Trabalho ESTRADAS 2

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO ADVENTISTA DE SÃO PAULO 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
ESTRADAS II 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Controle de compactação em obras viárias, metodologias e equipamentos 
existentes para a execução. 
 
 
 
 
WILLIAM ARNOLD DIEDRICH, 76829 
Turma A 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ENGENHEIRO COELHO – SP 
2015 
 
 
 
 
Introdução 
 
A compactação consiste na relação que liga a densidade do solo com o teor de 
umidade deste solo quando submetido a uma determinada energia de 
compactação (O. J. Porter; R. R. Proctor). Compactação de um solo é a 
operação da qual resulta o aumento da massa específica aparente do solo (e de 
outros materiais, como misturas betuminosas etc.), por manipulação, agindo-se 
sob a forma de pressão, impacto ou vibração das partículas do solo, de modo 
que a partícula constitutiva do material entre em contato mais íntimo, pela 
expulsão do ar (processo de densificação). Com a redução da % de vazios de ar, 
consegue-se também reduzira tendência de variação de teores de umidade dos 
materiais integrantes do pavimento, durante a vida em serviço.O resultado 
obtido na compactação é medido pela massa específica aparente seca (γs). 
Com baixos teores de umidade (h), os solos oferecem resistência à 
compactação, resultando baixos valores de γs (para uma dada energia de 
compactação) e altas % de vazios de ar (a%). Quando h aumenta, a água atua 
como lubrificante, tornando o solo mais trabalhável, resultando maiores 
valores de γ se menores valores de a%. Quando os vazios de ar diminuem e 
atingem um certo valor (para uma dada energia de compactação), a água e o 
ar, em conjunto, tendem a manter as partículas de solo afastadas, dificultando 
qualquer diminuição posterior dos vazios de ar. Aumentando-se os teores de 
umidade (h) de compactação, os vazios totais (ocupados por ar e por água) 
continuam a crescer, resultando em menores valores de γs. Resulta disto, a 
noção de γs máx e hot. 
O efeito do acréscimo da energia nos valores de γ s é mais sensível para teores 
de umidade inferiores a hot (como decorre da própria forma das curvas de 
compactação), onde são maiores as % de vazios de ar. Os solos bem graduados, 
geralmente, apresentam curvas de compactação com um máximo 
pronunciado, ao contrário dos solos de graduação uniforme, que se caracteriza 
por curvas achatadas. 
Na construção de todas as camadas de um pavimento, intervém a operação de 
compactação, cujos objetivos são obter uma máxima estabilidade e atenuar os 
recalques devidos ao tráfego. Um pavimento, durante sua vida em serviço, 
sofrerá deformações elásticas (inevitáveis) e, deformações plásticas, que 
podem ter uma dupla origem: escoamento lateral: volume constante e falta 
de estabilidade;diminuição de volume: recalques e aumento da compacidade.É 
importante lembrar que as condições de rolamento de um pavimento ou o 
desempenho de sua superfície,durante a vida em serviço, 
 
 
Uma compactação bem executada durante a construção.Os princípios gerais 
que regem a compactação no campo são semelhantes aos de laboratório. No 
entanto, existem diferenças no comportamento do solo quando da operação 
de compactação:– não há, necessariamente, igualdade entre as energias de 
compactação no campo e no laboratório,conduzindo a um mesmo γ s para uma 
dado teor de umidade e isto se deve, principalmente, às diferenças de 
confinamento do solo, no campo (em camadas) e no laboratório (no interior de 
um cilindro); 
 – os equipamentos de compactação conduzem a "linhas de ótimos" diferentes 
das de laboratório, podendo estar mais ou menos próximas da linha de 
saturação; 
 – são diferentes as estruturas conferidas ao solo no campo e no laboratório, o 
que repercute diretamente na estabilidade alcançada; 
 – podem ser diferentes os teores de umidade, h, de campo e de laboratório, 
para um mesmo Γ s de um mesmo material. Pode-se definir a "energia" ou 
"esforço" de compactação no campo, como o produto de força exercida na 
barra de tração pelo caminho percorrido, dividido pelo volume de solo 
compactado. Esta força, que corresponde auma resistência ao rolamento, 
diminui, no entanto, à medida que o solo se densifica e é uma das maneiras 
indiretas de se constatar o fim da eficiência do equipamento no aumento da 
densidade do solo, isto é, ainutilidade do ponto de vista prático, de se 
aumentar o número de passadas. Do ponto de vista da simplicidade, é comum 
considerar que para um dado equipamento, a "energia" ou "esforço" de 
compactação é diretamente proporcional à espessura da camada compactada. 
Para variar o esforço de compactação no campo, pode-se alterar: 
 – número de passadas: s cresce linearmente com o logaritmo do número de 
passadas; 
 – a espessura da camada compactada: Porter afirma que o esforço necessário 
para obter-se um determinado γs varia na razão direta ao quadrado desta 
espessura; 
 – características do equipamento: peso total, pressão de contato, área de 
contato ou o próprio tipo de equipamento. 
A energia de compactação no campo pode ser aplicada, como em laboratório, 
de três maneiras diferentes, citadas na ordem decrescente da duração das 
tensões impostas: pressão; impacto; vibração.O equipamento de compactação 
é dividido em três grandes categorias: 
 
 
 
 
 
 
Rolos estáticos: 
rolos lisos de rodas de aço, rolos pneumáticos e os rolos pé-de-carneiro; 
 – rolos vibratórios;– soquetes mecânicos 
.O objetivo da compactação de solos é Aumentar sua resistência a 
cisalhamento e diminuir sua deformabilidade 
, isto é, aumentar o módulo de elasticidade ou deformação, o que se traduz, 
genericamente, pelo termo " estabilidade 
", e diminuir a absorção de água, o que significa a maior permanência das 
condiçõe sobtidas imediatamente após a compactação.Pode-se verificar que, 
para um dado teor de umidade de compactação, h, a estabilidade, medida em 
termos deCBR, por exemplo, cresce sempre com γ s 
 (tanto CBR imerso, como não imerso), a não ser para valores γs e h muito 
distantes do par de valores hot e γsmáx. 
Para um dado h de compactação, a variação de volume, por umedecimento ou 
secagem, pode ser maior para os solos mais densos, mas o γs final é maior e o 
h final é menor. Do mesmo modo que em laboratório, a variação de γ s com a 
energia de compactação é mais sensível nos solos siltosos ou argilosos, do que 
nos solos pedregulhosos ou arenosos.Na compactação de campo, uma 
"passada" do equipamento, significa que este executou uma viagem de ida ou 
de volta, em qualquer extensão, na área correspondente a sua largura de 
compactação, enquanto que uma"cobertura" significa que foi executada um 
número suficiente de "passadas" para que toda a área entre em contato com o 
equipamento. Os fatores que influenciam na compactação de campo são: 
 – teor de umidade do solo; 
 – número de passadas do equipamento; 
 – espessura da camada compactada; 
 – características do equipamento 
 (pressão, área de contato etc.) 
Na compactação de campo, os equipamentos e o número de passadas 
desempenham o mesmo papel que o número de golpes de soquete em 
laboratório. 
 
 
 
 
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO 
a) ROLOS LISOS DE RODA DE AÇO: 
Constituem o tipo mais antigo de equipamento de compactação. Atualmente 
não é muito utilizado na compactação de solos propriamente ditos, apenas 
quando são pequenas as espessuras das camadas compactadas. 
Existem dois tipos de rolos lisos de roda de aço: 
 – rolos de 3 rodas ou "rolo macadame", sendo uma na frente e duas atrás, 
com até 18t; 
 – rolos tandem, com uma roda na frente e uma atrás, pesando de 1 a 14t. 
 
Rolos pé-de-carneiro: 
 São constituídos por cilindros metálicos ocos, sobre os quais são 
adaptadas hastes metálicas ("patas" ou "pés") de comprimento variando entre 
15 e 25 cm. A área de contatodos pés varia de 26 a 77 cm e a pressão de 
contato de 7 a 70 kg/cm. 
 O diâmetro de cada tambor varia, aproximadamente, entre os limites de 1,0 e 
1,5 m; usam-se, pelo menos, 2 tambores em paralelo, na constituição de um 
rolo pé-de-carneiro,cuja largura de compactação é de cerca de 2,5 m e o peso 
vazio, de 3 a 12 t. São equipamentos muito eficientes na compactação de solos 
coesivos, sendo a cobertura da ordem de 10%; a espessura da camada 
compactada deve variar de 15 a 20 cm. 
 
Rolos pneumáticos: 
São rolos com peso total de até 60 t, autopropulsores, com pressão de pneu 
auto-regulável, podendo chegar até 150 lbs/pol. 
São classificados em: 
 – rolos rebocados com 2 eixos; 
 – rolos rebocados com 1 eixo; 
 – rolos autopropulsores. 
 
Rolos vibratórios: 
Podem ser de 1 (rebocado) ou 2 cilindros, tendo 1 ou ambos os cilindros 
dotados de vibração. O peso total varia entre 1 e 10t, sendo muito comum no 
Brasil, o rolo rebocado de 1 cilindro com peso de 3t. Um dos aspectos mais 
estudados em rolos vibratórios é a frequência de vibração: o conjunto solo-rolo 
vibratório tem um frequência, chamada frequência natural ou ressonância, 
onde a amplitude é máxima e o rendimento na compactação é maior. 
 
 
 
 
Soquetes mecânicos: 
São semelhantes aos mais antigos equipamentos de compactação, os soquetes 
manuais, e utilizam o mesmo princípio da compactação dinâmica em 
laboratório. Os soquetes mecânicos comuns ("sapos mecânicos") são 
constituídos de um cilindro com peso de 1140 kgf, que, por ação de um motor 
de explosão, atuando num sistema de molas, salta sobre a camada a 
compactar, caindo de uma altura de 35cm. 
 A camada de solo a compactar é golpeada sucessivamente (50 a 60 saltos por 
minuto), sendo o avanço ourecuo do equipamento obtido pela inclinação 
conveniente do seu eixo vertical. São empregados onde é difícil o acesso dos 
outros equipamentos 
 
Medida de compactação no campo 
No controle de compactação no campo, deve-se tomar um ensaio de 
laboratório como referência e verificar oque são obtido no campo, com o 
equipamento, comparando estes resultados com os de laboratório, dentro de 
certas especificações. Esse controle pode ser feito de duas maneiras: 
•controle da execução do serviço ou controle "a priori"; 
•controle do produto terminado ou controle "a posteriori". 
No primeiro caso, controla-se o equipamento, o número de passadas, a 
espessura da camada, o teor de umidade e outras condições que se julguem 
necessárias a uma boa execução do serviço. No segundo caso, controlam-se 
certos parâmetros do solo após a compactação, como grau de compactação, 
índice de compacidade, porosidade, porcentagem de vazios de ar etc. 
 
Processo expedito na determinação do grau de compactação 
 -Speedy Moisture Test 
 
Este método consiste na mistura de carbureto de cálcio pulverizado com um 
peso determinado de solo úmido, em recipiente fechado, de onde é medida a 
pressão desenvolvida pela formação do gás acetileno. Esta pressão é 
diretamente relacionada com a quantidade de água existente no solo e que 
participa da reação. Devido a aparelhagem utilizada, a amostra de solo deve ser 
de cerca de 26 g, o que torna inadequado a solos de graduação grossa. 
 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA 
 BAPTISTA, C.N.(1976) -Pavimentação . Tomos I, II e II. Editora Globo, Porto 
Alegre, RS 
BELINCANTA, A.(2000) –Tópicos de Compactação de Solos . Série 
Apontamentos. Editora EDUEM. UEM,Maringá, PR 
DNER (1981) -Manual de Pavimentação. - Departamento Nacional de Estrada 
de Rodagem. Rio de Janeiro, RJ 
SENÇO, W. (1985) –Pavimentação. Grêmio Politécnico, São Paulo, SP 
SOUZA, M.L.(1976) -Pavimentação Rodoviária . Livros Técnicos e Científicos, 
Rio de Janeiro, RJ 
 YODER, E.J.; WICTZAC, M.W.(1975) - Principles of Pavement Design . John 
Wiley and Sons. New York