Energia de compactação

A compactação das colunas foi realizada a partir da energia normal, segundo as definições descritas no item 2.6. A Tabela 4 apresenta uma correlação entre o ensaio convencional realizado em laboratório com cilindro e soquete pequeno e os parâmetros utilizados para compactação das colunas na mesma energia.

Tabela 4: Energia de compactação utilizada nas colunas Energia de Compactação - Proctor Normal

Símbolo Definição Equação Ensaio

convencional

Utilizado em campo

W Peso do Soquete (Kg) 2,5 25,61

h Altura de queda (cm) 30,5 100

n Número de golpes por camada 26 28

c Número de camadas 3 5

V Volume do molde cilíndrico (cm³) 1000 58905

Ec Energia de Compactação (Kg.cm/cm³) 6 6

______________________________________________________________________________ No cálculo foi considerado o peso do soquete metálico apresentado na imagem da Figura 42 e o volume da coluna, considerando o diâmetro de 25 cm e profundidade de 1,20 m. Os outros critérios foram combinados de maneira a facilitar a execução e atender a energia necessária, chegando a definição de altura de queda do soquete de 1,00 m e cinco camadas compactadas com 28 golpes cada.

Figura 42: Soquete metálico utilizado na compactação

Fonte: Autoria própria (2018)

3.7.3 Método de perfuração

Com todas as definições necessárias finalizadas foi iniciada a execução do melhoramento do solo no sítio previamente locado. As colunas de compactação foram executadas manualmente na forma de estaca escavada, devido a facilidade de acesso ao equipamento. Conforme Velloso e Lopes (2010) as estacas escavadas são executadas através da escavação ou perfuração do terreno com retirada de material, sendo que o fuste é preenchido novamente com o material escolhido.

O equipamento utilizado foi disponibilizado pela empresa Funders e refere-se a um trado de 25 cm de diâmetro acoplado a um motor elétrico, o qual era sustentado através de hastes conforme demonstrado na Figura 43. O equipamento era posicionado sobre o local demarcado previamente, correspondente ao eixo da futura coluna. Ao acionar o equipamento, o mesmo iniciava o movimento de rotação, sendo inserido no terreno para formar o fuste através da escavação do solo.

Figura 43: Equipamento utilizado na perfuração das colunas

Fonte: Autoria própria (2018)

Conforme o trado executava a perfuração era necessário acoplar barras na sua extremidade superior, a fim de aumentar o comprimento do equipamento até atingir a profundidade de 1,20 m. A Figura 44 apresenta a sequência executiva da escavação, em que o comprimento do trado é praticamente esgotado, sendo posicionada a barra auxiliar para continuar o procedimento.

Figura 44: Sequência executiva da escavação das colunas

______________________________________________________________________________ A Figura 45 demonstra as alternativas utilizadas para remoção do solo no decorrer do processo de formação da coluna. Nas camadas iniciais utilizava-se uma colher de solo para retirar o material escavado, sendo que com o aumento da profundidade o mesmo era removido com o auxílio do próprio trado. Já na finalização, o solo escavado depositado no fundo do fuste era retirado com auxílio de uma cavadeira, a qual também auxiliava na regularização da base.

Figura 45: Retirada do solo para abertura do fuste

Fonte: Autoria própria (2018)

3.7.4 Preenchimento e compactação

Finalizada a escavação da coluna, iniciava-se seu preenchimento e compactação em camadas com auxílio do soquete. A Figura 46 apresenta de maneira esquematizada o procedimento adotado para compactação das colunas. Seguindo os parâmetros definidos no item 3.7.2, a profundidade de 120 cm da coluna foi dividida em 5 camadas, sendo que cada uma deveria ser de 24 cm. Então, optou-se por inserir 30 cm de material em cada camada prevendo-se uma acomodação de aproximadamente 5 cm após a aplicação dos 28 golpes com altura de queda de 1m. Notou-se que na primeira camada a acomodação foi maior chegando a 10cm devido a fragilidade da base em contato direto com o solo recém escavado. O processo repetiu-se até atingir a cota de superfície, sendo que nas camadas intermediárias houve uma redução de 5 cm devido a compactação, enquanto que na camada superior foi necessário realizar uma regularização final após sua redução pela compactação.

Figura 46: Sequência executiva do processo de compactação

Fonte: Autoria própria (2018)

A seguir será apresentado o processo esquematizado na Figura 46 através de imagens registradas durante a execução das colunas no campo experimental. A sequência foi a mesma para as colunas preenchidas com brita e com RCC, sendo apresentada em paralelo a fim de evitar a repetição.

Assim, após a realização do furo, transportava-se o material do local de depósito até as proximidades da coluna a ser preenchida. A brita foi depositada nas imediações do sítio, no local em que o caminhão teve acesso, enquanto o RCC foi transportado inicialmente em tonéis do laboratório (onde estava armazenada em baias) até a área do sítio. Com auxílio de pás, enchia-se o carrinho de mão e levava-o a cada coluna a ser preenchida, conforme ilustrado na Figura 47.

______________________________________________________________________________ Figura 47: Transporte dos materiais de preenchimento

Fonte: Autoria própria (2018)

Do carrinho de mão, retirava-se o material com a pá e enchia-se a coluna até atingir a cota necessária. A Figura 48 demonstra o preenchimento para as colunas de brita e para a coluna de RCC. A quantidade necessária era conferida com auxílio de uma trena, medindo-se a distância entre superfície do terreno até a profundidade de contato com o material a fim de controlar a disposição das camadas.

Figura 48: Preenchimento das colunas

A Figura 46 foi elaborada a partir das medições realizadas com a trena durante o processo de preenchimento das colunas. Media-se inicialmente para conferir a profundidade atual, então depositava-se material até que a diferença entre a próxima medição fosse de 30 cm (espessura definida para a camada), depois realizava-se a compactação e media-se novamente a fim de verificar quanto havia baixado, servindo também como cota inicial para a próxima camada. O processo se repetia sucessivamente até preencher toda a coluna, podendo ser visualizado o preenchimento de brita nas Figuras 49, 50 e 51 baseadas nas etapas do esquema da Figura 46.

Figura 49: Etapas 1, 3 e 4 da sequência executiva das colunas

Fonte: Autoria própria (2018)

Figura 50: Etapas 5, 6 e 7 da sequência executiva das colunas

______________________________________________________________________________ Figura 51: Etapas 8, 9 e 10 da sequência executiva das colunas

Fonte: Autoria própria (2018)

A coluna de RCC apresentou comportamento semelhante à coluna de brita, tendo uma redução de 10 cm na primeira camada e de 5 cm nas demais, sendo adotado o preenchimento de 30 cm para cada uma. A Figura 52 contempla algumas imagens da verificação das camadas durante o preenchimento da coluna de RCC. De maneira geral, todas as colunas executadas seguiram a sequência executiva apresentada, com pequenas variações consideradas aceitáveis.

Figura 52: Conferência das camadas para a coluna de RCC

Fonte: Autoria própria (2018)

Conforme definido pela energia de compactação, cada camada recebeu 28 golpes com o soquete a uma altura de queda de 1,00 m. Para controlar a altura, foi utilizada uma tábua, na qual

foram feitas marcações considerando 1,00 m a partir da superfície de cada camada, conforme visualizado na Figura 53. Essa tábua era posicionada próxima a coluna para facilitar a aplicação dos golpes na altura correta

Figura 53: Marcação das alturas necessárias

Fonte: Autoria própria (2018)

O soquete era erguido por duas pessoas até a altura necessária como mostra a Figura 54. Então, uma pessoa indicava quando o soquete estava na altura adequada e ele era solto em queda livre, realizando a compactação. O procedimento era repetido 28 vezes para cada camada, sendo que em cada etapa a altura ia sendo aumentada devido ao acréscimo de material na coluna.

Figura 54: Sequência executiva do processo de compactação

______________________________________________________________________________ Finalizada a compactação da última camada a coluna estava finalizada. A Figura 55 apresenta as seis colunas executadas conforme a distribuição já apresentada.

Figura 55: Colunas finalizadas

Fonte: Autoria própria (2018)

3.8 Ensaios de placa

Após finalização do sítio com a conclusão das seis colunas, iniciaram-se as provas de carga em placa necessárias. Os ensaios de placa foram realizados entre a malha quadrada de colunas de brita, sobre a coluna de brita e sobre a coluna de RCC, conforme indicado na Figura 56, sendo que também foi executado um ensaio no solo natural (com a localização apresentada no Apêndice A). O objetivo do ensaio de placa é a determinação da tensão admissível e recalques do solo antes e após a execução das colunas, efetuando a simulação de uma fundação superficial conforme descrito no item 2.8.2 da revisão bibliográfica.

Para facilitar a identificação dos ensaios no presente trabalho, será utilizada uma abreviação para cada prova de carga, conforme estabelecido na Tabela 5.

Tabela 5: Identificação das provas de carga realizadas Legenda Local da prova de carga

ECB1 Sobre o solo entre as colunas de Brita 1

SCB1 Sobre coluna de Brita 1

SCRCC Sobre coluna de RCC

SN Sobre o solo natural Fonte: Autoria Própria (2018)

Figura 56: Ensaios de placa no terreno melhorado

Fonte: Autoria própria (2018)

Os ensaios de placa demandam sistema de reação, sistema de transmissão de cargas e sistema de leitura. O sistema de reação utilizado refere-se a uma escavadeira hidráulica de propriedade da empresa Camilo Terraplanagem, a qual está apresentada na Figura 57. A escavadeira tem massa de 22 t e foi posicionada sobre todos os locais em que houveram ensaios.

Figura 57: Escavadeira hidráulica utilizada como sistema de reação

Fonte: Autoria Própria (2018)

O sistema de transmissão de cargas utilizado pode ser verificado na Figura 58, sendo composto por um macaco hidráulico da marca Enerpac com capacidade de 25 t (a), uma bomba hidráulica com capacidade máxima de 700 bar (b), uma placa metálica de 30 cm de diâmetro (c) e

______________________________________________________________________________ também discos espaçadores metálicos para compensar a diferença de nível entre a placa e o macaco hidráulico (d).

Figura 58: Sistema de transmissão de cargas

Fonte: Autoria Própria (2018)

O sistema de leitura está demostrado na Figura 59, sendo composto por três relógios deflectômetros com precisão de 0,01mm e leitura máxima de 30mm (a), os quais são distribuídos sobre a placa e sustentados por hastes metálicas (b) fixadas em uma régua de alumínio de três metros de comprimento (c), a qual é posicionada de maneira a não influenciar nas leituras, estando firmemente apoiada no solo.

Figura 59: Sistema de leitura

Fonte: Autoria Própria (2018)

ECB1 SCRCC

1 1

Cada ensaio foi iniciado a partir do nivelamento do local em que a placa seria assentada, retirando ou adicionando mais material até que a superfície estivesse adequada. Em seguida a placa era posicionada no terreno, sendo realizada a conferência do nivelamento em todas as direções com auxílio do nível, como apresentado na Figura 60.

Figura 60: Nivelamento das placas

Fonte: Autoria Própria (2018)

Então, posicionava-se a escavadeira sobre a placa nivelada de forma que o centro da placa coincidisse com o eixo da escavadeira em que seria posicionado o macaco hidráulico. Em seguida, a régua de alumínio era bi apoiada no solo, respeitando uma distância de pelo menos 1,5 vezes o diâmetro da placa a partir do seu centro conforme especificado na NBR 6489 (ABNT, 1984), a fim de evitar influência dos movimentos da placa e do terreno circundante.

O próximo procedimento executado era a colocação dos três relógios deflectômetros apoiados sobre a placa formando um ângulo de 120º entre si, sendo fixados à régua de alumínio por meio de hastes auxiliares. Os relógios servem para medir as deformações (recalques) que ocorrem no solo após aplicação de carga na placa com o macaco hidráulico. O macaco hidráulico era posicionado sobre a placa com auxílio dos discos espaçadores, abaixo do sistema de reação.

Antes do início do ensaio, aplicava-se uma carga inicial equivalente a 10 % da carga estimada para a tensão de ruptura da placa, para que a superfície do ensaio seja acomodada. Em

SN ECB1

______________________________________________________________________________ seguida, era realizado o descarregamento, sem a realização de leituras de recalque nesta etapa. Tal procedimento é recomendado pelo Prof. Dr. César Ruver, pesquisador colaborador do projeto de pesquisa institucional a que o trabalho faz parte. A execução dos quatro ensaios seguiu os critérios exigidos pela NBR 6489 (ABNT, 1984), os quais estão expostos a seguir.

 inicia-se a aplicação de carga na placa através de estágios, em que o acréscimo de carga a cada nova aplicação seja no máximo 20 % da taxa admissível provável para o solo ensaiado.

 para cada estágio, os recalques precisam ser lidos imediatamente após a aplicação de carga e seguindo intervalos com tempo sucessivamente dobrado (1, 2, 4, 8, 15 minutos, etc.), considerando que somente será acrescentado novo carregamento quando houver a estabilização dos recalques, com tolerância de no máximo 5% entre as leituras sucessivas.

 o fim do ensaio será quando o solo apresentar um recalque de 25 mm, ou até quando atingir o dobro da taxa admitida para o solo.

Dessa maneira, os ensaios foram realizados até o esgotamento das leituras nos relógios deflectômetros, sendo anotados os recalques em cada estágio de carregamento. A Figura 61 e a Figura 62 apresentam imagens da placa após a finalização da etapa de carregamento, demonstrando o deslocamento resultante em cada situação.

Figura 61: Placas após carregamento (SN, ECB1)

Fonte: Autoria Própria (2018)

Figura 62: Placas após carregamento (SCB1, SCRCC)

Fonte: Autoria Própria (2018)

Após o final de cada ensaio procedeu-se etapa de descarregamento, repetindo os mesmos critérios de leitura previamente descritos a fim de verificar o retorno elástico do solo em cada situação.

3.9 Metodologias de cálculo

As metodologias de cálculo utilizadas seguem as definições e formulações apresentadas no item 2.9 da revisão bibliográfica. Tais métodos serão aplicados na obtenção de valores estimados para a capacidade de carga, tensão admissível e recalques por meio dos dados obtidos pelos ensaios de placa.

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4 RESULTADOS

O presente capítulo contempla a apresentação dos resultados obtidos a partir da realização dos ensaios descritos no capítulo 3. A partir dos dados resultantes, serão realizadas análises e interpretações necessárias para compreensão da pesquisa quanto a sua aplicabilidade como método de melhoramento para o solo em questão.