COMPACTAO DOS SOLOS

COMPACTAO DOS SOLOS

A compactao de um solo a sua densificao por meio de equipamento mecnico.

Um solo, quando transportado e depositado para a construo de um aterro, fica num estado relativamente fofo e heterogneo e, portanto, alm de pouco resistente e muito deformvel, apresenta comportamento diferente de local para local. A compactao tem em vista estes dois aspectos: aumentar a intimidade de contato entre os gros e tornar o aterro mais homogneo.

Na compactao, as quantidades de partculas e de gua permanecem constantes; o aumento da massa especfica corresponde eliminao de ar dos vazios. A reduo do atrito pela gua e o ar permitem uma massa especfica maior quando o teor de umidade maior. A partir de um certo teor de umidade, entretanto, a compactao no consegue mais expulsar o ar dos vazios, pois o grau de saturao j elevado e o ar est envolto com gua. H, portanto, para a energia aplicada, um certo teor de umidade, denominado umidade tima, que conduz a uma massa especfica seca mxima.

ENSAIO DE COMPACTAO

Para o Ensaio de Prctor Intermedirio a amostra de solo deve ser previamente seca ao ar e destorroada. Inicia-se o ensaio, acrescentando-se gua at que o solo fique com cerca de 5% de umidade abaixo da umidade tima.

Uniformizando-se bem a umidade, uma poro de solo colocada no cilindro, e submetida a 26 golpes de um soquete. Isto se repete por 5 vezes, pois o solo dividido em 5 camadas. Aps a compactao da ltima camada, regulariza-se a superfcie e determina-se a massa especfica do corpo de prova. Com uma amostra do seu interior determina-se a umidade. Com estes valores determina-se o peso especfico seco.

Para o nosso solo, este procedimento se repetiu 6 vezes, aumentando sempre o teor de umidade, obtendo assim 6 pontos para fazermos a Curva de Compactao, que a representao do peso especfico seco em funo da umidade.

CLCULOS

Umidade Higroscpica do Solo (w): 13,44%

Peso de Solo (W): 6000g

Umidade tima (wt): aproximadamente 24%

Peso de Solo Seco (Ws): 5989,0g

Para o ensaio de compactao do solo foi usada a energia do Prctor Intermedirio com 5camadas e 26 golpes por camada.

Dados do molde (o mesmo para todos os pontos) que foi utilizado para o ensaio:

Peso: 5395g

Altura: 11,44cm

Dimetro: 15,21cm

DETERMINAO DOS PONTOS DE COMPACTAO

Para a determinao dos pontos de compactao necessrio moldar corpos de prova variando a umidade do solo e compact-los em tal umidade. Variamos a umidade em torno de 3% a menos da umidade tima e aumentamos esta sucessivamente. Repetimos este processo 6 vezes obtendo assim pontos acima e abaixo da umidade tima do solo.

Determinao da umidade e peso de gua para cada ponto:

Primeiro Ponto:

Peso Molde: 5395

Peso Molde + Solo: 8710,0g

Peso Solo: 3315,0g

Segundo Ponto:

Peso Molde: 5395

Peso Molde + Solo: 8790,0g

Peso Solo: 3395,0g

Terceiro Ponto:

Peso Molde: 5395

Peso Molde + Solo: 9250,0g

Peso Solo: 3855,0g

Quarto Ponto:

Peso Molde: 5395

Peso Molde + Solo: 9430,0g

Peso Solo: 4035,0g

Quinto Ponto:

Peso Molde: 5395

Peso Molde + Solo: 9360,0g

Peso Solo: 3965,0g

Sexto Ponto:

Peso Molde: 5395

Peso Molde + Solo: 9170,0g

Peso Solo: 3775,0g

De cada corpo de prova foram retiradas duas amostras deste solo e colocadas em estufa por 24 horas para determinao da umidade.

Tabela Teor de Umidade:

DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4Ponto5Ponto6 Ponto

Recipiente NF04F11F10F07F45F25F06F23F12F17F24F15

Amost. mida +Tara (g)61,253,255,643,654,346,7607171,377,461,968

Amostra Seca + Tara (g)55,34950,239,548,941,851,760,459,565,551,656,4

Peso da gua (g)5,94,25,44,15,44,958,310,611,811,910,311,6

Tara (g)19,124,123,618,224,41918,518,918,323,818,919,4

Peso de Solo Seco (g)36,224,926,621,324,522,833,241,541,241,732,737

Teor de Umidade (%)16,316,920,319,32221,82525,528,628,551,531,4

Teor Umidade Md. (%)16,5819,7721,925,2728,5931,42

Aps a determinao do teor de umidade real de cada corpo de prova (ponto), e conhecido o peso de solo foi calculado o peso especfico aparente mido e logo aps o peso especfico aparente seco , de cada corpo de prova (ponto).

Primeiro Ponto:

Segundo Ponto:

Terceiro Ponto:

Quarto Ponto:

Quinto Ponto:

Sexto Ponto:

Tabela Peso Especfico:

DETERMINAO DO PESO ESPECFICO1 Ponto2 Ponto3 Ponto4 Ponto5 Ponto6 Ponto

Peso da Amostra + Molde (g)871087909250943093609170

Peso do Molde (g)539553955395539553955395

Peso da Amostra (g)331533953855403539653775

Volume do Molde (cm)2078,622078,622078,622078,622078,622078,62

P. Esp. Do Solo mido (g/cm)1,5951,6331,8551,9411,9081,816

P. Esp. Do Solo Seco (g/cm)1,3681,3641,5211,5501,4831,382

Obtidos os valores dos pesos especficos aparentes secos e os teores de umidade para cada ponto, podemos formular a curva de compactao.

CURVA DE COMPACTAO

Teor de Umidade (%)Peso Especfico Seco (g/cm)

16,601,368

19,781,364

21,901,521

25,271,550

28,591,483

31,431,383

Atravs do grfico possvel determinar a umidade tima do solo e tambm seu peso especfico aparente seco mximo.

Umidade tima:

Peso Especfico Mximo:Depois de obtidos os valores da umidade tima e o peso especfico aparente seco mximo, podemos calcular o grau de saturao do solo e formular sua respectiva curva, atravs da seguinte frmula.

CURVA DO GRAU DE SATURAO PARA S = 90,02%

Teor de Umidade (%)Peso Esp. Seco (g/cm)

231,591

241,563

251,536

261,511

271,486

281,462

291,438

301,416

311,394

321,372

CURVA DO GRAU DE SATURAO PARA S = 100%

Teor de Umidade (%)Peso Esp. Seco (g/cm)

231,658

241,631

251,605

261,579

271,555

281,531

291,508

301,486

311,464

321,443

NDICE DE SUPORTE CALIFRNIA - CBR

Tambm chamado de Ensaio Califrnia, seu objetivo principal fornecer o ndice de Suporte Califrnia ou ndice de resistncia do solo compactado.

O CBR uma das caractersticas mais aceitas para avaliar o comportamento de um solo, quer como fundao de pavimento, quer como componentes das camadas desse pavimento. E pode ser definido como a relao percentual entre a presso necessria para fazer penetrar, de maneira padronizada, um pisto numa amostra de solo convenientemente preparada e a presso para fazer penetrar o mesmo pisto, mesma profundidade, numa amostra padro de pedra britada, ou material equivalente, exigindo uma carga de 1350 Kgf para a penetrao de 0,1 (2,54mm) ou 2050 Kgf para a penetrao de 0,2 (5,08mm).

ENSAIO CBR

Para a execuo do ensaio, foi moldado um corpo de prova na umidade tima, j indicada pelo ensaio de compactao.

Umidade tima (): 24,79 %

Aps moldado foram retiradas amostras para obteno dos teores de umidade e densidade do corpo de prova, retiradas as amostras, o corpo de prova foi totalmente imerso em gua, durante quatro dias efetuando-se a medida de expanso devido a absoro de gua.

Antes de ser imerso foi colocado quatro anis de contra peso (5Kg cada), estes servem para reproduzir a sobre carga do pavimento do subleito, compensando parte da expanso.

Em extensmetros instalados medida a expanso do solo, a cada 24h, ao longo do perodo de imerso.

EXPANSO

DataHoraLeitura (mm)DiferenaExpanso (%)

19/0510:30000

20/0510:300,180,180,158

23/0510:300,200,200,175

24/0510:300,200,200,175

Expanso (%) = (leitura final leitura inicial no extensmetro) x 100%

Altura inicial do C.P.

Obs.: altura inicial do corpo de prova = 114,15 mm

DENSIDADE APARENTE SECA

Para o ensaio de CBR do solo foi usada a energia do Prctor Intermedirio com 5 camadas e 26 golpes por camada.

Dados do molde que foi utilizado para o ensaio:

Peso do Molde: 5395g

Altura: 11,42cm

Dimetro: 15,21cm

Volume do Molde: 2075,00 cm

Tabela Determinao do Teor de umidade:

DETERMINAO DO TEOR DE UMIDADE DE MOLDAGEM

CPSULA NF10F18

Peso mido + Cpsula (g)75,967,6

Peso Seco + Cpsula (g)65,4858,95

Peso da gua (g)19,588,65

Peso da Cpsula (g)23,5919,14

Peso do Solo Seco (g)41,8939,81

Teor de Umidade (%)24,8721,73

Teor de Umidade Mdio (%)23,3

Clculo da densidade do solo mido:

Clculo da densidade do solo seco:

Tabela Densidade Aparente Seca:

DENSIDADE APARENTE SECA

Volume da amostra (cm)2075

Peso do Molde + Solo + gua (g)9380

Peso do Molde (g)5395

Peso do Solo + gua (g)3985

Densidade Solo mido

1,920

Densidade Solo Seco

1,558

ENSAIO DE PENETRAO

No ensaio de penetrao, as medidas de carga ou presso so feitas por um manmetro ou anel dinamomtrico e as de penetrao, por um extensmetro. A penetrao foi efetuada com velocidade de 1,27mm/min, sendo que as cargas foram lidas para as penetraes de 0,63; 1,27; 1,90; 2,54; 3,81; 5,08; 7,62; 10,16mm e 12,70, foi utilizado um cronmetro para que as cargas fossem aplicadas nos tempos previstos.

ENSAIO DE PENETRAO

Tempo (min)Penetrao

(mm)Leitura ExtensmetroPresso

I.S.C. (%)

CalculadaCorrigida

0,50,63404,24

1,01,27909,53

1,51,9013013,77

2,02,5414515,3615,3622%

3,03,8116517,48

4,05,0817518,5418,5418%

6,07,6219320,45

8,010,1621222,46

10,012,7023024,36

Leitura no Extensmetro (LE)

Constante (K): 2,08

Raio do Pisto (R): 2,5cm

rea do Pisto (A): 19,63cm Presso Calculada:As medidas obtidas foram transferidas para o grfico a seguir.

CLCULO DO CBR

Para o clculo do CBR, O. J. Porter fixou um material padro que tem CBR = 100%. Os demais materiais sero relacionados, em termos de porcentagem, com esse material padro, que, de uma forma sumria, pode ser associado pedra britada.

O clculo do CBR a relao entre a carga necessria para deformao de 0,1 polegadas ou 0,2 polegadas do material ensaiado e a carga obtida para o material padro.

CBR para a penetrao de 0,1 (2,54mm):

CBR para a penetrao de 0,2 (5,08mm):

Destes valores escolhe-se o maior para adotar como o CBR final do solo.

RESULTADOS FINAIS

Densidade aparente seca: 15,58 kN/m

CBR: 22%

Expanso: 0,18 %

A capacidade de suporte do subleito e dos materiais constituintes do pavimento definida pelo CBR, adotando-se o mtodo de ensaio preconizado pelo DNER, em condies de massa especfica aparente e mida especificada para o servio no campo e submetidos a embebio durante quatro dias.

Classificao dos materiais empregados no pavimento:

Materiais do subleito: devem apresentar uma expanso, medida no ensaio CBR menor ou igual a 2% e um CBR > 2%.

Materiais para sub-base: Os que apresentam CBR > 20%, IG=0 (ndice de grupo), expanso < 1% (medida com sobrecarga de 10lbs). Neste caso, a expanso e o CBR so os adequados mas no o ndice de grupo, j que: IG=12,5; logo no podemos nos utilizar do mesmo como material de sub-base.

Materiais para base: de acordo com as normas do DNER, o valor do LL (limite de liquidez) deve ser menor ou igual a 25, o do IP (ndice de plasticidade) menor ou igual a 6, e o CBR maior que 60. No caso do solo analisado os valores encontrados no esto de acordo com a norma, sendo que o CBR=22, o limite de liquidez (LL) = 59 e o ndice de plasticidade (IP) = 31; conclui-se ento que este material no pode ser empregado como base.

De acordo com o livro Pavimentao de Cyro Nogueira Baptista com o mtodo de dimensionamento de base e sub-base para rodovias na resistncia do terreno penetrao, as espessuras so em funo do CBR e da carga por roda dos veculos e so relacionadas de acordo com o grfico e a tabela mostrados abaixo.

Obs.: ordenadas em polegadas.

Curvas:

A - 6000 lb/roda

D - 20000 lb/roda

B - 9000 lb/roda

E - 15000 lb/roda

D -12000 lb/roda

F - 25000 lb/roda

Pela curva os valores de espessura variam de 3,3 a 9 polegadas (8,38 a 22,86 mm)

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