Introdução às Obras de Terra e Contenções

11102023 1934 Ebook CONTENCOES INTRODUCAO AS OBRAS DE TERRA E CONTENCOES Tempo de leitura do conteudo estimado em 7 hora e 26 minutos Introduao Caroa estudante estudar o solo e as suas interagdes com os elementos construtivos dentro da engenharia é de fundamental importancia para a engenharia civil Tratase de uma area ampla pois na engenharia 0 solo em geral é utilizado como base construtiva e nesse caso o engenheiro deve compreender claramente a forma desse apoio e a transmissao das cargas da estrutura e da edificagao para o solo além da deformagao e da resisténcia deste Além disso 0 solo pode ser um produtor de cargas quando executamos obras de terra nesse caso devem ser calculadas as magnitudes e a distribuigao de forgas exercidas pelo terreno Existem situagdes também em que o solo é utilizado como a prdpria estrutura sendo que nesse tipo de httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 128 11102023 1934 Ebook caso devem ser estudadas as inclinagdes necessarias para garantir a estabilidade dessa massa de solo A partir desse contexto inicial neste material faremos uma introdugao a respeito das obras de terra e contencées em que vamos estudar algumas das principais caracteristicas desses elementos e os principais parametros geotécnicos e de tensdes Vamos reconhecer de modo geral o campo de aplicagao dos conceitos associados com as obras de terra e contencoes ou seja sera uma jornada técnica de conhecimento e de aprendizado interessante Vamos juntos nessa jornada A engenharia geotécnica é a area que se ocupa dos estudos das interagées das construgdes com o terreno Portanto tratase de uma area mais ampla aplicada a engenharia civil e a outras vertentes da engenharia associandose a todos os campos que possuem relagdes com o solo Vamos conhecer por meio desse infografico os problemas basicos estudados pela engenharia geotécnica httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 228 11102023 1934 Ebook of PraCegoVer 0 infografico apresenta quatro tdpicos em linha horizontal divididos em duas colunas Ao clicar no primeiro tdpico é apresentado um icone que retrata o solo como base Ao lado do icone ha o titulo O solo como base e logo abaixo é apresentado o texto Todas as obras devem ser apoiadas no solo e dessa maneira é preciso definir a forma desse apoio e a transmissao das cargas da estrutura e da edificagao para o solo Nesse caso devem ser estudadas a deformagao e a resisténcia do solo Ao clicar no segundo tdpico é apresentado um icone que retrata o solo como produtor de cargas Ao lado do icone ha o titulo O solo como produtor de cargas e logo abaixo é apresentado o texto Ha situagdes em que existe a necessidade da criagao de desniveis e para conter o solo sao construidas estruturas de contengao Nesse caso devem ser calculadas as magnitudes e a distribuigao das forgas exercidas pelo terreno Ao clicar no terceiro topico 6 apresentado um icone que retrata o solo como propria estrutura Ao lado do icone ha 0 titulo O solo como propria estrutura e logo abaixo é apresentado o texto Existem situagdes em que utilizamos 0 préprio solo como estrutura de contengao Nesse caso devem ser estudadas as inclinagdes que sao necessarias para garantir a estabilidade dessa massa de solo taludes Ao clicar no quarto tdpico é apresentado um icone que retrata 0 solo como material Ao lado do icone ha 0 titulo O solo como material e logo abaixo é apresentado o texto Em obras de terra aterros terraplanagens barragens de terra etc o solo é utilizado como material de construao e nesse caso devem ser conhecidas as suas propriedades e a influéncia destas na compactacao do solo Abaixo é apresentada a imagem em forma de silhueta de um homem em pé com as maos na cintura usando um capacete de seguranga Ao lado direito e ao lado esquerdo desse homem existe a figura em forma de silhueta de alguns tratores representando o trabalho que fazem Agora que vocé pdde ver as diferentes formas de encarar 0 solo podemos dar sequéncia para nos aprofundarmos sobre como o solo é fundamental nas obras Os solos sobre os quais construimos as obras possuem composiao muito variada podendo ir desde macicos graniticos até solos moles que nado nos permitem caminhar sobre eles BOTELHO 2015 Existem diferentes tipos de solo nas mais diferentes regides do planeta que apresentam caracteristicas Unicas influenciadas entre outros fatores pelo clima As diferengas de propriedades httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 328 11102023 1934 Ebook e consequentemente de comportamentos estao associadas a varias causas e geram varios efeitos os quais vamos estudar nos proximos subtdpicos do material 4 e Parametros Geotecnicos Vamos nos aprofundar mais sobre como o solo pode ser fundamental nas obras O solo como elemento de engenharia apresenta diferentes propriedades e consequentemente diferentes comportamentos sendo estes associados a varias causas Veja no elemento a seguir clicando nas setas os diferentes tipos Todas essas diferengas geram entao uma grande diversidade de solos Vamos diferenciar dois tipos principais de elementos que muitas vezes confundem mas que carregam caracteristicas distintas solos e rochas 1 Solos sao constituidos de particulas soltas 2 Rochas as particulas estao coladas cimentadas Vocé pode notar que essa separacao nao é tao clara Existem solos que apresentam graus de cimentagao entre suas particulas ou seja sao considerados mais duros e existem rochas nas quais a cimentagaéo é mais leve Considerase a resisténcia a compreensao simples de 10K Nm 1 MPa como o limite de resisténcia que separa rocha e solo Do ponto de vista pratico para a engenharia civil consideramos solos aqueles terrenos que podem ser escavados sem a necessidade de utilizagao de explosivos Como nao existe uma distinao clara entre solo e rocha existe na pratica uma regiado de transiao continua entre os dois tipos de materiais Os solos sao originados das rochas através do processo de erosdo fisica e quimica Acompanhe algum dos processos formativos que podem incluir as seguintes fases httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 428 11102023 1934 Ebook 1 contetido do item 1 Eu mi bibendum neque egestas congue quisque egestas diam in 2 conteuido do item 2 Eu mi bibendum neque egestas congue quisque egestas diam in 3 conteudo do item 3 Eu mi bibendum neque egestas congue quisque egestas diam in Na pratica os fatores mais importantes nos processos de formacgdo dos solos sdo rocha de origem clima topografia vegetagdo e tempo de atuacao dos fatores anteriores Concluimos que o solo quanto a origem pode ser classificado em solos residuais solos transportados sedimentares e solos organicos Resumindo os solos sao formados em geral pela erosdao de rochas dessa forma os minerais que as formam so os primeiros responsaveis pelas propriedades fisicas da massa de solo DAS 2007 Essa erosdo é 0 conjunto de transformagées fisicas e quimicas sobre rochas as quais se denomina intemperismo ANTUNES SALOMAO 1998 Um ponto importante a ser observado é que em fungao do alto grau de intemperismo os solos tropicais como é o caso dos presentes no Brasil apresentam comportamento geotécnico complexo e variavel com a profundidade e a topografia Para efeitos praticos dentro da engenharia civil precisamos conhecer e entender os processos e 0 comportamento do solo quando este recebe os esforcos da edificagdo ou da contengao Normalmente os materiais que recobrem o planeta Terra sdo divididos nos seguintes grupos esta divisdo vem normalmente dos estudos de mec4nica dos solos e rochas terreno rochoso e solos arenosos e solos siltosos e solos argilosos Podemos destacar que devido a mistura de varios materiais a divisdo geralmente possui certa flexibilidade j4 que nem sempre se encontram solos efetivamente classificados em apenas um dos tipos Por exemplo os solos arenosos possuem composiao majoritaria de areia mas nem tudo é areia Da mesma forma os solos chamados argilosos possuem em sua composiao uma maior proporcao de argila Essa classificagao geralmente é feita considerando a composigao quimica do solo e também o tamanho dos grdos que o compoéem O quadro a seguir pode ser usado como referéncia e mostra os didmetros dos graos em mm para cada tipo basico de solo httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 528 11102023 1934 Ebook Até 0005 0005 a 005 a 015a 084a48 48a16 005 015 084 Tabela 11 Diametro dos grdos para cada tipo basico de solo Fonte Adaptada de Floriano 2016 PraCegoVer na tabela temos variados tipos de solos argila silte areia fina areia média areia grossa e seus respectivos diametros dos graos em milimetros Os diametros dos graéos em mm mostrados respectivamente sdo até 0005 entre 0005 a 005 entre 005 a 015 entre 015 a 084 entre 084 a 48 e entre 48 a 16 mm Observando o quadro acima percebese que a argila 6 formada por graos extremamente pequenos invisiveis a olho nu As areias por sua vez tém graos facilmente visiveis separdveis e individualizaveis o mesmo acontece com o pedregulho Essas caracteristicas mudam completamente o comportamento do solo O reconhecimento do tipo de solo que existe em um determinado terreno pode ser uma atividade bem complicada ja que em geral os solos estao misturados e é praticamente impossivel encontrar um solo que seja 100 composto de argila ou 100 composto de areia Por isso utilizase denominacoées tais como solo composto por argila siltoarenosa silte argiloso areia argilosa e similares A determinagao do tipo de solo é fundamental para a construgao civil sendo utilizada de forma ampla nos processos de analise e de calculo das movimentagées de terra e para direcionar os processos de selecao dos melhores tipos de fundagao Como existe essa dificuldade técnica em definir exatamente qual o tipo de solo presente em determinado local ou terreno a definigao do tipo de fundagao que vai ser utilizada em uma obra depende entao de um aprofundamento técnico no sentido de analisar com mais profundidade qual o tipo de solo presente no local da obra e também a determinagao de suas caracteristicas técnicas Veja por exemplo a Figura 11 e pense sobre como definiria tal solo httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 628 11102023 1934 Ebook Bas Wess Pe a s age a oe eI eee eS pis ae ee x ai dis teks Figura 11 Estrada em solo arenoso Fonte Janis Smits 123RF PraCegoVer a figura apresenta uma fotografia colorida de uma estrada que foi executada em solo arenoso A investigagao e o conhecimento mais profundo do tipo de solo presente em um determinado terreno no qual se pretende executar um projeto de engenharia e de construcao civil 6 de extrema importancia para que o engenheiro possa conhecer 0 comportamento do solo ao receber as cargas provenientes da obra e também para uma definigdo correta do melhor tipo de fundagdo a ser executada Ao se encontrar nesse tipo de situagao vocé pode se perguntar e Quais sao os tipos de solos que estao presentes no terreno e quais sao suas profundidades Qual é a profundidade de localizagao do lengol freatico Qual é a capacidade de carga do subsolo nas mais diversas profundidades Como sera 0 comportamento do solo ao receber as cargas da edificagao Existem varios testes de engenharia que podem ser executados para esse fim mas em termos praticos 0 teste de menor custo e mais facil de ser realizado com resultados de boa confiabilidade técnica 6 o ensaio por sondagem SPT Esse nome deriva da abreviagdo dos termos em inglés Standard Penetration Test httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATMT6Q3d3dlc 728 11102023 1934 Ebook traduzindo como Teste de Penetragao Padrao Em quais aplicagdes adicionais podemos utilizar a sondagem SPT Pela simplicidade do ensaio os engenheiros conhecem o ensaio SPT pelo nome de Sondagem de Simples Reconhecimento A partir do resultado 0 engenheiro pode solicitar exames mais especificos e profundos a respeito do solo caso ache necessario tecnicamente Segundo Schnaid 2000 a Sondagem de Simples Reconhecimento SPT o método de investigacgao mais popular rotineiro e econémico em diversos locais do mundo O ensaio permite a indicagao da densidade de solos granulares da consisténcia de solos coesivos e até mesmo de rochas brandas sendo esse um dos motivos para o SPT ser utilizado rotineiramente como base para projetos de fundacoes diretas e profundas De maneira geral o SPT constituise em uma medida de numero de golpes de energia padrao usados como paradmetro de comparagéo da resisténcia dinamica de solos conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento Esse ensaio 6 baseado em um processo de perfuragao do solo com a utilizagao de um trado utilizando também circulagao de agua e um trépano de lavagem como ferramenta de escavacgao Desse modo é feito o furo no solo e sao obtidas amostras do mesmo a cada metro de profundidade por meio do amostrador padrao de diametro externo de 50 mm Resumidamente 0 procedimento do ensaio consiste na cravacao do amostrador no fundo de escavacado usando um peso de 65 kg caindo de uma altura de 75 cm SCHNAID 2000 Além disso o SPT 6 um tipo de sondagem a percussao portanto um método para investigagao utilizado para obtenao de amostras do solo de medida de indices de resisténcia a penetracao e de identificagao do nivel do lencol fredtico Suas perfuragdes podem ser realizadas abaixo do nivel dagua e em solos com compacidade e dureza relativamente elevadas Dessa maneira 0 ensaio SPT possui uma série de vantagens que o fazem ser o mais utilizado no mundo Dentre elas podemos citar a simplicidade do equipamento utilizado que facilita sua execugao nas mais diversas situagdes de investigagao Outra grande vantagem é o baixo custo envolvido no processo que se deve ao equipamento extremamente barato e simples e sobretudo a pouca mao de obra envolvida no processo Além disso o ensaio determina de maneira simples valores de resisténcia do solo a cada metro penetrado além de possibilitar a identificagao do nivel dagua Resumidamente o ensaio permite a retirada de amostras deformadas do solo e assim o conhecimento da estratigrafia do terreno dado importante que serve de base para realizagao de projetos geotécnicos em geral A norma NBR 6484 ABNT 2001 6 usada como referéncia para esse ensaio Ela define todo o processo de execucao bem como os equipamentos e a aparelhagem envolvidos no processo Para que vocé possa ficar mais por dentro do que é esse teste veja a Figura 12 a seguir que mostra de forma esquematica o equipamento utilizado no ensaio SPT httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 828 11102023 1934 Ebook Cabo Martelo 65 Kg Pino guia Cabeca de bater Bica 2 Tubo de revestimento Luva 1 2 Haste Z Amostrador 3 Figura 12 Equipamento utilizado no ensaio SPT Fonte Schnaid 2000 p 24 PraCegoVer na imagem é mostrado um esquema do equipamento de operagao manual utilizado para o ensaio SPT sendo que o mesmo 6 fixado com um tripé a operagao é feita com cabo roldana martelo de 65 Kg pino guia cabega de bater bica e amostrador e sao executados furos para avaliagdo do solo via um tubo de revestimento que direciona uma haste e um amostrador para retirar amostras Agora que vocé pdde observar como é o procedimento acompanhe segundo a norma os equipamentos envolvidos no processo e torre com roldana e tubos de revestimento composicao de perfuragao ou cravagao e trado concha ou cavadeira e trado helicoidal e trépano de lavagem amostrador padrao tipo Raymond e cabecas de bateria e martelo padronizado para cravacao do amostrador e baldinho para esgotar o furo e medidor de nivel dagua e régua milimétrica recipientes para amostras e bombadagua centrifuga motorizada caixaddgua ou tambor com divisoria interna para decantacao httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATMT6Q3d3dlc 928 11102023 1934 Ebook O martelo citado na lista de materiais tem 65 kg de massa como definido pela NBR 6484 ABNT 2001 Além desses equipamentos sao necessarias ferramentas em geral e a mAo de obra de trés operadores REFLITA O método SPT tratase de um ensaio de controle tecnoldégico As empresas de construcgao civil em geral buscam cada vez mais controlar suas atividades para que haja qualidade seguranga economia e maior satisfagao dos clientes Assim esses ensaios podem contribuir bastante com o objetivo de evitar problemas futuros nas obras Como devemos interpretar o resultado de um ensaio SPT e traduzir esses resultados para o projeto de engenharia A execucgao do ensaio é dividida em etapas conforme a seguir processo de perfuracao amostragem ensaio de penetracdo dinamica ensaio de avancgo da perfuragado por lavagem e observacao do nivel do lencol freatico O processo de perfuragao consiste no inicio da sondagem propriamente dita Deve ser iniciado com oO emprego do trado concha ou da cavadeira manual até a profundidade de 1 m Em seguida deve ser utilizado o trado helicoidal até atingir 0 nivel dagua freatico segundo a norma NBR 6484 ABNT 2001 Quando no uso do trado helicoidal o avango da perfuragao for inferior a 50 mm apds 10 minutos de operagao utilizase o método de perfuragao por circulagao de agua Conforme NBR 6484 ABNT 2001 p 11 durante toda a perfuracdo devem ser anotadas as profundidades das transicdes de camadas detectadas por exame tactilvisual e da mudanga de coloracao dos materiais trazidos a boca do furo além disso deve ser mantido o nivel dégua no interior do furo em cota igual ou superior ao nivel freatico A etapa da amostragem consiste na coleta de uma parte representativa do solo Devem ser colhidas de maneira adequada amostras durante todo o processo de perfuraao a cada 1 m Ainda segundo a NBR 6484 ABNT 2001 a etapa de ensaio de penetragdo dinamica é conseguinte ao final da sondagem e amostragem Nessa etapa 0 amostrador padrao deve ser posicionado no fundo do furo feito pela sondagem e por fim deve ser feita a cravagdo do mesmo pelo impacto sucessivo do martelo de 65 kg que deve ser erguido a uma altura de até 075 m Devese contar o numero de golpes necessarios para perfurar cada 15 cm de solo levando em conta apenas os primeiros 45 cm de cada metro e desprezando os outros 55 cm A NBR 8036 ABNT 1983 Programagao de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundacgdes de edificios estabelece os numeros de perfuragdes a serem feitas em funcdo do httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 1028 11102023 1934 Ebook tamanho do edificio conforme segue No minimo uma perfuracao para cada 200m de drea da projecao em planta do edificio até 1200m de area Entre 1200 m e 2400m fazer uma perfuracao para cada 400 m que excederem aos 1200 m iniciais Acima de 2400 m o numero de sondagens sera fixado de acordo com o plano particular da construao Em quaisquer circunstancias 0 numero minimo de sondagens deve ser de 2 para a area da projecao em planta do edificio até 200m e trés para area entre 200m e 400m2 Durante todo o processo o operador deve estar atento a umidade do solo que um indicativo da proximidade do lencol freatico ABNT 1983 p 3 Nesse caso a perfuragdo deve parar e passase a observar a elevacdo do nivel ddgua fazendo leituras a cada 5 minutos num periodo total de 30 minutos conforme NBR 6484 ABNT 2001 Depois de finalizado todo o processo sao emitidos os relatorios de campo que possuem todos os dados colhidos durante a execugao do ensaio As informagdes necessarias que devem constar em relatério técnico sao citadas em norma A empresa contratada deve fornecer um relatdrio técnico dos trabalhos executados citando alguns detalhes tais como 0 posicionamento e desenho esquematico de cada um dos furos executados O engenheiro de posse desse relatorio deve interpretar os dados e decidir qual tipo de estratégia técnica sera adotada em termos de avaliagées suplementares e de fundagdes necessarias Para o proximo tdpico vamos ver mais sobre os empuxos de terra e outras agdes agentes para solo macico de terra Atividade ndo pontuada A investigacgdo do subsolo é uma parte de grande importdancia dentro do projeto geotécnico pois gera embasamento para varias decisdes técnicas de engenharia entre elas decis6es do melhor tipo de fundacdo para uma edificagdo e da melhor estratégia de contengdo para determinados terrenos Dentro desse contexto assinale a alternativa correta com respeito ao processo de investigacdo geotécnica O a as sondagens sao atividades importantes em todas as obras e sdo utilizadas para a obtencdo de parametros geotécnicos balizados pela NBR 8036 ABNT 1983 O b a investigacao do subsolo em obras de pequeno porte pode ser desconsiderada por representar um alto custo a obra O c segundo a NBR 8036 ABNT 1983 0 uso de sondagens esta restrito as obras de grande porte httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 1128 11102023 1934 Ebook O d o SPT um ensaio indireto onde um cone é penetrado no solo com o auxilio de um macaco hidraulico a uma velocidade constante Esse ensaio permite a medicdo de resisténcia de ponta do cone O e o SPT 6 um ensaio direto porém ndo é recomendado para obras de pequeno e médio porte por ser muito demorado e custoso O empuxo de terra ou solo esta associado a varias agdes agentes de forma horizontal que atuam nos mais variados tipos de macicos de solo O entendimento dessas acdes e de como se originam é muito importante para a compreensao da estabilidade dos macicos de solo também chamados de taludes Os taludes sao massas de solo naturais ou artificiais normalmente em grande quantidade que podem ser usadas na confecao de obras de terra sendo chamadas taludes de corte ou artificial Normalmente sdo usadas ao se construir uma rodovia uma barragem de terra loteamentos onde sao necessarios varios aterros e cortes no terreno Para que vocé possa compreender melhor visualize a figura a seguir que mostra uma representagado esquematica de taludes naturais e artificiais httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 1228 11102023 1934 Ebook Figura 13 Esquema de talude natural e talude artificial Fonte Elaborada pelo autor PraCegoVer na figura temos a representagdo esquematica de um talude natural que apresenta curvatura natural de uma encosta e de um talude artificial que apresenta secdo reta pelo corte efetivado As forgas e as tensdes horizontais nos solos possuem as mais variadas origens podendo ser geoldgica induzida ou diversa Em termos de engenharia existe uma proporcionalidade entre as tens6es verticais atuantes no solo e as suas respectivas tensdes horizontais sendo que os valores destas podem ser calculados através da tensao vertical efetiva no solo para o mesmo ponto Isso pode ser melhor visualizado ou esquematizado veja a equaao a seguir On kok Onde Op tensao horizontal k coeficiente de empuxo do solo ol tensao vertical Com base no que vimos até agora sobre empuxos de terra leia 0 box a seguir e organize o que ja estudamos httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATMT6Q3d3dlc 1328 11102023 1934 Ebook O empuxo no solo e suas mais variadas tens6es possuem explicagdes matematicas originarias dos conhecimentos da teoria da elasticidade dos materiais Vocé ja imaginou que devemos considerar uma massa de solo que seja uma massa compacta de um determinado material para direcionar os calculos de deformagao no solo Em termos de tipologia existem trés tipos de empuxo que podem atuar nos taludes ou macicos de terra Sendo assim é imprescindivel conhecer o comportamento do talude como um todo ou seja 0 comportamento dessa massa de solo juntamente com os empuxos atuantes para avaliar sua estabilidade e evitar seu desmoronamento Empuxo no repouso o valor do coeficiente do empuxo no repouso Ko pode ser obtido por calculos tedricos utilizandose da teoria da elasticidade dos materiais através de experimentos e ensaios em laborat6rio e também através de correlagdes empiricas Caputo 2015 propds em seu livro uma tabela de coeficientes de empuxo no repouso para diferentes tipos de solo Veja na tabela a seguir os valores correspondentes ao tipo de solo e seu coeficiente 070 a 075 040 a 045 045 a 050 Tabela 12 Coeficientes de empuxo no repouso para diferentes tipos de solo Fonte Adaptada de Caputo 2015 PraCegoVer na tabela temos informac6es a respeito de tipos de solo e seus respectivos valores de coeficiente de empuxo no repouso Tipos de solos citados argila areia compactada e areia solta com seus respectivos coeficientes de empuxo 070 a 075 040a045e045a 050 Em termos de engenharia 0 mais indicado é a realizagao de ensaios com o solo presente no local objetivando determinar de maneira mais objetiva seu coeficiente de empuxo no repouso Empuxo ativo 0 empuxo ativo é aquele que ocorre quando tens6es cisalhantes atuam no solo e fazem com que 0 mesmo perca sua capacidade de coesao gerando afastamentos no macico de solo Para a determinacgao do coeficiente de empuxo ativo devemos utilizar a teoria do empuxo de Rankine que veremos nos tdpicos a seguir Empuxo passivo 0 empuxo passivo ocorre quando a contenao do macigo se move comprimindo o mesmo Nesse caso a resisténcia ao cisalhamento do solo é mobilizada e atua de forma a aumentar as tensdes de resisténcia Para a analise do empuxo passivo também devemos utilizar a teoria do empuxo de Rankine Agora que ja avancamos sobre alguns pontos de nosso estudo que tal praticar um pouco desse conhecimento httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmMT6Q3d3dlc 1428 11102023 1934 Ebook A importancia do estudo associado ao empuxo esta principalmente relacionada ao projeto ea execucdo de estruturas de contencdo sejam temporarias ou permanentes O empuxo no repouso nao gera na pratica nenhuma deformagdo na estrutura de contengdo e nenhuma mudanga nas tensdes horizontais atuantes O empuxo ativo gera deformacgées na estrutura de contencdo e diminuicgdo da tensdo horizontal O empuxo passivo gera também deformagdo na estrutura de contencdo e aumento na tensdo horizontal O empuxo ativo é entdo fisicamente um processo de pressdo limite que pode ocorrer entre o solo e a estrutura de contencdo geralmente um muro sendo que essa pressdo pode ser produzida quando existe uma tendéncia de movimento do solo no sentido de expansdo de forma horizontal Ja o empuxo passivo é a pressao limite entre o solo e a estrutura de contencdo quando existe uma tendéncia de movimentagdo no sentido de comprimir o solo horizontalmente Considerando as distribuigdes do empuxo ativo e passivo nos macios de solos a atividade consiste em fazer uma representagdo esquematica da atuacdo dessas forgas e tensdes em uma estrutura de contengdo O engenheiro William Rankine 18201872 foi um estudioso da mecanica dos solos A analise de mec4anica dos solos de Rankine apoiase nas equagédes de equilibrio interno do macico de solo Essas equagoées sao definidas para um elemento infinitesimal do meio do macigo sendo estendidas para toda a massa plastificada através de integraao ao longo de sua altura A teoria de Rankine é especialmente util para a determinaao do coeficiente de empuxo ativo sendo que no desenvolvimento tedrico e pratico da teoria ele fez algumas limitagées objetivando simplificar a proposta do seu modelo e facilitar a sua analise Segundo Schnaid 2000 sdo elas httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 1528 11102023 1934 Ebook e omacico de solo deve ser considerado plano horizontal e sem coeso areia pura seca e o solo é formado por uma camada Unica e continua homogéneo e édesconsiderado 0 atrito entre o solo e o paramento no plano de contencao o solo nao é submetido a nenhum tipo de sobrecarga de utilizagao Rankine direcionou e simplificou suas analises matematicas utilizandose das forgas atuantes em uma cunha de solo instavel com deslocamentos em relacgao aos planos estaveis de solo e propdés 0 seguinte modelo e formula para o calculo do coeficiente de empuxo ativo Ka que podemos ver na figura a seguir Z 45 2 45 2 7 ome HH Superficie de deslizamento Figura 14 Cunha instavel para empuxo ativo Fonte Adaptada de Botelho 2015 PraCegoVer na figura temos um esquema de uma cunha ativa que mostra a altura de desnivel a superficie de deslizamento e os angulos do coeficiente de empuxo ativo atuantes na superficie que sao de 45 02 Ka tan 45 2 Para compreender melhor 0 esquema e a formula veja o que os termos significam Ka coeficiente de empuxo ativo Angulo de atrito interno do solo Assim como no empuxo ativo a determinagao do empuxo passivo também pode ser feita com a teoria de Rankine No caso do empuxo passivo devemos recordar que 0 macio teoricamente é comprimido podendo estar relacionado com uma resisténcia ou com uma reacao do solo contra qualquer tipo de deslocamento Nesse caso a analise também é feita a partir da utilizagao de uma cunha de solo instavel sendo que para o calculo do coeficiente de empuxo passivo Kp podemos considerar httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 1628 11102023 1934 Ebook 4 45 12 45 p2 7 Superficie de deslizamento 7 Figura 15 Cunha instavel para empuxo passivo Fonte Adaptada de Botelho 2015 PraCegoVer na figura temos um esquema de uma cunha passiva que mostra a altura de desnivel a superficie de deslizamento e os angulos do coeficiente de empuxo passivo atuantes na superficie que sao de 45 2 Kp tan 45 2 Para compreender melhor 0 esquema e a formula veja o que os termos significam Kp coeficiente de empuxo passivo Angulo de atrito interno do solo Pelas formulagées feitas por Rankine percebese que os coeficientes de empuxo ativo e passivo diferenciamse unicamente pelo angulo de atrito interno sendo que um 6 0 inverso do outro Em fungao dos conceitos citados e das expressdes matematicas apresentadas podemos concluir que httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 1728 11102023 1934 Ebook Confira a seguir na Tabela 13 os diversos valores obtidos para Ka e Kp coeficiente de empuxo ativo e passivo em fungdo de Angulo de atrito interno no solo Ka Kp 0 100 100 10 070 142 20 049 204 25 041 247 30 033 300 35 027 369 40 022 440 A5 017 583 50 013 799 60 007 1390 Tabela 13 Valores obtidos para Ka e Kp coeficiente de empuxo ativo e passivo em fungao de Fonte Adaptada de Das 2007 PraCegoVer na tabela temos informag6es a respeito de valores obtidos para diferentes coeficientes de empuxo ativo e passivo em fungao do angulo de atrito interno no solo Para 9 temos 0 10 20 25 30 35 40 45 50 60 Para Ka temos 100 070 049 041 033 027 022 017 013 007 Para Kp temos 100 142 204 247 300 369 440 583 755 1390 Outro fator perceptivel pelas formulagées de Rankine é que os empuxos ativos tendem a ter valores menores do que os empuxos passivos E importante destacar que os valores de Ka e Kp dependem também de fatores tais como coesividade do solo presengca de sobrecarga sobre o macico presenga de agua no solo sem fluxo e perfis geotécnicos que podem apresentar varias camadas de solos diferentes Precursor de Rankine outro engenheiro ja estudava os fendmenos fisicos do solo e também propés uma teoria 6 isso que veremos de forma mais aprofundada no tdpico a seguir httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 1828 11102023 1934 Ebook Sendo a parede vertical considerada perfeitamente lisa sem atrito inicialmente as distribuigGes de pressdo junto ao muro crescem linearmente com a profundidade e no caso de solos no coesivos 0 ponto de aplicagao situase a uma distancia vertical de 13 da altura do muro e sua resultante é determinada pela area do diagrama de esforcos Vocé considera essa uma boa consideracdo técnica Percebemos entao que temos muitas varidveis associadas que podem ser influenciadoras do comportamento do solo e que impactam nos processos de estudo e avaliagao de uma estrutura de contengao Vamos continuar nos aprofundando a seguir nos proximos tdpicos Atividade ndo pontuada Considere a seguinte situagdoproblema Um macigo é composto por terra e areia em proporgées variaveis porém misturados de forma homogénea sendo suportado por um muro de concreto gravitacional muro este suportado pelo proprio peso O angulo de atrito interno nesse solo composto de terra e areia é de 30 O macico suportado pelo muro é comumente utilizado como local de estacionamento de veiculos Com base na situagdo exposta anteriormente e na teoria de Rankine analise as afirmativas a seguir e Podemos afirmar pela teoria de Rankine que o Ka é de 033 e Il Nateoria de Rankine podemos considerar a sobrecarga gerada pelos veiculos estacionados no macigo e Ill Ateoria de Rankine é valida para solos homogéneos e isotrdpicos e IV Na teoria de Rankine devemos desconsiderar a sobrecarga gerada pelos veiculos estacionados no macigo Esta correto o que se afirma em O alelll apenas O b le lV apenas httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq40 2bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 1928 11102023 1934 Ebook httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3dlc 2028 c III apenas d I II e III apenas e IV apenas Antes de Rankine o engenheiro Charles Coulomb 17361806 também estudava vários tipos de fenômenos físicos e propôs a conhecida teoria de Coulomb do empuxo da terra A teoria de Coulomb baseiase na teoria de equilíbrio limite isto é na existência de uma superfície de ruptura e ao contrário da teoria de Rankine admite originalmente a existência de atrito solo muro A teoria de Coulomb baseiase na hipótese de que o esforço exercido nopelo paramento é proveniente da pressão do peso parcial de uma cunha de terra considerando teoricamente um corpo rígido indeformável que se rompe segundo superfícies curvas na forma de espiral logarítmica FLORIANO 2016 Ainda segundo a teoria de Coulomb em determinadas condições uma quantidade de massa de material maciço ou talude pode deslocarse em relação à massa de material restante gerando um movimento de massa sendo que este ocorre ao longo de uma determinada superfície denominada superfície de ruptura A Figura 16 a seguir mostra uma superfície potencial de ruptura Teoria de Coulomb 11102023 1934 Ebook Superficie potencial de ruptura Figura 16 Esquema de macico mostrando a superficie potencial de ruptura Fonte Elaborada pelo autor PraCegoVer na figura 6 mostrada uma superficie potencial de ruptura com sua possivel diregao tedrica Nos casos praticos é valido substituir a curvatura por uma superficie plana chamada plano de ruptura ou plano de deslizamento A vantagem desse método reside no fato de que se pode considerar a ocorréncia de atrito solomuro além de possibilitar a analise de estruturas com o paramento nao vertical Segundo Botelho 2015 em resumo sao consideradas as seguintes hipdteses para a teoria de Coulomb a solo homogéneo e isotrdpico e b nos estudos efetuados por Coulomb o fendmeno da ruptura e dos seus estados de deformagao sao tratados como problemas bidimensionais c ao longo da superficie de deslizamento o material encontrase em estado de equilibrio limite critério de MohrCoulomb ou seja o estado de equilibrio plastico é proveniente do peso de uma cunha de terra e d forcas de atrito sao uniformemente distribuidas ao longo da superficie de ruptura junto ao paramento do muro atrito solomuro Ainda segundo Botelho 2015 as forgas de atrito que sao uniformemente distribuidas ao longo da superficie de ruptura junto ao paramento do muro podem indicar uma possibilidade de se conhecer a diregdo do empuxo sendo que segundo a teoria nenhuma referéncia é feita ao seu ponto de aplicagao ou a forma da distribuigao das tenses horizontais sobre o muro Em termos tedricos o processo de calculo do empuxo é efetuado estabelecendose as equagées de equilibrio das forgas atuantes sobre uma cunha de deslizamento hipotético sendo 0 empuxo uma das forcgas atuantes que no estado ativo sera o maximo valor dos empuxos determinados sobre as cunhas analisadas e no empuxo passivo nesse caso tera valor minimo httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 2128 11102023 1934 Ebook SAIBA MAIS O processo de estudo de estabilidade de taludes objetiva antecipar informagées e parametros técnicos do solo e das rochas existentes na area analisada Normalmente esses estudos sao solicitados nos processos de liberagado ambiental e técnica de empreendimentos imobilidrios Servem de subsidio técnico para que os profissionais de engenharia civil possam direcionar de forma correta os projetos de fundacgées nos mais diferentes tipos de obras Para saber um pouco mais sobre esse tema de extrema importancia dentro da engenharia civil leia a dissertagdo de mestrado Analise de estabilidade bi e tridimensional de talude estabilizado em solo grampeado entre as paginas 6 e 25 da engenheira Vanessa S Oliveira Link httpscoreacukdownloadpdf30370174pdf Fonte Oliveira 2006 Conforme percebemos a teoria de Coulomb é centrada nos esforgos maximos associados ao empuxo ativo sendo que a ruptura ocorre ao longo de dois planos formados pela interface solo parede e pelo plano deslizante no solo A cunha formada pelos dois planos comportase como um bloco rigido Vamos conhecer mais algumas teorias sobre empuxo de terra veja algumas no infografico a seguir Teoria de empuxo de Rankine Teoria de empuxo de Coulomb Método de Culmann grafico Método de RebhannPoncelet grafico Teoria de CaquotKérisel superficie curva Fonte makc76 123RF httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqGbwy4ATmT6Q3d3d8lc 2228 11102023 1934 Ebook PraCegoVer 0 infografico apresenta um titulo principal Teorias classicas Empuxo de terra e logo abaixo ao centro ha cinco tépicos em linha horizontal Ao clicar no primeiro t6pico 6 apresentado o titulo Teoria de empuxo de Rankine e logo abaixo ha 0 texto baseiase na variagao de tensdes que uma massa de solo sofre em sua tensao horizontal em relagao a sua tensAo vertical Para determinar as tensdes principais essa teoria estabelece como hipdtese solos homogéneos e isotrdpicos em que os estados plastico passivo e ativo se desenvolvem completamente em toda a sua massa Ao clicar no segundo topico é apresentado o titulo Teoria de empuxo de Coulomb e logo abaixo ha o texto modelo para estimar os empuxos do solo estabelecendo o equilibrio de uma massa de solo em forma de cunha quando a parede deforma ou se move A quebra ocorre ao longo de dois planos o plano formado pela interface soloparede e o plano deslizante no solo A cunha formada pelos dois planos se comporta como um bloco rigido De todas as cunhas possiveis uma 6 aquela que produz 0 empuxo ativo maximo Ao clicar no terceiro tdpico é apresentado o titulo Método de Culmann grafico e logo abaixo ha o texto tratase de um método de decomposicées sucessivas por meio das quais é possivel encontrar o ponto exato de aplicagao do empuxo Ao clicar no quarto tdpico é apresentado o titulo Método de Rebhann Poncelet grafico e logo abaixo ha o texto tratase de um método grafico para solucionar os problemas de empuxo ativo com resolugdes mais simplificadas da teoria de Coulomb Ao clicar no quinto tdpico é apresentado o titulo Teoria de CaquotKérisel superficie curva e logo abaixo ha o texto supde que a superficie de ruptura tenha a forma de uma espiral logaritmica Ao fundo é apresentada a imagem de uma paisagem com pequenos morros e duas arvores juntas ao lado esquerdo e uma ao lado direito Depois de conhecer algumas outras técnicas por meio do infografico é possivel notar que as solugdes de Coulomb e Rankine sao modelos analiticos que embora apresentem conceituagées distintas sao de certa maneira simples e de facil utilizagao sAo aplicados até hoje mesmo contendo algumas limitagdes técnicas de aplicabilidade em situagdes praticas por exemplo as duas teorias nao levam em consideragao a irregularidade do terreno e a presenca de sobrecargas Agora que ja conhecemos as teorias de Rankine e Coulomb vamos praticar um pouco Vamos Praticar Para um dado deslocamento da massa de solo o trabalho realizado pelas forgas de solicitagées externas a massa é equilibrado pelo trabalho realizado pelas forcas de resisténcia internas da massa de solo O empuxo de terra sobre estruturas de contengdo tem sido um problema classico em geotecnia mas é complexo uma vez que existem inumeras incertezas associadas ao comportamento dos diferentes tipos de terrenos Tanto a dificuldade em determinar as caracteristicas mecanicas do terreno real quanto a complexidade nas hipdteses de calculo levaram ao uso de simplificagées Uteis na grande maioria dos casos Considerando as teorias de Rankine e Coulomb faga um comparativo entre as principais premissas técnicas que devem ser consideradas para cada uma delas httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 2328 11102023 1934 Ebook httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3dlc 2428 Material Complementar WEB A importância da Engenharia Geotécnica nas obras da atualidade Ano 2015 Comentário neste vídeopalestra o Prof Dr André de S Avelar UFRJ trata da importância da engenharia geotécnica nas obras da atualidade e de suas aplicações em aterros sobre solos moles fundações rasas e profundas cortes em rochas cortes em solos projetos e execuções de túneis viadutos pontes e barragens em geral Para conhecer mais sobre esse vídeo acesse o link ACESSAR LIVRO Geologia e Geotecnia Básica para Engenharia Civil Editora Blucher Autor Rudney C Queiroz ISBN 8521209568 Comentário neste livro o Prof Rudney apresenta os conceitos básicos mais importantes e necessários para os estudantes de Engenharia Civil com vários exemplos práticos a respeito dos principais problemas geotécnicos Vale a pena a leitura 11102023 1934 Ebook httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3dlc 2528 11102023 1934 Ebook httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3dlc 2628 11102023 1934 Ebook C lusa Ao longo deste estudo vocé péde ver que fizemos um aprofundamento a respeito dos principais tipos de solo e de alguns ensaios tecnoldgicos que podem ser utilizados para a identificagao técnica dos mais variados tipos de solo Também nos aprofundamos nos principais parametros geotécnicos objetivando analisar a influéncia dos diversos parametros do solo e da interacao soloestrutura em estruturas de contengao Estudamos também as principais teorias utilizadas para explicar as tensdes ocorrentes no solo e suas explicagdes matematicas simplificadas Ademais estudamos os aspectos técnicos associados ao empuxo da terra e algumas aplicagées associadas além das teorias de empuxo de Rankine e de Coulomb suas limitagdes e seus aspectos técnicos Referéncias ABNT ASSOCIAGAO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS NBR 6484 execucao de sondagens de simples reconhecimento dos solos Rio de Janeiro ABNT 2001 ABNT ASSOCIAGAO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS NBR 8036 programacdo de sondagem de simples reconhecimento dos solos para fundagées de Edificios Rio de Janeiro ABNT 1983 A IMPORTANCIA da Engenharia Geotécnica nas obras da atualidade S sn J 2015 1 video 2h 4 min 19 s Publicado pelo canal Clube de Engenharia Disponivel em httpswwwyoutubecomwatch vOy1IZ5IrS6l Acesso em 12 maio 2021 ANTUNES F S SALOMAO F X T Solos em pedologia In OLIVEIRA A A S BRITO S N A Geologia de engenharia Sao Paulo Associagao Brasileira de Geologia de Engenharia 1998 p 8799 BOTELHO M H C Principios da mecanica dos solos e fundagées para a Construgao Civil Sdo Paulo Blucher 2015 CAPUTO H P Mecanica dos solos e suas aplicagées exercicios e problemas resolvidos 7 ed atual Rio de Janeiro LTC 2015 v 13 Biblioteca Anima DAS B M Fundamentos de Engenharia Geotécnica Traducao All Tasks 6 ed Sao Paulo Thomson Learning 2007 FLORIANO C org Mecanica dos solos Porto Alegre SAGAH 2016 Ebook Biblioteca Anima OLIVEIRA V S Analise de estabilidade bi e tridimensional de talude estabilizado em solo grampeado 2006 Dissertagdo Mestrado em Engenharia Civil Curso de PésGraduagao em Engenharia Civil Universidade Federal de Santa Catarina Florianopolis 2006 httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 2728 11102023 1934 Ebook QUEIROZ R C Geologia e Geotecnia Basica para Engenharia Civil Sdo Paulo Blucher 2016 SCHNAID F Ensaios de Campo e suas aplicagdes a Engenharia de Fundagées Sado Paulo Oficina de Textos 2000 httpsstudentulifecombrContentPlayerIndexcdsiq402bUgNB2CcirGaTnbLg3d3dlRP2bcwzB8pPqG6wy4ATmT6Q3d3d8lc 2828