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Samuel Prado CLASSIFICAÇÃO DE SOLOS MCT ÍNDICE 1. CONTEXTO DA METODOLOGIA MCT 2. SOLOS TROPICAIS LATERÍTICOS SAPROLÍTICOS TRANSICIONAIS 3. ENSAIOS MINI-MCV ENSAIO DE PERDA DE MASSA POR IMERSÃO 4. METODOLOGIA DE CLASSIFICAÇÃO 5. APLICAÇÃO CONTEXTO Atualmente, utiliza-se quase que exclusivamente, as metodologias de classificação tradicionais, as quais consideram, para tanto (CAPUTO, 1997): LIMITES DE ATTERBERG GRANULOMETRIA Limite de Liquidez (LL) Índice de Plasticidade (IP) CONTEXTO As classificações não condizem com as reais características dos solos tropicais e suas reais possibilidades de uso. Não retratam o seu alto desempenho em campo quando utilizado em bases e sub-bases de pavimentos, por exemplo. CONTEXTO Segundo Villibor e Nogami (2009), na década de 70 foram constatadas deficiências na sistemática no Departamento de Estradas de Rodagem de São Paulo (DER–SP), dificuldades relacionadas à metodologia dos ensaios tradicionais. A tese de doutorado defendida por Villibor (1981) trouxe soluções com a apresentação da nova sistemática, a MCT (corpos de prova em MINIATURA, COMPACTADO e constituidos de solo TROPICAL) que permitiu o amplo estudo dos solos tropicais brasileiros. CONTEXTO Surgimento da metodologia se deve principalmente: Índices das classificações tradicionais (LL, IP, Granulometria) são ineficientes para identificar solos tropicais. Constatação experimental de bom desempenho em bases constituídas de solo laterítico de granulação fina, apesar de serem considerados inapropriados para bases de pavimentos pelas metodologias tradicionais. CONTEXTO Metodologia desenvolvida especialmente para o estudo de SOLOS TROPICAIS e baseada em propriedades mecânicas e hídricas obtidas de corpos de prova compactados de dimensões reduzidas. CONTEXTO Este ensaio permite determinar, dentre outras, uma propriedade empírica do solo (mini-MCV), que está associada a sua aptidão à compactação, indicação do teor de umidade e energia de compactação mais adequada, identificação dos solos problemáticos à compactação. SOLOS TROPICAIS É indispensável que apresente peculiaridades de interesse geotécnico. Condições (Nogami, 1985): Solos que apresentam comportamento e peculiaridades decorrentes da atuação do processo geológico e/ou pedológico típico das regiões tropicais úmidas. (Nogami e Villibor, 1995) Propriedades comportamentais distintas dos solos tradicionais (SUCS e HBR) Ocorrer em clima úmido e quente LATERÍTICOS Ocorrência de solos lateríticos no Brasil. (Adaptado de Villibor at al., 2000) LATERÍTICOS SAPROLÍTICOS TRANSICIONAIS LATERÍTICOS A principal peculiaridade dos solos lateríticos, que os diferencia dos solos de clima temperado, é a presença de uma CIMENTAÇÃO NATURAL causada pelos óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio. Os grãos mais finos encontram-se agregados e o solo apresenta um aspecto cimentado. (Takeda, 2006) LATERÍTICOS Posição no perfil: ocupam a parte mais superficial do perfil de solo das áreas bem drenadas (acima do lençol freático), como os demais solos de origem pedológica; Espessura: frequentemente constituem camadas com mais de 2 metros mas raramente ultrapassam 10 metros de espessura; Macroestrutura: apresentam-se como que aparentemente homogênea e isotrópica LATERÍTICOS Apresentam CBR relativamente alto; Baixa expansão; Limite de Liquidez (LL) e Índice de Plasticidade (IP) elevados; Alto módulo resiliente; Cor: predominam os matizes vermelho e amarelo; LATERÍTICOS Na engenharia rodoviária, quando devidamente compactados, ao perderem umidade, adquirem condição de baixa perda de resistência ou até nenhuma perda, mesmo na presença de água. Em estado natural, quanto maior seu grau de laterização, menor sua susceptibilidade à erosão. LATERÍTICOS De acordo com a classificação MCT os solos de comportamento laterítico são designados pela letra L e subdivididos em 3 grupos: LA – areia laterítica quartzosa; LA’ – solo arenoso laterítico; e LG’ – solo argiloso laterítico. SAPROLÍTICOS Solos saprolíticos são aqueles que resultam da decomposição e/ou desagregação “in situ” da rocha (considerada material consolidado da crosta terrestre), mantendo ainda, de maneira nítida a estrutura da rocha que lhe deu origem. (Comittee on Tropical Soils of ISSMFE, 1985). SAPROLÍTICOS Posição no perfil: encontram-se, em suas condições naturais, sempre adjacentes a uma camada de outro tipo genético de solos, tais como: laterítico, solo orgânico ou ainda solo transportado; Espessura: as espessuras dessas camadas são as mais variadas, atingindo frequentemente várias dezenas de metros; Macroestrutura: apresentam predominantemente heterogeneidade e anisotropia destacadas SAPROLÍTICOS Cor: apresentam presença de manchas e mosqueamentos com feições herdadas da rocha matriz ou desenvolvidas no processo de intemperismo. Podem variar de extremamente plástico até não plástico e de altamente expansivo (quando encharcados) até muito contrátil (quando seco), de acordo com a rocha de origem. SAPROLÍTICOS Solos de comportamento não-laterítico são designados pela letra N segundo a classificação MCT e subdivididos em 4 grupos: NA – areias, siltes e misturas de areias e siltes com predominância de grão de quartzo e/ou mica, não laterítico; NA’ – misturas de areias quartzosas com finos de comportamento não laterítico (solo arenoso); NS’ – solo siltoso não laterítico; e NG’ – solo argiloso não laterítico. TRANSICIONAIS Solos transportados, geralmente coluvionares, ou ainda, solos não muito afetados pelos processos pedogênicos (Vertamatti, 1998). Seu estudo foi baseado nos solos plintíticos da Amazônia, que podem passar totalmente ou ter uma parcela retida na peneira de abertura igual a 2 mm. TRANSICIONAIS NA (areia não laterítica); NG’ (solo argilosos não laterítico); NS’ (solos siltosos não lateríticos); NS´G’ (solo silto-argiloso não laterítico); TA’ (solo arenoso transicional); TA’G’ (solo areno-argiloso transicional); TG’ (solo argiloso transicional); LA (areia laterítica); LA’ (solo arenoso laterítico); LA’G’ (solo areno-argiloso laterítico); LG’ (solo argiloso laterítico). TRANSICIONAIS ENSAIOS A Metodologia MCT é aplicada somente aos solos que apresentam no mínimo 95% de material passante na peneira de abertura nominal igual a 2 mm. O comportamento de solos mais grossos não é previsível por este método, pois se despreza a influência da parte grossa no comportamento integral do solo tropical. ENSAIOS Ensaio de Compactação Mini-MCV Ensaio no qual a compactação é efetuada com equipamento miniatura, onde, para cada teor de umidade, se aplicam, de maneira padronizada, energias crescentes, até conseguir uma massa específica aparente máxima. Uso de corpos de prova de diâmetro e altura de 50mm e soquete padronizado. Ensaio de Compactação Mini-MCV(DNER-ME 258/94) 2,270 kg Ensaio de Compactação Mini-MCV (Venturini, 2015) Ensaio de Compactação Mini-MCV UMIDADE ÓTIMA (Compactação Proctor Normal) PENEIRA #10 (2mm): 2500g (5x 500g) AFERIÇÃO DO APARELHO Ka = Hcilindro +/- La ADICIONA-SE ÁGUA de forma que consiga se obter porções com UMIDADES SUCESSIVAMENTE CRESCENTES, tal que um ponto fique próximo da umidade ótima do material, dois pontos fiquem no ramo seco e dois pontos no ramo úmido da curva de compactação. MONTAGEM E DISPOSIÇÃO DOS CORPOS DE PROVA NO APARELHO Ensaio de Compactação Mini-MCV DAR GOLPES SUCESSIVOS E EFETUAR A LEITURA no extensômetro correspondente a seguinte serie de golpes: 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192 E 256. Iniciar com a amostra de maior umidade e repetir com as demais. Retirada do soquete e o MOLDE É COLOCADO DE PONTA CABEÇA. EXTRAIR 10 mm do corpo de prova do molde. Efetuar a medida da altura deslocada do corpo de prova. Ensaio de Compactação Mini-MCV O ensaio é interrompido quando: A diferença entre a leitura obtida após 4n golpes for menor que 2mm; Houver intensa exsudação de água no topo e na base do corpo de prova; O número de golpes atingir 256. Ensaio de Compactação Mini-MCV Resultados: N – é o o número de golpes a partir do qual o solo compactado não sofre redução sensível de altura (2 mm). Mini-MCV = 10 logN Ensaio de Compactação Mini-MCV Resultados: c’ – coeficiente de deformabilidade: obtido pela inclinação da curva de deformabilidade para Mini-MCV = 10 interpolada entre os trechos retos das curvas mais próximas. VARIAÇÃO DE ALTURA DO CORPO DE PROVA x log NÚMERO DE GOLPES Ensaio de Compactação Mini-MCV c’ – coeficiente de deformabilidade O coeficiente c’ indica a ARGILOSIDADE do solo, ou seja: - um c’ elevado (acima de 1,5) caracteriza as argilas e solos argilosos, - enquanto que valores baixos (abaixo de 1,0) caracterizam as areias e os siltes não plásticos ou pouco coesivos. - No intervalo entre 1,0 e 1,5 se situam diversos tipos de solos, tais como: areias siltosas, areias argilosas, argilas arenosas e argilas siltosas. Ensaio de Compactação Mini-MCV Ensaio de Compactação Mini-MCV Resultados: (AGUIAR, M. F.) d’ é a inclinação, multiplicada por 10³, do ramo seco da curva de compactação correspondente a 12 golpes do ensaio Mini-MCV . MASSA ESPECÍFICA APARENTE SECA x UMIDADE Perda de Massa por Imersão CORPO DE PROVA COMPACTADO É PARCIALMENTE EXTRAÍDO DE SEU MOLDE – 10 mm. SUBMERSO EM ÁGUA, EM POSIÇÃO HORIZONTAL POR 24h. RECOLHE-SE A PARTE DESPRENDIDA E DETERMINA-SE SUA MASSA SECA. Perda de Massa por Imersão (Venturini, 2015) Perda de Massa por Imersão (Venturini, 2015) Perda de Massa por Imersão Resultados: Perda de Massa por Imersão Pi (%): Onde: ms – massa de solo desprendida por imersão (g); m0 – massa de solo correspondente a 10 mm do corpo de prova deslocado pra fora do cilindro antes da imersão (g). 𝑷𝒊 = 𝒎𝒔 𝒎𝟎 METODOLOGIA Cálculo do e’ (Índice de Laterização): METODOLOGIA Exercício METODOLOGIA - LIMITAÇÕES Só aplicável a solos passantes na paneira 10 (2mm); Não se aplica a entender o comportamento dos solos indeformados, apenas compactados. Ensaios relativamente demorados e trabalhosos, se considerados apenas para classificação. APLICAÇÃO Depois de selecionada a jazida e feita a coleta de solo, foram realizados os ensaios de Compactação Mini-MCV e Perda de Massa por Imersão, obtendo os dados conforme a tabela seguinte: APLICAÇÃO Curva de deformabilidade Variação de altura x Nº de golpes x Mini-MCV APLICAÇÃO Cálculo do parâmetro Mini-MCV Mini-MCV = 10 log N Sendo N = 5 para CP1: Mini-MCV = 10 log(5) = 6,98 = 7,0 Mini-MCV = 7,0 APLICAÇÃO Cálculo de c’ APLICAÇÃO Cálculo de Massa Específica Aparente Seca (MEAS): APLICAÇÃO APLICAÇÃO Assim, calcula-se d’: APLICAÇÃO Cálculo da Perda de Massa por Imersão (Pi) APLICAÇÃO APLICAÇÃO APLICAÇÃO Portanto, Pi = 20%. APLICAÇÃO Cálculo de e’ APLICAÇÃO APLICAÇÃO Disponível em: http://www.portaldetecnologia.com.br/wp-content/uploads/Exemplo- Num%C3%A9rico-da-Classifica%C3%A7%C3%A3o-Geot%C3%A9cnica-MCT.pdf REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações. 5ed. Rio de Janeiro. Livros Técnicos e Científicos, 1977. AGUIAR, M. F. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. Nota de Aula. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará (IFCE). Fortaleza, Ceará. p. 9-10. NOGAMI, J.S. Aspectos Gerais de Solos Tropicais e suas aplicações em estradas de rodagem. In Colóquio de Solos Tropicais e Suas Aplicações em Engenharia Civil. 1985. Porto Alegre. p.1-15. NOGAMI, J. S., VILLIBOR, D. F. (1995). Pavimentação de Baixo Custo com Solos Lateríticos. São Paulo, SP. PORTAL DE TECNOLOGIA. Exemplo Numérico: Classificação Geotécnica MCT. Disponível em: < http://www.portaldetecnologia.com.br/wp-content/uploads/Exemplo- Num%C3%A9rico-da-Classifica%C3%A7%C3%A3o-Geot%C3%A9cnica-MCT.pdf> Acesso em: 05 de março de 2018. VERTAMATTI, E. Contribuição ao Conhecimento Geotécnico de Solos da Amazônia com Base na investigação de Aeroportos e nas Metodologias MCT e Resiliente. Tese de Doutorado. Instituto Tecnológico da Aeronáutica, São José dos Campos, 1988. 276p. VENTURINI, J. A. Aplicação da Metodologia MCT para Classificação de alguns Solos e Rochas da Região de Santa Maria. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Federal de Santa Maria. Rio Grande do Sul, 2015. VILLIBOR, D. F.; NOGAMI, J. S. Pavimentos econômicos: Tecnologia do uso dos solos finos lateríticos. São Paulo: Arte & Ciência, 2009. 291p.
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