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Compactação de Solos e Estabilidade de Taludes, Notas de estudo de Geologia

Este documento aborda os conceitos de compactação de solos, incluindo a definição de compactação, a realização de ensaios de compactação proctor normal, a determinação da umidade ótima e densidade aparente seca máxima, e a influência da umidade de compactação na permeabilidade e resistência ao cisalhamento do solo. Além disso, o documento apresenta as principais formas de ruptura de taludes, como ruptura planar, em cunha, por tombamento e circular, bem como a estimativa do fator de segurança de um talude homogêneo de 10 metros de altura e inclinação de 60 graus, considerando diferentes condições do lençol freático. O documento fornece informações relevantes para o estudo da mecânica dos solos e fundações, abordando tópicos importantes para a compreensão do comportamento dos solos em obras de engenharia.

Tipologia: Notas de estudo

2024

Compartilhado em 04/03/2024

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rakerxboxx 🇧🇷

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ESCOLA POLITÉCNICA DA USP
FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO DA USP
PEF 522 MECÃNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES
12a LISTA DE EXERCÍCIOS
Compactação de Solos
Estabilidade de taludes: noções de equilíbrio limite. Ábacos. Efeito da água e
sobrecargas. Cálculos simplificados.
1) O que significa compactar um solo?
Resposta: Compactar um solo significa densificá-lo por meio de equipamento mecânico
(normalmente rolo compactador ou soquete manual) a fim de reduzir seu índice de vazios pela
expulsão de ar. Isso reduz a permeabilidade e futuros recalques ao mesmo tempo que aumenta
a rigidez e resistência. Obtemos a máxima densidade para uma certa energia de compactação
associada à uma umidade específica denominada umidade ótima.
2) Com uma amostra de solo de uma encosta que será usado para a construção de um
aterro compactado, foi realizado, em laboratório, um Ensaio Normal de Compactação
(Proctor Normal), sem secagem e sem reuso do material, obtendo-se os resultados da
tabela abaixo. Sabendo-se que esse solo não apresentou nenhuma fração retida na
peneira 4 (4,8 mm), determinar a umidade ótima e a densidade aparente seca
máxima.
Corpo de
prova
Umidade
(%)
Massa
específica
(g/cm3)
1
16,6
1,752
2
18,3
1,833
3
20,3
1,913
4
21,9
1,940
5
23,4
1,938
6
25,2
1,920
Resposta: A massa específica seca é determinada utilizando a seguinte expressão:
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa

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FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO DA USP

PEF 522 – MECÃNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES

12 a^ LISTA DE EXERCÍCIOS Compactação de Solos Estabilidade de taludes: noções de equilíbrio limite. Ábacos. Efeito da água e sobrecargas. Cálculos simplificados.

  1. O que significa compactar um solo? Resposta: Compactar um solo significa densificá-lo por meio de equipamento mecânico (normalmente rolo compactador ou soquete manual) a fim de reduzir seu índice de vazios pela expulsão de ar. Isso reduz a permeabilidade e futuros recalques ao mesmo tempo que aumenta a rigidez e resistência. Obtemos a máxima densidade para uma certa energia de compactação associada à uma umidade específica denominada umidade ótima.
  2. Com uma amostra de solo de uma encosta que será usado para a construção de um aterro compactado, foi realizado, em laboratório, um Ensaio Normal de Compactação (Proctor Normal), sem secagem e sem reuso do material, obtendo-se os resultados da tabela abaixo. Sabendo-se que esse solo não apresentou nenhuma fração retida na peneira nº 4 (4,8 mm), determinar a umidade ótima e a densidade aparente seca máxima. Corpo de prova Umidade (%) Massa específica (g/cm^3 ) 1 16,6 1, 2 18,3 1, 3 20,3 1, 4 21,9 1, 5 23,4 1, 6 25,2 1, Resposta: A massa específica seca é determinada utilizando a seguinte expressão:

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PEF 522 – MECÃNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES

Pela curva de Proctor é possível verificar que a massa específica seca máxima é 1, g/cm3 (ou peso específico seco máximo de 15,95 kN/m3) e o teor de umidade ótimo é de 21,1%

  1. Sabendo-se que o solo da encosta tem, em média, uma massa específica natural de 1,75 g/cm^3 e um grau de saturação de 60%, localizar esse solo no gráfico de compactação do exercício 2 e discutir as providências a serem tomadas para que o solo possa ser compactado próximo da umidade ótima. Resposta: w = 18,35% e ρd = 1,479 g/cm Logo, será necessário acrescentar água para levar o solo ao teor de umidade ótimo para compactação.
  2. A especificação de compactação da construção do aterro exige grau de compactação mínimo de 97% e umidade entre w OT - 1,5% e w OT +1%. Amostras (^) coletadas de uma camada compactada no aterro revelaram, em média, massa específica de 1,89 g/cm^3 e umidade de 22%. A camada compactada pode ser aceita? Justifique. Qual a dificuldade operacional de efetuar o controle de compactação determinando diretamente a massa específica e a umidade do solo compactado?

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  1. Como varia a resistência ao cisalhamento de um solo em função da umidade de compactação? Resposta: Pode-se observar, na figura a seguir, que solos compactados no ramo seco são mais resistentes que os do ramo úmido. Além disso, a ruptura dos primeiros é do tipo “frágil”, e dos segundos do tipo “plástica”. Discutimos que a estabilidade de um talude cuja espessura é muito pequena se comparada à sua extensão ("talude infinito"), como ocorre, por exemplo, em algumas encostas da Serra do Mar, pode ser simplificadamente visualizada como sendo equivalente a um plano inclinado.
  1. Quais as outras principais formas de ruptura de taludes e suas condicionantes geológicas e geotécnicas? Resposta: Ruptura planar: É produzida quando a ruptura se dá em uma superfície pré- existente, que pode ser uma estratificação, uma junta tectônica, uma falha, etc. A condição básica é a presença de uma descontinuidade mergulhando a favor do talude e com a mesma direção, cumprindo a condição na qual o ângulo de mergulho do talude seja maior do que da descontinuidade (ψ> ω), e este por sua vez maior que o ângulo de atrito interno (ω >ø). Na figura é mostrado esse tipo de ruptura.

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Ruptura em Cunha: Corresponde ao deslizamento de um bloco em forma de cunha, formado por dois planos de descontinuidades, na direção de sua linha de intersecção. Para que seja produzido este tipo de ruptura os dois planos devem aflorar na superfície do talude e devem- se cumprir as mesmas condições para ruptura planar (ψ> ω >ø), mas neste caso ω é o mergulho da linha de intersecção, como na figura. Ruptura por tombamento: Apresenta-se em taludes de maciços rochosos onde as descontinuidades apresentam mergulho contrário a inclinação do talude e em direção paralela ou subparalela ao mesmo, como na figura. Em geral apresentam-se blocos, individualizados por um sistema de descontinuidades ortogonais. Ruptura Circular: Pode ocorrer em maciços rochosos brandos pouco competentes e em maciços muito alterados ou intensamente fraturados, que apresentam um comportamento isotrópico e onde os planos de descontinuidades não controlam o comportamento mecânico.

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Caso 1 – Totalmente Seco/Drenado

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Caso 2 – Lw/H = 8,

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Caso 4 – Lw/H = 2,

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Caso 5 – Totalmente Saturado