1. INTRODUÇÃO AO CURSO

2. ORIGEM E FORMAÇÃO DOS SOLOS2.1. Conceituação de solo e rocha2.2. Intemperismo

2.2.1. Intemperismo físico2.2.2. Intemperismo químico (hidrólise, hidratação, carbonatação)2.2.3. Intemperismo biológico2.2.4. Influência do intemperismo no tipo de solo2.2.5. Influência do clima no tipo de intemperismo

2.3. Ciclo rocha-solo2.4. Classificação do solo quanto a origem e formação

2.4.1. Solos residuais – solos que permanecem no local de decomposição da rocha. Solo maduro- solo jovem- saprolito- rocha alterada – rocha sã.

2.4.2. Solos sedimentares – são aqueles que foram levados ao seu local atual por algum agente de transporte e lá depositados.

2.4.2.1. Solos eólicos – dunas, solos Loéssicos.2.4.2.2. Solos aluvionares – solos pluviais, solos fluviais, solos marinhos.2.4.2.3. Solos glaciais2.4.2.4. Solos coluvionares – são formados pela ação da gravidade. Os mais

heterogêneos granulometricamente. Tálus.2.4.3. Solos orgânicos – Turfas.2.4.4. Solos de evolução pedogênica – Os solos lateríticos são um tipo de solo de

evolução pedogênica. O processo de laterização é típico de regiões onde há uma nítida separação entre períodos chuvosos e secos e é caracterizado pela lavagem da sílica coloidal dos horizontes superiores do solo, com posterior deposição desta em horizontes mais profundos, resultando em solos superficiais com altas concentrações de óxidos de ferro e alumínio.

3. TEXTURA E ESTRUTURA DOS SOLOS3.1. Tamanho e forma das partículas –

Solos grossos (areias, pedregulhos, matacoes) – forças gravitacionais.Solos finos (argilas, siltes) – forças elétricas.

3.2. Identificação visual e tátil dos solos O solo é classificado como argiloso quando se apresenta bastante plástico em

presença de água, formando torrões resistentes ao secar. Já os solos siltosos quando secos, se esfarelam com facilidade.

Os solos argilosos se desmancham na água mais lentamente que os solos siltosos. Os solos siltosos, por sua vez, apresentam dilatância (velocidade de movimentação da água dentro do solo) marcante, o que não ocorre com os solos argilosos.

3.3. Análise granulométrica3.3.1. Ensaio de granulometria3.3.2. Representação gráfica do resultado de ensaio de granulometria

D10 - Diâmetro efetivo - Diâmetro eqüivalente da partícula para o qual temos 10% das partículas passando (10% das partículas são mais finas que o diâmetro efetivo).Coeficiente de uniformidade (Cu): Cu=D60/ D10

De acordo como valor do Cu obtido, a curva granulométrica pode ser classificadaconforme apresentado abaixo:Cu < 5 muito uniforme5 < Cu < 15 uniformidade médiaCu > 15 não uniforme

Coeficiente de curvatura (Cc): Cc= D230/D60xD10

Classificação da curva granulométrica quanto ao coeficiente de curvatura1 < Cc < 3 solo bem graduadoCc < 1 ou Cc > 3 solo mal graduado

3.4. Designação segundo a NBR-65023.5. Estrutura dos solos – Dois tipos básicos de estrutura do solo:

Estrutura floculada: quando os contatos se fazem entre faces e arestas das partículas sólidas, ainda que através da água adsorvida;Estrutura dispersa: quando as partículas se posicionam paralelamente, face a face.

3.6. Composição química e mineralógica – Minerais: Primários Aqueles encontrados nos solos e que sobrevivem a transformação da

rocha (advêm portanto do intemperismo físico). Secundários Os que foram formados durante a transformação da rocha em solo

(ação do intemperismo químico).3.6.1. Solos grossos – areias e pedregulhos – silicatos, óxidos, carbonatos,

sulfatos.3.6.2. Solos finos – argilas – Os argilo-minerais:

a)Grupo da Caulinita – pontes de hidrogênio. As argilas cauliníticas são as mais estáveis em presença d'água, apresentando baixa atividade e baixo potencial de expansão.b) Montmorilonita – forças de Van der Walls. Instáveis em presença de água. Apresentam em geral grande resistência quando secos, perdendo quase que totalmente a sua capacidade de suporte por saturação.c) Ilita - Possui um arranjo estrutural semelhante ao da montmorilonita, porém mais estável e não muito afetada pela água. É também menos expansiva que a montmorilonita.

Superfície específica - Denomina-se de superfície específica de um solo a soma da área de todas as partículas contidas em uma unidade de volume ou peso. Quanto maior o tamanho do mineral menor a superfície específica do mesmo. A superfície específica é uma importante propriedade dos argilo-minerais, na medida em que quanto maior a superfície específica, maior vai ser o predomínio das forças elétricas (em detrimento das forças gravitacionais), na influência sobre as propriedades do solo (estrutura, plasticidade, coesão, etc.).

4. FASES SÓLIDO – ÁGUA – AR4.1. Fase sólida4.2. Fase gasosa4.3. Fase líquida

4.3.1. Água Livre – preenche os vazios dos solos.

4.3.2. Água capilar – se encontra presa às partículas do solo pro meio de forças capilares.

4.3.3. Água adsorvida (adesiva) – é uma película de água que adere às partículas dos solos finos devido a ação de forças elétricas desbalanceadas.

4.3.4. Água de constituição – presente na própria constituição química das partículas sólidas.

4.3.5. Água higroscópica - água que o solo possui quando em equilíbrio com a umidade atmosférica e a temperatura ambiente.

5. CONSISTÊNCIA DOS SOLOS5.1. Noções básicas5.2. Estados de consistência

SÓLIDO SEMI-SÓLIDO PLÁSTICO FLUIDO-DENSO WS WP WL

5.3. Determinação dos limites de consistência – Arthur Casagrande – padronização dos ensaios para a determinação dos limites de consistência.

5.3.1. Limite de Liquidez – WL – aparelho de Casagrande. O limite de liquidez corresponde à umidade para a qual foram necessários 25 golpes para fechar a ranhura de solo.

5.3.2. Limite de Plasticidade – WP – prepara-se uma pasta com o solo que passa na #40, fazendo-a rolar com a palma da mão sobre uma placa de vidro esmerilhado, formando um pequeno cilindro.

5.3.3. Limite de Contração – WS – 1) molda-se uma amostra de solo na forma de pastilha no aparelho de Casa Grande. 2) seca-se a amostra à sombra e depois em estufa, pesando-a em seguida. 3) utiliza-se um recipiente adequado (cápsula de vidro) para medir o volume do solo seco.

5.4. Índices de consistência5.4.1. Índice de plasticidade (IP): IP= WL - WP

Classificação do solo quanto ao seu índice de plasticidade:IP = 0 NÃO PLÁSTICO1 < IP < 7 POUCO PLÁSTICO7 < IP < 15 PLASTICIDADE MÉDIAIP > 15 MUITO PLÁSTICO

5.4.2. Índice de consistência (Ic): Ic= (WL - WP) / IP

IC < 0 FLUÍDO - DENSO0 < IC < 1 ESTADO PLÁSTICOIC > 1 ESTADO SEMI - SÓLIDO OU SÓLIDO

5.5. Alguns conceitos importantesAMOLGAMENTO: É a destruição da estrutura original do solo, provocando geralmente a perda de sua resistência (no caso de solos apresentando sensibilidade).SENSIBILIDADE: É a perda de resistência do solo devido a destruição de sua estrutura original. A sensibilidade de um solo é avaliada por intermédio do índice de sensibilidade (St), o qual é definido pela razão entre a resistência à compressão

simples de uma amostra indeformada e a resistência à compressão simples de uma amostra amolgada, remoldada no mesmo teor de umidade da amostra indeformada.

Segundo Skempton:St < 1 NÃO SENSÍVEIS1 < St < 2 BAIXA SENSIBILIDADE2 < St < 4 MÉDIA SENSIBILIDADE4 < St < 8 SENSÍVEISSt > 8 EXTRA - SENSÍVEIS

Quanto maior for o St, tem-se uma menor coesão, uma maior compressibilidade e uma menor permeabilidade do solo.TIXOTROPIA: É o fenômeno da recuperação da resistência coesiva do solo, perdida pelo efeito do amolgamento, quando este é colocado em repouso. ATIVIDADE: A superfície das partículas dos argilo-minerais possui uma carga elétrica negativa, cuja intensidade depende principalmente das características do argilo-mineral considerado. As atividades físicas e químicas decorrentes desta carga superficial constituem a chamada "atividade da superfície do argilo-mineral". Dos três grupos de argilo-minerais apresentados aqui, a montmorilonita é a mais ativa, enquanto que a caulinita é a menos ativa.

6. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS6.1. Classificação segundo o Sistema Unificado de Classificação de Solos6.2. Classificação segundo a AASHTO

7. ÍNDICES FÍSICOS7.1. Introdução7.2. Relações entre volumes

7.2.1. Porosidade (n) – a relação entre o volume de vazios e o volume total. Varia entre 0 e 1.

7.2.2. Grau de saturação (Sr) – relação entre o volume de água e o volume de vazios, expresso em percentagem e com variação de 0 a 100% (solo saturado).

7.2.3. Índice de vazios (e) – a relação entre o volume de vazios e o volume das partículas sólidas, expresso em termos absolutos.

7.3. Relações entre Pesos e Volumes – Pesos Específicos ou entre Massas e Volumes – Massas Específicas

7.3.1. Peso específico (γ) e massa específica (ρ) do Solo – O peso específico de um solo é a relação entre o seu peso total e o seu volume total, incluindo-se aí o peso da água existente em seus vazios e o volume de vazios do solo. A massa específica do solo possui definição semelhante ao peso específico, considerando-se agora a sua massa. γ = ρ . g

7.3.2. Peso específico das partes sólidas (γs)7.3.3. Peso específico do solo seco (γd) – quando Sr = 0. 7.3.4. Peso específico do solo saturado (γsat) – quando Sr = 1.7.3.5. Peso específico do solo submerso (γsub): Neste caso, considera-se a

existência do empuxo de água no solo. γsub = γsat – γw

7.4. Diagrama de fases

Podemos organizar as relações entre volumes e entre pesos e volumes em um diagrama de fases, adotando-se um volume de sólidos unitário. Uma outra forma é adotando um volume total igual a 1. Deste modo, obtemos as relações:n = e/(1+e) ou e = n/(1-n)

7.5. Utilização do diagrama de fases para a determinação das relações entre os diversos índices físicos

7.6. Densidade relativa (Dr) – Os solos grossos (areias e pedregulhos com nenhuma ou pouca presença de finos) podem ter o seu comportamento avaliado conforme a sua curva característica e a sua densidade relativa Dr. A densidade relativa é um índice adotado apenas na caracterização dos SOLOS NÃO COESIVOS.

Classificação da compacidade dos solos grossosDr (%) Designação0 a 30 Fofa30 a 70 Medianamente compacta60 a 100 Compacta

a) A densidade relativa é o fator preponderante, tanto na deformabilidade quanto na resistência ao cisalhamento de solos grossos, influindo até na sua permeabilidade.b) A densidade relativa pode ser utilizada na estimativa preliminar de regiões sujeitas à liquefação e no controle de compactação de solos não coesivos.

7.7. Ensaios necessários para determinação dos índices físicos7.7.1. Determinação da umidade – Alguns métodos utilizados na determinação

da umidade do solo em campo e em laboratório:Estufa a 105 - 110C (laboratório)Speedy (campo)Fogareiro à Álcool (campo)Estufa a 60C. (laboratório, quando suspeita de existência de matéria orgânica)Sonda de nêutrons (campo)TDR (campo)

7.7.2. Determinação do peso específico do solo7.7.2.1. Em laboratório

Cravação de cilindro biselado em amostras indeformadasCilindro de compactaçãoImersão em mercúrio (amostra indeformada, pequena)Balança hidrostática, solo parafinado (NBR 10838)

7.7.2.2. Em campoCravação do cilindro de HilfMétodo do cone de areiaMétodo do balão de borrachaSonda de nêutrons.

7.7.3. Determinação do peso específico das partículasEsta determinação é efetuada exclusivamente em laboratório, utilizando-se o picnômetro e os detalhes de sua execução são apresentados na NBR 6508.

7.8. Valores Típicos – Peso específico das partículas sólidas (s) geralmente se encontra no intervalo de 22 a 29 kN/m3 é em função dos minerais constituintes.

Solos orgânicos tendem a apresentar valores de S menores que o convencional, enquanto que solos ricos em minerais ferrosos tendem a apresentarS > 30 kN/m3.

8. DISTRIBUIÇÃO DE TENSÕES NO SOLO8.1. Introdução8.2. Tensões em uma massa de solo

O princípio das tensões efetivas - Postulado por Terzaghi, para o caso dos solos saturados, o princípio das tensões efetivas é uma função da tensão total (soma das tensões nas fases água e partículas sólidas) e da tensão neutra (denominada também de pressão neutra, é a pressão existente na fase água do solo), que governa o comportamento do solo em termos de deformação e resistência ao cisalhamento.

Mostra-se experimentalmente que, para o caso dos solos saturados, o que governa o comportamento do solo em termos de resistência e deformabilidade é a diferença entre a tensão total e a pressão neutra, denominada então tensão efetiva. As tensões normais desenvolvidas em qualquer plano num maciço terroso serão suportadas, parte pelas partículas sólidas e parte pela água. As tensões cisalhantes somente poderão ser suportadas pelas partículas sólidas.

No caso dos solos saturados, uma parcela da tensão normal age nos contatos interpartículas e a outra parcela atua na água existente nos vazios. Assim, a tensão total num plano será a soma da tensão efetiva, resultante das forças transmitidas pelas partículas, e da pressão neutra, dando origem a uma das relações mais importantes da Mecânica dos Solos, proposta por Terzaghi: = - u Onde é a tensão efetiva do solo, é a tensão total e u é a pressão neutra no ponto considerado.

8.3. Cálculo das tensões geostáticasCálculo da tensão geostática vertical - Para a situação descrita anteriormente, não

existem tensões cisalhantes atuando nos planos vertical e horizontal (em outras palavras, os planos vertical e horizontal são planos principais de tensão). Portanto, a tensão vertical em qualquer profundidade é calculada simplesmente considerando o peso de solo acima daquela profundidade. Assim, se o peso específico do solo é constante com a profundidade, temos que a tensão vertical total é: v = . zv é a tensão geostática vertical total no ponto considerado.é o peso específico do solo.z equivale a profundidade (distância do ponto considerado até a superfície do terreno).

A pressão neutra é calculada de modo semelhante: u = w . zw

u é a pressão neutra atuando na água no ponto considerado.w é o peso específico do da água (adotado normalmente como w = 10 kN/m3).zw equivale a profundidade do ponto considerado até a superfície do lençol freático.

Quando o terreno é constituído de camadas estratificadas, o que é comum em grande parte dos casos, ocorre uma variação dos pesos específicos ao longo da profundidade e a tensão normal resulta do somatório do efeito das diversas camadas.

Uso do peso específico submerso - Caso o nível de água estivesse localizado na superfície do terreno, o cálculo das tensões efetivas poderia ser simplificado pelo uso do conceito de peso específico submerso. Neste caso, a tensão total vertical será dada por v = satz, enquanto que a pressão neutra no mesmo ponto será u = wz.A tensão efetiva, correspondente à diferença entre estes dois valores, será: v' = v – u = satz. - wz, o que faz com que tenhamos: v'= (sat - w)z => v'= subz, onde sub é o peso específico submerso do solo.

8.4. Exemplo de aplicaçãoCálculo das tensões geostáticas horizontais - Para o caso do solo em repouso, as tensões geostáticas horizontais são calculadas empregando-se o coeficiente de empuxo em repouso do solo(Ko). h' = Ko . v'Ko 1sen (' ,onde ' é o ângulo de atrito interno efetivo do solo.

8.5. Acréscimos de tensões devido a cargas aplicadasAs cargas aplicadas na superfície de um terreno induzem tensões, com conseqüentes deformações, no interior de uma massa de solo. Embora as relações entre tensões induzidas e as deformações resultantes sejam essencialmente não lineares, soluções baseadas na teoria da elasticidade são comumente adotadas em aplicações práticas. O solo é admitido como um meio homogêneo, isotrópico (em cada ponto, as propriedades são iguais em qualquer direção), de extensão infinita, sendo as deformações proporcionais às tensões aplicadas e calculadas utilizando-se os parâmetros elásticos do solo: E (módulo de elasticidade) e (coeficiente de Poisson).

8.5.1. Distribuição de tensões nos solosUnindo-se os pontos da massa de solo solicitados por tensões iguais, obtém-se superfícies de distribuição de tensões denominadas isóbaras. Ao conjunto dessas isóbaras denomina-se de bulbo de tensões.A distribuição de tensões nos solos pode ser estimada de forma expedita, admitindo-se que as tensões se propagem uniformemente através da massa de solo segundo um dado ângulo de espraiamento (p.e., 30ou 45) ou uma dada declividade (p. e., método 2:1).O ângulo de espraiamento (o) é função do tipo de solo, com valores típicos de:

solos muito moles: o < 40 areias puras: o 40a 45 argilas rijas e duras: o 70 rochas: : o > 70

8.5.2. Soluções advindas da teoria da elasticidade8.5.2.1. Solução de Boussinesq8.5.2.2. Extensão da solução de Boussinesq

8.5.3. Pressões de contato – A rigidez das placas influi na distribuição de pressões em todo o solo. Só poderemos aplicar a equação de Boussinesq e as outras derivadas a partir dessa, se tivermos tratando de placa flexível (pressão de contato uniforme), para que a rigidez da estrutura não possa influir na distribuição das pressões de contato.

8.5.4. Algumas considerações sobre recalques imediatos ou elásticosA aplicação de cargas sobre uma massa de solo resulta em uma variação do seu volume, a qual poderá ocorrer devido à compressibilidade da fase fluida (ar) ou por drenagem da água intersticial. Ao deslocamento vertical resultante desta compressão do solo dá-se o nome de

recalque. A drenagem da água intersticial está intimamente associada à permeabilidade do solo; assim, se uma camada de argila saturada for carregada local e rapidamente, a baixa permeabilidade do solo retarda o processo da expulsão da água intersticial e, nestas condições não-drenadas, a deformação do solo devido às cargas aplicadas ocorre a volume constante, correspondendo a uma distorção elástica do meio. Os recalques associados a esta distorção são designados recalques imediatos ou elásticos.

O recalque imediato é diretamente proporcional à carga aplicada e à largura da área carregada. No caso de depósitos homogêneos de argila saturada de grande extensão, a hipótese de E assumir um valor constante é consistente. No caso de areias, entretanto, o valor de E depende da pressão de confinamento variando, portanto com a profundidade e ao longo das dimensões da área carregada. Devido a esta variação de E, a relação para o cálculo do recalque imediato não se aplica a solos arenosos.

9. COMPACTAÇÃO9.1. Introdução – Entende-se por compactação o processo manual ou mecânico que

visa reduzir o volume de vazios do solo, melhorando as suas características de resistência, deformabilidade e permeabilidade.Ralph Proctor, na década de 20, postulou ser a compactação uma função de quatro variáveis: a) Peso específico seco, b) Umidade, c) Energia de compactação e d) Tipo de solo (solos grossos, solos finos, etc.).

9.2. O emprego da compactação9.3. Diferenças entre compactação e adensamento – Pelo processo de compactação, a

compressão do solo se dá por expulsão do ar contido em seus vazios, de forma diferente do processo de adensamento, onde ocorre a expulsão de água dos interstícios do solo.Além do mais, as cargas aplicadas quando compactamos o solo são geralmente de natureza dinâmica e o efeito conseguido é imediato, enquanto que o processo de adensamento é diferido no tempo (pode levar muitos anos para ocorra por completo, a depender do tipo de solo) e as cargas são normalmente estáticas.

9.4. Ensaio de compactação – A energia de compactação utilizada na realização destes ensaios é conhecida como energia de compactação “Proctor Normal”.Após efetuados os cálculos dos pesos específicos secos e das umidades, lançam-seesses valores (d;w) em um par de eixos cartesianos, tendo nas ordenadas os pesos específicos do solo seco e nas abcissas os teores de umidade.

9.5. Curva de compactação – O peso específico seco aumenta com o teor de umidade até atingir um valor máximo, decrescendo com a umidade a partir de então. O teor de umidade para o qual se obtém o maior valor de d (dmax) é denominado de teor de umidade ótimo (ou simplesmente umidade ótima).Como no processo de compactação não conseguimos nunca expulsar todo o ar existente nos vazios do solo, todas as curvas compactação (mesmo que para diferentes energias) se situam à esquerda da curva de saturação.

9.6. Energia de compactação – Tendo em vista o surgimento de novos equipamentos de campo, de grande porte, com possibilidade de elevar a energia de compactação e capazes de implementar uma maior velocidade na construção de aterros, houve a necessidade de se criar em laboratório ensaios com maiores energias que a do Proctor Normal. Surgiram então as energias do Proctor Modificado e

Intermediário, superiores à energia do Proctor Normal. As energias de compactação usuais são de 6 kgfcm/cm3

para o Proctor normal, 12,6 kgfcm/cm3

para o Proctor Intermediário e 25kgfcm/cm3 para o Proctor Modificado.

Influência da energia de compactação na curva de compactação do solo – À medida que se aumenta a energia de compactação, há uma redução do teor de umidade ótimo e uma elevação do valor do peso específico seco máximo.

9.7. Influência da compactação na estrutura dos solos – As estruturas formadas no lado seco da curva de compactação tendem a ser do tipo floculada, enquanto que no lado úmido da curva de compactação formam-se solos com estruturas predominantemente dispersas.

9.8. Influência do tipo de solo na curva de compactação – Os solos grossos tendem a exibir uma curva de compactação com um maior valor de dmax e um menor valor de wot do que solos contendo grande quantidade de finos. Pode-se observar também que as curvas de compactação obtidas para solos finos são bem mais "abertas" do que aquelas obtidas para solos grossos.

9.9. Escolha do valor de umidade para compactação em campo – A compactação do solo deve proporcionar a este, para a energia de compactação adotada, a maior resistência estável possível.A variação da resistência de um solo, obtida por meio de um ensaio de penetração realizado com uma agulha Proctor, em função de sua umidade de compactação, resulta a relação: Quanto maior a umidade menor a resistência do solo.

9.10. Equipamentos de campo – Os princípios que estabelecem a compactação dos solos no campo são essencialmente os mesmos discutidos anteriormente para os ensaios em laboratório. Assim, os valores de peso específico seco máximo obtidos são fundamentalmente função do tipo do solo, da quantidade de água utilizada e da energia específica aplicada pelo equipamento que será utilizado, a qual depende do tipo e peso do equipamento, da espessura da camada de compactação e do número de passadas sucessivas aplicadas.

9.10.1. Soquetes – São compactadores de impacto utilizados em locais de difícil acesso para os rolos compressores, como em valas, trincheiras, etc. Possuem peso mínimo de 15kgf, podendo ser manuais ou mecânicos (sapos). A camada compactada deve ter 10 a 15cm para o caso dos solos finos e em torno de 15cm para o caso dos solos grossos.

9.10.2. Rolos estáticos9.10.2.1. Pé-de-Carneiro – É indicado na compactação de outros tipos de solo

que não a areia e promove um grande entrosamento entre as camadas compactadas.

9.10.2.2. Rolo liso – São usados em bases de estradas, em capeamentos e são indicados para solos arenosos, pedregulhos e pedra britada, lançados em espessuras inferiores a 15cm. Os rolos lisos possuem certas desvantagens como: Pequena área de contato. Em solos de pequena capacidade de suporte afundam

demasiadamente dificultando a tração.9.10.2.3. Rolo Pneumático – Os rolos pneumáticos são eficientes na

compactação de capas asfálticas, bases e subbases de estradas e indicados para solos de granulação fina a arenosa. Os rolos pneumáticos podem ser

utilizados em camadas de mais espessas e possuem área de contato variável, função da pressão nos pneus e do peso do equipamento.

9.10.2.4. Rolos vibratórios – São utilizados eficientemente na compactação de solos granulares (areias), onde os rolos pneumáticos ou Pé-de-Carneiro não atuam com eficiência.

9.11. Controle de compactação – Para que se possa efetuar um bom controle da compactação do solo em campo, temos que atentar para os seguintes aspectos:

tipo de solo espessura da camada entrosamento entre as camadas número de passadas tipo de equipamento umidade do solo grau de compactação alcançado

Assim, alguns cuidados devem ser tomados:1) A espessura da camada lançada não deve exceder a 30cm, sendo que a espessura da camada compactada deverá ser menor que 20cm.2) Deve-se realizar a manutenção da umidade do solo o mais próximo possível da umidade ótima.3) Deve-se garantir a homogeneização do solo a ser lançado, tanto no que se refere à umidade quanto ao material.Na prática: Determina-se também o peso específico seco do solo no campo, comparando-o com o obtido no laboratório. Define-se então o grau de compactação do solo, dado pela razão entre os pesos específicos secos de campo e de laboratório (GC = d campo / dmax.) x100. Deve-se obter sempre valores de grau de compactação superiores a 95%.

Para a determinação da umidade no campo utiliza-se normalmente o umidímetro denominado "Speedy".Para a determinação do peso específico seco do solo compactado, o método mais empregado é o do frasco de areia.Uma outra forma de se verificar a resistência do solo compactado é através da cravação da Agulha de Proctor.

9.12. Índice de Suporte Califórnia (ISC)O Índice de Suporte Califórnia é utilizado como base para o dimensionamento de pavimentos flexíveis. Para a realização do ensaio de ISC, são confeccionados corpos de prova no valor da umidade ótima (wot), utilizando-se três diferentes energias de compactação (a maior energia empregada sendo aproximadamente igual à energia do Proctor modificado). O ensaio ISC visa determinar:

Propriedades expansivas do material Índice de Suporte Califórnia.

Para a determinação do Índice de Suporte Califórnia teremos que passar por três fases anteriores: a execução de um ensaio de compactação, na energia do Proctor Modificado, a preparação dos corpos de prova, o ensaio de expansão e finalmente o ensaio de determinação do Índice de Suporte Califórnia ou CBR ("California Bearing Ratio"), propriamente dito.

9.12.1. Ensaio de compactação – A energia de compactação empregada corresponde à do Proctor Modificado.

9.12.2. Corpo de prova – O solo a ser utilizado na compactação do corpo de prova deve ser moldado na umidade ótima determinada anteriormente.

9.12.3. Ensaio de expansão – O conjunto preparado (cilindro, extensômetro e contrapeso) é colocado num tanque d'água por um período de quatro dias. Durante este período, são feitas leituras no extensômetro de 24 em 24 horas.

9.12.4. Determinação do CBR ou ISC – O Índice de Suporte Califórnia representa a capacidade de suporte do solo se comparada com a resistência à penetração de uma haste de cinco centímetros de diâmetro em uma camada de pedra britada, considerada como padrão (CBR = 100%).

O valor do Índice de Suporte Califórnia é determinado como sendo igual ao valor correspondente a 95% do dmax determinado para a energia do Proctor Modificado. O valor de Índice de Suporte Califórnia assim obtido é utilizado para avaliar as potencialidades do solo para uso na construção de pavimentos flexíveis.

10. INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO10.1. Introdução – Programa de investigações (reconhecimento, prospecção,

acompanhamento).10.2. Métodos de prospecção geotécnica

10.2.1. Métodos diretos – manuais (poços, trincheiras e sondagem a trado) e mecânicos (sondagem a percussão, rotativa e mista).

10.2.1.1. Poços10.2.1.2. Trincheiras10.2.1.3. Sondagem à trado10.2.1.4. Sondagem a percussão ou simples reconhecimento (SPT)

Permite tanto a retirada de amostras deformadas e determinação do NA, quanto a medida do índice de resistência a penetração dinâmica (SPT), o qual é usado para obter, através de correlações, o comportamento de resistência ao cisalhamento do solo, dentre diversos outros parâmetros do solo.O amostrador padrão ou amostrador Terzaghi-Peck, o único que deve ser usado no ensaio, possui três partes, engate, corpo e sapata.Em cada metro de solo, são realizadas três operações, abertura do furo (perfuração), ensaio de penetração e amostragem. Em cada metro, faz-se, inicialmente, a abertura do furo de comprimento igual 55cm deixando-se os 45cm restantes de solo para a realização do ensaio de penetração dinâmica e amostragem.a) Perfuração: A perfuração é iniciada com o trado cavadeira de 100mm de diâmetro, até a profundidade de 1 metro, instalando-se o primeiro segmento do tubo de revestimento. A partir do segundo metro e até atingir o nível d'água a perfuração deverá ser feita com trado espiral. Abaixo do NA, a abertura do furo passa a ser feita por processo de lavagem por circulação de água, usando o trépano como ferramenta de escavação.b) Ensaio de penetração: Atingida a cota de ensaio, conecta-se o amostrador padrão às hastes de perfuração, posicionando-o no fundo do furo de sondagem. O ensaio de penetração consiste na cravação do amostrador no solo através de quedas sucessivas do martelo de 65kg, erguido até a altura de 75cm e deixado cair em queda livre. Procede-se a cravação de 45cm do amostrador, anotando-se, separadamente, o número de golpes necessários à cravação de cada 15cm do amostrador.

O resultado do ensaio de penetração será expresso pelo índice de resistência à penetração dinâmica (N), conhecido como SPT (“Standard Penetration Test”). O SPT é dado pela soma do número de golpes necessários para cravar os 30cm finais do amostrador padrão.c) Amostragem: A cada metro de profundidade, são coletadas amostras pela cravação do amostrador padrão com o objetivo de identificar o solo "in situ".

Com o valor do SPT obtido em cada metro, os solos são classificados, quanto a compacidade (solos grossos) e consistência (solos finos). E também são apresentados os valores estimados de ângulo de atrito, densidade relativa e resistência de ponta do cone, (qc), para os solos arenosos e estimativa da resistência a compressão simples (Su), para os solos argilosos.

É importante ressaltar que os valores de N podem ser alterados por fatores ligados ao: Equipamento usado (Forma, dimensões e estado de conservação do amostrador;

Estado de conservação das hastes e uso de hastes de diferentes pesos; Martelo não calibrado e natureza da superfície de impacto (ferro sobre ferro); Diâmetro do tubo de revestimento).

Técnica operacional (Variação da energia de cravação (altura do martelo); Processo de avanço da sondagem; Má limpeza do furo).

Erros acidentais (erros na contagem do número de golpes).

Considerações sobre o ensaio SPT: – Critérios de paralisação da sondagema) quando em 3m sucessivos, se obtiver índices de penetração maiores do que 45/15 (quarenta e cinco golpes para os quinze primeiros cm de penetração);b) quando, em 4m sucessivos, forem obtidos índices de penetração entre 45/15 e 45/30.c) quando, em 5m sucessivos, forem obtidos índices de penetração entre 45/30 e 45/45.d) Caso a penetração seja nula em 5 impactos do martelo, o ensaio deverá ser interrompido, não havendo necessidade de obedecer ao critério estabelecido acima. No entanto, se esta situação ocorrer antes de 8,0m de profundidade, a sondagem deverá ser deslocada até o mínimo de 4 vezes em posições diametralmente opostas, distantes 2,0m da sondagem inicial.e) Atingida a condição de impenetrável à percussão anteriormente descrita, a mesma poderá ser confirmada pelo ensaio de avanço por lavagem, por 30minutos, anotando-se os avanços para cada período de 10 minutos. A sondagem será dada como encerrada quando nessa operação forem obtidos avanços inferiores a 5cm em cada período de 10minutos, ou quando após a realização de 4 ensaios consecutivos não for alcançada a profundidade de execução do ensaio penetrométrico seguinte.– Espaçamento entre cada sondagemO espaçamento ou o número de sondagens e sua distribuição em planta dependerá do tipo, tamanho da obra e da fase em que se encontra a investigação do subsolo. Quando a estrutura tem sua localização bem definida dentro do terreno, a ABNT (NBR 8036) sugere o número mínimo de sondagens a serem realizadas, em função da área construída. Os furos devem ser internos à projeção da área construída. Quando as estruturas não estiverem ainda localizadas, o número de sondagens deve ser fixado, de modo que, a máxima distância entre os furos seja de 100m e cobrindo, uniformemente, toda a área. A sondagem deverá ser

executada até o impenetrável ao amostrador ou até a cota mais baixa da isóbara igual a 0,10p, estimada pelo engenheiro projetista da fundação, para o caso de fundações rasas.

Área construída (m2) Nº mínimo de furos200 2

200 – 400 3400 – 600 3600 – 800 4800 – 1000 51000 – 1200 61200 – 1600 71600 – 2000 82000 – 2400 9

> 2400 a critério

– Observação do nível d`águaDurante a execução da sondagem são feitas as determinações do nível d'água, registrando-se a sua cota e/ou a pressão que se encontra em campo. Quando detectar um grande aumento da umidade do solo retirado com o trado helicoidal, a perfuração deverá ser interrompida e passa-se a observar a elevação da água no furo até a sua estabilização, efetuando-se leituras a cada 5 minutos, durante 30 minutos. As leituras são efetuadas utilizando um pêndulo ou pio elétrico.

10.2.1.5. Sondagem rotativaA sondagem rotativa é empregada na perfuração de rochas, matacões e solos de alta resistência. Tem como objetivo principal a obtenção de testemunhos (amostras de rocha) para identificação das descontinuidades do maciço rochoso, mas permite ainda a realização de ensaios "in situ", como por exemplo o ensaio de perda d'água ou infiltração.O equipamento para a realização da sondagem rotativa compõe-se de uma haste metálica rotativa dotada, na extremidade, de uma ferramenta de corte, denominada coroa, bem como de barriletes, conjunto motor-bomba, tubos de revestimento e sonda rotativa.

10.2.1.6. Sondagem mistaSondagem mista é aquela em que são executados os processos de percussão associados ao processo rotativo. Os dois métodos são alternados de acordo com as camadas do terreno. É recomendada para terrenos com presença de blocos de rocha, matacões, sobrejacentes a camadas de solo.

10.2.1.7. AmostragemAmostras deformadas. As amostras deformadas são aquelas que conservam as composições granulométrica e mineral do solo "in situ" e se possível sua umidade natural, entretanto, a sua estrutura foi perturbada pelo processo de extração. São obtidas por meio de pás, picaretas, trados e amostradores de parede grossa.Amostras indeformadas. São aquelas que conservam tanto as composições granulométrica e mineral do solo, quanto o teor de umidade e a estrutura. As amostras indeformadas são usadas na execução de ensaios de laboratório para obtenção dos parâmetros de resistência ao cisalhamento e compressibilidade do solo. Podem ser obtidas por meio de blocos indeformados ou por meio de amostradores de parede fina.

A amostragem por meio de blocos é, geralmente, realizada na superfície do terreno, em taludes ou no interior de um poço, acima do nível de água.Para obtenção de amostras indeformadas em maiores profundidades, utilizam-se os amostradores de parede fina, construídos de um tubo de latão ou aço de diâmetro interno não inferior a 50mm e com características próprias para garantir a obtenção de amostras indeformadas. Para um amostrador ser classificado como de parede fina ele deve atender os seguintes requisitos:

Folga interna Relação de áreas Porcentagem de recuperação

Existem diversos tipos de amostradores de parede fina (shelby, pistão, sueco, Deninson, etc), sendo cada um deles indicado para uma determinada condição e tipo de solo.

a) Amostrador Shelby: É usado para solos coesivos com consistência mole a média. Esse amostrador é o mais antigo e o mais largamente utilizado, tendo servido como base para desenvolvimento dos outros tipos de amostradores.

b) Amostrador de Pistão: É indicado para solos coesivos muito moles, siltes argilosos e areias.

c) Amostrador Sueco: Esse amostrador permite uma sondagem contínua do subsolo.d) Amostrador Denison: Este amostrador é destinado a obtenção de amostras em

solos resistentes, em que não se consegue amostra de boa qualidade por cravação.

10.2.2. Métodos semidiretosOs métodos semidiretos de prospecção são aqueles que não permitem coleta de

amostras e visualização do tipo de solo, sendo as características de comportamento mecânico, obtidas por meio de correlações com grandezas medidas na execução do ensaio. Foram desenvolvidos com o intuito de contornar as dificuldades de obtenção de amostras de boa qualidade em certos tipos de solos, como areias puras ou submersas e argilas sensíveis de consistência muito mole. Os métodos semidiretos são conhecidos como ensaios "in situ", que tem por vantagem minimizar as perturbações causadas pela variação do estado de tensões e distorções devidas ao processo de amostragem, bem como evitar os choques e vibrações decorrentes do transporte e subseqüente manuseio das amostras. Além disso, o efeito da configuração geológica do terreno está presente nesses ensaios "in situ" permitindo uma medida mais realista das propriedades físicas do solo.

Dentre os ensaios "in situ" mais empregados no Brasil destacam-se o ensaio de penetração estática (CPT), o ensaio de "vane test" ou palheta e o ensaio pressiométrico. O ensaio de CPT e "vane test" têm por objetivo a determinação da resistência ao cisalhamento do solo, enquanto o ensaio pressiométro visa estabelecer uma espécie de curva tensão- deformação para o solo investigado.

10.2.2.1. Ensaio de Penetração Estática – CPTO ensaio de penetração contínua ou estática do cone, também conhecido como

deepsounding, foi desenvolvido com o propósito de simular a cravação de estacas.O ensaio de CPT permite medidas quase contínuas da resistência de ponta e lateral

devido à cravação de um penetrômetro no solo, as quais, por correlações, permitem identificar o tipo de solo, destacando a uniformidade e continuidade das camadas. Permite, também, determinar os parâmetros de resistência ao cisalhamento e a capacidade de carga dos materiais investigados. É um ensaio de custo relativamente baixo, rápido de ser executado, sendo, portanto, indicado para a prospecção de grandes áreas. Apresenta como

desvantagens a não obtenção de amostras para inspeção visual, a não penetração em camadas muito densas e com presença de pedregulhos e matacões, as quais podem tornar os resultados extremamente variáveis e causar problemas operacionais como deflexão das hastes e estragos na ponteira.

10.2.2.2. Ensaio de Palheta – “VANE TEST”O "vane test" foi desenvolvido com o objetivo de medir a resistência (ao cisalhamento) não drenada de solos coesivos moles saturados.

10.2.2.3. Ensaio pressiométricoEste ensaio é usado para determinação "in situ" do módulo de elasticidade e da

resistência ao cisalhamento de solos e rochas.O ensaio pressiométrico consiste em efetuar uma prova de carga horizontal no

terreno, graças a uma sonda que se introduz por um furo de sondagem de mesmo diâmetro e realizado previamente com grande cuidado para não modificar-se as características do solo.

10.2.3. Métodos indiretosOs métodos ditos indiretos de prospecção são aqueles em que a determinação das propriedades das camadas do subsolo é feita indiretamente pela medida de um parâmetro geofísico, geralmente resistividade elétrica ou velocidade de propagação das ondas no meio. Os índices medidos mantêm correlações com a natureza geológica dos diversos horizontes, podendo-se ainda conhecer as suas respectivas profundidades e espessuras. Os métodos indiretos apresentam como grande vantagem, em relação aos anteriormente descritos, a de serem rápidos e econômicos, não necessitando da coleta de amostras, podendo ser utilizados na prospecção preliminar de grandes áreas.

10.2.3.1. Ensaio de resistividade elétricaEste ensaio fundamenta-se no princípio de que diferentes materiais do subsolo possuem valores característicos diferentes de resistividade elétrica. A resistividade () pode ser definida como sendo a maior ou menor facilidade com que uma corrente elétrica se propaga por um material. Os valores de resistividade são afetados pela presença de água, pela natureza dos sais dissolvidos e pela porosidade total do meio.

10.2.3.2. Ensaio Cross – HoleA técnica sísmica do cross-hole, ou transmissão direta entre furos, tem como principal objetivo a medida, em profundidade, das velocidades de propagação das ondas de compressão (p) e cisalhante (s) de um furo de sondagem equipado com um martelo, a outro equipado com um geofone.

10.2.3.3. Ensaio de GPRA técnica de GPR (“Ground Penetration Radar” ou radar de penetração do solo) vem sendo utilizada nos últimos anos com maior ênfase na identificação de patologias em estruturas de concreto armado, localização de estruturas enterradas, diagnóstico de áreas contaminadas, monitorização, levantamento de perfis geotécnicos, etc. O ensaio consiste emissão de um pulso de onda eletromagnética, de forma e duração conhecidas, e do acompanhamento do retorno destes pulsos à antena receptora. Sempre que o meio muda as suas propriedades eletromagnéticas, há reflexões e refrações do pulso de onda emitido que indicam esta mudança.