MECÂNICA DOS SOLOS E GEOLOGIA

1. CAMPUS BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL MECÂNICA DOS SOLOS E GEOLOGIA CLASSIFICAÇÃO E COMPACTAÇÃO DO SOLO

2. Estado das areia - Compacidade Índice de vazio não é suficiente para representar o estado de uma areia 1. SOLOS

3. 1. SOLOS Estado das areia - Compacidade

4. 1. SOLOS Estado das areia - Compacidade

5. O estado das argilas são indicados pela resistência. 1. SOLOS Estado das argilas – Consistência

6. Classificação 1. SOLOS Estado das argilas – Consistência

7. Conceito – redução da resistência quando a argila é manuseada. Está associada a estrutura das partículas. 1. SOLOS Estado das argilas – Sensitividade

8. CLASSIFICAÇÃO DO SOLOS O objetivo da classificação dos solos, sob o ponto de vista de engenharia, é poder estimar o provável comportamento do solo ou, pelo menos , o de orientar o programa de investigação necessário para permitir a adequada análise de um problema geotécnico. A classificação dos solos é feita em duas etapas: 1a Etapa (Classificação preliminar) – durante a coleta no campo é feita com base na textura, aparência da amostra, cor, cheiro, presença de matéria orgânica, provável composição mineralógica, história geológica, etc. 2a Etapa – consiste na determinação das características físicas do solo, através dos ensaios de laboratório, chamados de ensaios de caracterização.

9. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS • Os solos são classificados de modo a formular métodos de projeto baseados em algumas propriedades de cada grupo. Deste modo foram desenvolvidos diversos sistemas de classificação, cada um adequado a uma utilização ou método de projeto. • Existem vário sistemas de classificação: • Classificação granulométrica • Classificação trilinear • Sistema Unificado (SUCS) • Classificação TRB (antiga HRB) • Classificação MCT ( Metodologia de solos tropicais)

10. Classificação Granulométrica Solos Grossos: solos com  0,074mm e suas partículas tem forma arredondada poliédrica, e angulosa. Pedregulho: São classificados como pedregulho as partículas de solo com dimensões maiores que 2,0mm (DNER, MIT, ABMT) Areia: as partículas com dimensões entre 2,0mm e 0,074mm (DNER), 2,0mm e 0,05mm (MIT) ou ainda 2,0mm e 0,06mm (ABNT). Solos Finos: quando as partículas que constituem o solo possuem dimensões menores que 0,074mm (DNER), ou 0,06mm (ABNT) Argila: A fração granulométrica do solo classificada como argila (diâmetro inferior a 0,002mm)se caracteriza pela sua plasticidade marcante. Silte: solos de granulação fina apresentam pouca ou nenhuma plasticidade.

12. CLASSICAÇÃO TRILINEAR Diagrama Trilinear

13. 1. SOLOS CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS SISTEMA UNIFICADO (SUCS) • Considera porcentagens de pedregulhos, areias e finos, forma da curva granulométrica, plasticidade e compressibilidade. • A classificação unificada fundamenta-se: • Na textura; • Na plasticidade;

14. SISTEMA UNIFICADO DE CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS (SUCS)

15. GW GW Pedregulhos bem graduados ou misturas de areia Pedregulhos bem graduados ou misturas de areia Pedregulho Pedregulho e pedregulho com nenhum fino e pedregulho com nenhum fino Pedregulhos Pedregulhos sem finos sem finos GP GP Pedregulhos mau graduados ou misturas de areia Pedregulhos mau graduados ou misturas de areia SOLOS DE SOLOS DE e pedregulho com pouco ou nenhum fino e pedregulho com pouco ou nenhum fino 50% ou mais da 50% ou mais da GRADUAÇÃO GRADUAÇÃO fração graúda retida fração graúda retida GM GM Pedregulhos Pedregulhos siltosos siltosos ou misturas de pedregulho, ou misturas de pedregulho, o o GROSSA GROSSA na peneira n na peneira n 4 4 Pedregulho Pedregulho areia e areia e silte silte com finos com finos GC GC Pedregulhos argilosos ou misturas de Pedregulhos argilosos ou misturas de pedregulho, areia e argila pedregulho, areia e argila mais de 50% mais de 50% SW SW Areias bem graduadas ou areias Areias bem graduadas ou areias pedregulhosas pedregulhosas , , Areias Areias Areias sem Areias sem com pouco ou nenhum finos com pouco ou nenhum finos retido na retido na o o peneira n peneira n 200 200 mais de 50% da mais de 50% da finos finos SP SP Areias mal graduadas ou areias com Areias mal graduadas ou areias com fração graúda fração graúda pedregulhosas pedregulhosas com pouco ou nenhum finos com pouco ou nenhum finos passando na passando na Areias com Areias com SM SM Areias Areias siltosas siltosas – – misturas de areia e misturas de areia e silte silte o o peneira n peneira n 4 4 finos finos SC SC Areias argilosas Areias argilosas – – misturas de areia e argila misturas de areia e argila ML ML Siltes Siltes inorgânicos inorgânicos – – areias muito finas areias muito finas – – areias areias finas finas siltosas siltosas e argilosas e argilosas SOLOS DE SOLOS DE Siltes Siltes e Argilas e Argilas CL CL Argilas inorgânicas de baixa e média plasticidade Argilas inorgânicas de baixa e média plasticidade GRADUAÇÃO GRADUAÇÃO w w < < 50 50 - - argilas argilas pedregulhosas pedregulhosas , arenosas e , arenosas e siltosas siltosas L L FINA FINA OL OL Siltes Siltes orgânicos orgânicos – – argilas argilas siltosas siltosas orgânicas de orgânicas de baixa plasticidade baixa plasticidade 50% ou mais 50% ou mais MH MH Siltes Siltes – – Areias finas ou Areias finas ou siltes siltes mecânicos mecânicos – – Siltes Siltes passando na passando na Siltes Siltes e Argilas e Argilas plásticos plásticos peneira peneira w w > > 50 50 L L SISTEMA UNIFICADO (SUCS) CH CH Argilas inorgânicas de alta plasticidade Argilas inorgânicas de alta plasticidade o o OH OH Argilas orgânicas de alta e média plasticidade Argilas orgânicas de alta e média plasticidade n n 200 200 Solos altamente orgânicos Solos altamente orgânicos PT PT Turfas e outros solos altamente orgânicos Turfas e outros solos altamente orgânicos

19. SISTEMAS HRB A classificação H.R.B. (Highway Research Board) tem origem na classificação do PublicRoadsAdministration. Fundamenta-se na granulometria, limite de liquidez e índice de plasticidade e foi proposta para analisar materiais para base e sub-base de pavimentos Sistema de Classificação Rodoviário Os solos são classificados em grupos, de A-1 a A-7.

20. CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS CLASSIFICAÇÃO TRB (ANTIGA HRB) • A classificação TRB fundamenta-se: • Na textura; • Na plasticidade; • No Índice de Grupo: O índice de grupo é calculado a partir dos resultados granulométricos e de plasticidade.

24. 1. SOLOS CLASSIFICAÇÃO DOS SOLOS CLASSIFICAÇÃO MCT • A metologia MCT teve origem nos estudos elaborados por Parsons (1976) e foi introduzida no Brasil por Nogami e Villibor (1980). Este sistema de classificação, pelas próprias dimensões dos corpos de prova (50x50 mm) se destina aos solos finos. L = Laterítico N = Não Laterítico A = Areia A’ = Arenoso G’ = Argiloso S’ = Siltoso

27. CLASSIFICAÇÃO MCT

31. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS COMPACTAÇÃO • DEFINIÇÃO: Ação mecânica por meio da qual se impõe ao solo uma redução de seu índice de vazios (Vv/Vs). • Similaridade com Adensamento quanto à redução de vazios Antes da Compactação Após a Compactação Ar Ar Água Água Solo Solo

32. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS • Diferença do processo de Adensamento • quanto ao meio • adensamento --> expulsão de água • compactação --> expulsão de ar • quanto ao tempo • adensamento --> lento • compactação --> rápido • Efeito da compactação • melhoria das propriedades mecânicas e hidráulicas do solo • gd (ef)= função (tipo de solo, tipo de compactação, energia aplicada, estado inicial do solo)

33. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS • Tipos de compactação • Estática • compressão (rolo liso) • amassamento (rolo pé de carneiro) • Dinâmica • impacto • vibratória

34. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS TEORIA DA COMPACTAÇÃO • Proctor, 1933 • Compactação, uma função de 4 variáveis: • peso específico aparente seco, gd • teor de umidade, w • energia (incluindo método de compactação e nº de passadas) • tipo de solo (gradação, mineralogia, química)

35. RAMO ÚMIDO RAMO SECO Figura 1 – Curva de compactação

36. Relação rd (gd) x w, como ela varia: • Ramo seco – Com o aumento de w a sucção diminui e/ou a lubrificação entre os grãos aumenta, com isso t diminui permitindo a compactação e conseqüente aumento de gd • Ramo úmido – Continuando o aumento de w, com a oclusão da fase ar gera-se pressão neutra positiva, diminuindo a energia efetiva de compactação e, portanto, gd W > s W > Ar ua>0 Água Sólido

37. Linha de Saturação Linha Ótima INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO

39. INFLUÊNCIA DA ENERGIA Figura 6. Variação da curva de compactação com energia

40. Laboratório INFLUÊNCIA DO TIPO DE SOLO

41. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS PROPRIEDADES DO SOLO COMPACTADO • Permeabilidade • k e anisotropia de k é função de (w, gd) • kmín  wót (geralmente) • Compressibilidade - função do nível de tensões • função do nível de tensões e de (w, gd) • solos compactados no ramo úmido são mais compressíveis que os compactados no ramo seco • solos compactados com menor energia são mais compressíveis

42. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS PROPRIEDADES DO SOLO COMPACTADO • Resistência: regra geral • - as amostras compactadas no ramo seco têm resistências superiores àquelas compactadas no ramo úmido • - a resistência no ramo úmido sofre influência do método de compactação devido às diferenças de estrutura induzidas por esses métodos.

43. CURVA DE SATURAÇÃO Figura 3 - Curvas de saturação

44. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS • ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS • Ramo seco pouca água, predominância de forças de atração --> estrutura floculada • Ramo úmido muita água, predominância de forças de repulsão --> estrutura dispersa (orientada)

45. ESTRUTURA DO SOLO COMPACTADO dispersa floculada Figura 4. Estrutura dos solos compactados

46. INFLUÊNCIA DA SATURAÇÃO Figura 6. Influência da saturação no solo compactado

47. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR) • Generalidades • ensaio base de método de dimensionamento de pavimentos rodoviários • origem: EUA, 1939, Engo. Porter • introduzido no Brasil pelo Eng Murilo Lopes (dec. 60) • Princípio • Procura-se obter um número (CBR) que expressa a relação entre a resistência a penetração de um pistão de diâmetro definido no solo em estudo e em um material padrão, no caso a brita.

48. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR) • Consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo-de-prova compactado e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa brita padronizada..

49. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS • OBJETIVOS: • Obter as condições especificadas para o campo (d, w) • Obter um material cujo comportamento é o desejado • Resistência • Compressibilidade / Deformabilidade • Permeabilidade • Inchamento / contração

50. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS IMPORTANTE : • Para que o comportamento seja o desejado é necessário que: • no campo o material seja semelhante ao do laboratório; • A umidade de compactação seja a prevista; • O tipo de compactação e a energia seja semelhante a de laboratório.