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<p>1</p><p>Mecânica dos Solos I</p><p>Compactação dos solos</p><p>Campus Alto Paraopeba</p><p>2</p><p>Compactação dos solos:</p><p>- Introdução;</p><p>- Ensaios de Compactação;</p><p>- Curvas de Compactação;</p><p>- Compactação de Campo.</p><p>3</p><p>Nas situações em que as características mecânicas dos solos em suas condições naturais não atendam às propriedades de um projeto, há a necessidade de melhoria das características desses solos concernentes ao projeto.</p><p>A compactação é um processo que visa melhorar as propriedades do solo através da redução dos seus vazios pela aplicação de pressão, impacto ou vibração, além disso torna o maciço mais homogêneo.</p><p>Esta operação resulta no aumento da massa específica aparente do solo.</p><p>Com diminuição dos vazios, espera-se uma tendência de redução da variação dos teores de umidade, da compressibilidade, da permeabilidade e aumento da resistência ao cisalhamento.</p><p>Solo não-compactado</p><p>Solo compactado</p><p>Introdução</p><p>COMPACTAÇÃO é o processo mecânico de aplicação de forças externas, destinadas a reduzir o volume dos vazios do solo, até atingir a massa específica máxima, por meio também de uma umidade ótima resultando em aumento da resistência, diminuição da permeabilidade e aumento da Estabilidade de acordo com as prerrogativas do projeto. Em outras palavras é a densificação (redução de vazios) do solo, por meio de equipamento manual ou mecânico (rolo, soquete, sapo, etc).</p><p>4</p><p>Introdução</p><p>4</p><p>5</p><p>Chama-se energia ou esforço de compactação (Ec) o trabalho realizado, executado durante o processo de compactação de uma amostra de solo de volume final V (Para o Ensaio).</p><p>Define-se energia de compactação pela expressão:</p><p>Compactação</p><p>Onde, M a massa do soquete, H a altura de queda do soquete, Ng o número de golpes por camada, Nc o número de camadas e V o volume de solo compactado.</p><p>Introdução</p><p>O solo é o próprio material resistente ou de construção.</p><p>é um processo de estabilização de solos utilizado em diversos tipos de obras de engenharia.</p><p>Aterros rodoviários</p><p>Barragens de terra</p><p>6</p><p>Compactação e consolidação</p><p>Durante o processo de compactação dos solos, o seu teor de água mantém-se praticamente constante, sendo esta característica frequentemente referida como a principal diferença entre a compactação e a consolidação de solos.</p><p>Na consolidação também se deseja a redução do índice de vazios e da compressibilidade dos solos.</p><p>Entretanto, esse objetivo é conseguido, fundamentalmente, à custa da expulsão da fase líquida, havendo uma apreciável alteração do teor em água dos solos argilosos durante o processo.</p><p>A consolidação está frequentemente associada a processos relativamente lentos, provocados pela atuação de uma solicitação estática e contínua, que dá origem à aproximação progressiva das partículas, ao mesmo tempo que se verifica o escoamento (expulsão) da fase líquida.</p><p>Pelo contrário, a compactação é geralmente entendida como um processo rápido, com a aplicação de cargas variáveis no tempo, através do qual se procura alterar a estrutura do solo, de forma a criar um novo tipo de arrumação das partículas.</p><p>Introdução</p><p>7</p><p>O procedimento para a compactação dos solos consiste em compactar com esforço de compactação padrão amostras de solos com diferentes teores de umidade e volume final V iguais.</p><p>A compactação dos solos é geralmente representado em um gráfico da variação da massa específica aparente seca (rd). versus o teor de umidade (w), correspondente ao processo de compactação.</p><p>Introdução</p><p>14</p><p>16</p><p>18</p><p>20</p><p>22</p><p>24</p><p>26</p><p>1,3</p><p>1,4</p><p>1,5</p><p>1,6</p><p>1,7</p><p>1,8</p><p>W (%)</p><p>rd (kg/m³)</p><p>A curva de compactação apresenta geralmente a seguinte forma:</p><p>8</p><p>Nesta curva pode-se observar que existe um ponto (teor de umidade) em que a densidade do solo é máxima.</p><p>Esses valores são denominados de teor de umidade ótimo (wótimo) e massa específica aparente seca máxima (rdmáx).</p><p>14</p><p>16</p><p>18</p><p>20</p><p>22</p><p>24</p><p>26</p><p>1,3</p><p>1,4</p><p>1,5</p><p>1,6</p><p>1,7</p><p>1,8</p><p>rdmax</p><p>Wot</p><p>W (%)</p><p>rd (kg/m³)</p><p>Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)</p><p>Curva de Compactação</p><p>Introdução</p><p>9</p><p>Ensaios de Compactação</p><p>10</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>O ensaio conhecido como Proctor Normal (AASHTO Standard) consiste em compactar uma amostra dentro de um recipiente cilíndrico, com aproximadamente 1000 cm³, em três camadas sucessivas, sob a ação de 26 golpes de um soquete, pesando 2,5 kg, caindo de 30 cm de altura.</p><p>O ensaio é repetido para diferentes teores de umidade, determinando-se, para cada um deles, a massa específica aparente seca. Com os valores obtidos traça-se a curva rd versus w.</p><p>Para o traçado da curva é conveniente a determinação de aproximadamente 5 pontos, procurando-se fazer com que dois deles se encontrem no ramo seco, um próximo à umidade ótima e outros dois no ramo úmido.</p><p>O ensaio pode ser realizado com ou sem reuso do material.</p><p>11</p><p>Preparação da amostra NBR 6457</p><p>a) Preparação com secagem prévia até a umidade higroscópica;</p><p>b) Preparação a 5% abaixo da umidade ótima presumível;</p><p>Preparação com secagem prévia até a umidade higroscópica;</p><p>Secar a amostra ao ar;</p><p>Desmanchar os torrões;</p><p>Homogeneizar e quartear;</p><p>Verificar se a amostra passa integralmente na peneira 4,8 mm.</p><p>No caso da amostra apresentar material retido na peneira 4,8mm, passar o mesmo na peneira de 19,1mm, com o objetivo de desmanchar os torrões eventualmente ainda existentes, sem forçar exageradamente, de forma a evitar a quebra de grãos.</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>12</p><p>Preparação da amostra NBR 6457</p><p>Tabela – Procedimento após o peneiramento</p><p>Fonte: ABNT NBR 6457</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>13</p><p>Preparação da amostra NBR 6457</p><p>Tabela – Quantidade de amostra a ser tomada</p><p>Fonte: ABNT NBR 6457</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>14</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>15</p><p>soquete</p><p>colar</p><p>cilindro</p><p>Handle</p><p>base</p><p>guia</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>16</p><p>Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)</p><p>Papel filtro</p><p>1ª CAMADA</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>17</p><p>Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)</p><p>1ª CAMADA</p><p>Papel filtro</p><p>2ª CAMADA</p><p>escarificação</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>18</p><p>Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)</p><p>2ª CAMADA</p><p>escarificação</p><p>3ª CAMADA</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>19</p><p>Após a compactação o molde é removido da base para que o conjunto seja pesado e se possa determinar sua massa específica.</p><p>Remoção da amostra do cilindro</p><p>Pesagem do conjunto solo + cilindro</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>20</p><p>Determinação do teor de umidade de solo retirado do topo, do meio e da base da amostra</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>21</p><p>Energia de compactação</p><p>Cilindro	Características inerentes a cada energia de compactação	Energia</p><p>Normal	Intermediária	Modificada</p><p>Pequeno	Soquete	Pequeno	Grande	Grande</p><p>Número de camadas	3	3	5</p><p>Número de golpes por camada	26	21	27</p><p>Tendo em vista o maior peso dos equipamentos de compactação atuais e necessidade de esforços de compactação maiores, surgiu o ensaio modificado de Proctor, com amostra compactada em cinco camadas sob um peso do soquete maior.</p><p>Posteriormente foi adotada uma energia de compactação intermediária aos ensaios de Proctor normal e modificado.</p><p>Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)</p><p>Fonte: NBR - 7182</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>22</p><p>Energia de compactação</p><p>Soquete Proctor Normal</p><p>Soquete Proctor Modificado</p><p>Comparação entre os soquetes do ensaio Proctor Normal (à esquerda) e do ensaio</p><p>Proctor Modificado (à direita)</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>23</p><p>Curvas de Compactação</p><p>24</p><p>Estando o solo num teor de umidade (w), após a compactação tem-se:</p><p>Massa específica aparente úmida:</p><p>Massa específica aparente seca:</p><p>Compactação de laboratório</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>25</p><p>O procedimento para a compactação dos solos visa obter, para um dado solo e esforço de compactação, o mesmo volume V para diferentes teores de umidade. Assim, traça-se a curva de compactação, determinando-se a partir dela o teor de umidade ótimo (Wot) e a massa específica aparente seca máxima (rdmax).</p><p>14</p><p>16</p><p>18</p><p>20</p><p>22</p><p>24</p><p>26</p><p>1,3</p><p>1,4</p><p>1,5</p><p>1,6</p><p>1,7</p><p>1,8</p><p>rdmax</p><p>Wot</p><p>rd (kg/m³)</p><p>Compactação de laboratório</p><p>Ensaio de compactação (NBR - 7182)</p><p>26</p><p>Recomenda-se determinar a curva de saturação, utilizando-se a expressão:</p><p>Sr=0,7</p><p>Sr=0,8</p><p>Sr=0,9</p><p>Sr=1,0</p><p>rdmax</p><p>14</p><p>16</p><p>18</p><p>20</p><p>22</p><p>24</p><p>26</p><p>1,3</p><p>1,4</p><p>1,5</p><p>1,6</p><p>1,7</p><p>1,8</p><p>Wot</p><p>W (%)</p><p>rd (kg/m³)</p><p>Os pontos ótimos das curvas de compactação se situam em torno de 80 a 90% de saturação</p><p>Compactação de laboratório</p><p>Curvas de Compactação</p><p>A curva de compactação não deve estar posicionada à direita da curva de vazios sem ar ou curva de saturação, sob nenhuma circunstância</p><p>27</p><p>Para um dado solo, compactado com o mesmo método, quanto maior for a energia de compactação, maior será a rdmáx e menor a wot.</p><p>O lugar geométrico dos vértices das curvas obtidas com diferentes esforços de compactação é chamada de linha de ótimos.</p><p>A linha dos ótimos separa os ramos secos e dos úmidos das diversas curvas de compactação.</p><p>rd</p><p>W (%)</p><p>Sr=100%</p><p>Modificado</p><p>Intermediário</p><p>Normal</p><p>Compactação de laboratório</p><p>Curvas de Compactação</p><p>28</p><p>Valores típicos</p><p>Solos argilosos – Wot : 27 a 35% e gdmax: 14 a 17 kN/m³valores baixos para gdmax e curvas abertas</p><p>Areias com predregulho bem graduadas – Wot : 3 a 10% e gdmax: 20 a 27 kN/m³</p><p>Areias finas argilosas lateríticas – Wot : 12 a 14% e gdmax: 25 kN/m³</p><p>Solos siltosos – Wot : 19 a 27% e gdmax: 16 a 23 kN/m³ - valores intermediários;</p><p>Compactação de laboratório</p><p>Curvas de Compactação</p><p>29</p><p>O ramo ascendente da curva de compactação é denominado ramo seco e o descendente de ramo úmido.</p><p>No ramo ascendente, a água lubrifica as partículas e facilita o arranjo destas, ocorrendo, por esta razão, o acréscimo da massa específica aparente seca.</p><p>Já no ramo descendente, a água ocupa o volume que seria ocupado pelas partículas sólidas e a amostra passa a ter mais água que sólidos, levando a um decréscimo da massa específica.</p><p>Interpretação da curva de compactação</p><p>Curvas de Compactação</p><p>30</p><p>Curvas de Compactação</p><p>RESUMO</p><p>Compactação, uma função de 4 variáveis:</p><p>1 - Peso Específico seco, gd;</p><p>2 - Teor de umidade, wot;</p><p>3 - Energia de compactação (incluído método de compactação; no. de passadas);</p><p>4 - Tipo de solo (granulometria, presença de argilo-minerais).</p><p>PORQUE???????</p><p>GRANULARES – NÃO COESIVOS</p><p>FINOS - COESIVOS</p><p>Estrutura dos Solos</p><p>31</p><p>CURVA DE COMPACTAÇÃO:</p><p>Curvas de Compactação</p><p>32</p><p>GRANULARES – NÃO COESIVOS</p><p>No caso das areias, supondo-as formadas de grãos esféricos e uniformes, compreende-se facilmente que a disposição dos grãos só poderá variar entre uma estrutura fofa e uma estrutura compacta.</p><p>Possui um estrutura também chamada de ESTRUTURA SIMPLES.</p><p>Sendo a gravidade o fator principal agindo na formação da estrutura dos solos grossos, a estrutura destes solos difere, de solo para solo, somente no que se refere ao seu grau de compacidade e que como, na realidade não são esferas, existirá uma força de atrito dificultando a movimentação relativa entre grãos.</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>33</p><p>Baixo teor de umidade → o atrito entre partículas é alto dificultando a compactação;</p><p>Aumento no teor de umidade → efeito de lubrificação entre as partículas, aumentando a compactação enquanto a saída de ar é facilitada;</p><p>Após certo teor de umidade próximo a saturação - umidade ótima (wót) → a compactação não consegue mais expulsar o ar dos vazios, a maior quantidade de água resulta em redução de densidade.</p><p>GRANULARES – NÃO COESIVOS</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>34</p><p>Wh</p><p>γd</p><p>GRANULARES – NÃO COESIVOS</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>35</p><p>SILTES</p><p>Na estrutura alveolar, característica de solos com partículas da ordem de 0,02 mm, a força da gravidade e as forças de superfície quase se equivalem. As partículas sedimentando em água ou em ar podem aderir-se tendendo a formar uma estrutura semelhante a um favo de mel de abelhas.</p><p>Partículas carregadas positivamente e negativamente com cátions adsorvidos.</p><p>Duas partículas muito próximas em água → forças de atração e repulsão.</p><p>Combinação destas forças → f (disposição e proximidade das partículas e tipo de íon e concentração iônica do meio dispersor)</p><p>→ determina a estrutura de solos argilosos</p><p>→ disposição das partículas na massa de solo (Lambe, 1963)</p><p>ARGILA</p><p>FINOS – COESIVOS</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>36</p><p>Estrutura dispersa</p><p>Estrutura floculada</p><p>Sistema Coloidal => Formado por duas fases:</p><p>partícula + líquido</p><p>(a) as forças de atração (Van der Waals), que ocorrem quando as partículas estão muito próximas; resultantes da orientação de dipolos ou da coordenação do movimento de elétrons entre as partículas</p><p>FINOS – COESIVOS</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>37</p><p>DUPLA CAMDA DIFUSA E ESTRUTURA DOS SOLOS</p><p>FINOS – COESIVOS</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Estrutura dos solos compactados</p><p>ramo seco</p><p>pouca água, predominância de forças de atração --> estrutura floculada</p><p>ramo úmido</p><p>muita água, predominância de forças de repulsão --> estrutura dispersa (orientada)</p><p>aumento de energia --> aumenta a tendência à dispersão</p><p>influência do método de compactação</p><p>W – aglutinação do solo pela tensão capilar</p><p>W – água livre, absorve parte da energia de compactação e sendo a H2O incompressível a energia é dissipada.</p><p>PORQUE?????</p><p>38</p><p>FINOS – COESIVOS</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>38</p><p>39</p><p>Lambe, que analisou a curva de compactação dos solos a partir de conceitos de fenômenos de superfície , considerou que em baixos teores de umidade a dupla camada difusa não se encontra plenamente desenvolvida, resultando em altas concentrações eletrolíticas e redução das forças de repulsão entre partículas. Como consequência, ocorre floculação das partículas com baixo grau de orientação resultando em um solo de baixa densidade.</p><p>Teores de umidade maiores permitem o desenvolvimento da dupla camada difusa, reduzindo o grau de floculação e produzindo estruturas mais dispersas. Acréscimos no teor de umidade resultam em nova expansão da dupla camada, com redução das forças de atração entre partículas e redução da concentração de sólidos levando a estruturas menos densas.</p><p>FINOS – COESIVOS</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>40</p><p>INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>41</p><p>Compactação de Campo</p><p>Permeabilidade</p><p>k --> w</p><p>kmín  wót</p><p>Compressibilidade</p><p>Função da umidade</p><p>solos compactados no ramo úmido são mais compressíveis que os compactados no ramo seco</p><p>Solos compactados no ramo seco são mais sensíveis às mudanças ambientais (absorção de água --> expansão)</p><p>Resistência</p><p>As amostras compactadas no ramo seco têm resistências superiores àquelas compactadas no ramo úmido</p><p>A resistência no ramo úmido sofre influência do método de compactação devido às diferenças de estrutura induzidas por esses métodos.</p><p>42</p><p>PROPRIEDADES DO SOLO COMPACTADO</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Energia</p><p>onde:</p><p>E = energia aplicada ao solo por unidade de volume</p><p>P = peso do soquete</p><p>L = altura de queda do soquete</p><p>n = no. de camadas</p><p>N = no. de golpes a cada camada</p><p>V = volume do cilindro</p><p>Proctor normal --> E = 5,72 kgf·cm/cm3</p><p>43</p><p>PROPRIEDADES DO SOLO COMPACTADO</p><p>TEORIA DA COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Tipo de Solo: É necessário escolher o equipamento adequado;</p><p>Teor de Umidade: O solo deve obedecer a umidade</p><p>de projeto para atingir os parâmetros ótimos de compactação;</p><p>Energia de Compactação: Fornecida pela ação dos rolos compactadores;</p><p>Numero de passadas do rolo e espessura de camada: parâmetros ligados a qualidade da camada compactada;</p><p>Processo de Compactação: relacionado com a energia de compactação requerida e escolha e equipamento e</p><p>Velocidade de compactação: parâmetro relacionado com a efetividade da compactação.</p><p>44</p><p>FATORES QUE GOVERNAM A COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Tipo de Solo: Os materiais empregados nas operações de compactação são classificados em dois grupos os granulares (arenosos) e os Coesivos (finos), a escolha adequada do equipamento depende do tipo de material e será discutido quando da abordagem dos equipamentos de compactação.</p><p>Teor de umidade: Havendo falta de umidade os equipamento de compactação apresentam dificuldade para efetivação da compactação, observa-se uma tendência de baixa agregação dos solos, ficando o solo solto.</p><p>Havendo excesso de umidade existe uma tendência de que o solo fique mais plástico e compressível, resultando no futuro a problemas de trilha de rodas, e ruptura do revestimento por fadiga antes da vida útil projetada, uma vez que as camadas sofreram deformações excessivas, este fenômeno é popularmente chamada nas frentes de serviço como “Solo Borrachudo”</p><p>45</p><p>FATORES QUE GOVERNAM A COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Energia de Compactação: A energia de compactação é regida em campo em função: E = f(P.N/(v.e))</p><p>Assim deve-se buscar gerar o incremento da compactação pela ordem:</p><p>Aumentar o peso (P) do rolo (Lastreamento água, areia, brita)</p><p>Aumentar o numero (N) de passadas ;</p><p>Diminuir a velocidade (v) do rolo compactador;</p><p>Reduzir a espessura (e) da camada (ex.: fazer 30 cm de aterro em 3 camadas de 10 cm)</p><p>Observações sobre compactação de campo obtidas por (PORTER):</p><p>Numero de passadas varia na razão direta do quadrado das espessuras assim:</p><p>Ex:</p><p>Se para uma camada de 10 cm => N passadas do rolo</p><p>Camada de 20 cm => 4N passadas</p><p>Camada de 30 cm => 9N passadas</p><p>46</p><p>FATORES QUE GOVERNAM A COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Energia de Compactação – Observações importantes:</p><p>O grau de Compactação aumenta substancialmente nas primeiras passadas do rolo compactador, porem as seguintes não contribuem significamente para o aumento da densificação, assim insistir no aumento do número de passadas pode produzir perda significativa no grau de compactação, pois produz-se uma camada superficial compacta assente sobre camadas de baixo peso específico aparente, o que consequentemente abaixa o grau de compactação médio da camada.</p><p>O ideal é adotar numero de passadas entre 6 e 12, em sequência aumentar o peso dos rolos e diminuir a velocidade.</p><p>47</p><p>FATORES QUE GOVERNAM A COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Espessura da Camada:</p><p>A espessura deve está condicionada ás características do material, tipo de equipamento e finalidade do aterro.</p><p>As espessuras máximas geralmente são elementos do projeto ou encontram-se pré-estabelecidas nas normas regulamentadoras, e na prática procura-se adotar camadas menores que as máximas a fim de garantir compactação uniforme em toda a profundidade da camada em execução.</p><p>Em obras rodoviárias, especificamente para as camadas do pavimento, estes valores são fixados em 20 cm a espessura máxima da camada compactada.</p><p>48</p><p>FATORES QUE GOVERNAM A COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Processo de Compactação:</p><p>Compressão (pressão): A compressão consiste na aplicação de uma força (pressão) vertical, oriunda do elevado peso próprio do equipamento, obtendo-se a compactação pelos esforços de compressão gerados na massa superficial do solo</p><p>Amassamento: O amassamento é o processo que combina a força vertical com uma componente horizontal, oriunda de efeitos dinâmicos de movimento do equipamento ou eixos oscilantes. A resultante das duas forças conjugadas provoca uma compactação mais rápida, com menor número de passadas.</p><p>Vibração: consiste numa força vertical aplicada de maneira repetida, com frequências elevadas, superiores a 500 golpes por minuto. Isto significa que à força vertical se soma uma aceleração produzida por uma massa excêntrica que gira com determinada frequência.</p><p>Impacto: resulta de uma ação semelhante à da vibração, diferenciando-se, apenas, pela baixa frequência da aplicação dos golpes</p><p>49</p><p>FATORES QUE GOVERNAM A COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>Velocidade de compactação (Rolagem):</p><p>A movimentação do rolo em baixa velocidade está relacionado a um maior esforço de compactação, e a velocidade do rolo é função da potência do esforço trator.</p><p>Rolos pneumáticos admitem velocidade da ordem de 10 a 15 km/h, enquanto rolos tipo pé-de-carneiro de 5 a 10 km/h e vibratórios de 3 a 4 km/h.</p><p>50</p><p>FATORES QUE GOVERNAM A COMPACTAÇÃO</p><p>Curvas de Compactação</p><p>EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO</p><p>O nome vem do uso que os antigos romanos faziam dos carneiros para compactar as suas estradas. As manadas de carneiros passavam por cima dos aterros até que se chegava ao grau de compactação considerado suficiente.</p><p>Processo de compactação: O pé de carneiro compacta de baixo para cima. As patas do pé de carneiro penetram a camada solta superior e compactam a camada inferior. Quando o pé sai do solo ele joga para cima o material e o resultado é uma camada de material solto em cima. Espalhando mais material, este permanecerá solto e a máquina compactará a camada anterior.</p><p>ROLO PÉ DE CARNEIRO</p><p>Vantagens do pé de carneiro: como a camada superior fica sempre solta, o processo ajuda a arejar e a secar argilas e siltes</p><p>Desvantagens:</p><p>- a camada superior de material solto pode agir como uma esponja quando chove e retardar a compactação</p><p>- o material solto dificulta a movimentação das unidades de transporte, aumentando os tempos de ciclo</p><p>- os rolos pé de carneiro só trabalham a velocidades baixas. Nos rolos pé de carneiro (não vibratórios), a compactação é decorrente da compressão estática e do amassamento.</p><p>EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO</p><p>ROLO PÉ DE CARNEIRO</p><p>Se baseia no princípio de redistribuição de partículas para diminuir a porosidade do solo e aumentar a densidade. Podem ser de dois tipos: rolo liso e rolo com pé de carneiro.</p><p>- Rolos vibratórios lisos: geram três mecanismos de compactação: pressão, impacto e vibração.</p><p>- Os rolos com pés: promovem ainda a compactação por amassamento. A compactação é uniforme em toda a camada solta durante a compactação vibratória. Em compactadores vibratórios: a velocidade e a freqüência têm grande influência na determinação de resultados. Os resultados da compactação estão em função: - da freqüência dos impactos - da força dos impactos e - do tempo em que eles são aplicados.</p><p>Compactadores vibratórios de rolo liso trabalham melhor com material granular.</p><p>Compactadores vibratórios de rolo com pés trabalham melhor em solos coesivos.</p><p>ROLO VIBRATÓRIO</p><p>É usado em operações de pequeno a médio porte, principalmente em materiais de base granular. Rolos pneumáticos não são recomendados para operações de alta produção, em projetos de aterro com grossas camadas de material solto.</p><p>As forças de compactação (pressão e amassamento) dos pneus pressionam a camada de cima para baixo. Essas forças podem ser modificadas, alterando-se a pressão dos pneus (método normal) ou mudando-se o peso do lastro (feito com menor freqüência).</p><p>A ação de amassar é consequência da colocação alternada dos pneus, e ajuda a selar a superfície. Uma das vantagem dos pneus é que eles podem ser usados tanto na terra como no asfalto, o que representa uma grande vantagem para o empreiteiro, que pode executar as duas operações com uma só máquina.</p><p>ROLO PNEUMÁTICO</p><p>OUTROS EQUIPAMENTOS</p><p>Compactadores de impacto / vibratórios: pilões manuais, pilões a explosão (“sapos”) e soquetes a ar comprimido. Aplicados a quase todos tipos de terreno, em operações complementares ou em áreas restritas e fechadas.</p><p>Queda livre de grandes pesos: compactação de aterros e terrenos naturais de grande espessura. (Impacto)</p><p>Em virtude do caráter heterogêneo dos solos, o</p><p>recomendado é que se executem PISTAS EXPERIMENTAIS para testar o equipamento ideal para cada solo, e para obtenção dos demais parâmetros que influem no processo, como ESPESSURA DA CAMADA SOLTA, NÚMERO DE PASSADAS, VELOCIDADE DO EQUIPAMENTO, UMIDADE, PESO DO LASTRO, etc.</p><p>ESCOLHA DO ROLO</p><p>ESCOLHA DO ROLO</p><p>PRODUÇÃO DE UM ROLO COMPACTADOR:</p><p>O rendimento de um rolo pode ser avaliado por:</p><p>59</p><p>Controle de Compactação no Campo</p><p>60</p><p>Para comprovar se a compactação está sendo feita devidamente, deve-se determinar sistematicamente a umidade e a massa específica seca do material.</p><p>Para esse controle pode-se utilizar o speedy ou o método da frigideira na determinação da umidade e o processo de frasco de areia na determinação da massa específica.</p><p>Chama-se Grau de Compactação ao quociente resultante da divisão da massa específica seca obtida no campo, pela máxima massa específica seca obtida no laboratório.</p><p>Não sendo atingida a compactação desejada, a qual não deverá ser inferior a determinado valor do grau de compactação (fixada pela especificação adotada), o material será revolvido e recompactado.</p><p>Controle de compactação</p><p>Compactação em campo</p><p>61</p><p>Executa-se um furo de 10 cm de diâmetro por 15 a 20 cm de altura, retirando-se cuidadosamente o solo, e determina-se o peso úmido (P) do material que ocupava. O volume (V) do furo, a priori não se conhece. Para o cálculo da massa específica seca (rd), resta a determinação deste volume.</p><p>A diferença de peso, antes e depois do enchimento do furo observada no frasco de areia, dividido pela massa específica seca da areia (rd), fornece o volume V procurado.</p><p>Controle de compactação</p><p>Compactação em campo</p><p>Frasco de areia ABNT NBR 7185</p><p>Fonte: http://www.solocap.com.br/detalheensaios.asp?idcod=FRASCO%20de%20AREIA%20(DENSIDADE%20IN%20SITU)</p><p>62</p><p>Controle de compactação</p><p>Compactação em campo</p><p>Fonte – adaptado de Barbosa, P.S.A, DEC/UFV)</p><p>Frasco de areia ABNT NBR 7185</p><p>P1 - Peso do frasco + cone + areia</p><p>Pc - Peso da areia contida apenas no cone</p><p>gdareia – Peso específico da areia</p><p>Antes da utilização</p><p>P4 - Peso do frasco + cone + areia</p><p>Depois da utilização</p><p>P5 = P1 – P4 = peso da areia contida no furo e no cone</p><p>O volume do furo escavado:</p><p>P2 – Peso do solo úmido retirado do furo</p><p>w% – teor de umidade</p><p>O peso do solo seco:</p><p>O peso específico seco da compactação:</p><p>CONTROLE DE COMPACTAÇÃO – Frasco de areia</p><p>64</p><p>O amostrador é um cilindro oco, com a parte inferior em bisel e cujas dimensões internas são conhecidas, permitindo o cálculo do volume V. O amostrador é cravado no solo por percussão, retirando-se a amostra cujo peso úmido é P. Conhecendo-se o teor de umidade da amostra, calcula-se o peso seco da amostra e determina-se diretamente gd campo.</p><p>Este processo tem a vantagem de trabalhar com a amostra não perturbada, o que daria maior precisão ao método.</p><p>Método do amostrador (ABNT NBR 9813 - Determinação da massa específica)</p><p>Controle de compactação</p><p>Compactação em campo</p><p>65</p><p>Exercício:</p><p>1) Os dados de laboratório para um ensaio Proctor normal estão relacionados abaixo. Determine a curva de compactação, o peso específico seco máximo e o teor de umidade ótimo.</p><p>Volume do Molde Proctor (cm3)	Peso solo úmido no molde (N)	Teor de umidade w(%)</p><p>944	16,81	10</p><p>944	17,84	12</p><p>944	18,41	14</p><p>944	18,33	16</p><p>944	17,84	18</p><p>944	17,35	20</p><p>2) Com base nos dados acima e após o ensaio do cilindro, para verificação da compactação de campo, obteve-se os seguintes dados:</p><p>Peso do solo úmido: 35,87 N</p><p>Volume do cilindro : 1837,97 cm3</p><p>Teor de umidade da amostra: 16,2%</p><p>Pergunta-se, qual o grau de compactação do solo?</p><p>66</p><p>Exercício:</p><p>3) Os dados a seguir são resultado de um ensaio de determinação em campo do peso específico por meio do método de frasco de areia:</p><p>Massa específica seca calibrada da areia Ottawa = 1570 kg/m3</p><p>Massa calibrada de areia Ottawa necessária para encher o cone = 0,545 kg</p><p>Massa do frasco + cone + areia (antes da utilização) = 7,59 kg</p><p>Massa do frasco + cone + areia (após a utilização) = 4,78 kg</p><p>Massa do solo úmido retirada do furo = 3,007 kg</p><p>Teor de umidade do solo úmido = 10,2 %.</p><p>67</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>68</p><p>Consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo de prova de solo, e a pressão necessária para produzir a mesma penetração numa mistura padrão de brita estabilizada granulometricamente. Essa relação é expressa em porcentagem. Também determina-se por este ensaio a expansão do solo, após sua imersão em água por 96h,sobre ação de uma sobrecarga padronizada.</p><p>O ensaio foi concebido pelo departamento de Estradas e Rodagem da Califórnia</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>O índice de suporte Califórnia, CBR (California Bearing Ratio), é padronizado no Brasil pela Norma ABNT 9895</p><p>O ensaio pode ser realizado de duas formas:</p><p>–Moldando-se um corpo de prova com teor de umidade próximo ao ótimo (determinado previamente em ensaio de compactação).</p><p>– Moldando-se corpos de prova para o ensaio de compactação (em teores de umidade crescentes), com posterior ensaio de penetração desses mesmos corpos de prova, obtendo-se simultaneamente os parâmetros de compactação e os valores de CBR podendo-se realizar por 3 e 5 pontos.</p><p>69</p><p>O ensaio é composto por três etapas:</p><p>Compactação do corpo de prova</p><p>Energias de compactação para o ensaio CBR</p><p>Cilindro (Califórnia) grande: diâmetro = 152 mm; altura total = 177,8 mm; disco espaçador com altura = 50,8 mm; altura efetiva = 127 mm</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>Obtenção da curva de expansão</p><p>Imersão dos corpos-de-prova em tanque de água por 96 horas e medida de expansão axial</p><p>Ensaio de penetração de pistão padrão no corpo-de-prova.</p><p>Obtenção da curva de resistência a penetração</p><p>O ensaio é composto por três etapas:</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>Acessórios:</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>Acessórios:</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>Acessórios:</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>Curva Pressão x Penetração</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>75</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>76</p><p>Curvas – CBR 5 ou 3 Pontos</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>76</p><p>O ENSAIO CBR</p><p>APLICAÇÃO DAS MODALIDADE DE ENERGIAS DE COMPACTAÇÃO EM PAVIMENTOS FLEXÍVEIS.</p><p>PROCTOR NORMAL</p><p>PARA ESTUDO DO SUBLEITO</p><p>PROCTOR INTERMEDIÁRIO</p><p>PARA ESTUDO DAS CAMDAS DE:</p><p>REFORÇO DO SUBEITO</p><p>SUB-BASE</p><p>BASE</p><p>PROCTOR MODIFICADO</p><p>PARA ESTUDO DOS MATERIAIS DA CAMDA DE BASE</p><p>78</p><p>Referências Bibliográficas</p><p>Barbosa, P.S.A. Notas de Aula. UFV: Curso de Engenharia Civil, 2009.</p><p>Braja, M. D. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 1ª ed. Cengage Learning. 2007.</p><p>CRAIG, R. F. Mecânica dos Solos, 7ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.</p><p>Ortigão, J.A.R. Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. 3ª ed. Rio de Janeiro. LTC.2007.</p><p>Pinto, C.S. Curso Básico de Mecânica dos Solos. 3ª ed. Oficina de Textos. 2006.</p><p>image1.png</p><p>image2.jpeg</p><p>image3.jpeg</p><p>image4.jpeg</p><p>image5.jpeg</p><p>image6.wmf</p><p>V</p><p>Nc</p><p>Ng</p><p>H</p><p>M</p><p>Ec</p><p>.</p><p>.</p><p>.</p><p>=</p><p>oleObject1.bin</p><p>image9.png</p><p>image7.png</p><p>image8.png</p><p>image10.png</p><p>image11.jpeg</p><p>image12.jpeg</p><p>image13.jpeg</p><p>image14.jpeg</p><p>image15.png</p><p>image16.wmf</p><p>V</p><p>M</p><p>=</p><p>r</p><p>image17.emf</p><p></p><p>wV</p><p>M</p><p>w</p><p>d</p><p></p><p></p><p></p><p></p><p>11</p><p></p><p></p><p>oleObject2.bin</p><p>oleObject3.bin</p><p>image18.wmf</p><p>w</p><p>Sr</p><p>Sr</p><p>S</p><p>W</p><p>S</p><p>W</p><p>d</p><p>.</p><p>.</p><p>.</p><p>.</p><p>r</p><p>r</p><p>r</p><p>r</p><p>r</p><p>+</p><p>=</p><p>oleObject4.bin</p><p>image19.png</p><p>image20.jpeg</p><p>image21.png</p><p>image22.jpeg</p><p>image23.png</p><p>image24.png</p><p>image25.png</p><p>image26.png</p><p>image27.png</p><p>image28.png</p><p>image29.jpeg</p><p>image30.png</p><p>image31.jpeg</p><p>image32.png</p><p>image33.png</p><p>image34.png</p><p>image35.png</p><p>image36.jpeg</p><p>image37.jpeg</p><p>image38.png</p><p>image39.png</p><p>image40.png</p><p>image41.png</p><p>image42.png</p><p>image43.png</p><p>image44.png</p><p>image45.png</p><p>image46.png</p><p>image47.png</p><p>image48.png</p><p>image49.png</p><p>image50.png</p><p>image51.jpeg</p><p>image52.jpeg</p><p>image53.png</p><p>image54.jpeg</p><p>image55.wmf</p><p>100</p><p>x</p><p>GC</p><p>lab</p><p>d</p><p>campo</p><p>d</p><p>g</p><p>g</p><p>=</p><p>oleObject6.bin</p><p>image56.png</p><p>image57.jpeg</p><p>image340.png</p><p>image350.png</p><p>image360.png</p><p>image58.jpeg</p><p>image59.jpeg</p><p>image60.jpeg</p><p>image61.jpeg</p><p>image62.jpeg</p><p>image63.png</p><p>image64.png</p><p>image65.png</p><p>image66.png</p><p>image67.png</p><p>image68.jpeg</p><p>image69.jpeg</p><p>image70.jpeg</p><p>image71.jpeg</p><p>image72.jpeg</p><p>image73.jpeg</p><p>image74.png</p><p>image75.png</p><p>image76.png</p><p>image77.png</p><p>image78.png</p><p>image79.png</p><p>image80.png</p><p>image81.png</p>