Mecânica dos Solos Compactação dos Solos (1)

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Compactação dos Solos
Na construção de taludes rodoviários e barragens de terra, por exemplo, os solos “soltos” devem ser compactados para que seus pesos específicos sejam aumentados;
Com a compactação dos solos é possível aumentar sua resistência, o que, por sua vez, aumentará a capacidade de suporte dos mesmos;
A compactação dos solos também reduz os recalques indesejados de obras civis e aumenta a estabilidade de taludes dos aterros.
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Rolos compactadores lisos, pé de carneiro, de pneus de borracha e vibratórios geralmente são empregados no campo para a compactação dos solos;
Os	rolos	compactadores	vibratórios	são	utilizados,	principalmente,	na
densificação de solos granulares (areias, por exemplo);
Muitas vezes, na prática da engenharia geotécnica, o solo de determinado local não apresenta as condições requeridas pela obra. Pareceria razoável, em tais circunstâncias, simplesmente relocar a obra. Deve−se notar contudo, que outras considerações que não geotécnicas, frequentemente, impõem a localização da obra. Assim sendo, o engenheiro é forçado a realizar o projeto com o solo que se apresenta no local.
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O processo de compactação dos solos pode ser executado de forma manual
ou mecânica e é feito tanto no laboratório quanto no campo;
Quando o solo é compactado, procura-se atingir os seguintes objetivos: torna-lo um material mais “homogêneo”, aumentar o contato (entrosamento) entre as partículas sólidas e reduzir o volume de poros;
Em outras palavras, torna-se o solo mais denso, isto é, aumenta-se o peso específico aparente seco, por meio da aproximação das partículas sólidas do mesmo, com consequente redução do índice de vazios, de modo a proporcionar melhoria nas características mecânica e hidráulica dos solos.
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Pode-se citar como exemplo de melhorias mecânicas e hidráulicas do solo, o aumento da resistência ao cisalhamento, a redução da permeabilidade e a redução da compressibilidade (deformabilidade);
Portanto, de modo geral, a densificação de solos “soltos/desestruturados”, por meio da redução do índice de vazios, conduz à melhoria dos solos.
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APLICAÇÃO
A compactação dos solos é usada intensivamente em obras de terra. É quase impossível a construção de rodovias, ferrovias, pistas de aeroportos e mesmo, em muitos casos, a execução de fundações sem a utilização de processo da compactação dos solos. Os principais fatores que interferem no processo de compactação são o teor de umidade do solo, o tipo de solo e a energia de compactação aplicada ao solo.
e	mantenha
OBJETIVO PRINCIPAL
Obter	um	solo,	de	tal	maneira	estruturado,	que	possua comportamento adequado ao longo de toda a vida útil da obra.
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No laboratório, deve-se realizar o ensaio de compactação para obter a curva de compactação do solo e determinar a umidade ótima e o peso específico aparente seco máximo;
Já a capacidade de suporte do solo compactado é determinada por meio do ensaio de CBR (California Bearing Ratio). Para solos tropicais, foi desenvolvida uma metodologia específica conhecida como MCT (Miniatura, Compactado, Tropical);
Para executar a compactação do solo no campo, podem ser utilizados vários tipos de equipamentos em função do material que será compactado, sendo
parâmetros
abordados
determinados	no
na	disciplina	de
que o controle é feito com base nos laboratório. (detalhes sobre isto serão Pavimentação)
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COMPACTAÇÃO vs. ADENSAMENTO PRIMÁRIO
No processo de compactação dos solos, a redução de volume do solo se dá por conta da saída de ar contido em seus poros, de forma diferente do processo de adensamento primário dos solos, onde ocorre a saída de água dos interstícios do solo;
Além disto, as cargas aplicadas quando da compactação dos solos são geralmente de natureza dinâmica e consegue-se o efeito “imediato”, enquanto que o processo de adensamento dos solos é diferido no tempo (pode ser necessário vários anos para que o processo ocorra por completo, a depender do tipo de solo e de outros fatores). Neste caso, as cargas são normalmente estáticas.
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
O ensaio de compactação dos solos foi desenvolvido por Ralph Proctor em 1933 e consiste na relação entre peso específico aparente seco, o teor de umidade do solo e a energia de compactação aplicada ao solo;
O principal objetivo do ensaio é a obtenção da curva de compactação do solo.
ramo seco
ramo úmido
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ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Para baixos teores de umidade, as forças capilares são elevadas o que gera baixos valores de peso específico aparente seco. Com o aumento do teor de umidade, as forças capilares diminuem e isto causa o aumento do valor do peso específico aparente seco. No entanto, quando há água em excesso, esta absorve considerável parcela da energia aplicada e ocorre não ocorre a compactação adequada;
A norma que descreve o ensaio de compactação é a NBR 7182 (ABNT, 2016).
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ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
O ensaio consiste em compactar uma porção de solo em um cilindro padrão de 1000 cm³, com um soquete de 2,5 kg, o qual é solto em queda livre de uma altura de 30,5 cm;
Para a energia padrão conhecida como Proctor Normal, o solo pode ser colocado no cilindro pequeno em 3 camadas, sendo que sobre cada uma destas aplica-se 26 golpes com o soquete pequeno. As outras energias padronizadas são: Proctor Intermediário (5 camadas, 26 golpes por camada) e Proctor Modificado (5 camadas, 55 golpes por camada), ambas utilizando- se o cilindro grande.
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ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Para a determinação da curva de compactação do solo deve-se moldar 5 corpos de prova utilizando-se energia especificada e variando-se a quantidade de água incorporada ao solo;
𝛾
Os corpos de prova são “pesados” e deve-se determinar, ainda, o teor de umidade de cada um deles. Com estes dados calcula-se: 𝛾𝑑 = 1+𝑤 ;
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Segundo a norma NBR 7182 (ABNT, 2016), o ensaio pode ser feito com ou sem reuso do solo. Sem reuso exige-se maior quantidade de material, mas obtém-se resultados mais confiáveis. Por quê?
Entendendo a Umidade Ótima
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Curva de Saturação
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
A curva de saturação corresponde ao lugar geométrico dos valores de teor de umidade e peso específico aparente seco para o solo no estado saturado (S = 100%);
Podem ser determinadas curvas para diversos graus de saturação, sendo importante ressaltar que a curva de compactação se localiza à esquerda da curva de saturação para S = 100%, ainda que diferentes energias de compactação sejam empregadas.
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𝐸
𝐶
= 𝑃 ∙ ℎ ∙ 𝑁 ∙ 𝑒
𝑉
Ec é a energia de compactação;
P é o peso do soquete;
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h é a altura de queda do soquete;
N	é	o	número	de	golpes	por camada;
n é o número de camadas;
V é o volume do solo compactado.
Estrutura de Solos Compactados
apresentam
Os	solos	compactados
estruturas	diferentes	que
variam
com a quantidade de água presente nos seus poros.
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Influência do Tipo de Solo
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Resistência dos Solos Compactados
A resistência dos solos compactados é analisada por meio da determinação do CBR ou ICS (Índice de Suporte Califórnia). Após a compactação dos corpos de prova, os mesmos são imersos em água durante, no mínimo, 4 dias, para a medição da expansão dos corpos de prova;
Para a determinação da resistência, leva-se o corpo de prova à prensa, onde mede-se a penetração de um pistão padrão no solo compactado, conforme NBR 9895 (ABNT, 2016);
Por fim, relaciona-se a tensão aplicada, obtida a partir da força aplicada, medida pelo anel dinamométrico, e a área do corpo de prova, com a penetração do pistão, medida pelo deflectômetro.