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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ – UFCCENTRO DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL
MECÂNICA DOS SOLOS- COMPACTAÇÃO -
PROF. SILVRANO ADONIAS DANTAS NETO, DOUTOR EM GEOTECNIA
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
16
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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18
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
w(%)
γs(k
N/m
3 )
wotγdmax
?
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
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:
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
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30
40
50
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)
Pres
são
(kgf
/cm
2 )
ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA
0
10
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30
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)
Pres
são
(kgf
/cm
2 )
0
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11Penetração (mm)
Pres
são
(kgf
/cm
2 )
0
10
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30
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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
60
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