Solos. Amostras colhidas com pá, trados manuais, etc Podem ir ate 6m de profundidade (estrutura do solo destruída).

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1 -Amostragem -Preparação das amostras -Composição granulométrica -Limites de consistência -Classificação -Compactação 1 Amostragem -Amostras remexidas Amostras colhidas com pá, trados manuais, etc Podem ir ate 6m de profundidade (estrutura do solo destruída). -Amostras intactas Amostras colhidas com amostradores apropriados (minimizar a alteração estrutural do solo) Colheitas superficiais (permeabilidade dos solos) ou profundas (ensaios edométricos e/ou triaxiais) 2 1

2 Amostragem Redução de amostras Deve ser feita por forma a garantir que a amostra reduzida contenha as características da amostra inicial 3 Redução de amostras (esquartelamento manual) Repartidor de amostras automático 4 2

3 Composição granulométrica Análise granulométrica Partículas superiores a 0.075mm (LNEC E 239) - Material retido no peneiro 2mm - Material passado no peneiro 2mm (Peneiração húmida da toma) Partículas inferiores a 0.075mm (LNEC E 196) (sedimentação) 5 Composição granulométrica % passados Areia bem graduada Granulometria descontínua (mistura aberta) Areia monogranular (solo muito uniforme) 6 3

4 Análise granulométrica Sedimentação (LNEC E 196) Medição da densidade da solução antifloculante a diferentes intervalos de tempo. Através da lei de Stokes é possível traçar a curva granulométrica da fracção ensaiada Solução antifloculante Densímetro γ γ w ν = 18 η D = s D 2 30 η Z s 980 ( G G ) t w Partículas de solo dispersas Partículas de solo sedimentadas D Diâmetro das particulas em mm η coef. de viscosidade da solucao (poises) Z s profundidade efectiva (distancia do nivel da suspensao ao centro de impulsao do densimetro), cm G densidade das particulas solidas G w densidade da solucao à temp. de ensaio 7 Análise granulométrica Sedimentação (LNEC E 196) <#10 100ml, 10 mint, aquecer Agitar durante 15 mint 8 4

5 Análise granulométrica Sedimentação (LNEC E 196) t (min) T (ºC) L (*) Z (cm) (**) D=K*SQRT(Z/t) (mm) % DO TOTAL PASSADAS (*) Leitura no Densímetro (**) Posição do Centro de Gravidade do Densímetro 9 Análise granulométrica Sedimentação (LNEC E 196) PENEIROS ASTM " /4" ABERTURA mm Nº /4" /8" /2" /2" " " % PASSADA (total) % RETIDA (acumulada) DIÂMETROS (mm ) 10 5

6 Limites de consistência (LNEC E 143) Um solo com baixo teor em água não será moldável ( estado sólido); se juntarmos água ele passa por um estado em que se desfaz em fragmentos (estado semi-sólido); se continuarmos a adicionar água o solo atingirá um estado em que será possível moldá-lo, sem variação de volume (estado plástico); se acrescentarmos ainda mais água o solo transforma-se numa pasta com comportamento de um liquido (estado líquido) Teor em água crescente LR ou W S LP ou W P LL ou W L (Limite de retracção) (Limite de plasticidade) (Limite de liquidez) LL LP = Índice de Plasticidade (IP) 11 Limites de Liquidez (100g solo <#40 ASTM) Menor teor em água com que uma amostra de solo pode ser capaz de fluir A determinação deste teor é efectuada através da concha de Casagrande Concha Ponta de calibração Riscador para solos arenosos Riscador para solos argilosos Teor em água % 34 LL Nº DE GOLPES Equipamento de Casagrande (eléctrico) 12 6

7 Limites de Liquidez 10mm 13 Limites de Plasticidade (100g solo <#40 ASTM) Teor em água a partir da qual um solo começa fracturar quando se tenta moldar com ele, um cilindro com diâmetro de 3 mm e cerca de 10 cm de comprimento 14 7

8 Limites de Plasticidade (100g solo <#40 ASTM) 15 Classificação de solos para propósitos de engenharia (Classificação Unificada Revista de ) A classificação unificada de solos é feita por um conjunto de duas letras ou associação de conjuntos. A primeira letra indica o nome do solo e a segunda qualifica uma característica do solo, granulometria ou plasticidade. G Gravel cascalho ou seixo S Sand areia M Mo silte C Clay argila O Organic orgânico Pt Peat turfa W Well graded bem graduado P Poor graded mal graduado L Low plasticity baixa plasticidade H High plasticity alta plasticidad GW cascalho bem graduado GP cascalho mal graduado GM cascalho siltoso GC cascalho argiloso SW areia bem graduada SP areia mal graduada SM areia siltosa SC areia argilosa ML silte OL silte orgâncico ou argila orgânica CH argila gorda MH silte elástico OH - silte orgânico ou argila organica 16 8

9 Classificação de solos para propósitos de engenharia (Classificação Unificada de ) 17 Classificação de solos para propósitos de engenharia (Classificação Unificada Revista de ) Tabela completa 18 9

10 Compactação de solos A compactação é um processo mecânico que por acção de cargas repetidas, conduz a uma diminuição de volume de uma dada massa de solo. Solo solto (Baixa capacidade de suporte) Ar Água Sólido Solo compactado (Melhoria da capacidade de suporte) Ar Água Sólido 19 Compactação de solos Métodos de ensaio para determinação do teor em água óptimo e da baridade seca máxima em solos EN Tipo de Ensaio Tamanho do agregado Compactação Proctor Martelo 2.5 kg Martelo 4.5 kg Martelo 15kg Molde de 100 mm Molde de 150 mm Molde de 100 mm Molde de 150 mm Molde de 250 mm Máxima dimensão de 16 mm 75 a 100% passados no peneiro 31.5mm Máxima dimensão de 16 mm 75 a 100% passados no peneiro 31.5mm 75 a 100% passados no peneiro 63 mm Vibrocompressão com parâmetros controlados Máxima dimensão de 31.5 mm Martelo vibrador Mesa vibradora 90 a 100% passados no peneiro 20 mm 70 a 100% passados no peneiro 40 mm Máxima dimensão de 80 mm Menos de 12% passados no peneiro mm 20 10

11 Compactação de solos Ensaio de Proctor EN Resumo das características para o ensaio de Proctor e Proctor Modificado Tipo de ensaio Características do ensaio sigla Unidad e Molde do Proctor A B C Massa do martelo m R kg Diâmetro da base do martelo d 2 mm Proctor Altura de queda h 2 mm Número de camadas Número de pancadas por camada Massa do martelo m R kg Diâmetro da base do martelo d 2 mm Proctor Modificado Altura de queda Número de camadas h 2 - mm Número de pancadas por camada Compactação de solos Ensaio de Proctor EN Curva de compactação, relação da baridade seca com o teor em água ρ d (Mg/m 3 ) ρ dmax 1 Baridade seca máxima (ρ dmax ) 2 Curva de compactação 3 Curva de sarturação para o G do material 4 Teor em água óptimo (W opt ) ρ d (100 ρ) = (100 + w) W opt W (%) 22 11

12 Ensaio de Proctor EN Avaliação da capacidade de suporte dos solos California Bearing Ratio (CBR) - EN Força aplicada 1.27mm/min Pistão com Ø 50 mm Deflectómetro ou transdutor de deslocamento Anéis de carga Amostra Molde normalizado 24 12

13 Avaliação da capacidade de suporte dos solos (CBR) - EN Imediato Embebido In situ 25 Avaliação da capacidade de suporte dos solos California Bearing Ratio (CBR) - EN Irregularidades da superfície/equipamento de ensaio CBR CBR mm = Penetração (mm) F mm( kn) F5 mm( kn) = mm Exemplo de cálculo do valor de CBR Força (kn) Força Standard (kn) CBR (%) Q Origem corrigida S Ponto de inflexão QST Curva de ensaio corrigida Expressões para o cálculo dos módulos de deformabilidade em camadas granulares Esf = 10 x CBR Shell Esf = 17,6 x CBR 0,64 Powell Esb = k Esf (k = 0,2 x hg 0,45 ) 26 13

14 Controlo de compactações Métodos de determinação do Teor em água - Ensaios de laboratório - método da estufa - Ensaios de campo - Método do speedy - Método do álcool - Método radioactivo Métodos de determinação da baridade seca - Ensaios de campo - Garrafa de areia - Método do balão - Método radioactivo (Gamadensímetro) - Ensaio macro 27 Controlo de compactações Determinação do teor em água Speedy Carbureto de Cálcio (ASTM D4944) 28 14

15 Controlo de compactações Determinação da baridade seca Garrafa de areia (E 204) TORNEIRA 29 Controlo de compactações Determinação da baridade seca Garrafa de areia (E 204) 30 15

16 Controlo de compactações Determinação da baridade seca Volumímetro (ASTM D2167) 31 Controlo de compactações Determinação da baridade seca Volumímetro (ASTM D2167) 32 16

17 Controlo de compactações Determinação da baridade húmida, baridade seca, teor em água e grau de compactação Método Nuclear Gamadensímetro (ASTM D2922) Ensaio Nuclear Transmissão directa Display Transmissão indirecta Display Receptor Receptor Emissor Emissor 33 Controlo de compactações Determinação da baridade seca GC = 98% GC = 105% 34 17

18 Controlo de compactações Determinação da baridade seca Ensaio macro (ASTM D4914) 35 Controlo de compactações/capacidade de carga Ensaio de carga com placa (AFNOR NF ) 36 18

19 Controlo de compactações/capacidade de carga Ensaio de carga com placa (AFNOR NF ) 1º Carregamento 2º Carregamento Determinação do módulo de deformabilidade 37 Controlo de compactações/capacidade de carga Geogauge (ASTM D6758) Baterias Vibrador Baterias Sensores Solo Características: - Módulo de deformabilidade da camada 26 a 610 MPa - Rigidez da camada 3 a 70 MN/m - Profundidade de medições 230 a 310 mm - Tempo de medição 75 segundos - Funciona a baterias recarregáveis 38 19

20 Controlo de compactações Light Falling Weight Deflectometer (LFWD) 39 Controlo de compactações/capacidade de carga PORTANCEMETRE Princípio de funcionamento Exemplo de resultados Massa suspensa Massa vibrante Roda de aço Vídeo 40 20

21 Ensaio de corte directo Caixa de corte (ASTM D3080) Limitações: Dificuldade ou impossibilidade de controlar a drenagem, especialmente em solos finos. Plano de corte imposto, pode não ser o mais fraco. Área de corte não é constante 41 Ensaio de corte directo Caixa de corte (ASTM D3080) Tensão - Deslocamento tensão normal tensão normal tensão normal Tensão de corte Deslocamento horizontal (in) Areias: c=0 Ø 45º Tensão de corte horizontal tensão normal tensão normal tensão normal Tensão de corte Deslocamento horizontal (in) Tensão normal 42 21

22 Ensaio de corte directo Caixa de corte (ASTM D3080) 43 Tipos de trajectórias de tensões para ensaios triaxiais q σ v σ h = 2 σ h σ v σ h p σ v +σ h =

23 Consolidação de solos - Ensaio edométrico (ASTM D2435) Construção de Casagrande para determinação da tensão de pré-consolidação (σ p ) Anel rígido (impede deformações laterais) Deflectómetro Carga aplicada Pedra porosa Amostra indeformada Pedra porosa Metodologia: 1- Encontrar ponto de menor curvatura (O) 2-Traçar uma tangente a este ponto (B) 3-Traçar uma horizontal a esse ponto (C) 4-Traçar a bissectriz entre as duas rectas anteriores (D) 5-Prolongar a parte recta da curva de consolidação ate intersectar a bissectriz 6-a abcissa deste ponto corresponde à tensão de pré-consolidação 45 23