Compactação dos Solos
Compactação dos Solos
A compactação de um solo consiste basicamente em se reduzir
seus vazios com o auxílio de processos mecânicos.
Adensamento - expulsão da água
Compactação - expulsão do ar.
Efeitos principais da compactação:
- aumento da resistência do solo
- redução da sua compressibilidade e permeabilidade
O índice de vazios final do solo é função do tipo e estado do
solo original e da energia empregada na sua compactação.
Os seguintes fatores são representativos na execução de um trabalho
de compactação:
- tipo de solo
- teor de umidade do solo
- energia de compactação (determinada pelo tipo de compactador)
- espessura da camada compactada.
Características que são alteradas durante a compactação:
- diminuição da permeabilidade
- aumento da resistência (capacidade de suporte)
- diminuição da compressibilidade do material
- diminuição da absorção de água
CURVA DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS
ENERGIA DE COMPACTAÇÃO
Curvas de compactação para diferentes valores de energia
Curva de compactação para solos diferentes
TIPOS DE COMPACTAÇÃO
• Compactação dinâmica (por impacto) - compactação se dá pela
queda do soquete.
• Compactação estática - compactação se dá pela colocação de um
peso sobre a amostra.
• Compactação por amassamento - seria a mais favorável, pois
representa com mais fidelidade o rolo pé de carneiro (solos
argilosos).
• Compactação por vibração - utilizados para solos pedregulhosos.
Compactação dinâmica
E = P. h . N . n / V
onde:
E - energia de compactação ( Kg . cm/cm3)
P - peso do soquete
h - altura de queda
N - n° de golpes (por camada)
n - n° de camadas
V - volume total compactado
Ensaio
Proctor normal
Proctor modificado
Método A (DNER)
Método B (DNER)
CILINDRO
altura
volume
(cm) (cm) (cm3)
11,7 10,2
940
11,7 10,2
940
17,8 15,2 2.090
17,8 15,2 2.090
SOQUETE
peso sapata altura
(Kg) (cm) (cm)
2,5 5,0
4,5 5,0
4,5 5,0
4,5 5,0
30,5
45,7
45,7
45,7
N
n
E
25
25
l2
26
3 6,00
5 27,20
5 5,87
5 12,73
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
• Compactação no campo através de:
• - rolo pé de carneiro
• - rolo liso
• - rolo de pneu
• Solos granulares - rolo liso ( vibratório)
• Solos argilosos - rolo pé de carneiro
Rolo pé de carneiro
Rolo pé de carneiro
Rolo liso
Rolo liso
Rolo de Pneus
Compactadores Manuais
Motoniveladoras
Caminhões fora de estrada
Caminhão pipa
Aeradores
Determinação do teor de umidade pelo Método Speedy
•
São colocados dentro do aparelho 5 a 20 g de material, cápsulas de
carbureto e esferas metálicas.
•
Com a agitação do aparelho as esferas quebram as cápsulas de carbureto,
ocorrendo a reação de cálcio com a água contida na amostra, produzindo a
liberação de um gás expansivo (acetileno)
•
O manômetro registra a expansão, com esta a pressão e com o ábaco de
.
calibração pressão x umidade, determina-se o teor de umidade
Speedy
DETERMINAÇÃO DO PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO
gs = h /( 1 + h )
MÉTODO DO FRASCO DE AREIA
Por diferença do peso do frasco, antes e depois do ensaio, determina-se o
volume que foi escavado, pois é conhecido o s da areia utilizada no frasco.
Pareia/ gs = V buraco
GRAU DE COMPACTAÇÃO
Representa a porcentagem do peso específico aparente seco máximo que foi obtido no campo
GC = { gs (campo) / gsmax (laboratório)} . 100
0 ≤GC ≤ 100
Especificação de construção (Vargas, pág. 60/66)
As exigências de especificação variam conforme o tipo de obra e exigência de órgão contratante
Para o DNER, temos :
camada de sub leito ou reforço (esforços menores)
GC ≥ 95% do proctor normal
h ±2% em torno da ótima
camada de base e sub base (esforços maiores)
GC ≥ 100% do proctor intermediário
h ± 1% em torno da ótima
ENSAIO DE CBR
CBR - California Bearing Ratio
ISC - Índice de Suporte Califórnia
Utilizado no dimensionamento de pavimentos flexíveis
Sequência do ensaio, no laboratório :
- determinação da hot e gs máx.
- determinação das propriedades expansivas do material
- determinação do CBR e ISL
Os ensaios são realizados com a amostra de solo compactado em
um molde cilíndrico com diâmetro de 15 cm e altura de 17,5 cm,
provido de um colarinho com 5 cm de altura, tendo um fundo falso
(disco espaçador)
Ensaio de CBR
Equipamentos
Ensaio de CBR
Prensa
ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Através do ensaio de compactação obtemos a hot e o gs max., utilizando os
ensaios de proctor normal, modificado, métodos A ou B, (DNER)
ENSAIO DE EXPANSÃO
Molda-se um corpo de prova com hot , coloca-se um papel de filtro sobre
a amostra, e acima deste um disco perfurado munido de uma haste
ajustável, com uma sobrecarga de discos anulares (4,5 Kg)
Imerge-se o cilindro com a amostra compactada durante 4 dias, sobre a
haste coloca-se um extensômetro, faz-se leituras a cada 24 horas, durante
os 4 dias, verificando a expansão do material.
P/ sub leitos - expansão ≤3%
P/ sub bases - expansão ≤ 2%
P/ bases - expansão < 1%
Exp = Dh / H
ENSAIO DE EXPANSÃO
DETERMINAÇÃO DO CBR OU
ISL
Definição do CBR
Curva de resistência à penetração x penetração material brita (pura)
pedra britada
70 Kgf / cm2 - penetração 0,1”
105 Kgf / cm2 - penetração 0,2”
CBR = ( P / 70) . 100 0,1"
CBR = ( P / 105 ) . 100 0,2 "
Por exemplo: para P = 14 Kgf / cm2 diríamos que o material teria
CBR= 20% da resistência da pedra britada.(adota-se o maior valor)
EXECUÇÃO DO CBR
Prepara-se dois corpos de prova com a umidade ótima, sendo que
um com 12 golpes por camada ( 5 camadas ) e outro com 26 golpes
por camada, respectivamente para subleito e para base e sub base,
determina-se as umidades e os pesos específicos.
Satura-se os corpos de prova durante 4 dias ( para considerar-se a
condição mais desfavorável, ou seja, o solo saturado ).
Mede-se a resistência a penetração de cada um deles mediante a
pressão na base superior da amostra, de um pistão com 5 cm de
diâmetro com uma velocidade de penetração de 1,25 mm/min, em
uma prensa faremos a leitura em um extensômetro, da penetração
do solo.
Tendo em vista a velocidade de penetração de 1,25 mm/min temos:
TEMPO
min
0,5
1,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
-
PENETRAÇÃO
DEFORMAÇÃO
0,63 mm
1,27 mm
2,54 mm
5,08 mm
7,62 mm
10,16 mm
12,70 mm
LEITURA DO EXTENSÔMETRO
As leituras do extensômetro do anel medem seus encurtamentos diametrais provenientes da
atuação das cargas.
No gráfico de aferição do anel tem-se a correspondência entre as leituras lidas no extensômetro
do anel e as cargas atuantes.
As cargas correspondentes são determinadas através do extensômetro, integrante do anel
dinamométrico, por meio destas leituras e da curva de aferição, conhecem-se as cargas atuantes
no pistão que divididas pela área fornecem as pressões aplicadas a amostra.
•
•
•
Traça-se a curva pressão penetração que deverá ser corrigida devido aos
efeitos provenientes da irregularidade do corpo de prova.
CBR = ( P'1 / 70 ) x 100 ou CBR = ( P'2 / 105 ) x 100
adota-se o maior valor.
VARIAÇÃO DO CBR COM A ENERGIA
Compactação dos Solos - Exercícios
1) Determinar a curva de compactação para os resultados obtidos através do Proctor Normal, são
eles :
h (%)
12,01
13,81
15,82
17,60
19,50
γs(g/cm3) 1,672
1,724
1,807
1,767
1,676
2) Os valores abaixo foram obtidos em ensaios de compactação empregando o Proctor Normal e o
Modificado,
Normal
h (%)
7,41
8,71
10,25
11,70
13,21
γs(g/cm3) 1,780
1,897
1,998
1,990
1,919
Modificado
h (%)
6,42
7,96
9,46
10,95
12,57
γs(g/cm3) 1,957
2,097
2,123
2,041
1,957
Quais variações ocorrem nos valores de γs e hot ao alterar as energias de compactação?
3) Um solo com γs max = 1,80 g/cm3 e hot = 16,0% , foi utilizado num aterro, para o qual se
especificou GC > 98,0%
e ∆h = ± 1,0%. No controle de compactação desse aterro obtevese :
h (%)
11,50
13,00
12,60
12,60
12,80
γs(g/cm3) 1,78
1,80
1,79
1,79
1,80
Que implicação poderia haver na aceitação deste aterro?
Compactação dos Solos - Exercícios
4) Quantas passadas de um compactador tipo “sapo” ( peso = 108,0
kg; altura de queda = 0,40m; e φ = 0,32m) serão necessárias para
desenvolver uma energia de compactação igual à do ensaio Proctor
Normal, se a compactação no campo for feita em camadas de
0,20m de espessura?
5) Quantas passadas de um compactador tipo “sapo” ( peso = 108,0
kg; altura de queda = 0,40m; e φ = 0,32m) serão necessárias para
desenvolver uma energia de compactação igual à do ensaio Proctor
Normal, se a compactação no campo for feita em camadas de
0,15m de espessura?
6) Determinar qual deverá ser a espessura de uma camada de solo
que será compactada com um “sapo” ( peso = 50,0 kg; altura de
queda = 0,20m; e φ = 0,30m), para que seja utilizada a mesma
energia de compactação do Proctor Normal. Está programado que
serão aplicados 20 golpes de “sapo” em cada ponto do terreno.
Compactação dos Solos - Exercícios
7) Determinado ensaio de compactação forneceu os seguintes pontos :
h (%)
9,80
12,60
15,60
18,10
22,40
γs(g/cm3) 1,59
1,88
1,85
1,75
1,56
Calcular a umidade ótima e o γs max .
Para uma amostra deste material, quando compactada no campo,
obtivemos, através do frasco de areia, que para um volume de 997,0 cm3 a
amostra retirada pesou 2.045,0g. Para determinação da umidade temos :
solo + tara + água : 42,735g
solo + tara : 38,670g
tara : 11,135g
Qual o grau de compactação e o desvio de umidade desta amostra ?