Capítulo 4 Compactação dos...

Geotecnia I – SLIDES 06

Capítulo 4

Compactação dos

Solos

Prof. MSc. Douglas M. A. [email protected]

SLIDES 06 – Capítulo 4 – Compactação dos Solos

GEOTECNIA I – Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt

Introdução

Solo como material de construção ou de fundação

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Introdução

O que é compactação?

Processo de “densificação” do solo no qual se promove

a aproximação de suas partículas

Objetivos da compactação

Conferir “homogeneidade” ao material

Aumentar a resistência

Diminuir a compressibilidade, a permeabilidade e a

absorção de água

Propiciar estabilidade ao longo do tempo

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Introdução

Proctor (1933)

Relacionou energia de compactação, massa específica

e umidade

Quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre

as partículas é muito alto e não se consegue uma

significativa redução dos vazios

Para umidades mais elevadas, a água já provoca um

certo efeito de lubrificação entre as partículas, que

deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais

compacto

A partir de certa umidade, não se consegue mais expulsar

água dos vazios (bolhas de ar oclusas)

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Introdução

Proctor (1933)

Durante a compactação a massa de sólidos e o teor de

umidade são constantes

O que varia é o índice de vazios!

Assim, para uma energia aplicada e uma umidade

específica, existe um valor máximo de densidade seca:

Densidade seca máxima!

Esse teor de umidade é chamado de “umidade ótima”

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Introdução

Curva de Compactação

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Curvas de compactação e curvas de saturação

wS

S

sw

wsd



Curvas de compactação para solos diferentes

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Curvas de compactação para solos diferentes

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Solo Umidade ótima (%) Densidade seca

max. (g/cm³) - média

Areia 7 a 12 2,0

Silte 18 a 25 1,6

Argila 30 a 40 1,3



Ensaio de compactação (NBR 7182)

Ensaio de Proctor Normal:

Consiste em compactar uma amostra dentro de um

recipiente cilíndrico, na forma:

3 camadas;

26 golpes por camada;

peso do soquete = 2,5 kgf

altura de queda = 30,5 cm

Cilindro padrão = 10 cm de diâmetro, altura de 12,73 cm,

volume de 1.000 cm³

10




11

30,6 cm




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Ensaio de Proctor Normal:

O ensaio é feito para 4 ou 5 amostras, pelo menos:

2 abaixo e 2 acima da hot e 1 próxima à hot

Argilas: hot tende a quase o valor de LP

Elabora-se a curva de compactação

Reta no ramo seco

Reta no ramo úmido

Concordância por meio de uma parábola

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Cálculo da Energia em laboratório

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V

nNhPE

E = energia de compactação específica

(trabalho por unidade de volume)

P = peso do soquete (N)

h = altura de queda do soquete (m)

N = número de golpes por camada

n = número de camadas

V = volume do cilindro (m³)

Qual o valor da Energia no ensaio de Proctor com energia normal?




Ensaio de Proctor Normal – cilindro grande:

5 camadas;



altura de queda = 46 cm

Cilindro grande = volume de 2.085 cm³

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Qual o valor da Energia no ensaio de Proctor com energia normal e

cilindro grande?




Ensaio de Proctor – Energia Intermediária:

5 camadas;





E ≈ 12,63 kgf.cm/cm³

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Ensaio de Proctor – Energia Modificada:

5 camadas;





E ≈ 26,71 kgf.cm/cm³

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Influência da Energia de Compactação

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Estrutura do solo compactado

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Compactação no campo

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Esquema de compactação por camadas; caminhão

basculante, trator de esteiras e rolo de compactação




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Caminhões de transporte




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Motoniveladoras




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Compactadores:

Compressão (rolo compactador / “pé de carneiro”)

Solos argilosos

Vibração (rolo vibratório)

Solos granulares

Impacto (“sapo”)

Áreas pequenas ou próximo à estruturas

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Compactadores manuais



Controle de compactação

É feito medindo-se a umidade e o peso específico

da cada camada compactada

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Umidade e desvio de umidade (Δw):

Aparelho Speedy

Água + carbureto de cálcio em um recipiente

fechado: liberação de gás

Pressão de gás é medida e relacionada à

umidade

Método da Frigideira

Método expedito do álcool

ótimacampo www




Peso específico

Cilindro de Hilf

Solos argilosos

Frasco de areia

A diferença de peso, antes e depois

do enchimento do furo observada

no frasco de areia, dividido pelo

peso específico da areia, fornece o

volume V procurado

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Grau de Compactação (GC)

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%100,

,

olaboratórid

campodGC

Normalmente especifica-se o grau de compactação desejado para um

aterro. Ex.: 95%, 98%, 100%.

Para solos granulares, também é muito empregada a compacidade

relativa para o controle do nível de compactação (CR > 70%)



Comportamento de solos compactados

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Comportamento de

solos compactados

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Teor de Umidade (%

Peso E

specific

o S

eco (

kN

/m3)

Perm

eabili

dade (

m/s

ec)

S=100%

Teor de Umidade (%

Peso E

specific

o S

eco (

kN

/m3)

Perm

eabili

dade (

m/s

ec)

S=100%

Fonte: Assis et. al. (2003)



Ensaio de CBR

Denominado “Índice de Suporte Califórnia – ISC

ou “California Bearing Ratio – CBR”

O ensaio é muito utilizado para o dimensionamento de

pavimentos

Sequência do ensaio:

Determinação do γd,máx e hot pelo ensaio de compactação;

Compactar uma amostra na umidade ótima;

Deixar a(s) amostra(s) imersas em água por 4 dias e medir

sua expansão;

Romper as amostras em prensas, determinando-se o ISC

ou CBR.

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Ensaio de CBR

O índice CBR é medido a partir da penetração de um

pistão, sob velocidade controlada, na amostra recém

retirada do tanque de imersão;

Este pistão está ligado a um anel dinamométrico que

registra a tensão necessária à cravação;

São feitas leituras periódicas;

Os valores medidos são comparados com índices

padrões e expressos em porcentagem.

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Ensaio de CBR

O CBR é o maior valor dentre os cálculos a seguir:

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%100kgf/cm² 70

)(0,1" leitura PressãoCBR

%100kgf/cm² 051

)(0,2" leitura PressãoCBR

Obs.: 1) leitura (0,1”) = pressão correspondente a uma penetração de 0,1 polegada = 2,54mm.

2) as pressões padrões foram obtidas com uma brita da Califórnia.



Ensaio de CBR

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Ensaio de CBR

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Aplicações em Pavimentos

Especificações (DNIT, 2006)

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