UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ – UFCCENTRO DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL

MECÂNICA DOS SOLOS- COMPACTAÇÃO -

PROF. SILVRANO ADONIAS DANTAS NETO, DOUTOR EM GEOTECNIA

INTRODUÇÃO:

DEFINIÇÃO:PROCESSO MECÂNICO OU MANUAL PARA REDUÇÃO DOS VAZIOS DO SOLO;

OBJETIVOS DA COMPACTAÇÃO: MELHORAR AS PROPRIEDADES DOS SOLOS QUANTO NO QUE SE REFERE A:

AUMENTO DA RESISTÊNCIA;DIMINUIÇÃO DA DEFORMABILIDADE;DIMINUIÇÃO DA PERMEABILIDADE, ETC.

O INÍCIO DOS TRABALHOS DE COMPACTAÇÃO É ATRIBUÍDO AO ENGENHEIRO NORTE AMERICANO PROCTOR, QUE EM 1933, PUBLICOU SEUS PRIMEIROS TRABALHOS SOBRE A COMPACTAÇÃO DE ATERROS.

COMPACTAÇÃO: DEFINIÇÃO E OBJETIVOS

14

15

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17

18

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

w(%)

γs(k

N/m

3 )MECANISMOS DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

VARIAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA COM A UMIDADE:

ELEVADO ATRITO ENTRE

PARTÍCULAS

A ÁGUA ATUA COMO AGENTE LUBRIFICANTE

AR OCLUSO QUE NÃO ÉEXPULSO

Solo solto: ms;

Água: Vw1;Ar: Var;

Vazios: Vv = Vw1 + Var

Solo: V.

Solo

Água

Ar

Solo: ms;

Água: mw1;Ar: Var 1 < Var;

Vazios: Vv1 < Vv;

Solo: V1 < V; ρs1 > ρ

Energia

Solo: ms;

Água: mw2 > mw1;Ar: Var2 < Var1;

Vazios: Vv2 < Vv1;

Solo: V2 < V1. ρs2 > ρs1

Energia

MECANISMOS DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

Energia

Solo: ms;

Água: mw3 > mw2

Ar: Var3 < Var2;

Vazios: Vv3 > Vv2

Solo: V3 > V2. ρs3 < ρs2

VARIAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA COM A UMIDADE:

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10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

w(%)

γs(k

N/m

3 )MECANISMOS DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS

ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS:

Estrutura floculada

Estrutura dispersa

COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIOOBJETIVOS DO ENSAIO DE COMPACTAÇÃO:

ENSAIO ORIGINALMENTE PROPOSTO POR PROCTOR EM 1933:COMPACTAÇÃO DO SOLO EM CAMADAS, DENTRO DE UM CILINDRO METÁLICO, APLICANDO-SE GOLPES DE UM SOQUETE COM MASSA E ALTURA DE QUEDA DEFINIDOS.ENSAIO NORMAL DE PROCTOR.

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10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

w(%)

γs(k

N/m

3 )

wotγdmax

?

COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIOENSAIO NORMAL DE PROCTOR:

VNcNgHME ...

=

Energia de compactação (E):

COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIOENSAIO DE COMPACTAÇÃO:

VmT=ρ ω

ρρ+

=1d

CURVA DE COMPACTAÇÃO:

(w, ρd)

CURVA DE SATURAÇÃO:

wSS

gw

wgd ..

..ρρρρ

ρ+

=

COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIOENERGIAS DE COMPACTAÇÃO:

ENERGIA NORMAL: ENSAIO DE PROCTOR NORMAL;ENERGIA INTERMEDIÁRIA: ENSAIO DE PROCTOR INTERMEDIÁRIO;ENERGIA MODIFICADA: ENSAIO DE PROCTOR MODIFICADO.

d (cm) h (cm) Tipo Normal Intermediária ModificadaSoquete pequeno grande grandeNúmero de golpes por camada 26 21 27Número de camadas 3 3 5Soquete grande grande grande

Pequeno Número de golpes por camada 12 26 55Número de camadas 5 5 5

10 12,73 Pequeno

15,24 12,73

Energia de CompactaçãoCaracterísticas do cilindro Características de compactação

• SOQUETE PEQUENO: MASSA = 2,5 kg; H = 30,5 cm;• SOQUETE GRANDE: MASSA = 4,5 kg; H = 45,7 cm

CURVAS TÍPICASSOLOS FINOS:

MAIORES UMIDADES ÓTIMAS QUE OS SOLOS GROSSOS;MENOS MASSAS ESPECÍFICAS SECAS QUE O SOLOS GROSSOS;CURVAS MAIS FECHADAS: IMPORTÂNCIA EM TERMOS PRÁTICOS.

SOLOS GROSSOS:MENOR VARIAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA COM A UMIDADE;CURVAS MAIS ABERTAS;MAIORES FOLGAS NOS LIMITES DA TOLERÂNCIA DE PROJETO DAS OBRAS DE COMPACTAÇÃO

INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO

SURGIMENTO DE “BORRACHUDOS”

COMPACTAÇÃO NO CAMPOPROCEDIMENTO:

LANÇAMENTO DO MATERIAL SOLTO EM CAMADAS DE PEQUENA ESPESSURA;HOMOGENEIZAÇÃO;CORREÇÃO DA UMIDADE;COMPACTAÇÃO;

COMPACTAÇÃO NO CAMPOPREPARO DO SOLO:

LANÇAMENTO DO SOLO:

ESPALHAMENTO/HOMOGENEIZAÇÃO: CORREÇÃO DA UMIDADE:

GRADEAMENTO: UMIDADE/HOMOGENEIZAÇÃO:

COMPACTAÇÃO NO CAMPOEQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO:

ROLOS LISOS (ESTÁTICOS OU VIBRATÓRIOS: SOLO ARENOSOS;

COMPACTAÇÃO NO CAMPOEQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO:

ROLOS PÉ-DE-CARNEIRO: SOLO ARGILOSOS;

COMPACTAÇÃO NO CAMPOEQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO:

SOQUETES, SAPOS MECÂNICOS, ETC: OBRAS DE POUCA IMPORTÂNCIA OU BAIXOS VOLUME A SEREM COMPACTADOS.

COMPACTAÇÃO NO CAMPOCONTROLE DE COMPACTAÇÃO:

UMIDADE IN SITU:o WOT + ∆w;ο ∆w: PERMITIDO EM PROJETO;o ESTUFA EM LABORATÓRIO; o MÉTODO DA FRIGIDEIRA; o SPEEDY MASSA ESPECÍFICA IN SITU:o MÉTODO DO FRASCO DE AREIA;GRAU DE COMPACTAÇÃO (GC)

(%)100)(,

)( xGCOLABORATÓRIMÁXd

CAMPOd

ρρ

=

COMPACTAÇÃO NO CAMPOCONTROLE DE COMPACTAÇÃO:

ATERROS EXPERMENTAIS: ORIENTAM A ESCOLHA DOS EQUIPAMENTOS A UTILIZAR PARA COMPACTAÇÃO DOS SOLOS, E A ESCOLHA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO A SER EMPREGADA PARA ATINGIR AS CONDIÇÕES DETERMINADAS EM LABORATÓRIO.

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIACBR (CALIFÓRNIA BEARING RATIO) OU ISC (ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA)

ENERGIA DE COMPACTAÇÃO;UMIDADE DE COMPACTAÇÃO.

PENETRAÇÃO DE UM PISTÃO PADRÃO NO SOLO COMPACTADO;

COMPACTAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA;IMERSÃO EM ÁGUA DURANTE 4 DIAS (EXPANSÃO), COM SOBRECARGAS DE 4,5 kg;PENETRAÇÃO DO PISTÃO A UMA VELOCIDADE DE 0,05 pol/min.

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIATRAÇADO DA CURVA PRESSÃO x PENETRAÇÃO:

Diâmetro do pistão(mm):Molde n.º Constante do extensômetro do anel(kgf/div):Anel n.º :

Tempo Penet. Leitura Leitura Carga P(min) (mm) (div) (mm) (N) (Mpa)0,5 0,631,0 1,271,5 1,92,0 2,542,5 3,173,0 3,813,5 4,444,0 5,085,0 6,356,0 7,627,0 8,898,0 10,169,0 11,43

10,0 12,7

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

0

10

20

30

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50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

CORREÇÃO DA CURVA DE PENETRAÇÃOCORREÇÃO DA CURVA DE PENETRAÇÃO

CORREÇÃO DA CURVA PRESSÃO x PENETRAÇÃO:

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA

00

10

20

30

40

50

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

NOVA ORIGEM DO SISTEMA DE EIXOS

CORREÇÃO

POSIÇÃO DO NOVO SISTEMA DE EIXOS

CORREÇÃO DA CURVA PRESSÃO x PENETRAÇÃO:

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA

0

10

20

30

40

50

60

0’ 1’ 2’ 3’ 4’ 5’ 6’ 7’ 8’ 9’ 10’ 11’Penetração (mm)

Pres

são

(kgf

/cm

2 )

LEITURA CORRIGIDA = LEITURA INICIAL - CORREÇÃO

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIACÁLCULO DO CBR:

PRESSÃO-PADRÃO:

(%)100.padrão

igidamedidacorr

pp

CBR =

Penetração (mm)

Pressão-padrão (MPa)

2,54 6,90 5,08 10,35

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIAVALORES DE CBR PARA OS GRUPOS DO SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO UNIFICADO:

SOLOS (SU)CBR

(%)

GW 40 A MAIS DE 80

GP 30 A MAIS DE 60

GM 20 A MAIS DE 60

GC E SW 20 A 40

SP E SM 10 A 40

SC 5 A 20

ML 15 A MENOS DE 2

MH 10 A MENOS DE 2

OL, OH 5 A MENOS DE 2

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIAVALORES DE CBR PARA OS GRUPOS DO SISTEMA HRB:

SOLOS (HRB)CBR

(%)

A-1-a 40 A MAIS DE 80

A-1-b 20 A MAIS DE 60

A-2-4 E A-2-5 25 A MAIS DE 60

A-2-6 E A-2-7 12 A 30

A-3 15 A 40

A-4 4 A 25

A-5 2 A 10

A-6 E A-7 2 A 15