Exercicios de compactação resolvidos

CIV 332 – MECÂNICA DOS SOLOS I

LISTA DE EXERCÍCIOS DE COMPACTAÇÃO

Data: 12/12/2002

Prof. Roberto Francisco Azevedo

Profª. Izabel Christina d’Almeida D. de Azevedo

Profª. Maria Lúcia Calijuri

M.Sc. Tiago Pinto Trindade

1. Responda sucintamente:

1. O que se entende por compactação? Cite seus efeitos no solo.

1. Se o teor de umidade w de um solo varia, necessariamente deve também variar seu grau de saturação?

1. Considere um lote de terreno retangular, medindo horizontalmente 12 m de frente por 42 m de frente a fundo, situado em uma encosta com declividade uniforme e constante ao longo da sua extensão, cujas curvas de nível são, portanto, paralelas aos lados de menor dimensão, com a frente na cota de 28 m e o fundo na cota de 22 m.

Para realização de um projeto de engenharia, foi inicialmente transformada a topografia deste terreno em uma plataforma horizontal nivelada na cota de 24,60 m, através de uma operação de corte vertical e aterro, bem como da construção de um muro de arrimo circundante ao longo de todo o perímetro, de modo a assegurar a sustentação da zona de corte e a verticalidade do aterro.

O aterro foi executado de modo a garantir um grau de compactação igual a 100% do peso específico máximo obtido através de ensaios normais de Proctor, cujos resultados são apresentados na Curva de Compactação da Figura abaixo.

Por outro lado, na zona de corte, a superfície da plataforma foi escarificada até a profundidade de 20 cm e recompactada nas mesmas condições do aterro, de modo a se obter uniformidade ao longo de toda a superfície.

[pic 1]

Com base nestes dados e nas informações prestadas a seguir, determine:

1. O volume de solo no seu estado natural de campo que foi necessário acrescentar, através de empréstimo, ou descartar, através de botafora, para compensar os volumes destas operações de escavação e aterro, desprezando nos cálculos a espessura do muro de arrimo circundante;

1. O volume de água por metro cúbico de solo, no seu estado natural de campo, necessário para corrigir o teor de umidade natural de modo a obter a condição especificada de compactação.

Dados/Informações Adicionais:

γ - peso específico do solo (na umidade do campo) = 16,40 kN/m3;

w - teor de umidade natural do solo no campo = 13,5 %;

[pic 2]

onde:

γd - peso específico do solo seco.

RESOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS

1.

1. A compactação é entendida como ação mecânica por meio da qual se impõe ao solo uma redução de seu índice de vazios. Embora seja um fenômeno similar ao adensamento, no uso diário dos termos, tem-se-lhes dado conotações diferentes. Enquanto no adensamento a redução de vazios é obtida pela expulsão da água intersticial, num processo natural ou artificial, que ocorre ao longo do tempo, e que pode durar centenas de anos; na compactação esta redução ocorre, em geral, pela expulsão do ar dos poros, num processo artificial de pequena duração. O efeito da compactação resulta na melhoria das qualidades mecânicas e hidráulicas do solo, e entre elas, o acréscimo de resistência ao cisalhamento e a redução da compressibilidade e da permeabilidade.

1. Não. Pode-se ter uma variação do teor de umidade, sem que se tenha uma variação no grau de saturação. No caso da compactação, pode-se variar a energia de compactação juntamente com o teor de umidade, causando alterações no índice de vazios do material, dessa maneira o grau de saturação permanece praticamente constante.

2.

[pic 3]

A figura acima representa o perfil longitudinal do terreno na situação descrita pelo enunciado e onde:

hc: altura máxima de corte (na frente) = 28,0 - 24,6 = 3,4 m;

ha: altura máxima de aterro (no fundo) = 24,6 - 22,0 = 2,6 m;

lc: comprimento da plataforma na zona de corte;

la: comprimento da plataforma na zona de aterro;

Δh: profundidade da zona de escarificação e reaterro = 0,20 m

Δl: acréscimo horizontal da zona de escarificação e reaterro.

Considerando-se:

l: comprimento total do terreno = 42,0 m;

l1: largura total do terreno = 12,0 m.

a) Pela figura tem-se que:

[pic 4]

Como lc + la = l = 42,0 m e hc + ha = 6,0 m, tem-se:

[pic 5]

[pic 6]

Analogamente,

[pic 7]

Seja ΔV o volume da zona que será escarificada e reaterrada. Observe-se que este volume é comum ao volume de corte (escavado por escarificação) e ao volume de compactação (aterro).

[pic 8]

Sendo Vc o volume total de corte (inclusive da escarificação):

[pic 9]

Sendo Va o volume total de aterro compactado (inclusive da zona de escarificação):

[pic 10]

Seja Pc o peso de solo seco escavado, Pc = Vc x γd, sendo γd o peso específico de solo seco do terreno natural. Pela fórmula dada:

[pic 11]

Portanto, Pc = 544,32 x 14,45 = 7.865,42 kN

Seja Pa o peso do solo seco compactado em aterro.

[pic 12]

onde γd máx é o peso específico aparente de solo seco máximo da curva de compactação da Figura dada, uma vez que esta é a condição especificada.

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