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ESTADO DE MATO GROSSO

SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO

CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

2Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

Profª Ana Elza Dalla Roza

| Introdução |Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não

coesivos

RAZÕES E HISTÓRICO DA COMPACTAÇÃO

A compactação de um solo é sua densificação por meio de equipamento

mecânico, geralmente um rolo compactador ou soquetes manuais, no caso

de áreas menores.

Um solo, quando transportado e depositado para a construção de um

aterro, fica num estado relativamente fofo e heterogêneo. Por isso, além de

pouco resistente e muito deformável, apresenta comportamento diferente

de local pra local.




coesivos


A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como

aterros para diversas utilidades, as camadas construtivas dos pavimentos, a

construção de barragens de terra, preenchimento com terra no espaço atrás

de muros de arrimo e reenchimento das inúmeras valetas que se abrem

diariamente nas ruas das cidades.

O tipo de obra e de solo disponível 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.




coesivos


Objetivos

Reduzir futuros recalques

Aumentar a rigidez

Aumentar a resistência

Reduzir a permeabilidade




coesivos



| Introdução | Conceito |Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não

coesivos

O processo de compactação de um solo pode ser definido, basicamente,

como a redução de seu índice de vazios, sob ação de uma força mecânica

Há reacomodação da sua fase sólida e variação na sua fase gasosa, mas

sem perda da fase líquida

CONCEITO




coesivos

CONCEITO

Gasosa

Líquida

Sólida

Gasosa

Líquida

Sólida

Esforço de compactação

Antes da compactação Após a compactação

Variação de volume




coesivos

Provavelmente a compactação de solos seja utilizada desde tempos

remotos.

Mas somente no início do século XX é que surgiram os primeiros trabalhos

desenvolvidos no sentido de padronizar a técnica de compactação.

Destacam-se os trabalhos de O. J. Porter no Departamento Rodoviário da

Califórnia (EUA) e principalmente os trabalhos do engenheiro Ralph R.

Proctor, que na década de 1930, publicou também nos Estados Unidos, as

suas observações sobre a compactação de aterros de solos.

No Brasil, o ensaio foi padronizado pela ABNT através da NBR 7182/1986.

CONCEITO



| Introdução | Conceito | Curva de compactação |Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não

coesivos

Define-se a curva de compactação de um solo a partir da relação entre os

parâmetros peso específico aparente seco (d) e teor de umidade (w)

CURVA DE COMPACTAÇÃO

w (%)

d

Ramo

seco

Ramo

úmido

A compactação tem

pouco ou nenhum

efeito




coesivos

A condição tida como ideal para a compactação de um solo é o ponto

definido pelos parâmetros peso específico seco máximo (d max) e teor de

umidade ótimo (wot)


wotw (%)

d

d max

Ramo

seco

Ramo

úmido




coesivos




coesivos

Ao aplicar níveis crescentes de energia de compactação verifica-se o

aumento do d max e redução do wot, fazendo a curva se deslocar para cima

e para a esquerda no gráfico.

O lugar geométrico dos possíveis wot define a chamada linha de máximos

do solo, que é paralela a curva de saturação.


Teor de umidade (w)

Peso

esp

ecíf

ico

ap

are

nte

seco

(

d)

Linha de máximos

Curva de saturação

E1> E2> E3

E1

E2

E3

80-90%

Sr = 100%

Limite para o processo de

compactação

Aproximadamente paralelo

à curva de saturação




coesivos



| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não

coesivos

Segundo Rico e Del Castillo (2006) os primeiros métodos utilizados para a

compactação em laboratório foram do tipo estático e dinâmico, dada a

facilidade de manipulação e padronização.

Mais tarde, visando simular o efeito da compactação em campo por rolos

pé-de-carneiro, foram desenvolvidos o métodos de compactação por

pisoteamento.

Finalmente a popularização do uso de vibração nas técnicas de campo

levou ao desenvolvimento também dos métodos de compactação por

vibração.

COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO




coesivos

A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita

basicamente, por quatro vias:

• Compactação dinâmica - caracterizada pela ação de queda de um

soquete sobre a camada de solo.

• Compactação estática - onde se exerce uma pressão constante sobre o

solo, a uma velocidade relativamente pequena.





coesivos







coesivos




F




coesivos



• Compactação por pisoteamento - em que, golpes são aplicados ao solo

através de um pistão com mola, em vez da tradicional queda de soquete,

iniciando-se a compactação pela parte inferior da camada, à semelhança da

compactação no campo com o equipamento pé-de-carneiro;

• Compactação por vibração - na qual, pode-se ou não colocar uma

sobrecarga sobre a camada de solo a ser compactada, aplicando-se

vibração ao conjunto





coesivos







coesivos

Baseia-se nos estudos de Proctor, a padronização internacional do ensaio

de compactação, sendo o mesmo mais conhecido como Ensaio Proctor,

que no Brasil foi normatizado pela ABNT (1986) e DNIT (DNER, 1994)

COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - CONCEITO




coesivos




coesivos

O ensaio de compactação dinâmica é o mais utilizado e é aquele

desenvolvido por Proctor, que foi inicialmente normatizado pela, hoje,

American Association of State Highway and Transportation Officials

(AASHTO) e é conhecido como AASHTO standard ou ensaio Proctor

normal.

No Brasil, esse ensaio é normatizado pela ABNT (1986) e também pelo

DNIT (DNER, 1994).





coesivos

Características do ensaio de compactação normatizado pela ABNT, contemplando, além da energia normal, as

energias intermediária e modificada

CilindroCaracterísticas inerentes a cada

energia de compactação

Energia de Compactação

Normal Intermediária Modificada

Pequeno

Soquete Pequeno Grande Grande

Número de camadas 3 3 5

Número de golpes por camada 26 21 27

Grande

Soquete Grande Grande Grande

Número de camadas 5 5 5

Número de golpes por camada 12 26 55

Altura do disco espaçador (mm) 63,5 63,5 63,5

ABNT, 1986





coesivos

COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - EQUIPAMENTO

Soquete e cilindro Proctor




coesivos


Cilindros pequeno (Proctor) e grande




coesivos


Soquetes pequeno (Proctor) e grande




coesivos


Compactador mecânico




coesivos


Extratores de

corpos-de-prova




coesivos

Na moldagem de corpos-de-prova de dimensões que fogem àquelas

prescritas pela ABNT ou DNIT, pode-se empregar a Equação a seguir, que

fornece o número de golpes de um soquete não padronizado para

compactar um determinado volume de solo em uma energia pré-

estabelecida





coesivos

Onde:

E: energia de compactação

M: massa do soquete utilizado

H: altura de queda do soquete

Ngc: número de golpes aplicados por camada

Nc: número de camadas

V: volume de solo a ser compactado




| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos |Solos não

coesivos

A norma brasileira de ensaio de compactação dispõe de diferentes energias

utilizadas:

•Ensaio Normal de compactação (Ensaio de Proctor Normal);

• Ensaio Intermediário de Compactação;

• Ensaio Modificado de Compactação.

MÉTODOS ALTERNATIVOS



| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos |Solos não

coesivos

A norma brasileira de ensaio de compactação também prevê as seguintes

alternativas de ensaio:

•Ensaio sem reuso do material;

• Ensaio sem secagem prévia do solo;

• Ensaio de solo com pedregulho.

MÉTODOS ALTERNATIVOS



| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não

coesivos

Quando compactados, em geral, os solos não-coesivos não apresentam

uma curva de compactação bem definida, como ocorre com os coesivos.

Para uma dada energia de compactação o peso específico aparente seco é

relativamente elevado, estando o solo seco ou saturado.

Em teores de umidade intermediários, há pequena variação no peso

específico aparente seco.

Assim, os conceitos de teor de umidade ótimo e peso específico aparente

seco máximo podem perder significado.

SOLOS NÃO COESIVOS




coesivos

Os solos não coesivos são caracterizados então através do parâmetro

compacidade relativa (CR)

Onde:

emax - índice de vazios do solo no estado mais solto possível

emin - índice de vazios do solo no estado mais denso possível

e - índice de vazios do solo no estado considerado

d max - peso específico aparente seco do solo no estado mais denso

possível

d min - peso específico aparente seco no estado mais solto possível

d - peso específico aparente seco no estado considerado

SOLOS NÃO COESIVOS




coesivos

No Brasil, os índices emax e emin são determinados segundo prescrições,

respectivamente, das Normas Técnicas NBR 12004/90 (ABNT, 1990) e

NBR 12051/91 (ABNT, 1991)

De acordo com a definição apresentada, CR varia de 0 a 1,

respectivamente para solos nos estados mais solto e mais compacto

possíveis

Uma classificação puramente arbitrária divide os solos não coesivos em:

compactos (CR > 0,70), soltos (CR < 0,30) e medianamente compactos

(0,30 < CR < 0,70)

SOLOS NÃO COESIVOS




coesivos

SOLOS NÃO COESIVOS

Terminologia sugerida por Terzaghi para a classificação de areias segundo a

compacidade

Classificação Compacidade Relativa, CR (%)

Areia muito fofa Abaixo de 15

Areia fofa Entre 15 e 35

Areia medianamente densa Entre 35 e 70

Areia densa Entre 70 e 85

Areia muito densa Acima de 85




coesivos

SOLOS NÃO COESIVOS

As características de compressibilidade e resistência ao cisalhamento dos

solos não coesivos relacionam-se com as suas compacidades relativas.

Em geral, os solos não coesivos são mais compressíveis quanto menores

forem as suas compacidades relativas e mais resistentes ao cisalhamento

quanto maiores forem estas.

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