Aula 5 Compactação Mecânica dos solos

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MECÂNICA DOS SOLOS
AGDA CHRISTIE T. GUIMARÃES
COMPACTAÇÃO DE SOLOS
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Muitas vezes na prática da Engenharia Geotécnica,
o solo de determinado local não apresenta as
condições requerida pela obra.
Pouco Resistente
Muito compressível
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Uma das possiblidades é tentar melhorar as
propriedades de engenharia do solo local, lançando
mão de técnicas de estabilização.
Estabilização de Solos são procedimentos que
visam melhorar as propriedades de resistência,
deformabilidade e permeabilidade dos solos.
COMPACTAÇÃO
Compactação é o processo manual ou macânico que
visa reduzir o volume de vazios do solo, através da
expulsão dos vazios, melhorando as suas
características de resistência, deformabilidade e
permeabilidade.
CURTO PRAZO
ADENSAMENTO
Adensamento é o processo de redução de vazios
pela expulsão da água intersticial, natural ou
artificialmente, em médio ou longo prazo.
COMPACTAÇÃO
A compactação objetiva, transformar o solos
natural em um material mais denso,
aumentando seu peso específico.
Com isso ocorrem melhorias em suas
propriedades, como aumento da resistência
ao cisalhamento, redução na
compressibilidade e permeabilidade.
COMPACTAÇÃO
Fatores fundamentais na compactação:
− o teor de umidade do solo;
− a energia empregada na aproximação dos
grãos e que se denomina energia de
compactação.
COMPACTAÇÃO
A maior aproximação e entrosamento das partículas,
ocasiona um aumento da coesão e do atrito interno e,
consequentemente, da resistência ao cisalhamento;
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.
APLICAÇÃO
- aterros de barragens;
- rodovias
- ferrovias e autovias;
- camadas de pavimentos rodoviários;
- muros de arrimo;
- reaterro de valas escavadas e etc.
PRINCÍPIOS
O engenheiro Americano Ralph Proctor (1933)
estabeleceu os princípios básicos das técnicas de
Compactação.
“A densidade que um solo atinge quando
compactado sob uma dada energia de
compactação depende da umidade do solo no
momento da compactação.”
DENSIDADE SECA
V
P
nγ  V
Ps
d
γ
h%100
100
.γγ natd


COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
ME-129/94 – COMPACTAÇÃO UTILIZANDO AMOSTRAS 
TRABALHADAS 
ME-162/94 – COMPACTAÇÃO UTILIZANDO AMOSTRAS NÃO 
TRABALHADAS
Proctor
P=2,5 kg
30,5 cm
V  1.000 cm3
10 cm
12,7 cm
AASHTO
15,2 cm
18,55 cmV  2.000 cm3
45,7 cm
P=4,5 kg
6,35 cm
12,2 cm
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
CILINDRO
ENERGIA DE COMACTAÇÃO
NORMAL INTERMEDIÁRIO MODIFICADO
GRANDE
SOQUETE GRANDE GRANDE GRANDE
Nº DE CAMADAS 5 5 5
Nº DE GOLPES 12 26 55
DISCO ESPAÇADOR 83,5 mm 83,5mm 83,5mm
CURVA DE COMPACTAÇÃO
s
smax
hot
curva de saturação
S = 100%
teor de umidade h (%)
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
Os valores de PESO ESPECÍFICO SECO máximo são
fundamentalmente função do TIPO de 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 e do número de passadas sucessivas
aplicadas.
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
A energia de compactação empregada em um ensaio
de laboratório pode ser facilmente calculada mediante
uso da seguinte equação:
V
nNhP
E


ONDE:
P – peso do soquete (N)
h – altura de queda do soquete (m)
N – número de golpes por camada
n – número de camadas
V – volume do solo compactado (m3)
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
ALTURA 
(cm)
BASE 
(cm)
VOLUME 
(cm³)
PESO 
(kg)
SAPATA 
(cm)
ALTURA 
(cm)
PROCTOR NORMAL 11,7 10,2 940 2,5 5 30,5 25 3 6
PROCTOR MODIFICADO 11,7 10,2 940 4,5 5 45,7 55 5 27,2
MÉTODO A (DNER) 17,8 15,2 2.090 4,5 5 45,7 12 5 5,87
MÉTODO B (DNER) 17,8 15,2 2.090 4,5 5 45,7 26 5 12,73
SOQUETE
EN nENSAIO 
CILINDRO
TIPOS DE ROLOS
• ESTÁTICOS 
Compreendendo os lisos de rodas de aço e suas variações (rolos 
grelha e de roda segmentada), os pé-de-carneiro.
• VIBRATÓRIOS
Com a vibração integrada aos vários tipos de rolo.
• EQUIPAMENTOS DE PERCUSSÃO
Soquete mecânicos
ROLOS LISOS
São constituídos de um cilindro metálico oco,
usado para aplicar o esforço de compactação no
solo, sendo encontrado na forma rebocável ou
autopropulsora. Podem-se empregar vários tipos
de lastro dentro do tambor (água, areia, pó-de-
pedra etc).
15cm
ROLOS LISOS
ROLOS PNEUMÁTICOS
Esses equipamentos podem ser divididos em
rebocados e autopropulsores. Os primeiros rolos
são mais leves 10 a 13 t e os mais novos mais
pesados 8 a 36t. Neles a pressão de contato
relaciona-se diretamente com a pressão de
enchimento dos pneus (pneumático).
30 cm
ROLO PNEUMÁTICO
CAMADAS ATÉ 40 CM DE GRANULAÇÃO 
FINA E ARENOSA 
BASES E SUB-BASES
CAPAS ASFÁLTICAS
ROLOS PÉ-DE-CARNEIRO
Uma máquina autopropelida (trator) ou rebocada, de
compactação e terraplanagem, dotada de rolos com
pequenos degraus em sua estrutura que garantem uma
precisa compactação
Consiste de um cilindro metálico oco em que na superfície
se afixam peças metálicas denominadas pés ou patas, com
comprimento na faixa de 15 a 25 cm. O peso desses
equipamentos é da ordem de 3 a 12t. O diâmetro da tambor
situa-se, em geral, entre 1 e 1,5m.
ROLO PÉ-DE-CARNEIRO
Pode ser vibratório ou não. O pé de carneiro compacta
de baixo para cima. As patas do pé de carneiro
penetram a camada solta superior e compactam a
camada inferior. Quando o pé sai do solo ele joga para
cima o material e o resultado é uma camada de
material solto em cima. Espalhando mais material, este
permanecerá solto e a máquina compactará a camada
anterior.
SOLOS NÃO ARENOSOS
PÉ-DE-CARNEIRO
ROLOS TANDEM
É um tipo rolo compactador dotado de dois cilindros
lisos, vibratórios ou não. Pelo fato de não ser dotado
de pneus de borracha, é amplamente utilizado para
compactação de camadas asfálticas, principalmente na
finalização, por não deixar marcas de pneu no asfalto.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
tipo de solo
espessura da camada
entrosamento das camadas
número de passadas
tipo de equipamento
umidade do solo
grau de compactação alcançado
CUIDADOS
1. A espessura da camada lançada não deve
exceder 30cm, a espessura da camada compactada
deverá ser menor que 20cm;
2. Deve-se realizar a manutenção da umidade do
solo o mais próximo possível da umidade ótima;
3. Deve-se garantir a homogeneização do solo a ser
lançado, tanto no que se refere à umidade quanto
ao material. O ideal é que o solo seja tratado na
jazida.
NA PRÁTICA
4. Coletam-se amostras de solo da área de
empréstimo e efetua-se em laboratório o ensaio
de compactação.
5. 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 a seguinte especificação:
wcampo - 2% < wot < wcampo + 2%.
6. 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 (CG). Devem-se
obter sempre valores de grau de compactação
superiores a 95%.
7. Caso estas especificações não sejam
atendidas, o solo terá de ser revolvido, e uma nova
compactação deverá ser efetuada.
NA PRÁTICA
NA PRÁTICA
Camada de sub leito ou reforço (esforços
menores)
GC ≥ 100% do proctor normal 
h ± 2% em torno da ótima 
Camada de base e sub base (esforços maiores)GC ≥ 100% do proctor intermediário
h ± 1% em torno da ótima
NÚMERO DE PASSADAS
Com o progresso da compactação em campo, o
número de passadas do rolo vai perdendo a sua eficiência
na compactação do solo.
Este número dependerá do tipo de solo a ser
compactado, do tipo de equipamento disponível e das
condições particulares de cada caso. No caso de grandes
obras, empregam-se geralmente aterros experimentais
para se determinar o número ótimo de passadas do rolo.
EQUIPAMENTOS DE CAMPO 
I
MOTONIVELADORA
MOTONIVELADORA
CAMINHÃO PIPA
GRADE DE DISCOS
CARREGADEIRA
CAMINHÃO BASCULANTE
INDÍCE SUPORTE CALIFÓRNIA
ISC
INDICE SUPORTE CALIFÓRNIA
O Índice Suporte
Califórnia (CBR) é
utilizado como base para
dimensionamento de
pavimentos flexíveis.
O ensaio CBR visa
determinar:
Propriedades expansivas
do material;
Índice Suporte Califórnia.
solo
Rp Rs
%
R
R
ISCCBR
P
s 100
brita padrão
 Porter (1929) – California Bearing Ratio (CBR) ou (ISC)
 Definição: relação entre resistências
 Permite avaliar a expansibilidade do solo quando saturado
Pode ser realizado com amostras indeformadas e in situ
CBR
TRIPÉ PORTA - EXTENSÔMETRO
IMERSÃO
CORPO-DE-PROVA
CILINDRO
(d = 5 cm)
SOBRECARGA ANELAR
(4,5 kg)
EXTENSÔMETRO
(penetração)
EXTENSÔMETRO
(anel dinamométrico)
MOLDE
Tempo
(min)
Penetração
Pressão Padrão
(kg/cm2)
mm pol
1,0 1,27 0,05
2,0 2,54 0,1 70
4,0 5,08 0,2 105
6,0 7,62 0,3
8,0 10,16 0,4
PRESSÃO PADRÃO
CBR “IN SITU”