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Engenharia Civil ·
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PÓSGRADUAÇÃO EM ENGENHARIA GEOTÉCNICA IEC PUC MINAS Professor Fernanda Yamaguchi Matarazo fernandaymhotmailcom MECÂNICA DOS SOLOS Disciplina COMPACTAÇÃO DOS SOLOS PROGRAMAÇÃO DA AULA DE HOJE IEC PUC MINAS O que é compactação Tipos de compactação Ensaio de compactação Curva de compactação Determinação do Grau de Compactação COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Na construção utilizase muito o transporte e a deposição de solos Fofo e heterogêneo Solos pouco resistentes e muito deformáveis O objetivo da compactação é aumentar o contato entre os grãos e tornar o aterro mais homogêneo Expulsão do ar As propriedades do solo melhoram com redução de índice de vazios e aumento do peso específico Aumento da resistência e da estabilidade e redução dos recalques e da permeabilidade Definição Redução rápida do índice de vazios por meio de processos mecânicos face à compressão ou a expulsão do ar dos poros PRINCIPIOS GERAIS IEC PUC MINAS 1 Quando o teor de umidade é aumentado de forma gradual e o mesmo esforço de compactação energia é aplicado inicialmente o peso dos sólidos do solo em um volume unitário aumenta gradualmente Água lubrifica as partículas facilitando seu arranjo 2 Este aumento gradual do peso específico do solo é verificado até determinado teor de umidade 3 Acima de determinado teor de umidade qualquer aumento deste teor tende a reduzir o peso específico aparente seco Água ocupa o volume que seria ocupado pelas parLculas sólidas 4 O teor de umidade correspondente ao peso específico aparente seco máximo 𝛾á do solo é em geral conhecido como teor de umidade ótima 𝑤ó 5 O ensaio de laboratório empregado para determinar o peso específico aparente seco máximo de compactação do solo e o teor de umidade ótima é chamando ensaio de compactação Proctor TIPOS DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Dinâmico Estático Amassamento ENSAIO DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS O objetivo do ensaio é determinar uma curva Umidade x peso específico comparável à que corresponde ao mesmo material quando compactado por meio de equipamentos e procedimentos empregados na obra Proctor Normal ABNT NBR 71822016 Corrigida em 2020 26 golpes 3 camadas cilindro soquete 25 kg caindo de 305 cm de altura PROCTOR NORMAL PROCTOR INTERMEDIÁRIO PROCTOR MODIFICADO 26 golpes 5 camadas soquete de 45 kg 55 golpes 5 camadas soquete de 45 altura de queda 457 cm ENSAIO PROCTOR NORMAL IEC PUC MINAS Golpes 1 a 4 do soquete Golpes seguintes CLIQUE AQUI Os valores de 𝛾 são determinados e plotados em um gráfico em função dos teores de umidade correspondentes 𝛾 𝛾 1 𝑤 𝛾 𝑃 𝑉 P peso do solo compactado no molde V volume do molde Densidade seca 𝛾 Teor de umidade w 𝛾á 𝑤ó Ramo seco A B C Ramo úmido 𝛾 𝛾𝛾 1 𝛾 𝑤 𝑆 Curva de saturação CURVA DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS ESTRUTURA DISPERSA CAMPO REPULSIVO w ESTRUTURA FLOCULADA CAMPO ATRATIVO w CURVA DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS NBR 71822016 Solo Ensaio de compactação ENSAIO DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia NBR 71822016 Solo Ensaio de compactação ENSAIO DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Teor de umidade w Tipo de solo Efeito de esforço de compactação E 𝐸 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑜𝑙𝑝𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 FATORES QUE AFETAM A COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Há a redução da permeabilidade com o processo de compactação Para uma mesma energia no ramo seco o material é mais permeável do que no ramo úmido Lambe e Whitman 1969 CURVA DE COMPACTAÇÃO E PERMEABILIDADE IEC PUC MINAS Lambe e Whitman 1969 CURVA DE COMPACTAÇÃO E COMPRESSIBILIDADE IEC PUC MINAS Lambe e Whitman 1969 CURVA DE COMPACTAÇÃO E RESISTÊNCIA IEC PUC MINAS NÚCLEO W W OT2 MONTANTE W W OT 1 JUSANTE W W OT 1 MAIS RESISTENTE MAIS RESISTENTE MENOS PERMEÁVEL EXEMPLO IEC PUC MINAS Área de emprésWmo umidade óWma Transporte e espalhamento espessura da camada Acerto da umidade Compactação Controle de compactação COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia Faiçal Massad 2010 COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS COMPACTAÇÃO EM CAMPO EQUIPAMENTOS IEC PUC MINAS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Aumentar o peso P do rolo Aumentar o número n de passadas Diminuir a velocidade v do equipamento Reduzir a espessura e da camada PARA MAIOR EFICIÊNCIA DA COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS 𝐺𝐶 𝛾 𝛾á 0ó2 100 𝑤 𝑤 𝑤0 0ó2 Controle de compactação Desvio de umidade 𝛾 peso específico aparente seco in situ gcm³ 𝛾á peso específico aparente seco máximo gcm³ obtido em laboratório w ó teor de umidade ótimo obtido em laboratório w teor de umidade in situ CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ FRASCO DE AREIA 𝑤 𝑃3 𝑃4 𝑃4 NBR 7185 CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ FRASCO DE AREIA 𝛾 𝑃 𝑉 𝛾 𝛾 1 𝑤 𝐺𝐶 𝛾56 𝛾0ó2 Grau de compactação CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ MÉTODO DE HILF NBR 12102 1 Retira amostra indeformada e determina 𝛾 de acordo com a NBR 9813 2 Re7ra amostra deformada 10kg e leva para o laboratório Em laboratório é fundamental que todas as operações sejam realizadas rapidamente para evitar ao máximo a variação da umidade do material CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ MÉTODO DE HILF NBR 12102 1 Em laboratório com a amostra deformada homogeneízase e fazse o quartamento 2 Com o primeiro quarto executa um ensaio de compactação sem adicionar água 𝛾 3 Adicionase água no segundo quarto misturando rapidamente para que não perca umidade e compacta o solo para obter 𝛾 Se 𝛾 𝛾 tomase o terceiro quarto e adiciona água compacta e obtemse 𝛾 Se 𝛾 𝛾 retirase água do terceiro quarto injeção de ar quente 1 2 3 4 CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ MÉTODO DE HILF NBR 12102 CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ MÉTODO DE HILF NBR 12102 Outro método de determinação é feito através do ábaco que correlaciona a massa específica aparente úmida e a água retirada ou adicionada CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS 1 Maria diz que na construção do maciço de uma barragem de terra é melhor compactar um solo com umidade abaixo da umidade ótima Luis discorda pois acha que é melhor compactar com umidade um pouco acima da ótima Qual sua opinião Depende do tipo de solo da geometria da obra e do que se tem em vista Ao se compactar abaixo da umidade óWma a resistência logo após a construção é maior sendo menores as pressões neutras mas o material fica muito rígido e mais suscepmvel a trincas Por outro lado ao se compactar acima da ótima as pressões neutras são elevadas logo após a construção e a resistência é menor entretanto o solo é mais deformável e pode acomodar melhor as deformações do maciço ou das fundações sem apresentar trincas PARA PENSARMOS JUNTOS IEC PUC MINAS 2 Desejase compactar uma camada de solo argiloso de maneira que apresente baixa permeabilidade para evitar a infiltração de poluente Como a permeabilidade é consequente dos vazios do solo é suficiente especificar a densidade seca a ser angida na compactação Não A permeabilidade depende dos vazios do solo e também da sua estrutura A experiencia mostra que para o mesmo índice de vazios mesma densidade seca o solo é tanto mais impermeável quanto mais dispersa for a sua estrutura o que se consegue quando o solo está mais úmido Por outro lado quando compactado mais úmido o solo é mais deformável e melhor se acomoda a deformações não ocorrendo trincas pelas quais a água possa percolar com facilidade PARA PENSARMOS JUNTOS IEC PUC MINAS Com base nos dados de um ensaio de compactação proctor faça a Desenhe a curva de compactação determinando a umidade ótima e a massa específica aparente seca máxima b No mesmo gráfico represente as curvas de saturação de 100 90 e 80 c Determine o grau de saturação no ponto máximo da curva d Sabendo que a especificação técnica do projeto indicou GC95 e desvio de umidade de 3 determine se uma camada de aterro com 𝛾 168 gcm³ e w18 atendem ao especificado Justifique Volume do cilindro cm³ 2128 Massa do cilindro g 3655 Massa da amostra g 6000 Massa esp Dos grãos gcm³ 271 Determinação da massa específica úmida Pontos 1 2 3 4 5 Peso amostra cilindro g 7445 7705 8025 7980 7900 Determinação do teor de umidade P solo úm cáp g 7793 8268 8383 8229 8708 P solo seco cáp g 6927 7295 7295 6986 729 Peso cápsula g 1094 1434 1144 1157 1125 EXERCÍCIO EM GRUPO IEC PUC MINAS
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PÓSGRADUAÇÃO EM ENGENHARIA GEOTÉCNICA IEC PUC MINAS Professor Fernanda Yamaguchi Matarazo fernandaymhotmailcom MECÂNICA DOS SOLOS Disciplina COMPACTAÇÃO DOS SOLOS PROGRAMAÇÃO DA AULA DE HOJE IEC PUC MINAS O que é compactação Tipos de compactação Ensaio de compactação Curva de compactação Determinação do Grau de Compactação COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Na construção utilizase muito o transporte e a deposição de solos Fofo e heterogêneo Solos pouco resistentes e muito deformáveis O objetivo da compactação é aumentar o contato entre os grãos e tornar o aterro mais homogêneo Expulsão do ar As propriedades do solo melhoram com redução de índice de vazios e aumento do peso específico Aumento da resistência e da estabilidade e redução dos recalques e da permeabilidade Definição Redução rápida do índice de vazios por meio de processos mecânicos face à compressão ou a expulsão do ar dos poros PRINCIPIOS GERAIS IEC PUC MINAS 1 Quando o teor de umidade é aumentado de forma gradual e o mesmo esforço de compactação energia é aplicado inicialmente o peso dos sólidos do solo em um volume unitário aumenta gradualmente Água lubrifica as partículas facilitando seu arranjo 2 Este aumento gradual do peso específico do solo é verificado até determinado teor de umidade 3 Acima de determinado teor de umidade qualquer aumento deste teor tende a reduzir o peso específico aparente seco Água ocupa o volume que seria ocupado pelas parLculas sólidas 4 O teor de umidade correspondente ao peso específico aparente seco máximo 𝛾á do solo é em geral conhecido como teor de umidade ótima 𝑤ó 5 O ensaio de laboratório empregado para determinar o peso específico aparente seco máximo de compactação do solo e o teor de umidade ótima é chamando ensaio de compactação Proctor TIPOS DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Dinâmico Estático Amassamento ENSAIO DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS O objetivo do ensaio é determinar uma curva Umidade x peso específico comparável à que corresponde ao mesmo material quando compactado por meio de equipamentos e procedimentos empregados na obra Proctor Normal ABNT NBR 71822016 Corrigida em 2020 26 golpes 3 camadas cilindro soquete 25 kg caindo de 305 cm de altura PROCTOR NORMAL PROCTOR INTERMEDIÁRIO PROCTOR MODIFICADO 26 golpes 5 camadas soquete de 45 kg 55 golpes 5 camadas soquete de 45 altura de queda 457 cm ENSAIO PROCTOR NORMAL IEC PUC MINAS Golpes 1 a 4 do soquete Golpes seguintes CLIQUE AQUI Os valores de 𝛾 são determinados e plotados em um gráfico em função dos teores de umidade correspondentes 𝛾 𝛾 1 𝑤 𝛾 𝑃 𝑉 P peso do solo compactado no molde V volume do molde Densidade seca 𝛾 Teor de umidade w 𝛾á 𝑤ó Ramo seco A B C Ramo úmido 𝛾 𝛾𝛾 1 𝛾 𝑤 𝑆 Curva de saturação CURVA DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS ESTRUTURA DISPERSA CAMPO REPULSIVO w ESTRUTURA FLOCULADA CAMPO ATRATIVO w CURVA DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS NBR 71822016 Solo Ensaio de compactação ENSAIO DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia NBR 71822016 Solo Ensaio de compactação ENSAIO DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Teor de umidade w Tipo de solo Efeito de esforço de compactação E 𝐸 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑜𝑙𝑝𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑞𝑢𝑒𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑠𝑜𝑞𝑢𝑒𝑡𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑑𝑒 FATORES QUE AFETAM A COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Há a redução da permeabilidade com o processo de compactação Para uma mesma energia no ramo seco o material é mais permeável do que no ramo úmido Lambe e Whitman 1969 CURVA DE COMPACTAÇÃO E PERMEABILIDADE IEC PUC MINAS Lambe e Whitman 1969 CURVA DE COMPACTAÇÃO E COMPRESSIBILIDADE IEC PUC MINAS Lambe e Whitman 1969 CURVA DE COMPACTAÇÃO E RESISTÊNCIA IEC PUC MINAS NÚCLEO W W OT2 MONTANTE W W OT 1 JUSANTE W W OT 1 MAIS RESISTENTE MAIS RESISTENTE MENOS PERMEÁVEL EXEMPLO IEC PUC MINAS Área de emprésWmo umidade óWma Transporte e espalhamento espessura da camada Acerto da umidade Compactação Controle de compactação COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Mecânica dos Solos aplicada à Geotecnia Faiçal Massad 2010 COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS COMPACTAÇÃO EM CAMPO EQUIPAMENTOS IEC PUC MINAS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS Aumentar o peso P do rolo Aumentar o número n de passadas Diminuir a velocidade v do equipamento Reduzir a espessura e da camada PARA MAIOR EFICIÊNCIA DA COMPACTAÇÃO IEC PUC MINAS 𝐺𝐶 𝛾 𝛾á 0ó2 100 𝑤 𝑤 𝑤0 0ó2 Controle de compactação Desvio de umidade 𝛾 peso específico aparente seco in situ gcm³ 𝛾á peso específico aparente seco máximo gcm³ obtido em laboratório w ó teor de umidade ótimo obtido em laboratório w teor de umidade in situ CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ FRASCO DE AREIA 𝑤 𝑃3 𝑃4 𝑃4 NBR 7185 CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ FRASCO DE AREIA 𝛾 𝑃 𝑉 𝛾 𝛾 1 𝑤 𝐺𝐶 𝛾56 𝛾0ó2 Grau de compactação CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ MÉTODO DE HILF NBR 12102 1 Retira amostra indeformada e determina 𝛾 de acordo com a NBR 9813 2 Re7ra amostra deformada 10kg e leva para o laboratório Em laboratório é fundamental que todas as operações sejam realizadas rapidamente para evitar ao máximo a variação da umidade do material CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ MÉTODO DE HILF NBR 12102 1 Em laboratório com a amostra deformada homogeneízase e fazse o quartamento 2 Com o primeiro quarto executa um ensaio de compactação sem adicionar água 𝛾 3 Adicionase água no segundo quarto misturando rapidamente para que não perca umidade e compacta o solo para obter 𝛾 Se 𝛾 𝛾 tomase o terceiro quarto e adiciona água compacta e obtemse 𝛾 Se 𝛾 𝛾 retirase água do terceiro quarto injeção de ar quente 1 2 3 4 CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ MÉTODO DE HILF NBR 12102 CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS Definição do teor de umidade in situ MÉTODO DE HILF NBR 12102 Outro método de determinação é feito através do ábaco que correlaciona a massa específica aparente úmida e a água retirada ou adicionada CONTROLE DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO IEC PUC MINAS 1 Maria diz que na construção do maciço de uma barragem de terra é melhor compactar um solo com umidade abaixo da umidade ótima Luis discorda pois acha que é melhor compactar com umidade um pouco acima da ótima Qual sua opinião Depende do tipo de solo da geometria da obra e do que se tem em vista Ao se compactar abaixo da umidade óWma a resistência logo após a construção é maior sendo menores as pressões neutras mas o material fica muito rígido e mais suscepmvel a trincas Por outro lado ao se compactar acima da ótima as pressões neutras são elevadas logo após a construção e a resistência é menor entretanto o solo é mais deformável e pode acomodar melhor as deformações do maciço ou das fundações sem apresentar trincas PARA PENSARMOS JUNTOS IEC PUC MINAS 2 Desejase compactar uma camada de solo argiloso de maneira que apresente baixa permeabilidade para evitar a infiltração de poluente Como a permeabilidade é consequente dos vazios do solo é suficiente especificar a densidade seca a ser angida na compactação Não A permeabilidade depende dos vazios do solo e também da sua estrutura A experiencia mostra que para o mesmo índice de vazios mesma densidade seca o solo é tanto mais impermeável quanto mais dispersa for a sua estrutura o que se consegue quando o solo está mais úmido Por outro lado quando compactado mais úmido o solo é mais deformável e melhor se acomoda a deformações não ocorrendo trincas pelas quais a água possa percolar com facilidade PARA PENSARMOS JUNTOS IEC PUC MINAS Com base nos dados de um ensaio de compactação proctor faça a Desenhe a curva de compactação determinando a umidade ótima e a massa específica aparente seca máxima b No mesmo gráfico represente as curvas de saturação de 100 90 e 80 c Determine o grau de saturação no ponto máximo da curva d Sabendo que a especificação técnica do projeto indicou GC95 e desvio de umidade de 3 determine se uma camada de aterro com 𝛾 168 gcm³ e w18 atendem ao especificado Justifique Volume do cilindro cm³ 2128 Massa do cilindro g 3655 Massa da amostra g 6000 Massa esp Dos grãos gcm³ 271 Determinação da massa específica úmida Pontos 1 2 3 4 5 Peso amostra cilindro g 7445 7705 8025 7980 7900 Determinação do teor de umidade P solo úm cáp g 7793 8268 8383 8229 8708 P solo seco cáp g 6927 7295 7295 6986 729 Peso cápsula g 1094 1434 1144 1157 1125 EXERCÍCIO EM GRUPO IEC PUC MINAS