O aterro de uma barragem foi compactado a um peso específico natural de 21,5 \mathrm{kN} / \mathrm{m}^{3} e uma umidade de 12 \%.
O valor de Gs é 2,65.
PEDE-SE:
a) Calcule o peso específico aparente seco, o índice de vazios e o grau de saturação.
b) Sabendo que o grau de compactação do aterro é igual a 95%, qual o valor do peso específico seco máximo obtido em ensaios de compactação?
c) O que se espera da estrutura de um solo nos ramos seco e úmido da curva de compactação?

Passo 1

O enunciado dá um aterro compactado com peso específico natural \gamma=21{,}5\\ \mathrm{kN/m^3}, umidade w=12\% e gravidade específica dos sólidos G_s=2{,}65. Pede-se em (a) o peso específico seco \gamma_d, o índice de vazios e e o grau de saturação S_r; em (b) o valor de \gamma_{d,\max} sabendo que o grau de compactação é 95\%; e em (c) o comportamento da estrutura do solo nos ramos seco e úmido da curva de compactação.

Passo 2

Para achar \gamma_d usamos a relação
\gamma = \gamma_d\,(1 + w),
onde w é a razão água/sólidos (em decimal). Logo,
\gamma_d = \frac{\gamma}{1 + w} = \frac{21{,}5}{1 + 0{,}12} = 19{,}20\\ \mathrm{kN/m^3}.

Passo 3

O índice de vazios e satisfaz
e = \frac{G_s\,\gamma_w}{\gamma_d} - 1,
onde \gamma_w = 9{,}81\\ \mathrm{kN/m^3}. Assim,
e = \frac{2{,}65 \times 9{,}81}{19{,}20} - 1 \approx 0{,}354.
O grau de saturação S_r vem de
S_r = \frac{w\,G_s}{e} = \frac{0{,}12 \times 2{,}65}{0{,}354} \approx 0{,}90\quad(90\%).

Passo 4

O grau de compactação é \dfrac{\gamma_d}{\gamma_{d,\max}}=0{,}95. Logo
\gamma_{d,\max} = \frac{\gamma_d}{0{,}95} = \frac{19{,}20}{0{,}95} \approx 20{,}21\\ \mathrm{kN/m^3}.

Passo 5

No ramo seco (umidade abaixo do ótimo), há pouca água para lubrificar partículas, predominam forças capilares e contatos “floculados”, resultando em estrutura mais aberta. No ramo úmido (umidade acima do ótimo), a película de água cobre os grãos, reduz a atração capilar e favorece reacomodação “dispersa” com contatos mais densos até a saturação parcial impedir maior adensamento.

Resposta

a) \gamma_d = 19{,}20\\ \mathrm{kN/m^3}, e = 0{,}354, S_r = 90\%.
b) \gamma_{d,\max} = 20{,}21\\ \mathrm{kN/m^3}.
c) No ramo seco, estrutura floculada e mais aberta (capilaridade domina); no ramo úmido, estrutura dispersa e mais densa até a limitação por excesso de água.

Exercícios relacionados