Notas de aula - Compactação de Solos - Profº André Pereira Lima - UVA

Compactação dos SolosCompactação dos Solos

FACULDADE DE ENGENHARIA CIVILDisciplina: Obras de terra (CIV 8305)Turma 1CIV37A

Prof. André Pereira Lima

3. Compactação dos Solos:3.1) Introdução:

COMPACTAÇÃO Processo manual ou mecânico que visa

reduzir o volume de vazios do solo, melhorando suas

características de resistência, deformabilidade e

permeabilidade, tornando-o mais estável.

Compactação dos Solos:3.1) Introdução:

Na prática: Melhoria do solo local qdo não apresenta as

condições requeridas pela obra (pouco resistente, muito

compressível).

Compactação um método de estabilização e melhoria das

propriedades geotécnicas do solo. Outros: mistura solo-

cimento, misturas solo-cal, etc.).

Objetivo Obtenção de um solo, de tal maneira estruturado, que

possua e mantenha um comportamento mecânico adequado

ao longo de toda a vida útil da obra

quanto ao meio adensamento --> expulsão de água compactação --> expulsão de ar

quanto ao tempo adensamento --> lento compactação --> rápido

Compactação dos Solos:3.2) Diferença em relação ao Adensamento:

Compactação dos Solos:3.3) Aplicações:

Barragens de terra (estanqueidade e estabilidade)

Compactação dos Solos:3.3) Aplicações:

Aterros Rodoviários (estabilidade, ausência

recalques)

Reaterros em Muros de Contenção

Compactação dos Solos:3.4) É função de 4 variáveis:

• densidade seca, d• teor de umidade, w%• E = energia (incluído método de

compactação, no. de passadas)• tipo de solo (gradação, presença de

argilo-minerais)

Compactação dos Solos:3.5) Ensaio de Compactação

(ABNT NBR 7182):

Ensaio lab: Ralph Proctor (1933).

Energia de Compactação (E)

Proctor Normal

Cilindro de Compactação (1000ml)

Função = (d, w%, E, solo)

Das, 1998

3.5) Ensaio de Compactação (ABNT NBR 7182):

Equipamentos do Ensaio Proctor Normal

Compactação dos Solos:3.5) Ensaio de Compactação (ABNT NBR 7182):

Curva de Compactação

Ramo ÚmidoRamo Seco

Curva de Saturação (S=100%)

S<100%

S>100% (impossível)

3.6) Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR)

Generalidades: ensaio base de método de dimensionamento

de pavimentos rodoviários origem: EUA, 1939, Eng. Porter Brasil, década de 60, Eng. Murilo Lopes

Compactação dos Solos:

Ensaio:- princípio:

Procura-se obter um número (CBR) que expressa uma relação entre o solo em estudo e um solo padrão. A resistência é expressa pela pressão necessária para se fazer penetrar um pistão cilíndrico de certo diâmetro dentro do solo (em estudo) previamente compactado.

3.6) Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR)

Procedimento: O ensaio é executado sobre um solo compactado nas condições de umidade ótima e peso específico seco máximo do Proctor Modificado, moldado num cilindro especial (CBR)

3.6) Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR)

1a. Etapa: compactação

2a. Etapa: saturação e medida da expansão, 4 dias com

sobrecarga limites

1% --> base 2% --> subbase 3% --> subleito

3a. Etapa: determinação do CBR

prensa; disco vazado; velocidade 1,25 mm/min

3.6) Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR)

Medidas penetração pressão

pressões padrão 0,1” -- 70 kgf/cm² 0,2” -- 105 kgf/cm²

Cálculo do CBR

3.6) Índice de Suporte Califórnia (ISC ou CBR)

Resultados(Ensaio de Compactação):

Resultados (Ensaio de CBR):

Compactação dos Solos:3.7) Energia de Compactação - Ensaios PN, PM e PI:

Ensaio (PI) e (PM) devido a novos equip. campo de grande porte:

possibilidade elevar E maior velocidade na construção de aterro.

Compactação dos Solos:3.8) Fatores que afetam a Compactação

- Influência da Energia de Compactação (mesmo solo):

Compactação dos Solos:3.8) Fatores que afetam a Compactação

- Influência do tipo de solo:

Compactação dos Solos:

3.8) Fatores que

afetam a

Compactação

- Influência do tipo de

solo:

Compactação dos Solos:3.8) Fatores que afetam a Compactação

- Influência do tipo de solo:

Compactação dos Solos:3.8) Fatores que afetam a Compactação

- Influência do tipo de solo (continuação):

Holtz and Kovacs, 1981; Das, 1998

Compactação dos Solos:3.9) Influência da Compactação na estrutura dos solos argilosos:

Compactação dos Solos:3.10) Propriedades de Engenharia - Permeabilidade:

Permeabilidade:

k --> w

kmín wot

Lambe and Whitman, 1979; Holtz and Kovacs, 1981

Compactação dos Solos:3.10) Propriedades de Engenharia - Compressibilidade:

Lambe and Whitman, 1979; Holtz and Kovacs, 1981

Em baixos níveis de tensões, a amostra compactada do ladoúmido é mais compressível do que a compactada do lado seco.

Compactação dos Solos:3.10) Propriedades de Engenharia - Resistência:

Caulinita (Lambe, 1969)

Compactação dos Solos:Por que compactar na wot ???

Rolo liso

Compactação dos Solos:3.11) Equipamentos de Campo:

- Princípios são os mesmos de laboratório:

dmáx = f (solo, água, Energia aplicada pelo equipamento)

E = f (tipo e peso do equipamento, espessura da camada,

número de passadas)

Compactação no campo: pressão, impacto e/ou vibração

Compactação dos Solos:3.11) Equipamentos de Campo:

Rolo pé de carneiro

Rolo lisoRolo pneumático

Sapo mecânico

Compactação dos Solos:3.12) Controle de Compactação no Campo:

Rolo lisoRolo pneumático

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

Compactação dos Solos:3.12) Controle de Compactação no Campo:

Rolo liso

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% (por exemplo)

wcampo aparelho Speedy / “Frigideira” e d h (frasco de areia)

Grau de Compactação: Gc = sempre > 95%

iii) Se as especificações não forem atendidas solo revolvido e uma nova

compactação deverá ser efetuada.

3.12) Controle de Compactação no Campo:

Frasco de Areia (h):

Método Speedy (w%):

Método Frigideira (w%):

3.12) Controle de Compactação no Campo:

3.12) Controle de Compactação no Campo – Frasco de Areia:Um pequeno buraco de 6”(15cm) por 6”(15cm) deprofundidade é cavado no material compactado aser testado. O material é removido e pesado,então é seco e pesado novamente paradeterminar o seu teor de umidade. A umidade dosolo é apresentada como uma porcentagem. Ovolume específico do buraco é determinado peloseu enchimento com areia seca proveniente deum dispositivo de jarro e cone. O peso seco dosolo removido é dividido pelo volume de areianecessária para encher o buraco, obtendo-se adensidade do solo compactado. Esta densidadeé comparada à densidade máxima de Proctorobtida anteriormente, o que nos dá a densidaderelativa do solo que acabou de ser compactado.

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

w% 9,8 12,6 15,6 18,1 22,4d (kN/m3) 15,9 18,8 18,5 17,5 15,6

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:

Exercícios:Você vai executar um aterro compactado onde, a partir de uma série de cinco ensaios de compactação (Proctor Normal), foram obtidos os seguintes resultados:

Teor de Umidade (%) 20,2 21,4 22,5 23,4 25,6

Peso do Cilindro + Solo Úmido (g) 5037 5115 5162 5173 5160

O volume e o peso do cilindro são, respectivamente, 0,942 litros e 3375 g.

Pergunta-se:

Traçar a curva de compactação do material, determinando o valor do teorde umidade ótima e densidade seca máxima.

Dúvidas ???...até a próxima aula!

Não se esqueçam dos exercícios !!!!

Dúvidas ???...até a próxima aula!

Não se esqueçam dos exercícios !!!!