ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE

Transcrição

1 ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

2 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Várias explicações teóricas para a forma da curva de compactação de solos coesivos foram propostas por diversos pesquisadores. A abordagem se volta a de aspectos qualitativos, uma vez que é difícil quantificar o fenômeno, dada à complexidade dos fatores envolvidos. A compactação dos solos pode envolver aspectos de capilaridade, poropressões (de ar e de água), pressões osmóticas, fenômenos de superfície, além de conceitos de tensão efetiva, tensão de cisalhamento e compressibilidade. 2

3 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Proctor PROCTOR, R. R. (1933). The design and construction of rolled earth dams. Engineering News-Record, III, August 31, September 7, 21, and 28 Ramo seco Forças de atrito entre partículas criadas por tensões capilares existentes opõem resistência aos esforços de compactação Índice de vazios e d Ramo seco Teor ótimo Acréscimos de água ao solo resultam em efeitos de lubrificação entre suas partículas produzindo arranjos mais compactos Incrementos sucessivos no teor de umidade implicam em diminuição de vazios até um ponto em que os mesmos são mínimos e a densidade é máxima d max e w ot Ramo úmido acréscimos no teor de umidade além deste ponto, resultam em redução das forças capilares e afastamento interpartículas, ficando o solo menos denso e mais plástico 3

4 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Hilf HILF, J. W. An investigation of pore-water pressure in compacted cohesive soils. Denver, Colorado: Technical Memorandum 654, U. S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, Ramo seco Para baixos teores de umidade, formam-se meniscos de pequeno raio de curvatura entre as partículas do solo Alta resistência ao esforço de compactação Ramo seco Posterior umedecimento do solo leva à suavização dos meniscos e, consequentemente, à perda de capacidade de resistir aos esforços de compactação Teor ótimo Ramo úmido Os vazios existentes, inicialmente grandes e interligados, perdem ligações entre si, até que próximo da umidade ótima é quase impossível expulsar o ar do solo Reduções na densidade do solo se devem ao aprisionamento do ar nos poros com conseqüente geração de poro-pressão na fase gasosa e redução na eficiência do processo de compactação 4

5 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Olson OLSON, R. E. Effective stress theory of soil compaction. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE, 89, No. SM2, pp , 1963 Ramo seco Aumento no teor de umidade resulta na elevação da pressão nas fases líquida e gasosa, reduzindo a tensão efetiva e permitindo, assim, que ocorra um melhor rearranjo das partículas Ramo seco Teor ótimo Acrescentando-se mais água ao solo, as partículas deslizam umas sobre as outras, levando o solo a um nível de tensões efetivas que lhe permita resistir ao esforço de compactação Umidade, na qual, os vazios se tornam descontínuos e impedem a saída de ar Não há mais redução do volume da massa de solo Ramo úmido Com o aumento do teor de umidade a deformação aumenta e o γ d do solo diminui 5

6 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Lambe LAMBE, T. W. Structure of compacted clay. Transactions ASCE, 125, pp , 1960 Ramo seco A dupla camada difusa não se encontra plenamente desenvolvida Altas concentrações eletrolíticas e redução das forças de repulsão entre partículas Ramo seco Ocorre floculação das partículas com baixo grau de orientação resultando em um solo de baixa densidade Teor ótimo Ramo úmido Teores de umidade maiores permitem o desenvolvimento da dupla camada difusa, reduzindo o grau de floculação e produzindo estruturas mais dispersas Acréscimos no teor de umidade resultam em nova expansão da dupla camada Redução das forças de atração entre partículas e redução da concentração de sólidos 6

7 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA 7

8 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Barden e Sides BARDEN, L.; SIDES, G. R. Engineering behavior and structure of compacted clay. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division, ASCE, 96, No. SM4, p. 1171, 1970 Ramo seco O solo se estrutura, formando grumos de partículas, sendo que quanto mais seco o solo mais secos e rígidos são os grumos Efeitos de capilaridade proporcionam a esta estrutura condições para resistir aos esforços de compactação sem muita distorção Ramo seco Aumentando o teor de umidade os grumos são molhados e, consequentemente, apresentam menor resistência mecânica São mais facilmente distorcidos e preenchem os poros existentes, que tendem a desaparecer próximo da umidade ótima Teor ótimo Os vazios preenchidos por ar perdem a continuidade, colocando-se um limite na capacidade de redução de volume de um solo pela expulsão do ar dos seus poros 8

9 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Resumo O solo se estrutura, formando agregados de partículas, sendo tanto mais secos e rígidos quanto mais seco o solo Ramo seco Efeitos de capilaridade proporcionam a estrutura condições para resistir aos esforços de compactação sem muita distorção Ramo seco Teor ótimo Ramo úmido Aumentando w, os agregados, apresentam menor resistência mecânica São mais facilmente distorcidos e preenchem os poros existentes, que tendem a desaparecer próximo da umidade ótima Os vazios preenchidos por ar perdem a continuidade Chega-se a um limite na capacidade de redução de volume do solo pela expulsão do ar dos seus poros A água acrescentada ao solo ocupa o espaço antes ocupado por sólidos A água, absorve parte do esforço de compactação, reduzindo a capacidade de compactação 9

10 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Michel e Soga,

11 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ESTRUTURA Mitchel e Soga,

12 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios PERMEABILIDADE 12

13 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPRESSIBILIDADE 13

14 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios RETRAÇÃO 14

15 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios RESISTÊNCIA 15

16 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Fatores que influenciam a compactação no campo: Teor de umidade do solo Número de passadas do equipamento Espessura da camada compactada Características do equipamento utilizado: Pressão aplicada Área de contato, etc 16

17 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Fatores que influenciam a compactação no campo: Constatação prática sobre a compactação no campo (Porter) Número de passadas varia na razão direta do quadrado das espessuras: Camada de 10cm n passadas do equipamento Camada de 20cm 4n passadas Camada de 30cm 9n passadas 17

18 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Fatores que influenciam a compactação no campo: 18

19 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Fatores que influenciam a compactação no campo: 19

20 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Tipos de compactadores Rolo liso; Rolo de pneus; Rolo pé-de-carneiro; Rolos vibratórios; Compactadores manuais (tipo sapo). 20

21 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO 21

22 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos lisos Mais apropriados para acabamento de camadas Camadas pouco espessas O que afeta a compactação: Carga unitária por largura da roda Diâmetro e largura das rodas Camadas: espessuras < cm 22

23 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos lisos 23

24 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos lisos - Influência do número de passadas 24

25 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos de pneu Solos: todos, à exceção de areias de granulometria uniforme Espessura de camada acabada: < 30 cm Flexibilidade no contato Simula a ação do tráfego Maior w, menor número de passadas para se obter γ d max 25

26 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos de pneu 26

27 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos de pneu 27

28 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos pé-de-carneiro Pés: 15 a 25 cm Uso: solos argilosos e residuais w compactação < w ot Espessura da camada acabada (E) E < (comprimento da pata + 5cm) Índice de vazios do solo: elevado Melhor uso: solos finos 28

29 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos pé-de-carneiro 29

30 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos vibratórios 30

31 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Rolos vibratórios 31

32 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios COMPACTAÇÃO EM CAMPO Compactadores manuais 32

33 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO 33

34 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO 34

35 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO 35

36 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios CONTROLE DE COMPACTAÇÃO Controle de compactação: conjunto de ações visando garantir que os parâmetros de projeto sejam atendidos. A determinação dos parâmetros (relativos à resistência ao cisalhamento, deformabilidade, permeabilidade, etc) em geral demanda tempo e recursos incompatíveis com a rotina de obra. O controle incide então sobre características de fácil determinação relacionadas aos parâmetros de projeto. 36

37 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios CONTROLE DE COMPACTAÇÃO As características de solos compactados tradicionalmente são relacionadas a dois parâmetros básicos - peso específico aparente seco ( d ) - teor de umidade (w) O controle dos trabalhos de compactação, portanto, pode ser feito sobre estes dois parâmetros 37

38 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios CONTROLE DE COMPACTAÇÃO É comum admitir as variações - d : Grau de compactação( GC) entre 95% e 100% - w: +/- 2% d D w ot d max Ramo seco D d max Ramo úmido w ot w (%) 38

39 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL É comum admitir as variações - funil de areia (tradicional) - métodos radioativos - métodos dielétricos - penetrômetros 39

40 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Funil de areia (tradicional): d Humboldt; Multiquip Determina-se o peso específico úmido ( ) d = / (1 + w) 40

41 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Método de Hilf (tradicional): w Speedy (tradicional): w Contenco 41

42 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Método de Hilf (tradicional): w Speedy (tradicional): w Contenco 42

43 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Métodos radiativos (tradicional, em desuso): d e w Humboldt 43

44 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Métodos radiativos (tradicional, em desuso): d e w Humboldt 44

45 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Métodos radiativos (tradicional, em desuso): d e w 45

46 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Métodos dielétricos (substituem os radiativos) - EDG (Eletrical Density Gauge): d e w Humboldt 46

47 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Métodos dielétricos (substituem os radiativos) - EDG (Eletrical Density Gauge): d e w Humboldt 47

48 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Métodos dielétricos (substituem os radiativos) - TDR (Time Domain Reflectometry ): w 48

49 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Métodos dielétricos (substituem os radiativos) - GeoGauge : mede a rigidez do solo (auxiliar a outros métodos) Humboldt 49

50 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Métodos dielétricos (substituem os radiativos) - GeoGauge : mede a rigidez do solo (auxiliar a outros métodos) MnDOT 50

51 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Penetrômetros 51

52 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Penetrômetros Dynatest 52

53 Estrutura Permeabilidade Compressibilidade Retração Resistência Compactação em campo Ensaios ENSAIOS DE CAMPO CONTROLE PONTUAL Penetrômetros 53

54 ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL