MECÂNICA DOS SOLOS COMPACTAÇÃO E CBR

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ENGENHARIA CIVIL
MECÂNICA DOS SOLOS
Prof. Esp. Giovanni Maciel
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Aula 7 – “Compactação de Solos e C.B.R”
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Compactação dos Solos:
Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem, devem preencher certos requisitos, ou seja, certas propriedades que melhoram o seu comportamento, sob o aspecto técnico, transformando-os em verdadeiro material de construção. Esse objetivo é atingido de maneira rápida e econômica através das operações de compactação. Essas propriedades visam principalmente: 
− Aumento da resistência da ruptura dos solos, sob ação de cargas externas;
− Redução de possíveis variações volumétricas, quer pela ação de cargas, quer pela ação da água que, eventualmente, percola pela sua massa; 
− Impermeabilização dos solos, pela redução do coeficiente de permeabilidade, resultante do menor índice de vazios. 
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Compactação dos Solos:
À vista do exposto, chama-se compactação de um solo aos processos manuais ou mecânicos que visem principalmente à redução do índice de vazios. Resulta daí o aumento da resistência à ruptura, pela elevação do atrito interno entre as partículas e a diminuição das variações de volume, através do melhor entrosamento entre elas. Em resumo, através da compactação de um solo resulta:
− maior aproximação e entrosamento das partículas, ocasionando um aumento da coesão e do atrito interno e, consequentemente, da resistência ao cisalhamento; 
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Compactação dos Solos:
− através do aumento da resistência ao cisalhamento, obter-se-á maior capacidade de suporte; 
− com redução do índice de vazios, a capacidade de absorção de água e a possibilidade de haver percolação diminuem substancialmente, tornando mais estável. Com as considerações acima, fica claro que dois fatores são fundamentais na compactação: 
− o teor de umidade do solo; − a energia empregada na aproximação dos grãos e que se denomina energia de compactação.
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Compactação dos Solos:
− através do aumento da resistência ao cisalhamento, obter-se-á maior capacidade de suporte; 
− com redução do índice de vazios, a capacidade de absorção de água e a possibilidade de haver percolação diminuem substancialmente, tornando mais estável. Com as considerações acima, fica claro que dois fatores são fundamentais na compactação: 
− o teor de umidade do solo; − a energia empregada na aproximação dos grãos e que se denomina energia de compactação.
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Compactação dos Solos:
Foi o engenheiro americano Ralph Proctor que, em 1933, pela primeira vez, estabeleceu a correlação entre os parâmetros que influem decisivamente na relação índice de vazios, ou seja, o aumento do peso específico. Neste ano Proctor publicou uma série de artigos divulgando o seu método de controle de compactação, baseado num novo método de projeto e construção de barragens de terra compactada que estava sendo empregado na Califórnia. Nesses artigos é que pela primeira vez, se enuncia um dos mais importantes princípios da Mecânica dos Solos. Isto é, de que a densidade com que um solo é compactado, sob uma determinada energia de compactação, depende da umidade do solo no momento da compactação. 
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Compactação dos Solos:
Proctor verificou que na mistura de solo com maiores quantidades de água, quando compactada, o peso específico aparente da mistura aumentava, porque a água de certa forma, funcionava como lubrificante, aproximando as partículas, permitindo melhor entrosamento e, por fim, ocasionando a redução do volume de vazios. Num determinado ponto, atingia-se um peso específico máximo, a partir do qual, ainda que se adicionasse mais água, o volume de vazios passava a aumentar. A explicação desse fato reside em que quantidades adicionais de água, após o ponto citado, ao invés de facilitarem a aproximação dos grãos, fazem com estes se afastem, aumentando novamente o volume de vazios e causando o decréscimo dos pesos específicos correspondentes.
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COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Serviços Executados com Rolos Compactadores:
Aplicar energia de compactação em aterros;
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Ao realizar-se a compactação de um solo, sob diferentes condições de umidade e para uma determinada energia de compactação, obtém-se uma curva de variação dos pesos específicos aparentes secos (γg) em função do teor de umidade (H%). Esta curva é chamada de curva de compactação.
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Inicialmente, o peso específico aparente seco cresce com o aumento do teor de umidade até atingir um máximo e depois começa a decrescer para valores, ainda, crescentes do teor de umidade. A ordenada do ponto correspondente ao pico da curva, é o máximo peso específico aparente seco que este solo poderá atingir, para a energia de compactação usada e precisando para isto de um teor de umidade igual a abscissa deste ponto. Estes valores só poderão ser alterados, variando-se a energia aplicada. As coordenadas do ponto máximo receberam a denominação de teor de umidade ótima (H%ótima) e peso específico aparente seco máximo (γgmáx). 
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
Ensaio de Compactação
Resumo do ensaio e finalidades - O ensaio de Compactação tem importância vital na determinação da quantidade de água necessária para auxiliar o processo de compactação dos solos. O ensaio determina a quantidade ideal de água, chamada “Umidade Ótima”, que correspondente a “Densidade Máxima” desse solo, e onde a partir desse ponto a adição de mais água, dificulta o processo de compactação. O método de ensaio consiste em preencher um molde em camadas, utilizando-se para tanto um soquete padronizado com um certo número de golpes por camada. Obtém-se o peso do solo no molde e com o volume do molde conhecido, a densidade é calculada. Ao mesmo tempo é retirado parte da amostra para determinação da umidade. Esse processo é repetido algumas vezes até que o peso da amostra compactada no molde seja igual ou menor que o obtido na etapa anterior. Com os resultados obtidos e mediante alguns cálculos, obtemos a densidade seca e a umidade em cada etapa moldada. A partir desses dados desenha-se um gráfico de onde se retira os valores da Densidade Máxima e da Umidade Ótima.
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
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COMPACTAÇÃO DE SOLOS
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COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Estudo dos Materiais
 Peso: É através do peso e da densidade do material que podemos saber se o equipamento disponível, é adequado para realizar o serviço proposto.
Empolamento:	É o aumento de volume do material, quando passamos a movê-lo do seu lugar natural. É expresso através de uma porcentagem do volume original.
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COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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Compactabilidade
	Os solos soltos quando trabalhados com equipamentos especiais, sofrem elevada diminuição de volume, ou compactação, causada pela aproximação dos grãos, devida à redução do volume de vazios.
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Ensaio de Densidade “in situ”
Resumo do ensaio e finalidades - Uma das principais finalidades do ensaio de Densidade “in situ” é sua utilização no controle de compactação das camadas executadas na construção da terraplenagem e da base, sob a forma de comparar seus resultados com os encontrados em laboratório através do ensaio de Compactação. É também utilizado para se determinar as densidades naturais de jazidas e empréstimos. Basicamente o ensaio consiste na execução de um furo no local onde se deseja a densidade, com determinação de seu volume e peso do material extraído para
cálculo de sua densidade.
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Ensaio de Densidade “in situ”
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Ensaio de Densidade “in situ”
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Ensaio de Densidade “in situ”
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Ensaio de Densidade “in situ”
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O método de Índice de Suporte Califórnia (California Bearing Ratio) teve sua origem no estado da Califórnia, quando foi introduzido pelo engenheiro O. J. Porter em 1939. Foi depois desenvolvido e modificado pelo United States Corps of Engineeers (USACE), sendo hoje um dos mais conhecidos métodos de dimensionamento de pavimentos flexíveis. Por isso, é adotado por uma grande parcela dos órgãos rodoviários no Brasil e no mundo. O método original de Porter procurou uma prova de realidade prática, como a do cisalhamento, que executou em condições pré fixadas de densidade e umidade. Os resultados obtidos com os materiais ensaiados serviram para classificá-los, tendo em conta como os mesmo haviam se comportado em serviço, em sua densidade e umidade de obra. 
ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA – I.S.C. OU C.B.R.
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O ensaio de suporte Califórnia CBR, California Bearing Ratio, é padronizado no Brasil pela norma ABNT 9895. O ensaio é composto por três etapas: ‰ 
compactação do corpo de prova: são compactados com cinco teores de umidade uma amostra, segundo o método Proctor. Com o solo sendo compactado em cinco camadas, com o soquete grande, sendo que o número de golpes depende da energia de compactação (normal – 12, intermediária – 26 e modificada – 55 golpes). É importante que sempre antes de lançar nova camada se faça a escarificação da camada compactada, de maneira a promover a aderência entre as mesmas. Após a compactação, retira-se o molde da base perfurada, inverte-o retirando o disco espaçador e pesa-o. Determinando-se o teor de umidade é possível obter-se a curva de compactação. 
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obtenção da curva de expansão: após a compactação: sobre o corpo de prova dentro do molde cilíndrico, no espaço deixado pelo disco espaçador, é colocado o prato com haste perfurado e sobre este o disco anelar de aço que é dividido em duas partes com aproximadamente 2270 g (10 lbs), sendo que cada parte da carga anular (5 lbs) corresponde a sobrecarga de aproximadamente 2,5 polegadas de pavimento. Sobre a haste do prato perfurado, é apoiada a haste do relógio comparador fixado no porta-extensômetro, anotando-se a leitura inicial . Coloca-se o corpo de prova imerso por 4 dias, medindo-se a expansão, que é definida como a relação entre o aumento de altura do corpo de prova (expansão) e a sua altura inicial, expresso em porcentagem . 
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medida da resistência à penetração: Retira-se o corpo de prova da embebição e de sobre ele o prato perfurado com a sobrecarga e deixa escorrer (drenar) por 15 minutos. Após, recoloca-se a sobrecarga e leva-se o corpo de prova à prensa para ser rompido através da penetração do pistão a uma velocidade de 1,27 mm/min. São anotadas as leituras para as penetrações de 0,63; 1,27; 1,90; 2,54; 3,17; 3,81; 4,44; 5,08; 6,35; 7,62; 8,89; 10,16; 11,43 e 12,70 mm, sendo que esta última leitura corresponde ao tempo de 10 minutos. No caso de se utilizar de uma prensa com anel dinamométrico anota-se as leituras do relógio comparador acoplado ao mesmo, em mm, que medem encurtamentos diametrais provenientes da atuação das cargas. 
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medida da resistência à penetração: Multiplicando-se este valor lido pela “constante do anel”, que é obtida quando da sua calibração (curva da carga aplicada ao anel versus a leitura do relógio comparador), obtém-se o valor da carga, que dividida pela seção transversal do pistão resulta no valor da pressão aplicada. No caso de se utilizar de uma célula de carga, a leitura é direta. A velocidade de penetração do pistão é controlada com o auxílio de um cronômetro e do acompanhamento dos valores da penetração registrados no relógio comparador fixado no pistão e com a haste apoiada no molde . Com este valores traça-se a curva pressão versus penetração ou carga versus penetração.
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ENSAIO CBR
 
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ENSAIO CBR
 
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ENSAIO CBR
 
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Obrigado!
PROF.º ESP. – GIOVANNI MACIEL
EMAIL: giovanni.silva@unp.br
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