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Apostila Mecânica dos Solos I - USP

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solos finos e de
6 a 8 para solos grossos.
As dimensões e o peso do equipamento devem ser tomados em relação ao tipo de solo.
Tipo de Solo Área de contato
da pata ( cm2)
Pressão de contato da
Pata (kg/cm2)
Solos finos
(IP < 30)
32 a 77 17 a 33
Solos finos
(IP > 30)
45 a 90 15 a 27
Solos grossos 64 a 90 10 a 17
Para maior eficiência na compactação dos solos, com teor de umidade situado acima do teor
ótimo, a pressão de contacto deve ser menor do que se estes solos estivessem situados abaixo do
teor ótimo.
b.2 Rolo liso
Compõe-se de um cilindro de aço oco, podendo ser preenchido com areia ou pedregulho, para
aumento da pressão aplicada. São apresentados com uma roda, duas rodas em tandem ou três.
Por causa de sua pequena superfície de contacto são utilizados na compactação do capeamento e
em base de estradas. São indicados também para compactar camadas finas de 5 a 15 cm.
Os rolos tipo tandem são indicados para a compactação de bases e subleitos de estradas em que as
espessuras a serem compactadas variam de 20 a 30 em. Em geral, 4 passadas são suficientes.
São apresenta dos nos pesos de l a 20 toneladas.
Os rolos com três rodas são utilizados para a compactação de solos finos. Os pesos
recomendados são de 6 a 7t para materiais de baixa plasticidade e de l0 t para materiais de alta
plasticidade. Em geral, 6 passadas são suficientes para compactar uma camada de 15 a 20 cm de
espessura.
b.3 - Rolos Pneumáticos
São eficientes para a compactação de capas asfálticas, e têm grande aplicabilidade em bases e
sub-bases de estradas. Aplicam-se também em solos grossos sem coesão, com 4 a 8%, passando
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na malha 200, cuja espessura de camada deve estar em torno de 25 cm, dando-se de 3 a 5
passadas. Utilizam-se também em solos finos ou em solos grossos bem graduados que tenham
mais de 5%, passando na malha 200 em camadas de 15 a 20 cm de espessura, e aplicando-se de 4
a 6 coberturas. O uso de rolos com cargas elevadas proporciona bons resultados, entretanto, são
capazes de considerável penetração no solo, e isto gera grande deslocamento do solo superficial, e
pode causar o aparecimento de fendas de ruptura.
c. Placas e Rolos Vibratórios
São utilizados para compactar solos grossos com menos de 12%, passando na malha 200. São, no
entanto, mais adequados para solos com 4 a 8%, passando na malha 200. A espessura da camada
compactada deve situar-se em torno de 20 a 25 cm, e com cerca de três coberturas atinge-se uma boa
compactação.
De modo geral, podem ser empregados na compactação de solos granulares, uma vez que atuam
no sentido de destruir temporariamente a resistência ocasionada pelo ângulo de atrito interno do solo.
5. Controle de Compactação
O solo trazido das áreas de empréstimos deve ser espalhado uniformemente sobre a área a ser
aterrada, em espessuras tais que, após a operação de compactação, atinjam as especificadas. Geralmente,
quanto mais finas, haverá melhoria não só da compactação como também do controle. Uma faixa ideal
de espessura deve situar-se entre 20 a 30 cm, chegando a um máximo de 45 cm. A escolha do tipo de
equipamento e do número de passadas pode ser feita em aterros experimentais, os quais podem mesmo
ser as primeiras camadas da obra a ser construída.
Uma vez definidos a espessura da camada, o tipo de equipamento e o número de passadas,
restaria apenas manter o solo tanto quanto possível perto da unidade ótima, a fim de que se pudesse obter
uma alta eficiência na operação de compactação.
Tem repercussões bastante sérias, sob o aspecto de comportamento, o fato de a eficiência de
compactação não atingir as vizinhanças do ponto máximo. Ocorre, às vezes, que o par de valores
conseguido (γmáx, -w) situa-se muito à esquerda ou muito à direita do ponto máximo (γmáx, wot). No
primeiro caso, a deficiência de água faz com que a água absorvida encontre-se com elevadas tensões
neutras negativas. Estas tensões dão ao solo uma alta resistência e pequena deformabilidade. Entretanto,
a saturação do solo pode fazê-lo perder estas características de comportamento, passando a ter baixa
resistência e alta deformabilidade. Ela tem expressiva importância na estabilidade dos maciços, quer pelas
conseqüências geométricas, quer pela grandeza das tensões neutras induzidas. Portanto, este fato tem
grande significância em aterros de barragens. No segundo caso, não haverá uma diferença no seu
comportamento final, visto que inicialmente sua resistência ao cisalhamento será baixa e sua
deformabilidade alta. Diante disso, nota-se a importância de obter-se uma compactação de campo que se
aproxime da máxima especificada no laboratório, ou, em outros termos, mostra que se deve criar um
intervalo de variação para γd e para w, em função de γdmáx e wot , a ser conseguido em campo.
máxd
dGC
,γ
γ=
∆w = w - w ot
O coeficiente GC, chamado grau de compactação, é entre a massa específica seca do aterro
compactado e especifica seca máxima obtida no laboratório.
O coeficiente GC, chamado grau de compactação, é a relação entre a massa específica seca do
aterro compactado e a massa e específica seca máxima obtida no a laboratório.
O valor ∆w, conhecido como desvio de umidade, é a diferença entre o teor de umidade do aterro
compactado e o teor de umidade ótimo de laboratório.
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Na pratica, o projetista, em face de sua experiência e das especificações existentes, estabelece
determinado grau de compactação e um desvio de umidade (GC = 95% do ensaio de Proctor Normal e
∆w = ± 2% em torno da umidade ótima, por exemplo) que devem ser conseguidos no campo.
A verificação das especificações estabelecidas é conhecida como controle de compactação. É
importante frisar que apenas possível lançar uma nova camada no aterro, após ter-se conseguido, na
camada anterior, os valores de GC e ∆w especificicados.
A obtenção da massa específica do aterro pode ser determinada, cravando-se no aterro um
cilindro biselado, de volume conhecido, registrando-se o seu peso, ou ainda, abrindo-se um furo sobre a
camada com a pesagem do material escavado e medição indireta do volume do furo aberto. Para isso
preenchesse o furo com areia de massa especifica conhecida ou com um líquido, introduzido no interior
de uma membrana deformável. A determinação do teor de umidade w, do aterro, com secagem do
material em estufa, pode exigir várias horas de espera, fato incompatível com o ritmo de trabalho das
grandes obras. Para superar este impasse, têm-se utilizado processos rápidos aproximados, como o de
secar o solo em uma frigideira ou o de atear fogo em uma mistura de solo e álcool, ou ainda, por meio do
"speedy moisture tester". Nele certa quantidade de solo é inserida no interior de uma garrafa, que
contenha carbureto. A água absorvida, reagindo com o carbureto, resulta numa pressão que atua em
membrana deformável, acionando um manômetro. Esta pressão é correlacionada com o teor de umidade.
Existem ainda equipamentos não destrutivos, que se utilizam da radiação y. Esta radiação difundida na
camada passará por uma dispersão proporcional ao número de partículas 11 existentes no meio. O
inconveniente destes aparelhos é a necessidade de contínuas calibrações.
Outro método de controle rápido aproximado foi desenvolvido por Jack Hilf. Permite obter
informações do grau de compactação e do desvio de umidade, sem a necessidade de secar o material. O
teor de umidade é calculado apenas como verificação posterior.
Para efeito ilustrativo do método, imagine-se uma camada de um aterro com massa específica
seca γda e teor de umidade wa. Se tomar uma porção deste solo, compactando-se no cilindro de Proctor,
obtém-se o valor de γd, que pode ser diferente do valor de γda, uma vez que as energias empregadas não
são, em geral, iguais.
γa = γda . (1 + wa) e γc = γdc . (1 + wa)
( )
( ) Ew
w
dc
da
adc
ada
c
a ==+
+= γ
γ
γ
γ
γ
γ
1
1
O