7 - Compactação dos Solos-2017-2

Prévia do material em texto

10/30/2017
1
Compactação dos Solos
Mecânica dos Solos I
Outubro/2017
Compactação dos Solos
2
DEFINIÇÃO: O que é Compactação?
3
Sólido
Ar
Água
Sólido
Ar
Água
Solo solto Solo compactado
SVa
10/30/2017
2
DEFINIÇÃO: Técnica básica
4
OBJETIVO
5
EMPREGO
6
10/30/2017
3
TEORIA DA COMPACTAÇÃO
7
TEORIA DA COMPACTAÇÃO
8
TEORIA DA COMPACTAÇÃO
10/30/2017
4
CURVA DE COMPACTAÇÃO
- Baixo teor de umidade → o atrito entre partículas é alto dificultando a
compactação (RAMO SECO);
- Aumento no teor de umidade → efeito de lubrificação entre as partículas,
aumentando a compactação enquanto a saída de ar é facilitada (Prox. wót);
- Após certo teor de umidade próximo a saturação → a compactação não
consegue mais expulsar o ar dos vazios, a maior quantidade de água resulta
em redução de densidade (RAMO ÚMIDO).
CURVA DE COMPACTAÇÃO
Valores típicos de gdmax e hot ou wot:
• solos argilosos: hot = 25 a 30% e gdmax = 14 a 15 kN/m3
• solos siltosos: valores baixos para gdmax e curvas bem abatidas
• areias c/ pedreg. bem graduadas: hot= 9 a 10% e gdmax =20 a 21 kN/m3
• areias finas argilosas lateríticas: hot = 12 a 14% e gdmax. 19 kN/m3
(solos lateríticos caracterizam-se por ramo seco nitidamente íngreme)
CURVA DE COMPACTAÇÃO
%1 h
h
d


g
g
Curva de Compactação
S
hG
G
s
ws
d


1
g
g
Curva de Saturação
10/30/2017
5
CURVA DE SATURAÇÃO
Observa-se que os pontos
ótimos da curva de
compactação se situam em
torno de 80% a 90% de
saturação.
ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS
INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NA RESISTÊNCIA
DOS SOLOS COMPACTADOS
10/30/2017
6
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Ensaio Proctor Normal – padronizado pela ABNT (NBR 7.182/86)
Objetivo: Estabelecer a correlação entre o gd e o h, para uma 
dada energia de compactação.
• Consiste em compactar o solo em 3 camadas com 26 
(Energia Normal) golpes, utilizando um soquete de 2,5 
kg;
• Molde cilíndrico: 10,2 de diâmetro e 11,7 de altura;
• Energia em torno de 6 kg.cm/cm3 (600 kJ/m3).
V
WhnN
Ee


Onde:
Ee = energia específica
N = número de golpes por camada
n = número de camadas
W = peso do soquete
h = altura de queda do soquete
V = volume do molde
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Com o desenvolvimento das técnicas de compactação e
para atender às exigências do padrão de compactação
(equipamento mais potentes, maior produtividade, ...)
 modificações na energia de compactação desde o
ensaio original:
 ENSAIO PROCTOR MODIFICADO: E = 27,4 kg.cm/cm3 
(27 golpes)
 ENSAIO PROCTOR INTERMEDIÁRIO: E = 12,9 kg.cm/cm3 
(21 golpes)
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
O ensaio consiste em se compactar uma porção de solo em um cilindro de
1000 cm3 de volume (cilindro pequeno), com um soquete de 2,5 kg
(soquete pequeno), caindo em queda livre de uma altura de 30 cm.
10/30/2017
7
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Procedimento de Ensaio:
- Compactação em 3 camadas
- 26 (Energia Normal) golpes por camada (regulamente 
distribuídos)
- escarificação após compactação de cada camada
Após a compactação:
- Anotar a massa do solo compactado que preenche o cilindro
- Retirar do material restante, 3 cápsulas para determinação 
da umidade.
Novos pontos:
- Adicionar água, elevando a umidade em 2%
- Repeti o procedimento de compactação
- Executar pelo menos 5 pontos: pelo menos 2 no ramo seco e 
2 no ramo úmido
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Diferentes energias de compactação
10/30/2017
8
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Cálculo do Ensaio:
Compactado o corpo de prova, determina-se:
- Peso específico aparente úmido (g)
- Teor de umidade da amostra
- Peso específico aparente seco (gd)
V
W
g
h
d


1
g
g
s
w
W
W
h 
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Curvas de compactação para as energias do Proctor Normal,
Intermediário e Modificado.
INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
10/30/2017
9
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
Tipos de compactação
– Estática
• compressão (rolo liso e pneumático)
– Pisoteamento
• Pé de carneiro
– Dinâmica
• impacto
• vibratória
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
A escolha do equipamento que irá ser utilizado no campo
depende principalmente do tipo de material que se deseja
compactar. Os principais equipamentos utilizados são:
Rolos lisos de rodas de aço
São utilizados para compactar
pedregulhos, areias bem graduadas,
misturas de areia a argila de média
plasticidade e para a compactação de
acabamento.
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
Rolos pneumáticos
- são os mais utilizados
atualmente (praticamente
todos os tipos de solos);
- compactação de cima para
baixo;
- pressões mais elevadas (em
função da pressão dos pneus);
- camadas de pequenas
espessuras (20 a 30 cm).
10/30/2017
10
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
Rolos pé de carneiro
- consiste de tambor de aço onde 
são solidarizadas saliências (patas), 
dispostas em fileiras 
desencontradas;
- O pisoteamento propicia o 
entrosamento entre as camadas 
compactadas;
- adequado para solos coesivos;
- compactação de baixo para cima;
- baixa velocidade (4 km/h)  baixa 
produção;
- camadas de 10 a 20 cm.
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
Rolos vibratórios
- são os mais utilizados 
atualmente;
- pressões mais elevadas;
- tratamento de superfície;
- Materiais granulares;
- camadas de pequena espessura 
(20 a 30 cm);
- velocidade superiores a 8 km/h.
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
Impacto: Soquete manual - Sapo
Aplicado em quase todos os
tipos de terreno, em operações
complementares ou em áreas
restritas e fechadas.
10/30/2017
11
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO EM CAMPO
O controle de compactação no campo se baseia na verificação
do teor de umidade e do peso específico aparente seco. Na
obra, é fixada uma faixa de variação da umidade permitida em
torno da ótima (geralmente, wot  2%).
Para determinar a umidade no campo pode-se utilizar três
métodos:
- coleta de amostras hermeticamente fechadas e determinação
da umidade em laboratório;
- método da frigideira;
-Speedy.
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO EM CAMPO
O peso específico aparente seco (gd) de campo pode ser
determinado através do ensaio de frasco de areia (NBR 7185).
Com este dado é possível determinar o Grau de Compactação
(GC) que para ser considerado aceitável deve variar entre 95%
e 100%.
100
max,
,

olaboratórid
campod
GC
g
g
COMPACTAÇÃO
Fatores intervenientes:
 Energia de compactação: energia transferida pelo 
equipamento ao solo.
);(
);(
eV
NP
fE 
Onde:
P = peso próprio do equipamento (pressão estática)
N = número de passadas do equipamento
V = velocidade do rolo
e = espessura da camada
 umidade do solo:
h < hótimo  irrigação: caminhão tanque com barra de 
distribuição e bomba hidráulica;
h > hótimo  aeração: exposição a vento e ao sol, com 
espalhamento por arados, motoniveladoras etc.
10/30/2017
12
Fatores intervenientes:
 Número de passadas: diretamente ligado ao tempo de
execução.
 Espessura da camada: função do tipo de solo e
equipamento. Em geral, é fixado em 30 cm a espessura
máxima. (20 cm solos granulares).
 Homogeneização: a camada de solo solto deve ser
pulverizada de forma homogênea. Deve-se evitar torrões
secos ou muito úmidos, blocos e fragmentos de rocha.
 Velocidade de rolagem: com material solto tem-se maior
resistência a rolagem e menor velocidade, obtendo-se maior
esforço de compactação nas passadas iniciais.
 Amplitude e frequência das vibrações: o aumento da
amplitude produz maior efeito de compactação que o
aumento de freqüência.
35
solos muito argilosos
 dificuldades de secagem
 dificuldades de homogeneização
solos muito úmidos
 formação de “borrachudos”
 equipamento afunda
 empolamento lateral
 volta parcialmente à situação inicial (elástico)
 estrutura é afetada
Problemas na Compactação:
 aeração nas áreas de empréstimo (escarificação e 
gradeamento)
 drenagem (NA alto) com valetas e trincheiras
 proteção de superfície (lonas, camada asfáltica, 
compactação)
 secamento artificial (secagem em usina)
Soluções para o caso de solos muito úmidos
10/30/2017
13
correção de umidade
 irrigação (aspersão) e gradeamento na praça 
 irrigação na área de empréstimo umedecimento por submersão
 Deve-se fazer o selamento da superfície para 
evitar o umedecimento por chuva
 rolo liso ou de pneus
 inclinação da praça
Soluções para o caso de solos muito secos
EXERCÍCIO RESOLVIDO
Os resultados a seguir foram obtidos de um ensaio de
compactação normal:
Massa (g): 2.010 2.072 2.099 2100 2.055
h (%): 12,8 14,5 15,6 16,8 19,2
O valor de Gs é 2,67. Plote gd vs h (curva de compactação) e
diga qual é o peso específico seco máximo e a umidade ótima.
O volume do molde é de 1.000 cm3. Plote também a curva de
saturação, ou seja, e = 0 e S = 100%.
Curva de Compactação
1,7
1,75
1,8
1,85
1,9
10 12 14 16 18 20
Umidade (h)
G
a
m
a
 d
Compactação
S=100%
S=80%
S=60%
S=90%