Compactação de Solos na Engenharia Civil

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2014.1
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
NOTA DE AULA DE MECÂNICA DOS 
SOLOS – COMPACTAÇÃO
ISABELLY CÍCERA DIAS VASCONCELOS
isabelly.vasconcelos@unipe.br
1
SUMÁRIO
2
INTRODUÇÃO ... 03
EMPREGO DA COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ... 07
COMPACTAÇÃO X ADENSAMENTO ... 09
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – NBR 7182/86 ... 10
CURVA DE COMPACTAÇÃO ... 15
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO ... 17
ENSAIO MODIFICADO DE PROCTOR OU AASHO 
STANDARD ... 19
CBR (CaliforniaBearingRatio) ou ISC (Índice de 
Suporte Califórnia)
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
...
...
20
22
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO ... 28
CONTROLE DO TEOR DE UMIDADE ... 32
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 33
INTRODUÇÃO
Muitas vezes, na prática da engenharia geotécnica,
o solo de um determinado local não apresenta as
condições requeridas pela obra.
Ele pode ser 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. Mas muitas vezes 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.
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INTRODUÇÃO
Neste capítulo será apresentado um método
de estabilização e melhoria do solo por vias
manuais ou mecânicas.
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DEFINIÇÃO DE COMPACTAÇÃO
Processo manual ou mecânico que visa a reduzir
o volume de vazios do solo, melhorando as suas
características de resistência, deformabilidade e
permeabilidade.
INTRODUÇÃO
5
INTRODUÇÃO
Os fundamentos da compactação de solos são
relativamente novos e foram desenvolvidos pelo
engenheiro americano Ralph Proctor, que, na
década de 20 (1920), postulou ser a compactação
uma função de quatro variáveis:
a) Peso especifico seco
b) Umidade;
c) Energia de compactação;
d) Tipo de solo (solos grossos, solos finos, etc.).
A compactação dos solos tem uma grande
importância para as obras geotécnicas, já que por
intermédio do processo de compactação
consegue-se promover no solo um aumento de
sua resistência e uma diminuição da sua
compressibilidade e permeabilidade, também a
longo prazo.
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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EMPREGO DA COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
• Construção de aterros
•Construção de camadas construtivas de
pavimentos
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EMPREGO DA COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
•Construção de barragens de terra
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•Reenchimentos de cavas de fundações e de
tubulações enterradas
COMPACTAÇÃO X ADENSAMENTO
Pelo processo de compactação, a compressão 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 espaços entre os grãos do solo.
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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ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – NBR 7182/16
Em 1933, 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".
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ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – NBR 7182/86
Fases de execução de um ensaio de
compactação:
• Ao se receber uma amostra de solo 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, quarteado 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 boa homogeneização de umidade
em toda a massa de solo, é recomendável que a
mesma fique em repouso por um período
aproximado de 24 horas;
• Após preparada a amostra de solo, a mesma é
colocada em um recipiente cilíndrico com
volume igual a 1000 cm³ e compactada com um
soquete de 2,5 kg, caindo de uma altura de
aproximadamente 30cm, em três camadas com
26 golpes do soquete por camada;
11
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – NBR 7182/86
• 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;
• De cada corpo de prova assim obtido,
determinam-se o peso especifico do solo
seco e o teor de umidade de compactação.
12
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – NBR 7182/16
13
▪ Volume do cilindro 
 1000 cm3
▪ Massa do soquete 
2,5 kg
▪ Altura de queda 
30 cm
PROCTOR 
NORMAL
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO – NBR 7182/86
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Após efetuados os cálculos dos pesos
específicos secos e das umidades, lançam-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.
CURVA DE COMPACTAÇÃO
15
A partir dos pontos experimentais obtidos
conforme descrito anteriormente, traça-se a
curva de compactação do solo.
1,50
1,55
1,60
1,65
1,70
1,75
1,80
10 12 14 16 18 20
r
d
(g
/c
m
³)
w (%)
wot
rd max
Nota-se que na curva de compactação o peso
especifico seco aumenta com o teor de umidade
até atingir um valor máximo, decrescendo com a
umidade a partir de então.
CURVA DE COMPACTAÇÃO
rd (g/cm
3)
w (%)wot
rd,max
ramo 
úmido
ramo 
seco
boa resistência e rigidez
baixa permeabilidade
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E = energia aplicada ao solo, 
por unidade de volume
p = peso do soquete
L = altura de queda do 
soquete
n = número de camadas
N = número de golpes 
aplicados a cada camada
V = volume do cilindro
1000
326305,2 
E ³/.85,5 cmcmkgE 
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
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Embora mantendo-se o procedimento de ensaio
descrito anteriormente, 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 seguinte equação:
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
w
E1
E2 ( > E1)
rd
Aumentando a energia de compactação:
▪ Redução do teor de umidade ótimo
▪ Elevação no valor da massa específica 
seca máxima
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ENSAIO MODIFICADO DE PROCTOR OU AASHO 
STANDARD
Tendo em vista o maior peso dos equipamentos
de compactação, tornou-se necessário alterar as
condições do ensaio, para manter a indispensável
correlação com o esforço de compactação no
campo. Surgiu, assim, o ensaio modificado de
Proctor ou AASHO Modificado.
Embora a amostra seja compactada no mesmo
molde, isto é feito, no entanto, em cinco camadas,
sob a ação de 25 golpes de um peso de 4,5 kg,
caindo de 45 cm de altura. A energia específica de
compactação é, para esse novo ensaio, da ordem
de 25 kg · cm/cm3 .
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CBR (California Bearing Ratio) ou ISC (Índice de 
Suporte Califórnia)
O Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR -
California Bearing Ratio) é a relação, em
percentagem, entre a pressão exercida por
um pistão de diâmetro padronizado
necessária à penetração no solo até
determinado ponto (0,1” e 0,2”) e a pressão
necessária para que o mesmo pistão penetre
a mesma quantidade em solo-padrão de brita
graduada.
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CBR (California Bearing Ratio) ou ISC (Índice de 
Suporte Califórnia)
Através do ensaio de CBR é possível conhecer
qualserá a expansão de um solo sob um
pavimento quando este estiver saturado, e
fornece indicações da perda de resistência do
solo com a saturação.
Apesar de ter um caráter empírico, o ensaio
de CBR é mundialmente difundido e serve de
base para o dimensionamento de pavimentos
flexíveis.
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EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
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COMPACTAÇÃO NO CAMPO
ROLOS COMPRESSORESSOQUETES
VIBRATÓRIOESTÁTICOS
PNEUMÁTICOLISOPÉ DE CARNEIRO
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
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).
Altura da camada compactada:
- Solos finos: de 10 a 15cm
- Solos grossos: em torno de 15cm
SOQUETES
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EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
SOQUETE:
R$ 19.375,65 (nov/16)
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EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
ROLO PÉ DE CARNEIRO
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São mais adequados para solos finos. Também
podem ser utilizados em solos grossos com mais de
20% de finos.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
ROLO PÉ DE CARNEIRO:
R$ 361.786,08 (nov/16)
 Espessura das camadas compactadas: 15 cm;
 Nº de passadas dos rolos:
Solos finos: 4 a 6 passadas;
Solos grossos: 6 a 8 passadas;
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EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
ROLO LISO
 Recomendados para a compactação do
capeamento e base de estradas;
 Utilizados em solos arenosos,
pedregulhosos e pedra britada.
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EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
ROLO LISO:
R$ 203.224,94 (nov/16)
 Espessura das camadas compactadas: 5
a 15 cm com 4 a 5 passadas
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EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
ROLO PNEUMÁTICO
 Recomendados para a compactação de
capas asfálticas, bases e sub-bases de
estradas e indicados para os solos de
granulação fina e arenosa.
29
R$ 414.949,07 (nov/16)
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
ROLO VIBATÓRIO
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Trata-se de rolos lisos equipados com um
mecanismo motorizado de vibração.
São utilizados para a maioria dos tipos de solos e
são mais eficientes se a umidade deles for
ligeiramente maior do que a ótima.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO
ROLO VIBATÓRIO:
R$ 373.786,32 (nov/16)
31
São particularmente eficientes para solos grossos
com pouca ou nenhuma fração de finos.
Espessura máxima da camada compactada é de 15
cm.
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO
32
Para que se possa efetuar um bom controle da
compactação do solo em campo, temos que
atentar para os seguintes aspectos:
• tipo de solo;
• espessura da camada;
• entrosamento entre as camadas;
• número de passadas;
• tipo de equipamento;
• umidade do solo;
• grau de compactação alcançado.
Assim, alguns cuidados devem ser tomados:
• A espessura da camada lançada não deve
exceder a 30cm, sendo que a espessura
da camada compactada deverá ser menor
que 20cm;
• Deve-se realizar a manutenção da
umidade do solo o mais próximo possível
da umidade ótima;
• Deve-se garantir a homogeneização do
solo a ser lançado, tanto no que se refere
a umidade quanto ao material.
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO
33
Na prática, o procedimento usual de controle da
compactação é o seguinte:
• Coletam-se amostras de solo da área de
empréstimo e efetua-se em laboratório o
ensaio de compactação.
Obtém-se a curva de compactação e daí os
valores de peso especifico seco máximo e o teor
de umidade ótimo do solo;
• No campo, a proporção em que o aterro for
sendo executado, deve-se verificar, para cada
camada compactada, qual o teor de umidade
empregado e compará-lo com a umidade
ótima determinada em laboratório.
Este valor deve atender normalmente a seguinte
especificação:
wcampo - 2% < wot < wcampo + 2%.
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO
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• Determina-se também o peso especifico
seco do solo no campo, comparando-o com o
obtido no laboratório.
Define-se então o grau de compactação do solo,
dado pela razão entre os pesos específicos secos
de campo e de laboratório:
GC = (ρd campo / ρdmax) x 100.
Deve-se obter sempre valores de grau de
compactação superiores a 95%.
• Caso estas especificações não sejam
atendidas, o solo terá de ser revolvido, e uma
nova compactação deverá ser efetuada.
CONTROLE DA COMPACTAÇÃO
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Processo de aeração (redução da umidade de
camada de solo a ser compactada).
Processo de umedecimento (aumento da umidade 
de camada de solo a ser compactada)
CONTROLE DO TEOR DE UMIDADE
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Caputo, H. P. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações,
Vol. 1, 2 e 3. Livros Técnicos Científicos. Editora S. A.
Craig, R.F. (1974) – Mecânica dos Solos, Editora LTC.
Das, B.M. (2011) – Fundamentos de Engenharia
Geotécnica. Editora Thompson.
Lambe, T.W. & Whitman, R.V. (1969) Soil Mechanics.
John Wiley & Sons, Inc.
Pinto, C.S. (2006) – Curso Básico de Mecânica dos
Solos. Editora Oficina.
Vargas, M.(1977) – Introdução à Mecânica dos Solos.
MacGraw Hill.
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