL DE CONSTRUO: - Utilizado para aterros (barragens), pavimentos (estradas), aeroportos, etc

- Problema: Emprstimos. Cortes e aterros. 11 12 PROBLEMAS ESPECIAIS: -Vibraes(equipamentos,compressores,turbinas)densificaodesolos granulares. 13

-Exploses(escavaes),Terremotosdeslizamentos(estabilidadede taludes).

14

- Congelamento expanso dos solos

- Bombeamento recalques 15

Exemplos: Internacionais: CanaldoPanam-sucessivosescorregamentosdeterra(Culebrae Cucaracha). Estados Unidos - rupturas de barragens, recalques de edifcios (ASCE). Sucia - escorregamentos em taludes de ferrovias. Alemanha - Canal de Kiel. Mxico - Palcio de las Bellas Artes (2 m de recalque diferencial). 16

Canal do Panam - sucessivos escorregamentos de terra (Culebra e Cucaracha)

Estados Unidos - rupturas de barragens, recalques de edifcios (ASCE)

Sucia - escorregamentos em taludes de ferrovias 17

Alemanha - Canal de Kiel

Mxico - Palcio de las Bellas Artes (2 m de recalque diferencial) Nacionais: Rio de Janeiro deslizamentos. RioGrandedoNorte-BarragemdoAu(Eng.ArmandoRibeiro Gonalves).

Rio de Janeiro - Deslizamentos 18 Rio Grande do Norte - Barragem do Au MECNICA DOS SOLOS - Propriedades de tenso x deformao. - Anlise terica para massas de solo. GEOLOGIA - Composio da massa+JULGAMENTO SOLUES de solo DE ENGENHARIAPARA OS EXPERINCIA PROBLEMAS ECONOMIA Consideraes: (a) Anaturezadomaterial,incluindoamediodaspropriedades relevantes para a Engenharia. (b) Oconhecimentodasituao(cenrio)doproblemaincluindoo entendimentodascaractersticascomportamentaisdomaterialesuas circunstncias particulares. (c) Derivaodeummodeloapartirde(a)e(b)ouarepresentaoem termos matemticos ou mecnicos do comportamento esperado. 19 (d) Aplicaodascondiesdecontorno,taiscomo,tempo,segurana, esttica,controlesdeplanejamento,disponibilidadedosmateriais, viabilidadeoperacional,fatoresdecustoquesempretmimportncia primordial. (e) Previso das solues em termos de engenharia, mas que tambm leve em conta os outros fatores. 1.3) Origem dos solos: Aorigemremotadosoloestnadecomposiodarochapelaaodas intempries. Fatores: 1- Natureza da rocha madre 2- Clima da regio3- Agente intemprico de transporte 4- Topografia da regio 5- Processos orgnicos Quanto formao eles podem ser: a)Residuais(ouautctones)-quandoprovieramdadecomposioda rocha subjacente, ou seja, permanecem no local de origem onde existe uma transformao gradual da rocha at o solo. Graduao: solo residual madura (% maior de argila) saprolito (sapros (grego) = podre, deteriorado) blocos em material alterado rocha s. 20 Exemplo:soloslaterticos,mineraisdeferrodoorigemasoloslaterticosou lateritas(zonastropicais),ossolosexpansivoseporosos(colapsveissolosde Braslia).

b)Transportados (ou alotctones) - quando provieram da decomposio dematrianumlugardedetritosprovenientesdeoutrolugar. Apresentam caractersticas mecnicas inteiramente diferentes dos solos residuais de onde provieram. Sedimentares:

Os agentes de transporte (influenciam na textura do solo) so: 1) gua - solos aluvionares (terraos fluviais, delticos, esturios e baixadas litorneas) 21 2)Ventos-soloselicos(groshomogneos)-"estratificao cruzada"; 3)Gravidade-soloscoluvionares(talus-pdeserra)elevado ndice de vazios pequeno suporte de carga. 22 4) Geleiras - solos glaciares. 5) Correntes marinhas e mars - solos marinhos 6) Homem - aterros ( emprstimos aterro compactado) 23 c)Orgnicos-quandoprovenientesdadeposiodematriaorgnica, sejadenaturezavegetal(plantas,razes),sejaanimal(conchas),quasesempre desenvolvida no mesmo lugar. Exemplo: terras diatomceas, constitudas de carapaas de algas ouinfusrios, turfa(carbonificao-folhas,caules,troncos)-solofofo,noplsticoe combustvel.Comaltacompressibilidade,absorodealtaquantidadedegua, baixaresistnciaaocisalhamento,baixacapacidadedecargaedifcilde estabilizar. 24 d)Pedognicos(solosbrasileiros)-quandoprovenientesdaevoluo pedognica, tais como solos superficiais que suportam as razes de plantas ou os solos "porosos" dos pases tropicais. Exemplo:Terraroxa(sololaterticodecormarrom-avermelhada-SP);o massap(soloresidual,nolatertico,corescura,expansivo-BA)ousolo margaltico(corpreta,escuro,cinzaouclaro-muitoargiloso).Laterita= pedregulho latertico. Solos porosos, colapsveis - solos de Braslia. Terra roxa 25 Massap

Laterita 1.4) Eroso fsica - areias Aerosofsicaadecomposiomecnica,atravsdosagentescomogua, temperatura,vegetao(razes),vento,formando-seospedregulhoseareias (solosdepartculasgrossas)eatmesmoossiltes(partculasintermedirias)e somente em condies especiais, as argilas (partculas finas). 26 Decomposio mecnica das rochas: realizada pela expanso e contrao trmica alternadas das rochas ss at que ocorra o fraturamento. A esse processo esto associadas as foras expansivas de certosminerais constituintes da rocha, da gua ou das razes, que penetram nas fissuras das rochas. Essesfatoresisoladosouassociadoscausamadecomposiofsicadasrochas macias em grandes blocos ou, at mesmo, em pequenos fragmentos. 27 1.5) Eroso qumica - argilas: oprocessoemquehmodificaoqumicaoumineralgicadasrochasde origem.Oprincipalagenteaguaaciduladaporcidosorgnicoseosmais importantesmecanismosdeataquesoaoxidao,hidratao,carbonataoe osefeitosqumicosdavegetao(cidosorgnicos).Asargilasrepresentamo ltimo produto do processo de decomposio. Aalteraoqumicadasespciesmineraisqueformamasrochaspodetambm produzir areias. Ocartereaamplitudedaalteraodependem,deumlado,danaturezada rocha, isto , de sua composio qumica, sua estrutura e textura, e do outro, do clima da regio, das alternncias de chuvas e temperaturas. 1.6) Tipos de solos: - Quanto formao: a) Residuais; b) Transportados; c) Orgnicos; d) Pedognicos. 28 - Quanto granulometria: a) Blocos - D > 1,00m b) Mataces- D > 2,5cm c) Pedregulhos - D > 2,0mm d) Areia: Grossa- 0,2mm < D < 2,0mm Fina - 0,02mm < D < 0,2mm

e) Silte- 0,002mm < D < 0,02mm f) Argila - D < 0,002mm D = dimetro dos gros 29 Curva Granulomtrica Escala segundo a ABNT: Classificao Dimetro dos gros Argila - menor que 0,002 mm Silte - entre 0,06 e 0,002mm Areia - entre 2,0 e 0,06 mm Pedregulho - entre 60,0 e 2,0 mm 30 - Quanto plasticidade: a) Plsticos b) No plsticos.

Plsticos - Quanto composio qumica a) solos grossos ( minerais da rocha de origem):a.1)silicatosfeldspato,mica,quartzo,serpentina, clorita, talco a.2) xidos hematita, magnetita, limonita a.3) carbonatos calcita, dolomita a.4) sulfatos gesso, anifrita b) solos finos 31

a.1) Silicatos: No grupo dos silicatos esto: Feldspato:silicatoduplodeAledeummetalalcalinoou alcalino-terroso(K,Na,ouCa),sendoosprincipaisaortoclasita,aanotitaea albita;Mica:ortossilicatosdeAl,Mg,K,Na,Li,MneCr,sendoos principais a muscovita (branca) e a biotita (preta) - mineral facilmente identificvel pelo brilho caracterstico (malacacheta). Quartzo:composioqumicaSiO2(slicacristalinapura)- mineral de decomposio muito difcil. Praticamente passa da rocha ao solo sem sofrer alterao. Serpentina: rocha com o mesmo nome (verde) Clorita: tonalidade verde Talco: tonalidade branca ou branca-esverdeada. 32 a.2) xidos: xidos de ferro: Hematita (Fe2O3)Magnetita (Fe2O4) Limonita (Fe2O3H2O) a.3) Carbonatos: Calcita: (CO3Ca) Dolomita:[(CO3)2CaMg]-maiordurezaefracareaoem contato com o HCl 33 a.4) Sulfatos: Gesso: (SO4Ca2H2O) Anidrita: (SO4Ca)

34 1.7 - Minerais Arglicos (SOLOS FINOS): A plasticidade e a coeso do solo so funes do teor de umidade, da espcie de mineralogia e de suas propriedades coloidais. Aargilainfluencianascaractersticasmecnicasdosolo.Elaconstitudade micro-partculas(microscpioeletrnico),tembaixapermeabilidade.Doissolos argilosos com mesma granulometria podem apresentar propriedades inteiramente diferentes. Asprincipaispropriedadesaseremconsideradasnaengenhariaso:reade superfcie,cargaeabsorodasuperfcie,capacidadedemudanadebase, floculao e disperso, expanso e colapso, plasticidade e coeso. Colidessopartculascom1m retrao dos meniscos capilares => aumento da presso capilar. Limite de contrao => a umidade correspondente ao mnimo de volume; Rachaduras=>quandoastensescapilaresultrapassamaresistnciatrao dasargilas(formahexagonal-observadonassuperfciesargilosasdelagosou pntanos secos) Resistncia seca => fora atrativa dos colides. Identificaoprticadasargilas:asargilas,quandosecas,nosofacilmente desagradveis pelo esforo dos dedos como a areia ou o silte. 1.8 - Superfcie Especfica Definio:asomadassuperfciesdetodasaspartculascontidasnaunidade de volume (ou de peso) do solo. 41 Superfcie especfica de minerais arglicos: Caolinitas - dimenso lateral das plaquetas:1.000 a 20.000 espessura: 100 a 1.000 superfcie especfica =15m2/g Illitas - dimenso lateral:1.000 a 5.000 espessura:50 a 500 superfcie especfica = 90m2/g 42 Montmorilonitas - dimenso lateral:1.000 a 5.000 espessura:10 a 50 superfcie especfica = 800m2/g. Paraamostrasquepossuemamesmamassa,aquelaquetemamaiorreade superfcie a que tem os menores tamanhos das partculas. Estudo Independente 1: Lista de Exerccios: 1)Descreva, resumidamente, as origens dos solos e os fatores que controlam a sua formao. 2)Discuta a composio do solo no contexto da construo civil, apontando a significncia da presena ou ausncia de componentes notveis. 3)Descrevaanaturezadaestruturadosmineraisdeargilaeexpliquesua importncia na engenharia como constituintes do solo. 4)Listeos minerais arglicosmaiscomunsesuasprincipaispropriedades no contexto da engenharia. 5)Faaumresumodostiposdeproblemasdeengenhariaassociadoscom solosediscutaanaturezadepossveislimitaesquepossamocorrer devidospropriedadesdosoloeseusefeitosnasdecisesdeprojetoe construo.