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Estudio de la variabilidad a la resistencia al Cisallamiento

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  • Universidade Presbiteriana Mackenzie

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    ESTUDO DA VARIABILIDADE DA RESISTNCIA AO CISALHAMENTO DE ALGUNS SOLOS CLASSIFICADOS SEGUNDO A MCT (MINIATURA, COMPACTADO, TROPICAL) PARA DOIS NVEIS DE ENERGIA: NORMAL E INTERMEDIRIA Leandro de Aquino Leo (IC) e Rita Moura Fortes (Orientadora) Apoio: PIVIC Mackenzie

    Resumo

    A construo de barragens muito onerosa, o investimento necessrio para a construo de uma obra para essa finalidade muito elevado, havendo diversos estudos para viabilizar o empreendimento, inclusive um que consiste na definio dos solos a serem utilizados nos taludes de aterro. Este trabalho trata da variabilidade da resistncia ao cisalhamento de alguns solos classificados segundo a MCT (Miniatura, Compactado, Tropical) para dois nveis de energia: normal e intermediria. A resistncia ao cisalhamento de um solo o fator preponderante para a estabilidade de um aterro, visto que a ruptura desse aterro quase sempre ocorre quando o solo submetido a tenses cisalhantes que ultrapassem a resistncia ao cisalhamento do solo. A resistncia ao cisalhamento de um solo compactado est diretamente ligada energia utilizada na compactao e ao teor de umidade deste solo, sendo fundamental para a construo de um talude de aterro o conhecimento de qual energia de compactao necessria para obteno da resistncia ao cisalhamento que atende aos critrios de projeto. Este trabalho apresenta as energias de compactao e os teores de umidade para alguns solos classificados segundo a MCT para dois nveis de energia: normal e intermediria e a resistncia ao cisalhamento de cada um desses solos, obtida atravs do ensaio de cisalhamento direto.

    Palavras-chave: resistncia ao cisalhamento, MCT (miniatura, compactado, tropical), compactao

    Abstract

    The construction of dams is very expensive, the investment required to build a work for this purpose is very high, with several studies to enable the enterprise, including one that is the definition of land use in the landfill slopes. This work deals with the variability of shear strength of some soils classified according to the MCT (Miniature, Compacted, Tropical) for two power levels: normal and intermediate. The shear strength of a soil is the main factor for the stability of a landfill, since the breakdown of landfill almost always occurs when the soil is subjected to shear stresses exceeding the shear strength of soil. The shear strength of a compacted soil is directly related to the energy used in compression and the moisture content of soil, is central to the construction of an embankment slope of the knowledge which compaction is necessary to obtain the shear strength that meets the design criteria. This work presents the compaction and moisture content for some soils classified according to the MCT for two power levels: normal, intermediate and shear strength of each of these soils, obtained from direct shear test.

    Key-words: shear strength, MCT (miniature, compacted, tropical), compression

  • VII Jornada de Iniciao Cientfica - 2011

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    1. INTRODUO O Brasil apesar de possuir um dos maiores conjuntos de bacias hidrogrficas do mundo e sendo sua principal fonte de energia a hidreltrica, muito sofreu no perodo de junho de 2001 a fevereiro de 2002, quando ocorreu o racionamento de energia, segundo Bardelin (2004) ocorrido porque o crescimento do parque gerador brasileiro no acompanhou adequadamente o aumento no consumo de energia eltrica.

    O aumento do consumo de energia eltrica que uma realidade no nosso pas, alerta para a necessidade da construo de novas hidreltricas, o que pode ser agravado tambm com a possibilidade de falta de chuvas, que podem provocar o esgotamento dos reservatrios de gua das usinas hidreltricas existentes, prejudicando sobremaneira o crescimento econmico e o bem estar da populao, pois no existe crescimento sustentvel na ausncia de gua e energia.

    Dessa maneira salienta-se a importncia da reservao de gua, que represa a gua nos perodos de chuva evitando que a mesma no falte nos perodos de seca, buscando assim o abastecimento contnuo populao. Por outro lado, verifica-se a necessidade de estudo e previso de construes de novas usinas, manuteno, e possivelmente, construo de novos reservatrios, o que diretamente indica construo de barragens.

    A construo de barragens para a reserva de gua, com a finalidade de suprir as necessidades do homem, como observado por Cruz (1996) to antiga quanto a sua histria.

    Aps o aparecimento da Mecnica dos Solos no incio do sculo passado, passou-se a ter sustentao terica para a execuo de diversas obras, inclusive como destacado por Teixeira (1997) para a conduo dos trabalhos exigidos na execuo do aterro de uma barragem, incluindo-se a possibilidade de controle do material a ser utilizado na compactao.

    Por o Brasil ser um pas de clima tropical apresenta dentre os tipos de solos, os solos denominados como solos tropicais, que apresentam propriedades e comportamentos diferentes de solos no tropicais em decorrncia de processos geolgicos e/ ou pedolgicos, comuns em regies de clima tropical mido Committee on Tropical Soils of ISSMFE (1985). A resistncia ao cisalhamento dos solos fortemente influenciada pelo nvel de energia a ser utilizada na compactao e pelo tipo de solo a ser compactado. Alguns solos apresentam um ganho significativo quando se altera a energia da compactao de normal para intermediria, entretanto outros solos obtm uma resistncia prxima a sua mxima com a compactao na energia normal, no obtendo ganhos significativos com a compactao na energia intermediria.

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    Com base nessa problemtica, objetiva-se avaliar a variabilidade da resistncia ao cisalhamento de alguns solos classificados segundo a MCT (Miniatura, Compactado, Tropical) para dois nveis de energia: normal e intermediria.

    2. REFERENCIAL TERICO 2.1. SOLOS TROPICAIS

    Os solos tropicais apresentam algumas peculiaridades que so de grande importncia para os estudos geotcnicos, como sua ocorrncia, suas propriedades fsicas e mecnicas, de acordo com Futai (1999) e com Nogami e Villibor (1995) os solos tropicais podem ser divididos em duas grandes classes, queles encontrados mais superficialmente, denominados solos laterticos e os que resultam da decomposio e/ou desagregao in situ de rocha, denominados solos saprolticos.

    Ao se tratar da classificao de solos tropicais, a natureza das fraes de argila e areia de solos de regies tropicais possuem diferenas em relao s de regies temperadas, segundo Fortes et al. (1999) essas diferenas representam uma das principais razes que limitam as classificaes geotcnicas dos solos tropicais, uma vez que as classificaes mais comumente utilizadas foram desenvolvidas para solos de clima temperado. Em funo dessas limitaes Nogami e Villibor (1981 e 1985) desenvolveram a metodologia MCT (Miniatura, Compactado, Tropical) que prpria para uso em solos tropicais usada na classificao e determinao das propriedades fsicas e hidrulicas de solos tropicais compactados.

    2.2. CARACTERIZAO DOS SOLOS TROPICAIS Os solos tropicais se caracterizam por uma srie de peculiaridades, que levam a dividi-lo em duas grandes classes, solos laterticos e solos saprolticos.

    O trabalho publicado por Cozzolino e Nogami (1995) apresenta uma boa caracterizao dos solos tropicais, segundo o qual os solos laterticos se caracterizam basicamente pela cor, predominantemente vermelho e amarelo, espessuras variadas, geralmente da ordem de dois a dez metros, apresentam gros muito resistentes mecnica e quimicamente, na frao areia e pedregulho, e elevada porcentagem de partculas constitudas de hidrxidos e xidos de ferro e alumnio, na frao argila, gros mais finos agregados, podendo-se visualizar, na natureza, grande volume de vazios que em grande parte esto preenchidos por ar, justificando a baixa massa especfica e elevada permeabilidade.

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    Entretanto, conforme destacado por Pinto (2002), quando os solos laterticos so compactados, ganham capacidade de suporte, e no apresentam expanso na presena de gua, sendo por isso muito utilizados em aterros e em obras rodovirias.

    Os solos saprolticos so encontrados abaixo do perfil latertico ou a outros tipos de solos, apresentando espessuras muito variadas, normalmente superiores a 10 metros, sua colorao depende da sua rocha matriz, por isso apresenta uma colorao bem variegada, segundo Nogami e Villibor (1995) j foi designado como sendo solo de alterao de rocha, podendo-se confundir visualmente com uma rocha alterada, de uma forma geral um solo muito heterogneo, o que dificulta uma caracterizao geral.

    2.3. METODOLOGIA MCT

    A metodologia MCT permite a determinao das propriedades mecnicas e hidrulicas dos solos e classifica os solos tropicais em duas grandes classes, com comportamentos distintos, os solos de comportamento latertico (L) e os solos de comportamento no latertico (N). As quais so subdivididas em 7 grupos: - LG: argilas laterticas e argilas laterticas arenosas;

    - LA: areias argilosas laterticas;

    - LA: areias com pouca argila latertica;

    - NG: argilas, argilas siltosas e argilas arenosas no laterticas;

    - NS: siltes caulinticos e micceos, siltes arenosos e siltes argilosos no laterticos;

    - NA: areias siltosas e areias argilosas no laterticas;

    - NA: areias siltosas com siltes quartzosos e siltes argilosos no laterticos.

    Os ensaios da metodologia MCT envolvem diversos ensaios, dentre os quais esto os ensaios de compactao Mini-MCV, mini-CBR, perda por imerso, permeabilidade e infiltrao. Os ensaios so realizados com miniaturizao da aparelhagem, segundo Cozzolino e Nogami (1993) isso se deve aos custos de realizao dos ensaios, pois se fossem usadas as aparelhagens tradicionais, os custos seriam muito eleva