UMA PROPOSTA PARA SE AVALIAR O GRAU DE COMPACTAÇÃO E A HOMOGENEIDADE DA CAMADA COMPACTADA UTILIZANDO O DPL

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Uma Proposta para se Avaliar o Grau de Compactação e a 
Homogeneidade da Camada Compactada Utilizando o DPL 
 
Raphael Pontes Claus 
Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil, eng.raphael.pc@gmail.com 
 
Silvio Romero de Melo Ferreira 
Universidade Federal de Pernambuco, Universidade Católica de Pernambuco e Universidade de 
Pernambuco, Recife, Brasil, sr.mf@hotmail.com 
 
RESUMO: Atualmente as rodovias e ferrovias modernas exigem um elevado nível de desempenho, 
e um rigoroso requisito de qualidade. É necessário um rígido controle das características dessas 
estruturas. Na verificação são utilizados ensaios do frasco de areia ou cilindro de cravação para 
determinação do peso específico “in situ”, umidade, compactação para a determinação da umidade 
ótima e peso especifico aparente seco máximo, e ensaio do California Bearing Ratio (CBR) para 
avaliação a resistência à penetração. O crescente desenvolvimento do conhecimento técnico na 
engenharia vem mostrando métodos mais modernos que provocam mínimas perturbações na 
estrutura, caracterizados por não destrutivos, apresentando vantagens sobre os métodos clássicos. O 
Penetrômetro Estático, também conhecido como Cone Penetration Test (CPT), já é um ensaio 
consagrado para determinação da resistência do solo, fornecendo parâmetros importantes nos 
projetos de fundações. De modo semelhante, estes mesmos dados podem ser utilizados para 
avaliação da resistência das camadas de aterros compactados apresentando resultados satisfatórios 
quando comparados com métodos convencionais. O Penetrômetro Dinâmico Ligeiro (Dynamic 
Probing Light – DPL), utilizado inicialmente para avaliação de solos agrícolas, é um ensaio que 
vem ganhando popularidade na engenharia civil devido seu baixo custo e sua facilidade de 
manuseio. Apresenta um grande potencial quando aplicado no controle de compactação de camadas, 
na avaliação da resistência à penetração de solos “in situ”, na avaliação do potencial de risco de 
colapso, e na estimativa do módulo de deformabilidade da camada. Esse trabalho tem por objetivo 
avaliar as características de uma camada aterro compactado que fará parte da estrutura do sistema 
viário de uma indústria que será instalada no município de Goiana no estado de Pernambuco. Foram 
comparados os índices obtidos por meio de ensaios convencionais (CBR e Proctor) com os índices 
obtidos por meio de ensaios dos penetrômetros (CPT, DPL). Foram coletadas amostras da jazida, 
que foi utilizada como material de corpo e camada final do aterro, para a execução de ensaios de 
caracterização do material e para calibração dos penetrômetros. Os ensaios “in situ” foram 
realizados durante a execução da compactação das camadas do aterro, e executaram em seguida a 
cada passagem do rolo compactador. A técnica de investigação utilizando os penetrômetros DPL e 
Estático é promissora para avaliar a resistência de ponta e a homogeneidade da compactação da 
camada com a profundidade. A proposta metodológica apresentada permite avaliar o grau de 
compactação e a homogeneidade uma camada compactada utilizando o DPL. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Penetrômetro, Homogeneidade, Compactação. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Penetrômetros são aparelhos destinados a 
determinar a resistência do meio no qual 
penetram, dividindo-se em função do princípio 
de penetração, em estáticos quando o conjunto é 
pressionado contra o solo, e a resistência a 
penetração é registrada em um dinamômetro e, 
em dinâmicos quando a haste penetra no solo 
em decorrência do impacto de um peso que cai 
em queda livre de uma altura constante 
(STOLF, 1991). 
 O ensaio de penetração dinâmica, (Dynamic 
Probing Light-DPL), foi proposto em 1956 por 
Scala, na Austrália (Pereira, 2010). Esta versão 
foi modificada por Van Vuuren (1969). Na 
África do Sul desde 1973, o DPL tem sido 
usado para medições de resistência dos solos 
“in situ” e em camadas de pavimentos, no 
âmbito das infra-estruturas rodoviárias. Desde a 
década de oitenta o DPL têm sido utilizado em 
muitas aplicações Kleyn et al (1982), Harison 
(1987). Alves (2002) comenta que os Sul-
africanos De Beer, Kleyn e Savage, em 1988, 
desenvolveram um método empírico que 
permite avaliar a capacidade de suporte de um 
pavimento utilizando o DPL (De Beer et al, 
1988). No Brasil, esta técnica de investigação 
foi bastante utilizada (Heyn, 1986). 
 O penetrômetro de impacto permite uma 
caracterização bem definida, não apenas em 
solos naturais, mais também em camadas 
compactadas, em diversos tipos de terrenos, 
desde solos moles ou pouco consistentes, até 
camadas de materiais britados (NOGAMI & 
VILLIBOR, 1995). O aumento de sua utilização 
vem permitindo a construção de diversas 
correlações com outros ensaios, principalmente 
na área da construção e caracterização de 
pavimentos, Pereira (2010). 
 O equipamento fornece uma indicação da 
resistência à penetração em função da 
profundidade, é de simples utilização e permite 
realizar ensaios de forma rápida. Tem sido 
amplamente utilizado no campo para 
caracterizar a compactação, de diversas 
camadas, provocada pelo uso e manejo do solo, 
em razão do baixo custo, da não necessidade de 
calibração frequente e do fato dos resultados 
independerem do operador. 
 Esse trabalho tem por objetivo avaliar as 
características de uma camada aterro 
compactado e avaliar o grau de compacidade e 
homogeneidade da camada compactada que fará 
parte da estrutura do sistema viário de uma 
indústria que será instalada no município de 
Goiana - PE. 
 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Foram coletadas quatro amostras de solo da 
Formação Barreiras proveniente de jazida que 
serviu de material do corpo do aterro e de 
camada final do aterro do Sistema Viário. A 
quarta amostra foi coletada após os ensaios de 
campo na área experimental. Foram realizados 
ensaios de caracterização física seguindo as 
seguintes metodologias: Preparação para 
ensaios de compactação e ensaios de 
caracterização, executado segundo as 
prescrições da ABNT (1986a); determinação do 
Limite de Liquidez, ABNT (1984a); 
determinação do Limite de Plasticidade, ABNT 
(1984b); determinação da Massa Específica 
ABNT (1984c); Análise Granulométrica, ABNT 
(1984d); Ensaio de Compactação ABNT 
(1986b). 
 Nos ensaios de compactação, em laboratório, 
à medida que os corpos de prova eram 
compactados, avaliava-se também a resistência 
de ponta por meio do penetrômetro dinâmico 
(DPL) e estático (CPT) determinada a cada 
umidade e peso específico úmido 
correspondente. O penetrômetro estático (CPT) 
utilizando um cone com área de 6,33 cm
2, 
Figura 1. O valor do deslocamento medido no 
anel (y em mm) foi transformado em força (kgf) 
pela equação de calibração do aparelho 
(
53939,1y 2,20355 = F 
 kgf/divisão). 
 
 
 
Figura 1 Penetrômetro Estático 
 
 Em campo, durante o processo de 
compactação com o rolo compactador Pé de 
Carneiro em um trecho experimental, de uma 
indústria que será instalada no município em 
Goiana, Pernambuco foi realizado ensaios de 
peso específico natural (método do Frasco de 
Areia), umidade, avaliação da resistência de 
ponta com o Penetrômetro DPL, e coletada 
amostra do solo para ensaios de laboratório. 
 As avaliações da resistência de ponta foram 
realizadas no solo no momento do 
espalhamento e regularização da camada para a 
compactação e após quatro, oito e doze 
passadas do rolo, a área experimental tinha 
dimensões 9 m por 100 m e foram determinadas 
em cinco pontos da faixa de compactação. O 
penetrômetro de impacto utilizado foi modelo 
IAA / PLANALSUCAR – Stolf,operado com 
ponta fina com área = 1,29 cm², Figura 2. A 
transformação dos valores da penetração da 
haste do aparelho no solo (cm/impacto) em 
resistência à penetração foi obtida pela fórmula 
dos “holandeses”, segundo Stolf (1991), 
Equação 1. 
 
 
(1) 
Onde: 
RP = qc - resistência à penetração, kgf cm
-2
: 
M - massa do êmbolo (3,992 kg); 
Mg - corresponde a massa do aparelho sem êmbolo 
(2,444 kg para profundidades até 0,70 m, 
h - altura de queda do êmbolo (40 cm), 
x - penetração da haste do aparelho (cm impacto
-1
); 
A - área do cone 1,29 cm
2
 e g é a aceleração da 
gravidade. 
 
 O valor obtido da penetração da haste foi 
transformado em kgf/cm2 pela Equação 2. 
 
Rp = 4,9891x + 76,7777 (2) 
 
 
Figura 2. Penetrômetro de Impacto DPL 
 
 Na Amostra 4, para cada valor de umidade e 
peso específico aparente seco foi calculado o 
Grau de Compactação (GC) correspondente. O 
resultado foi relacionado ao valor médio do 
Deslocamento por Impacto (DN). A relação 
entre o GC e o DN, obtido nos ensaios em 
laboratório, foi utilizado para calcular, o Grau 
de Compactação de campo em função da 
profundidade, considerando os valores DN de 
campo obtidos com o penetrômetro DPL. 
 Na parte central do trecho experimental 
foram demarcadas cinco seções equidistantes de 
3,0 m e em cada seção foram realizados quatro 
ensaios com o DPL e afastados um do outro 
0,30m. A Tabela 2 mostra distribuição dos 
ensaios realizados no campo 
 
Tabela 1. Amostra 04 – Distribuição dos Ensaios. 
Número de 
Passadas do Rolo 
DPL  
(kN/m3) 
0 PD1 ao PD5 FA1 
4 PD6 ao PD10 FA2 
8 PD11 ao PD15 FA3 
12 PD16 ao PD20 FA4 
PD – Penetrômetro Dinâmico ; FA – Frasco de Areia 
 
 É importante destacar que quando se utiliza a 
equação dos holandeses para se avaliar a 
resistência de ponta por fórmulas dinâmicas, o 
fator de segurança recomendado é de 10 (MAIA 
et al, 1997). 
 
 
3 RESULTADOS 
 
Os resultados e suas análises serão 
desenvolvidas considerando os dados coletados 
de laboratório, de campo e uma proposta para 
se avaliar o grau de compactação e a 
homogeneidade da camada compactada 
utilizando o DPL será apresentada. 
 
3.1 Resultados de Laboratório 
 
A fração areia dos solos variou de 45% (Amostra 
1) a 67% (Amostra 2) e a fração argila variou de 
18% (Amostra 2) a 40% (Amostra 4), 
Praticamente não tem pedregulho, Figura 3. A 
Amostra 2 é de baixa plasticidade, as Amostras 1 
e 4 de Média plasticidade e a Amostra 3 de alta 
plasticidade. Os solos são inativos quanto a 
atividade. Na Classificação da Unificada as 
Amostras 1 e 4 foram classificadas como de silte 
de baixa compressibilidade, a Amostra 2 uma 
areia siltosa de baixa compressibilidade e a 
Amostra 3 com uma argila de baixa 
compressibilidade, Tabela 2. Pela classificação 
TRB as amostras 1 3 e 4 pertencem ao Grupo A-
6 que são Solos Argilosos com comportamento 
como sub-leito sofrível a mau e a Amostra 2 foi 
classificada no Grupo A-4 como Solo Siltoso 
tendo comportamento com sub-leito sofrível a 
mau, Tabela 2. 
 
 
 
Figura 3. Curvas granulométricas. 
 
Tabela 2. Caracterização física das amostras de solo 
 
Caracterização 
Física 
Amostra 
 1 2 3 4 
Pedregulho % 0 0 1 1 
Areia % 54 67 51 45 
Silte % 17 15 15 14 
Argila % 29 18 33 40 
% < 0,002 mm 29 18 30 37 
WL % 38 31 39 36 
IP % 11 4 16 12 
Ia = IP/% <0,002mm 0,38 0,22 0,53 0,35 
C. Unificada ML SM CL ML 
C. TBH A-6 A-4 A-6 A-6 
Wot (%) 18,42 17,98 16,71 14,80 
smax kN/m3 16,69 16,72 16,81 15,38 
W p/ Qcmax - CPT % 15,65 16,72 15,97 14,80 
Qcmax – CPT MPa 8,42 6,99 6,44 5,42 
W p/ Qcmax DPL 15,65 16,72 16,71 14,80 
Qcmax – DPL 2,76 2,10 1,90 1,60 
 
 As curvas de compactação e de resistência de 
ponta obtidas com o cone (CPT) e com o DPL 
relacionadas com as umidades do solo são 
apresentadas, na Figura 4. As formas das 
curvas de compactação com pequenos 
acréscimos de umidade partindo do solo seco 
são do tipo B (1 1/2 pico), segundo a 
classificação de Lee e Suedkamp (1972) e do 
tipo-I, segundo a classificação de Maccarini e 
Santos (1991). 
 Os valores das umidades associados aos 
máximos valores das resistências de pontas 
obtidas com os penetrômetros estático (CPT) e 
o dinâmico (DPL) são praticamente iguais os 
correspondentes valores da umidade ótima 
obtida nos ensaios de compactação, Tabela 2. 
 A relação entre o Grau de Compactação GC 
e o Deslocamento por Impacto (DN) obtido no 
ensaio de compactação da Amostra 4 é 
mostrada na Figura 5. Quando o DN cresce o 
GC decresce. Essa relação foi utilizada para 
calcular o Grau de Compactação de campo em 
função da profundidade e do número de 
passadas do rolo compactados, considerando os 
valores DN de campo obtido com o 
penetrômetro DPL. 
 Resultados dos ensaios de CBR e da 
resistência de ponta obtida com os CPT e DPL 
na amostra 4 são apresentados na Tabela 3. 
 
Tabela 3. Resultados de CBR/CPT/DPL Amostra 04 –. 
Amostra 
04 
ISC 
(%) 
Expansão 
(%) 
CPT 
(MPa) 
DPL 
(MPa) 
CP 01 5,30 3,00 0,27 1,88 
CP 02 5,30 2,80 0,27 2,84 
Média 5,30 2,90 0,27 2,36 
 
3.2 Resultados de Campo 
 
Os valores do número de impacto (N) 
acumulados obtidos para gravar o cone (DPL) 
com a profundidade durante a compactação, 
com o rolo compactador Pé de Carneiro são 
apresentados na Figura 6 para uma mesma 
seção transversal da área experimental. O 
número de impacto (N) cresce com a 
profundidade e com número de passadas do 
rolo, Figura 6a. A resistência de ponta (Qc), 
entretanto não tem este comportamento (Figura 
6b), cresce até 5 cm de profundidade da camada 
atingindo o valor máximo da Qc, a partir dessa 
profundidade o valor da Qc decresce. Indicando 
que a camada não foi compactada de forma 
homogênea em toda a profundidade. O efeito da 
compactação é evidenciado mais próximo da 
superfície em contato com o rolo compactador. 
 
 
Figura 4. Curvas de Compactação e de Resistência de Ponta obtidas com o Cone (CPT) e com o DPL 
. 
 
Figura 5. Relação entre Grau de Compactação e 
Deslocamento por Impacto – Amostra 4 
 
 A relação entre o GC e o DN, obtido nos 
ensaios em laboratório, Figura 5, foi utilizada 
para calcular, o grau de compactação de campo 
em função da profundidade, considerando os 
valores DN de campo obtidos com o 
penetrômetro DPL. Os valores do GC assim 
obtidos com a profundidade e com o número de 
passadas do rolo compactador Pé de Carneiro 
são apresentados na Figura 7 para uma mesma 
seção transversal da área experimental. 
Observa-se que à medida que o número de 
passadas do rolo compactador cresce, o grau de 
compactação aumenta havendo menor variação 
de seus valores. Ao grau de compactação 
decresce com a profundidade indicando uma 
redução da eficiência do processo de 
compactação com a profundidade. 
 Os dados experimentais mostram que a 
avaliação da resistência de ponta por meio do 
DPL é uma de investigação que afere de forma 
qualitativa e quantitativa o processo de 
compactação da camada. 
 
 
 
 
 
Figura 6 Amostra 04 (Campo) - Números de impactos ( DPL) obtidos com a profundidade e com o número de passadas do rolo 
Pé de Carneiro 
 
 
 
 
Figura 7. Grau de Compactação obtido com a profundidade e com o número de passadas do rolo Pé de Carneiro 
 
 
 
3.3 Proposta para se avaliar o grau de 
compactação e a homogeneidade da camada 
compactada utilizandoo DPL 
 
Considerando os resultados dos ensaios de 
laboratório e de campo no trecho experimental, 
apresenta-se uma proposta para se avaliar o grau 
de compactação e a homogeneidade da camada 
compactada utilizando o DPL: 
 
 1- realizar ensaio de compactação em 
laboratório e à medida que se determina a 
umidade e o peso específico úmido do solo, 
avalia-se também (utilizando o DPL) o valor 
médio do deslocamento por impacto até dois 
terço (2/3) da altura da camada; 
 2- em laboratório calcula-se o grau de 
compactação em cada determinação de 
umidade e peso especifico aparente seco e 
traça-se a curva de grau de compactação em 
função da deformação por impacto (posso1), 
estabelecendo a melhor equação que ajusta 
os pontos em função do coeficiente de 
correlação, Figura 5; 
 3- em campo e durante o processo de 
compactação, seleciona cinco seções 
transversais ao eixo de compactação e 
determina-se a deslocamento por impacto 
(om o DPL) em toda a espessura da camada 
compactada; 
 4- com os deslocamentos por impactos 
obtidos com a profundidade em cada passada 
do rolo compactador (passo 3), calcula-se 
por meio da equação estabelecida no passo 2 
o grau de compactação, obtém-se a curva 
grau de compactação com a profundidade e 
com o número de passadas do rolo 
compactador (Figura 7) e analisa-se os 
resultados. 
 
 
4 CONCLUSÕES 
 
A técnica de investigação utilizando os 
penetrômetros DPL e CPT é promissora para 
avaliar a resistência de ponta e a 
homogeneidade da compactação da camada 
com a profundidade. 
O método do Frasco de Areia ou do Cilindro 
permite quantificar o peso específico do solo e 
em decorrência o grau de compactação médio 
de uma camada compactada e o penetrômetros 
DPL permite avaliar a homogeneidade do 
processo de compactação de toda a camada. 
Considerando a metodologia proposta, o grau 
de compactação pode ser determinado ao longo 
de toda a camada compactada. 
A proposta metodológica apresentada 
permite avaliar o grau de compactação e a 
homogeneidade uma camada compactada 
utilizando o DPL. 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Ao CNPq pelo suporte financeiro na realização 
do trabalho. 
 
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