Cap. 2 CONSTRUÇÃO DE ATERROS - Técnico Lisboa · Conhecimento dos solos – ensaios in situ e...
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Cap. 2
CONSTRUÇÃO DE ATERROS
Obras de Aterro
1. CONSTRUÇÃO DE ATERROS
Obras de Aterro
1. Estudos geológicos e geotécnicos, prospecção –solos presentes e suas características, localização do nível freático, condições locais, recolha de amostras para ensaios de caracterização no laboratório.
A construção de aterros envolve os seguintes aspectos:
2. Conhecimento dos solos – ensaios in situ e ensaios em laboratório (limites, granulometria, classficação, compactação, CBR, eventualmente ensaios edométricos e triaxiais).
2
Carta Geológica de Portugal Continental
Geologia muito heterogénea e algo
aleatória
Soluções diversificadasadaptadas às singularidades
geológico–geotécnicase estruturais de cada
cenário
Núcleo
Filtro
Maciço lateral
Lechago, Espanha
Obras de Aterro
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Obras de Aterro
Classificação mais usual de solos:
• Classificação Unificada
• Classificação para fins rodoviários (E 240-1970)
Estas classificações baseiam-se na análise granulométrica do solo e na determinação dos seus limites de consistência.
Obras de Aterro
4. Estudos de estabilidade – uso de conceitos de mecânica dos solos para verificar se um dado material pode ser usado para fundação, talude, aterro e ainda a segurança durante a escavação. A geometria da estrutura geotécnica é importante.
5. Meteorologia e presença de água – a chuva e a temperatura são importantes durante o processo construtivo e podem obrigar à correcção do teor em água do solo. Em alguns casos também pode ser importantes durante a exploração e influenciar o projecto.
3. Avaliação tecnico económica das condições de exploração – vantagens e inconvenientes de usar todos os tipos de solos presentes, definição da sequência de trabalhos de escavação e de compactação.
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Obras de Aterro
7. Execução – métodos de escavação, transporte e colocação, equipamento a usar, sequência de operações e medidas a tomar para controlo da água no solo.
8. Controlo da execução – métodos de controlo prévio, durante e após a execução, escolha das propriedades a medir, ensaios in situ (essencialmente para determinação do teor em água e do peso volúmico seco) e apreciação dos resultados.
6. Preparação dos terrenos – decapagem das camadas superiores tanto no local de fundação como na superfície das manchas de empréstimo.
Obras de Aterro
10. Trabalhos especiais – tratamento de fundações (lodos ou solos pouco resistentes), zonas de características peculiares (encontros de pontes, zonas dos sistemas drenagem, contactos entre filtros), colocação de telas, acabamento de superfícies e revestimento de taludes.
9. Necessidade de tratamento – caso os solos disponíveis não sejam adequados e seja mais económico o seu tratamento do que recorrer a solos de outros locais. Tratamentos com adição de outro material (granulométrico), de um composto químico ou de um aglomerante hidráulico (cal ou cimento) ou betuminoso.
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Nesta disciplina
Obras de Aterro
Conhecimento dos solos
Meteorologia e presença de água
Execução
Controlo da execução
Necessidade de tratamento ?
Em Obra
Em Projecto
2. NOÇÕES DE COMPACTAÇÃO
Obras de Aterro
A compactação é uma técnica de adensamento do terreno (diminuição do índice de vazios, ou aumento do peso volúmico seco) por aplicação de acções mecânicas repetidas e rápidas.
O solo diminui de volume à custa da saída de ar logo, neste processo, não há variações do teor em água.
O facto de o teor em água se manter constante é o que distingue a compactação da consolidação. A outra distinção dos dois processos estáno tempo que demoram a verificar-se (a compactação é rápida e a consolidação é lenta, dependendo do tipo de solo).
Nota: a vibroflutuação e a consolidação dinâmica são processos intermédios entre a compactação e a consolidação
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Obras de Aterro
Há três tipos de compactação:
• Pressão (estática)
• Impacto (apiloamento)
• Vibração
As diferentes designações têm a ver com a forma como a energia é transmitida ao solo para o adensar.
Em obra, esta energia é aplicada de modo diferente consoante
• tipo de equipamento
• processo construtivo (peso e nº de passagens)
Poro preenchido por ar e água
Poro totalmente preenchido por água
Partículas (fase sólida)
Água (fase líquida)
O solo é um meio trifásico:Ar (fase gasosa)
Solo parcialmente saturado
Alguns conceitos básicos
Obras de Aterro
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Obras de Aterro
Índice de vazios
Grau de Saturação
Teor em Água
Relações importantes:
Peso volúmico seco
r
w
d
S
wG
G
+
=
1
γγ
%100(%) ×=
v
w
r
V
VS
we
GS
s
r=
V
Ws
d=γ
s
v
V
Ve =
%100(%) ×=
s
w
W
Ww
)1( wdt
+= γγ
Obras de Aterro
Exercício
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Obras de Aterro
O processo de adensamento a adoptar é diferente para os solos finos e para os solos granulares porque o seu comportamento é diferente:
Solos finos
(siltes e argilas)
Predominam as forças de natureza eléctrica entre as partículas devido à sua dimensão reduzida e ao facto de terem uma grande superfície específica. Há uma grande sensibilidade à quantidade de água de compactação.
Solos grossos
(areias e cascalhos)
Predominam as forças de natureza gravítica. Há, por isso, insensibilidade àquantidade de água de compactação.
Compactação estática, por apiloamento ou vibrocompactação
Conseguem-se melhores resultados com vibração e adensamento dinâmico
Obras de Aterro
Menisco (capilares)
Plaquetas argilosas
Água adsorvida
Menisco (capilares)
Solo granular Solo fino
Argila Superfície específica (m2/g)
Montmorilonite
IliteCaulinite
≤840
65 - 100
10 - 20
Areia limpa 0,0002
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Obras de Aterro
Solos finos Areia com granulometria uniforme
Controla-se o peso volúmico seco (baridade) e o teor em água
Controla-se a densidade relativa
Para os solos argilosos, o seu comportamento depende do teor em água (forças de superfície: atractivas/ repulsivas)
Minerais argilosos (alumino-silicatos hidratados)
Obras de Aterro
Partícula de argila
Forma das curvas de compactação dos solos argilosos
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Obras de Aterro
Minerais argilosos (alumino-silicatos hidratados)
Kaolinite
Montemorilonite
tetraedro
octaedro
Mitchell (1993)
Obras de Aterro
Há uma distância entre duas placas de argila paralelas para a qual as forças de atracção são maiores do que as de repulsão e vice versa. Essa distância depende da quantidade de iões existentes no campo de acção de cada plaqueta. As moléculas de água (polares) são importantes nesta distribuição de iões.
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Obras de Aterro
Para os solos finos, a escolha do intervalo de compactação é muito importante pois dele dependerá o comportamento do material (resistência, compressibilidade, expansibilidade e permeabilidade).
Este assunto será discutido posteriormente.
A energia utilizada no processo de compactação também é muito importante pois define o ponto óptimo, ou seja, o ponto em que se consegue obter a máxima compacidade do material.
Obras de Aterro
Curvas de compactação de solos finos argilosos:
As curvas de compactação estão associadas a uma dada energia.
O ponto óptimo sobe e desloca-se para a esquerda com o aumento da energia.