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Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos Mecânica dos Solos e Fundações Aula 6 Universidade Paulista Descrição do Curso Conteúdo Programático 5. Métodos de classificação dos solos 6. Ensaio de Compactação do solo 2 Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos 2 1 – Introdução A compactação é um processo de estabilização de solos utilizado em diversos tipos de obras de engenharia - Aterros, em obras de urbanização, estradas, obras industriais, etc; Muros de arrimo; Valas; Pavimentos e Barragens De Terra, onde o solo é o próprio material resistente ou de construção. A primeira contribuição significativa ao estudo da compactação foi dada por Ralph Proctor, em 1933. Ele descobriu a relação entre massa específica seca (d), o teor de umidade (W) e a energia de compactação (GC). 1 – Introdução Algumas definições de compactação: “É a redução rápida do índice de vazios por meio de processos mecânicos, face à compressão ou expulsão de ar dos poros.” (Faiçal Massad, 2016). Processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável 1 – Introdução Manuais – utilizam-se soquetes, em que a energia é aplicada mediante golpes sobre a camada. Mecânicos – soquetes mecânicos (sapos) – rolos estáticos (lisos ou dentados) e vibratórios 1 – Introdução Objetivos da compactação: Aumentar o contato entre os grãos; Diminuir o índice de vazios; Gerar material mais homogêneo; Aumentar a resistência do solo; Reduzir a permeabilidade, compressibilidade e absorção de água do solo. Fatores que interferem na compactação Teor de umidade do solo; Energia de compactação. 1 – Introdução Para uma energia fixa, a massa específica seca aumenta com o teor de umidade até atingir um valor máximo, a partir do qual começa a decrescer. 1 – Introdução Ponto de ótimo da curva de compactação: – massa específica seca máxima (d,max) – teor de umidade ótimo ou umidade ótima (Wot). 2 – Ensaio de compactação O ensaio de compactação desenvolvido por Proctor, em 1933, foi normatizado pela Associação dos Departamentos Rodoviários Americanos (A.A.S.H.O.) e é conhecido como Ensaio de Proctor Normal. Pela ABNT, este foi normatizado por meio da NBR 7182/86 e é conhecido como Ensaio Normal de Compactação. O procedimento consiste em compactar uma amostra de solo em um cilindro padrão, com um soquete, caindo de uma altura de queda de 30 cm (305mm)] V = 1000 cm³ P = 2,5 kg H = 30 cm 2 – Ensaio de compactação O solo é colocado dentro do cilindro em três camadas (n). Sobre cada camada aplica-se 26 golpes (N) do soquete. As espessuras finais das três camadas devem ser aproximadamente iguais. A energia aplicada pelo ensaio normal de compactação é dada pela fórmula: V - volume do cilíndro = 1000 cm³ P – peso do soquete = 2,5 kg H – altura de queda do soquete = 30 cm n – número de camadas = 3 camadas N – número de golpes do soquete = 26 golpes 2 – Ensaio de compactação O ensaio é repetido para diferentes teores de umidade, determinando-se, para cada um deles, a massa específica aparente seca. Com os valores obtidos traça- se a curva d versus w. Para o traçado da curva é conveniente a determinação de aproximadamente 5 pontos, procurando-se fazer com que dois deles se encontrem no ramo seco, um próximo à umidade ótima e outros dois no ramo úmido. O ensaio pode ser realizado com ou sem reuso do material. 2 – Ensaio de compactação 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) O ensaio é feito para 5 CPs diferentes; Cada CP é ensaiado com um teor de umidade de diferente; Para cada CP, calcula-se: onde: ρd = massa específica aparente seca, em g/cm³; Mh = massa do solo úmido compactado, em g; V = Volume útil do molde cilíndrico, em cm³; w = Teor de umidade do solo compactado, em % 100 (100 w) d Mh V Obtidas as massas específica aparente seca de cada CP, plota-se os pontos referentes as coordenadas (w; ρd) num gráfico; 1° passo: Associa-se uma reta aos pontos ascendentes do ramo seco; 2° passo: Associa-se uma reta aos pontos descendentes do ramo úmido; 3° passo: Une-se as duas retas por uma parábola. 4° passo: A umidade ótima é o ponto em X referente ao ponto máximo da parábola. 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) Tendo em vista o maior peso dos equipamentos de compactação atuais e necessidade de esforços de compactação maiores surgiu o ensaio modificado de Proctor, com amostra compactada em cinco camadas sob um peso do soquete maior. Posteriormente foi adotada uma energia de compactação intermediária aos ensaios de Proctor normal e modificado. 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) Aumentando-se a energia de compactação, tem-se: – Umidade ótima mais baixa; – Massa específica seca máxima mais elevada. 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) Assim como tem-se diferentes energias tem-se diferentes curvas para cada tipo de solo: Valores típicos: Solos argilosos Wót : 25 a 30% dmax: 14 a 15 kN/m³ Solos Siltosos Wót : 10 a 25% dmax: 14 a 15 kN/m³ Areias com predregulho bem graduadas Wót : 9 a 10% dmax: 20 a 21 kN/m³ Areias finas argilosas lateríticas Wót : 12 a 14% e dmax: 19 kN/m³ 2 – Ensaio de compactação (NBR 7182) 3 – Curvas de saturação Traçadas na própria curva de compactação; A equação de uma curva de saturação é definida em função do grau de saturação: s w d w s S S w EXERCÍCIO 01: Ensaio Próctor Normal, onde o peso específico dos sólidos s = 2,65 kg/dm³. Obteve-se os seguintes dados da compactação: a) Desenhe a curva d = f (w), determinando a umidade ótima (wót. ) e o peso específico aparente seco máximo dmáx. . b) Determine o grau de saturação da ponto ótimo deste solo. c) Desenhe as curvas de saturação referente a 80 e 100%. s w d w s S S w EXERCÍCIO 02: Prof. M.e Thiago Lopes dos Santos Mecânica dos Solos e Fundações Universidade Paulista
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