UNIP - COMPLEMENTOS DE MECÂNICA DOS SOLOS E FUNDAÇÕES - 2016-2 - PROFESSORA MOEMA CASTRO, MSc. [ AULA 05]

EXERCÍCIO 02 - COMPACTAÇÃO

Com uma amostra de solo argiloso, com areia fina, a ser utilizada num aterro, foi feito o Ensaio de Proctor 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 no 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.]

Solução:

Ensaio nº 1 2 3 4 5

Massa do corpo de prova, kg 1,748 1,817 1,874 1,896 1,874

Umidade do solo compactado, % 17,73 19,79 21,59 23,63 25,75

Densidade do corpo de prova, kg/dm³ 1,762 1,832 1,889 1,911 1,889

Densidade seca, kg/dm³ 1,497 1,529 1,554 1,546 1,502

Os valores calculados são representados no Gráfico abaixo, aos quais se ajusta a curva de compactação. Geralmente, assimilam-se retas correspondentes aos trecho nitidamente crescente e decrescente e procura-se uma curva que se ajuste aos pontos obtidos. No caso, tem-se: massa específica aparente seca máxima de 1,558 kg/dm³ e umidade ótima igual a 22,5%.

Aos valores dados, corresponde um índice de vazios que pode ser obtido da seguinte forma:

𝑒 =𝜌𝑠𝜌𝑑

− 1 =2,65

1,558− 1 = 0,70

Com esse dado, pode-se calcular o grau de saturação:

𝑆 =𝜌𝑠 .𝑤

𝑒.𝜌𝑤=2,65 × 0,225

0,70 × 1= 0,85

1,450

1,500

1,550

1,600

1,650

1,700

1,750

1,800

1,850

16 18 20 22 24 26 28

De

nsi

dad

e s

eca

(kg

/dm

³)

Umidade (%)

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A relação entre a densidade seca e a umidade para um grau de saturação de 85% é determinada pelas relações entre os índices físicos, conforme segue:

𝜌𝑑 =𝑆𝜌𝑠𝜌𝑤

𝑆𝜌𝑤 + 𝜌𝑠𝑤=

0,85 × 2,65 × 1,0

0,85 × 1,0 + 2,65𝑤=

2,2525

0,85 + 2,65𝑤

A mesma equação permite a determinação da curva de saturação, fazendo-se S=1:

𝜌𝑑 =𝑆𝜌𝑠𝜌𝑤

𝑆𝜌𝑤 + 𝜌𝑠𝑤=

1 × 2,65 × 1,0

1 × 1,0 + 2,65𝑤=

2,65

1 + 2,65𝑤

As curvas correspondentes a essas duas equações estão no Gráfico acima apresentado.

EXERCÍCIO 03 - COMPACTAÇÃO

Especificou-se que o aterro deve ser compactado com "grau de compactação" de, pelo menos, 95% e com umidade no intervalo de "wót - 2< w < wót + 1". Em que umidades pode o solo estar na ocasião da compactação e a que densidade ele deve ser compactado?

Solução:

O solo deve ser compactado com umidade entre 20,5 e23,5%, e atingir uma densidade de, pelo menos, 1,480 kg/dm³. Esses valores se referem a amostra ensaiada; se no aterro for verificado que a curva de compactação é diferente da amostra, devem prevalecer os índices da especificação e não os números obtidos a partir do ensaio inicial.

EXERCÍCIO 04 - COMPACTAÇÃO

Com o mesmo solo, fez-se um ensaio de Proctor Modificado, em que o solo foi compactado em cilindro com 2,085dm³ de volume, com soquete com massa de 4,536kg e altura de queda de 45,7cm, aplicando 55 golpes por camada em cinco camadas. No ensaio, determinou-se uma densidade seca máxima de 1,657 kg/dm³. Estime a umidade ótima que o solo deve apresentar.

Solução:

Considera-se que a curva de saturação corresponde a 85% de saturação pode ser adotada como a curva dos máximos. Verifica-se que, para a densidade seca de 1,657 kg/dm³, a umidade ótima que o solo deve apresentar é da ordem de 19,2%.

𝜌𝑑 =𝑆𝜌𝑠𝜌𝑤

𝑆𝜌𝑤 + 𝜌𝑠𝑤∴ 1,657 =

0,85 × 2,65 × 1,0

0,85 × 1,0 + 2,65𝑤∴ 𝑤 =

0,84405

4,39105= 0,1922 = 19,20%