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Wechsel des Folienlayouts

A WIRTGEN GROUP COMPANY

PRINCÍPIOS DE COMPACTAÇÃO

Rolos Compactadores de solos

Eng. Juliano Gewehr Engenharia de Aplicação – Wirtgen Group

SICEPOT-MG 04/07/2016

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História

Primeiros compactadores pelos anos 1800, movimentados por cavalos

1911: primeiro rolo motorizado HAMM.

1932: primeiro rolo tandem HAMM.

1963: primeiro rolo de pneus HAMM.

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História

Desenvolvimento contínuo até o portfólio atual

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Fábrica na Alemanha

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Fábrica na Alemanha

Produção própria dos cilindros e montagem do sistema vibratório

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Rolos produzidos no Brasil

Fábrica da Ciber

Porto Alegre - RS

Rolo compactador de solos

3411 / 3411 P

Rolo compactador de asfalto

HD 90

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Rolos produzidos no Brasil

Lançamento 2016:

Rolo tandem versão combinado HD 90 K

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Princípios básicos de compactação

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Princípios básicos de compactação

COMPACTAÇÃO

Maior capacidade de carga;

Solo estabilizado;

Material coeso;

Camada regularizada;

Superfície com maior dureza;

Maior vida útil da estrutura.

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Princípios básicos de compactação

EXEMPLO DE BOA COMPACTAÇÃO

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Princípios básicos de compactação

MÁ COMPACTAÇÃO

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Princípios básicos de compactação

Aumento da fricção

Redução dos vazios

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Princípios básicos de compactação

COMPACTAÇÃO

Passagem de equipamentos que transmitam ao solo a energia de compactação necessária.

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Sistemas de compactação

Sistemas de Compactação

EstáticaDinâmica

Vibração Oscilação

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Compactação estática

Ação apenas do peso

Atrito entre as partículas gera uma força contrária à compactação

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Compactação estática

Carga Linear Estática

Carga aplicada no eixo (kg)

Largura do cilindro(cm)

kg

cm

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Carga linear estática

Tipo Carga linear estática

Linha Compacta 1,5 – 4 t 8 - 15 kg/cm

Rolos Tandem 7 – 13 t 25 – 30 kg/cm

Rolos de Solos 5 – 11 t 20 – 30 kg/cm

Rolos de Solos 12 – 25 t 40 – 70 kg/cm

Rolo estático de três cilindros 35 – 60 kg/cm

Rolo estático de Pneus 1000 – 3200 kg por pneu

Alguns exemplos do portfólio HAMM:

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Compactação dinâmica

Vibração das partículas reduzem o atrito entre as mesmas, facilitando a compactação.

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Compactação dinâmica

Fatores de influência:

Amplitude

Frequência

Velocidade de compactação

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Compactação dinâmica

Giro dos contrapesos geram as forças vibratórias

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Amplitude

DistânciaAmplitude

É a medida de quanto o cilindro se move a partir de sua

posição inicial durante a compactação

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Amplitude

Amplitude maior alcança uma profundidade maior

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Peso excêntrico

Peso fixo

Peso deslocável

Direção efetiva do peso fixo

Direção efetiva do peso deslocável

Direção resultante

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Frequência

Número de vezes que o cilindro rotaciona por segundo.

A frequência é medida em Hertz (Hz).

Hz

1s

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Frequência

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Compactação de solos

25.085 kg + 6.610 kg

= 31.695 kg

Impacto Dinâmico = Força Centrífuga + Peso do módulo dianteiro

Compactação Vibratória

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Compactação de solos e asfalto

Compactação de Solos

Pode ser refeita.

Compactação Asfáltica

Regularidade e prevenção de quebra de agregados são essenciais.

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Compactação asfáltica

Rolo Combinado

(vibração + pneus)

Rolo Tandem

(duplo cilindro vibratório)

Rolo de Pneus

(compactação estática)

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Número de Nijboer

N =Carga Linear Estática (kg/cm)

Diâmetro do cilindro (cm)[kg/cm²]

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Número de Nijboer

“N“ não deve ser maior que 0,25 kg/cm²

Rolos Compactos (4t): 0,17 kg/cm²

Rolos Tandem (9t): 0,24 kg/cm²

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Carga aplicada pelo rolo de pneus

1.000 – 3.200 kg por pneu

Ex: rolo 24 t / 8 pneus = 3 t por pneu

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Compactação de solos

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Compactação

POR QUE COMPACTAR?

Redução dos vazios;

Acréscimo da densidade;

Aumentar a resistência.

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Compactação

POR QUE COMPACTAR?

Redução dos vazios;

Acréscimo da densidade;

Aumentar a resistência.

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Compactação de solos

PARÂMETROS DE INFLUÊNCIA

Tipo de solo;

Formato da partícula;

Curva granulométrica;

Umidade do material;

Espessura da camada;

Condição do subleito.

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Compactação de Solos

Cilindro PATA

Solos coesivos

(argila, silte, etc...)

Cilindro LISO

Solos granulares

(areia, cascalho, etc...)

Tipo de solo x opções de cilindros

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Compactação de solos

GRANULARES

Apresentam drenagem livre

COESIVOS

Apresentam retenção de água

Tipo de solo

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Compactação de solos

Tipo de solo

Solo Granular

Partículas grandes;

Grãos em formatos cúbicos ou arredondados;

Desprovidos de coesão;

Menor influência no teor de umidade;

Resistência à deformação;

Atrito entre os grãos.

Solo Coesivo

Partículas pequenas;

Grãos em formatos lamelares e alongados;

Alta coesão entre as partículas;

Resistentes à penetração da água, e uma vez penetrada, difícil retirada;

Grande influência do teor de umidade;

Alta plasticidade, permite variação da

forma sem alterar volume.

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Compactação de solos

Tipo de solo

Solo granular antes e depois da compactação.

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Compactação de solos

Tipo de solo

Solo coesivo antes e depois da compactação.

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Compactação de solos

Tipo de solo

Solo misto antes e depois da compactação.

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Compactação de solos

Perfil RESUMIDO do solo brasileiro:

1

2

3

4

5

Região Amazônica (1): argila laterítica

Região Centro-Norte (2): argila rija

Nordeste (3): argila e areia residual

Litoral (4): argila siltosa e arenosa

Centro-Sul (5): argila siltosa

PREDOMINÂNCIA DE ARGILA!

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Compactação de solos

Formato das partículas

arredondado

arredondado compacto

prismático

gasto

alongado

liso

Afeta diretamente a compactação e a capacidade de suporte do solo

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Compactação de solos

Formato das partículas

Partículas arredondadas são mais fáceis de compactar, mas se desagregam com facilidade.

Partículas angulares podem ficar presas ou bloqueadas. A compactação é mais difícil,

mas a camada fica mais estável.

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Compactação de solos

Distribuição granulométrica

Verificação do tamanho das partículas e da forma de distribuição;

Processo de peneiramento;

Análise residual em cada peneira;

Pesados e convertidos em % por massa;

Curva granulométrica resultante.

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Compactação de solos

Distribuição granulométrica

Classificação (HRB/AASHTO):

Solos granulares (P200 < 35%)

A-1 – Pedregulho

A-2 – Areia fina

A-3 – Areia siltosa / argilosa

Solos coesivos (P200 > 35%)

A-4 e A-5 – Solos siltosos

A-6 e A-7 – Solos argilosos

Peneirador mecânico

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Compactação de solos

Distribuição granulométrica

A curva granulométrica resultante pode ser comparada com as curvas normatizadas.

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Compactação de solos

Umidade do Solo

Teor de umidade ótimo, para diferente tipos de solos.

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Compactação de solos

Umidade do Solo

Densidade

Densidade Proctor

Curva de Proctor

Teor de água

Baixo teor de água UMIDADE ÓTIMA. Alto teor de água

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Compactação de solos

Umidade do Solo

Material muito seco Material muito úmidoTeor de água ideal

Atritos entre as partículas dificultam a compactação.

Água preenche os vazios e impede o adensamento do solo.

Próximo da umidade ótima a água provoca efeito lubrificante.

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Compactação de solos

Espessura da camada

Solos coesivos:

Rolos 11 ton: até 30 cm

Rolos 20 ton: até 50 cm

Solos granulares:

Rolos 11 ton: até 50 cm

Rolos 20 ton: até 100 cm

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Compactação de solos

Compactação do subleito e aterros

Aterro Subleito

Camadas granulares de Base e Sub-base

Início camadas de base

Início camadas asfálticas

Camadas asfálticas

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Compactação de solos

Compactação do subleito e aterros

Romanos foram os introdutores das técnicas de construção de rodovias;

Compactação com a utilização de socadores manuais.

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Compactação de solos

Espalhamento e regularização

MotoniveladoraTrator de Esteiras

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Compactação de solos

Homogeneização e umedecimento

Pipa (irrigação)Grade de disco (aeração)

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Compactação de solos

Oportunidade de uso da Estabilizadora e Recicladora

Mistura e homogeneização do solo;

Correção de umidade por dosagem eletrônica.

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Compactação de solos

Oportunidade de uso da Estabilizadora e Recicladora

Compartimento de mistura Adição e dosagem de água

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Compactação de solos

Oportunidade de uso da Estabilizadora e Recicladora

Quantidade de água é controlada eletronicamente

Seleção em % de umidade ou l/min

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Compactação de solos

Execução da Compactação do solo ou aterro de material coesivo

Cilindro vibratório corrugado (pata)

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Compactação de solos

Aplicação material granular de base

Aplicação com VibroacabadoraAplicação com Motoniveladora

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Compactação de solos

Execução das camadas granulares de base

Cilindro vibratório liso Rolo de Pneus

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Compactação de solos

Execução das camadas granulares de base

Na Europa são utilizados rolos tandem

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Compactação de solos

Execução das camadas granulares de base

Última passada com rolos de pneus

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Compactação de solos

Execução das camadas granulares de base

Pneu tem a propriedade de selar a superfície

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Ensaios e controle de compactação

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Ensaios e controle de compactação

Ensaios

Grau de CompactaçaoTeste de Carga

Valor CBR % (porcentagem)

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Teste de carga

CBR (Índice de Suporte Califórnia)

ABNT 9895

Método de ensaio empírico utilizado por órgãos rodoviários no Brasil e no mundo;

Pressão necessária para penetração em uma amostra que permite a avaliação do solo.

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Teste de carga

CBR (Índice de Suporte Califórnia)

ABNT 9895

Relação entre um corpo de prova do solo ensaiado e de uma brita graduada utilizada como referência;

Determinação do índice CBR e da expansão do material.

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Teste de carga

CBR Qualidade Utilização

0 - 3 péssimo Sub-base

3 – 7 ruim a regular Sub-base

7 – 20 regular Sub-base

20 – 50 bom Base, Sub-base

> 50 excelente Base

CBR (Índice de Suporte Califórnia)

ABNT 9895

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Teste de compactação

Ensaios em laboratório Ensaios no campo

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Verificação da compactação

TESTE “DA MÃO”

O material é apertado manualmente:

Se está pulverulento e não mantiver a forma, está muito seco;

Se está moldável e se fragmenta em apenas dois pedaços, tem a quantidade certa de umidade para uma compactação adequada;

Se está muito plástico e não se fragmenta, tem muita umidade para compactação.

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Teste de compactação

DENSIDADE DO SOLO

Testes em laboratório que indicam a densidade máxima do solo;

Verificação da umidade para alcançar a densidade máxima;

Obter uma curva de densidade da umidade que identifique o ponto da umidade ótima.

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Ensaios de compactação

TIPOS DE ENSAIOS

Teste do frasco de

areiaDensímetronuclear

Teste do cilindroProctor

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Ensaios de compactação

Ensaio de Compactação PROCTOR

NBR 7182 da ABNT

Ralph Proctor (1933)

Teste para determinar o teor de umidade ótimo;

UM SOLO PRECISA TER UMA QUANTIDADE IDEAL (OU ÓTIMA) DE UMIDADE PARA ALCANÇAR A DENSIDADE MÁXIMA;

Menor esforço de compactação para se alcançar os resultados desejados.

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Ensaios de compactação

Ensaio de Compactação PROCTOR

NBR 7182 da ABNT

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Ensaios de compactação

Ensaio de Compactação PROCTOR

NBR 7182 da ABNT

30 cm45 cm

2,5 kg4,5 kg

Proctor

Modificado

Proctor

Normal

27 golpes

por

camada

26 golpes

por

camada

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Ensaios de compactação

Ensaio de Compactação PROCTOR

NBR 7182 da ABNT

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Ensaios de compactação

Grau de Compactação

Proporção da densidade determinada em laboratório em relação à densidade atingida na obra;

É possível atingir graus de compactação acima de 100%, uma vez que a densidade determinada em laboratório representa apenas um valor de referência relativo.

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Ensaios de compactação

Ensaio de compactação no campo MÉTODO DO FRASCO DE AREIA

DNER 092/94

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Ensaios de compactação

P1 = P (areia + frasco + cone)

P2 = Psolo furo úmido

w = umidade do solo no furo

P3 = Psolo furo seco

P3 = __P2__

1 + w

P4 = Prestante (areia + frasco + cone)

P5 = Pareia (furo + cone) = P1 – P4

V = volume do furo escavado

P6 = Pareia no cone

Ensaio de compactação no campo MÉTODO DO FRASCO DE AREIA

DNER 092/94

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Ensaios de compactação

Ensaio de compactação no campo DENSÍMETRO NUCLEAR

Verificação da densidade e teor de umidade;

Fonte de isótopo radioativo (Césio 137) que emite fótons que irradiam aos detectores;

Solo denso absorve mais radiação;

Comparação das densidades define o grau de compactação.

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Ensaios de compactação

Ensaio de compactação no laboratório MÉTODO DE HILF

NBR 12.102/91

Verificação da densidade úmida sem se preocupar em obter a umidade;

Acrescenta-se água ou seca-se a amostra em quantidades determinadas;

Obtenção do grau de compactação.

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Ensaios e controle de compactação

Executado por empresas especializadas

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Auxílio na verificação da compactação

Sensor acelerômetro HCQ

Verificação do aumento da rigidez do solo