PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DE MINAS GERAIS PUC MINAS Graduao em Engenharia Civil

Mecnica dos Solos I

Poos de Caldas Junho de 2015

Mecnica dos Solos I

Ensaio de Compactao de

Solo Proctor Normal

Alunos:

Ana Cludia Borges Figueiredo

Dilmara Roberta Diane de Lima

Gustavo Faria Garcia

Joo Carlos Expedito de Souza

William Lucas Liparini

Professora:

Cludia Brandt

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Sumrio

1. Introduo .......................................................................................................................... 3

2. Objetivos ............................................................................................................................ 4

3. Mtodos e materiais utilizados ......................................................................................... 5

3.1. Identificao do solo .................................................................................................. 5

3.2. Preparo das amostras ................................................................................................ 5

3.3. Ensaio Proctor Normal .............................................................................................. 7

4. Resultados ........................................................................................................................ 10

4.1. Identificao do solo ................................................................................................ 10

4.2. Preparo das amostras .............................................................................................. 10

4.3. Ensaio Proctor Normal ............................................................................................ 10

5. Concluso ......................................................................................................................... 12

6. Bibliografia ...................................................................................................................... 13

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1. Introduo

Compactao a densificao (reduo de vazios) do solo por meios de

equipamentos mecnicos, geralmente rolos e soquetes.

Antes dos anos de 1930, a compactao era um processo de tentativa e erro. Foi

depois das publicaes feitas por Proctor, em 1933, que se comeou a entender o princpio

bsico desta tcnica to importante do ponto de vista da engenharia. Ele, atravs dos seus testes

pioneiros, determinou que moldando uma srie de corpos de prova com um peso que solto de

uma determinada altura, e usando vrios teores de umidade, poderia obter uma relao de massa

especfica seco versus umidade.

Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem,

devem preencher certos requisitos, ou seja, devem apresentar certas propriedades que melhoram

o seu comportamento, sob o aspecto tcnico, transformando-os em verdadeiro material de

construo. Esse objetivo atingido de maneira rpida e econmica atravs das operaes de

compactao.

A compactao um mtodo de estabilizao de solos que se d por aplicao de

alguma forma de energia (no caso, o impacto do soquete na amostra). Seu efeito confere ao solo

um aumento de seu massa especfica e resistncia ao cisalhamento, e uma diminuio do ndice

de vazios, permeabilidade e compressibilidade.

Atravs do ensaio de compactao, pode-se obter a correlao entre o teor de

umidade e a peso especfico seco de um solo, quando este compactado com determinada

energia.

Na compactao, as quantidades de partculas e de gua permanecem constantes; o

aumento da massa especfica corresponde eliminao de ar dos vazios. H, portanto, para a

energia aplicada, um certo teor de umidade, denominado umidade tima, que conduz a uma

massa especfica mxima.

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2. Objetivos

O ensaio realizado tem por objetivo determinar a correlao existente entre o teor

de umidade e o peso especfico seco do solo compactado, utilizando-se para isso, o ensaio

Proctor Normal, sem a reutilizao das amostras do solo.

Ser determinada a umidade tima (Wot) do solo analisado, em funo do seu peso

especfico seco, quando submetido a uma dada energia de compactao.

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3. Mtodos e materiais utilizados

Abaixo, esto listados os materiais utilizados para que fosse realizado o ensaio de

compactao Proctor Normal na amostra de solo retirada da Av. Padre Francis Cletus Cox, no

Jardim Country Club, cidade de Poos de Caldas.

3.1. Identificao do solo

Materiais

Amostra de solo;

Almofariz e mo de gral com borracha;

Pisseta com gua;

Esptula;

Recipiente de vidro.

Procedimento

Primeiramente, o solo foi estorroado no almofariz, com a ajuda da mo de gral. Essa

amostra estorroada foi colocada no recipiente de vidro, onde foi-se adicionando gua at

adquirir consistncia adequada para a identificao ttil.

Colocou-se uma poro da amostra na mo, e passou-se anlise ttil do mesmo.

Aps esse processo, foi feita a anlise de como o solo se comporta quando submetido a uma

corrente de gua.

3.2. Preparo das amostras

Materiais

Amostra de solo;

Estufa eltrica, que atinja 105 C, aproximadamente;

Bandeja de metal;

Esptulas;

Almofariz e mo de gral com borracha;

Becker;

Peneira de abertura 4,76mm;

Balana de preciso de 0,001g;

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Procedimento

Primeiramente, colocou-se a amostra de solo na bandeja para secar em estufa, por

24 (vinte e quatro) horas. Aps a amostra encontrar-se seca, procedeu-se no estorroamento da

mesma, com a ajuda do almofariz e mo de gral com borracha.

Passou-se a amostra pela peneira de abertura de 4,76mm, e procedeu-se a sua

pesagem. Para o ensaio, foram usadas 5 (cinco) amostras de 3 (trs) quilos cada.

Imagem 1

Com a ajuda da curva de compactao para os diferentes tipos de solos (imagem 1)

e com a classificao do solo obtida anteriormente, obteve-se a curva de compactao para o

solo em questo (curva c da imagem 1), assim como a sua umidade tima.

Foram usados dois pontos de umidade antes, dois pontos depois, e a prpria

umidade tima, estabelecida pela curva do tipo de solo, obtendo-se, assim, os valores de 09%,

11%, 13%, 15% e 17% de umidade.

Foram preparadas as amostras a serem utilizadas, pesando-se no becker e

adicionando-se a quantidade de gua calculada para se obter cada uma das umidades que seriam

usadas.

Aps a gua ser homogeneizada nas amostras de solo com ajuda de esptulas, estas

(as amostras) foram colocadas em sacos plsticos e deixadas em repouso por 24 (vinte e quatro)

horas, para completar sua homogeneizao.

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3.3. Ensaio Proctor Normal

Materiais

Amostras de solo preparadas com as umidades adequadas;

Bandeja de metal;

Cilindro;

Soquete;

Extrator de amostra;

Balana com preciso de 0,001 g;

Cpsulas de metal;

Esptula;

Procedimento

A amostra devidamente preparada retirada do saco plstico e colocada na bandeja

de metal. Com a esptula, pega-se um pouco da amostra e preenche-se cerca de um tero do

volume do cilindro. Com o soquete, distribui-se 25 (vinte e cinco) golpes uniformemente sobre

a superfcie de solo no cilindro.

A energia desprendida nesse processo pode ser calculada com a seguinte frmula:

=

Frmula 1

Onde:

= Energia de compactao

= Peso do soquete (Kgf)

= Altura de queda do soquete (cm)

= Nmero de golpes por camada

= Nmero de camadas

= Volume do cilindro

Para clculo dessa energia, dispomos da seguinte tabela para auxlio:

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ENERGIA SOQUETE (kgf) CAMADAS GOLPES CILINDRO (cm)

NORMAL

2,5 3 25 1000

2,5 5 36 2300

4,5 5 13 2300

INTERMEDIRIA 4,5 5 12 1000

4,5 5 28 2300

MODIFICADA 4,5 5 25 1000

4,5 5 60 2300

Tabela 1 Energias de compactao

Em destaque, os fatores selecionados para o clculo da energia, no ensaio em

questo (considera-se a altura de queda do peso de 30 centmetros).

Aps essa primeira compactao, coloca-se mais um tero de amostra de solo e

aplica-se os golpes novamente. Este procedimento repetido uma nova vez.

Sucedendo as trs compactaes, retira-se a parte superior do cilindro e nivela-se

as duas faces da amostra com as do cilindro (para que a amostra tenha o mesmo volume do

instrumento). Aps esse processo, com a ajuda do extrator de amostra, o corpo de prova

retirado de dentro do cilindro e pesado.

Como se sabe o volume do cilindro amostrador (foi previamente calculado) e

consequentemente o volume do corpo de prova, e tambm tem-se a massa do corpo de prova,

pode-se calcular o peso especfico natural (nat) da amostra.

Posteriormente, para cada corpo de prova com umidade diferente, corta-se o corpo

de prova em trs partes iguais e retira-se uma pequena amostra de cada tero, a qual colocada

em uma cpsula de alumnio e levada estufa, para que seja possvel aferir a massa se gua

presente na amostra e, consequentemente, sua umidade real, que pode ser conseguida usando-

se:

= M

Frmula 2

Quando se tem o peso especfico natural de uma amostra e sua umidade real, pode-

se calcula seu peso especfico seco (D), usando-se a seguinte relao:

=

1 +

Frmula 3

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Todo esse procedimento descrito acima realizado para cada uma das cinco

amostras com umidades diferentes de que se dispe.

No final, tem-se as umidades reais e os pesos especficos secos correspondentes a

cada umidade. Com esses valores faz-se, ento o grfico, que reproduz a curva de compactao

da amostra, na qual pode-se ver a umidade tima e o peso especfico referente a esta umidade

esses so os pontos de mximo no grfico.

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4. Resultados

Abaixo, esto listados os resultados obtidos nos ensaios feitos no laboratrio,

quando as amostras foram submetidas aos procedimentos acima descritos.

4.1. Identificao do solo

O material componente da amostra de solo foi identificado como areia siltosa.

4.2. Preparo das amostras

Amostra wtab (%) Mseca (kg) Mgua(kg)

1 9,00 3,00 0,27

2 11,00 3,00 0,33

3 13,00 3,00 0,39

4 15,00 3,00 0,45

5 17,00 3,00 0,51

Tabela 2 Resultado do preparo das amostras

4.3. Ensaio Proctor Normal

P (kgf) L (cm) N n V (cm)

2,5 30 25 3 1000

E= 5,625 Kgf/cm Tabela 3 -Clculo da energia necessria para compactar cada C.P

Amostra MCP (g) VCP (cm) NAT (g/cm)

1 1870 997,45 1,8748

2 1840 997,45 1,8447

3 1880 997,45 1,8848

4 1940 997,45 1,945

5 1930 997,45 1,9349 Tabela 4 Clculo de peso especfico natural dos Cs.P.

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Amostra Mseca (kg) Mmolhada(Kg) Mgua(g) Wreal (%)

1 0,1186 0,1295 0,0109 9,1906

2 0,094 0,104 0,01 10,6383

3 0,1055 0,1181 0,0126 11,9431

4 0,1135 0,131 0,0175 15,4185

5 0,0929 0,1089 0,016 17,2228 Tabela 5 Clculo da umidade real dos Cs.P.

Amostra NAT (g/cm) Wreal (%) D (g/cm)

1 1,8748 9,1906 1,717

2 1,8447 10,6383 1,6673

3 1,8848 11,9431 1,6837

4 1,945 15,4185 1,6852

5 1,9349 17,2228 1,6506 Tabela 6 Clculo do peso especfico seco dos Cs.P.

Para a elaborao do grfico a seguir (que representa um ajuste da curva do peso

especfico versus umidade), foram desconsiderados os resultados obtidos com a amostra 1 (um),

uma vez que seus valores no condiziam com o esperado e alteravam completamente o

resultado do grfico apresentado.

Grfico 1 Curva de compactao para o solo selecionado

Da curva de compactao apresentada, pode-se tirar tanto umidade quanto peso

especfico timos, conforme apresentado a seguir.

Wot (%) ot (g/cm

13,55 1,695

Tabela 7 Resultado do ponto mximo

10,6383; 1,6673

11,9431; 1,6837 15,4185; 1,6852

17,2228; 1,6506

13,55; 1,695

1,645

1,65

1,655

1,66

1,665

1,67

1,675

1,68

1,685

1,69

1,695

1,7

9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5 18

Pes

o e

spec

fic

o s

eco

(g/

cm)

Umidade da amostra (%)

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5. Concluso

Pde-se ver que os ensaios de compactao so muito importantes porque so

empregados em diversas reas da Engenharia Civil. Desde a construo de estradas, at

fundaes de edificaes, o feitio deste ensaio intrinsicamente importante para que se tenha

mais segurana e qualidade na construo.

A compactao do solo deve proporcionar ao solo, para a energia de compactao

adotada, a maior resistncia estvel possvel.

Os solos no devem ser compactados abaixo da umidade tima, porque ela

corresponde a umidade que fornece estabilidade ao solo. No basta que o solo adquira boas

propriedades de resistncia e deformao; elas devem permanecer durante todo o tempo de vida

til da obra.

Os erros evidenciados no desenvolvimento do ensaio devem-se, em parte,

inaptido do grupo com o manuseio dos equipamentos e tambm impreciso dos

equipamentos usados no desenvolvimento deste.

Contudo, para efeitos didticos, os resultados obtidos foram bastante satisfatrios,

uma vez que a curva obtida assemelha-se bastante com a real (curva c da imagem 1).

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6. Bibliografia

Material dado em sala de aula, pela professora Claudia Brandt.

PINTO, C. S. (2006). Curso Bsico de Mecnica dos Solo em 16 aulas. 3 edio, So

Paulo.

NOGUEIRA, J.B. Mecnica dos solos: ensaios de laboratrio. So Carlos: Escola de

Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, 1995. 248p.

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS-ABNT.NBR 7182:

Solo. Ensaio de compactao - ABNT. 1986. NBR 3. Rio de Janeiro, 1986. 11p.