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FAPAC - FACULDADE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS INSTITUTO TOCANTINENSE PRESIDENTE ANTÔNIO CARLOS PORTO LTDA ENGENHARIA CIVIL KERVELLY DE SOUZA SILVA JOSÉ LUIZ PEREIRA DE CARVALHO JÚNIOR VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE DE UM TALUDE DE TERRA NA TO - 255. PORTO NACIONAL - TO 2016 ii KERVELLY DE SOUZA SILVA JOSÉ LUIZ PEREIRA DE CARVALHO JÚNIOR VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE DE UM TALUDE DE TERRA NA TO - 255. Monografia submetida ao curso de Engenharia Civil Instituto Tocantinense Presidente Antônio Carlos Porto Ltda, como requisito parcial para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador (a): Prof. Me Mauro Alexandre Paula de Sousa. PORTO NACIONAL - TO 2016 iii KERVELLY DE SOUZA SILVA JOSÉ LUIZ PEREIRA DE CARVALHO JÚNIOR VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE DE UM TALUDE DE TERRA NA TO - 255. Monografia submetido ao curso de Engenharia Civil do Instituto Tocantinense Presidente Antônio Carlos Porto Ltda, como requisito parcial para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Monografia apresentado e defendido em _____/_____/_______ pela Banca examinadora constituída pelos professores: __________________________________________________________________ Orientador: Prof. Me Mauro Alexandre Paula de Sousa __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ PORTO NACIONAL 2016 iv DEDICATÓRIA Deus nada seria possível sem ti, o seu amor nos salvou e nos concedeu a oportunidade de sonharmos juntos, nos levou a lugares que chamais chegaríamos sem o seu amor, por isso não poderia começar essa dedicatória de maneira diferente, obrigado o pai por tudo que tem feito em nossas vidas. Dedicamos aos nosso pais por ter sempre acreditado nos nossos sonhos, pelas cobranças pelas broncas por terem sidos os melhores pais do mundo, aos nosso colegas, amigos e professores pelas forças e por ter feito essa caminha mais gostosa sem vocês essa jornada teria sido vazia. v AGRADECIMENTOS Hoje, ao finalizar esse trabalho, me reporto nesse espaço, às pessoas essenciais, sem as quais a escrita dessa monografia não seria possível e a elas meus sinceros agradecimentos. Agradecemos a Deus que permitiu que tudo isso fosse possível, agradecemos aos nossos pais José Luiz e Jovelina a Francisco e Eva, pelo caráter, Hombridade e por ter nos dado tanto amor, pela força, por acreditar e mostrar um caminho justo, agradecemos aos nossos amigos pois essa caminhada não seria possível sem vocês, agradecemos aos nossos professores pelo sopro de conhecimentos passados a nós. Agradecemos ao nosso Professor Orientador Mauro Alexandre de Paula por ter nos acolhido e pelas contribuições e auxílio na elaboração deste trabalho. Aos leitores deste trabalho Silvia Gomes e Karita Kanaiama por aceitarem dedicar parte do seu tempo a esse estudo! A todos que contribuíram para que nós pudéssemos subir mais esse degrau não canso de agradecer. Não podemos dizer que este é o fim. Este é apenas o começo da próxima jornada. Até a próxima. vi RESUMO O talude á ser analisado nesse trabalho é um talude de terra localizado na TO – 255 entre as cidades de Porto Nacional – TO e Fatima – TO e terá o uso de geossintéticos do tipo geogrelhas e/ou geotêxtil para aumentar o fator de segurança dos maciços de terras e ajudar a estabilizar os taludes. Nesse trabalho foram realizados ensaios de caracterização do solo que são massa especifica limite de liquidez, limite de plasticidade e granulometria, além de ensaios mecânicos que são cisalhamento direto, adensamento e fraco de areia para determinar a coesão, o ângulo de atrito e o índice de compressão das amostras coletadas. E para analisar a estabilidade dos taludes foi utilizado o método das fatias para determinar o fator de segurança para determinara a estabilidade do talude. Para isso foi utilizado uma planilha eletrônica para auxiliar na análise e comprovar se o talude de terra esta estável ou precisa-se de reforço. Palavras-Chave: taludes. Estabilidade. Geossintéticos. vii ABSTRACT The slope will be analyzed in this work is an earth embankment located in TO - 255 between the cities of Porto Nacional - TO and Fatima - TO and will have the use of geosynthetics type geogrids and / or geotextile to increase the massive safety factor land and help stabilize embankments . In this work will be performed soil characterization tests which are specific mass liquid limit , plastic limit and granulometry , besides mechanical tests that are direct shear , high density and poor litter to determine the cohesion, friction angle and index compression of the samples . And to analyze the stability of embankments will be used the method of slices to determine the safety factor will determine the stability of the slope to do so will be used a spreadsheet to assist in the analysis and see if the earth slope is stable or needs , reinforcement . keywords: embankments. Stability. Geosynthetics. viii LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 – Escorregamento devdo á saturação do talude ..................................... 20 FIGURA 2 – Superficie de ruptura no talude devido a saturação do solo ................. 20 FIGURA 3 – Criterio de ruptura de Mohr-Coulomb ................................................... 21 FIGURA 4 – Ensaio de Cisalhamento direto com geossintético . .............................. 22 FIGURA 5 – Ensaio de cisalhamento direto com base rígida ................................... 22 FIGURA 6 – Localização do talude de terra na TO - 255 .......................................... 31 FIGURA 7 – Talude de terra ...................................................................................... 31 FIGURA 7 – Ensaio de limites de altemberg ............................................................. 32 FIGURA 8 – Ensaio de massa espeficica ................................................................. 33 FIGURA 9 – Ensaio de granulometria ....................................................................... 33 FIGURA 10 – Ensaio de cisalhamento Direto ........................................................... 34 FIGURA 11 – Ensaio de adensamento ..................................................................... 35 FIGURA 12 – Ensaio de frasco de areia . ................................................................ 35 FIGURA 13 – Ensaio de speed ................................................................................. 36 FIGURA 14– Fluxograma dos materiais e métodos .................................................. 36 FIGURA 15 – Grafico de granulometria ................................................................... 37 FIGURA 16 – Envoltoria de resistencia do cisalhamento direto ................................38 FIGURA 17 – Curva de adensamento ....................................................................... 39 FIGURA 18 – Superfície de ruptura .......................................................................... 40 ix LISTA DE QUADROS E TABELAS QUADRO 1 – Geossintéticos ................................................................................... 15 TABELA 1 – Resultados dos limites de Altterberg ................................................... 37 TABELA 2 – Tabela de massa especifica ................................................................ 38 TABELA 3 – Tabela de índices físicos ..................................................................... 39 TABELA 4 – Tabela de fatores de seguraças .......................................................... 40 x LISTA DE SÍMBOLOS 𝜏 - máxima resistência ao cisalhamento. 𝜎𝑛 - tensão que atua no plano de ruptura 𝑅- Resultante das forças resistentes 𝑆- Resultante das forças atuantes a favor do movimento de ruptura FS- Fator de Segurança Ʃ – Somatório C - Coesão u- Poro – Pressão 𝜙 – Ângulo de Atrito W- Peso da Fatia de Solo 𝛼 – Ângulo Tangente ao Centro da Fatia com a Horizontal b – Largura da Base da Camada de Solo 𝑓0 – Fator de Correção empírico 𝐿 – Linha de força (força por unidade de comprimento) 𝑙- Comprimento linear da fatia β - Inclinação Constante do Talude 𝛾 – Peso especifico do solo Z – Espessura da Camada de Solo Cc – Índice de Compressão Cr – Índice de recompressão xi SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 12 2 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................... 14 2.1 TALUDES .......................................................................................................... 14 2.2 GEOSSINTÉTICOS ........................................................................................... 14 2.3 ESTABLIDADE DOS TALUDES ........................................................................ 17 2.4 RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO ................................................................ 19 2.5 ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO ............................................................ 21 2.6 MÉTODOS DE ANALISES DE ESTABILIDADE DE TALUDES ......................... 23 2.6.1. ANÁLISE DE TALUDE INFINITO ..................................................................... 24 2.6.2. METODO DE BISHOP ..................................................................................... 25 2.6.3. MÉTODO DE SPENCER ................................................................................. 26 2.6.4. MÉTODO DE JANBU ....................................................................................... 27 3 OBJETIVOS ......................................................................................................... 30 3.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................ 30 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 30 4 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................... 31 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ......................................................................... 37 6 CONCLUSÃO ...................................................................................................... 41 7 REFERÊNCIAS .................................................................................................... 42 8 APÊNDICE ........................................................................................................... 45 1 INTRODUÇÃO O talude é uma superfície inclinada do solo, que podem ser natural ou artificial. O talude Natural é o maciço formado pela natureza através de ação geológica ou ação de intemperes, já o talude artificial é aquele constituído pelo homem, através de cortes ou aterros para alguma finalidade, é fácil encontrar taludes em vários lugares como em estradas, barragens reservatórios de agua entre outros. O estudo do processo de estabilização dos taludes cada vez mais tem ganhado ênfase, devido a problemas acarretados por efeito de deslizamento provoca. No Brasil já aconteceram muitas tragédias e perdas devidos a grandes desmoronamentos de encostas como os que aconteceram nas cidades de Nova Friburgo, Teresópolis, Petrópolis Sumidouro e São Jose do Vale do Rio Preto no dia 12 de Janeiro de 2011 matando centenas de pessoas. Pode-se citar como fatores agravantes desse tipo de movimento de terra o aumento da população em áreas de encostas, os desmatamentos dessas áreas, o aumento das precipitações de chuvas são coisas que agravam ainda mais a possibilidade de um desastre desse tipo acontecer. As principais causas das movimentações de terra nos taludes são; o aumento da inclinação do talude; deposição de material ao longo da crista do talude; efeitos sísmicos aumento da pressão da água intersticial; decréscimo da coesão; liquefação espontânea; erosão interna; variação do nível da agua. A inclinação do talude deve obedecer a parâmetro de resistência do solo como ângulo de atrito e coesão do solo, pois essas grandezas determinam a resistência do solo ao cisalhamento, isto é, quanto maiores for o ângulo de atrito e a coesão maior será a resistência ao cisalhamento do solo. As movimentações de terra em taludes podem ser classificadas conforme a velocidade na qual acontece. São classificadas em três classes; desmoronamento, os escorregamentos e os rastejos A cada dia que passa com o aumento das obras de terra e com constantes desastres vem sendo pensadas varias soluções para em pregação de técnicas eficientes para estabilizar os taludes. No Brasil houve um grande desastre devido ao rompimento do talude que barrava os rejeitos de minério de ferro das Barragens de fundão e de Santarém ambas localizadas em Mariana MG, espalhando milhares de metros cúbicos de 13 minério de ferro na natureza além de matar algumas pessoas e deixar centenas desabrigadas. As soluções mais utilizadas são a terra armada, solos grampeados, muros de arrimo, cortina atirantada, uso de materiais alternativos, entre outros, para conter o solo e aumentar sua resistência. Uma solução pensada foi o utilizar o geossintéticos como; geotêxtis tecido e não tecido, geogrelhas, geotiras, geofibras, geoxpandido e a geocélula. Outro fator que é muito relevante no emprego desses materiais é seu preço relativamente baixo quando associado aos benefícios que tem, como ótimas características físicas e mecânicas, pelo solo ter elevadas resistências a compressão e baixa resistência a tração Os geossintéticos atuam absorvendo e redistribuindo os esforços do solo assim limitando as deformações laterais nos taludes. O uso do geossintético e bem viável, pois seu custo beneficio é bom pelo fato do material não ter preço elevado sua vida útil é bastante grande mesmo sobre efeitos de intempéries. Sendo assim bastante recomendados para obras de terra. 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 TALUDES Define-se Talude a um termo dado a qualquer superfície inclinada que limita um maciço terroso rochoso ou de ambas. Podendo ser Natural quando criado pela natureza, no caso de encostas ou vertentes, e artificialquando constituídos pelo homem no caso de cortes e aterros. Segundo a ABNT (2006) “Os taludes podem ser naturais quando formando pela natureza, sem interferências humanas, ou artificiais, quando modificados por obras resultantes de cortes ou aterros”. Segundo Fiori e Carmignani (2015) o talude é uma massa de solo submetida a três campos de força distintos: forças devidas ao peso dos materiais incorporados em sua composição, forças devidas ao peso do escoamento da água em seu interior e forças devidas à resistência ao cisalhamento. 2.2 GEOSSINTÉTICOS De acordo com Santos (2014) os geossintéticos são materiais poliméricos, são muito utilizados em obras Civis. Nas suas mais variadas aplicações, os geossintéticos podem estar expostos a um grande período de tempo e a vários intempéries, tais como: ações climatéricas, ações químicas e orgânicas entre outras. Avesani Neto e Bueno (2009) descrevem que o uso do geossintéticos vem se mostrando muito eficiente em diversas áreas da engenharia Civil, principalmente na área da engenharia geotécnica. A partir de varias matérias primas os geossintéticos podem ajudar em diversos problemas da engenharia tais como: estabilidades de talude, impermeabilização de áreas e reforços e melhorias dos solos. A atuação desses materiais na estabilização de encostas destaca-se devido as suas características físicas e mecânicas. De acordo com Santos (2014) pode-se observar que a utilização dos materiais geossintéticos em obras civis geotécnicas vem crescendo muito ultimamente, por diversos fatores como: • velocidade de execução da obra; • materiais com facilidade de instalação; • não necessita de mão de obra muito especializada; • controle de qualidade; 15 • redução de custos; • possibilidade de substituição de materiais de construção tradicionais como solo, areia, brita, reduzindo o volume de material de área de empréstimo. Material Especificação Imagem Geotêxteis São folhas contínuas de tecido , não tecido,de malha, de fibras ou fios ponto -ligado . As folhas são flexíveis e permeável e, geralmente, têm a aparência de um tecido. Geotêxteis são utilizados para a separação, por filtração, aplicações de drenagem, reforço e controle de erosão. Geogrelhas São materiais geossintéticos que têm uma aparencia de grelha. O principal aplicaão da geogrelhas é em reforço do solo. Georredes São materiais semelhante as grelhas abertas formadas por dois conjuntos de mebros de cadeias poliméricas em um ângulo agudo constante . A rede forma uma folha com alta porosidade sendousada para conduzir elevada vazão de fluido ou gás. Geomembranas São folhas flexíveis e continuas fabricado a partir de um ou mais materiais sintéticos. Tem baixa permeabilidade e são utilizados como forros para fluido ou gás. 16 Geocompostos São feitas a partir de uma combinação de dois ou mais tipos de geossintéticos. Exemplo: geotêxtil - georrede ; geotêxtil - geogrelha ; geomenbrana ; ou de um geocomposto de drenos verticais e são formadas por uma drenagem de plástico rodeado por um filtro geotêxtil. Geocompostos argilosos São pré-fabricados com uma camada de argila bentonítica tipicamente incorporada entre uma camada de geotêxtil superior e inferior ou ligados a uma geomembrana ou camada única de geotêxtil. Quando hidratado eles são eficazes como uma barreira para o líquido ou gás e são muito utilizados em aterro, aplicações marítimas. E muitas vezes sao aplicadas com geomembranas. Geotubos São tubos feitos de polímeros usados para drenagem de líquidos ou gases, Muito utilizados em aterros sanitários. Geocélula São tiras de folhas poliméricas, as tiras são juntadas para se formar células interligadas e são integradas e preenchidas com solo ou concreto. São Blocos ou caixa de espuma de poliestireno para formar uma rede de baixa densidade. É utilizado para isolamento termico, é preenchido com 17 Geoespuma camadas para deduzir os preços das paredes com o solo. QUADRO – 1 – Geossintéticos Fonte: adaptado de BATHURST (2013) 2.3 ESTABILIDÁDE DOS TALUDES A estabilidade dos maciços deve, necessariamente, levar em conta o equilíbrio entre essas forças, uma vez que as duas primeiras se somam, e tendem a movimentar a massa de solo encosta abaixo agravando o risco dá encosta deslizar, enquanto a última atua como um freio a essa movimentação. Além do mais, é muito importante compreender exatamente o mecanismo de atuação de cada força, para poder projetar medidas preventivas a escorregamentos. De acordo com Borges (1995) depois da invenção da técnica de terra amarrada, o conceito de solo reforçado vem se modificando, sendo possível hoje, realizar além de sistemas unidimensionais dos sistemas metálicos, sistemas multidimensionais com grande variedade de materiais como os geossintéticos. Para Borges (1995) dependendo das características dos elementos, obtêm-se dois tipos de solo reforçado: Solos Macro – Reforçado: que utilizam elementos de reforço de grandes dimensões comparados ao tamanho da granulometria do solo, cada elemento influencia em um aumento significativo no volume do solo sendo assim suficiente um volume limitado de elementos de reforço. Solos Micro – Reforçado: utilizam elementos de pequenas dimensões, sendo nesse caso não interferindo muito no aumento do volume de solo mais tendo assim quer ter um elevado numero de elementos para se fazer o reforço. De acordo com Sieira (2009) os solos possuem elevadas resistências a compressão, porem a resistência a tração é muito baixa por isso os geossintéticos são tão úteis. Os geossintéticos trabalham absorvendo os esforços e redistribuindo a matriz do solo limitando as deformações laterais da estrutura do solo. A diferença de tensões é controlada por dois fatores: a resistência á tração dos geossintéticos sob 18 condições confinadas e a resistência ao arrancamento do geossintético a massa de solo. As camadas superiores, uma ou duas, são constituídas por materiais betuminosos, subjacentes a estas encontram-se a camada de base constituída por material granular estabilizado com ligante hidráulico, apresentando ainda uma camada de sub-base, geralmente, constituída por material granular de granulometria extensa, estabilizado mecanicamente (MASSAD, 2003). De acordo com Augusto Filho e Virgili (1998) as principais características que influenciam nas movimentações de massas, é a natureza do material, tipo e velocidade do movimente e a quantidade de água presente no material. As movimentações de massa são classificadas em: Escoamento: Corresponde a uma deformação do maciço, ou a movimentação contínua, com ou sem superfície definida de movimentação. A movimentação do escoamento pode acontecer nas formas de fluído viscoso ou plástico. Escorregamentos: Corresponde a uma movimentação de massa finita ao longo de uma superfície definida de deslizamento e se classificam em dois tipos: escorregamentos rotacionais ou translacionais. Subsidências: Corresponde a uma movimentação de massa finita, ou deformação continua de direção vertical e quando a movimentação de massa é rápido, trata-se de um desabamento. Rastejos: São movimentações lentas e contínuas de materialdas encostas, de carácter hidrodinâmico. Podem mover grandes massas de solo, sem que haja diferenciação entre materiais movimentados e materiais estacionários. E a Movimentação é dada pela ação da gravidade. Torrentes: são formas rápidas de escoamento, de carácter hidrodinâmico. E são ocasionadas por perda de atrito no interior do maciço, devido à destruição da estrutura do solo, por excesso de água no interior do maciço. Avalanches: São movimentos catastróficos de massas constituídas por uma mistura de solo e rocha. São movimentos bruscos, que se iniciam sob a forma de escorregamentos normais, mas que se tornam acelerados devido à elevada inclinação da encosta. 19 2.4 RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO A resistência ao cisalhamento é a propriedade do solo em suportar cargas e conservar a estabilidade do material, toda massa de solo rompe quando a resistência ao cisalhamento é excedida. Essa resistência se compõe basicamente de dois componentes que são a coesão e o atrito. Caputo (1988) diz que a resistência ao cisalhamento das areias saturadas é muito baixa, com o aumento da pressão neutra pode ocorrer o escoamento do fluido ocorrendo o decréscimo da resistência ao cisalhamento acontecendo o efeito da liquefação das areias. Já cisalhamento dos solos coesivos acontece pelos principais fatores: o estado do adensamento do solo, a sensibilidade da sua estrutura as condições de drenagem e a velocidade de aplicação das cargas Segundo Mendes (2008) as encostas naturais formadas por solos residuais não saturados tem sua margem de segurança relacionada á sucção matricial, que proporciona um significativo na parcela de resistência ao cisalhamento do solo. Mais no, entanto as infiltrações da agua da chuva prolongada podem produzir sucção matricial em um determinado ponto da encosta e torna – lá instável e propensa à escorregamentos. De acordo com Departamento de Estradas de rodagem de São Paulo – DER – SP (2001) os escorregamentos devido a saturação do solo ocorrem devido a elevação do lençol freático ou devido à saturação temporária do solo, ocorrida pela infiltração decorrente durante prolongados períodos de chuva, isso leva a instabilizarão dos materiais por aumento das pressões neutras e o efeito que a água faz como redutor da resistência dos materiais envolvidos (FIGURA 1). 20 FIGURA 1 - Escorregamento devido à saturação do talude Fonte: DER – SP, (1991). Com a saturação do solo no talude de terra, cria – se uma superfície estável entre duas massas de solo onde indica-se um plano mais propício a deslizamentos das massas (FIGURA 2). Estabelecendo assim uma superfície de ruptura ocasionada pela saturação do maciço (CALLE,2000). FIGURA 2 – Superfície de ruptura no talude devido saturação do solo Fonte: DER – SP, (1991). Segundo Fiori e Carmignani (2015) um dos mais conhecidos critério de ruptura é o critério de Mohr-Coulomb, que possui uma reta envelope tangenciada ao circulo de Mohr, que representa as combinações criticas dos esforços principais (FIGURA 3) . A equação dada nessa reta é dada por: 21 𝜏 = 𝑐 + 𝜎𝑛𝑡𝑔 ∅ EQUAÇÃO 1 Onde: 𝜏 - Representa o máximo esforço cisalhante ou máxima resistência ao cisalhamento. ∅ - Representa o ângulo de atrito ∁ - Representa a coesão 𝜎𝑛 - Representa a tensão que atua no plano de ruptura Figura 3 – Critério de ruptura de Mohr-Coulomb Fonte: FIORI e CARMIGNANI, (2015). 2.5 ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO De acordo com Pimentel (2008) O ensaio mais antigo para determinar a resistência ao cisalhamento dos solos é o ensaio de cisalhamento direto (FIGURA 4), é ele é baseado pelo critério de Coulomb. 22 Figura 4 - Ensaio de cisalhamento direto com geossintéticos entre duas caixas de solo Fonte: AGUIAR, (2003). Aguiar (2003) descreve que no ensaio de cisalhamento direto em solos com adição de geossintéticos, consiste em colocar uma massa de solo dentro de uma caixa e botar na parte superior ao geossintético tendo – se no inferior um suporte rígido ou outra caixa preenchida de solo (FIGURA 5). A parte superior da caixa desliza-se sobre o geossintético que sofre ação de uma tensão normal. Figura 5 - Ensaio de cisalhamento direto com geossintético em base rígida Fonte: AGUIAR, (2003). De acordo com Pimentel (2008) o procedimento para execução do ensaio de cisalhamento direto pode ser dividido em três fazes: preparação dos corpos de 23 prova, hidratação sob confinamento e cisalhamento. A fase da preparação do corpo de prova é a fase inicial onde é coletado o material para ser analisada, a fase da hidratação é a fase onde o material é sobreposto a água até que ocorra a saturação, depois vem a faze do cisalhamento onde serão aplicadas as tensões para verificar a resistência. Segundo Maia (2011) a vantagem do cisalhamento direto é a facilidade de execução, mais esses ensaios possuem limitações como a ocorrência da rotação da superfície cisalhante ocasionada pelo deslocamento vertical diferenciado entre as partículas do corpo de prova, e isso pode acontecer devido as deformações tensões ao longo das superfícies de cisalhamentos não uniformemente distribuídos devido a rigidez superior e inferior da caixa de cisalhamento dependendo do tipo e das dimensões transversais dos equipamentos, dos pontos de aplicação e reações das características dos materiais e da densidade do corpo de prova. O ensaio deve ser repedido algumas vezes para diferentes tensões, para que se possa definir uma relação entre as tensões de cisalhamento e a tensões normais. A partir desses dados é gerada a envoltória de resistência e se obtém os dados da adesão e o ângulo de atrito solo - geossintético (AGUIAR 2003) Os valores de resistência do solo obtidos pelo ensaio são plotados em função da tensão vertical efetiva dessa maneira são obtidas as envoltórias de resistência para vários níveis de sobrecarga. 2.6 MÉTODOS DE ANÁLISE DE ESTABILIDADES DE TALUDES A analise da estabilidade de taludes parte do pressuposição do equilíbrio entre as forças, atuantes no maciço de solo, sendo assim, as forças atuantes na instabilidade do talude deve ser menor que a força resistentes do solo. Quando as cargas atuantes são maiores que as forças resistentes o talude é considerado instável com grande risco de desabamento. Quando esse nível é atingindo o talude gera sinais que ajudam a identificar o estado de instabilidade (SOUZA FILHO, SANTOS; CARNEIRO, 2014). Tais como: embarrigamento de sua face, Aparecimento de trincas e fissuras na sua crista Perca de verticalidade ou prumo de árvores ou postes que estejam sobre a superfície do talude Arraste de água e partículas de solo para fora do maciço terroso 24 A análise da estabilidade de talude envolve na obtenção de um fator de segurança. O fator de segurança é obtido através das forças de resistência a ruptura e as forças atuantes tangencialmente a superfície de ruptura, se o fator de segurança for de menor unidade tem-se um estado de equilíbrio limite, onde o talude encontra-se frágil e muito instável. Se o fator de segurança for de maior unidade o talude encontra-se estável ( OLIVEIRA ; ALMEIDA, 2011). Segundo Oliveira e Almeida (2011) o fator de segurança representa a estabilidade ou a ruptura de uma determinada massa de solo. Por essa razão deve- se diminuir a resistência ao cisalhamento de um solo para trazer ao estado de um equilíbrio limite ondeo fator de segurança é dado pela equação 2: 𝐹𝑆 = 𝑅 𝑆 EQUAÇÃO 2 Onde: 𝐹𝑆 – Fator de segurança 𝑅- Resultante das forças resistentes 𝑆- Resultante das forças atuantes a favor do movimento de ruptura Existem algumas metodologias para calcular a analise de estabilidade de talude, essas metodologias são caracterizadas quanto a forma da superfície de ruptura, quanto a equação de equilíbrio empregada e quanto as hipóteses entre as forças nas fatias do talude (HORST 2007). Os principais métodos são: Análise de Talude Infinito Método de Bishop Método de Spencer Método de Janbu Método das fatias 2.6.1. ANÁLISE DE TALUDE INFINITO Esse método trata–se de taludes naturais de grandes extensões, e de manto com reduzida espessura, a ruptura ocorrente nesses tipos de taludes é dos 25 tipo planar com linha critica de ruptura situada no contato com do solo firme (MASSAD 2003). Hipótese: O talude é considerado infinito para ambos os lados A superfície de deslizamento é paralela á superfície de deslizamento As tensões em cada face lateral A-A’ B-B’, são iguais em direção e intensidade e oposta no sentido Campo de Aplicação: Taludes homogêneos de solos não coesivos, em que a estratigrafia não permita a formação de uma superfície de escorregamento em forma de concha. Equação do Fator de segurança: FS = 𝑐+[𝛾.𝑧.𝑐𝑜𝑠𝛽−𝑢 ].𝑡𝑔𝜙 𝛾.𝑧.𝑠𝑒𝑛𝛽.𝑐𝑜𝑠𝛽 EQUAÇÃO 3 Onde : FS- Fator de Segurança C - Coesão β - Inclinação Constante do Talude u- Poro – Pressão 𝜙 – Ângulo de Atrito 𝛾 – Peso especifico do solo Z – Espessura da Camada de Solo 2.6.2. METODO DE BISHOP Esse método divide as massas a cima da superfície de ruptura em fatias, os esforços atuantes nas fatias são representados pelo seu peso. Para determinar o valor do fator de segurança utiliza-se a tensão de ruptura o equilíbrio de forças nas duas direções e o equilíbrio do momento (SANTOS; VILAR, 2004). Hipótese: A superfície de deslizamento é circular 26 Não há forças de corte entre as fatia, dando que as forças de interação entre elas são consideradas horizontais. As forças verticais são consideradas em equilíbrio. Campo de Aplicação: Possível de estender este método a taludes não homogêneos com valores de c e de 𝜙 não nulos em qualquer superfície de deslizamento é aproximadamente circular. Equação do fator de Segurança: FS = Ʃ(𝑏𝑐+𝑊−𝑢𝑏).𝑡𝑔𝜙 1 𝑚𝛼 Ʃ 𝑊.𝑠𝑒𝑛𝛼 EQUAÇÃO 4 Onde: 𝑚𝛼 = 𝐶𝑂𝑆𝛼 [1 + 𝑡𝑔𝛼.𝑡𝑔𝜙 𝐹𝑠 ] EQUAÇÃO 5 Onde: FS- Fator de Segurança Ʃ – Somatório C - Coesão u- Poro – Pressão 𝜙 – Ângulo de Atrito W- Peso da Fatia de Solo b – Largura da Base da Camada de Solo 𝛼 – Ângulo Tangente ao Centro da Fatia com a Horizontal 2.6.3. MÉTODO DE SPENCER Segundo Resende (2013) o método de Spencer é um método rigoroso, Primeiramente era utilizado para superfície circular, mas foi ajustado também para superfícies com formas irregulares. pois atende a todas as equações de equilíbrio de forças e de momentos. Também consideram – se que que todas as forças podem 27 ser substituídas por uma resultante, formando um ângulo satisfazendo o equilíbrio dos momentos. Hipótese: As forças da interação tem as mesmas direções A reação normal atua no centro da base da fatia O método é resolvido por interação Campo de Aplicação Taludes não Homogêneos com qualquer geometria Equação do Fator de Segurança FS = Ʃ 𝑐.𝑙.𝑐𝑜𝑠𝛼+(𝑊−𝑢.𝑙).𝑡𝑔𝜙.𝑐𝑜𝑠𝛼 Ʃ 𝑊.𝑠𝑒𝑛𝛼+Ʃ𝑘.𝑊±𝐴−𝐿.𝑐𝑜𝑠𝜔 EQUAÇÃO 6 FS- Fator de Segurança Ʃ – Somatório C - Coesão u- Poro – Pressão 𝜙 – Ângulo de Atrito W- Peso da Fatia de Solo 𝛼 – Ângulo Tangente ao Centro da Fatia com a Horizontal 𝐿 – Linha de força (força por unidade de comprimento) 𝑙- Comprimento linear da fatia 2.6.4. MÉTODO DE JANBU O método é adotado tanto para superfície circular quanto para superfície irregular, esse método se baseia no equilíbrio das forças e momentos e possui um fator de correção empírica que depende do tipo de solo e a forma da superfície de ruptura ( XAVIER DOS SANTOS, 2009). Hipótese: As forças da interação entre as fatias têm uma inclinação horizontal Campo de Aplicação 28 Taludes não Homogêneos Equação do Fator de Segurança FS = 𝑓0 Ʃ 𝑤.𝑡𝑔𝛼 Ʃ[𝑐.𝑏+(𝑤−𝑢𝑏)𝑡𝑔𝜙] 𝑐𝑜𝑠𝛼.𝑚𝛼 EQUAÇÃO 7 Onde: 𝑚𝛼 = 𝐶𝑂𝑆𝛼 [1 + 𝑡𝑔𝛼.𝑡𝑔𝜙 𝐹𝑠 ] EQUAÇÃO 8 Onde: FS- Fator de Segurança Ʃ – Somatório C - Coesão u- Poro – Pressão 𝜙 – Ângulo de Atrito W- Peso da Fatia de Solo 𝛼 – Ângulo Tangente ao Centro da Fatia com a Horizontal b – Largura da Base da Camada de Solo 𝑓0 – Fator de Correção empírico 2.6.5. MÉTODO DAS FATIAS Esse método divide o talude em fatias em locais de potencial deslizamento, nas quais podem ser definidas diferentes larguras para cada fatia de solo, esse método é um dos mais utilizados para analisar a estabilidade de um talude, a base de cada fatia é representada por uma reta ao invés de uma curva. O fator de segurança é definido pelo coeficiente entre o momento resistente, dependente da coesão e do ângulo de atrito. E o momento solicitante relativo ao centro da superfície circular de deslizamento (FREITAS, 2011). Hipótese: 29 A superfície de deslizamento é circular As forças de ambos os lados de cada fatia são ignorados Campo de Aplicação: Possível de estender este método a taludes com valores de c e de 𝜙 não nulos Equação do Fator de Segurança : FS = Ʃ [𝑐( 𝑏 𝑐𝑜𝑠𝛼 )+(𝑤 𝑐𝑜𝑠𝛼−𝑢.( 𝑏 𝑐𝑜𝑠𝛼 )).𝑡𝑔𝜙] Ʃ 𝑊.𝑠𝑒𝑛𝛼 EQUAÇÃO 9 Onde: FS- Fator de Segurança Ʃ – Somatório C - Coesão u- Poropressão 𝜙 – Ângulo de Atrito W- Peso da Fatia de Solo 𝛼 – Ângulo Tangente ao Centro da Fatia com a Horizontal b – Largura da Base da Camada de Solo 30 3 OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GERAL Realizar análise de estabilidade de talude com o uso de geossintéticos, de modo a aferir a variação do fator de segurança para a atividade global para o maciço de solo. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Verificar na literatura e através de ensaios o acréscimo de resistência adequada com o uso dos geossintéticos. Realizar análises do fator de segurança através dos métodos das fatias. Propor um layout de projeto para recuperação de taludes em estudo. 4 MATERIAIS E MÉTODOS O maciço analisado encontra- se no trecho da TO 255 que se localiza – se entre as cidades de Porto Nacional - TO e Fatima – TO (Figura 6) Figura 6 – Localização do talude de terra na TO - 255 Fonte: GOOGLE EARTH, (2012) Para a elaboração dessa pesquisa foram realizados ensaios geotécnicos em laboratório. Para isso foram coletadas amostras deformadas e indeformadas no macico de solo (FIGURA 7), para que seja possível determinar os índices físicos, como coesão e ângulo de atrito do solo que compõem os taludes de terra da TO- 225. Figura 7 – Taludede terra Fonte: Arquivo próprio 32 Os ensaios de caracterização foram: limites de Atterberg de acordo com a NBR 6457/2016, massa específica conforme a NBR 7185/2016 e analise granulométrica seguindo as recomendações da NBR 11355/2015. O Ensaios de limites de Atterberg (figura 7) se divide-se em dois; o primeiro é o limite de liquidez que é realizado da seguinte maneira: coloca - se parte da amostra no recipiente de porcelana e aos poucos se adiciona água até a homogeneização da massa, depois passa-se para a concha do aparelho de casagrande certa quantidade dessa massa com a espátula, de tal forma que a parte central fique com 1 cm de espessura, depois faz-se com o cinzel uma ranhura no meio da massa, no sentido do maior comprimento do aparelho, após Retira-se uma pequena quantidade do material no local onde as bordas da ranhura se tocaram para a determinação da umidade. Após retira-se uma pequena quantidade do material no local onde as bordas da ranhura se tocaram para a determinação da umidade. O segundo é o limite de plasticidade que consiste em colocar parte da amostra no recipiente de porcelana e vai-se adicionando água até a homogeneização da massa; molda-se certa quantidade da massa em forma elipsoidal rolando-a em seguida sobre a placa de vidro, até que fissure em pequenos fragmentos quando essa atingir dimensões de 3mm de diâmetro e 10cm de comprimento, coletam-se alguns fragmentos fissurados para a determinação da umidade; repete-se o processo no mínimo por mais quatro vezes. Figura 8 – Ensaios de Limites de Atterberg Fonte: Arquivo Próprio O ensaio de massa especifica dos grãos (Figura8) foi realizado, lavando a amostra e secar em estufa a 105±5ºC por 24 h ou até constância de massa, foi colocado a amostra em água a temperatura ambiente por no mínimo 24 horas, secar 33 superficialmente a amostra com pano úmido e determinar a massa Ms (Massa saturada superfície seca), foi colocar a amostra em um recipiente para a determinação da massa saturada superfície seca submersa (Ma), colocando para secar novamente a amostra em estufa a 105±5ºC por 24 H ou até constância de massa e pesar determinando a massa seca (M) Figura 9 – Ensaio de massa específica dos grãos Fonte: Arquivo Próprio O ensaio de Granulometria ( Figura 9) foi realizado, secando a amostra em estufa a 110ºC, até constância de peso, coloca - se a amostra sobre a peneira superior do conjunto, tampar e agitar, até a completa classificação do material. Colocar a amostra sobre a peneira superior do conjunto, tampar e agitar, até a completa classificação do material, retirou – se as peneiras e removeu o material retido para uma cápsula, determinando sua massa. Figura 10 – Ensaio de Granulometria Fonte: Arquivo Próprio Além destes ensaios foram realizados os ensaios de cisalhamento direto com amostras indeformadas. Este ensaio será realizado de acordo com a ASTM 34 D3080/2011, Adensamento e foi realizado de acordo com a NBR 12007/1990 e o de Frasco de Areia e de speed que foram realizados de acordo com a NBR 7185/1986. O ensaio de cisalhamento direto (Figura 10) consiste na primeira parte com a coleta da amostra que é feita in loco com, 3 moldes de em forma quadrada, após isso cada corpo de prova é submetido a ficar 24 horas sobre uma prensa hidráulica suportado por uma determinada carga, após passar pela prensa é botado no equipamento de cisalhamento direto para poder cisalhar. No equipamento de cisalhamento direto são conferidos a superfície de deslizamento e o valor da tensão necessária para provocada deformação no corpo de prova. Esse método é repetido três vezes cada vez aumentando a tensão do corpo de prova na prensa. Com isso obtivesse os resultados do ângulo de atrito e a coesão. Figura 11 – Ensaio de Cisalhamento Direto Fonte: Arquivo Próprio (2016) O ensaio de adensamento (Figura 11) também é dividido em duas partes a primeira consiste na coleta do corpo de prova in loco, utilizando um molde cilíndrico e após enrolado em papel filme para não perder a umidade. Após ter sido feita a parte da coleta a amostra é colocada no equipamento de adensamento, onde o material irá sofrer esforços de compressão a cada 24 horas, aumentando por 5 dias com cargas determinadas. Após os 5 dias ira sofrer descompressão a cada 24 horas, diminuindo as cargas por 3 dias. Com isso foi analisado a capacidade no material em ser comprimido e descomprimir. Com isso temos os resultados de índice de compressão (Cc) e índice de Recompressão (Cr). 35 Figura 12 – Ensaio de Adensamento Fonte: Arquivo Próprio (2016) O ensaio de Frasco de Areia (Figura 12) consiste na escavação de um cilindro de 20 centímetros de profundidade feita em cima de um base de metal com furo no meio onde é o local para ser escavado. Após a escavação é pesado o material dentro do frasco de areia e colocando no furo escavado, depois é pesado o resto do material que ficou no frasco e diminui para saber o peso do material que ficou no furo, depois também pesa o matéria real do maciço que foi escavado no furo, e com isso é obtido os valores de massa especifica do local Figura 13 – Ensaio de Frasco de Areia Fonte: Arquivo Próprio (2016) O ensaio de speed (figura 13) consiste em pegar uma amostra de 10 gramas a uma profundidade de 20 centímetros, após é colocando a amostra dentro do equipamento de speed é colocado junto com duas esferas metálicas e uma capsula de carbureto e balança o equipamento por aproximadamente 10 minutos. 36 Em cima do equipamento speed, contêm um anel de pressão que mede a pressão exercida dentro do equipamento com o valor da pressão é utilizado em uma tabela onde é dada o resultado da umidade do solo. Figura 14 – Ensaio de Speed Fonte: Arquivo Próprio (2016) Após isso foi implementado em uma planilha eletrônica o método de estabilidade de taludes conhecido como método das fatias. Pelo qual foi determinado o fator de segurança do maciço. A planilha eletrônica foi feita no Excel onde foi produzido em forma de calcular o fator de segurança usando os dados dos índices físicos dos ensaios anteriores e também para determinar a superfície de ruptura do maciço. Figura 15 – Fluxograma dos Materiais e métodos Fonte: Arquivo Próprio (2016) 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES Após a realização dos ensaios de caracterização foi possível classificar o solo, os resultados obtidos para estes quesitos estão descritos na tabela 1 e na Figura 15. TABELA 1 – Resultados dos Limites de Atterberg RESULTADOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS Limite de Liquidez WL 38 Limite de Plasticidade WP 30 Índice de Plasticidade IP 8 Massa Específica dos Sólidos 2,850 g/cm³ Fonte: Elaboração Própria (2016) Na Figura 15 é mostrada a curva granulométrica onde é possível observar que a maior parcela de solos encontra-se na fração de silte com (64%) seguido por argila (26%). Entretanto de acordo com o Sistema Unificado de Classificação do solo (SUCS) como base nos resultados descritos na tabela 1 o solo pode ser classificado como uma argila inorgânica de baixa compressibilidade. Figura 16 – Gráfico de Granulometria Fonte: Elaboração Própria (2016) Foram realizados ensaios mecânicos para obtenção de parâmetros de resistências como, coesão, ângulos de atrito, umidadedo solo em estado natural, 38 peso especifico para as mesmas condições de umidades já citados como pode ser visto na Figura 16 e na tabela 2. Figura 17 – Envoltória de Resistencia do Cisalhamento Direto Fonte: Elaboração próprio (2016) TABELA 2 – Tabela de Massa Específica MASSA ESPECÍFICA DO SOLO Massa Específico do Solo Natural ρ 1,911 (g/cm³) Massa Específico do Solo Natural seca w 1,649(g/cm³) Fonte: Elaboração Própria (2016) A coesão encontrada em laboratório foi satisfatória já o ângulo de atrito pode ter sofrido interferência do efeito da sucção matricial no maciço. O ensaio de adensamento foi feito na condição natural de umidade e é mostrada na curva da figura 17. 39 Figura 18 – Curva de Adensamento. Fonte: Elaboração próprio (2016) Para os carregamentos (200 kPa, 300kPa, 400kPa, 500kPa e 600 kPa), não foi possível identificar qual valor da tensão de pré – adensamento, pois o primeiro carregamento encontra – se no trecho da reta virgem mas foi possível identificar o índice de compressão (Cc) e o índice de recompressão (Cr) (Tabela 3). TABELA 3 – Índices Físicos ÍNDICES FÍSICOS Índice de Compressão Cc 0,830 Índice de recompressão Cr 0,088 Fonte: Elaboração Própria (2016) Pelo ensaio de adensamento não foi possível identificar qual o valor da tensão de pré-adensamento, entretanto sabe-se que o talude não apresenta sobrecarga, então fez-se o cálculo da tensão efetiva até a base, visto que era conhecido os valores do peso especifico e da cota entre a base e o topo do talude, assim pode-se encontrar a tensão atuante, a qual sugere-se que seja próximo da tensão de pré-adensamento seja próximo a este valor, isto é, 152 kPa. A partir desses parâmetros foi possível averiguar quais eram as condições do talude em forma natural. 40 Simulando na planilha eletrônica conseguimos encontrar a superfície de ruptura mostrada na Figura 18. Figura 19 – Superfície de Ruptura Fonte: Elaboração próprio (2016) Calculado os fatores de segurança de acordo com os métodos de Fellenius e de Bishop obtivemos os resultados os resultados do fator de segurança na tabela 3. TABELA 4 – Tabela de Fatores de segurança. FATOR DE SEGURANÇA Fellenius 5,12 Bishop 4,41 Fonte: Elaboração Própria (2016) Com esses resultados de fatores de seguranças mostra – se que a resistência é bem maior que a solicitação, então indica – se o geossintéticos do tipo geogrelhas e/ou geotêxtil para contenção de erosões de modo que seja garantidas a segurança e estabilidade na base do talude, fazendo – se que ele não diminua seu fator de segurança. Outro fator que pode influencia é o nível d’água, entretanto não foi encontrado na cota de analise do talude, por se tratar de um trecho de maior altitude. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6 CONCLUSÃO A estabilidade do talude depende de vários fatores que contribuem para sua resistência. Os principais são o ângulo de atrito, Coesão que são parâmetros físicos de resistência do solo e o nível da agua que entra pelos capilares dos grãos de solos fazendo com que diminua a resistência e encharcando o solo fazendo com que ele aumente seu peso. Mesmo tratando-se de um solo fino nas condições naturais de campo, foi possível realizar taludes com maiores inclinações. Outro fator que podem garantir isso é a presença de solos não saturados uma vez que o gral de saturação para a humidade encontrada em campo é inferior a 100%. Os parâmetros de resistência do solo (Coesão e ângulo de atrito), encontrados no ensaio de cisalhamento direto também influenciam no aumento da inclinação do talude. Os valores de resistências encontrados foraa de 53° para o ângulo de atrito e de 9 kPa para coesão A estabilidade do talude de solo com 8 metros de altura, peso especifico de 19 kN/m3 foram aferidas pelos métodos de Fellenius e Bishop que obteve o valor de segurança 5,12 e 4,41 respectivamente. A estabilidade ainda é garantida uma vez em que os fatores de segurança obtidos pelos dois métodos foram superiores a 1,5, ficando garantida a estabilidade do talude desde que as condições adotadas para os cálculos deste talude sejam mantidas. É importante controlar a erosão superficial do talude fazendo o uso de mecanismos que combatam a forma agressiva com que a água e o vento agem sobre a partículas de solo mais fino. Recomenda-se utilizar o geossintéticos em toda extensão do talude em especial próximo ao pé do talude para que não haja erosão dessa região e comprometimento da estabilidade do mesmo. Os geossintéticos mais aconselháveis são do tipo geogrelha ou do tipo grama armada de modo seguida do plantio de vegetação do tipo gramínea como auxilio de cobertura vegetal. 42 REFERÊNCIAS ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11682: Estabilidade de taludes. Rio de Janeiro, 2006. AGUIAR, V.R Ensaio de Rampa para o Estudo de Resistencia de Interfaces Solo – Geossintético. 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SOUZA FILHO,H.L , SANTOS,R.R.A, CARNEIRO.W.J.O A Bioengenharia na Estabilização de Taludes e Encostas Naturais na Cidade de Salvador – BA. Seminário Estudantil de Produção Acadêmica, Universidade de salvador, Salvador, BA, P.19, 2014 APÊNDICE A LOCAL : rS (g/cm 3) : 2,850 PROF. (m) : DATA : AM nº : POÇO : BLOCO nº : OPER. : IDENT, : Cápsula nº 45 48 DC nº 96 S + T + A g 104,33 97,78 93,10 g 96,04 S + T g 101,68 95,76 90,89 % 3,25 Tara (T) g 25,34 24,85 26,21 g 93,02 Água (A) g 2,65 2,02 2,21 Sólidos (S) g 76,34 70,91 64,68 w % 3,47 2,85 3,42 PENEIRA MASSA RETIDO RET. AC. PASSADO nº (g) (%) (%) (%) 4 0,00 0,0 0,0 100,0 10 (1,2mm) 0,03 0,0 0,0 100,0 30(0,6mm) 0,37 0,4 0,4 99,6 40(0,42mm) 0,45 0,5 0,9 99,1 60(0,25mm) 0,23 0,2 1,2 98,8 100(0,15mm) 0,23 0,2 1,4 98,6 200(0,075mm) 0,29 0,3 1,7 98,3 Prato 0,02 0,0 1,7 98,3 TEMPO (t) T m.10-4 z Di P(<Di) (min) (ºC) (Pa.s) (cm) (mm) (%) 0,5 43,0 25,0 8,96 4,75 -3,61 0,0375 39,4 65,2 1 42,0 25,0 8,96 5,02 -3,61 0,0273 38,4 63,6 2 38,0 25,0 8,96 6,08 -3,61 0,0212 34,4 56,9 4 35,0 25,0 8,96 6,88 -3,61 0,0160 31,4 52,0 8 31,0 25,0 8,96 7,94 -3,61 0,0121 27,4 45,4 15 29,0 25,0 8,96 8,47 -3,61 0,0091 25,4 42,0 30 23,0 25,0 8,96 10,07 -3,61 0,0071 19,4 32,1 60 23,0 26,0 8,77 10,07 -3,39 0,0049 19,6 32,5 120 21,0 26,0 8,77 10,60 -3,39 0,0036 17,6 29,2 240 20,0 27,0 8,57 10,87 -3,15 0,0025 16,9 27,9 480 19,0 25,0 8,96 11,13 -3,61 0,0019 15,4 25,5 1440 16,0 25,0 8,96 11,93 -3,61 0,0011 12,4 20,5 r(H) ANÁLISE GRANULOMÉTRICA CONJUNTA - NBR 6502 TIPO : VOLUME (cm3) : SOLUÇÃO P. A. r(H)-rw(H) Recipiente S + A DADOS DO SOLO UMIDADE (w) MASSA INICIAL 118/08/2016 w média PENEIRAMENTO PROVETA nº : DADOS DO ENSAIO ASTM 151 - H Sólidos DENSÍMETRO nº : TIPO : 881433 rw(H) 0,5 HEXAMETAF. SÓDIO c (m) : DEFLOCULANTE : 125,0 -- OBS. : SEDIMENTAÇÃO Nº (mm) (%) 4 4,76 100,0 0,002 0,06 0,2 0,6 2 0 10 2,00 100,0 0,002 0,06 0,2 0,6 2 5 16 1,20 99,6 0,002 0,06 0,2 0,6 2 10 30 0,60 99,1 0,002 0,06 0,2 0,6 2 15 50 0,297 98,8 0,002 0,06 0,2 0,6 2 20 100 0,149 98,6 0,002 0,06 0,2 0,6 2 25 200 0,074 98,3 0,002 0,06 0,2 0,6 2 30 0,0375 65,2 0,002 0,06 0,2 0,6 2 35 - 0,0273 63,6 0,002 0,06 0,2 0,6 2 40 - 0,0212 56,9 0,002 0,06 0,2 0,6 2 45 - 0,0160 52,0 0,002 0,06 0,2 0,6 2 50 - 0,0121 45,4 0,002 0,06 0,2 0,6 2 55 - 0,0091 42,0 0,002 0,06 0,2 0,6 2 60 - 0,0071 32,1 0,002 0,06 0,2 0,6 2 65 - 0,0049 32,5 0,002 0,06 0,2 0,6 2 70 - 0,0036 29,2 0,002 0,06 0,2 0,6 2 75 - 0,0025 27,9 0,002 0,06 0,2 0,6 2 80 - 0,0011 20,5 0,002 0,06 0,2 0,6 2 85 0,002 0,06 0,2 0,6 2 90 0,002 0,06 0,2 0,6 2 95 0,002 0,06 0,2 0,6 2 100 612111 GRANULOMETRIA 881433 87275 8621855 692411 AREIA MÉDIA % DENSÍMETROS AREIA GROSSA ARGILA SILTE AREIA FINA CURVA DE DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA - CONFORME NBR 6502 / 65 47 APÊNDICE B LOCAL : ρS (g/cm 3 ) :2,821 PROF: (m) DATA : AM nº : 0,1 POÇO : - BLOCO nº : - OPER. IDENTIF : PONTO DESLOCAMEN TO HORIZONTAL (mm) LEITURA DO ANEL (mm) DESLOCAME NTO VERTICAL (mm) ÁREA CORRIGIDA (cm²) TENSÃO NORMAL CORRIGID A(kpa) FORÇA TAMGECIA L (N) TENSÃO TANGENCIA L (kpa) 0 0,070 0,010 1994,4 26,13 50,07 23,70 9,07 1 0,130 0,030 1994,5 26,10 50,13 71,10 27,24 2 0,220 0,040 1994,5 26,05 50,22 94,80 36,39 3 0,330 0,050 1994,5 25,99 50,32 118,50 45,59 4 0,410 0,050 1994,5 25,95 50,40 118,50 45,66 5 0,490 0,050 1994,5 25,91 50,48 118,50 45,73 6 0,590 0,060 1994,5 25,86 50,58 142,20 54,99 7 0,700 0,060 1994,5 25,81 50,69 142,20 55,11 8 0,810 0,060 1994,5 25,75 50,80 142,20 55,23 9 0,910 0,060 1994,5 25,70 50,91 142,20 55,34 10 1,000 0,070 1994,5 25,65 51,00 165,90 64,67 11 1,110 0,070 1994,5 25,60 51,11 165,90 64,82 12 1,270 0,070 1994,5 25,51 51,27 165,90 65,02 13 1,330 0,070 1994,5 25,48 51,33 165,90 65,10 14 1,430 0,070 1994,5 25,43 51,44 165,90 65,23 15 1,560 0,070 1994,5 25,37 51,57 165,90 65,40 16 1,660 0,070 1994,5 25,31 51,68 165,90 65,54 17 1,790 0,080 1994,5 25,25 51,81 189,60 75,10 18 1,910 0,080 1994,5 25,19 51,94 189,60 75,28 19 2,010 0,080 1994,5 25,14 52,05 189,60 75,43 20 2,130 0,080 1994,5 25,07 52,17 189,60 75,62 21 2,270 0,080 1994,5 25,00 52,32 189,60 75,83 22 2,390 0,080 1994,5 24,94 52,45 189,60 76,02 23 2,510 0,080 1994,5 24,88 52,58 189,60 76,21 24 2,600 0,080 1994,5 24,83 52,68 189,60 76,35 25 2,710 0,080 1994,5 24,78 52,80 189,60 76,52 26 2,860 0,080 1994,5 24,70 52,96 189,60 76,76 27 3,000 0,080 1994,5 24,63 53,12 189,60 76,98 28 3,070 0,080 1994,5 24,59 53,19 189,60 77,10 29 3,210 0,080 1994,5 24,52 53,35 189,60 77,32 ÁREA DA AMOSTRA (cm²) 26,16 ANEL MAIS SOLO (g) VELOC.(mm/min) FORÇA NORMAL (kn) LADO DO ANEL(cm): 5,115 ALTURA DA AMOSTRA (cm) 1,98 0,13082 3213 0,06 TENSÃO (kpa) : 50 1/4.CISALHAMENTO DIRETO 09/08/20160,70 MASSA DO ANEL (g) DADOS ANEL CALIBRAÇÃO : 2,37 122,3 48 LOCAL : ρS (g/cm 3 ) :2,821 PROF: (m) DATA : AM nº : 0,1 POÇO : - BLOCO nº : - OPER. IDENTIF : PONTO DESLOCAMENTO HORIZONTAL (mm) LEITURA DO ANEL (mm) DESLOCAM ENTO VERTICAL (mm) ÁREA CORRIGID A (cm²) TENSÃO NORMAL CORRIGID A(kpa) FORÇA TAMGECIA L (N) TENSÃO TANGENCIA L (kpa) 0 0,030 0,020 1994,4 26,15 100,06 47,40 18,13 1 0,070 0,040 1994,5 26,13 100,14 94,80 36,28 2 0,140 0,060 1994,5 26,09 100,27 142,20 54,50 3 0,200 0,070 1994,5 26,06 100,39 165,90 63,66 4 0,260 0,080 1994,5 26,03 100,51 189,60 72,84 5 0,320 0,090 1994,5 26,00 100,63 213,30 82,04 6 0,390 0,090 1994,5 25,96 100,77 213,30 82,15 7 0,450 0,100 1994,5 25,93 100,89 237,00 91,39 8 0,530 0,110 1994,5 25,89 101,05 260,70 100,69 9 0,600 0,120 1994,5 25,86 101,19 284,40 109,99 10 0,670 0,120 1994,5 25,82 101,33 284,40 110,14 11 0,740 0,130 1994,5 25,78 101,47 308,10 119,49 12 0,800 0,130 1994,5 25,75 101,59 308,10 119,63 13 0,870 0,130 1994,5 25,72 101,73 308,10 119,80 14 0,950 0,140 1994,5 25,68 101,89 331,80 129,22 15 1,010 0,140 1994,5 25,65 102,01 331,80 129,37 16 1,070 0,140 1994,5 25,62 102,14 331,80 129,5317 1,140 0,150 1994,5 25,58 102,28 355,50 138,98 18 1,230 0,150 1994,5 25,53 102,46 355,50 139,23 19 1,290 0,150 1994,5 25,50 102,59 355,50 139,39 20 1,380 0,150 1994,5 25,46 102,77 355,50 139,65 21 1,460 0,150 1994,5 25,42 102,94 355,50 139,87 22 1,560 0,160 1994,5 25,37 103,15 379,20 149,50 23 1,660 0,160 1994,5 25,31 103,35 379,20 149,80 24 1,770 0,160 1994,5 25,26 103,58 379,20 150,13 25 1,860 0,160 1994,5 25,21 103,77 379,20 150,41 26 1,960 0,160 1994,5 25,16 103,98 379,20 150,71 27 2,050 0,170 1994,5 25,11 104,18 402,90 160,42 28 2,140 0,170 1994,5 25,07 104,37 402,90 160,72 29 2,240 0,170 1994,5 25,02 104,58 402,90 161,05 30 2,360 0,170 1994,5 24,96 104,84 402,90 161,44 31 2,470 0,170 1994,5 24,90 105,07 402,90 161,81 32 2,560 0,170 1994,5 24,85 105,25 402,90 162,11 33 2,560 0,170 1994,5 24,85 105,27 402,90 162,11 34 2,680 0,170 1994,5 24,79 105,53 402,90 162,51 35 2,720 0,170 1994,5 24,77 105,62 402,90 162,64 36 2,850 0,170 1994,5 24,71 105,90 402,90 163,08 37 2,950 0,170 1994,5 24,65 106,12 402,90 163,42 1/4. ANEL MAIS SOLO (g) 0,70 09/08/2016 DADOS ANEL CALIBRAÇÃO : 2,37 MASSA DO ANEL (g) CISALHAMENTO DIRETO TENSÃO (kpa) : 100 ÁREA DA AMOSTRA (cm²) 26,16 LADO DO ANEL(cm): 5,115 VELOC.(mm/min) ALTURA DA AMOSTRA (cm) 1,98 FORÇA NORMAL (kn) 0,26163 49 LOCAL : ρS (g/cm 3 ) :2,821 PROF: (m) DATA : AM nº : 0,1 POÇO : - BLOCO nº : - OPER. IDENTIF : PONTO DESLOCAMENT O HORIZONTAL (mm) LEITURA DO ANEL (mm) DESLOCAME NTO VERTICAL (mm) ÁREA CORRIGID A (cm²) TENSÃO NORMAL CORRIGIDA (kpa) FORÇA TAMGECIA L (N) TENSÃO TANGENCIAL (kpa) 0 0,070 0,050 1994,4 26,13 150,21 118,50 45,35 1 0,130 0,080 1994,5 26,10 150,38 189,60 72,65 2 0,150 0,100 1994,5 26,09 150,44 237,00 90,85 3 0,480 0,150 1994,5 25,92 151,42 355,50 137,16 4 0,680 0,170 1994,5 25,82 152,02 402,90 156,07 5 0,750 0,170 1994,5 25,78 152,23 402,90 156,29 6 0,880 0,190 1994,5 25,71 152,63 450,30 175,12 7 0,920 0,200 1994,5 25,69 152,75 474,00 184,49 8 1,010 0,210 1994,5 25,65 153,02 497,70 194,06 9 1,300 0,210 1994,5 25,50 153,91 497,70 195,19 10 1,480 0,210 1994,5 25,41 154,47 497,70 195,90 11 1,600 0,220 1994,5 25,34 154,84 521,40 205,72 12 1,680 0,220 1994,5 25,30 155,09 521,40 206,06 13 1,780 0,220 1994,5 25,25 155,41 521,40 206,47 14 1,840 0,230 1994,5 25,22 155,60 545,10 216,12 15 1,910 0,230 1994,5 25,19 155,82 545,10 216,43 16 2,030 0,230 1994,5 25,12 156,20 545,10 216,96 17 2,110 0,230 1994,5 25,08 156,45 545,10 217,31 18 2,240 0,230 1994,5 25,02 156,87 545,10 217,89 CISALHAMENTO DIRETO 0,70 09/08/2016 DADOS ANEL CALIBRAÇÃO : 2,37 MASSA DO ANEL (g) 1/4. TENSÃO (kpa) : 150 ANEL MAIS SOLO (g) ÁREA DA AMOSTRA (cm²) 26,16 LADO DO ANEL(cm): 5,115 VELOC.(mm/min) ALTURA DA AMOSTRA (cm) 1,98 FORÇA NORMAL (kn) 0,39245 50 LOCAL : PROF: (m) DATA : AM nº : 0,1 POÇO : BLOCO nº : - OPER. TEC. IDENTIF : TENSÃO NORM AL INICIAL (kpa) DESLOC. HORIZ. PICO (mm) TENSÃO TANGENCIAL (kpa) TENSÃO NORM AL CORRIGIDA(kpa 50 77,32 53,35 100 163,42 106,12 150 217,89 156,87 53 9 9,504360657 0,70 09/08/2016 - ÂNGULO DE ATRITO ° : COESÃO (kPa) CISALHAMENTO DIRETO 4/4. 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 T E N S Ã O T A M G E N C IA L ( k P a ) DESLOCAMENTO HORIZONTAL (mm) DESLOCAMENTO HORIZONTAL X TENSÃO TANGENCIAL TENSÃO (kpa) : = 50 TENSÃO (kpa) :=100 TENSÃO (kpa) :=150 y = 1,3597x + 9,5044 R² = 0,9862 0 50 100 150 200 250 25 45 65 85 105 125 145 165 T E N S Ã O T A N G E N C I A L ( k P a ) TENSÃO NORMAL CORRIGIDA (kPa) ENOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA 51 APÊNDICE C pg:1/1 PROJETO: LOCAL DO ENSAIO: ENSAIO (N°)1 2 3 4 5 ESTACA (N°) - - - - - AFASTAMENTO (M) - - - - - CAMADA (N°) BASE - - - - COTA (ELEV) - - - - - PROFUNDIDADE (M) - - - - - FRASCO DE AREIA (N°)1 2 3 4 5 PESO INICIAL DO FRASCO (g) 5061,20 PESO FINAL DO FRASCO (g) 2831,3 PESO DESLOCADO (g) 2229,9 PESO DA AREIA NO FUNIL (g) 538,8 PESO DA AREIA NO FURO (g) 1691,1 DENSIDADE DA AREIA (g/cm³) 1,303 VOLUME DO FURO (cm³) 1297,85 PESO DO SOLO + TARA (g) 2579,8 PESO DA TARA (g) 100 SOLO RETIRADO DO FURO (g) 2479,8 UMIDADE DO SOLO (ESPEEDY) % 15,9 ρ (g/cm³) 1,911 MASSA ESP. APAR. SECO (g/cm³) 1,649 ENSAIO DE COMPACTAÇÃO (g/cm³) 1,925 UMIDADE ÓTIMA (%) 18,5 GRAU DE CCOMPACTAÇÃO (%) 86 VARIAÇÃO DE UMIDADE (%) -2,6 COMPACTAÇÃO SATISFATÓRIO UMIDADE SATISFATÓRIO OPERADOR TÉCNICO: RESULTADO DE COMPACTAÇÃO LABORATÓRIO OBS: ENSAIO DE DENSIDADE IN-SITU METODO FRASCO DE AREIA DADOS DE IDENTIFICAÇÃO DO FURO DETERMINAÇÃO DA DENSAIDADE X SIM SIM SIM SIM SIM NÃO NÃO NÃO NÃO NÃO X SIM SIM SIM SIM SIM NÃONÃO NÃO NÃO NÃO 52 APÊNDICE D LOCAL: SOLO: PROF.: m DATA: AM nº: POÇO: BLOCO nº: OPER.: Determ. nº 1 2 3 4 5 6 7 Cápsula nº 36 3 14 20 24 S + T + A g 16,46 13,91 16,44 14,69 18,46 S + T g 14,09 12,11 13,95 12,79 15,69 Tara (T) g 8,28 7,44 7,32 7,50 7,62 Água (A) g 2,37 1,80 2,49 1,90 2,77 Sólidos (S) g 5,81 4,67 6,63 5,29 8,07 w % 40,8 38,5 37,6 35,9 34,3 Golpes nº 11 15 28 38 50 Determ. nº 1 2 3 4 5 6 7 Cápsula nº 50 15 29 38 38 S + T + A g 12,37 9,57 10,98 11,09 10,63 S + T g 11,28 9,00 10,09 10,41 9,83 Tara (T) g 7,70 7,01 7,09 7,98 7,22 Água (A) g 1,09 0,57 0,89 0,68 0,80 Sólidos (S) g 3,58 1,99 3,00 2,43 2,61 w % 30,4 28,6 29,7 28,0 30,7 Nº de Determ. 5 WL 38 Nº de Determ. 4 WP 30 WP médio 29,5 28,0 ----- 31,0 WP médio 29,9 28,4 ----- 31,3 IP 8 WP - LIMITE DE PLASTICIDADE - MB 31 WL - LIMITE DE LIQUIDEZ - MB 30 CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO DE VALORES INTERVALO DE VARIÇÃO LIMITES DE CONSISTÊNCIA 28 33 38 43 48 w ( % ) Nº DE GOLPES LIMITE DE LIQUIDEZ 10 20 40 5025 53 APÊNDICE E LOCAL : SOLO : PROF. (m) : DATA : AM nº : POÇO : BLOCO nº : OPER. : Cápsula nº 45 48 DC INICIAL 01 INICAL 02 S + T + A g 104,33 97,76 93,11 Recip. nº S TO S + T g 101,68 95,76 90,89 S + T (M1) g 50,17 50,04 Tara (T) g 25,34 24,85 26,21 w media % Água (A) g 2,65 2,00 2,22 Sólidos g 48,51 48,38 Sólidos (S) g 76,34 70,91 64,68 FINAL 01 FINAL 02 w % 3,47 2,82 3,43 Recip. nº U Y 59,89 59,86 nº 5 5 g 221,85 221,85 ºC 19,4 19,4 g 737,73 737,73 g/cm3 0,99832 0,99832 nº 1 2 ºC 16,0 18,0 g/cm3 0,99894 0,99859 g 776,98 776,68 g 738,05 737,87 g 59,89 59,86 g/cm3 2,857 2,839 - 1,0007 1,0004 g/cm3 2,859 2,841 Determ: n 1 2,859 2 2,841 (g/cm3) 0,40 UMIDADE (w) DADOS DO SOLO 0,1 SÃO FELIX TO Massa Espec. Sólidos (20 ºC) 18/08/2016 satisfatório MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS - ABNT - 6508 Picnômetro+Água em T0 [M3] Picnômetro Picnômetro [Mp] Temperatura [T0] CALIBRAÇÃO DO PICNÔMETRO rW MASSA DE SÓLIDOS (MS) MASSA ESPECÍFICA DOS SÓLIDOS - rS(20) 2,850 rS médio (g/cm 3) DADOS DO ENSAIO Intervalo Variação CRITÉRIO DE REJEIÇÃO DE VALORES Determinações: Pic. + Sólidos + Água (M2) Massa Espec. Sólidos TºC menor 3,43 Fator K rW em T0 Picnômetro + Água (M3) Massa Final de Sólidos (MS) Temperatura(Ti)
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