msf 2016 2 aula 05

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Universidade Paulista
Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia
Departamento de Engenharia Civil
Professora Moema Castro, MSc.
COMPLEMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
AULA 05
1
Goiân ia , 2016/2 .
AULA 05
Aula 05 - Notas de aula cedidas pelo Prof. MSc. Victor S. Terra
Material de apoio
� Curso básico de mecânica dos solos (Carlos
Souza Pinto, Oficina de Textos, 2006);
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Souza Pinto, Oficina de Textos, 2006);
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Compactação
Ensaios de 
Compactação
Compactação no 
3
Compactação no 
campo
Valores típicos
Influência da energia 
de compactação
Estrutura dos solos 
compactados
Exercicio
Sumário
Exercicio
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Compactação
Entende-se por compactação de um solo a redução
ráp ida do índ ice de vaz ios por meio de processos
mecânicos , face à compressão ou expulsão do ar dos poros .
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mecânicos , face à compressão ou expulsão do ar dos poros .
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Objetivos Aplicação
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Compactação
� Aumentar contato entre 
grãos;
� Reduzir volume de vazios;
� Gerar material mais 
homogêneo;
� Estabilização de maciços 
terrosos;
� Pavimentação;
� Barragens de terra;
� Aterros.
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� Aumentar a resistência;
� Reduzir a permeabilidade, 
a compressibilidade e a 
absorção de água
Compactação
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� Fatores que afetam a compactação:
� Energia
� Umidade
� Na compactação, as quantidades de partículas e água
permanecem constantes; o aumento da massa específica
corresponde à eliminação de ar dos vazios.
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� Há, portanto, para a energia aplicada, um certo teor
de umidade, denominado umidade ótima, que conduz
a uma massa específica seca máxima, ou
densidade seca máxima.
Ensaios de Compactação
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� Os parâmetros de compactação, isto é, a densidade
aparente seca máxima e o teor de umidade ótimaaparente seca máxima e o teor de umidade ótima
de um solo, não são índices físicos, pois dependem da
energia de compactação.
Tab. 1 - Energias de compactação por impacto
Designação Peso (N)
Altura de 
queda (cm)
Número de 
camadas
Número de 
golpes
Volume do 
cilindro 
(cm³)
Energia
(N.cm/cm³)
Proctor 25 30,5 3 26 1000 59
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Proctor
Normal (PN) 25 30,5 3 26 1000 59
Proctor
Normal (PN) 45 45,0 5 12 2000 60
Intermediári
o (PI) 45 45,0 5 26 2000 130
Modificado 
(PM) 45 45,0 5 55 2000 270
Ensaios de Compactação
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� O Trabalho de Proctor (1933)
� Energias padrões de ensaio:� Energias padrões de ensaio:
� Normal: 
� 5 camadas, 12 golpes/ camada;
� Intermediária: 
� 5 camadas, 26 golpes/ camada;
� Modificada: 
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Victor S. Terra
� Modificada: 
� 5 camadas, 55 golpes/ camada.
Ensaios de Compactação
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� O ensaio é feito para 5 CPs diferentes;
� Cada CP é ensaiado com um teor de umidade de diferente;� 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;
100
(100 w)d
Mh
V
ρ ×=
× +
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� 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 %
Ensaios de Compactação
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� Obtidas as massas específica
aparente seca de cada CP,
plota-se os pontos referentes asplota-se os pontos referentes as
coordenadas (w; ρd) num
gráfico;
� Com auxílio do MS Excel
(método analítico), traça-se
uma linha de tendência
parabólica unindo os pontos
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parabólica unindo os pontos
ensaiados;
� Obtém-se a umidade ótima
(wót).
Ensaios de Compactação
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� 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.
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� 4° passo: A umidade ótima é o
ponto em X referente ao ponto
máximo da parábola.
Ensaios de Compactação
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� Traçadas na própria curva de
compactação;
� A equação de uma curva de� A equação de uma curva de
saturação é definida em função
do grau de saturação:
� Equação 1 – em função do grau
de saturação
�� =
�����
��� + ���
 
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� Equação 2 – para saturação, S=1
�� =
�����
��� + ���
 
�� =
����
�� + ���
 
Compactação no Campo
Consiste nas seguintes operações:
o Escolha da área de empréstimo;
o Transporte e espalhamento do solo;
Acerto da umidade;
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o Acerto da umidade;
o Compactação propriamente dita;
o Controle de compactação.
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Compactação 
no Campo
Escolha da área de empréstimo
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Compactação 
no Campo
Transporte e espalhamento do solo
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Compactação 
no Campo
Acerto da umidade
Feita por meio de irrigação e revolvimento mecânico
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Compactação 
no Campo
Compactação
Rolos pé-de-carneiro: adequados para solos argilosos.
Rolos vibratórios: especialmente aplicados nos solos
granulares (areias).
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Compactação no Campo
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� Controle de compactação
� Grau de compactação (GC)
� Desvio de umidade (∆w)
,
,
ap s
máx
ap s
GC
γ
γ
=
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campo ótw w w∆ = −
Valores típicos
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� Solos mais argilosos:
� Densidade seca aparente
baixa e umidade ótimabaixa e umidade ótima
elevada;
� Areias com pedregulhos:
� Densidade seca elevada e
umidade ótima baixa;
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� Solos lateríticos:
� Ramo seco nitidamente
mais íngreme.
Influência da Energia de Compactação
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� Umidade abaixo da ótima:
� O aumento da energia de
compactação provoca o aumento
da densidade seca;da densidade seca;
� Umidade acima da ótima:
� O aumento da energia de
compactação pouco interfere no
aumento da densidade seca;
� Solo borrachudo – quando o solo
se encontra muito úmido.
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� Maior energia de compactação:
� Maior a densidade seca máxima e
menor umidade ótima;
� Curva de compactação é deslocada
para esquerda e para o alto.
Estrutura dos Solos Compactados
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� Ramo seco
� estrutura floculada
� Ramo úmido
estrutura dispersa
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� estrutura dispersa
Exercício
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� Com base nos dados de um ensaio de compactação feito
com a energia Proctor MODIFICADA, apresentados nacom a energia Proctor MODIFICADA, apresentados na
tabela a seguir, e sabendo que a massa específica dos grãos
do solo é 2,91 g/cm³:
� Desenhe a curva de compactação, determinando a umidade ótima e a massa
específica aparente seca máxima;
� No mesmo gráfico, represente as curvas de Saturação referente a S = 100%,
S = 90% e S = 80%.
� Determine o Grau de Saturação no ponto máximoda curva;
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� Mantendo a energia de campo equivalente à de laboratório e sabendo que as
especificações de projeto indicam: GC = 95% e (wót – 2% ≤ w compactação ≤
wót + 1%), indique entre que valores da umidade de compactação e qual o
valor mínimo da massa específica aparente seca devem ser obtidos para a
construção de um aterro com este solo.
Exercício
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Determinação da umidade
Cápsula nº 20 10 17 39 143
Amostra úmida + cápsula (g) 75,99 77,40 62,49 64,44 70,33Amostra úmida + cápsula (g) 75,99 77,40 62,49 64,44 70,33
Amostra seca + cápsula (g) 67,47 67,54 54,23 55,48 59,49
Água (g)
Cápsula (g) 15,19 13,66 13,17 15,82 15,97
Amostra seca (g)
Umidade (%)
Ensaio de compactação
Cilindro nº 1 2 3 4 5
Amostra úmida + cilindro (g) 8459,30 8771,10 9083,00 9043,20 9052,00
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Amostra úmida + cilindro (g) 8459,30 8771,10 9083,00 9043,20 9052,00
Cilindro (g) 4935,10 4792,90 4866,60 4796,70 4888,80
Amostra úmida (g)
Volume do cilindro (cm³) 2058,77 2100,33 2064,30 2085,45 2064,35
Massa específica úmida (g/cm³)
Massa específica seca (g/cm³)