06 Compactação 02 05 17 VM

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Profa. Karla Pimentel Maia
� A compactação de um solo é a sua densificação por meio da
remoção do ar, o que requer aplicação de energia mecânica.
� Objetivos:
� Aumentar a intimidade do contato entre os grãos de solo
� Tornar o aterro mais homogêneo
� Melhorar as propriedades do solo (redução de recalques,
aumento da rigidez e da resistência do solo e redução da
permeabilidade) pelo aumento do seu peso específico e
redução dos seus vazios
� Aterros, camadas do pavimento, construção de barragem de terra,
construção de estruturas de contenção, preenchimento de valetas.
� Tipo de solo disponível e o tipo de obra determinam o processo de
compactação mais adequado, a umidade em que o solo deve se
encontrar e a densidade a ser atingida.
� Em fins da década de 1930, O. J. Porter da California Division of
Highways, EUA, desenvolveu um método para determinação do
ponto ótimo de compactação dos solos – o ponto de máxima
compactação.
� O método empírico de Porter consistia em compactar uma porção de
solo em laboratório, com uma certa energia de compactação,
variando a umidade. Para Porter, o resultado da compactação era a
redução do volume de ar dos vazios, a qual é uma função da
umidade dos solos.
� Em 1933, Ralph Proctor padronizou o ensaio de compactação dando
nome ao ensaio (Ensaio de Compactação de Proctor) e à curva de
compactação (Curva de Compactação de Proctor).
Curva de compactação
Onde:
e = índice de vazios
ρs = massa específica dos grãos
de solo
ρd = massa específica seca
ρ = massa específica do solo
w = teor de umidade do solo
� Curva de Saturação: lugar
geométrico dos valores de
umidade e massa específica seca,
estando o solo saturado (S =
100%)
� Curvas de igual grau de saturação
Curva de compactação
Onde:
ρs = massa específica dos grãos
de solo
ρw = massa específica da água
� Para S = 1
� ABNT (NBR 7.182/86)
� A amostra de solo é previamente seca ao ar e destorroada
� Passa-se a amostra na peneira de 4,8 mm, procurando sempre
desmanchar os torrões
� Inicia-se o ensaio acrescentando-se água até que o solo fique com
cerca de 5% de umidade abaixo da umidade ótima. Uniformiza-se
bem a umidade
� Pesa-se o cilindro a ser utilizado, com resolução de 1,0 g.� Pesa-se o cilindro a ser utilizado, com resolução de 1,0 g.
� Uma porção de solo é colocada num cilindro padrão (10 cm de
diâmetro, altura de 12,73 cm, volume de 1.000 cm3)
� Aplicam-se 26 golpes de um soquete com massa de 2,5 kg caindo
de 30,5 cm em cada camada. Deve-se ter o cuidado de distribuir os
golpes de forma uniforme em toda a área do cilindro
� A porção de solo compactado deve ocupar cerca de 1/3 da altura
do cilindro. Escarificar a superfície da camada compactada, para
permitir uma melhor aderência com a camada seguintepermitir uma melhor aderência com a camada seguinte
� O processo é repetido mais duas vezes, atinge-se uma altura um
pouco superior ao do cilindro (anel complementar)
� Acerta-se o volume raspando o excesso.
� Determina-se a massa do conjunto cilindro + solo compactado e em
seguida retira-se a amostra compactada do interior do cilindro com
o extrator de amostras.
� Coloca-se em cápsulas de alumínio, amostras de cada uma das
camadas do solo compactado, para a determinação do teor de
umidade do primeiro ponto.
� A amostra é destorroada e a umidade aumentada (cerca de 2%)
� Para as demais determinações de teor de umidade, repete-se o� Para as demais determinações de teor de umidade, repete-se o
processo descrito.
� Determina-se um mínimo de 5 pontos, 2 pontos acima, 2 pontos
abaixo e 1 ponto próximo do teor de umidade ótimo estimado.
� A massa específica seca
máxima e a umidade
ótima dependem da
energia de compactação
aplicada
� Uma maior energia de
compactação conduz a
uma maior massauma maior massa
específica seca máxima
e uma menor umidade
ótima, deslocando a
curva para a esquerda e
para o alto
Onde:
EC = Energia de Compactação
M = massa do soqueteM = massa do soquete
H = altura de queda do soquete
Ng = número de golpes em cada camada
Nc = número de camadas
V = volume de solo compactado
Energias de compactação especificadas pela norma brasileira NBR 7182
Designação Peso (N)
Altura de 
queda 
(cm)
Número 
de 
camadas
Número 
de golpes
Volume 
do 
cilindro 
(cm3)
Energia 
(N.cm/cm3)
Proctor normal (PN) 25 30,5 3 26 1.000 59
Proctor normal (PN) 45 45,0 5 12 2.000 60
Intermediário (PI) 45 45,0 5 26 2.000 130
Proctor Modificado 45 45,0 5 55 2.000 270
- floculada
+ dispersa
direções de aumento 
da dispersão
+ floculada
- dispersa
Lambe (1958)
� Escolha da área de empréstimo: propriedades geotécnicas do
material, distância de transporte, teor de umidade natural
� Transporte e espalhamento:
◦ Espessura das camadas: < 30 cm de material fofo para se ter 15
a 20 cm de solo compactado (incluindo-se 2 a 5 cm da camada
anterior)
� Acerto da umidade: solo muito úmido (revolvimento do solo), solo
muito seco (aspersão de água)muito seco (aspersão de água)
� Rolagem em passadas longitudinais das bordas ao centro da praça
de trabalho com superposição de, no mínimo, 20 cm entre as
passadas.
� Equipamentos de campo: motoscrapers para lançamento e
espalhamento do material; motoniveladora para regularização das
camadas; caminhões pipa ou irrigadeiras para irrigação ou arados
de discos para aeração.
motoscraper motoniveladora
Rolo compactador liso Rolo compactador pé de carneiro
Rolo compactador pneumático Rolo vibratório
Soquete manual Placas Vibratórias
Mini compactadores operados remotamente
Massad (2003)
%100×= − campodGC
γ
� Grau de Compactação
� Nas especificações técnicas fornecidas ao empreiteiro são
indicados os solos de empréstimo e, para cada um, o grau de
compactação mínimo exigido, bem como o teor de umidade,
tomando como referência o teor de umidade ótimo.
%100
max
×=
− olaboratórid
GC
γ
otwww −=∆
� Desvio de Umidade
� Ex.: Cada camada deve ser compactada até se obter um grau de
compactação de 98% em relação ao ensaio Proctor Modificado e
o teor de umidade antes e durante a compactação deve ser
controlado de modo a situar-se entre o valor ótimo (wot) e wot ±1%
Fernandes (2014)
� As especificações dos valores de γd e de w visa assegurar a
semelhança do aterro a construir com as amostras compactadas
em laboratório, cujas propriedades basearam o projeto.
� A rigor, a especificação desses dois parâmetros físicos assegura a
semelhança física entre as amostras e o aterro. Assegurada esta,
é razoável esperar que as semelhanças mecânicas (isto é, a
resistência e a rigidez) e hidráulica (a permeabilidade), que são
determinantes para o desempenho do aterro, sejam asseguradas.determinantes para o desempenho do aterro, sejam asseguradas.
Fernandes (2014)
� Utilizados quando se executam obras de grande vulto
� Pequeno aterro com solo selecionado para a obra, com 200 m de
extensão, por exemplo, subdivido em 4 a 6 sub-trechos com
umidades diferentes e compactado com o equipamento previsto
� A sua construção tem como objetivos:
o Orientar na seleção do equipamento a utilizar
o Indicar as umidade mais adequadas para cada equipamento, asIndicar as umidade mais adequadas para cada equipamento, as
espessuras de camadas, o número de passadas do
equipamento a partir do qual pouco efeito é obtido
o Permitir a observação visual do aterro compactado e de
eventuais problemas
o Retirar amostras representativas para ensaios mecânicos
Fernandes (2014)
� Método do frasco de areia
� Densímetro nuclear
Fernandes (2014)
� Visualização de
excesso de poeira
durante o nivelamento
podem indicar que o
solo foi colocado muito
abaixo da umidade
ótima.
� A insistênciada passagem de equipamento compactador quando o
solo se encontra muito úmido faz com que ocorra o fenômeno
conhecido como borrachudo.
� A energia aplicada passa a ser transferida para a água que a
devolve como se fosse um material elástico, ou uma borracha.
� As pressões neutras elevam-se e o solo sofre um processo de
cisalhamento ao longo de planos horizontais. O solo se apresenta
Solo borrachudo
cisalhamento ao longo de planos horizontais. O solo se apresenta
laminado.
� Dificuldade na compactação no
encontro de aterros com
estruturas com formas
geométricas complexas
� Possibilidade de recalques
diferenciais decorrentes das
diferentes compressibilidades
obtidasobtidas
Fell et al. (2015)
Fluxo concentrado na barragem de Tunbridge (Tasmânia, Austrália)
Fonte: Geoengineer.org
Causa provável: compactação deficiente das camadas do aterro
Permeabilidade
� A condutividade hidráulica
decresce com o aumento do teor
de umidade
� Alto valor de condutividade
hidráulica no ramo seco é
resultado da orientação aleatória
Argila arenosa da Jamaica
Das (2007)
resultado da orientação aleatória
das partículas de argila, a qual
cria poros maiores
Resistência
(Lambe & Whitman, 1979 apud Gomes, 2012)
� Solos argilosos compactados no ramo seco tendem a ser mais
rígidos e apresentarem maiores resistências do que os solos
compactados no ramo úmido.
Otimização de seção de barragem
Massad (2003)
� O núcleo compactado acima da umidade ótima é menos permeável do
que os espaldares de montante e de jusante, funcionando como septo
impermeável. Os espaldares, por serem compactados abaixo da
umidade ótima, apresentam maiores resistências garantindo a
estabilidade da barragem.
� Das, B. M. (2007). Fundamentos de Engenharia Geotécnica
� Fell, R., MacGregor, P., Stapledon, D., Bell, G. & Foster, M. (2015).
Geotechnical Engineering of Dams. CRC Press, 2nd edition.
� Fernandes, M. M. (2014). Mecânica dos solos – Introdução à
engenharia Geotécnica. Volume 2. Oficina de Textos, São Paulo.
� Gomes, R. C. (2016). Notas de Aula – Compactação. NUGEO,
Escola de Minas, UFOP.
� Sousa Pinto, C. (2006). Curso Básico de Mecânica dos Solos� Sousa Pinto, C. (2006). Curso Básico de Mecânica dos Solos