Terraplenagem. Introdução. Introdução... Introdução... Fases do solo. Geologia de Engenharia III ENG05103

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Ana Luiza Fragoso Pereira
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1 Introdução Terraplenagem Geologia de Engenharia III ENG05103 Terraplenagem ou movimento de terra é um conjunto de operações necessárias para remover a terra dos locais em que se encontra em excesso para aqueles em que há falta, tendo em vista um determinado projeto a ser implantado Regularizar do terreno Aumentar a resistência, estabilidade do solo Diminuir permeabilidade do solo 1 2 Introdução... Terraplenagem manual ou mecanizada Operações básicas: Escavação: remoção do solo em seu estado natural para manuseio (empréstimo) Carga e transporte: carregamento e transporte do material para o local de terraplenagem Descarga, espalhamento e compactação: execução do aterro e compactação do solo, caso seje necessário. Remoção de materiais indesejáveis (tocos, solos orgânico, horizontes não aproveitáveis) Caminhos e serviços: acessos, desvios, drenagens, etc Introdução... Cortes: escavações de material para atingir o nível topográfico da obra Aterros: deposição de material para atingir o nível topográfico da obra Local de empréstimo (jazidas): escavação de material em local definido para complementação (volume) de material necessário para a execução da obra de terraplenagem Compensação de volumes 3 4 Fases do solo, líquida e gasosa Água Água Sólido Água 5 6

2 Pesos específicos dos solos (kn/m 3 ) Compactação Tipo de solo eias e pedregulhos Siltes e argilas Turfas Siltes orgânicos e argilas saturada seca submersa As partículas sólidas são forçadas a se agruparem, por meio da aplicação de energia de compactação Objetivos: Redução dos espaços vazios e expulsão de água Aumentar a densidade seca Aumentar a estabilidade do solo Diminuir a permeabilidade Amentar a resistência a compressão Medida pela relação entre o teor de umidade e densidade aparente seca do solo 7 8 Compactação... A relação entre umidade e densidade aparente é única para cada tipo de solo, para uma determinada energia de compactação Forma dos grãos, granulometria, peso específico dos grãos e plasticidade ponto de máxima densidade seca γ ponto de máxima densidade seca ω 1 estável ω 2 instável 9 10 Energia de compactação Compactação em campo E1 E2 E2<E1 e umidade devem ser próximos ao determinados em laboratório Espalhamento em camada uniformes (~25cm) por meio de equipamentos de nivelamento (motoscraper, trator de esteira, motoniveladora) Equipamentos de compactação Pressão ou rolagem: rolo compressão, tráfego Impacto ou pressão: bate-estaca, martelos Vibração: rolo vibratório Carro pipa para aumentar umidade Aeração para secagem com grade de disco 11 12

3 Compactação... Variando a umidade do solo temos os seguintes estados: Líquido plástico semi-sólido sólido Limite de liquidez (LL): entre estado líquido e plástico Limite de plasticidade (LP): entre estado plástico e semisólido Limite de contração (LC): entre semi-sólido e sólido Índice de plasticidade (IP): IP = LL LP A plasticidade indica o tipo de solo: siltosos e argilosos NBR 6459/84 e NBR 7183/82 Compactação... Solos com presença de esmectitas apresentam altíssimos valores de plasticidade Quanto menor o valor do IP melhor é o solo para ser usado nas camadas de pavimentos (terraplenagem) Classificação da AASHTO para índieces de plasticidade: IP >35 Termo Prática Não plástico Impossível de quebrar com os dedos Baixa plasticidade Difícil de quebrar com os dedos Média plasticidade Exige maior pressão dos dedos Plástico Quebra com pressão leve dos dedos Alta plasticidade Escorre pelos dedos da mão Índice de suporte califórnia CBR California Bearing Ratio Índice de resistência do solo e terraplenagem É a resistência à penetração de uma amostra de solo relativo a uma amostra de brita padrão Quatro dias de imersão Penetração de 0.1 e 0.2 Expressas em porcentagem de carga padrão Compactação... Quando um solo é predominantemente arenoso ou pedregulhoso: Não exibe propriedades plásticas Não terá consistência no estado plástico Não possuirá LP IP = Classificação dos materiais De acordo com a origem, propriedades e comportamento Raramente os solos se encontram separados em areia, pedregulho, silte e argila Encontram-se misturados em diversas granulométricas Classificação em função da distribuição granulométrica e dos índices de consistência 17 18

4 Classificação de materiais... Tres categorias (DNER): Classificação 1a categoria 2a categoria 3a categoria Características Solos em geral, Seixos < 15cm, qualquer umidade Resistência aõ desmonte mecânico, uso de escarificador (explosivo), blocos ou matacões Rocha sã, blocos ou matacões, uso de explosivos Classificação de materiais... Variação de volumes (na jazida, no transporte, compactado) s diferentes (na jazida, no transporte, compactado) Empolamento em densidade e volume γ ϕ = γ escavado natural V = V escavado natural Estabilização do solo Calcário calcítico e calcário dolomítico (Mg(OH) 2 ) Dois tipos de estabilização: Solo modificado: pequena quantidade, reações rápidas Solo estabilizado: maior quantidade, reações lentas Aplicável em solos argilosos e com argilo-minerais reativos (esmectitas e ilitas), susstíveis a troca catiônica Baixos teores de matéria orgânica, micas e sulfatos Diminui a plasticidade, melhora a trababilhidade Reduz a expansão e aumenta a resistência Agentes cimentates (reações pozolânicas) Estabilização do solo... Solos mais finos, melhor Classificação AASHTO: A-5, A-6, A-7 LP aumenta e o LL diminui IP reduzido Superfície solo-rocha Influência da profundidade da superfície solo-rocha: Plano de deslizamento e ruptura Aumento da carga sobre a superfície Recarga de água na superfície Drenagem Fatores geológicos que influem na superfície solo-rocha Percolação de água Orientação das lamelas dos argilo-minerais Plasticidade Inclinação da superfície de contato Presença de argilas expansivas que diminuem a resistência ao atrito na superfície de contato Gradação da superfície Investigação Investigação da superfície solo-rocha Investigação direta (SPT e sondagem rotativa) Investigação indireta (sísmica de refração, eletroresistividade, gpr) Importância da geofísica por refração sísmica na classificação dos materiais dos cortes 23 24

5 Propagação de ondas sísmicas Velocidades de ondas P V1 V2 V1=VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO NA CAMADA 1 V2=VELOCODADE DE PROPAGAÇÃO NA CAMADA 2 V1<V2 sin i / sin r = V1/V2 quando há refração total r=90 sin i = V1/V2 Obs.: V ar (0.33km/s) < V água (1.7km/s) Conforme a classificação do DNER Influência do tipo de argila Metrial Escavável Escarificável Transição Não-escarificável Velocidade (m/s) Categoria 1a 1a 2a 3a A resistência ao cisalhamento depende da coesão e do atrito interno umidade e índices de vazios A coesão é resultante de forças internas de natureza elétrica e da proximidade entre os grãos, aumentada pela compactação Diminui com o aumento da umidade O atrito interno depende da proximidade entre as partículas Solos enosos (A1 e A2) Solos silto-argilosos (A4 e A5) Solo argoloso (A6 e A7) Solos lateríticos apresentam elevada resistência a erosão, devido a elevada coesão (argolo-minerais) e óxidos de ferro e alumínio funcionam como cimentos Solos siltosos e micáceos não são aconselháveis para a terraplenagem, devido a presença dos minerais laminares e, devido a alteração desses minerais, presença de argilas expansivas gilas que adsorvem água na sua estrutura aumentam de volume, provocando desagregação do aterro 9% 14% 25% 29 30

6 Pode-se observar a natureza para a sequencia de aterros Primeiro compactar solos mais permeáveis e, após, compactar as camadas superiores com solos mais impermeáveis Gerar uma selagem dos solos inferiores mais permeáveis Evitar solos orgânicos, turfosos e micáceos (solos reatívos) Retirar os solos moles e orgânicos, se possível Conservar as drenagens naturais por meio de colocação de blocos de rocha, para permitir a percolação da água nesses drenos FIM 33

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