Mec Solos_Aula 12 e 13_Compactação dos Solos

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22/09/2015
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AULAS 3 e 4 – COMPACTAÇÃO -
TÓPICOS
• Introdução
• Curva de Compactação
• Ensaios
• Equipamentos
• Exercícios de Aplicação
MECÂNICA DOS SOLOS
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Modos de Compactação
 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
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Operação e Observação
 Processo muito simples;
 De grande importância pelo seus efeitos
sobre a estabilização de maciços terrosos;
 Relaciona-se geralmente com os problemas
de pavimentação, ferrovias e barragens
de terra;
 Visa melhorar suas características de
resistência, bem como permeabilidade,
compressibilidade e absorção de água;
 CompactaçãoAR ≠ AdensamentoH20
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Operação e Observação
 A passagem, pura e simplesmente,
de um rolo compactador na
superfície do aterro lançado, não
resolve o problema, pois esse só
compacta uma camada
relativamente fina.
 Assim, deve-se fazer o alteamento
dos aterros por camadas com
altura controlada.
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Curvas de Compactação
 O aumento do peso específico de um solo
depende da energia dispendida e do teor
de umidade do solo.
 Quando se realiza a compactação de um
solo, sob diferentes condições de umidade
e para uma determinada energia de
compactação, a curva de variação dos
pesos específicos g, em função da umidade
h, tem aspecto como:
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Curva de Compactacao
Para fins práticos:
gs = g / (1 + h)
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Curva de Compactacao
 À esquerda da umidade ótima (ramo seco da
curva de Proctor), a saída de ar é facilitada
porque o ar se encontra na forma de canalículos
intercomunicados.
 A redução do atrito com o aumento do teor de
umidade e os canalículos de ar permitem um novo
rearranjo dos grãos, aumentando a massa
específica seca.
 A partir de um certo teor de umidade (ramo
úmido da curva de Proctor), a compactação não
consegue mais expulsar o ar dos vazios, pois o
grau de saturação já é elevado e o ar está envolto
por água.
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Curvas de Compactacao
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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 7.182/86 e é conhecido como Ensaio
Normal de Compactação.
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Ensaio 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 
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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.
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Ensaio de Compactação
 Lembrando que deverão ser compactados 5 corpos
de prova (CPs), um para cada ponto da Curva de
Compactação.
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Ensaio de Compactação
 Materiais necessários:
 Amostra de solo
previamente
destorroada e seca ao
sol
 Cilindro ou molde
 Peso ou soquete
 Proveta graduada
 Cápsulas de alumínio
 Colher de pedreiro
 Espátula
 Bandeja
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Ensaio de Compactação
 Etapa 1 (adição de 
água):
 Nesta etapa o laboratorista
pega a amostra de solo
previamente preparada, e
inicia a adição de água
para obter a umidade do
primeiro ponto da curva de
compactação.
 A experiência do
laboratorista conta muito,
pois esta umidade deve
estar abaixo da umidade
ótima (aprox. -5%).
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Ensaio de Compactação
 Etapa 1 (adição de 
água):
 Para saber a quantidade de
água a ser adicionada, o
laboratorista tira a
umidade da amostra inicial
(pois mesmo após secagem
ao sol, provavelmente
ainda existe água no solo)
e estima quanto de água
deve ser adicionada.
 O teor de umidade que ele
pretende atingir no
primeiro ponto da curva,
vem de sua experiência.
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Ensaio de Compactação
 Etapa 2 
(homogeneização da 
umidade):
 Nesta etapa o solo é
misturado até se obter a
homogeneidade da
umidade na amostra.
 O principal indicador desta
homogeneidade é a cor
uniforme da amostra.
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Ensaio de Compactação
 Etapa 3 (compactação 
das camadas):
 Nesta etapa o solo é
colocado no molde e é
compactado.
 Cada camada deve ter sua
espessura final
aproximadamente igual as
demais camadas.
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Ensaio de Compactação
 Etapa 3 (compactação 
das camadas):
 Para o ensaio de Proctor
Normal são compactadas 3
camadas.
 Cada camada recebe 26
golpes do soquete.
 Para possibilitar a execução
da 3ª camada é acoplado
um colar ao molde.
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Ensaio de Compactação
 Etapa 3 (compactação das camadas):
26 golpes
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Ensaio de Compactação
 Etapa 3 (compactação das camadas):
Obs.: É indicada
a realização de
escarificação do
topo da camada
anterior para
obtenção de
adesão entre
camadas.
+ 26 golpes
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Ensaio de Compactação
 Etapa 3 (compactação das camadas):
+ 26 golpes
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Ensaio de Compactação
 Etapa 4 (remoção do 
colar):
 Após compactação das 3
camadas, sempre fica um
excesso de solo no corpo
de prova compactado.
 O colar é desconectado do
molde e o excesso de solo
proveniente da
compactação na região do
colar é removido com
espátula.
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Ensaio de Compactação
 Etapa 5 (pesagem):
 Após remoção do excesso
de solo, o conjunto
formado por base +
molde + corpo de prova
compactado é pesado.
 Para saber o peso somente
do corpo de prova, o
conjunto base+molde é
pesado previamente,
obtendo-se assim a tara
do conjunto.
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Ensaio de Compactação
 Etapa 6 (extração):
 Após a pesagem, o corpo
de prova é extraído do
molde.
 Após a extração, o molde
fica liberado para início da
compactação do próximo
corpo de prova
(necessidade de 5 CPs para
desenhar a Curva de
Compactação).
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Ensaio de Compactação
 Etapa 7 (confirmação do 
teor de umidade):
 Após a extração do corpo
de prova, pode-se retirar
nova amostra para
confirmação do teor de
umidade.
 A partir daí, repete-se
todos os passos para os
demais 4 CPs necessários
para obtenção da Curva de
Compactação.
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Ensaio de Compactação
 Em função da evolução dos veículos de carga e,
consequentemente, do aumento das cargas
transportadas, surgiu a necessidade de se propor ensaios
com energias de compactação maiores que a utilizada no
Ensaio de Proctor Normal.
 Atualmente temos ensaios de compactação com 3
energias diferentes utilizados no Brasil e no mundo.
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Ensaio de Compactação
 É importante destacar que, quanto maior a energia de
compactação aplicada na amostra,menor a umidade
que esta irá atingir sua densidade máxima, ou seja,
menor sua umidade ótima.
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Ensaio de Compactação
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Ensaio de Compactação
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Ensaio de Compactação
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Ensaio de Compactação (exemplo)
DADOS INICIAIS
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Ensaio de Compactação (exemplo)
#1
#2
#2 = #1 - TARA
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Ensaio de Compactação (exemplo)
#1
#2
#3 = #2 / VOLUME
#3
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Ensaio de Compactação (exemplo)
#1
#2
#7 = #4 - #5
#3
#7
#4
#5
#6
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Ensaio de Compactação (exemplo)
#1
#2
#8 = #5 - #6
#3
#7
#4
#5
#6
#8
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Ensaio de Compactação (exemplo)
#1
#2
#9 = #7 / #8
#3
#7
#4
#5
#6
#8
#9
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Ensaio de Compactação (exemplo)
#1
#2
#10 = #3 / (1 + 
(#9/100))
#3
#7
#4
#5
#6
#8
#9
#10
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Ensaio de Compactação (exemplo)
#1
#2
#3
#7
#4
#5
#6
#8
#9
#10
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Ensaio de Compactação (exemplo)
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Compactação de Campo
 A compactação em campo passa por 4
etapas básicas:
 Escavação, lançamento e espalhamento
 Tratamento do solo (destorroamento, umectação
e homogeneização)
 Compactação
 Controle de qualidade
 Visto que os equipamentos são capazes de
compactar uma profundidade limitada, os
aterros são executados por camadas.
 Este processo se repete a cada camada do
aterro (aprox. 25 a 30 cm de altura final).
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Escavação, Lançamento e 
Espalhamento
 Consiste na escavação de material em área
de empréstimo previamente estudada e
aprovada.
 O transporte é feito por caminhões
basculante.
 Após a descarga na área onde será
executado o aterro, o espalhamento é feito
por trator de esteiras ou moto niveladora
(patrol).
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Escavação, Lançamento e 
Espalhamento
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Escavação, Lançamento e 
Espalhamento
ESCAVAÇÃO E CARGA
Procurar vídeo carga, descarga e 
espalhamento de solo (www.youtube.com)
DESCARGA E 
ESPALHAMENTO
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Tratamento de Solo
 Consiste no destorroamento, umectação e
homogeneização da umidade do solo
lançado e espalhado
 O processo de destorroamento e
homogeneização é feito através de tratores
de pneus com grade e moto niveladoras
 Já a umectação é feita através de
caminhões pipa.
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../Videos_Imagens/Filmes Para Aulas/ESCAVADEIRAS VOLVO - TRABALHANDO NA JAZIDA.mp4
../Videos_Imagens/Filmes Para Aulas/ESCAVADEIRAS VOLVO - TRABALHANDO NA JAZIDA.mp4
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Tratamento de Solo
 É de extrema importância nesta etapa a 
presença de profissional com experiência 
(encarregado ou patroleiro) para detectar o 
ponto em que o solo vai atingir a umidade 
ótima.
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Tratamento de Solo
TRATAMENTO
Procurar vídeo carga, descarga e 
espalhamento de solo (www.youtube.com)
DESCARGA E 
ESPALHAMENTO
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../Videos_Imagens/Filmes Para Aulas/ESCAVADEIRAS VOLVO - TRABALHANDO NA JAZIDA.mp4
../Videos_Imagens/Filmes Para Aulas/ESCAVADEIRAS VOLVO - TRABALHANDO NA JAZIDA.mp4
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Compactação 
 Consiste na passagem de equipamento de
compactação adequado para atingir a
densidade esperada.
 A compactação somente pode começar
após toda a camada estar dentro da
umidade ótima.
 O número de passadas de equipamento
compactador varia de acordo com o solo,
com o tipo de equipamento e com a
energia de Proctor solicitada em projeto.
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Principais Compactadores
 Rolo tipo pé-de-carneiro: principal
vantagem é o entrosamento perfeito
entre as camadas compactadas e o
pisoteamento do solo de cada camada
resultando numa entrosagem de torrões
de solo. Podem ser vibratórios ou de
arrasto (trabalha com energia cinética).
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Principais Compactadores
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Principais Compactadores
 Rolo liso: Tem a vantagem de que a
superfície de contato com o solo é
pequena e, portanto, a compressão atinge
pequenas profundidades.
 Nos solos moles afundam demasiadamente, o
que dificulta a tração.
 São indicados somente para a compactação de
pedregulhos, areias, pedra britada, lançadas em
camadas de não mais de 15 cm.
 São utilizados também para dar acabamento em
camadas finais como sub-base e base.
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Principais Compactadores
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Principais Compactadores
 Rolo pneumático: É caracterizado pela 
pressão de área de contato com o solo, as 
quais dependem da pressão de 
enchimento dos pneus e do peso do 
compressor.
 É indicado para solos de granulação fina 
arenosa.
 Tem o inconveniente de deixar superfícies 
lisas entre as camadas.
 Então será necessário escarificar a superfície 
de contato entre as mesmas.
 Muito utilizado na compactação de CBUQ
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Principais Compactadores
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Principais Compactadores
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Controle de Compactação
 Para verificar se a compactação está sendo
feita devidamente, deve-se determinar
sistematicamente w (%) e gD do material.
 Para esse controle pode ser utilizado o
“speedy” na determinação da umidade, e o
processo do “frasco de areia” na
determinação do peso específico.
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Controle de Compactação
 Grau de compactação: 
 GC = [gD(campo) / gD,max(lab)]  100
 Não atingida a compactação desejada, retoma-se 
o processo de compactação.
 Não atingida a umidade desejada, revolve, 
corrige a umidade e recompacta.
 Ao longo da obra, deve-se realizar um grande 
número de ensaios e depois analisá-los 
estatisticamente. 
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Ensaio do Frasco de Areia 
 É realizada em campo a seguinte sequência:
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Ensaio do Frasco de Areia 
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Ensaio do Frasco de Areia 
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FORNECEDOR
Ensaio do Frasco de Areia 
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FORNECEDOR
FOGAREIRO E 
FRIGIDEIRA
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Ensaio do Frasco de Areia 
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Ensaio do Frasco de Areia 
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Ensaio CBR (ou I.S.C.)
 Seu nome em inglês é California Bearing Ratio,
que traduzido fica Índice de Suporte Califórnia.
 Ensaio de grande valor na técnica rodoviária e
ferroviária.
 É a base do conhecido método de
dimensionamento de pavimentos flexíveis,
introduzido por Porter em 1929.
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 Determinação da hot e do gs,max
 Determinação das propriedades 
expansivas do material
 Determinação do I.S.C.
Prof Edgard Rocha Mecânica dos Solos - Aulas 4 e 5 64Ensaio CBR (ou I.S.C.)
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 Num molde de cilindro com aprox. 
diâmetro = 15 cm, altura = 17,5 cm, 
colarinho de 5 cm. Como fundo falso usa-
se um “disco espaçador”.
 Ensaio de compactação: Com o 
material que passa na peneira de 191,1 
mm realiza-se o ensaio: 55 golpes, peso 
de 4,5 kg, H = 45 cm. Determina-se hot e 
gs,max.
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Ensaio CBR (ou I.S.C.)
 Ensaio de expansão: É feita moldando-se um corpo de
prova com umidade ótima. Sobre a amostra coloca-se um
papel filtro e, acima deste, um disco perfurado, munido de
uma haste ajustável, com sobrecarga de discos anulares
(equivalente ao peso do pavimento) a qual não deverá ser
inferior a 4,5 kg. A seguir imerge-se o cilindro com a
amostra compactada, junto com o disco e a sobrecarga,
dentro de um depósito cheio de água, durante 4 dias, ou
menos se o material não for coesivo.
 Sobre a haste coloca-se um extensômetro. Cada 24 horas, 
durante 4 dias, fazem-se leituras.
 Considera-se que os subleitos bons tenham expansões < 
3%, os materiais para sub-bases < 2% e para bases < 1%. 
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Ensaio CBR (ou I.S.C.)
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 Preparam-se 3 corpos de 
prova a hot: 55, 26 e 12 
golpes; determinam-se h
umidades e gs
 Satura-se cada uma 
durante 4 dias, para 
reproduzir condição 
desfavorável
 Mede-se as resistências à 
penetração de cada uma 
com um pistão de D = 5 
cm com v = 1,25 mm/min.
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Ensaio CBR (ou I.S.C.)
Traça-se a curva pressão-penetração
 As pressões, assim obtidas, expressas em % das “pressões 
padrões”, denomina-se I.S.C.
 Estas pressões padrões, que correspondem à resistência que 
apresenta a pedra britada, são as reproduzidas no Quadro 2. 
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Ensaio CBR (ou I.S.C.)
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 Geralmente o I.S.C. empregado no projeto de pavimentos 
flexíveis é o que corresponde à penetração de 0,1”, a menos 
que o índice para 0,2” seja maior, caso em que este será 
dotado.
 Assim, se chamarmos de p a pressão determinada para a 
penetração 0,1”, o índice de suporte será:
I.S.C. = (p/70)  100
Quadro 2 
Penetração Pressão padrão 
mm pol kg/cm² lb/pol² 
2,54
5,08
7,62
10,16
12,70 
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5 
70
105
133
161
182 
1.000
1.500
1.900
2.300
2.600 
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Ensaio CBR (ou I.S.C.)
 Com os índices obtidos para 55, 26 e 12 golpes, 
traça-se a curva “peso específico seco – I.S.C.”
 O valor do I.S.C. final, para cálculos posteriores, 
será o correspondente a 95% do peso específico 
máximo, obtido anteriormente.
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Ensaio CBR (ou I.S.C.)
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Exercícios de Aplicação
Determinar a Curva de Compactação da amostra
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Exercícios de Aplicação
Determinar a Curva de Compactação da amostra
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Prof Edgard Rocha Mecânica dos Solos - Aulas 4 e 5 73
Exercícios de Aplicação
Calcular o Grau de Compactação (GC) de um aterro, para as 
amostras anteriores e os dados abaixo (2 valores de GC):
PESO DA AREIA QUE SAIU (g)
PESO ESP. DA AREIA (g/cm3)