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Mecnica dos Solos I - UFBA

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Sr
s
w
w
d
γ
γ
γγ
+
⋅
=
 (9.1) Proctor Normal − 3 camadas
 25 golpes
Figura 3.1 − Ensaio de Compactação (Proctor Normal). Modificado de Vargas (1977).
Figura 3.2 − Curva de Compactação típica
Cilindro de
compactação12,7 
cm
10,0 
30 cm Peso
2,5 
kg
5 cm
Curva de saturação
Wot
dmax
γd
w
γ
76
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× Ð�Þ�Ó�Ý+Öfi×"Ï�Õ�Ô�ß
Ý�Ï�Ø�Ý�æ�ç�Õ
Embora mantendo−se o procedimento de ensaio descrito no item 9.3, um ensaio de
compactação poderá ser realizado utilizando−se diferentes energias. A energia de
compactação empregada em um ensaio de laboratório pode ser facilmente calculada mediante
o uso da eq. 9.2, apresentada a seguir.
)(m compactado solo de Volume V
Camadas de Número n 
Camadapor Golpes de Número N
(m) Soquete do Queda de Altura h 
(N) Soquete do Peso P
(9.2) :onde ...
3→
→
→
→
→
=
V
nNhPE
Influência da energia de compactação na curva de compactação do solo − À
medida em que se aumenta a energia de compactação, há uma redução do teor de umidade
ótimo e uma elevação do valor do peso específico seco máximo. A fig. 9.3 apresenta curvas
de compactação obtidas para diferentes energias.
Figura 9.3 − Efeito da Energia de Compactação nas Curvas de Compactação
obtidas para um mesmo solo
Tendo em vista o surgimento de novos equipamentos de campo, de grande porte, com
possibilidade de elevar a energia de compactação e capazes de implementar uma maior
velocidade na construção de aterros, houve a necessidade de se criar em laboratório ensaios
com maiores energias que a do Proctor Normal. Surgiram então as energias do Proctor
Modificado e Intermediário, superiores à energia do Proctor Normal. As energias de
compactação usuais são de 6 kgf⋅cm/cm3 para o Proctor normal, 12,6 kgf⋅cm/cm3 para o
Proctor Intermediário e 25kgf⋅cm/cm3 para o Proctor Modificado. Na tabela 9.1 apresenta−se
uma comparação entre os padrões adotados para a realização dos ensaios de compactação por
diferentes órgãos.
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Tabela 1 − Comparação entre alguns padrões adotados para o ensaio de
compactação.
CARACTERÍSTICAS ABNT
(PN*)
AASHO
(PM**)
DNER
M.48***
AASHTO
Peso do Soquete (kgf) 2.5 4.54 4.54 4.54
Altura de Queda (cm) 30.5 45.72 45.72 45.72
Número de Camadas 3 5 5 5
Número de Golpes
Por Camada
25 25 26 55
Vol. Do Cilindro (cm3) 1000 944 2160 2160
Energia de Compactação
(kgf⋅cm/cm3)
5.72 27.48 12.49 26.43
* − Proctor Normal; ** − Proctor Modificado; ***− Esta energia corresponde
aproximadamente à energia do Proctor Intermediário.
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Ý+× Ò Ø�Ð�åfiØ/åfiÐ8Ý+ÖfiÕ�Ò:Ò Õ�à�Õ�Ò
A fig. 9.4 apresenta a influência da compactação na estrutura dos solos. Conforme se
pode observar desta figura, as estruturas formadas no lado seco da curva de compactação
tendem a ser do tipo floculada, enquanto que no lado úmido da curva de compactação
formam−se solos com estruturas predominantemente dispersas.
Figura 9.4 − Influência da compactação na estrutura dos solos. Modificado de
Lambe & Whitman (1969).
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ÝffÏ�åfiÐ�Û�Ý+Öfi×"Ï�Õ�Ô�ß
Ý�Ï�Ø/Ý�æ�ç�Õ
A influência do tipo de solo na curva de compactação é ilustrada na fig. 9.5,
apresentada adiante. Conforme se pode observar desta figura, os solos grossos tendem a
exibir uma curva de compactação com um maior valor de γdmax e um menor valor de wot do
que solos contendo grande quantidade de finos. Pode−se observar também que as curvas de
compactação obtidas para solos finos são bem mais "abertas" do que aquelas obtidas para
solos grossos.
78
Figura 9.5 − Influência do tipo de solo na curva de compactação.
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Ý�Ï�Ø/Ý�æ�ç�Õffi× ÔMÏ�Ý�Ô)ß0Õ
Conforme relatado anteriormente, a compactação do solo deve proporcionar a este,
para a energia de compactação adotada, a maior resistência estável possível. A fig. 9.6
apresenta a variação da resistência de um solo, obtida por meio de um ensaio de penetração
realizado com uma agulha Proctor, em função de sua umidade de compactação. Conforme se
pode observar desta figura, quanto maior a umidade menor a resistência do solo.
Pode−se fazer então a seguinte indagação: Porque os solos não são compactados em
campo em valores de umidade inferiores ao valor ótimo? A resposta a esta pergunta se
encontra na palavra estável. Não basta que o solo adquira boas propriedades de resistência e
deformação, elas devem permanecer durante todo o tempo de vida útil da obra.
Figura 9.6 − Variação da resistência dos solos com o teor de umidade de compactação.
Modificado de Caputo (1981).
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Conforme se pode notar da fig. 9.6, caso o solo fosse compactado no teor de umidade
w1, ele iria apresentar uma resistência bastante superior àquela obtida quando da compactação
no teor de umidade ótimo. Conforme também apresentado na fig. 9.6, contudo, este solo
poderia vir a se saturar em campo (em virtude de um período de fortes chuvas, por exemplo),
vindo a alcançar o valor de umidade w2, para o qual o valor de resistência apresentado pelo
solo é praticamente nulo. No caso de o solo ser compactado na umidade ótima, o valor de sua
resistência cairia somente de R para r, estando o mesmo ainda a apresentar características de
resistência razoáveis.
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Ø�Õ�Ò:Öfi×"Ï�Ý�Ô�ß
Õ
Os princípios que estabelecem a compactação dos solos no campo são essencialmente
os mesmos discutidos anteriormente para os ensaios em laboratório. Assim, os valores de
peso específico seco máximo obtidos são fundamentalmente função do tipo do solo, da
quantidade de água utilizada e da energia específica aplicada pelo equipamento que será
utilizado, a qual depende do tipo e peso do equipamento, da espessura da camada de
compactação e do número de passadas sucessivas aplicadas.
A compactação de campo se dá por meio de esforços de pressão, impacto, vibração ou
por uma combinação destes. Os processos de compactação de campo geralmente combinam a
vibração com a pressão, já que a vibração utilizada isoladamente se mostra pouco eficiente,
sendo a pressão necessária para diminuir, com maior eficácia, o volume de vazios inter−
partículas do solo. 
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São compactadores de impacto utilizados em locais de difícil acesso para os rolos
compressores, como em valas, trincheiras, etc. Possuem peso mínimo de 15kgf, podendo ser
manuais ou mecânicos (sapos). A camada compactada deve ter 10 a 15cm para o caso dos
solos finos e em torno de 15cm para o caso dos solos grossos.
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É um tambor metálico com protuberâncias (patas) solidarizadas, em forma tronco−
cônica e com altura de aproximadamente de 20cm. Podem ser auto propulsivos ou arrastados
por trator. É indicado na compactação de outros tipos de solo que não a areia e promove um
grande entrosamento entre as camadas compactadas.
A camada compactada possui geralmente 15cm, com número de passadas variando
entre 4 e 6 para solos finos e de 6 a 8 para os solos grossos. A fig. 9.7 ilustra um rolo
compactador do tipo pé−de−carneiro.
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Trata−se de um cilindro oco de aço, podendo ser preenchido por areia úmida ou água,
a fim de que seja aumentada a pressão aplicada. São usados em bases de estradas, em
capeamentos e são indicados para solos arenosos, pedregulhos e pedra britada, lançados em
espessuras inferiores a 15cm.
Este tipo de rolo compacta bem camadas finas de 5 a 15cm com 4 a 5 passadas. Os
rolos lisos possuem pesos de 1 a 20t e freqüentemente são utilizados para o acabamento
superficial das camadas compactadas. Para a compactação de solos finos utilizam−se rolos
80
com três rodas com pesos em torno de 10t, para materiais de baixa