SLIDES 06 – Capítulo 4 – Compactação dos Solos
GEOTECNIA I – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt
Introdução
Solo como material de construção ou de fundação
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Introdução
O que é compactação?
Processo de “densificação” do solo no qual se promove
a aproximação de suas partículas
Objetivos da compactação
Conferir “homogeneidade” ao material
Aumentar a resistência
Diminuir a compressibilidade, a permeabilidade e a
absorção de água
Propiciar estabilidade ao longo do tempo
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Introdução
Proctor (1933)
Relacionou energia de compactação, massa específica
e umidade
Quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre
as partículas é muito alto e não se consegue uma
significativa redução dos vazios
Para umidades mais elevadas, a água já provoca um
certo efeito de lubrificação entre as partículas, que
deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais
compacto
A partir de certa umidade, não se consegue mais expulsar
água dos vazios (bolhas de ar oclusas)
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Introdução
Proctor (1933)
Durante a compactação a massa de sólidos e o teor de
umidade são constantes
O que varia é o índice de vazios!
Assim, para uma energia aplicada e uma umidade
específica, existe um valor máximo de densidade seca:
Densidade seca máxima!
Esse teor de umidade é chamado de “umidade ótima”
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Introdução
Curva de Compactação
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Curvas de compactação e curvas de saturação
wS
S
sw
wsd
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Curvas de compactação para solos diferentes
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Curvas de compactação para solos diferentes
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Solo Umidade ótima (%) Densidade seca
max. (g/cm³) - média
Areia 7 a 12 2,0
Silte 18 a 25 1,6
Argila 30 a 40 1,3
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Ensaio de compactação (NBR 7182)
Ensaio de Proctor Normal:
Consiste em compactar uma amostra dentro de um
recipiente cilíndrico, na forma:
3 camadas;
26 golpes por camada;
peso do soquete = 2,5 kgf
altura de queda = 30,5 cm
Cilindro padrão = 10 cm de diâmetro, altura de 12,73 cm,
volume de 1.000 cm³
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Ensaio de compactação (NBR 7182)
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30,6 cm
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Ensaio de compactação (NBR 7182)
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Ensaio de compactação (NBR 7182)
Ensaio de Proctor Normal:
O ensaio é feito para 4 ou 5 amostras, pelo menos:
2 abaixo e 2 acima da hot e 1 próxima à hot
Argilas: hot tende a quase o valor de LP
Elabora-se a curva de compactação
Reta no ramo seco
Reta no ramo úmido
Concordância por meio de uma parábola
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Ensaio de compactação (NBR 7182)
Cálculo da Energia em laboratório
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V
nNhPE
E = energia de compactação específica
(trabalho por unidade de volume)
P = peso do soquete (N)
h = altura de queda do soquete (m)
N = número de golpes por camada
n = número de camadas
V = volume do cilindro (m³)
Qual o valor da Energia no ensaio de Proctor com energia normal?
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Ensaio de compactação (NBR 7182)
Ensaio de Proctor Normal – cilindro grande:
5 camadas;
12 golpes por camada;
peso do soquete = 4,5 kgf
altura de queda = 46 cm
Cilindro grande = volume de 2.085 cm³
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Qual o valor da Energia no ensaio de Proctor com energia normal e
cilindro grande?
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Ensaio de compactação (NBR 7182)
Ensaio de Proctor – Energia Intermediária:
5 camadas;
26 golpes por camada;
peso do soquete = 4,5 kgf
altura de queda = 45 cm
Cilindro grande = volume de 2.085 cm³
E ≈ 12,63 kgf.cm/cm³
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Ensaio de compactação (NBR 7182)
Ensaio de Proctor – Energia Modificada:
5 camadas;
55 golpes por camada;
peso do soquete = 4,5 kgf
altura de queda = 45 cm
Cilindro grande = volume de 2.085 cm³
E ≈ 26,71 kgf.cm/cm³
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Influência da Energia de Compactação
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Estrutura do solo compactado
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Compactação no campo
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Esquema de compactação por camadas; caminhão
basculante, trator de esteiras e rolo de compactação
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Compactação no campo
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Caminhões de transporte
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Compactação no campo
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Motoniveladoras
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Compactação no campo
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Compactação no campo
Compactadores:
Compressão (rolo compactador / “pé de carneiro”)
Solos argilosos
Vibração (rolo vibratório)
Solos granulares
Impacto (“sapo”)
Áreas pequenas ou próximo à estruturas
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Compactação no campo
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Compactação no campo
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Compactação no campo
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Compactação no campo
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Compactação no campo
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Compactadores manuais
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Controle de compactação
É feito medindo-se a umidade e o peso específico
da cada camada compactada
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Umidade e desvio de umidade (Δw):
Aparelho Speedy
Água + carbureto de cálcio em um recipiente
fechado: liberação de gás
Pressão de gás é medida e relacionada à
umidade
Método da Frigideira
Método expedito do álcool
ótimacampo www
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Controle de compactação
Peso específico
Cilindro de Hilf
Solos argilosos
Frasco de areia
A diferença de peso, antes e depois
do enchimento do furo observada
no frasco de areia, dividido pelo
peso específico da areia, fornece o
volume V procurado
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Controle de compactação
Grau de Compactação (GC)
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%100,
,
olaboratórid
campodGC
Normalmente especifica-se o grau de compactação desejado para um
aterro. Ex.: 95%, 98%, 100%.
Para solos granulares, também é muito empregada a compacidade
relativa para o controle do nível de compactação (CR > 70%)
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Comportamento de solos compactados
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Comportamento de
solos compactados
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Teor de Umidade (%
Peso E
specific
o S
eco (
kN
/m3)
Perm
eabili
dade (
m/s
ec)
S=100%
Teor de Umidade (%
Peso E
specific
o S
eco (
kN
/m3)
Perm
eabili
dade (
m/s
ec)
S=100%
Fonte: Assis et. al. (2003)
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Ensaio de CBR
Denominado “Índice de Suporte Califórnia – ISC
ou “California Bearing Ratio – CBR”
O ensaio é muito utilizado para o dimensionamento de
pavimentos
Sequência do ensaio:
Determinação do γd,máx e hot pelo ensaio de compactação;
Compactar uma amostra na umidade ótima;
Deixar a(s) amostra(s) imersas em água por 4 dias e medir
sua expansão;
Romper as amostras em prensas, determinando-se o ISC
ou CBR.
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Ensaio de CBR
O índice CBR é medido a partir da penetração de um
pistão, sob velocidade controlada, na amostra recém
retirada do tanque de imersão;
Este pistão está ligado a um anel dinamométrico que
registra a tensão necessária à cravação;
São feitas leituras periódicas;
Os valores medidos são comparados com índices
padrões e expressos em porcentagem.
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Ensaio de CBR
O CBR é o maior valor dentre os cálculos a seguir:
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%100kgf/cm² 70
)(0,1" leitura PressãoCBR
%100kgf/cm² 051
)(0,2" leitura PressãoCBR
Obs.: 1) leitura (0,1”) = pressão correspondente a uma penetração de 0,1 polegada = 2,54mm.
2) as pressões padrões foram obtidas com uma brita da Califórnia.
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Ensaio de CBR
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Ensaio de CBR
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Aplicações em Pavimentos
Especificações (DNIT, 2006)
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