aula iii - obras

7/24/2019 Aula III - Obras

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OBRAS DE TERRA

01 - REVISO: GEOLOGIA ESTRUTURAL E CLASSIFICAO DEMAICOS; EMPUXO DE TERRA.


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Cidade de Santos

Torre de Pizza

PORQUE ISTO?????


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COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS

Definio

Compressibilidade o inverso da rigidez, ou seja:define a relao entre fora (vetor) e deslocamento

(vetor)

fff

ddd

ddd

fff

z

y

x

z

y

x

z

y

x

z

y

x

CouK

RIGIDEZ

(matriz)

COMPRESSIBILIDADE

(matriz)


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COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS

Algumas definies importantes:

COMPRESSIBILIDADE DOS SOLOS a diminuio do volume sob a ao de cargas aplicadas.

COMPACTAO o processo manual ou mecnico de reduo do ndice de vazios, por expulso do ar,logo, no se deve confundir compressibilidade dos solos com compactao de solo.

ADENSAMENTO o processo lento e gradual de reduo do ndice de vazios de um solo por expulsodo fluido intersticial e transferncia da presso do fludo para a estrutura slida, devidoa cargas aplicadas ou ao peso prprio das camadas sobrejacentes.

RECALQUE ou ASSENTAMENTO

o termo utilizado em Engenharia Civil para designar o fenmeno que ocorre quandouma obra sofre um rebaixamento devido ao adensamento do solo sob sua fundao.EXPANSIBILIDADE a propriedade que certos solos apresentam de aumentarem de volume, quando emcontato com a gua (NBR 6502/1995).


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Quando se executa uma obra de engenharia, impe-se no solo umavariao no estado de tenso que acarreta em deformaes, as quaisdependem no s da carga aplicada, mas principalmente da

Compressibilidade do Solo.

As deformaes podem ser subdivididas em trs categorias

ESTADOS DE TENSES


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Elsticas: obedecem a Lei de Hooke

Plsticas: associadas a variaes volumtricaspermanentes sem a restituio do ndice de vazios inicialdo solo, aps o descarregamento;

Viscosas: tambm chamadas de fluncia, so aquelasevoluem com o tempo sob um estado de tensesconstante.

As deformaes podem ser subdivididas em trs categorias

OBS: o solo um sistema trifsico, composto departculas slidas (minerais), ar e gua

A magnitude dos carregamentos aplicados s camadas do solo no so suficientespara promover deformaes das partculas slidas. A gua, por sua vez considerada como incompressvel. Assim sendo, as deformaes no solo ocorrembasicamente pela variao de volume dos vazios.

DEFORMAES


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Problema unidimensional fora e deslocamentos s na direo vertical

Caso mais simples (simplificao)

F.Cou.KF

DEFORMAES


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Para a estimativa da ordem de grandeza dessas deformaes o engenheiroprecisa, aps o reconhecimento do subsolo, conhecer:

O estudo da distribuio de tenses no solo;

O estudo das propriedades de compressibilidade do solo atravs deensaios de laboratrio.

No caso de solos, estas deformaes podem ser estabelecidas atravs devariaes volumtricas ou em termos de variaes no ndice de vazios.

A Figura a seguir mostra as diferentes formas de representao dacompressibilidade de solos. Dependendo da forma adotada, acompressibilidade fica definida a partir de diferentes parmetros conhecidoscomo: mdulo oedomtrico ou confinado (D), coeficiente de variaovolumtrica (mv), coeficiente de compressibilidade (av) e ndices decompressibilidade (cc, cr, cs).

DEFORMAES COEFICIENTES DE COMPRESSIBILIDADE


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Uma vez determinado a compressibilidade do solo em funo de qualquer umdos parmetros, possvel obter qualquer outro a partir das correlaes

apresentadas na Tabela.

COEFICIENTES DE COMPRESSIBILIDADE


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FATORES QUE INFLUENCIAM A

COMPRESSIB IL IDADE DOS SOLOS

Tipo de Solo

A interao entre as partculas de solos argilosos (argilo-minerais), ou entrepartculas arenosas possuem comportamentos diferenciados.

Nos solos finos a interaes entre os argilominerais, ocorre em um meiocoloidal, onde existem foras eletrostticas envolvendo ons e partculasbivalente da gua formando uma dupla camada difusa.

Nos solos granulares nos solos granulares os esforo so transferidosdiretamente entre partculas


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Estrutura dos Solos

A estrutura dos solos um fator importante na definio da suacompressibilidade. Solos granulares podem ser arranjados em estruturas fofas,densas

J os solos argilosos se apresentam segundo estruturas dispersas oufloculadas. Solos com estrutura dispersa so mais compressveis; com acompresso desses solos e aumento da umidade o posicionamento das

partculas tende a uma orientao paralela (estrutura dispersa).




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Nvel de tenses

O nvel de tenses a que o solo est sendo submetido interfere na suacompressibilidade tanto no que diz respeito movimentao relativa entrepartculas, quanto na possibilidade de acarretar em processos de quebra degros.

Grau de Saturao

No caso de solos saturados, a variao de volume ocorre por uma variaode volume de gua contida nos vazios (escape ou entrada). No caso de solosno saturados, o problema mais complexo uma vez que, ao contrrio dagua, a compressibilidade do ar grande e pode interferir na magnitude totaldas deformaes.




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HISTRIA DE TENSES E TENS O DE PR-

ADENSAMENTO


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Solo Normalmente Adensado

HISTRIA DE TENSES E TENS O DE PR-

ADENSAMENTO

Solo Pr-adensado

Causas de Pr-adensamento


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RECALQUES

Assim sendo, para carregamentos finitos, inicialmente ocorrem recalques devidoaos deslocamentos horizontais do solo da fundao (recalqu es inic iais) e, numasegunda fase, tais recalques s ocorrero se houver a expulso de gua de formaanloga analogia do carregamento infinito. A este recalque d se o nome derecalque po r adensamen to o u p rimrio. Em geral, esses dois tipos ocorremsimultaneamente, preponderando em determinadas condies um ou outro.

ANALOGIA HIDROMECNICA


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Preparado por: Thatiana AparecidaLelis e Paulo Srgio de Almeida

Barbosa - UFV 16

0

30

60

90

75

100

3020

5040

7060

9080

10

25

F = 1 kN A = 100 cm2 100 kPau ,

100 kPa0 kPa

75 kPa25 kPa30 kPa70 kPa0 kPa

100 kPa

RECALQUES

ANALOGIA HIDROMECNICA - Terzaghi


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CLCULO DE RECALQUES

De maneira geral os recalques podem ser divididos em 3 categorias comomostra a Figura. Alm dos recalques inicial e de adensamento, observa-se

uma ltima fase, denominada de recalque secundrio. O Recalque total (T), ento, determinado somando-se todas as parcelas.


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RECALQUE INICIAL - TEORIA DA ELASTICIDADE

O recalque inicial ocorre em solos no saturados

Os recalques iniciais ou no drenados podem ser calculados executando-se osomatrio das deformaes verticais causadas pelas variaes de tensogeradas pelo carregamento.

Os recalques na superfcie de uma rea carregada podem ser expressospela equao (Skempton e Bjerrum, 1957)


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RECALQUE PRIMRIO OU DE ADENSAMENTO

O recalque primrio ocorre durante o processo de transferncia deesforos entre a gua e o arcabouo slido, associado expulso da guados vazios.


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CORRELAES EMPRICAS PARA OBTENO DE CC (DAS, 2007):


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1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

1 10 100 1000 10000Tenso Efetiva (kPa)

ndicedeVazios

Cc

CR

painicial

final

Calcule o recalque que uma camada com 10m de espessura ter quandosubmetida a um carregamento de 1000 kPa. No momento, a camada tem no seu

ponto mdio uma tenso de 10 kPa e, num ensaio edomtrico verificou-se que suapresso de pr-adensamento era de 100 kPa. O ndice de compressibilidade, Cc, igual a 1.25 e o ndice de recompresso CR(ou Cs) igual a 0.15.

)ln()ln(1

434294.0

''

pa

fina l

c

inicial

pa

R

inicialCCe

H

mxx

xx

18.3125.1115.04.31

10

)100

1000log(25.1)

10

100log(15.0

4.31

10

ou

)log()log(

1

'

'

pa

fina l

c

inicial

pa

R

inicial

CC

e

H


He

e

1

m18.3

104.31

24.3

ou


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Em Resumo...

ADENSAMENTO UNIDIMENSIONAL


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DETERMINAO DA EQUAO DE ADENSAMENTO


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Equao daContinuidade Q

entrada = Q sada

Lei de DarcyVz = -kz . i

Princpio deTenses

Efetivas



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2

D

v

H

tc

T

FATOR TEMPO

Quem o HD?

Areia

Argila

Rocha

Argila

H

2

HH

D HH

D


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SOLUO EQUAO DE ADENSAMENTO


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00.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.60.7

0.8

0.9

1

- 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

U(Z,T)

Z

T=0.05 T=0.1 T=0.2 T=0.3 T=0.4 T=0.5

T=0.6 T=0.7 T=0.8 T=0.9 T=1 T=2

e )T(

,....3,2,1,0m

MM

)MZ(sin2)T,Z(U

2

Camada drenada no topo e no-drenada na base, sujeita a um carregamentoque gera um excesso inicial de poro-presso uniforme

2

12

)m(Mem que

U(Z,0) = 1



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Duas perguntas bsicas:

1. Quanto tempo leva para se alcanar 95% do adensamento?

2. Em 1 ano, quanto j ocorreu do processo de adensamento?

REFLEXO SOBRE O ADENSAMENTO


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ENSAIO EDOMTRICO


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Amostras com cerca de 2cm de altura e 2cm de dimetro

Inicia-se medindo o einicialda amostra

Vrias etapas de carregamento: 12.5, 25, 50, 100, 200,

400, 800, 1600 kPa

Vrias etapas de descarregamento: 1600, 800, 400, 200, 0 kPa

Cada etapa, normalmente, de 24 horas. No deve ser menos,

Porque o adensamento ainda no estaria concludo.

No deve ser mais, por causa do efeito do tempo

amostraParedesrgidas

ENSAIO ADENSAMENTO


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0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.1 1 10 100 1000 10000

Tempo (minutos)

Recalques(mm)

RESPOSTA TPICA DE UMA ETAPA DECARREGAMENTO

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0 100 200 300 400 500

Tempo (minutos)

Recalques(mm)

ENSAIO DE ADENSAMENTO


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ENSAIO DE ADENSAMENTO

Interpretao do ensaio

e 'log

O Solo tem memria, uma vezque o movimento relativo departculas irreversvel.

Isso d origem a um dos conceitosmais importante da mecanicados solos, o conceito de pr-

adensamento.

Tenso de pr-adensamento a mxima tenso efetiva a que osolo j foi submetido.


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CLCULO DO COEFICIENTE DE ADENSAMENTO (cv)para cada etapa de carregamengo

Mtodo de Taylor Mtodo de Casagrande


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Mais formulas e parmetros

'

eav

Coeficiente de compressibilidade

01 e

am

v

v Coeficiente de variao volumtrica

e 'log

Cc

Ce

1

2

12

log

eeCc

1

2

12

log

eeCe

wvvmck

Permeabilidade

PROCEDIMENTO DE CLCULO (ENSAIO)


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No fim de cada etapa de carregamento, a partir do deslocamento verticalmedido calcula-se o efinal (ef) daquela etapa .

slidosslidos

vaziosvazios

Ti Ti+1

e1

he1h

A

Aeh

e

e

hh

h

hhh

ee

hh

hh

h

he

h

he

ss

s

v

sv

if

ss

v

0

v

s

v

f

s

0

v

i

hv

hs

hv0

hs



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Em seguida, no final de todos as etapas de carregamento e descarregamentoobtem-se

e

e

eeh

if

s

e1

h

hs

Primeiro obtem-se o einicialpor meio de , se w.

Depois, a partir da altura inicial da amostra, geralmente 2cm, calcula-se:

ef o ndice de vazios correspondente a tenso da etapa de carregamento



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Curva de Compressibilidade

'd

deav

de

d

e


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PRESSO DE PR-ADENSAMENTO

Mtodo De CasagrandeMtodo De Pacheco Silva


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Camada duplamente drenada

A soluo obtida para a camada drenada somente pelo topo pode ser facilmente aproveitada

para a camada duplamente drenada atravs do seguinte artifcio. Portanto, considerando H

no como a espessura da camada, mas como A MAIOR DISTNCIA QUE UMAPARTCULA DE PORO-LQUIDO DEVE PERCORRER PARA ALCANAR A

SUPERFCIE DRENANTE.


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COMPACTAO

COMPACTAO o processo mecnico de aplicao de foras externas,destinadas a reduzir o volume dos vazios do solo, at atingir a massa

especfica mxima, por meio tambm de uma umidade tima resultando emaumento da resistncia, diminuio da permeabilidade e aumento daEstabilidade de acordo com as prerrogativas do projeto. Em outras palavras adensificao (reduo de vazios) do solo, por meio de equipamento manual oumecnico (rolo, soquete, sapo, etc).


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TEORIA DA COMPACTAO

Estrutura dos solos compactados

ramo seco

pouca gua, predominncia de foras de

atrao --> estrutura floculada

ramo mido muita gua, predominncia de foras de

repulso --> estrutura dispersa

(orientada)

aumento de energia --> aumenta a

tendncia disperso influncia do mtodo de compactao

A CURVA DE COMPACTAO


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FATORES QUE INFLUENCIAM A COMPACTAO


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ENERGIA DE COMPACTAO




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1.4

ESPESSURA DA CAMADA




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DINAMICA =>




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EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAO


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EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAO

O nome vem do uso que os antigos romanos faziam dos carneiros paracompactar as suas estradas. As manadas de carneiros passavam por cimados aterros at que se chegava ao grau de compactao consideradosuficiente.

Processo de compactao: O p de carneiro compacta de baixo para cima.As patas do p de carneiro penetram a camada solta superior e compactama camada inferior. Quando o p sai do solo ele joga para cima o material e oresultado uma camada de material solto em cima. Espalhando maismaterial, este permanecer solto e a mquina compactar a camada anterior.

ROLO P DE CARNEIRO


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Vantagens do p de carneiro: como a camada superior fica sempre solta, oprocesso ajuda a arejar e a secar argilas e siltes

Desvantagens:- a camada superior de material solto pode agir como uma esponja quandochove e retardar a compactao

- o material solto dificulta amovimentao das unidades detransporte, aumentando os tempos deciclo- os rolos p de carneiro s trabalham

a velocidades baixas Nos rolos p decarneiro (no vibratrios), acompactao decorrente dacompresso esttica e doamassamento.

ROLO P DE CARNEIRO

ROLO VIBRATRIO


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Se baseia no princpio de redistribuio de partculas para diminuir aporosidade do solo e aumentar a densidade. Podem ser de dois

tipos: rolo liso e rolo com ps.

- Rolos vibratrios lisos: geram trs mecanismos de compactao:presso, impacto e vibrao.- Os rolos com ps: promovem ainda a compactao por

amassamento. A compactao uniforme em toda a camada soltadurante a compactao vibratria. Em compactadores vibratrios: avelocidade e a freqncia tm grande influncia na determinao deresultados. Os resultados da compactao so uma funo: - dafreqncia dos impactos - da fora dos impactos e - do tempo em que

eles so aplicados.Compactadores vibratrios de rolo liso trabalham melhor commaterial granular.

Compactadores vibratrios de rolo com ps trabalham melhor em

solos coesivos.

ROLO VIBRATRIO

ROLO PNEUMTICO


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usado em operaes de pequeno a mdio porte, principalmente em materiais debase granular. Rolos pneumticos no so recomendados para operaes de altaproduo, em projetos de aterro com grossas camadas de material solto.

As foras de compactao (presso e amassamento) dos pneus pressionam acamada de cima para baixo. Essas foras podem ser modificadas, alterando-sea presso dos pneus (mtodo normal) ou mudando-se o peso do lastro (feitocom menor freqncia).

A ao de amassar conseqncia da colocao alternada dos pneus, e ajuda aselar a superfcie. Uma das vantagem dos pneus que eles podem ser usadostanto na terra como no asfalto, o que representa uma grande vantagem para oempreiteiro, que pode executar as duas operaes com uma s mquina.

ROLO PNEUMTICO

ESCOLHA DO ROLO


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Em virtude do carter heterogneo dos solos, o recomendado que se executemPISTAS EXPERIMENTAIS para testar o equipamento ideal para cada solo, e paraobteno dos demais parmetros que influem no processo, como ESPESSURA DACAMADA SOLTA, NMERO DE PASSADAS, VELOCIDADE DO EQUIPAMENTO,UMIDADE, PESO DO LASTRO, etc.

PRODUO DE UM ROLO COMPACTADOR:


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PRODUO DE UM ROLO COMPACTADOR:

O rendimento de um rolo pode ser avaliado por:

OBSERVAOES DNIT 2006


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OBSERVAOES DNIT 2006

ESPECIFICAES PARA COMPACTAO


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O projeto normalmente fixa apenas o peso especfico a ser atingido com o

solo utilizado, sendo definido a partir dele o Grau de Compactao (G) e atolerncia em torno de G. Cabe fiscalizao e ao executor a determinaodos parmetros que permitam atingi-lo com uma compactao bem feita, ede forma econmica. O Grau de compactao definido por:

AS ESPECIFICAES GERAIS:


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CONTROLE DE COMPACTAO Frasco de areia


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CONTROLE DE COMPACTAO Frasco de areia


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(Rolo Chapa)

EQUIPAMENTOSPARA

TERRAPL

ENAGEM


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10. Retroescavadeira 11. Trator (Jerico) 12. Moto-Scraper

13. P - Carregadeira 14. Rolo de Pneu 15. Mini P-Carregadeira(BobCat)

16. Caminho Pipa 17. Caminho Comboio ou

Melosa

EQUIPAMENTOSPARA

TERRAPLE

NAGEM

18. Recuperadora Road

Mix


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EXECUO DE ATERROS REGRAS BSICAS


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Execuo de aterro


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OBS.


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Favor Anotar a sequencia de trabalho:

Terraplenagem (a, b, c, d, ...Aterro (a, b, c, d, ...

Subleito (a, b, c, d, ...

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