02 compactação dos solos

NOTAS DE AULA UNIDADE 02

UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA FOLHA

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CURSO: ENGENHARIA CIVIL / ENGENHARIA AMBIENTAL

DISCIPLINA: OBRAS DE TERRA – CIV 8305

PROFESSOR: ANDRÉ P. LIMA

NOTAS DE AULA: UNIDADE 02. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

ESTA APOSTILA É APENAS UM ROTEIRO DE ESTUDO, DEVENDO A MESMA SER COMPLEMENTADA POR ANOTAÇÕES DOSCOMENTÁRIOS DE AULA E CONSULTAS AOS LIVROS TEXTOS INDICADOS.

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DATA AGO/2013 RESPONSÁVEL ANDRÉ LIMA

NOTAS DE AULA UNIVERSIDADE VEIGA DE ALMEIDA REV.

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OBRAS DE TERRA – PROF. ANDRÉ PEREIRA LIMA FOLHA:

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UNIDADE 02. COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

ÍNDICE

1 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS .................................................................................................................................................................................3

1.1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................................................................................3

1.2 DIFERENÇAS ENTRE COMPACTAÇÃO E ADENSAMENTO ..................................................................................................................................4

1.3 A COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ..............................................................................................................................................................................4

1.4 ENSAIO NORMAL DE PROCTOR (ABNT NBR 7182) ..............................................................................................................................................5

1.5 CONSIDERAÇÕES SOBRE A CURVA DE COMPACTAÇÃO ...................................................................................................................................8

1.6 VALORES TÍPICOS ...................................................................................................................................................................................................9

1.7 MÉTODOS ALTERNATIVOS DE COMPACTAÇÃO ..................................................................................................................................................9

1.8 ENERGIA DE COMPACTAÇÃO ................................................................................................................................................................................9

1.9 ENSAIO DE PROCTOR MODIFICADO E PROCTOR INTERMEDIÁRIO................................................................................................................. 10

1.10 INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO ................................................................................................................................................ 12

1.11 INFLUÊNCIA DO TIPO DE SOLO NA CURVA DE COMPACTAÇÃO ................................................................................................................... 13

1.12 INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NA ESTRUTURA DO SOLO ARGILOSO ..................................................................................................... 14

1.13 CURVA DE RESISTÊNCIA .................................................................................................................................................................................... 15

1.14 EQUIPAMENTOS DE CAMPO ............................................................................................................................................................................... 16

1.15 ESCOLHA DOS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO ..................................................................................................................................... 20

1.16 FATORES QUE INFLUEM NA COMPACTAÇÃO NO CAMPO .............................................................................................................................. 22

1.17 CONTROLE DA COMPACTAÇÃO DO SOLO EM CAMPO ................................................................................................................................... 26

1.18 ESPECIFICAÇÕES PARA COMPACTAÇÃO ........................................................................................................................................................ 27

1.19 MÉTODOS DE CONTROLE DE COMPACTAÇÃO ................................................................................................................................................ 29

1.20 ENSAIO CALIFÓRNIA OU C.B.R. (CALIFÓRNIA BEARING RATIO) ................................................................................................................... 32

1.21 REFERÊNCIAS CONSULTADAS .......................................................................................................................................................................... 37

1.22 LISTA DE EXERCÍCIOS ............................................................................................................................................................................ 37


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1 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

1.1 INTRODUÇÃO

Muitas vezes na prática da engenharia geotécnica, o solo de um determinado local não

apresenta as condições requeridas pela obra. Ele pode ser pouco resistente, muito compressível ou

apresentar características que deixam a desejar do ponto de vista econômico. Uma das possibilidades é

tentar melhorar as propriedades de engenharia do solo local.

A compactação é um método de estabilização e melhoria do solo através de processo manual

ou mecânico, visando reduzir o volume de vazios do solo. A compactação tem em vista estes dois

aspectos: aumentar a intimidade de contato entre os grãos e tornar o aterro mais homogêneo

melhorando as suas características de resistência, deformabilidade e permeabilidade.

A compactação de um solo é a sua densificação por meio de equipamento mecânico,

geralmente um rolo compactador, embora, em alguns casos, como em pequenas valetas até soquetes

manuais podem ser empregados. Um solo, quando transportado e depositado para a construção de um

aterro, fica num estado relativamente fofo e heterogêneo e, portanto, além de pouco resistente e muito

deformável, apresenta comportamento diferente de local para local.

A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como: aterros para diversas

utilidades, camadas constitutivas dos pavimentos, construção de barragens de terra, preenchimento com

terra do espaço atrás de muros de arrimo e reenchimento das inúmeras valetas que se abrem

diariamente nas ruas das cidades. Os tipos de obra e de solo disponíveis 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.

O início da técnica de compactação é creditada ao engenheiro Ralph Proctor, que, em 1933,

publicou suas observações sobre a compactação de aterros, mostrando ser a compactação função de

quatro variáveis: a) Peso específico seco; b) Umidade; c) Energia de compactação e d) Tipo de solo. A

compactação dos solos tem uma grande importância para as obras geotécnicas, já que através do

processo de compactação consegue-se promover no solo um aumento de sua resistência e uma

diminuição de sua compressibilidade e permeabilidade.


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A tabela abaixo apresenta os vários meios empregados para estabilizar um solo:

MÉTODOS TIPOS

FÍSICOS

Confinamento (solos com atrito) Pré-consolidação (solos finos argilosos)

Mistura (solo + solo) Vibroflotação

QUÍMICOS

Sal Cal

Cimento Asfalto

MECÂNICOS Compactação

1.2 DIFERENÇAS ENTRE COMPACTAÇÃO E ADENSAMENTO

Pelo processo de compactação, a diminuição dos vazios do solo se dá por expulsão do ar

contido nos seus vazios, de forma diferente do processo de adensamento, onde ocorre a expulsão de

água dos interstícios do solo. As cargas aplicadas quando compactamos o solo são geralmente de

natureza dinâmica e o efeito conseguido é imediato, enquanto que o processo de adensamento é

dependente do tempo (pode levar muitos anos para que ocorra por completo, a depender do tipo de

solo) e as cargas são normalmente estáticas.

COMPACTAÇÃO ADENSAMENTO - Diminuição dos vazios pela expulsão

de ar.

- Cargas dinâmicas.

- Efeito imediato.

- Diminuição dos vazios pela expulsão

de água dos interstícios do solo.

- Cargas estáticas.

- Efeito: f(solo).

1.3 A COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

Aplicando-se uma certa energia de compactação (um certo número de passadas de um

determinado equipamento no campo ou um certo número de golpes de um soquete sobre o solo contido

num molde), a massa específica resultante é função da umidade em que o solo estiver. Quando se

compacta com umidade baixa, o atrito entre partículas é muito alto e não se consegue uma significativa

redução de vazios. Para umidades mais elevadas, a água provoca um certo efeito de lubrificação entre

as partículas, que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto.

Na compactação, as quantidades de partículas e de água permanecem constantes; o aumento

da massa específica corresponde à eliminação de ar dos vazios. Há, portanto, para a energia aplicada,


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um certo teor de umidade, denominado umidade ótima, que conduz a uma massa específica máxima, ou

uma densidade máxima.

1.4 ENSAIO NORMAL DE PROCTOR (ABNT NBR 7182)

Em 1933, o engenheiro norte-americano Proctor divulgou as primeiras observações sobre

aterros compactados: para uma certa energia de compactação, o peso específico seco do solo é função

de sua umidade. Quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre as partículas é muito alto e não

se consegue uma redução significativa dos vazios. Para umidades mais elevadas, a água provoca um

certo efeito de lubrificação entre as partículas, que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais

compacto. Porém, a partir de certo ponto, o grau de saturação torna-se muito elevado e a compactação

não consegue expulsar o ar existente nos vazios, que se encontra em forma de bolhas oclusas. Dessa

forma não é possível atingir a saturação plena do corpo de prova apenas pelo processo de

compactação. Para cada energia de compactação aplicada, um certo teor de umidade conduz a uma

massa específica máxima. Esse teor de umidade é chamado de teor de umidade ótima.

O ensaio de compactação, universalmente padronizado, provém dos trabalhos de Proctor (por

isso frequentemente chamado de Ensaio de Proctor). No Brasil foi normalizado como Ensaio Normal de

Compactação (NBR 7182/86, ABNT). Os resultados do ensaio de compactação dependem de diversos

fatores. Por exemplo, para um mesmo solo, aumentando-se a energia de compactação, obtém-se

valores menores para a umidade ótima e valores maiores para a densidade máxima. No entanto, quando

o solo se encontra com umidade acima da ótima, a aplicação de uma energia maior tem pouco efeito,

pois não consegue expelir o ar dos vazios. Devido à influência de energia no estado compactado do

solo, a Norma Brasileira contempla, além da energia Normal, outras duas, denominadas Intermediária e

Modificada, para a execução de amostras compactadas. O ensaio também pode ser realizado com

amostras virgens para cada ponto da curva de compactação, sendo esse procedimento imprescindível

quando as partículas são quebradiças, de tal maneira que a amostra para o segundo ponto é diferente

da original pela quebra de grãos.

A estrutura de solos imediatamente após a compactação depende de inúmeros fatores, incluindo

tensões da estrutura pré-existente, umidade, método e energia de compactação. Portanto, suas

características de resistência e permeabilidade, também dependerão destas variáveis.

Procedimentos (Ensaio de Compactação) (Figura 01):

i) Recebimento da amostra deformada / secagem ao ar / solo destorroado e passado na

peneira #4 (4.8mm);

ii) Adiciona-se água e homogeneiza-se a umidade (recomendação: 24hs. de repouso) 1o

ponto da curva;

iii) Prepara-se a amostra para a colocação em cilindro de V=1000cm³ e compacta a amostra

com um soquete de 2500g, caindo de uma altura de 30cm com 3 camadas com 25

golpes;


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iv) Calcula-se h, w% e d 1 ponto da curva

v) Procede-se a 5 ensaios, em geral, e traça-se a Curva de Compactação (os 5 pontos

devem definir realmente a curva de compactação, abrangendo os ramos úmido e seco)

– ver Figura 02.

Figura 01. Ensaio de Compactação (Proctor Normal) (Vargas, 1977; UFBA, 2001)

1000 ml compaction mould


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Figura 02. Curva de Compactação

OBS: Se o ensaio começou, de fato, com umidade 5% abaixo da ótima, e os acréscimos forem

de 2% a cada tentativa, com 5 determinações o ensaio estará concluído (geralmente não são

necessárias mais do que 6 determinações).


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1.5 CONSIDERAÇÕES SOBRE A CURVA DE COMPACTAÇÃO

Com os dados obtidos, desenha-se a curva de compactação, que consiste na representação da

densidade seca em função da umidade, como se mostra na Figura 02, geralmente, associa-se uma reta

aos pontos ascendentes do ramo seco, outra aos pontos descendentes do ramo úmido e unem-se as

duas por uma curva parabólica. Como se justificou anteriormente, a curva define uma densidade seca

máxima, à qual corresponde uma umidade ótima.

No próprio gráfico do ensaio pode-se traçar a curva de saturação que corresponde ao lugar

geométrico dos valores de umidade e densidade seca, estando o solo saturado. Da mesma forma, pode-

se traçar curvas correspondentes a igual grau de saturação. A curva de compactação é definida pela

equação:

wS

S

sw

wsd

Para solo saturado, S = 1;

wsw

wsd

Onde:

d – massa específica (ou peso específico) aparente seca do solo;

Gs – densidades dos grãos do solo;

w – massa específica da água (ou peso específico);

e – índice de vazios;

w – teor de umidade.


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O ramo da curva de compactação anterior ao valor de umidade ótima é denominado de “ramo

seco” e o trecho posterior de “ramo úmido” da curva de compactação. No ramo seco, a umidade é baixa,

a água contida nos vazios do solo está sob o efeito capilar e exerce uma função aglutinadora entre as

partículas. À medida que se adiciona água ao solo ocorre a destruição dos benefícios da capilaridade,

tornando-se mais fácil o rearranjo estrutural das partículas. No ramo úmido, a umidade é elevada e a

água se encontra livre na estrutura do solo, absorvendo grande parte da energia de compactação.

1.6 VALORES TÍPICOS

De maneira geral, os solos argilosos apresentam densidades secas baixas e umidade ótimas

elevadas. Solos siltosos apresentam também valores baixos de densidade, frequentemente com curvas

de laboratório bem abatidas. As areias com pedregulhos, bem graduados e pouco argilosos, apresentam

densidades secas máximas elevadas e umidades ótimas baixas.

1.7 MÉTODOS ALTERNATIVOS DE COMPACTAÇÃO

A norma Brasileira de ensaio de compactação prevê as seguintes alternativas de ensaio:

Ensaio sem reuso do material: é utilizada uma amostra virgem para cada ponto da curva;

Ensaio sem secagem previa do material: dificulta a homogeneização da umidade. Para

alguns solos a influência da pré-secagem é considerável;

Ensaio em solo com pedregulho: quando o solo tiver pedregulho a norma NBR 7.182/86

indica que a compactação seja feita num cilindro maior, com 15,24cm de diâmetro e

11,43cm de altura, volume de 2.085 cm3. Neste caso o solo é compactado em cinco

camadas, aplicando-se 12 golpes por camada, com um soquete mais pesado e com

maior altura de queda do que o anterior (massa de 4,536kg e altura de queda de

47,5cm).

1.8 ENERGIA DE COMPACTAÇÃO

A densidade seca máxima e a umidade ótima determinada no ensaio descrito como Ensaio

Normal de Compactação ou Ensaio Proctor Normal não são índices físicos do solo. Estes valores

dependem da energia aplicada na compactação. Chama-se energia de compactação ou esforço de


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compactação ao trabalho executado, referido a unidade de volume de solo após compactação. A energia

de compactação é dada pela seguinte fórmula:

V

Nc.Ng.H.MEC

Sendo:

M – massa do soquete;

H – altura de queda do soquete;

Ng – o número de golpes por camada;

Nc – número de camadas;

V – volume de solo compactado.

1.9 ENSAIO DE PROCTOR MODIFICADO E PROCTOR INTERMEDIÁRIO

O ensaio Modificado utiliza o cilindro de 15,24 cm de diâmetro, 11,43 cm de altura, 2.085 cm3 de

volume, peso do soquete de 4,536 kg e altura de queda de 45,7 cm aplicando-se 55 golpes por camada.

É utilizado nas camadas mais importantes do pavimento, para os quais a melhoria das propriedades do

solo, justifica o emprego de uma maior energia de compactação.

O ensaio denominado Intermediário difere do modificado só pelo número de golpes por camada

que corresponde a 26 golpes por camada, sendo aplicado nas camadas intermediárias do pavimento.

EC = 6 kgf.cm / cm3 (Proctor Normal)

EC = 12,6 kgf.cm / cm3 (Proctor Intermediário)

EC = 25 kgf.cm / cm3 (Proctor Modificado)

Ensaio de Proctor Intermediário (PI) e Proctor Modificado (PM) surgimento devido a novos

equipamentos de campo de grande porte, com possibilidade de se elevar a energia de compactação e

capazes de implementar uma maior velocidade na construção de aterro.

Características ABNT (PN) AASHO (PM) DNER M.48 (PM) AASHTO

Peso do soquete (kgf) 2,5 4,54 4,54 4,54

Altura de queda (cm) 30,5 45,72 45,72 45,72

Número de camadas – n 3 5 5 5

No de golpes por camada – N 25 25 26 55

Vol. Cilindro (cm3) 1000 911 2160 2160

Energia de Compactação - EC

(kgf.cm/cm3) 5,72 27,18 12,19 26,13


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Comparação dos equipamentos utilizados no ensaio Proctor.

Corpos de prova do ensaio Proctor.

Equipamento de

Proctor Modificado

Equipamento de

Proctor Normal

Ensaio de Proctor

Normal

Ensaio de Proctor

Modificado


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1.10 INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO

A medida que se aumenta a energia de compactação, há uma redução do teor de umidade

ótimo e uma elevação do valor do peso específico seco máximo. O gráfico abaixo mostra a influência da

energia de compactação no teor de umidade ótimo wótimo e no peso específico seco máximo dmáx.

Tendo em vista o surgimento de novos equipamentos de campo, de grande porte, com

possibilidade de elevar a energia de compactação e capazes de implementar uma maior velocidade na

construção de aterros, houve a necessidade de se criar em laboratório ensaios com maiores energias

que a do Proctor Normal. As energias de compactação usuais são de 6kgf/cm3 para o Proctor Normal,

12,6 kgf/cm3 para o Proctor Intermediário e 25 kgf/cm3 para o Proctor Modificado.

Influência da energia de compactação - curva dmáx e wót


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1.11 INFLUÊNCIA DO TIPO DE SOLO NA CURVA DE COMPACTAÇÃO

Figura: UFBA (2001)


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1.12 INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO NA ESTRUTURA DO SOLO ARGILOSO


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1.13 CURVA DE RESISTÊNCIA

A compactação do solo deve proporcionar a este, para a energia de compactação adotada, a

maior resistência estável possível. O gráfico da figura 04 apresenta a variação da resistência do solo,

obtida por meio de um ensaio de penetração realizado com uma agulha Proctor, em função de sua

umidade de compactação. Conforme se pode observar, quanto maior a umidade menor a resistência do

solo.

Os solos não devem ser compactados abaixo da umidade ótima, por que ela corresponde a

umidade que fornece estabilidade ao solo. Não basta que o solo adquira boas propriedades de

resistência e deformação, elas devem permanecer durante todo o tempo de vida útil da obra.

Conforme se pode notar do gráfico, caso o solo fosse compactado com umidade inferior a ótima

ele iria apresentar resistência superior àquela obtida quando da compactação no teor de umidade ótimo,

contudo este solo poderia vir a saturar em campo (em virtude do período de fortes chuvas) vindo

alcançar uma umidade correspondente a curva de saturação do solo, para o qual o solo apresenta valor

de resistência praticamente nulo. No caso do solo ser compactado na umidade ótima, o valor de sua

resistência cairia um pouco, estando o mesmo ainda a apresentar características de resistência

razoáveis.

Curva de Resistência, compactação e índice de vazios


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1.14 EQUIPAMENTOS DE CAMPO

Os princípios que estabelecem a compactação dos solos no campo são essencialmente os

mesmos discutidos anteriormente para os ensaios em laboratórios. Assim, os valores de peso específico

seco máximo obtidos são fundamentalmente função do tipo do solo, da quantidade de água utilizada e

da energia específica aplicada pelo equipamento que será utilizado, a qual depende do tipo e peso do

equipamento e do número de passadas sucessivas aplicadas.

A energia de compactação no campo pode ser aplicada, como em laboratório, de três maneiras

diferentes: por meios de esforços de pressão, impacto, vibração ou por uma combinação destes. Os

processos de compactação de campo geralmente combinam a vibração com a pressão, já que a

vibração utilizada isoladamente se mostra pouco eficiente, sendo a pressão necessária para diminuir,

com maior eficácia, o volume de vazios interpartículas do solo.

Os equipamentos de compactação são divididos em três categorias: os soquetes mecânicos; os

rolos estáticos e os rolos vibratórios.

SOQUETES

São compactadores de impacto utilizados em locais de difícil acesso para os rolos

compressores, como em valas, trincheiras, etc. Possuem peso mínimo de 15Kgf, podendo ser manuais

ou mecânicos (sapos). A camada compactada deve ter 10 a 15cm para o caso dos solos finos e em

torno de 15cm para o caso dos solos grossos.


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ROLOS ESTÁTICOS

Os rolos estáticos compreendem os rolos pé-de-carneiro, os rolos lisos de roda de aço e os rolos

pneumáticos.

PÉ-DE-CARNEIRO

Os rolos pé-de-carneiro são constituídos por cilindros metálicos com protuberâncias (patas)

solidarizadas, em forma tronco-cônica e com altura de aproximadamente de 20cm. Podem ser alto

propulsivos ou arrastados por trator. É indicado na compactação de outros tipos de solo que não a areia

e promove um grande entrosamento entre as camadas compactadas.

A camada compactada possui geralmente 15cm, com número de passadas variando entre 4 e 6

para solos finos e de 6 e 8 para solos grossos. A Figura abaixo ilustra um rolo compactador do tipo pé-

de-carneiro.

As características que afetam a desempenho dos rolos pé-de-carneiro são a pressão de contato,

a área de contato de cada pé, o número de passadas por cobertura e estes elementos dependem do

peso total do rolo, o número de pés em contato com o solo e do número de pés por tambor.

Rolo Pé-de-Carneiro

ROLO LISO

Trata-se de um cilindro oco de aço, podendo ser preenchido por areia úmida ou água, a fim de

que seja aumentada a pressão aplicada. São usados em bases de estradas, em capeamentos e são

indicados para solos arenosos, pedregulhos e pedra britada, lançados em espessuras inferiores a 15cm.


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Este tipo de rolo compacta bem camadas finas de 5 a 15cm com 4 a 5 passadas. Os rolos lisos

possuem pesos de 1 a 20t e frequentemente são utilizados para o acabamento superficial das camadas

compactadas. Para a compactação de solos finos utilizam-se rolos com três rodas com pesos em torno

de 7t para materiais de baixa plasticidade e 10t, para materiais de alta plasticidade. A Figura abaixo

ilustra um rolo compactador do tipo liso.

Os rolos lisos possuem certas desvantagens como, pequena área de contato e em solos mole

afunda demasiadamente dificultando a tração.

Rolo Liso

ROLO PNEUMÁTICO

Os rolos pneumáticos são eficientes na compactação de capas asfálticas, bases e subbases de

estradas e indicados para solos de granulação fina e arenosa. Os rolos pneumáticos podem ser

utilizados em camadas de até 40 cm e possuem área de contato variável, função da pressão nos pneus

e do peso do equipamento.

Pode-se usar rolos com cargas elevadas obtendo-se bons resultados. Neste caso, muito cuidado

deve ser tomado no sentido de se evitar a ruptura do solo. A Figura a seguir ilustra um rolo pneumático


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Rolo Pneumático

ROLOS VIBRATÓRIOS

Nos rolos vibratórios, a frequência da vibração influi de maneira extraordinária no processo de

compactação do solo. São utilizados eficientemente na compactação de solos granulares (areias), onde

os rolos pneumáticos ou pé-de-carneiro não atuam com eficiência. Este tipo de rolo quando não são

usados corretamente produzem super compactação. A espessura máxima da camada é de 15cm. O rolo

vibratório pode ser visto na figura abaixo.

Rolo Vibratório


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1.15 ESCOLHA DOS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO

a) Solos Coesivos

Nos solos coesivos há uma parcela preponderante de partículas finas e muito finas (silte e

argila), nas quais as forças de coesão desempenham papel muito importante, sendo indicado a utilização

de rolos pé-de-carneiro e os rolos conjugados.

b) Solos Granulares

Nos solos granulares há pouca ou nenhuma coesão entre os grãos existindo, entretanto atrito

interno entre os grãos existindo, entretanto atrito interno entre eles, sendo indicado a utilização rolo liso

vibratório.

c) Mistura de Solos

Nos solos misturados encontra-se materiais coesivos e granulares em porções diversas, não

apresenta característica típica nem de solo coesivo nem de solo granular, sendo indicado a utilização de

pé-de-carneiro vibratório

d) Mistura de argila, silte e areia

Rolo pneumático com rodas oscilantes.

e) Qualquer tipo de solo

Rolo pneumático pesado, com pneus de grande diâmetro e largura.

Em resumo:

Para o adensamento de areias e materiais granulares, é preferível o efeito dinâmico da vibração.

Até pressões de 0,5 a 1 kg/cm2 (na profundidade mais desfavorável), aplicadas com placas vibratórias,

são suficientes, trabalhando em camadas de até 50 cm.

Nos solos argilosos, a compactação é obtida principalmente pelo efeito da compressão e

cisalhamento, com a vibração exercendo pouco efeito sobre o aumento de densidade, tanto menor

quanto maior for a coesão do material. Vale dizer que quanto maior a coesão do solo, maior deverá ser

a pressão aplicada pelo rolo. Estas variam, geralmente, de 3 a 5 kg/cm2 na profundidade mais

desfavorável da camada. O equipamento ideal de compactação é o rolo pé-de-carneiro, de elevado

peso próprio, que produz efeito de amassamento aliado à grande pressão estática. Nestes solos, uma

compactação feita fora da umidade ótima é desastrosa.

Nos solos misturados, ou misturas de solos, é mais difícil prever com segurança qual o

equipamento de compactação que dará os melhores resultados. Os rolos combinados, como pés-de-

carneiro vibratórios, autopropelidos e de grande peso atingem ampla faixa de solos, como os argilo-

siltosos, siltosos, silto-arenosos, etc., o mesmo acontecendo com os rolos de pneus pesados, e com


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grande pressão nos pneus, ou os rolos mais leves com pneus oscilantes (estes últimos são melhores

quando predomina a areia nas misturas).

Por essa razão se executam PISTAS EXPERIMENTAIS para testar o equipamento ideal para

cada solo, e obter os outros parâmetros que influem no processo, como ESPESSURA DA CAMADA

SOLTA, NÚMERO DE PASSADAS, VELOCIDADE DO EQUIPAMENTO, UMIDADE, PESO DO

LASTRO, etc. O gráfico e a tabela que se seguem são apenas indicações, uma orientação geral para os

tipos de compactadores mais frequentemente usados conforme os tipos de solo.

SOLOS COESIVOS SOLOS GRANULARES 100 %

ARGILA SILTE MISTURAS

(Argila+silte+areia) 100 % AREIA PEDRAS

CARACTERÍSTICAS

Peso estático e amassamento Peso estático e vibração Vibração Peso estático e amassamento Amassamento Peso estático Peso estático, amassamento , vibração, impacto

pé de carneiro

pé de carneiro vibratório (padfoot)

rolo liso vibratório

rolo pneus leve

rolo pneus, pesado, rodas de grande diâmetro

rolo liso metálico estático (3 rodas)

rolo de grade ou malha

rolo de placas

rolos combinados: padfoot vibratório pesado, autopropelido


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ESCOLHA DO ROLO COMPACTADOR

TIPO DE ROLO PESO MÁXIMO

(toneladas)

ESPESSURA MÁXIMA APÓS

COMPACTAÇÃO

UNIFORMIDADE DA CAMADA

TIPO DE SOLO

Pé de carneiro estático

20 40 cm Boa Argilas e siltes

Pé de carneiro vibratório

30 40 cm Boa Misturas de areia com silte e argila

Pneumático leve 15 15 cm Boa Misturas de areia com silte e argila

Pneumático pesado

35 35 cm Muito boa Praticamente todos

Vibratório com rodas metálicas

lisas 30 50 cm Muito boa

Areias, cascalhos, material granular

Liso metálico estático, 3 rodas

20 10 cm Regular Materiais

granulares, brita

Rolo de grade(malha)

20 20 cm Boa Materiais

granulares ou em blocos

Combinados 20 20 cm Boa Praticamente todos

1.16 FATORES QUE INFLUEM NA COMPACTAÇÃO NO CAMPO

ENERGIA DE COMPACTAÇÃO:

Para obter maiores graus de adensamento, deve-se PELA ORDEM, tentar:

Aumentar o peso (P) do rolo;

Aumentar o número (N) de passadas ;

Diminuir a velocidade (v) do equipamento de compactação ;

Reduzir a espessura (e) da camada .

NUMERO DE PASSADAS:

O grau de compactação aumenta substancialmente nas primeiras passadas, e as seguintes não

contribuem significativamente para essa elevação. Além disso, resultados experimentais indicam que um

número excessivo de passadas produz super compactação superficial, principalmente em se tratando de

rolo vibratório. Isto é: insistir em aumentar o número de passadas pode produzir perda no grau de

compactação, por destruição de uma estrutura que acabou de ser formada, além de perda de produção

e desgaste excessivo do equipamento, principalmente por impacto em superfície já endurecida.

Geralmente é preferível aumentar o peso e/ou diminuir a velocidade, e adotar número de

passadas entre 6 e 12 .

).

.(

ev

NPfE


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ESPESSURA DA CAMADA:

Razões econômicas fazem preferir que a espessura seja a maior possível. Mas características

do material, tipo de equipamento e finalidade do aterro são fatores que devem predominar.

Equipamentos diversos exigem espessuras de camada diferentes. A tabela “Escolha do rolo

compactador”, vista anteriormente, é uma orientação inicial, devendo a escolha levar em consideração

os demais fatores. Geralmente se adotam espessuras menores que as máximos, para garantir

compactação uniforme em toda a altura da camada. Em obras rodoviárias, fixa-se em 30 cm a

espessura máxima compactada de uma camada, após compactação, aconselhando-se como normal 20

cm, para garantir a homogeneidade. Para materiais granulares, recomenda-se no máximo 20 cm

compactados. Resultados obtidos com aterros experimentais podem modificar tais especificações.

HOMOGENEIZAÇÃO DA CAMADA:

Feita com motoniveladoras, grades e arados especiais, a camada solta deve estar bem

pulverizada, sem torrões muito secos, blocos ou fragmentos de rocha, antes da compactação,

principalmente se for necessário aumentar o teor de umidade.

VELOCIDADE DE ROLAGEM:

A movimentação dos pé-de-carneiro em baixa velocidade acarreta maior esforço de

compactação, mas a medida que a parte inferior da camada se adensa, a velocidade aumenta

naturalmente. A velocidade de um rolo compactador é função da potência do trator, já que são

necessários cerca de 250 kg de força tratora por tonelada de peso para vencer a resistência à rolagem,

no caso de material solto. Ao início, usar 1ª marcha, mas a medida que o solo se adensa, passamos à

segunda marcha. Rolos pneumáticos admitem velocidades da ordem de 10 a 15 km/h, rolos pé-de-

carneiro 5 a 10 km/h e vibratórios de 3 a 4 km/h. Aos primeiros são recomendadas essas velocidades

maiores, porque as ações dinâmicas oriundas do seu grande peso acusam os pontos fracos de

compactação, principalmente quando esta é feita em umidade superior à ótima (aparecem borrachudos).

A baixa velocidade recomendada para o equipamento vibratório permite a compactação com menor

número de passadas, pelo efeito mais intenso das vibrações.

INFLUÊNCIA DA AMPLITUDE E FREQÜÊNCIA DAS VIBRAÇÕES:

A freqüência recomendada é de 1500 a 3000 vibrações por minuto, mas alteração entre esses

valores altera pouco o efeito da compactação. Já a amplitude aumentada causa sensível aumento no

grau de compactação, para todas as frequências pois acrescenta ao peso do rolo vibratório o efeito de

impacto.

INFLUÊNCIA DA FORMA DAS PATAS (VARIAÇÕES DO PÉ-DE-CARNEIRO):

A observação sobre o efeito da amplitude, no caso anterior, levou ao desenvolvimento de novos

desenhos de patas para produzir impacto (tamping), em compactadores autopropelidos com velocidades


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maiores. A experimentação permite definir a velocidade que produza melhor compactação para o

conjunto formado pelo solo e pelo rolo propulsor.

Para alguns solos e usos, podem ser obtidas características indesejáveis, principalmente com

respeito à homogeneização da camada. Outros desenhos de patas também alteram a produção do rolo

compactador.


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1.17 CONTROLE DA COMPACTAÇÃO DO SOLO EM CAMPO

Atenção para os seguintes aspectos:

Tipo de solo

Espessura da camada (não exceder 30cm, camada compactada < 20cm)

Entrosamento entre as camadas

Número de passadas – f (solo, equipamento disponível).

Em geral de 8 a 12. Com 15 passadas revisar especificações

Tipo de equipamento

Umidade do solo (mais próximo da wot)

Grau de compactação alcançado

Assim alguns cuidados devem ser tomados:

A espessura da camada lançada não deve exceder a 30cm, sendo que a espessura da

camada compactada deverá ser menor que 20cm.

Deve-se realizar a manutenção da umidade do solo o mais próximo possível da umidade

ótima.

Deve-se garantir a homogeneização do solo a ser lançado, tanto no que se refere à

umidade quanto ao material.

Na prática, o procedimento usual de controle de compactação é o seguinte:

Coletam-se amostras de solo da área de empréstimo e efetua-se em laboratório o

ensaio de compactação. Obtêm-se a curva de compactação e daí os valores de peso

específico seco máximo e o teor de umidade ótimo do solo.

No campo, à proporção em que o aterro for sendo executado, deve-se verificar, para

cada camada compactada, qual o teor de umidade empregado e compará-lo com a

umidade ótima determinada em laboratório. Este valor deve atender a seguinte

especificação: wcampo – 2% Wótima wcampo + 2%.

Determina-se também o peso específico seco do solo no campo, comparando-o com o

obtido no laboratório. Define-se então o grau de compactação do solo, dado pela razão

entre os pesos específicos secos de campo e de laboratório (GC = d campo/ dmáx) x100.

Deve-se obter sempre valores de grau de compactação superiores a 95%.

Caso estas especificações não sejam atendidas, o solo terá de ser revolvido, e uma

nova compactação deverá ser efetuada.


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1.18 ESPECIFICAÇÕES PARA COMPACTAÇÃO

O projeto, normalmente, fixa apenas o peso específico a ser atingido com o solo utilizado, sendo

definido à partir dele o Grau de Compactação (GC) e a tolerância em torno de GC. Cabe à fiscalização e

ao executor a determinação dos parâmetros que permitam atingí-lo com uma compactação bem feita, e

de forma econômica.

O Grau de compactação é definido por GC = (d campo/ dmáx) x100

Onde d campo é a massa específica seca obtida in situ, e dmáx é a massa específica seca máxima

obtida em laboratório, no ensaio de Proctor, para a energia especificada.

As especificações gerais do DNER exigem que GC% atinja 95% até 60 cm abaixo do greide, e

100 % nos últimos 60 cm de aterro, com compactação feita na umidade ótima, com uma variação

admissível de 3 % , e espessura das camadas após o adensamento entre 20 e 30 cm. Quanto à

qualidade dos materiais, que deverão ser evitados solos com CBR < 2, e com expansão maior que 4%,

porem estudos recentes, voltados para as características especiais dos solos tropicais, podem vir a

modificar a exigência sobre o valor do CBR. Algumas especificações relacionam o grau de compactação

ao Proctor normal (AASHO T-99-57), e ao Proctor modificado (AASHO T-180-57). Quando nas estradas

se prevê tráfego pesado com altas cargas por eixo, e freqüência elevada de solicitações, procura-se

aumentar o grau de compactação. Nos solos argilosos, quando desejadas densidades elevadas, deve-

se prescrever o Proctor modificado, e execução com equipamentos pesados que aliem pressão estática

com amassamento (por exemplo, pneumáticos oscilantes pesados).

Graus de compactação recomendados:

FINALIDADE RECOMENDAÇÃO

Aterro rodoviário 90-95% do Proctor modificado (topo do aterro,60 cm)

95-100 % do Proctor normal

Barragens de terra 95-100 % do Proctor modificado

Aterros sob fundação de prédios 90-95% do Proctor modificado(topo do aterro)

95-100 % do Proctor normal

Camadas de base de pavimentos 95-100 % do Proctor modificado

A rolagem deve ser feita longitudinalmente, dos bordos para o eixo, e com superposição de – no

mínimo 20 cm entre duas rolagens consecutivas.


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OBS: REGRAS BÁSICAS NO SERVIÇO DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO:

i) Iniciar o aterro nas cotas mais baixas, em camadas horizontais;

ii) Prever caimento lateral, para rápido escoamento de água de chuva;

iii) Escalonar ou zonear praças de trabalho, onde as três etapas do trabalho de aterro não

se atrapalhem : enquanto em uma praça é feito o descarregamento de material, em

outra está sendo espalhado na espessura prevista para compactação, outra está sendo

compactada.

Descarga ou lançamento Espalhamento Compactação

Não significa que haja apenas três praças: outras podem estar já com seu grau de compactação

aprovado pela fiscalização, sendo gradeadas para execução da próxima camada, ou terem repetições,

como alternativa para algum acúmulo momentâneo de equipamentos ou de serviços. O aleatório, em

uma obra, é completamente previsível: uma máquina que quebra, chuva imprevista, devem conduzir à

ações alternativas para as quais os encarregados estejam previamente treinados;

iv) A situação mais sensível à um chuva é quando o material está espalhado e pulverizado,

antes da compactação, pois uma pancada de chuva poderia transformá-lo num mar de

lama. Na possibilidade desta ocorrência, a camada deverá ser “SELADA”, isto é, ser

rapidamente compactada com rolos lisos ou equipamento de pneus para que seu topo

seja adensado e tornado impermeável. Uma vez que a camada já possui um caimento,

a água de chuva escorre sem penetrar na camada, e a secagem posterior é rápida, por

escarificação e gradeamento. Se não, , a camada encharcada deverá ser totalmente

removido para bota-fora antes do prosseguimento dos serviços.

v) Durante a execução do aterro, as beiradas devem ser mantidas

mais altas, o que aumenta a segurança. Isto parece

contradizer o exposto nos itens (b) e (d), mas tais


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beiradas podem ser rapidamente removidas com tratores e motoniveladoras. Essas

beiradas sempre devem ser removidas ao final da jornada de trabalho;

vi) Os trajetos dos equipamentos de transporte sobre o aterro devem permitir uma descarga

segura e boa compactação, com o mínimo de resistência ao rolamento, que poderia

provocar a paralisação de uma unidade transportadora. Assim, esses trajetos devem

ser continuamente reajustados de modo a nunca passarem por uma praça de

compactação ou espalhamento, por exemplo.

vii) Os taludes dos aterros, principalmente os de grande altura, geralmente ficam mal

compactados, pois os rolos compactadores não atuam bem nas

beiradas, ou estas recebem menos passadas. Fica então uma

faixa lateral mal compactada de 30 a 50 cm, que poderia

produzir uma superfície de escorregamento, com

conseqüente ruptura. Embora seja um serviço

difícil, é preciso compactar a superfície da saia

de aterro, após o acerto final. Isto pode ser

conseguido com pequenos rolos compactadores tracionados por guincho acoplado à

tratores.

viii) Nunca executar uma compactação em umidade diferente da ótima.

O empreiteiro que o faz, perde por consumir combustível em excesso, além de arriscar-se a ter a

camada recusada, e ser obrigado a: arrancar, corrigir a umidade, homogeneizar, espalhar e compactar

novamente, sem ser pago por isso. As raras exceções a esta regra serão mencionadas adiante apenas

com o objetivo de chamar a atenção do futuro engenheiro para a necessidade de manter sua mente

aberta, e estar sempre pronto à ousar experimentar, atualizar-se sempre em sua profissão e criar novas

técnicas. Principalmente, a função do engenheiro é engenhar soluções para problemas, criar técnicas e

rotinas, executar e construir e melhorar o mundo e as condições de vida.

1.19 MÉTODOS DE CONTROLE DE COMPACTAÇÃO

DETERMINAÇÃO DA UMIDADE

O processo mais usado na construção de estradas é o do “Speedy Moisture Test”, já estudado

em Mecânica dos Solos. Principalmente no trabalho com solos finos, necessita calibração por

comparação com o método da estufa. Há que tomar cuidado com os erros de zeragem, temperaturas

muito diferentes de 20ºC, etc.


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DETERMINAÇÃO DO GRAU DE COMPACTAÇÃO (GC)

Depende da determinação da massa específica aparente “in situ”. O método eleito é função do

tipo de solo compactado, como já estudado em Mecânica dos Solos. Os mais utilizados são o do óleo

grosso, do frasco de areia, do cilindro de cravação. O primeiro, no caso de solos coesivos com

pedregulho, o segundo em qualquer caso, o terceiro quando os solos apresentam coesão e não tem

pedregulhos.

Procedimento usual de controle da compactação

i) Amostra coletada da área de empréstimo

Ensaio de Compactação no Laboratório: d máx. e wot

ii) No campo, em cada camada compactada, atender:

wcampo – 2% < wot < wcampo + 2%

wcampo aparelho Speedy

iii) Determina-se d campo (por Frasco de Areia) e define-se GC


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Ferramentas para obtenção de d campo (Frasco de Areia)

Ensaio de Frasco de Areia

Grau de Compactação: 100.)(

)(x

lab

campoGC

d

d

, sempre > 95%


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iv) Se as especificações não forem atendidas solo revolvido e uma nova compactação deverá

ser efetuada.

Outra forma de controle da compactação:

Cravação da Agulha de Proctor

1.20 ENSAIO CALIFÓRNIA OU C.B.R. (CALIFÓRNIA BEARING RATIO)

Este ensaio, de grande valor na técnica rodoviária, é a base do conhecido método de

dimensionamento de pavimentos flexíveis, introduzido por Porter, em 1929 e, ainda hoje, muito utilizado.

O ensaio C.B.R tem como objetivo estimar a resistência de um solo compactado para sua

utilização em bases, sub-bases e sub-leitos de pavimentos.

A sequência do ensaio, no laboratório, é a seguinte:

− determinação da umidade ótima e do peso específico aparente seco máximo (ensaio de

compactação);

− determinação das propriedades expansivas do material;

− determinação do índice de suporte Califórnia (I.S.C) ou C.B.R.

O procedimento do ensaio consiste na determinação de uma relação carga-penetração (mede-

se a resistência à penetração mediante ao puncionamento, na face superior da amostra) de uma haste

de seção transversal circular de área igual a 19,35 cm2, que atua em uma amostra de solo, compactada

à umidade ótima e densidade máxima (o solo é compactado em cinco camadas, 55 golpes por camada,

peso de 4,5 kg e altura de queda de 45 cm), com uma velocidade de carga de 0,05” (1,27 mm/min).

Este procedimento é executado após a amostra ficar por 4 dias inundada, sob uma pressão de

4,5 kg, a fim de procurar-se atingir o grau de saturação, e por meio de um defletômetro verificar a

expansão da amostra devido à absorção de água. A cada 24 horas, durante 4 dias, fazem-se leituras no

defletômetro, observando-se, assim, a expansão do material. As expansões progressivas, assim como a

expansão total ao fim de 4 dias, são referidas em porcentagem da altura inicial do corpo de prova.

Durante o ensaio de penetração a deformação é medida por meio de um defletômetro fixo no

pistão e apoiado no cilindro recipiente da amostra. A Figura a seguir mostra a prensa para determinação

do Índice de Suporte Califórnia e o cilindro de moldagem do solo. Tendo em vista a velocidade de

penetração mencionada, a correspondência entre as deformações e os tempos. As cargas

correspondentes são determinadas através das leituras em um anel dinamométrico, que compõe o

aparelho. Por meio destas leituras e da curva de aferição do anel, conhecem-se as cargas atuantes no

pistão, as quais, divididas pela sua área, fornecerão as pressões aplicadas à amostra. Traça-se, a

seguir, a curva pressão-penetração.

As pressões, assim obtidas, expressam em porcentagens das pressões padrões (resistência de

uma brita graduada) denominam-se índices de suporte Califórnia (I.S.C.) ou índices californianos de


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capacidade de carga (C.B.R.). Portanto o I.S.C. empregado é o correspondente à penetração de 2,54mm

(0,1”), a menos que o índice para 5,08mm (0,2”) seja maior, caso em que este será adotado.

De acordo com as Especificações do D.N.E.R., considera-se que os sub-leitos bons tenham

expansões menores que 3% e que os materiais para sub-bases tenham-nas menores que 2% e, para

bases, menores que 0,5%. A Tabela abaixo apresenta as especificações referentes ao índice de grupo

(IG), limite de liquidez (LL), índice de plasticidade (LP) e índice de suporte Califórnia (I.S.C.) para a

utilização dos materiais pelo D.N.E.R.

Especificações do D.N.E.R. IG

LL

(ligante) IP (ligante) I.S.C.

Sub-greide (sub-leito) estabilizado ou

compactado ≥ 0 - -

> 20

Sub-base 0 - - > 20

Base 0 < 25 < 6 > 40 - 60


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Índice de Suporte Califórnia (ISC) – RESUMO:

Base para dimensionamento de pavimentos flexíveis

Visa determinar as propriedades expansivas do material e o Índice de Suporte Califórnia

(ISC) ou CBR (California Bearing Ratio). Caracterizar a resistência do solo compactado à penetração.

Procedimentos – em laboratório:

Ensaio de compactação wot e d máx (Energia do PM)

Determinação das propriedades expansivas do material (Ensaio de Expansão)

Extensômetro: determinação das medidas de expansão sofridas pelo solo por absorção de água

P = 4,5kgf (simula a carga do pavimento)

C.P. submerso por 4 dias. Leituras de 24 em 24 horas

Molda-se um corpo de prova (CP) com a wot e d máx colocando-se sobre a amostra um papel

filtro e um disco perfurado, com uma sobre carga que simula o peso do pavimento. Imerge-se o cilindro

com a amostra compactada em água durante 4 dias, fazendo leituras num extensômetro a cada 24 horas

observando-se a expansão do material por absorção de água. As expansões progressivas bem como a

final são referidas em percentual da altura inicial do CP.

100.

Hi

HExp

Especificações:

Subleitos: Expansão < 3%

Subbases: Expansão < 2%

Determinação do ISC ou CBR (Ensaio de Penetração)

Após imersão do CP esse é retirado da câmara úmida retirando-se o disco perfurado, mas

mantendo as sobrecargas.

O CP é levado à prensa de CBR fazendo-se leituras num anel dinamométrico para deformações

pré-fixadas.

Trata-se gráfico Penetração x Pressão, corrigindo a curva caso haja inflexão no início desta.

Esta curva é comparada com uma curva padrão estabelecida para pressões correspondentes a

deformações pré-estabelecidas obtidos quando se realiza o ensaio na brita padrão, que tem CBR =

100%.


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O ISC ou CBR da amostra é obtido comparando-se as pressões corrigidas e padrão para as

penetrações de 0,1" (2,54mm) e 0,2” (5,08mm), tornando-se o maior dos valores obtidos.

)''2,0''1,0(

)''2,0''1,0()(

ouP

ouPISCCBR

padrão

corrigida

CORRELAÇÃO DO CBR COM OUTROS CLASSIFICADORES

O CBR será calculado, para o mesmo padrão de carga e penetração (1.000 psi e 1.500 psi, para

0,1” e 0,2”, respectivamente), adotando-se o maior dos valores encontrados.

Determinação do I.S.C. (UFBA, 2001) Equipamento utilizado na determinação do I.S.C. ou CBR (Vargas, 1977)


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Correlação do CBR com outros classificadores. As Tabelas abaixo mostram, respectivamente,

correlações entre o CBR e a Classificação de solos da H.R.B. e do CBR e a classificação Unificada de

Solos. Em ambas, nota-se claramente a influência dos solos granulares na obtenção de valores elevados

do CBR; inversamente, os solos finos, siltes e argilas oferecem os valores mais baixos da escala, valores

esses que, pela influência de matéria orgânica, chegam aos mínimos.

Correlação provável entre C.B.R. e Classificação H. R. B.

Solo

(Classificação H. R. B.)

CBR provável

(%)

A-1-a 40 a 80 (ou mais)

A-1-b 20 a 80 (ou mais)

A-2-4 e A-2-5 25 a 80 (ou mais)

A-2-6 e A-2-7 12 a 30

A-3 15 a 40

A-4 4 a 25

A-5 2 (ou menos) a 10

A-6 e A-7 2 (ou menos) a 5

Correlação provável entre C.B.R. e Classificação Unificada

Solo

(Classificação H. R. B.)

CBR provável

(%)

GW 40 a 80 (ou mais)

GP 30 a 60 (ou mais)

GM 20 a 60 (ou mais)

GC e SW 20 a 40

SP e SM 10 a 40

SC 5 a 20

ML, CL e CH 2 (ou menos) a 15

MH 2 (ou menos) a 5

OL e OH 2 (ou menos) a 5


0


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1.21 REFERÊNCIAS CONSULTADAS

AGDA. Mecânica dos Solos I. Notas de aula, 2000.

ALMEIDA, G. C. P. Construção de Estradas II. Notas de aula, 2000.

DAS, BRAJA M.. Fundamentos de engenharia geotécnica. São Paulo: Thompson Learning,

2007.

De LIMA, M. J. C. P. A. Mecânica dos Solos – Volume 1. IME. Curso de Fortificação e

Construção. 2005.

PINTO, C. S. Curso básico de mecânica dos solos. 2a Edição. Ed. Oficina de Textos, São

Paulo, 2002. 355p.

RIBEIRO, S. G. S. Mecânica dos Solos Essencial. Curso GeoFast. 2007.

SAYÃO, A.S.F.J. Mecânica dos Solos II. Notas de aula, 2000.

1.22 LISTA DE EXERCÍCIOS

1) Fale o que você sabe sobre o ensaio de compactação: Suas finalidades, procedimentos de

execução em laboratório e em campo, energia de compactação, forma da curva de compactação

em campo.

2) Desenhar uma curva de compactação típica, em conjunto com a curva de saturação de 100%.

Mostrar esquematicamente a influência do tipo de solo e da energia de compactação nas curvas

de compactação dos solos.

3) Falar dos principais equipamentos de compactação em campo, citando suas principais

características e para que solos são mais indicados. Relate algumas variáveis que influenciam

na energia de compactação.

4) Descreva dos procedimentos adotados na realização de um ensaio de CBR. Fale sobre as suas

finalidades básicas. Mostre como é obtido o ISC (Índice de Suporte Califórnia).

5) Desenhe esquematicamente, em um mesmo gráfico, curvas de compactação obtidas para dois

solos classificados com SW e CH, falando o porquê das diferenças obtidas.

6) Num ensaio de compactação de Proctor (laboratório) foram obtidos os seguintes valores:

w% 9,8 12,6 15,6 18,1 22,4

d (kN/m3) 15,9 18,8 18,5 17,5 15,6


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Desenhar a curva d = f (w), determinando a umidade ótima (wot) e o peso específico máximo (d

máx) – Sugestão: Fazer em escala.

Sabendo-se que a camada de solo compactado apresentou os seguintes valores de controle no

campo:

Densidade úmida = 18,9kN/m3

Teor de Umidade = 14,5%

E que as especificações técnicas exigem um Grau de Compactação mínimo de 95% e desvio de

umidade ± 2%, pergunta-se:

Pode a camada compactada ser liberada para a continuação dos serviços de campo? Por que?

7) Disserte sobre os fatores que influenciam a Compatação no Campo.

8) Considere um solo com baixo conteúdo orgânico, Gs = 2,54. Calcule e trace o gráfico da

variação de d máx (kg/m3) em relação à w (%), com w variando de 5% a 20%. (COM

RESOLUCÃO)

Solução

Gs = 2,54

γw = 1,0g/cm3 = 9,8kN/ m3


0


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15,00

16,00

17,00

18,00

19,00

20,00

21,00

22,00

23,00

0% 5% 10% 15% 20% 25%

Teor de Umidade w (%)

Pes

o E

spec

ífic

o S

eco y

d(k

g/m

3)

9) O teor de umidade in situ de um solo é de 16% e o peso específico úmido é de 17,3kN/m3. O

peso específico relativo dos sólidos do solo é 2,7. O solo deverá ser escavado e transportado

para um canteiro de obras para utilização em um aterro compactado. Caso as especificações

requeiram que o solo seja compactado com um peso específico seco mínimo de 18,1kN/ m3

com o mesmo teor de umidade de 16%, quantos metros cúbicos de solo deverão ser retirados

da área de empréstimo para um aterro compactado de 2.000m3? (COM RESOLUÇÃO)

Solução:

Como o solo in situ na situação 1 será transportado para um aterro e será compactado conforme

a situação 2.

wd

12

2

)1(22 wd

)16,01(1,182

32 /996,20 mkN

O peso do solo será o mesmo nas duas situações, portanto:


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21 WW

2211 VV

2000996,203,17 1 V

3,17

2000996,201

V

31 2832,2427 mV

Resposta: Deverão ser retirados da área de empréstimo 2427,28m3.

10) Traçar a Curva de Compactação para o ensaio abaixo e determinar o teor de umidade ótima e

densidade seca máxima.

Dados do Ensaio

Cilindro nº: 13

Volume: 2,128 dm³

Peso: 3655 g

Peso amostra : 6000 g


0


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Pontos 1 2 3 4 5

Peso(amostra compac.+

cilindro) (g):

7445 7705 8025 7980 7900

Peso amostra compactada

(g):

3790 4050 4370 4325 4245

Massa Espec. Aparente

Úmida (kg/m³): 1781,0 1903,2 2053,6 2032,4 1994,8

Determinação

do teor de

umidade

P(solo

úm.+cáp):

77,93 82,68 83,83 82,29 87,08

P(solo

seco+cáp):

69,27 72,95 72,35 69,86 72,90

Peso

cápsula:

10,94 14,34 11,44 11,57 11,25

Teor de

Umidade:

14,85 16,60 18,85 21,32 23,00

Massa Espec. Aparente

Seca (kg/m³):

1550,7 1632,3 1727,9 1675,3 1621,8

Resultados

Massa Específica Aparente Seca Máxima: 1730,0 kg/m³

Teor de Umidade Ótima: 19,2 %

11) Um ensaio de compactação Proctor Normal em solo com Gs = 2,72 forneceu os resultados

de teor de umidade (w) e peso de solo + molde (P) mostrados na tabela abaixo. O peso e o volume do

molde são respectivamente 43,01 N e 944 cm3. Pede-se:

a) traçar o gráfico para determinar a umidade ótima;

b) traçar a linha relativa a 100% de saturação;

c) traçar a linha relativa ao grau de saturação correspondente à umidade ótima.

(COM RESOLUÇÃO)

Tabela

(%) 1,20 3,40 5,10 6,90 8,90 1,20

(N) 8,87 9,64 0,13 0,32 0,17 9,98


0


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Resposta:

w (%) 31,20 33,40 35,10 36,90 38,90 41,20

w 0,3120 0,3340 0,3510 0,3690 0,3890 0,4120

P(solo+molde) (N) 58,87 59,64 60,13 60,32 60,17 59,98

P(molde) (N) 43,01

P(solo) (N) 15,86 16,63 17,12 17,31 17,16 16,97

P(solo) (kN) 1,586E-02 1,663E-02 1,712E-02 1,731E-02 1,716E-02 1,697E-02

V(molde) (cm3) 944,00

V(molde) (m³) 9,44E-04

= P(solo) / V(molde) (kN/m³) 16,80 17,62 18,14 18,34 18,18 17,98

d = / (1 + w) (kN/m³) 12,81 13,21 13,42 13,39 13,09 12,73

G 2,72

w (kN/m³) 10

Para S = 100,00 %

e = [G . W] / S 0,8486 0,9085 0,9547 1,0037 1,0581 1,1206

d = [G / (1 + e)] . w (kN/m³) 14,71 14,25 13,92 13,58 13,22 12,83

Ensaio Proctor Normal

12,7

12,8

12,9

13,0

13,1

13,2

13,3

13,4

13,5

31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

Umidade (%)

Pes

o e

spe

cífic

o s

eco

(kN

/m3

)

S = 100%

Sótimo = 95,17%

(wótima , dótimo)

(35,80% , 13,444kN/m3)


0


43 de 48


w(ótima) obtido graficamente 0,358 ou 35,80 %

d(ótimo) obtido graficamente 13,444 (kN/m³)

e(ótimo) = [(G . w) / d(ótimo)] - 1 1,0232

S(ótimo) = (G x w) / e(ótimo) 0,951674 ou 95,1674 %

Para S(ótimo) = 95,1674 %

e = [G . W] / S 0,8917 0,9546 1,0032 1,0546 1,1118 1,1775

d = [G / (1 + e)] . w (kN/m³) 14,38 13,92 13,58 13,24 12,88 12,49

12) Para um ensaio de compactação do tipo Proctor Modificado em um solo argiloso com

densidade dos grãos igual a 2,72, foi utilizado um molde cilíndrico com diâmetro de 10,0 cm, volume de

1000 cm3 e peso de 24,25 N. Os resultados obtidos no ensaio estão apresentados na tabela abaixo,

onde P é o peso do molde + solo úmido e w é o teor de umidade do solo. Pede-se:

a) calcular o índice de vazios mínimo do solo depois de compactado com a energia do Proctor

Modificado e o grau de saturação correspondente;

b) obter o teor de umidade de uma amostra que apresente um grau de saturação igual a 65%

depois de compactada com a energia do Proctor Modificado;

c) explicar se seria possível a obtenção de uma amostra deste solo apresentando S=52% e

e=0,76 depois de compactada com a energia do Proctor Normal;

Tabela

(%) 4,60 9,60 2,00 7,60

(N) 1,20 3,42 3,69 3,15


0


44 de 48


Resposta:

w (%) 14,6 19,6 22,0 27,6

w 0,1460 0,1960 0,2200 0,2760

P(solo + molde) (N) 41,2 43,42 43,69 43,15

P(molde) (N) 24,25

P(solo) (N) 16,95 19,17 19,44 18,90

P(solo) (kN) 1,695E-

02

1,917E-

02

1,944E-

02

1,890E-

02

V(molde) (cm³) 1000

V(molde) (m³) 1E-03

= P(solo) / V(molde) (kN/m³) 16,95 19,17 19,44 18,90

d = / (1 + w) (kN/m³) 14,79 16,03 15,93 14,81

G 2,72

w (kN/m³) 10

Para S = 100,00 %

e = [G . W] / S 0,3971 0,5331 0,5984 0,7507

d = [G / (1 + e)] . w (kN/m³) 19,47 17,74 17,02 15,54

Ensaio Proctor Modificado

14,0

14,5

15,0

15,5

16,0

16,5

17,0

17,5

18,0

14 16 18 20 22 24 26 28Umidade (%)

Pes

o e

spec

ífic

o se

co (

kN/m

3)

S = 100%

Sótimo = 81,01%

(wótima , dótimo)

(20,44% , 16,13kN/m3)

(ws=65% , ds=65%)

(17,82% , 15,63kN/m3)

MPM

a) calcular o índice de vazios mínimo do solo depois de compactado com a energia do Proctor

Modificado e o grau de saturação correspondente;


0


45 de 48


w(ótima) obtido graficamente 0,2044 ou 20,44 %

d(ótimo) obtido graficamente 16,13 (kN/m³)

e(ótimo) = [(G . w) /

d(ótimo)] - 1 = e(mínimo) = 0,6863

S(ótimo) = (G x w(ótima)) /

e(ótimo) 0,810096 ou 81,0096 %

Para S(ótimo) = 81,0096 %

e = [G . W] / S 0,4902 0,6581 0,7387 0,9267

�d = [G / (1 + e)] . �w (kN/m³) 18,25 16,40 15,64 14,12

b) obter o teor de umidade de uma amostra que apresente um grau de saturação igual a 65%

depois de compactada com a energia do Proctor Modificado;

Para S(65%) = 65 %

e = [G . W] / S 0,6110 0,8202 0,9206 1,1550

d = [G / (1 + e)] . w (kN/m3) 16,88 14,94 14,16 12,62

A curva S65% cruza com a curva w x d no seguinte ponto:

w = 17,82 %

d = 15,63 (kN/m³)

e = [G . W] / S = 0,7457

c) explicar se seria possível a obtenção de uma amostra deste solo apresentando S=52% e

e=0,76 depois de compactada com a energia do Proctor Normal;

Para S = 52 %

Para e = 0,76

w = [e . S] / G = 14,53 %

�d = [G / (1 + e)] . �w = 15,45 (kN/m3)

Ponto M (w = 14,53 , d = 15,45)

Como no ensaio Proctor Normal a curva d x w fica mais abaixo e mais à direita com relação a

curva obtida com o ensaio de Proctor Modificado, logo não é possível se obter uma amostra deste solo

com S = 52% e e = 0,76. O Ponto M nunca pertencerá à curva de Proctor Normal.


0


46 de 48


12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32Umidade (%)

Pes

o e

spec

ífico

sec

o (

kN/m

3) (wM , dM)

(14,53% , 15,45kN/m3)

M

Proctor Modificado

Proctor Normal


0


47 de 48


ANEXOS: Resultados experimentais (Ensaio de Compactação e CBR):

CONTROLE NO

LABORATÓRIO

REGISTRO 015

FURO

COTA (m)

AMOSTRA

PROFUNDIDADE (m)

Cilindro:

DATA:_______/________/_________ Operador:___________________ Soquete:

Água adicionada (g)Cilindro n°

Solo úmido compactado + Molde (g)

Molde (g)

Solo úmido compactado (g)

Volume do solo compactado (cm3)

Peso Aparente Úmido (g/cm3)

N° da Cápsula 2 4 7 9 5 8 10 12 11 13

Solo Úmido + Cápsula (g) 77,54 76,27 73,66 78,08 76,30 78,40 81,90 77,71 74,22 71,55

Solo Seco + Cápsula (g) 68,12 66,80 64,26 67,63 65,25 67,07 68,78 65,21 61,25 59,58

Cápsula (g) 15,11 14,42 15,85 15,02 15,26 14,80 15,66 14,75 14,33 14,17

Água (g) 9,42 9,47 9,40 10,45 11,05 11,33 13,12 12,50 12,97 11,97

Solo Seco (g) 53,01 52,38 48,41 52,61 49,99 52,27 53,12 50,46 46,92 45,41

Umidade (%) 17,8 18,1 19,4 19,9 22,1 21,7 24,7 24,8 27,6 26,4

Umidade Média (%)Peso Aparente Seco (g/cm3)

UNIDADE HIGROSCÓPICA DATA

Cápsula

Solo úmido+cápula(g)

Solo Seco+cápsula(g)

Cápsula (g)

Água(g)

Solo Seco(g)

Unidade(%)

Umidade Média(%)

UMIDADE ÓTIMA

w ot = 22,2 %

DENSIDADE APARENTE MÁXIMA

d MÁX = 1,610 g/cm3

ENSAIO DE EXPANSÃO (EMBEBIÇÃO DOS CORPOS DE PROVA) ALTURA DO CP: 11,40 cm

Cilindro Nº 17 Cilindro Nº Cilindro Nº Cilindro Nº Cilindro Nº

DATA HORA Leitura Expansão Leitura Expansão Leitura Expansão Leitura Expansão Leitura Expansão

(mm) (%) (mm) (%) (mm) (%) (mm) (%) (mm) (%)

06/11/06 21:00 3,000 0,800

13/11/06 21:01 3,800

ENSAIO DE COMPACTAÇÃO:___________________________

____________________

____________________ _____________________

no de golpes/camadas: __________________

no de camadas:

ESCOLA DE ENGENHARIAVEIGA DE ALMEIDA

ENSAIO DE COMPACTAÇÃO E CBR

Obra: _________________________________________________________________________

Prefixo: ____________________________________________Eng.:________________________

1,841

5310

1,883

9150

3840

2086

15

9050

5200

2045

9290

4 7

1,958

5230

4050

17

9280

2068

21,9 24,719,6

5420

1,957

2059

4030

nat 120 240 360

5323

1,910

2077

3967

9450

48020

3850

1,50427,0

1,574 1,607 1,56917,9

1,561

CURVA DE COMPACTAÇÃOTeor de Umidade x Peso Específico Aparente Seco

1,45

1,50

1,55

1,60

1,65

1,70

17,0 18,0 19,0 20,0 21,0 22,0 23,0 24,0 25,0 26,0 27,0 28,0

w (%)

d (

gf/

cm3 )

Proctor Normal Grande Cinco

12

UVA

Grande


0


48 de 48


CONTROLE NO

LABORATÓRIO

REGISTRO 015

FURO

COTA (m)

AMOSTRA

PROFUNDIDADE (m)

TEMPO (mín.) (cm) (polegada) CIL N° 20 CIL N° 15 CIL N° 17 CIL N° 4 CIL N° 7

0,5 0,0635 0,025 0,005 0,007 0,010 0,012 0,0041 0,1270 0,050 0,011 0,015 0,022 0,021 0,005

1,5 0,1905 0,075 0,018 0,022 0,037 0,030 0,0082 0,2540 0,100 0,021 0,032 0,051 0,042 0,011

2,5 0,3175 0,125 0,031 0,041 0,064 0,048 0,0153 0,3810 0,150 0,038 0,050 0,074 0,053 0,017

3,5 0,4445 0,175 0,045 0,058 0,085 0,059 0,0214 0,5080 0,200 0,051 0,065 0,095 0,065 0,023

4,5 0,5715 0,225 0,057 0,073 0,105 0,070 0,0265 0,6350 0,250 0,062 0,077 0,111 0,077 0,029

5,5 0,6985 0,275 0,066 0,082 0,125 0,085 0,0316 0,7620 0,300 0,070 0,087 0,137 0,088 0,035

6,5 0,8255 0,3257 0,8890 0,350

7,5 0,9525 0,3758 1,0160 0,400

8,5 1,0795 0,4259 1,1430 0,450

9,5 1,2065 0,47510 1,2700 0,500

0,1" 0,021 0,032 0,051 0,042 0,0110,2" 0,051 0,065 0,095 0,065 0,0230,1" 3,4 5,2 8,2 6,8 1,80,2" 5,5 7,0 10,2 7,0 2,5Real 5,5 7,0 10,2 7,0 2,5

17,9 19,6 21,9 24,7 27,0

CONSTANTES DA PRENSA

C0,1" = 161

C0,2" = 107

CÁLCULO DO CBR

CBR0,1" = LEIT0,1" X C0,1"

CBR0,2" = LEIT0,2" X C0,2"

CBR FINAL = 10,2 %

CBR (%)

LEITURA GRÁFICA (mm)

PENETRAÇÃO LEITURA DE DEFORMAÇÃO DO ANEL DINAMOMÉTRICO (mm)

ESCOLA DE ENGENHARIAVEIGA DE ALMEIDA

ENSAIO DE ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR)

NOTA: Para o traçado da curva CBR x w, considerar o maior valor entre CBR0,1" e CBR0,2"

de cada CP ensaiado.

DATA:_____/_____/_________ PRENSA:_01_________________

OPERADOR:__________________________________________

w (%)

Leitura x Penetração

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16

Leitura (mm)

Pen

etra

ção

(p

ol)

Teor de Umidade x CBR

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

17,0 19,0 21,0 23,0 25,0 27,0

w (%)

CB

R (

%)

02 compactação dos solos

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