MecSolos_Aula04_03NOV2016_v2003

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- Compactação dos Solos
Professor:
Giuliano BordinTrindade
São José dos Campos, 03 de Novembro de 2016
Mecânica dos Solos
Aula 04
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
“JULIO DE MESQUITA FILHO”
 Tema para 1º Seminário (17/nov)
 “Classificação dos Solos” – Capítulo 3 do livro Curso Básico de 
Mecânica dos Solos (Carlos Sousa Pinto, 3ª Ed.)
Aula 04: Teórica (03/11/2016)
 Compactação dos Solos
Aula Prática 02 -Turma B (05/11/2016)
 Determinação da densidade natural e densidade dos grãos 
(picnômetro)
Conteúdo
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 DAS, Braja M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 7ª. Ed., 
Cengage, 2012.
 Manual de Pavimentação DNIT.
 Massad, F. Obras de Terra - Curso Básico de Geotecnia. Oficina 
de Textos (2010).
Bibliografia Complementar – Aula 04
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O que significa compactar um solo?
Segundo Massad, “Densificá-lo por meios mecânicos, de forma rápida, 
comprimindo ou expulsando o ar dos vazios do solo.”
 Processo de rupturas sucessivas com o objetivo de reduzir deformações sob carga de 
trabalho
Compactação de Solos
Finalidades
Melhorar suas características de 
comportamento
Garantir que o comportamento seja 
adequado para a obra 
Manter as características do solo ao longo do 
tempo
Aplicações
 Aterros de barragens (construção do núcleo 
impermeável e taludes de montante / jusante)
 Construção de bases de rodovias e de 
aeroportos
 Aterros de atrás de muros de arrimo 4
(Pinto, 2006)
Compactação
5
"Na compactação, as quantidades de partículas e de água permanecem 
constantes; o aumento da massa específica corresponde à eliminação de ar 
dos vazios. A saída do ar é facilitada porque, quando a umidade não é muito 
elevada, o ar encontra-se em forma de canalículos intercomunicados. A 
redução do atrito pela água e os canalículos de ar permitem uma massa 
específica maior quando o teor de umidade é maior. A partir de um certo 
teor de umidade, a compactação não consegue mais expulsar o ar dos vazios 
pois o grau de saturação já é elevado e o ar está ocluso (envolto por água). 
Há, portanto, para a energia aplicada, um certo teor de umidade, 
denominado umidade ótima, que conduz a uma massa específica seca 
máxima, ou uma densidade seca máxima.“
-Curso Básico de Mecânica dos Solos - 3ª Edição Com Exercícios Resolvidos, 4 Compactação Dos 
Solos | Carlos de Sousa Pinto,http://ebooks.ofitexto.com.br/epubreader/curso-bsico-de-
mecnica-dos-solos
Ensaio de Compactação pelo Método de 
Proctor
Objetivo: estimar umidade a ser adotada na 
compactação
 Permite representar a variação da 
densidade seca de um solo compactado 
com o teor de umidade de moldagem
 Determina a densidade seca máxima e a 
umidade ótima: parâmetros de 
compactação importantes para aplicações 
de campo (em campo, determinação do 
grau de compactação e desvio com 
relação à umidade ótima)
Resultado típico de um 
ensaio de compactação 
pelo método de Proctor 
(Pinto, 2006)
Compactação de Solos
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Ensaio de Compactação
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• Com a umidade bem uniformizada, uma porção do solo é colocada num cilindro padrão (10 cm de 
diâmetro, altura de 12,73 cm, volume de 1.000 cm3)e submetida a 26 golpes de um soquete com 
massa de 2,5 kg e caindo de 30,5 cm.
• A porção do solo compactado deve ocupar cerca de um terço da altura do cilindro. O processo é 
repetido mais duas vezes, atingindo-se uma altura um pouco superior à do cilindro, o que é 
possibilitado por um anel complementar. Acerta-se o volume raspando o excesso. 
• Determina-se a massa específica do corpo de prova obtido. Com uma amostra de seu interior, 
determina-se a umidade. Com esses dois valores, calcula-se a densidade seca. A amostra é 
destorroada, a umidade aumentada (cerca de 2%), nova compactação é feita, e novo par de valores 
umidade-densidade seca é obtido. 
• A operação é repetida até que se perceba que a densidade seca, depois de ter subido, tenha caído 
em duas ou três operações sucessivas. Se o ensaio começou, de fato, com umidade 5% abaixo da 
ótima, e os acréscimos forem de 2% a cada tentativa, com 5 determinações o ensaio estará 
concluído (geralmente não são necessárias mais do que 6 determinações).
• Com os dados obtidos, desenha-se a curva de compactação, que consiste na representação da 
densidade seca em função da umidade. Geralmente, associa-se uma reta aos pontos ascendentes do 
ramo seco, outra aos pontos descendentes do ramo úmido e unem-se as duas por uma curva 
parabólica.
Curva de Compactação (gd x w)
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(Pinto, 2006)
Fatores que afetam a compactação
• 1) Efeito do Tipo de Solo
Compactação de Solos
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(Lambe, 1959)
Curva de Compactação - Valores Típicos
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(Pinto, 2006)
Estrutura dos Solos Compactados
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(Pinto, 2006)
Equação da Curva de Compactação
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• Determinação da curva de compactação em função do grau de saturação
• Para Grau de Saturação = 1
Compactação de Solos
Fatores que afetam a compactação
• 2) Efeito da Energia de Compactação
(Das, 2007)
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Compactação de Solos
14
Compactação de Solos
Caso de uma barragem de Terra:
• Núcleo: deve garantir estanqueidade, umidade de compactação pouco 
acima da ótima
• Taludes de montante e jusante: garantir a estabilidade da barragem, 
com alta resistência do solo, umidade pouco abaixo da ótima.
(Massad, 2010)
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Influência da Energia de Compactação
16
(Pinto, 2006)
Influência da Energia de Compactação
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Definindo-se energia de compactação pela expressão:
Constata-se, experimentalmente, que existe uma correlação do tipo:
Compactação de Solos
Compactação em laboratório
Designação Massa 
(kg)
Altura de 
Queda 
(cm)
Nº 
Camadas
Nº Golpes V cilindro
(cm³)
Energia (kg . 
cm/cm³)
Proctor
Normal
2,5 30,5 3 26 1000 5,9
Proctor
Normal
4,5 45,7 5 12 2000 6,2
Intermediária 4,5 45,7 5 26 2000 13,4
Proctor
Modificado
4,5 45,7 5 55 2000 28,3
Tabela 4.1: Energias de Compactação por Impacto (Massad,2010)
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Compactação de Solos
Compactação em campo: O processo de adensamento a adotar é diferente 
para os solos finos e para os solos granulares, devido à diferença de 
comportamento, conforme explicitado a seguir (Tabela 4.2):
Tipo Solo Modo de
Compactar
Espessura 
camada (cm)
Númer
o de 
passada
s
v
(km/h)
Pressão no 
pneu
Rolo pé de 
carneiro
Argila ou Silte De baixo 
para cima
20 a 25 8 a 10 <=4 2000 a 3000 
kPa
Rolo 
pneumático
Silte, areia com 
finos
De cima para 
baixo
30 a 40 4 a 6 4 a 6 500 a 700 
kPa
Rolo 
vibratório
Material 
granular
Vibração 60 a 100 2 a 4 >=8 50 a 100 kPa
Tabela 4.2: Equipamentos e Propriedades de Compactação (Massad,2010)
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7. Obras de Aterros - Compactação de Solos
Rolo Compactador pé-de-carneiro
Fonte: Hemsi, 2012
Rolo Liso
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Compactação de Solos
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Aterros Experimentais
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(Pinto, 2006)
Compactação de Solos
Métodos de Controle de Compactação e Umidade em campo:
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Compactação de Solos
Métodos de Controle de Compactação e Umidade em campo:
Fonte: Dyminski, 2012
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Compactação de Solos
Método do Funil ou frasco de areia
Fonte: Das, 2007
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Compactação no Campo - Roteiro
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a) Escolha da área de empréstimo, o que é um problema técnico-econômico. Nessa 
escolha, devem ser consideradas as distâncias de transporte, e também as características 
geotécnicas do material. Especial atenção deve ser dada à umidade natural do solo da área 
de empréstimo em relação à umidade ótima de compactação, para evitar gasto muito alto 
no acerto da umidade.
b) Transporte e espalhamento do solo. A espessura da camada solta a espalhar deve 
ser compatível com a espessura final, que geralmente é estabelecida em 15 a 20 cm, pois 
o efeito dos equipamentos não atinge profundidades maiores. A espessura de 
espalhamento depende do tipo de solo, mas geralmente 22 a 23 cm de solo solto resultam 
numa camada de 15 cm de solo compactado.
c) Acerto da umidade, conseguido por irrigação ou aeração, seguida de revolvimento 
mecânico do solo de maneira a homogeneizá-lo. 
Compactação no Campo - Roteiro
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d) Compactação propriamente dita. Os equipamentosdevem ser escolhidos de acordo com o
tipo de solo. Rolos pé de carneiro são adequados para solos argilosos, por penetrar na camada nas
primeiras passadas, atingindo a parte inferior da camada e evitando que uma placa superficial se forme e
reduza a ação do equipamento em profundidade. Rolos pneumáticos são eficientes para uma grande
variedade de solos, devendo ter o seu peso e a pressão dos pneus adaptada em cada caso. Rolos
vibratórios são especialmente aplicados para solos granulares.
e) Controle da compactação. As especificações não fixam intervalos de umidade e de densidade 
seca a serem obtidos, mas um desvio de umidade em relação à umidade ótima (por exemplo, entre wot
- 1% e wot +1%, ou wot -2% e wot) e um grau mínimo de compactação, relação entre a densidade 
seca a atingir no campo e a densidade seca máxima (por exemplo, grau de compactação de, no mínimo, 
95%).
"Essa prática decorre do fato de que, numa área de empréstimo, o solo sempre apresenta
alguma heterogeneidade. Duas amostras retiradas de uma mesma área de empréstimo
apresentam curvas de compactação distintas, e a umidade ótima pode, por exemplo,
apresentar diferenças de 2 a 4%. O comportamento de dois solos de uma mesma área com
curvas de compactação um pouco diferentes é bastante semelhante se os dois forem
compactados com o mesmo desvio de umidade e o mesmo grau de compactação. Tal fato não
ocorre se os dois forem compactados com a mesma umidade e a mesma densidade seca, que
corresponderiam a desvios de umidade e graus de compactação diferentes. "
Compactação no Campo – Solos Granulares
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• A compactação das areias é controlada por meio da compacidade relativa, definida na Aula 
3. De maneira geral, é especificado que seja atingida uma compacidade relativa igual ou 
superior a 65 ou 70%. 
• O estado de uma areia, ou sua compacidade, pode ser expresso pelo índice de vazios em 
que ela se encontra, em relação a esses valores extremos, pelo índice de compacidade 
relativa (CR):
• Quanto maior a CR, mais compacta é a areia. 
EXERCÍCIOS
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Exercício 3.5 – Revisão Aplicação CR
Deseja-se comparar duas areias utilizadas em duas fases distintas de uma obra. A areia A apresentava 
um índice de vazios igual a 0,72 e a areia B tinha e = 0,64. É possível, com base nessas informações, 
dizer qual das duas está mais compacta?
Exercício 3.6 – Revisão Aplicação CR
Uma areia apresenta índice de vazios máximo de 0,90 e índice de vazios mínimo igual a 0,57. O peso 
específico dos grãos é de 26,5 kN/m3. De uma amostra dessa areia com teor de umidade de 3%, que 
peso deve ser tomado para a moldagem de um corpo de prova de volume igual a 1 dm3, para que 
fique com compacidade de 67%? Que quantidade de água deve ser adicionada posteriormente para 
que a areia fique saturada?
EXERCÍCIOS
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Aplicação Direta: Aula 04
Na figura abaixo, são apresentadas algumas curvas de compactação. Pelo formato das curvas e pelos 
valores determinados, estime as diferenças de características entre os solos A e B, e entre os solos B e 
C. A que solo corresponde a curva D?
EXERCÍCIOS
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Exercício 4.1
Os pesos específicos máximo e mínimo de uma areia determinados em laboratório são 17,8 e 14,6 
kN/m³, respectivamente. Qual é o grau de compactação em campo se a compacidade relativa é de 
72%?
EXERCÍCIOS
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Exercício 4.2
Resultados de um ensaio de compactação em laboratório para um solo silto-argiloso estão indicados 
na tabela a seguir: 
Abaixo, os resultados de um ensaio para determinação da densidade natural 
em campo, realizado no mesmo solo através do método do frasco de areia:
• Densidade seca da areia do frasco (calibrada) 1570 kg/m³
• Peso da areia do frasco (calibrado) 0,545 kg
• Massa do: frasco + funil + areia (antes do uso) 7,59 kg
• Massa do: frasco + funil + areia (após uso) 4,78 kg
• Massa do solo úmido escavado 3007 kg
• Teor de umidade do solo em campo 10,2%
Determinar: a) Densidade seca de compactação em campo; b) Grau de compactação.
Teor de Umidade (%) Densidade Seca (kN/m³)
6 14,8
8 17,45
9 18,52
11 18,9
12 18,5
14 16,9
EXERCÍCIOS
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Exercício 4.3
O teor de umidade in situ de um solo é de 16%, e o peso específico úmido é de 17,3 kN/m³. O peso 
específico relativo dos grãos (Gs) é 2,72. O solo deverá ser escavado e transportado para um canteiro 
de obras para utilização em um aterro compactado. Caso as especificações requeiram que o solo seja 
compactado com um peso específico seco mínimo de 18,1 kN/m³ com o mesmo teor de umidade, 
quantos metros cúbicos de solo deverão ser retirados da área de empréstimo para um aterro 
compactado de 2000m³ ?
EXERCÍCIOS
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Exercício 4.4
Um projeto de aterro requer 5000m³ de solo compactado. O índice de vazios especificado para o 
aterro compactado é 0,7. Quatro áreas de empréstimo estão disponíveis para retirada deste solo, 
conforme indicado na tabela abaixo, que relaciona os respectivos índices de vazios do solo e seu custo 
por m³ de transporte. Efetue os cálculos necessários para selecionar a área de empréstimo da qual o 
solo deverá ser trazido, de modo que os custos sejam minimizados. Considere o mesmo Gs para todas 
as áreas de empréstimo.
Área de 
Empréstimo
Índice de vazios Custo transporte 
($/m³)
A 0,8 9
B 0,9 6
C 1,1 7
D 0,85 10
EXERCÍCIOS
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Exercício 4.5
O grau de compactação de uma areia em campo é de 94%. Considerando gd(max) = 18,6 kN/m³ e 
gd(min) = 15,1 kN/m³ (determinados em laboratório), determine:
- o peso específico seco em campo 
- a compacidade relativa de compactação
- o peso específico úmido para um teor de umidade de 8%
EXERCÍCIOS
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Exercício 4.6
Os resultados a seguir referem-se a um ensaio para determinação do peso específico efetuado no 
campo, através do método do frasco de areia:
• Densidade seca da areia do frasco (calibrada) 1731 kg/m³
• Peso da areia do frasco (calibrado) 0,118 kg
• Massa do: frasco + funil + areia (antes do uso) 6,08 kg
• Massa do: frasco + funil + areia (após uso) 2,86 kg
• Massa do solo úmido escavado 3,34 kg
• Teor de umidade do solo em campo 12,1%
Determinar: 
a) Densidade seca de compactação em campo;
EXERCÍCIOS
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Exercício 4.7
Ensaio de compactação. Com uma amostra de solo argiloso, com areia fina, a ser usada num 
aterro, foi feito um Ensaio Normal de Compactação (Ensaio de Proctor). Na tabela abaixo estão as 
massas dos corpos de prova, determinadas nas cinco moldagens de corpo de prova, no cilindro que 
tinha 992 cm3 (a norma recomenda 1 dm3). Também estão indicadas as umidades correspondentes a 
cada moldagem, obtidas por meio de amostras pesadas antes e após a secagem em estufa. A massa 
específica dos grãos é de 2,65 kg/dm3.
a) Desenhar a curva de compactação e determinar a densidade máxima e a umidade ótima.
b) Determinar o grau de saturação do ponto máximo da curva.
c) No mesmo desenho, representar a “curva de saturação” e a “curva de igual valor de saturação” que 
passe pelo ponto máximo da curva.
Aterros - EXERCÍCIOS
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Exercício 4.8
Represente, aproximadamente, no mesmo gráfico (do exercício 4.7), uma curva de compactação que 
seria obtida se a energia de compactação fosse maior (por exemplo, se propositadamente o número de 
golpes por camada tivesse sido de 60 em vez dos 26 golpes especificados na norma).
Exercício 4.9
Especificou-se que o aterro deve ser compactado com “grau de compactação” de, pelo menos, 95% e 
com umidade no intervalo “hot – 2 < h < hot + 1 ”. Em que umidades pode o solo estar na ocasião da 
compactação e a que densidade ele deve ser compactado?
Aterros - EXERCÍCIOS
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Exercício 4.11
Um solo pedregulhoso apresentava uma porcentagem de material retido na peneira n° 4 (4,8 mm de 
abertura de malha) de 30%. Não se dispunha do cilindro grande (15 cm de diâmetro) para o ensaio de 
compactação, e decidiu-se fazer um ensaio só com a fração do solo que passa na peneira n° 4, 
utilizando-se o cilindro pequeno (10 cm de diâmetro). Nesse ensaio, foi determinada uma densidade 
máxima de 1,75 kg/dm3e uma umidade ótima de 15%. Estime quais devem ser os parâmetros de 
compactação do solo completo, considerando que a fração retida na peneira n° 4 tem uma densidade 
de grãos de 2,65 kg/dm3 e um teor de absorção de água de 1,2%.
FIM AULA 04
Obrigado!
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