Compactação

CONTRUÇÕES PESADAS

Compactação

Os solos utilizados para aterros de obras de terraplanagem devem preencher alguns requisitos que melhorem seu comportamento, ou seja:

• Aumento da resistência de ruptura;

• Redução de possíveis variações volumétricas, quer pela ação de cargas, quer pela ação da água;

• Impermeabilização, pela redução do coeficiente de permeabilidade, resultante do menor volume de vazios;

Tipos de compactação

Há quatro tipos de esforço de compactação para solo ou asfalto:

1- Vibração

2 - Impacto

3- Amassamento

4- Pressão

Compactação –solos coesivos ou argilosos

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

Solos coesivos - compactação

• Estas variam, geralmente, de 3 a 5kg/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;

Compactação – solos arenosos

• Nos solos arenosos o efeito vibração é fundamental. Por isso os rolos lisos vibratórios são os indicados.

Tipos de Compactação

Diferentes tipos de esforço são encontrados nos dois tipos principais de força de compactação:

Estático e vibratório.

Estático

Força estática é simplesmente o peso próprio da máquina aplicando força para baixo sobre a superfície do solo, comprimindo as partículas do solo.

A única maneira de modificar a força efetiva de compactação é pela adição ou subtração do peso da máquina.

Compactação estática é restrita a camadas superiores do solo e é limitada a determinada profundidade. Amassamento e pressão são dois exemplos de compactação estática

Força vibratória

Utiliza um mecanismo, normalmente motorizado, para criar uma força descendente em acréscimo ao peso estático da máquina.

vibração

O mecanismo vibratório é normalmente um peso excêntrico giratório ou combinação de pistão/mola (em compactadores).

Compactação – solos misturados

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.

Pistas experimentais

Em algumas situações executam-se PISTAS EXPERlMENTAIS 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.

Especificação para compactação

Cabem ao executor e à fiscalização a determinação dos parâmetros para atingir uma compactação bem feita.

Parâmetros de compactação

Grau de compactação Relação entre a massa específica obtida

no campo e a massa específica máxima obtida em laboratório.

Grau de compactação

O DNIT exige que G% atinja 95% até 60 cm abaixo do “graide” , com a compactação feita na umidade ótima.

A variação admissível é de +- 3%. A espessura da camada após

adensamento deve ficar entre 20 e 30 cm.

Compactação – equipamentos indicadosSolos coesivos Misturas Solos granulares Características

100% Silte Argila+silte+areia 100% Pedras

Argila Areia

pé de carneiro Peso estático e amassamento

pé de carneiro vibratório Peso estático e vibração

rolo liso vibratório Vibração

rolo de pneus leve Peso estático e amassamento

rolo pneus, pesado, rodas de grande Amassamento

rolo de grade ou malha

rolo liso metálico estático ( 3 rodas ) Peso estático

rolo de placas

rolos combinados: padfoot vibratório pesado, autopropelido Peso estático,

amassamento,

vibração, impacto

Escolha do equipamento de compactaçãoEscolha do rolo compactador Tipo de rolo Peso máximo Espessura máxima Uniformidade Tipo de solo

toneladas após compactação da camada

Pé de carneiro 20 40 cm Boa Argilas e siltes

estático

Pé de carneiro 30 40 cm Boa Misturas de areia

vibratório com silte e argila

Pneumático leve 15 15 cm Boa Misturas de areia

com silte e areia

Pneumático pesado 35 35 cm Muito boa Praticamente todos

Vibratório c/ rodas 30 50 cm Muito boa Areias, cascalhos,

metálicas lisas material granular

Liso metálico 20 10 cm Regular Materiais granulares

estático, 3 rodas - brita –

Rolo de grade - malha 20 20 cm Boa Materiais granulares

ou em blocos

Combinados 20 20 cm Boa Praticamente todos

Compactação

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

1. Aumentar o peso (P) do rolo;

Adensamento

2. Aumentar o número (N) de passadas ;

Adensamento

3. Diminuir a velocidade (v) do equipamento de compactação ;

Adensamento

4. Reduzir a espessura ( e) da camada .

Número de Passadas

O grau de compactação aumenta substancialmente nas primeiras passadas, e as seguintes não contribuem significativamente para essa elevação.

Número de Passadas

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.

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.

Espessura da Camada

Equipamentos diversos exigem espessuras de camada diferentes.

A tabela "Escolha do rolo compactador" é uma orientação inicial, devendo a escolha levar em consideração outros fatores.

Espessura da Camada

Geralmente se adotam espessuras menores que as máximas, para garantir compactação uniforme em toda a altura da camada.

Homogeneização da Camada

Feita com motoniveladoras (figura abaixo), 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.

Motoniveladora

Velocidade de Rolagem

A movimentação dos pés-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.

Velocidade de Rolagem

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.

Velocidade de Rolagem

Rolos pneumáticos admitem velocidades da ordem de 10 a 15 km/h, rolos pés-de-carneiro 5 a 10 km/h e vibratórios de 3 a 4 km/h.

Velocidade de Rolagem

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).

Velocidade de Rolagem

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 freqüências pois acrescenta ao peso do rolo vibratório o efeito de impacto.

Produção de um Rolo Compactador

PRODUÇÃO DE UM ROLO COMPACTADOR

O rendimento de um rolo pode ser avaliado por

Onde

L = largura do rolo compressor em metros;

E = espessura da camada em cm;

V = velocidade do rolo em km/h

N = número de passadas do rolo

N

VELhmR

...10)/( 3

Rolo compactador

Rolo pneumático

Rolo compactador

Rolos compactadores

Compactação

Grau 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 so 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.

Compactação

Se executada indevidamente, pode dar margem a uma acomodação do solo e causar custos de manutenção desnecessários ou mesmo a perda da estrutura.

Compactação

Cada tipo de solo se comporta diferentemente com respeito à densidade máxima e umidade ótima.

Logo, cada tipo de solo tem suas exigências e controles próprios.

Solos & equipamentos de compactação PÉ DE CARNEIRO

DE ROLO VIBRATÓRIO

IMPACTO

PÉ DE CAENEIRO ESTÁTICO

ROLO COM GRADE NIVELADORA

PRESSÃO COM AMASSAMENTO

COMPACTADOR DE PLACA VIBRATÓRIA

ROLO VIBRATÓRIO

PÉ DE CARNEIRO DE ROLO

VIBRATÓRIO.

VIBRAÇÃO

NIVELADORA

COMPACTADOR DE ROLO

EMBORRACHADO

CARREGADOR

ROLO COM GRADE

AMASSAMENTO COM PRESSÃO

CASCALHO

12+

POBRE NÃO BOM MUITO BOM

AREIA

10+/-

POBRE NÃO EXCELENTE BOM

SILTE

6+/-

BOM BOM POBRE EXCELENTE

ARGILA

6+/-

EXCELENTE MUITO BOM NÃO BOM

Umidade & Densidade

Umidade x Densidade do solo.O teor de umidade do solo é vital para

uma compactação apropriada. A umidade age como um lubrificante dentro do solo, fazendo as partículas se ajustarem.

Muito pouca umidade significa compactação inadequada – as partículas não podem se mover entre si para alcançar maior densidade.

Efeito da Umidade

Excesso de umidade deixa a água preenchendo espaços vazios e subseqüentemente diminui a capacidade de suportar carga.

Curva de compactação

Ensaios de caracterização

Determinação da Densidade no Campo.

Teste do Cone de AreiaProcedimento do teste.

Um pequeno buraco de 15 x 15 cm de profundidade é cavado no material compactado a ser testado. O material é removido e pesado, então é seco e pesado novamente para determinar seu teor de umidade. A umidade do solo é apresentada como uma porcentagem.

O volume específico do buraco é determinado pelo enchimento com areia seca proveniente de um dispositivo de jarro e cone. O peso seco do solo removido é dividido pelo volume de areia necessário para encher o buraco.

Teste do Cone de Areia

Teste do Balão Densimetro

FIM