BRAJA M. DAS KHALED SOBHAN
Fundam undamentos entos de
Engenharia Geotécnica Tradução da 8ª edição norte-americana
Fundamentos de engenharia geotécnica Tradução da 8a edição norte-americana BRAJA M. DAS California State University, Sacramento
KHALED SOBHAN Florida Atlantic University
Tradução: NOVERITIS DO BRASIL Revisão Técnica: ROBERTA BOSZCZOWSKI Docente na Universidade Federal do Paraná
Austrália • Brasil • Japão Japão • Coreia • México • Cingapura • Espanha Espanha • Reino Unido • Estados Unidos
Prefácio Fundamentos de Engenharia Geotécnica foi originalmente publicado em 1985 e foi feito para ser utilizado tanto como
um livro para o curso introdutório em engenharia geotécnica, cursado praticamente por todos os estudantes de engenharia civil, como para uso como livro de referência aos engenheiros praticantes. O livro foi revisado em 1990, 1994, 1998, 2002, 2006 e 2010. Esta edição tem um coautor, Khaled Sobhan. Como nas edições anteriores do livro, esta oferece uma visão geral das propriedades e mecânica dos solos, com a cobertura de práticas de campo e procedimentos básicos de engenharia, sem modificar a filosofia básica do texto original. Não é a intenção deste livro adequar-se a qualquer código de projeto. Ao contrário da sétima edição, que tem 18 capítulos, esta tem 17. O capítulo de Revestimentos de Aterro e Geosintéticos foi excluído, já que o assunto cresceu e amadureceu durante os anos e um curso à parte é oferecido em diversos programas de engenharia civil. A maioria dos exemplos e problemas de fim de capítulos foi modificada; um ou dois problemas de pensamento crítico foram adicionados na maioria dos capítulos para desafiar e aumentar o pensamento e compreensão dos estudantes nos assuntos abordados. Já que a engenharia geotécnica é um assunto prático e orientado por aplicação, algumas poucas histórias de casos foram inclusas nos capítulos 11, 15 e 16 com a intenção primária de familiarizar os estudantes com a variabilidade imprevisível de solo no campo comparada à situação idealizada no ensino e na aprendizagem em sala de aula. Novas fotografias foram adicionadas por todo o livro. Outras importantes mudanças na oitava edição incluem: • A adição de uma seção expandida da introdução no início e um resumo no fim de cada capítulo. • No Capítulo 2, diversas fotografias de minerais formados por rochas comuns, rochas e estruturas construídas com ou em rochas (Seção 2.3) foram adicionadas. Para ajudar os estudantes na identificação de rochas em campo e minerais formados por rochas, as fotos em cores estão disponíveis na Trilha. • No Capítulo 3, a seção de índice de vazio máximo e mínimo de solo granular foi expandida. • O procedimento para determinação de limite de contração de solo coesivo utilizando o método de cera (Norma 4943 ASTM) foi descrito com detalhes no Capítulo 4. • No Capítulo 5, os diagramas de linha foram adicionados nos exemplos de problemas para determinar os nomes de grupo de solo dos símbolos de grupo (Sistema Unificado de Classificação de Solo). Estes diagramas de linha ajudarão os leitores a seguir o procedimento etapa por etapa ao obter o nome de grupo apropriado de solo durante a sua classificação. • O Capítulo 6, inclui diversas correlações empíricas recentes para estimar o peso específico seco máximo e teor de umidade ideal com base na energia de compactação. Foi adicionada uma seção de avaliação de solos como material de compactação. • No Capítulo 9, uma derivação matemática para um caso geral para obter a força de percolação por volume es pecífico de solo foi adicionada. Também neste capítulo é fornecido um gráfico de Harza para obter o gradiente v
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de saída de fluxo sob uma estrutura hidráulica. Este capítulo é útil na estimativa do fator de segurança contra levantamento. É proporcionado um exemplo para exibir o uso de um filtro na parte jusante de uma estrutura hidráulica para aumentar o fator de segurança contra levantamento. Uma seção com aumento na tensão vertical a um determinado ponto e profundidade abaixo da superfície de solo em razão do aumento linear de carregamento vertical em uma faixa infinita foi adicionada no Capítulo 10. É proporcionada uma explicação aprimorada dos fundamentos de adensamento no Capítulo 11. Este capítulo também fornece uma discussão geral do efeito de duração de carga no gráfico e – log s¢. O Capítulo 12 atualiza o procedimento de cálculo de coesão não drenada para ensaios conduzidos com palheta baseado na norma ASTM (2010). O procedimento para estimativa do empuxo de terra ativo em um solo c¢ – f¢ com condições sísmicas foi atualizado no Capítulo 13. A teoria de Caquot e Kerisel para estimativa de empuxo de terra passivo com aterro granular (face posterior inclinada de muro e aterro horizontal, e face posterior vertical de muro e aterro inclinado) foi inclusa no Capítulo 14. No Capítulo 15, uma derivação detalhada do fator de segurança de taludes infinitos com percolação é inclusa. Os resultados de alguns estudos recentes nos círculos críticos de ruptura para taludes em argila (condição f = 0) e solo c¢ – f¢ são adicionados neste capítulo. Um caso generalizado para os empuxos ativo e passivo de Rankine com aterro granular é proporcionado no Anexo A.
No preparo de um texto de engenharia deste tipo, é tentador incluir muitos desenvolvimentos recentes relacionados ao comportamento dos depósitos de solo natural encontrados em diversas partes do mundo disponíveis em jornais e procedimentos de conferência com a esperança que eles serão úteis aos estudantes na prática futura. No entanto, com base em muitos anos de ensino, os autores sentem que a clareza na explicação dos fundamentos de mecânica dos solos é mais importante no primeiro curso, nesta área, sem misturar um livro com muitos detalhes e alternativas. Muitos dos detalhes intrincados podem ser deixados para um curso avançado na área de engenharia geotécnica. Esta abordagem ajudará principalmente no interesse e reconhecimento dos estudantes para o desenvolvimento na engenharia geotécnica em geral. Os autores não teriam habilidade de finalizar este manuscrito revisado sem o suporte e o incentivo das esposas, Janice e Samira, e suas famílias. Janice Das foi quem mais ajudou ao obter o manuscrito pronto para publicação. O professor Sanjay K. Shukla da Edith Cowan University, Austrália, forneceu diversas sugestões valiosas durante o processo de revisão. Finalmente, muitos agradecimentos são em razão de Christopher Shortt, editor; Hilda Gowans, editora de desenvolvimento sênior e Lauren Betsos, gerente de marketing da Cengage Learning (Engenharia) pela assistência e conselho no desenvolvimento final do livro. É apropriado agradecer a Rose P. Keman da RPK Editorial Services. Ela foi útil na formação do estilo e na administração do produto desta edição assim como em diversas edições anteriores. Agradecemos aos seguintes revisores por seus comentários e sugestões construtivas: Dragos Andrei, Califórnia State Polytechnic University, Pomona, Califórnia; Tuncer Edil, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin; Ton Qiu, The Pennsylvania State University, University Park, Pensilvânia; Kamal Tawfiq, Florida State University, Tallahassee, Flórida; Binod Tiwari, Califórnia State University, Fullerton, Califórnia; Jay Wang, Louisiana Tech University, Ruston, Louisiana; Mohammad M. Yamin, Bradley University, Peoria, Illinois. BRAJA DAS e K HALED SOBHAN
Sobre os autores PROFESSOR BRAJA DAS é reitor emérito da College of Engineering and Computer Science na California State University. Ele é mestre em Engenharia Civil pela University of Iowa e o Ph.D. na área de Engenharia Geotécnica da University of Wisconsin. É autor de diversos textos e livros de referência de engenharia geotécnica e foi autor de mais de 250 artigos técnicos na área. As áreas primárias de pesquisa incluem as fundações rasas, âncoragens e geossintéticos. Ele é sócio e membro vitalício da American Society of Civil Engineers, membro vitalício da American Society for Engineering Education e membro emérito do Chemical and Mechanical Stabilization Committee do Transportation Research Board do Conselho de Pesquisa Nacional (Washington, D.C.). Anteriormente, ele era membro do conselho editorial da Journal of Geotechnical Engineering, membro do jornal Lowland Technology International (Japão), editor associado da International Journal of Offshore and Polar Engineering (ISOPE) e coeditor da Journal of Geotechnical and Geological Engineering (Springer). Atualmente, ele é editor-chefe da International Journal of Geotechnical Engineering (J. Ross, Ft. Lauderdale, FL). O Dr. Das recebeu diversos prêmios pela excelência de ensino, incluindo o Prêmio da Fundação AMOCO, o prêmio AT&T Por Excelência de Ensino da Sociedade Americana de Educação de Engenharia, o prêmio Ralph Teetor da Sociedade de Engenheiros Automotivos e o Distinguished Achievement Award pela Excelência de Ensino da University of Texas em El Paso. PROFESSOR K HALED SOBHAN é professor associado de Engenharia Civil da Florida Atlantic University. Ele fez o mestrado na Johns Hopkins University e o Ph.D. pela Northwestern University, ambos na área de Engenharia Geotécnica. As áreas principais de pesquisa incluem o aprimoramento de solo, geotecnologia de solos fofos, mecânica de solo experimental e aspectos geotécnicos de engenharia de pavimento. Ele ocupou a Presidência do Comitê de Estabilização Química e Mecânica (AFS90) do Conselho de Pesquisa de Transporte (2005-2011) e foi coautor da Circular TRB nomeada Evaluation of Chemical Stabilizers: State-of-the-Practice Report (E-C086). Atualmente, ele é editor associado da ASCE Journal of Materials in Civil Engineering, e faz parte do conselho editorial da ASTM Geotechnical Testing Journal, Geotechnical and Geological Engineering (Springer) e International Journal of Geotechnical Engineering (J. Ross, Ft. Lauderdale, FL). Ele recebeu o prêmio Excellence and Innovation in Undergraduate Teaching (2006) e Excellence in Graduate Mentoring Award (2009) da Florida Atlantic University. Ele publicou mais de 75 artigos técnicos e relatórios na área de engenharia geotécnica.
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Para Elizabeth Madison, Armaan e Shaiza
