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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).

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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.

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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

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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

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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.

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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.

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Ensaios de compactação Ensaios Proctor:

•E195-1966 LNEC

ASTM:

•Leve D698 (1996)

•Pesada D1557 (1996)

E195-1966 LNEC

Molde grande

Molde pequeno

Pilão da compactação leve