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MECÂNICA DOS SOLOS E GEOLOGIA CLASSIFICAÇÃO E COMPACTAÇÃO DO SOLO CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL.

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1 MECÂNICA DOS SOLOS E GEOLOGIA CLASSIFICAÇÃO E COMPACTAÇÃO DO SOLO CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

2 Estado das areia - Compacidade Índice de vazio não é suficiente para representar o estado de uma areia 1. SOLOS

3 Estado das areia - Compacidade Descrição da areia e min e max Areia uniforme de grãos angulares0,701,10 Areia bem graduada de grãos angulares 0,450,75 Areia uniforme de grão arredondados0,450,75 0,65Areia bem graduada de grãos arredondados 0,350,65 1. SOLOS

4 Estado das areia - Compacidade Classificação CR Areia fofa<0,33 Areia de média compacidade 0,330,66 1. SOLOS

5 Estado das argilas – Consistência O estado das argilas são indicados pela resistência. 1. SOLOS

6 Estado das argilas – Consistência Classificação R(kPa) Muito mole<25 Mole25 a 50 Média50 a 100 Rija100 a 200 Muito rija200 a 400 Dura> SOLOS

7 Estado das argilas – Sensitividade Conceito – redução da resistência quando a argila é manuseada. Está associada a estrutura das partículas. Sensitividade Classificação 1Insensitiva 1 a 2Baixa sensitividade 2 a 4Média sensitividade 4 a 8Sensitiva >8Ultra-sensitividade 1. SOLOS

8 CLASSIFICAÇÃO DO SOLOS O objetivo da classificação dos solos, sob o ponto de vista de engenharia, é poder estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos, o de orientar o programa de investigação necessário para permitir a adequada análise de um problema geotécnico. A classificação dos solos é feita em duas etapas: 1 a Etapa (Classificação preliminar) – durante a coleta no campo é feita com base na textura, aparência da amostra, cor, cheiro, presença de matéria orgânica, provável composição mineralógica, história geológica, etc. 2 a Etapa – consiste na determinação das características físicas do solo, através dos ensaios de laboratório, chamados de ensaios de caracterização.

9 Os solos são classificados de modo a formular métodos de projeto baseados em algumas propriedades de cada grupo. Deste modo foram desenvolvidos diversos sistemas de classificação, cada um adequado a uma utilização ou método de projeto. Existem vário sistemas de classificação: Classificação granulométrica Classificação trilinear Sistema Unificado (SUCS) Classificação TRB (antiga HRB) Classificação MCT ( Metodologia de solos tropicais) CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS

10 Classificação Granulométrica Solos Grossos: Solos Grossos: solos com 0,074mm e suas partículas tem forma arredondada poliédrica, e angulosa. Pedregulho: São classificados como pedregulho as partículas de solo com dimensões maiores que 2,0mm (DNER, MIT, ABMT) Areia: as partículas com dimensões entre 2,0mm e 0,074mm (DNER), 2,0mm e 0,05mm (MIT) ou ainda 2,0mm e 0,06mm (ABNT). Solos Finos: Solos Finos: quando as partículas que constituem o solo possuem dimensões menores que 0,074mm (DNER), ou 0,06mm (ABNT) Argila: A fração granulométrica do solo classificada como argila (diâmetro inferior a 0,002mm) se caracteriza pela sua plasticidade marcante. Silte: solos de granulação fina apresentam pouca ou nenhuma plasticidade.

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12 CLASSICAÇÃO TRILINEAR Diagrama Trilinear

13 SISTEMA UNIFICADO (SUCS) Considera porcentagens de pedregulhos, areias e finos, forma da curva granulométrica, plasticidade e compressibilidade. A classificação unificada fundamenta-se: Na textura; Na plasticidade; 1. SOLOS CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS

14 SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS (SUCS)

15 SISTEMA UNIFICADO (SUCS) CHArgilas inorgânicas de alta plasticidade n o 200 OHArgilas orgânicas de alta e média plasticidade Solos altamente orgânicosPTTurfas e outros solos altamente orgânicos CHArgilas inorgânicas de alta plasticidade n o 200 OHArgilas orgânicas de alta e média plasticidade Solos altamente orgânicosPTTurfas e outros solos altamente orgânicos

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19 SISTEMAS HRB H.R.B A classificação H.R.B. (Highway Research Board) tem origem na classificação do Public Roads Administration. Fundamenta-se na granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade e foi proposta para analisar materiais para base e sub-base de pavimentos Os solos são classificados em grupos, de A-1 a A-7. Sistema de Classificação Rodoviário

20 CLASSIFICAÇÃO TRB (ANTIGA HRB) A classificação TRB fundamenta-se: Na textura; Na plasticidade; No Índice de Grupo: O índice de grupo é calculado a partir dos resultados granulométricos e de plasticidade. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS

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24 CLASSIFICAÇÃO MCT A metologia MCT teve origem nos estudos elaborados por Parsons (1976) e foi introduzida no Brasil por Nogami e Villibor (1980). Este sistema de classificação, pelas próprias dimensões dos corpos de prova (50x50 mm) se destina aos solos finos. L = Laterítico N = Não Laterítico A = Areia A = Arenoso G = Argiloso S = Siltoso 1. SOLOS CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS

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27 CLASSIFICAÇÃO MCT

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31 COMPACTAÇÃO DEFINIÇÃO: Ação mecânica por meio da qual se impõe ao solo uma redução de seu índice de vazios (Vv/Vs). Similaridade com Adensamento quanto à redução de vazios Solo Água Ar Solo Água Ar Antes da Compactação Após a Compactação COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

32 Diferença do processo de Adensamento –quanto ao meio adensamento --> expulsão de água compactação --> expulsão de ar –quanto ao tempo adensamento --> lento compactação --> rápido Efeito da compactação –melhoria das propriedades mecânicas e hidráulicas do solo d (e f ) = função (tipo de solo, tipo de compactação, energia aplicada, estado inicial do solo) COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

33 Tipos de compactação –Estática compressão (rolo liso) amassamento (rolo pé de carneiro) –Dinâmica impacto vibratória COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

34 TEORIA DA COMPACTAÇÃO Proctor, 1933 Compactação, uma função de 4 variáveis: –peso específico aparente seco, d –teor de umidade, w –energia (incluindo método de compactação e nº de passadas) –tipo de solo (gradação, mineralogia, química) COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

35 Figura 1 – Curva de compactação RAMO SECO RAMO ÚMIDO

36 Relação d ( d ) x w, como ela varia: –Ramo seco – Com o aumento de w a sucção diminui e/ou a lubrificação entre os grãos aumenta, com isso diminui permitindo a compactação e conseqüente aumento de d –Ramo úmido – Continuando o aumento de w, com a oclusão da fase ar gera-se pressão neutra positiva, diminuindo a energia efetiva de compactação e, portanto, d W > Ar Sólido Água ua>0

37 INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO Linha Ótima Linha de Saturação

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39 INFLUÊNCIA DA ENERGIA Figura 6. Variação da curva de compactação com energia

40 INFLUÊNCIA DO TIPO DE SOLO Laboratório

41 PROPRIEDADES DO SOLO COMPACTADO Permeabilidade k e anisotropia de k é função de (w, d ) k mín w ót (geralmente) Compressibilidade - função do nível de tensões função do nível de tensões e de (w, d ) -solos compactados no ramo úmido são mais compressíveis que os compactados no ramo seco -solos compactados com menor energia são mais compressíveis COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

42 Resistência: regra geral - as amostras compactadas no ramo seco têm resistências superiores àquelas compactadas no ramo úmido - a resistência no ramo úmido sofre influência do método de compactação devido às diferenças de estrutura induzidas por esses métodos. PROPRIEDADES DO SOLO COMPACTADO COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

43 Figura 3 - Curvas de saturação CURVA DE SATURAÇÃO

44 ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS Ramo seco pouca água, predominância de forças de atração --> estrutura floculada Ramo úmido muita água, predominância de forças de repulsão --> estrutura dispersa (orientada) COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

45 ESTRUTURA DO SOLO COMPACTADO Figura 4. Estrutura dos solos compactados floculada dispersa

46 INFLUÊNCIA DA SATURAÇÃO Figura 6. Influência da saturação no solo compactado

47 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR) Generalidades –ensaio base de método de dimensionamento de pavimentos rodoviários –origem: EUA, 1939, Engo. Porter –introduzido no Brasil pelo Eng Murilo Lopes (dec. 60) Princípio –Procura-se obter um número (CBR) que expressa a relação entre a resistência a penetração de um pistão de diâmetro definido no solo em estudo e em um material padrão, no caso a brita. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

48 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR) Consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo-de-prova compactado e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada.. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

49 OBJETIVOS: –Obter as condições especificadas para o campo ( d, w) –Obter um material cujo comportamento é o desejado Resistência Compressibilidade / Deformabilidade Permeabilidade Inchamento / contração COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

50 IMPORTANTE : Para que o comportamento seja o desejado é necessário que: –no campo o material seja semelhante ao do laboratório; –A umidade de compactação seja a prevista; –O tipo de compactação e a energia seja semelhante a de laboratório. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

51 EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO

52 Rolo pé de carneiro patas longas compactação de baixo para cima desnecessário preparar superfície para nova camada Cilindros ocos com lastros de areia ou água (permite regular pressão) baixa velocidade --> baixa produtividade sempre que possível são substituídos por outros equipamentos de maior produção adequados para solos coesivos

53 Rolos tipo tampinge de pneus –são os mais utilizados atualmente –patas curtas tronco cônicas (tamping) –compactação de cima para baixo –pressões mais elevadas –camadas de pequena espessura (20 a 30 cm) –tratamento de superfície (umidecimento e gradeamento)

54 Problemas na compactação: –solos muito argilosos dificuldades de secagem dificuldades de homogeneização –solos muito úmidos formação de borrachudos equipamento afunda empolamento lateral volta parcialmente à situação inicial (elástico) estrutura é afetada

55 –Soluções para o caso de solos muito úmidos aeração nas áreas de empréstimo (escarificação e gradeamento) drenagem (NA alto) com valetas e trincheiras proteção de superfície (lonas, camada asfáltica, compactação) secamento artificial (secagem em usina)

56 Solos muito secos, são de difícil compactação –correção de umidade irrigação (aspersão) e gradeamento na praça irrigação na área de empréstimo umedecimento por submersão Deve-se fazer o selamento da superfície para evitar o umedecimento por chuva rolo liso ou de pneus inclinação da praça


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