SLIDE AULA 1

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ENGENHARIA CIVIL 
6º Semestre 
MECANICA DOS SOLOS II 
TURMAS: “A” e “C” 
PROF.: Wesley Peres Pereira 
2019/2 
 
 
 
 
 
1.0) COMPACTAÇÃO DOS SOLOS 
 
 
1.1) INTRODUÇÃO: 
 
 Muitas vezes na prática da engenharia geotécnica, o solo de um determinado local 
não apresenta as condições requeridas pela obra. Ele pode ser pouco resistente, muito 
compressível ou apresentar características que deixam a desejar do ponto de vista 
econômico. Uma das possibilidades é tentar melhorar as propriedades de engenharia do 
solo local. 
 A compactação é um método de estabilização e melhoria do solo através de 
processo manual ou mecânico, visando reduzir o volume de vazios do solo. A compactação 
tem em vista estes dois aspectos: aumentar a intimidade de contato entre os grãos e tornar 
o aterro mais homogêneo melhorando as suas características de resistência, 
deformabilidade e permeabilidade. 
 A compactação de um solo é a sua densificação por meio de equipamento mecânico, 
geralmente um rolo compactador, embora, em alguns casos, como em pequenas valetas 
até soquetes manuais podem ser empregados. Um solo, quando transportado e depositado 
para a construção de um aterro, fica num estado relativamente fofo e heterogêneo e, 
portanto, além de pouco resistente e muito deformável, apresenta comportamento diferente 
de local para local. 
 A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como: aterros para 
diversas utilidades, camadas constitutivas dos pavimentos, construção de barragens de 
terra, preenchimento com terra do espaço atrás de muros de arrimo e reenchimento das 
inúmeras valetas que se abrem diariamente nas ruas das cidades. Os tipos de obra e de 
solos disponíveis vão ditar o processo de compactação a ser empregado, a umidade em 
que o solo deve se encontrar na ocasião e a densidade a ser atingida. 
 
A compactação dos solos tem uma grande importância para as obras geotécnicas, já que 
através do processo de compactação consegue-se promover no solo um aumento de sua 
resistência e uma diminuição de sua compressibilidade e permeabilidade. 
 
 
1.2) PROCESSOS PARA COMPACTAÇÃO DE SOLOS: 
 
A) FÍSICOS; Confinamento (solos com atrito), Pré-consolidação (solos finos argilosos), 
Mistura (solo + solo), Vibro flotação. 
 
B) FÍSICO MECÂNICO; Compactação. 
 
C) PROCESSOS QUÍMICOS; Sal, Cal, Cimento, Asfalto Etc. 
 
 Sugestão de leitura para ampliar o conhecimento; 
 http://www.homyquimica.com.br/familia/52/estabilizante-de-solo - (acesso em 07 Jul 2019) 
 
 
 
 
 
 
 
1.3) VARIAÇÃO DA MASSA ESPECIFICA COM A UMIDADE: 
 
 
 
 
 
1.4) DIFERENÇAS ENTRE COMPACTAÇÃO E ADENSAMENTO: (Importante!) 
 
 Pelo processo de compactação, a diminuição dos vazios do solo se dá por expulsão 
do ar contido nos seus vazios, de forma diferente do processo de adensamento, onde 
ocorre a expulsão de água dos interstícios do solo. 
 As cargas aplicadas quando compactamos o solo são geralmente de natureza 
dinâmica e o efeito conseguido é imediato, enquanto que o processo de adensamento é 
deferido no tempo (pode levar muitos anos para que ocorra por completo, a depender do 
tipo de solo) e as cargas são normalmente estáticas. 
 
 
1.5) CURVA DE COMPACTAÇÃO TÍPICA - ESTUDOS DE RALPH PROCTOR: 
 
 
 O início da técnica de compactação é creditado ao engenheiro Ralph Proctor, que, 
em 1933, publicou suas observações sobre a compactação de aterros, mostrando ser a 
compactação função de quatro variáveis: 
 
a) Peso específico seco; 
b) Umidade; 
c) Energia de compactação e 
d) Tipo de solo. 
 
 Observando a figura 1, temos uma curva de compactação, ou seja, é a relação entre 
o peso específico seco versus o teor de umidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Segue cinco pontos analisados e listados a seguir; 
 
 1) No ponto de inflexão da curva determinamos o teor de umidade ótimo (W ot) que 
representa que se um solo compactado com a energia do ensaio, nesse teor de umidade 
ele apresentará o peso específico aparente seco máximo. 
 2) No ramo seco, a água lubrifica as partículas e facilita o arranjo desta, ocorrendo 
por essa razão, o acréscimo do peso específico aparente seco. 
 3) No ramo úmido, a água amortiza a compactação e começa a ter mais água do 
que sólidos, sendo por essa razão, a diminuição do peso específico aparente seco. 
 4) Observa-se ainda que para baixos teores de umidade (W < W ot), as forças 
capilares são elevadas o que gera a formação de grumos e consequentemente baixos 
valores de (Gama d). 
 5) Já para elevados teores de umidade (W > W ot) as forças capilares diminuem e 
existe água em excesso. Como a água é incompressível, parte da energia é dissipada e 
ocorre uma má compactação do solo. 
 
1.6) CURVA DE SATURAÇÃO: 
 
 A curva de saturação corresponde ao lugar geométrico dos valores de W e donde o 
solo está saturado. Podem ser determinadas curvas para diversos graus de saturação, 
sendo importante ressaltar que a curva de compactação se localiza abaixo da curva de 
saturação 100%. 
 
 
Para 
determinar os pontos da curva de saturação utiliza-se a equação abaixo: 
 
Onde: 
Y d = peso específico aparente seco (kN/m3); 
S = grau de saturação (%); 
Y w = peso específico da água (aproximadamente 10 kN/m3); 
Y s= peso específico real dos grãos; 
w = umidade (%). 
 
Para um valor fixo de "S" determina-se pares de valores de W e Gama d e obtém-se 
curvas como mostradas na Figura 3. Geralmente a curva de saturação 100% é traçada 
junto com a curva de compactação. Observa-se que os pontos ótimos da curva de 
compactação se situam em torno de 80% a 90% de saturação. 
 
1.7) DIFERENTES TIPOS DE SOLO COMPACTADOS – CURVAS DISTINTAS: 
 
 Para uma mesma energia, se consegue maiores ou menores densidades específicas 
secas devido a propriedades particulares de cada tipo de solo. 
 
Três exemplos de diferentes umidades para se obter γdmax; 
 
A) Solos argilosos wot = 25 a 30% γdmax = 14 a 15 kN/m³; 
B) Solos arenosos com pedregulhos wot = 9 a 10% γdmax = 20 a 21 kN/m³; 
C) Solos arenosos finos com argila laterítica wot = 12 a 14% γdmax = 18 a 20 kN/m³. 
 
Veja a seguir o gráfico de compactação para diversos tipos de solo, com diferentes 
umidades ótimas para se obter densidade específica seca máxima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.8) INFLUENCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO: 
 
 O aumento da energia de compactação melhora as propriedades do solo, gerando 
uma maior massa específica seca correspondente a uma menor umidade ótima. O aumento 
da energia de compactação somente é eficiente para solos com umidades abaixo da ótima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A energia de compactação pode ser calculada pela seguinte equação: A tabela 
abaixo apresenta as energias de compactação para o Ensaio de Proctor Normal, Proctor 
Intermediário e Proctor Modificado. 
 
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO: --------→ E = ( P.h.N.n ) / V 
Onde: 
 
E = Energia de compactação por unidade de volume. 
P = peso do soquete. 
h = altura de queda do soquete. 
N = número de golpes por camada. 
n = número de camadas. 
V= volume do solo compactado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A massa específica seca máxima e a umidade ótima do solo são índices físicos que 
dependem da energia de compactação. Com o desenvolvimento de equipamento de 
compactação com maiores energias, os ensaios de laboratório também foram adaptados. 
 
• Ensaio de Proctor Modificado: foi padronizado com a utilização de um cilindro maior (2.085 
cm³) aplicando 55 golpes em 5 camadas, gerando, portanto, maior energia de 
compactação. 
 
• Ensaio de Compactação Intermediário: (criado pelo DNER) utiliza as mesmas 
especificações do Ensaio de Proctor Modificado, porém com a aplicação de 26 golpes por 
camada. 
 
 
 
1.9) ENSAIO DE COMPACTAÇÃO: 
 
 
A norma Brasileira de ensaio de compactação prevê as seguintes alternativas de ensaio: 
1.Ensaio sem reuso do material: é utilizada uma amostra virgem para cada ponto da 
curva; 
2.Ensaio sem secagemprevia do material: dificulta a homogeneização da umidade. 
Para alguns solos a influência da pré-secagem é considerável; 
3.Ensaio em solo com pedregulho: quando o solo tiver pedregulho a norma NBR 
7.182/86 indica que a compactação seja feita num cilindro maior, com 15,24cm de 
diâmetro e 11,43 cm de altura, volume de 2.085 cm3. Neste caso o solo é compactado 
em cinco camadas, aplicando-se 12 golpes por camada, com um soquete mais pesado 
e com maior altura de queda do que o anterior (massa de 4,536 kg e altura de queda 
de 47,5 cm). 
 
O ensaio Proctor Normal utiliza o cilindro de 10 cm de diâmetro, altura de 12,73cm 
e volume de 1.000cm3 é submetida a 26 golpes de um soquete com massa de 2,5Kg e 
caindo de 30,5cm. Corresponde ao efeito de compactação com os equipamentos 
convencionais de campo. 
O ensaio Proctor Modificado utiliza o cilindro de 15,24 cm de diâmetro, 11,43 cm 
de altura, 2.085 cm3 de volume, peso do soquete de 4,536 kg e altura de queda de 45,7 
cm aplicando-se 55 golpes por camada. É utilizado nas camadas mais importantes do 
pavimento, para os quais a melhoria das propriedades do solo, justifica o emprego de uma 
maior energia de compactação. 
 
 
 
1.10) Compactação no Campo 
 
O processo de compactação no campo pode ocorrer de quatro maneiras: 
• Por compressão, onde a força vertical é o peso próprio do equipamento. 
Corresponde aos compressores de rodas metálicas com elevado peso e pequena superfície 
de contato. Indicado para solos granulares, macadames e britas graduadas, sendo que 
para solos com baixa capacidade de suporte inicial a compactação não fica homogênea; 
• Por amassamento, onde atuam a força vertical (peso) e a força horizontal (efeitos 
dinâmicos). Consiste nos rolos pneumáticos com rodas oscilantes e nos rolos pé de-
carneiro, sendo que o processo gera um adensamento mais rápido do solo; 
• Por vibração, onde a força vertical é aplicada com frequências maiores que 500 
golpes/min. Existem vários tipos de equipamentos com a frequência variando entre 900 e 
2000 golpes/min, sendo que a situação ideal ocorre quando a compactação do rolo se 
combina com a oscilação do material; 
• Por impacto. Semelhante ao processo por vibração, sendo que a frequência é menor que 
500 golpes/min. Consiste em equipamentos do tio sapo mecânico e bate-estacas, utilizados 
em locais de difícil acesso. 
A escolha do equipamento que irá ser utilizado no campo depende principalmente 
do tipo de material que se deseja compactar. Os principais equipamentos utilizados são: 
 
• Rolos lisos de rodas de aço 
Consistem no equipamento mais antigo. Os fatores que interferem na compactação 
são a carga por unidade de largura das rodas, largura e diâmetro das rodas. 
São utilizados para compactar pedregulhos, areias bem graduadas, misturas de 
areia a argila de média plasticidade e para a compactação de acabamento. Não são 
recomendados para areias uniformes e solos finos com elevada plasticidade, podendo 
ocorrer má compactação das camadas inferiores. 
 
• Rolos pneumáticos: 
Existem rolos rebocados com um eixo (mais pesados), rebocados com dois eixos 
(leves; 8 a 13 t) e auto propulsores (8 a 36 t). São aplicados para solos arenosos ou pouco 
coesivos, devendo-se ter cuidados especiais com a velocidade de operação (5 a 8 km/h). 
Os principais fatores que interferem na compactação são a pressão de enchimento dos 
pneus, área de contato entre pneu e superfície e a pressão de contato. 
Na seleção do tipo de equipamento a ser utilizado deve-se observar o espaçamento 
entre rodas, peso bruto e número de rodas. 
 
• Rolos pé-de-carneiro: 
 
Estes rolos são compostos de cilindros metálicos ocos com “patas” adaptadas (15 a 
25 cm). Geralmente, as filas com as “patas” são alternadas com 4 “patas” por fila e o 
diâmetro do tambor varia entre 1,0 e 1,5 m. Este tipo de equipamento gera maior 
porcentagem de vazios que os rolos pneumáticos e lisos. 
Os fatores que interferem na compactação são a pressão dos pés-de-carneiro, 
extensão da camada comprimida pelo rolo, peso total do rolo, área de contato de cada pé, 
número de pés em contato com a camada num dado tempo e o número total de pés por 
tambor. 
 
• Rolos vibratórios: 
 
Podem ser compostos por um ou dois cilindros, rebocados ou não e são eficientes 
para materiais não coesivos. Os fatores que interferem são a frequência de vibração (1750 
vpm a 3000 vpm), amplitude (0,3 mm a 0,7 mm), força dinâmica, força estática, formas e 
dimensões da área de contato e estabilidade do equipamento. 
Existem outros tipos de equipamentos como o rolo de grelha, as placas vibratórias, 
os rolos combinados e os soquetes mecânicos. 
 
1.11) CONTROLE DE COMPACTAÇÃO DE CAMPO: (No local da obra!) 
O controle de compactação no campo se baseia na verificação do teor de umidade 
e do peso específico aparente seco. Na obra, é fixada uma faixa de variação da umidade 
permitida em torno da ótima (geralmente, wot ± 2%). Para determinar a umidade no campo 
pode-se utilizar três métodos: 
 
• coleta de amostras hermeticamente fechadas e determinação da umidade em laboratório; 
• método da frigideira; 
• Speedy. 
 
O peso específico aparente seco de campo pode ser determinado através do ensaio de 
frasco de areia (NBR 7185). Com este dado é possível determinar o Grau de Compactação 
(GC) que para ser considerado aceitável deve variar entre 95% e 100%. 
 
 
 
onde: gd = peso específico aparente seco máximo de campo (kN/m3); gdmax = peso 
específico aparente seco máximo determinado em laboratório (kN/m3). 
 
Assim, para executar a compactação no campo deve-se seguir as seguintes etapas: 
 
1- Escolha da área de empréstimo 
Deve-se considerar o critério técnico-econômico, distância de transporte, 
características geotécnicas e relação da umidade natural com a umidade de compactação. 
2- Transporte e espalhamento do solo 
Durante o espalhamento deve-se observar a relação entre a espessura da 
camada solta e da camada final. 
3- Acerto da umidade 
Deve-se colocar o solo na umidade especificada por processos de irrigação ou 
secagem e proceder a melhor homogeneização possível. 
4- Compactação 
 Deve-se utilizar os equipamentos especificados de acordo com o tipo de solo e 
controlar o número de passadas necessário para atingir a energia de compactação 
desejada. 
5- Controle 
Deve-se controlar a umidade e o peso específico aparente seco no campo.