MECÂNICA MECÂNICA DOS SOL OS – CAPUTO VOL 1. CAPÍTULO 02: ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS. PEDOLOGIA. COMPOSIÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA PEDOLOGIA É a que estuda as camadas superficiais da crosta terrestre, em particular sua formação e classificação. TIPOS DE SOLOS Solos residuais (autóctones): permanecem no local da rocha de origem. Ex: solos expansivos, latériticos, massapê e os porosos (colapsíveis). Solos sedimentares (alotóctones): são os que sofrem a ação de algum agente transportador; aluvionares (água), eólicos (vento), coluvionares (gravidade) e glaciais (gelo). Solos de formação orgânica: de coloração escura e odor característico. Solos saprólitos: são os que mantêm a estrutura da rocha matriz. COMPOSIÇÃO MINERAL Minerais argílicos Caolinitas: são formadas por unidades de silício e alumínio intercaladas, proporcionando uma estrutura mais rígida e conferindo estabilidade na presença de água. Tem menor atividade superficial. Montmorilonitas: são formadas por uma unidade de alumínio entre duas de silício, são muito expansivas e instáveis em presença de água. Tem maior atividade superficial. Ilitas: são estruturas análogas as montmorilonitas, entretanto menos expansivas. CAPÍTULO 03: PROPRIEDADES DAS PARTÍCULAS SÓLIDAS DO SOLO Peso específico: é o peso da substância sólida pelo seu volume. Densidade relativa: é o peso da parte sólida e o peso de igual volume de água pura a 4°C. Numericamente tem o mesmo valor do peso específico, só que sendo adimensional. Pode ser definida em laboratório através atr avés do ensaio do picnômetro. picnômetro. Formas das partículas: as partículas de areia e pedregulhos são arredondadas, as de argila são lamelares e as das turfas são fibrosas. co m a Atividade superficial dos solos finos (A): as partículas sólidas do solo em contato com água atraem o íon H+, formando uma camada de água adsorvida. Essa água se comporta Página 1 de
29
de maneira diferente da água normal, visto que está sob elevada pressão e têm o estado físico semi- sólido.
Betonitas: são argilas ultrafinas oriundas de cinzas vulcânicas, as montmorilonitas predominam em sua composição por isso a tendência ao inchamento. São usadas para escavar poços e estabilizar escavações. Tixotropia: perda e conseqüente retorno da resistência coesi va devido ao ordenamento da estrutura molecular. As betonitas têm propriedades tixotrópicas. Granulometria: pedregulhos estão compreendidos entre 76 e 4,8 mm, areias estão compreendidas entre 4,8 e 0,05 mm e siltes compreendidos 0,05 e 0,005mm e argilas abaixo de 0,005 mm. tr ic a é A an áli s e gr an u lo m é é a determinação das dimensões das partículas do solo e das proporções relativas em que elas se encontram, é representada, r epresentada, graficamente pela c u r v a g ra n u lo m é tr ic a.
Granulometria uniforme (curva-A); bem graduada (curva-B); mal graduada (curva-C)
Coeficiente de uniformidade CU=D60/D10 D60: é o diâmetro abaixo do qual se situam 60% do peso das partículas. D10 (diâmetro efetivo): análogo ao D60 Outro coeficiente empregado é o coeficiente de curvatura (CC), permite identificar eventuais descontinuidades ou concentração muito elevada de materiais grossos. Considera o solo bem graduado quando CC está entre 1 e 3. CC=D30²/D10*D60 Para solos finos pode-se usar o método da sedimentação para classificar granulometricamente a fração fina do solo. Esse método baseia -se na lei de Stokes.
Ensaio do frasco de areia: mede o percentual de arei no solo. Página 2 de
29
Classificação trilinear dos solos: baseia-se na fração de areia, argila e silte constituintes do solo. Esse método utiliza as propriedades trigonométricas do triângulo eqüilátero CAPÍTULO 04: ÍNDICES FÍSICOS
Pesos e volumes componentes dos solos
Umidade: é definida como a relação entre o peso da água contida no solo e a o peso da parte sólida do solo. Em campo pode ser medida através do spedy (aparelho que usa o carbureto de cálcio) e no laboratório com o uso da estufa. Peso específico aparente do solo: é definido como o peso total da amostra pelo seu volume total. Em campo pode ser medido através do ensaio do frasco de areia. Peso específico aparente do solo seco: semelhante ao anterior, mas utiliza-se o peso da parte sólida do solo. Índice de vazios: é a relação entre o volume de vazios e o volume da parte sólida. Grau de compacidade: é o estado natural de um solo não coesivo. É obtido entre relação matemática entre índice de vazios (máximo, mínimo e natural). Porosidade: é relação entre o volume de vazios e o volume total da amostra. Grau de saturação: é a relação entre o volume de água e o volume de vazios. CAPÍTULO 05: ESTRUTURA DOS SOLOS Grau de sensibilidade: é a razão entre a resistência a compressão simples e a resistência a compressão da amostra indeformada.
Página 3 de
29
CAPÍTULO 06: PLASTICIDADE E CONSISTÊNCIA DOS SOLOS LIMITES DE CONSISTÊNCIA
Limites de Atteberg
LL: é a umidade na qual o solo perde sua capacidade de fluir e passa a ser plástico. É medido pelo aparelho de Casagrande, umidade na qual um sulco padrão se fecha aos 25 golpes.
LP: é a umidade na qual o solo deixa de ser plástico, passando a ser semi-sólido. É medido a través do ensaio no qual um cilindro (d=3mm e L=10cm) começa a se fraturar.
LC: é a umidade na qual o solo não mais se contrai.
Página 4 de
29
CAPÍTULO 06: FENÔMENOS CAPILARES Capilarímetros: O princípio consiste em aplicar uma força de sucção a fim de quebrar as forças de resistência capilares. A pressão capilar cresce à medida que a água se evapora explicando a contração dos solos com a perda da umidade. Quando a altura capilar é maior que o núcleo impermeável da barragem ocorre o fenômeno chamado sifonamento capilar.
CAPÍTULO 08: PERMEABILIDADE DOS SOLOS Coeficiente de permeabilidade: a permeabilidade é a capacidade que o solo tem de permitir o escoamento através dele. O coeficiente de permeabilidade expressa numericamente à capacidade de permeabilidade do solo. Lei de Darcy: A velocidade de percolação é diretamente proporcional ao gradiente hidráulico, válida para escoamento laminar. Quanto maio a temperatura, menor a viscosidade da água maior a permeabilidade. Escala de permeabilidade
Determinação do coeficiente de permeabilidade Permeâmetro de carga constante: utilizado para medir a permeabilidade de solos grossos.
Página 5 de
29
Permeâmetro de carga variável: utilizado para medir a permeabilidade de solos finos.
Ensaio de Bombeamento: consiste na escavação de um poço filtrante e poços testemunhas mede-se a o rebaixamento do N.A nos poços t estemunhos. CAPÍTULO 09: COMPRESSIBILIDADE Teoria do adensamento Hipóteses básicas simplificadoras - Camadas de espessuras constantes e lateralmente confinadas; - Solo saturado; - Água e solo são incompressíveis; - O escoamento obedece à lei de Darcy e é unidirecional; - A variação da pressão corresponde à variação dos índices de vazios.
Superfícies drenantes: Se a camada tem a capacidade de drenar pela superfície superior ou pela a inferior é denominada camada aberta (considera a altura de drenagem 2H) se só drena por uma camada é dita semi-aberta (H). Ensaio de adensamento: aplica-se o princípio de Terzaghi, da compressão de uma amostra, indeformada de pequena altura e confinada por um anel rígido, nas laterais e por duas (ou uma) placas porosas nas superfícies.
Página 6 de
29
CAPÍTULO 10: TENSÕES E DEFORMAÇÕES. ELASTICIDADE, PLASTICIDADE E REOLOGIA. Círculo de Mohr: é composto de um sistema geométrico de 3 círculos em que a tensão máxima de cisalhamento é igual ao raio do círculo de maior. Critério de Mohr-Coloumb: segundo esse critério haverá ruptura do solo se em qualquer ponto da envoltória a tensão de ruptura se igualar a tensão de cisalhamento.
CAPÍTULO 11: RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS A propriedade dos solos em suportar cargas e conservar sua estabilidade, depende da resistência ao cisalhamento, a massa se rompe quando essa resistência é igualada. Segundo a equação de Coulomb a resistência ao cisalhamento é composta por coesão e atrito interno. O atrito interno é dividido em atrito físico (entre as partículas) e atrito fictício proveniente do entrosamento dessas partículas. A coesão é dividida em coesão aparente (proveniente da pressão capilar) e a coesão verdadeira (proveniente da atração elétrica das argilas).
Ensaio de cisalhamento direto
Consiste em determinar a tensão de ruptura do solo, através do aparelho acima, o solo é confinado entre duas placas porosas. A amostra utilizada pode ser indeformada ou deformada, reproduzindo situações desejadas. O ensaio pode ser realizado com tensão controlada ou com deformação controlada. Página 7 de
29
Ensaio de compressão triaxial
Esse resultado é mais usado e teoricamente produz melhores resultados que o ensaio de cisalhamento direto. é a tensão aplicada na parte superior do corpo de prova. é a tensão confinante aplicada ao corpo de prova. O ensaio de compressão direta é esse ensaio quando a tensão de confinamento é nula. Esse ensaio possui três variantes, vejamos:
Ensaio lento ou com drenagem (CD): e são aplicadas lentamente ao corpo de prova, a válvula é aberta permitindo a drenagem e anulando a pressão neutra. Ensaio rápido ou sem drenagem (CC): e são aplicadas rapidamente ao corpo de prova, a válvula é fechada impossibilitando a drenagem. Ensaio rápido com pré-adensamento (CV): rapidamente
é aplicada lentamente e
é aplicada
Resistência ao cisalhamento das areias: a areia aumenta ou diminui seu volume dependendo do grau de compacidade, as areias fofas diminuem seu volume e as compactas se expandem. O limite entre a expansão e a contração é definido pelo índice de vazio crítico. No cisalhamento das areias fofas saturadas ocorre o escoamento fluido dessas areias provocado pelo acréscimo da pressão neutra e conseqüentemente o decréscimo da resistência ao cisalhamento. A esse fenômeno damos o nome de li q ue fa ção d as are ias .
CAPÍTULO 12: RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO DOS SOLOS Compactação dos solos é um processo, aplicado a solos não saturados, manual ou mecânico que visa reduzir o volume de vazios pela a expulsão do ar. A compactação Página 8 de
29
melhora a resistência, a permeabilidade, a compressibilidade e a absorção de água. Esse ganho é promovido devido ao aumento do peso específico do solo. Ao peso específico máximo corresponde a umidade ótima, umidade essa que todo solo deveria ser compactado. Na compactação ocorre a expulsão do ar enquanto no adensamento ocorre a expulsão da água. A curva de compactação jamais encontrará a curva de saturação (Var=0)
Ensaio de Proctor No ensaio de proctor normal, uma a mostra de solo é ensaiada em 3 camadas num cilindro (D=10cm), com um soquete de 2,5 kg com 26 golpes caindo de uma altura de 30,0cm. São ensaiados 5 corpos de provas (2 antes da umidade ótima, dois depois e um na ótima), após esse procedimento traça-se a curva de compactação do solo. Quando o solo contiver pedregulhos o ensaio é realizado com um cilindro maior em 5 camadas de 12 golpes.
Umidade X Resistência Quanto menor a umidade maior a resistência, entretanto não se deve compactar um solo com umidade acima da ótima, pois o ganho de resistência vem acompanhado de uma perda do peso específico. Esse maior volume de vazio facilitará o acesso de água, colocando a estrutura do aterro em condição de risco numa condição de elevação da umidade (chuva).
Compactação no Campo Os rolos pé de carneiro são indicados para solos coesivos e os rolos pneumáticos são indicados para todos os tipos de solos. No campo o controle da compactação é realizado através do grau de compactação (GC) que nada mais é que o peso específico do solo no campo dividido pelo o peso específico do solo nas condições de laboratório. Página 9 de
29
Ensaio de expansão O corpo de prova moldados sob as condições de proctor é imerso em água por 4 dias, realização leituras a cada 24 no extensômetro e assim obtém-se a expansão ao final do ensaio.
ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR) O ensaio de CBR consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo-de-prova de solo, e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada.
Aparelho do ensaio de CBR
Esse ensaio é realizado para várias energias de compactação (12, 26, 55 golpes), traça-se a curva peso específico x ISC.
CAPÍTULO 13: CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS Sistema unificado de classificação
Solos grossos: grão é maior que 0,074 mm ( mais que 50% em peso retido na #200). Solos finos: maioria absoluta é menor que 0,074 mm. Tufas: solos orgânicos altamente fibrilares. LL=50% é o limite de compressibilidade dos solos, solos com LL>50% são compressíveis.
Página 10 de
29
ÍNDICE DE GRUPO (IG) É o valor numérico, variando de 0 a 20, que retrata o duplo aspecto de plasticidade e graduação das partículas do solo. O IG é calculado pela fórmula:
IG = 0,2 a + 0,005 ac + 0,01 bd onde, a= %que passa na #200 menos 35 (varia de 0 a 40) b= %que passa na #200 menos 15 (varia de 0 a 20) c= LL menos 40 (varia de 0 a 20) d= IP menos 10 (varia de 0 a 10)
CLASSIFICAÇÃO TRB (ANTIGO HRB) Nesta classificação, os solos são reunidos em grupos e subgrupos, em função de sua granulometria, limites de consistência e do índice de grupo.
Página 11 de
29
De A1 a A7 a granulometrias vai diminuindo e a plasticidade aumentando. Os solos granulares tem IG entre 0 e 4, os siltosos entre 4 e 12 e os argilosos entre 1 e 20.
CAPÍTULO 14: EXPLORAÇÃO DO SUBSOLO Poço de exploração: permite uma observação in loco das diferentes camadas e a extração de amostra indeformada. Tem como inconveniente o elevado custo.
Trado: os trados são indicados para sondagens de pequenas profundidades, baixo custo e inapropriadas para solos moles, areias fofas e saturadas, rochas e pdregulho.
Página 12 de
29
SPT: consiste na cravação de 45cm, por dentro de um tubo de sondagem de um amostrador de 65kg, caindo de uma altura de 75cm. O Nspt será a soma dos golpes necessários para cravar os dois últimos trecho de 15cm.
Retirada de amostras indeformadas: a cravação dos amostradores não deverá ser a percussão e sim com um auxílio de um macaco hidráulico. Amostradores para solos não coesivos: esses amostradores, diferente do usado para solos coesivos, têm placas na parte inferir o que impossibilita a queda da amostra, visto que a coesão não suficiente para manter a estabilidade do conjunto. Sondagem rotativa: usada para terrenos rochosos ou rochas, utiliza -se uma broca vazada que trás em seu interior uma amostra denominada testemunho. CPT: consiste na cravação, por meio de um sistema com amcaco hidráulico. Primeiramente crava-se só o cone depois o conjunto tubo cone, essa divisão na cravação permite medir separadamente a resitência de ponta e a resistência lateral.
Página 13 de
29
Vane test: utilizado para medir a resistência ao cisalhamento de solos coesivos, através da aplicação de um momento na palheta. Com a área da palheta e o momento aplicado obtém-se a resistência ao cisalhamento do solo.
Medida da Pressão Neutra: utiliza-se um tubo com uma placa poro na extremidade inferior, a altura da água que subir será equivalente a pressão neutra. Medida de Recalque: utiliza-se bench-mark (referência), para obras onde os efeitos do recalque podem trazer maiores danos, como barragens e grande aterros. Ensaio da resistividade elétrica: baseia-se na medida de resistividade do solo, por meio de eletrodos cravados no solo faz-se passar entre os eletrodos uma corrente elétrica. A resistividade vai diminuindo conforme a granulometria (rochas> pedregulhos> areia> silte > argila).
Ensaio da refração sísmica: consistem em emitir, de um determinado ponto, ondas sísmicas produzidas por choque ou explosão, as quais são captadas por uma rede de sismógrafos. Para explorações superficiais foram desenvolvido uma aparelho portátil chamado terra scout.
Página 14 de
29
MECÂNICA DOS SOL OS – CAPUTO VOL 2. CAPÍTULO 05 – CONDIÇÕES DE ESTABILIDADE DE MUROS DE ARRIMO 1ª condição de segurança contra o tombamento: momento do peso do muro seja maior que o momento do muro. 2ª condição de segurança contra o escorregamento: desprezando-se a contribuição do empuxo passivo, o que é a favor da segurança. 3ª condição de segurança contra ruptura e deformação excessiva do terreno de fundação. 4ª condição de segurança contra ruptura do conjunto muro-solo. DRENAGEM: é recomendável prever um sistema de drenagem eficaz para reduzir as pressões sobre as obras de contenções. Geralmente utiliza-se barbacans de 100cm² de seção. CAPÍTULO 06: CORTINAS DE ESTACAS PRANCHAS. ENSECADEIRAS. ESTACAS PRANCHA: são estacas cravadas, podem ser de madeira, aço ou concreto. As estacas metálicas vêm se destacando pela facilidade de cravação e de recuperação, maior regularidade, melhor estanqueidade, etc.
À aplicação destas em paralelo dar-se o nome de CORTINA DE ESTACA PRANCHA, são destinadas a resistir a esforços laterais devido ao empuxo das terras. Têm larga aplicação em obras portuárias , proteção de taludes e de fundações em construções vizinhas. Página 15 de
29
Para pequenas profundidades pode ser realizada em ancoragem, profundidades maiores exigem ancoragem.
ENSECADEIRAS: são estruturas provisórias destinadas a manter seca uma determinada área, tendo em vista a construção de uma obra submersa. CAPÍTULO 08: FUNDAÇÕES AQUÍFEROS Os aqüíferos podem ser classificados em livre ou artesiano, dependendo se a camada confinada estar entre camadas impermeáveis ou semipermeáveis. Um caso particular de aqüífero livre é o aqüífero suspenso.
TIPOS DE FUNDAÇÔES FUNDAÇÕES SUPERFICIAIS BLOCOS: usualmente em concreto simples ou ciclópico e com grande altura, o que lhe conferem uma rigidez apreciável. Trabalham a compressão simples. SAPATAS: são fundações de concreto armado de pequena altura. São semiflexíveis. Trabalham a flexão. FUNDAÇÃO EXCÊNTRICA: é aquela em que as resultantes das cargas aplicadas não passam pelo centro de gravidade da base. Usualmente as fundações com carga excêntricas são associadas por meio de uma VIGA DE EQUILÍBRIO. FUNDAÇÂO CORRIDA: é a que transmite a carga de um muro, de uma parede ou de uma fila de pilares. PLACAS DE FUNDAÇÃO (RADIERS): reúne num só elemento de transmissão de carga um conjunto de pilares, podem ser parcial (se reunir parte dos pilares da obra) ou total (se reunir todos os pilares). Página 16 de
29
FUNDAÇÕES PROFUNDAS ESTACAS: são peças alongadas, que são cravadas ou confeccionadas in loco, a fim de transmitir a carga da estrutura a uma camada resistente. TUBULÕES: são fundações cilíndricas com base alargada ou não, destinadas as transmitir as cargas da estrutura. CAIXÕES: são de seção retangular e, em geral, de volumes muito maiores que os tubulões. Podem ser abertos pneumáticos ou flutuantes. OUTROS TIPOS FUNDAÇÕES FLUTUANTES: é aquela que, mediante a escavação de um volume de solo de peso equivalente ao da construção, mantém no terreno o primitivo estado de pressões. FUNDAÇÕES SOBRE ATERRO COMPACTADO: consiste na substituição de um solo pouco resistente por outro convenientemente compactado. Não constitui um tipo de fundação, mas apenas um recurso que poderá ser viável em al guns casos. OBSERVAÇÕES: As fundações devem sempre se situar em planos horizontais, embora não necessariamente no mesmo nível, podem ser realizadas em degraus. CAPÍTULO 09: CAPACIDADE DE CARGA DOS SOLOS FÓRMULA DE RANKINE: considera-se o solo não coesivo como uma fundação corrida. Segundo Rankine formam-se planos de ruptura definidos por 45° e 45 + /2 com a horizontal. FÓRMULA DE FELLENIUS: esse método admite para a diretriz da superfície de ruptura um arco de circunferência. CAPÍTULO 11: REBAIXAMENTO DO NÍVEL D’ÁGUA TIPOS DE AQUÍFEROS: o nível atingido pela água no poço artesiano define o nível piezométrico do aqüífero, enquanto que no aqüífero livre a água eleva-se até o nível freático. Dependendo da pressão artesiana podem surgir os chamados poços surgentes, que se elevam a alguns metros.
Página 17 de
29
BOMBEAMENTO DIRETO DA ESCAVAÇÃO: utilizado em obras de pequeno porte, pois esse método ocorre o carreamento das partículas finas do solo, podendo ocasionar, recalques solapamentos nas fundações vizinhas. Existe a possibilidade de ruptura do fundo da escavação, devida a subpressão da água, quando esta superar o peso específico do solo.
SISTEMA DE PONTEIRAS (Wellpoints): o princípio geral do processo consiste em envolver a área que pretende secar, com linha coletora ligada à bomba aspirante características do sistema. Podem-se aplicar vários estágios de ponteiras, não é econômico mais de dois estágios.
Página 18 de
29
BOMBAS DE PROFUNDIDADE: consiste em recalcar, por meio de bombas submersas colocadas no fundo de um tubo friltante, é recomendado para executar rebaixamentos a uma grande profundidade. RECALQUES PROVOCADOS POR REBAIXAMENTO DO NÍVEL D’ÁGUA: ocasionado
pelo o aumento do peso específico aparente, em virtude do rebaixamento. A sobrecarga decorrente do rebaixamento do NA, provocando o adensamento da camada compressível poderá gerar o atrito negativo.
CAPÍTULO 12: ESCAVAÇÕES E ESCORAMENTOS ESCAVAÇÕES COM TALUDES: nas escavações a céu aberto recomenda-se a execução em taludes (com ou sem degraus) do que com paredes verticais escoradas ou ancoradas, desde que a natureza do solo permita. ESTABILIDADE DO FUNDO DA ESCAVAÇÃO: quando a escavação é feita em argila mole, pode ocorrer a ruptura do fundo, devido ao peso próprio da massa de solo adjacente. A ruptura pode ocorrer ainda decorrente da pressão de percolação, proveniente da diferença de carga entre o interior e o exterior da escavação.
Página 19 de
29
CAPÍTULO 13: ESTACAS São elementos de fundações profundas destinadas a transmitir os esforços decorrentes da estrutura às camadas resistentes. Quando a estaca transmite as cargas pela sua ponta é chamada estaca carregada de ponta, quando a transmissão se dá, exclusivamente, por sua superfície lateral ela é dita estaca flutuante.
ESTACAS DE MADEIRAS: são troncos de árvores cravados no solo, possui a desvantagem de estarem expostas ao apodrecimento, possuem limitações de emendas, são atacadas pela variação da maré. ESTACAS PRÉ-MOLDADAS: são largamente utilizadas no mundo, devem ser calculadas para as condições de levantamento e manipulação e para resitirem ao choque do pilão. Possui maior produtividade, maior controle tecnológico, etc. ESTACAS MEGA: são estacas pensadas, utilizadas para evitar vibrações ou para reforços de fundações já existentes. O próprio processo de cravação da estaca Mega submete a uma prova de carga de 1,5 vezes sua carga de trabalho. ESTACAS STRAUSS: pelos processos normais de sondagens crava-se um tubo com o mesmo diâmetro da estaca. Atingida a cota de fundação aplica-se o concreto apiloado e retira-se o tubo. Deve-se tomar cuidados especiais com o NA.
Página 20 de
29
ESTACAS FRANKI: semelhante ao processo das estacas Strauss, entretanto a cravação do tubo dar-se com o apiloamento de uma bucha de concreto na ponta do tubo. Esse processo gera uma grande vibração, podem ser aplicadas inclinadas com até 25°.
ESTACAS METÁLICAS: possui uma grande variedade de perfis, elas deverão resistir à corrosão, usam-se perfis de trilhos de trens. CRAVAÇÃO DAS ESTACAS: geralmente são cravadas através de bate-estacas. Os quais se classificam em: bate-estaca manual (o pilão é puxado manualmente e deixado cair), bate-estacas de queda livre ou de gravidade (semelhante ao manual, entretanto uma estrutura mecânica eleva o pilão), bate-estacas a vapor (o pilão é levantado por meio de um sistema a vapor) e o bate-estaca de efeito duplo (o vapor também acelera o pilão na descida é um método mais moderno que os demais. OBS: A nega é a penetração que sofre a estaca ao receber um golpe do pilão, no final da cravação. A nega é uma condição necessária para a prova e carga, mas não suficiente. Estudos recentes prevêem a possibilidade de flambagem em estacas muito esbeltas.
Blocos de coroamento são maciços de concreto armado que se solidarizam as cabeças das estacas, distribuindo as cargas dos pilares. O recalque de um grupo de estacas é superior ao recalque de uma única estaca submetida ao mesmo carregamento. CAPÍTULO 14: TUBULÕES E CAIXÕES. INFRA-ESTRTUTURA
TUBULÕES A CÉU ABERTO: tem seu emprego limitado a solo coesivo e acima do NA. A escavação é feita manualmente até a cota de fundação onde é realizado o alargamento da base. Em terrenos não coesivos podem-se utilizar escoras para a escavação.
Página 21 de
29
TUBULÕES A ARA COMPRIMIDO: o princípio básico dos tubulões de ar comprimido é manter a água afastada, usam-se a campânula ou câmara de equilíbrio, construída de chapa de aço, e um compressor, que fornecer o ar comprimido.
CAIXÕES: há casos em que se prefere substituir os tubulões por caixões. É o que o ocorre na fundação de um pilar de uma ponte em que a substituição de dois ou mais tubulões pode ser mais econômico.
Página 22 de
29
CAPÍTULO 19: REFORÇO DE FUNDAÇÕES PROCESSOS USUAIS DE REFORÇO: pode-se instalar novas fundações em pequenos poços escavados abaixo das fundações existente. Ou cravar as estacas Mega por meio de macacos hidráulicos.
CAPÍTULO 20: O SOLO COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO ESTABILIZAÇÃO MECÂNICA: mistura de solos, determinam-se as quantidades e tipos de solos envolvidos na estabilização de acordo com a disponibilidade. Obtidas as proporções através de fórmulas matemáticas se processa a mistura. Determina-se o LL e IP da mistura, realiza-se ensaios e se necessário a correção destes índices.
Página 23 de
29
ESTABILIZAÇÃO POR ADIÇÃO DE AGLUTINATES SOLO CIMENTO: as quantidades de cimento variam de 8 a 22% do volume do solo, procedem-se os ensaios de compactação e durabilidade (propõe a dosagem ótima correspondente à mínima porcentagem de cimento). SOLO CAL: certos solos argilosos apresentam uma apreciável melhoria de qualidade quando misturado com cal. SOLO BETUME: o betume é considerado em duplo aspecto, ligante e impermeabilizante, a percentagem de betume empregada de 4 a 7%. CAPÍTULO 21: ESTABILIDADE DE TALUDES CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS DESPREENDIMENTO DE TERRA OU ROCHA: é uma porção de um maciço terroso ou de fragmentos de rocha que se destaca do resto do maciço, caindo livre e rapidamente. (a) ESCORREGAMENTO: é o deslocamento rápido de uma massa de solo ou de rocha que se rompe do maciço, desliza para o lado e para baixo ao longo de uma superfície de escorregamento. (b) e (c) RASTEJO: é o deslocamento lento e contínuo de camadas superficiais sobre as mais profundas. (d)
ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES REVESTIMENTO DE TALUDES: a plantação de espécies vegetais adequadas ao clima local é uma proteção eficaz, sobretudo contra a erosão. A erosão superficial é uma forma de instabilidade muito comum. A voçoroca é um tipo de erosão intensa que se caracteriza pela escavação do solo ou da rocha decomposta. Página 24 de
29
EMPREGO DE MATERIAIS ESTABILIZANTES: visa à melhoria do solo pela mistura de alguns produtos químicos. MUROS DE ARRIMO E ANCORAGENS: podem ser tradicionais, atirantados, protendidos, etc. UTILIZAÇÃO DE BERMAS: são banquetas de terra colocadas nos pés dos taludes, ocasionando o aumento do peso próprio que por sua vez redistribui as tensões de cisalhamento. CAPÍTULO 22: ESTRADAS E AEROPORTOS RECALQUES RECALQUE IMEDIATO: é o que se produz preliminarmente ao adensamento, portanto a volume aproximadamente constante. RECALQUE POR ADENSAMENTO: é o que decorre da drenagem da água através dos vazios do solo. RECALQUE SECUNDARIO: se produz mesmo após a dissipação da pressão neutra. RECALQUE DEVIDO AO ESCOAMENTO LATERAL DO SOLO: é aquela que se constata ao final da construção do aterro. EFEITO TSCHEBOTARIOFF: é um esforço horizontal, provocado por um carregamento vertical, a que se submete a superfície lateral de uma estaca. Ocorre na camada de solo mole que sofre a sobrecarga do aterro.
Página 25 de
29
PLACAS DE APROXIMAÇÃO: pontes e aterro de acesso recalcam diferencialmente, podendo haver entre os dois um desnivelamento, para corrigir esse inconveniente usa-se as placas de aproximação.
BOMBEAMENTO: é o fenômeno que ocorre em paviemnto de cimento, quando construídos sob solos finos. Pela passagem das cargas sobre os bordos as placas, juntas mal vedadas ou fissuras que permitam infiltração d’água, com conseqüente saturação do subleito. O bombeamento “pumping” das partículas finas do solo e água, descalçando as
placas e provocando a ruptura do pavimento.
CAPÍTULO 23: BARRAGENS DE TERRA Barragens são estruturas destinadas ao abastecimento de cidades, suprimento à irrigação e produção de energia elétrica. As barragens que se destinam ao desvio do curso d’água sã de nominadas barragens de derivação.
ESTUDOS PRELIMINARES TOPOGRÁFICO HIDROLÓGICAS GEOLÓGICAS GEOTÉCNICAS
Página 26 de
29
TIPOS DE BARRAGEM BARRAGENS DE PESO: têm sua estabilidade assegurada pelo peso próprio da estrutura. Geralmente possuem seção trapezoidal. O terreno de fundações deve ter boas características de resistência, deformidade e estanqueidade.
As condições devem ser examinadas nas duas condi ções do nível d’água do reservatório: nível máximo do reservatório e mínimo da barragem.
Barragens de arco-gravidade curvas em planta e com face convexa para montante. Barragem abóbada caracteriza-se por sua pronunciada curvatura, suas seções trabalham predominantemente à compressão, são estruturas hiperestáticas. BARRAGENS DE TERRA: pode ser de terra compactada ou construída pelo método hidráulico. As barragens homogêneas são construídas inteiramente do mesmo material.
Página 27 de
29
As barragens zoneadas são formadas essencialmente por um núcleo de terra impermeável, limitado por zonas permeáveis que asseguram a estabilidade do conjunto.
A escolha do tipo de barragem deve ser condicionada às condições técnico-econômica, a disponibilidade de materiais nas jazidas, acesso ao l ocal, etc. A escolha da seção deve ser condicionada às condições de estabilidade e estanqueidade da obra. Os taludes das barragens devem ser protegidos contra as ondas criadas pelo reservatório e a ação erosiva das águas pluviais. Para o talude de montante são indicados os sistemas de: rip-rap (empredamento) revestimento à base de concreto e solo-cimento. Para o Talude de jusante o sistema mais comum e econômico consiste na plantação de vegetação. Além do sistema de gramas torna-se necessário executar um sistema de drenagem por meio de valetas de proteção contra águas pluviais. Os ensaios básicos para os estudos de seleção dos materiais são: análise granulométrica, limites de consistência, permeabilidade, compactação e resistência ao cisalhamento.
ESTABILIDADE: compreende a análise de estabilidade do corpo da barragem e dos recalques. Dever-se-ão levar em consideração as condições de pressão neutra e forças de percolação. Para o talude de montante deverão ser consideradas duas situações: com o reservatório cheio e após o brusco esvaziamento. Para o talude de jusante deve-se avaliar os efeitos das pressões de percolação.
EXTRAVASAMENTO: é a passagem de água por cima da crista da barragem, é combatido com o eficiente dimensionamento do vertedouro.
Página 28 de
29
A crista da barragem deve se situar a uma distância R do nível de água máximo a essa distância denomina-se revanche (freeboard).
INFILTRAÇÕES: através do corpo da barragem ou da fundação, comprometem a estabilidade da obra se não forem tomadas precauções contra os efeitos decorrentes das pressões de percolação. No corpo da barragem recomendam-se três tipos de drenos.
A proteção contra o “piping” no interior da barragem ou na sua fundação é feita facilitando a saída de água e reduzindo a sua velocidade de infiltração. Pode ser realizado um tapete impermeabilizante a montante, a construção de poços de alívio, a construção de uma trincheira de vedação “cut-off” ou a construção de poços de alívio.
Página 29 de
29
