MECÂNICA DOS SOLOS · 2015. 4. 14. · ORIGEM E NATUREZA DOS SOLOS A Mecânica dos Solos na Engenharia Civil Em alguns casos, uma pequena cimentação pode ocorrer entre elas, mas

MECÂNICA DOS SOLOS

CURSO DE EDIFICAÇÕES

PROFº ANDERSON ALENCAR

ORIGEM E NATUREZA DOS SOLOS

A Mecânica dos Solos na Engenharia Civil

Todas as obras de Engenharia Civil se assentam

sobre o terreno e inevitavelmente requerem que o

comportamento do solo seja devidamente

considerado.




A Mecânica dos Solos, que estuda o

comportamento dos solos quando tensões são

aplicadas, constitui-se numa Ciência de

Engenharia, na qual o engenheiro civil se baseia

para desenvolver seus projetos.



Os solos são constituídos por um conjunto de

partículas com água (ou outro líquido) e ar nos

espaços intermediários. As partículas, de

maneira geral encontram-se livres para deslocar

entre si.




Em alguns casos, uma pequena cimentação pode

ocorrer entre elas, mas num grau extremamente

mais baixo do que nos cristais de uma rocha ou

de um metal, ou nos agregados de um concreto.



É importante mencionar que o comportamento

dos solos depende do movimento das partículas

sólidas entre si.



E em diversas situações, o comportamento do solo

só pode ser entendido pela consideração das

forças transmitidas diretamente nos contatos

entre as partículas.



Não é raro, por exemplo, que as partículas do solo

se quebrem quando este é solicitado, alterando-o,

com conseqüente influência no seu desempenho.


As partículas constituintes dos solos

a) A origem dos solos

Todos os solos se originam da decomposição das

rochas que constituíam inicialmente a crosta

terrestre.






A decomposição é decorrente de agentes físicos e

químicos.



- Agentes Físicos:

Variações de temperatura

Provocam trincas

Possibilita

entrada de água

Conseqüência:

Ataque químico

aos minerais

Em caso de

congelamento exerce

elevadas tensões

Ocasionando maior

fragmentação dos blocos



- Agentes Químicos:

A presença da Fauna e

Flora

Promove o ataque

químico

Hidratação

Hidrólise

Oxidação

Carbonatação, etc.

Lixiviação

através




O conjunto destes processos leva à formação dos

solos que, em conseqüência, são misturas de

partículas pequenas que se diferenciam pelo

tamanho e pela composição química.




A maior ou menor concentração de cada tipo de

partícula num solo depende da composição

química da rocha que lhe deu origem.



b) Classificação dos solos pela sua origem

A classificação dos solos pela sua origem é um

complemento importante para o conhecimento

das ocorrências e para a transmissão de

conhecimentos acumulados.



b) Classificação dos solos pela sua origem

Os solos podem ser classificados em dois grandes

grupos:

- Solos residuais e;

- Solos transportados.

SOLOS RESIDUAIS

São aqueles resultantes da

decomposição das rochas.

E encontram-se no próprio

local em que formaram.

Para que eles ocorram, é

necessário que a velocidade de

decomposição da rocha seja

maior do que a velocidade de

decomposição por agentes

externos.

VELOCIDADE

DE

DECOMPOSIÇÃO

A velocidade de

decomposição depende

de vários fatores, entre

os quais podemos

destacar:

A temperatura

O regime de chuva

E a vegetação

SOLO RESIDUAL

IMPORTANTE

As condições existentes nas regiões tropicais são

favoráveis a degradações mais rápidas da rocha,

razão pela qual as maiores ocorrências de solos

residuais ocorrem nestas regiões, entre elas o

Brasil.

PERFIL DO SOLO RESIDUAL

Os solos residuais se apresentam em horizontes

com grau de intemperização decrescente.

Podemos identificar as seguintes camadas, cujas

transições são gradativas, conforme mostra a

Figura 1.

FIGURA 1 – PERFIL DE SOLO RESIDUAL

CAMADAS DE SOLOS RESIDUAIS

- Solo Residual Maduro:

Superficial a um horizonte “poroso”, e que perdeu

toda a estrutura original da rocha-mãe e tornou-

se relativamente homogêneo.



- Saprolitro ou Solo Saprolítico:

Solo que mantém a estrutura original da rocha-

mater, mas perdeu a consistência da rocha.

Visualmente pode confundir-se com uma rocha

alterada, mas apresenta pequena resistência ao

manuseio. É também chamado de solo residual

jovem ou solo de alteração de rocha.



- Rocha Alterada

Horizonte em que a alteração progrediu ao longo

de fraturas ou zonas de menor resistência,

deixando intactos grandes blocos da rocha

original.



- Rocha Sã

Rocha intacta e original, sem alteração.


IMPORTANTE

Em se tratando de solos residuais, é de grande

interesse a indicação da rocha-mãe, pois ela

condiciona, entre outras coisas, a própria

composição do solo.

SOLOS TRANSPORTADOS

São aqueles que foram

levados ao seu local atual por

alguns agentes de transporte.

As características dos

solos são função do

agente transportador.

- Solos Coluvionares

- Solos Aluvionares

- Eólicos

- Drifts

AGENTES TRANSPORTADORES

- SOLOS COLUVIONARES

São solos formados por ação da gravidade.

- Exemplo:

a) Solos superficiais do planalto brasileiro depositados

sobre solos residuais.

SOLOS COLUVIONARES

Perfil de solo em talude de corte de estrada mostrando um solo do tipo

coluvionar, de 60 cm de espessura, de coloração marrom escura,

recobrindo um solo residual de 2 metros de espessura e separados por

uma linha de seixos.

60 cm

SOLO COLUVIONAR


- SOLOS ALUVIONARES

• São aqueles resultantes do carregamento pela água.

• A sua composição depende da velocidade das águas no momento de deposição.

• Existem aluviões essencialmente arenosos, bem como aluviões muito argilosos, comuns nas várzeas dos córregos e rios.

SOLOS ALUVIONARES


- DEPÓSITOS EÓLICOS

• São aqueles cujo a origem se dá através do

transporte pelo vento.

• O transporte eólico provoca o arredondamento das

partículas, em virtude do seu atrito constante.

DEPÓSITOS EÓLICOS


- DRIFTS

• São aqueles cujo a origem se dá através de transporte por geleiras.

• Os Drifts são muito freqüentes na Europa e nos Estados Unidos, mas com pequena ocorrência no Brasil.

DRIFTS

DRIFTS



c) Solos Orgânicos

São chamados solos orgânicos àqueles que contém

uma quantidade apreciável de matéria

decorrente de decomposição de origem vegetal ou

animal, em vários estágios de decomposição.

SOLOS ORGÂNICOS

A matéria orgânica nada mais é do que o resíduo dos organismos vivos,

seja em forma de excrementos (ex. húmus de minhoca ) ou dos restos

de seus corpos(ex. folhas caídas e insetos mortos).



c) Solos Orgânicos

Geralmente argilas ou areias finas, os solos

orgânicos são de fácil identificação, pela cor

escura e pelo odor característico.

SOLOS ORGÂNICOS

Um solo com uma quantidade ideal de matéria orgânica faz com que o

mesmo fique solto, com mais reserva de água e nutrientes,

apresentando uma coloração escura.



c) Solos Orgânicos

Eles são encontrados no Brasil principalmente

nos depósitos litorâneos e nas várzeas dos rios e

córregos.



c) Solos Orgânicos

Por sua característica orgânica, apresentam

elevados índices de vazios, e por serem de

sedimentação recente, normalmente adensados,

possuem baixa capacidade de suporte.

SOLOS ORGÂNICOS



d) Tamanho das partículas

A primeira característica que diferencia os solos é

o tamanho das partículas que os compõem.




Numa primeira aproximação, pode-se identificar

que alguns solos possuem grãos perceptíveis a

olho nu, como os grãos de pedregulho ou a areia

do mar.







E que outros têm os grãos tão finos que, quando

molhado, se transformam numa pasta (barro),

não podendo se visualizar as partículas

individualmente.







A diversidade do tamanho dos grãos é enorme.

Num solo, geralmente convivem partículas de

tamanhos diversos.





Não é fácil identificar o tamanho das partículas

pelo simples manuseio do solo, porque grãos de

areia, por exemplo, podem estar envoltos por uma

grande quantidade de partículas argilosas,

finíssimas, ficando com o mesmo aspecto.




Quando secas, as duas formações são muito

semelhantes. Quando úmidas, entretanto, a

aglomeração de partículas argilosas se

transforma em uma pasta fina, enquanto a

partícula arenosa revestida é facilmente

reconhecida pelo tato.


AREIA SECA ARGILA SECA

AREIA MOLHADA ARGILA MOLHADA




Denominações específicas são empregadas para

as diversas faixas de tamanhos de grãos; seus

limites, entretanto, variam conforme os sistemas

de classificação.




O conjunto de silte e argila é denominado como a

fração de finos do solo, enquanto o conjunto areia

e pedregulho é denominado fração grossa ou

grosseira do solo.

Fração de Finos do Solo

Menor que:

Fração Grossa do Solo

Maior que:

Menor que:


(A)

(C)

(B)

(A) Matacão

(B) Pedra

(C) Pedregulho




e) Constituição Mineralógica

As partículas resultantes da desagregação de

rochas dependem da composição da rocha matriz.




Algumas partículas maiores, dentre os

pedregulhos, são constituídas freqüentemente de

agregações de minerais distintos. É mais comum,

entretanto, que as partículas sejam constituídas de

um único mineral.




O quartzo, presente na maioria das rochas, é

bastante resistente à desagregação e forma grãos

de silte e areia. Sua composição química é simples,

SiO2, as partículas são equidimensionais, como

cubos ou esferas.


- Amostras de Quartzo:




Outros minerais, como feldspato, gipsita, calcita e

mica, também podem ser encontrados neste

tamanho (grãos de silte e areia).


Feldspato


Gipsita


Calcita


Mica




Os feldspatos são os minerais mais atacados pela

natureza, dando origem aos argilo-minerais, que

constituem a fração mais fina dos solos, geralmente

com dimensão inferior a 2 mm.




Não só o reduzido tamanho mas, principalmente, a

constituição mineralógica faz com que estas

partículas tenham um comportamento

extremamente diferenciado em relação ao dos

grãos de silte e areia.



f) Solos Lateríticos

A pedologia é o estudo das transformações da

superfície dos depósitos geológicos, dando origem a

horizontes distintos, ocorrendo tanto em solos

residuais como nos transportados.




Os fatores que determinam as propriedades dos

solos considerados na pedologia são:

Rocha matriz O clima e a vegetação Organismos vivos

Topografia O tempo de exposição a estes fatores




A identificação dos solos lateríticos é de particular

interesse para o Brasil, já que são típicos da

evolução de solos em climas quentes, com regime

de chuvas moderadas a intensas.




Os solos lateríticos apresentam-se na natureza, geralmente:

- Não-saturados;

- De coloração avermelhada (devido elevada concentração de ferro e alumínio); e

- Com índice de vazios elevado, daí sua pequena capacidade de suporte.




Quando compactados, entretanto, sua capacidade

de suporte é elevada, sendo por isto muito

empregado em pavimentação e em aterros.






Depois de compactado, um solo laterítico apresenta

contração se o teor de umidade diminuir, mas não

apresenta expansão na presença de água.



Estrutura

Quando duas partículas de argila, na água, estão

muito próximas, ocorrem forças de atração e de

repulsão entre elas. Da combinação destas forças

resulta a estrutura dos solos, que se refere à

disposição das partículas na massa de solo e às

forças entre elas.


Estrutura

Lambe (1953) identificou dois tipos básicos de estruturas:

- Estrutura floculada: quando os contatos se fazem entre faces e arestas, ainda que através da água adsorvida; e

- Estrutura dispersa: quando as partículas se posicionam paralelamente, face a face.


A figura abaixo ilustra esquematicamente estes

tipos de estrutura:

FIGURA 2 – Exemplo de estrutura do solo; (A) Floculada; (B)

Dispersa.

Atração das cargas positivas das

bordas com as cargas negativas das

faces das partículas.


O conhecimento das estruturas é de grande

importância, pois permite o entendimento de

diversos fenômenos notados no comportamento

dos solos.

FIM

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