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Mecnica dos Solos I - UFBA

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Centro Vértice Meio lado do maior Meio do lado menor Valor médio
Rígida
ρi = cte
Circular 1,00 0,64 (borda) 0,85 0,79
Quadrada 1,12 0,56 0,76 0,76 0,95 0,82
Retangular L/B:
1,5
2,0
3,0
5,0
10,0
100,0
1,36
1,53
1,78
2,10
2,54
4,01
0,68
0,77
0,88
1,05
1,27
2,00
0,89
0,98
1,11
1,27
1,49
2,20
0,97
1,12
1,35
1,68
2,12
3,60
1,15
1,30
1,52
1,83
2,25
3,69
1,06
1,20
1,41
1,70
2,10
3,40
De acordo com a eq. 8.26, o recalque imediato é diretamente proporcional à carga
aplicada e à largura da área carregada. No caso de depósitos homogêneos de argila saturada
de grande extensão, a hipótese de E assumir um valor constante é consistente e esta o uso da
eq. 8.26 é melhor justificado. No caso de areias, entretanto, o valor de E depende da pressão
de confinamento variando, portanto com a profundidade e ao longo das dimensões da área
carregada. Devido a esta variação de E, a relação 8.26 não se aplica a solos arenosos. Pode−se
dizer também que mesmo para os casos em que E é aproximadamente constante coma
profundidade e o material é relativamente homogêneo, a estimativa correta deste parâmetro
constitui uma árdua tarefa, devido ao comportamento altamente não linear do solo. 
73
9. COMPACTAÇÃO.
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Entende−se por compactação o processo manual ou mecânico que visa reduzir o
volume de vazios do solo, melhorando as suas características de resistência, deformabilidade
e permeabilidade.
Muitas vezes, na prática da engenharia geotécnica, o solo de um determinado local
não apresenta as condições requeridas pela obra. Ele pode pouco resistente, muito
compressível ou apresentar características que deixam a desejar de um ponto de vista
econômico. Pareceria razoável em tais circunstâncias, simplesmente relocar obra. Deve−se
notar contudo, que considerações outras que não geotécnicas freqüentemente impõem a
localização da estrutura e o engenheiro é forçado a realizar o projeto com o solo que ele tem
em mãos. Para resolver este problema, uma possibilidade é adaptar a fundação da obra às
condições geotécnicas do local. Uma outra possibilidade é tentar melhorar as propriedades de
engenharia do solo local. Dependendo das circunstâncias, a segunda opção pode ser o melhor
caminho a ser seguido. 
Neste capítulo será apresentado um método de estabilização e melhoria do solo por
vias mecânicas, denominado de compactação. Deve−se ressaltar que existem diversos outros
métodos de estabilização dos solos, sendo alguns destes realizados pela mistura ou injeção de
substâncias químicas (misturas solo−cimento, "jet−ground", misturas solo−cal), ou pela
incorporação no solo de elementos estruturais, os quais têm por função conferir ao mesmo as
características necessárias para a execução da obra, as quais o solo não possui ou deixa a
desejar. Ex: solo reforçado, solo envelopado, terra armada, etc.
Os fundamentos da compactação de solos são relativamente novos e foram
desenvolvidos por Ralph Proctor, que, na década de 20, postulou ser a compactação uma
função de quatro variáveis: a) Peso específico seco, b) Umidade, c) Energia de compactação e
4) Tipo de solo (solos grossos, solos finos, etc.). A compactação dos solos tem uma grande
importância para as obras geotécnicas, já que através do processo de compactação consegue−
se promover no solo um aumento de sua resistência estável e uma diminuição da sua
compressibilidade e permeabilidade.
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Em diversas obras, dentre elas os aterros rodoviários e as barragens de terra, o solo é o
próprio material resistente ou de construção. Em vista disto, alguns métodos de estabilização
ou de melhoria das características de resistência, deformabilidade e permeabilidade dos solos
foram desenvolvidos, e a compactação é um desses métodos.
O objetivo principal da compactação é obter um solo, de tal maneira estruturado, que
possua e mantenha um comportamento mecânico adequado ao longo de toda a vida útil da
obra.
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Pelo processo de compactação, a diminuição dos vazios do solo se dá por expulsão do
ar contido em seus vazios, de forma diferente do processo de adensamento, onde ocorre a
expulsão de água dos interstícios do solo (capítulo de compressibilidade, volume II).
Além do mais, as cargas aplicadas quando compactamos o solo são geralmente de
natureza dinâmica e o efeito conseguido é imediato, enquanto que o processo de adensamento
é diferido no tempo (pode levar muitos anos para ocorra por completo, a depender do tipo de
solo) e as cargas são normalmente estáticas.
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Em 1933, o Eng. Norte americano Ralph Proctor postulou os procedimentos básicos
para a execução do ensaio de compactação. A energia de compactação utilizada na realização
destes ensaios é hoje conhecida como energia de compactação "Proctor Normal". A seguir
são listadas, de modo resumido, as principais fases de execução de um ensaio de
compactação.
á Ao se receber uma amostra de solo (no caso, deformada) para a realização de um
ensaio de compactação, o primeiro passo é colocá−la em bandejas de modo que a
mesma adquira a umidade higroscópica (secagem ao ar). O solo então é
destorroado e passado na peneira #4, após o que adiciona−se água na amostra para
a obtenção do primeiro ponto da curva de compactação do solo. Para que haja uma
perfeita homogeneização de umidade em toda a massa de solo, é recomendável
que a mesma fique em repouso por um período de aproximadamente 24 hs.
á Após preparada a amostra de solo, a mesma é colocada em um recipiente
cilíndrico com volume igual a 1000ml e compactada com um soquete de 2500g,
caindo de uma altura de aproximadamente 30cm, em três camadas com 25 golpes
do soquete por camada, como demonstra fig. 3.1 apresentada adiante.
á Este processo é repetido para amostras de solo com diferentes valores de umidade,
utilizando−se em média 5 pontos para a obtenção da curva de compactação.
á De cada corpo de prova assim obtido, determina−se o peso específico do solo seco
e o teor de umidade de compactação. 
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 Após efetuados os cálculos dos pesos específicos secos e das umidades, plotam−se
esses valores (γd;w) em um par de eixos cartesianos, tendo nas ordenadas os pesos
específicos do solo seco e nas abcissas os teores de umidade, como se demonstra
na fig. 3.2. 
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A partir dos pontos experimentais obtidos conforme descrito anteriormente, traça−se a
curva de compactação do solo, apresentada na fig. 3.2. Nota−se que na curva de compactação
o peso específico seco aumenta com o teor de umidade até atingir um valor máximo,
decrescendo com a umidade a partir de então. O teor de umidade para o qual se obtém o
maior valor de γd (γdmax) é denominado de teor de umidade ótimo (ou simplesmente umidade
ótima). 
O ramo da curva de compactação anterior ao valor de umidade ótima é denominado de
"ramo seco" e o trecho posterior de "ramo úmido" da curva de compactação. No ramo seco, a
umidade é baixa, a água contida nos vazios do solo está sob o efeito capilar e exerce uma
função aglutinadora entre as partículas. À medida que se adiciona água ao solo ocorre a
destruição dos benefícios da capilaridade, tornando−se mais fácil o rearranjo estrutural das
partículas. No ramo úmido, a umidade é elevada e a água se encontra livre na estrutura do
solo, absorvendo grande parte da energia de compactação. 
Na fig. 3.2 é apresentada também a curva de saturação do solo. Como no processo de
compactação não conseguimos nunca expulsar todo o ar existente nos vazios do solo, todas as
curvas compactação (mesmo que para diferentes energias) se situam à esquerda da curva de
saturação. Pode−se mostrar que a curva de saturação do solo pode ser representada pela eq.
9.1, apresentada adiante.
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Srw