Compactação dos Solos. Fernando A. M. Marinho 2012

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1 Compactação dos Solos Fernando A. M. Marinho 2012

2 Por que Compactar os Solos?

3 Objetivos da Compactação Aumentar a capacidade suporte do solo. Diminuir os recalques indesejados nas estruturas. Controlar a variação de volume. Reduzir ou controlar a condutividade hidráulica. Aumentar a estabilidade de taludes.

4 Capacidade Suporte From J. David Rogers University of Missouri-Rolla

5 Recalques Diferenciais From J. David Rogers University of Missouri-Rolla

6 Fatores que Controlam a Compactação 1. Energia de compactação. 2. Tipo de solo e distribuição granulométrica. 3. Teor de umidade. 4. Densidade seca (Peso específico seco).

7 O que é Compactação? É uma técnica de melhoramento do solo, onde o solo é densificado pela aplicação de um esforço externo. O solo reduz o índice de vazios pela saída de ar. Esforço de compactação + água =

8 Densidade seca Curva de Compactação Water content

9 Densidade seca Curva de Compactação Grãos densificados d, max Teor de umidade ótimo Water content

10 Curva de Compactação O que ocorre com as três fases durante o processo de compactação? Menor índice de vazios e maior densidade seca no teor de umidade ótimo Dificuldade em expulsar o ar

11 Densidade seca( d ) Curva de 100% de saturação Corresponde a 100% de saturação d Gs w 1 wg s S<100% S>100% (impossivel) Todos os pontos da curva de compactação devem se situar abaixo da curva de saturação. Teor de umidade (%)

12 Densidade seca ( d ) Efeito do Esforço de Compactação O aumento do esforço de compactação causa: Menor teor de umidade ótimo Maior densidade seca máxima. E 2 (>E 1 ) Teor de umidade (%)

13 Efeito do Tipo de Solo e Esforço de Compactação

14 Efeito do Tipo de Solo e Esforço de Compactação

15 Densidade seca( d ) Estrutura mais dispersa Estrutura do solo Quanto maior o teor de umidade ou maior a energia de compactação mais a estrutura é dispersa Estrutura mais dispersa Teor de umidade (%)

16 Densidade seca( d ) Linha de Ótimos Curva de Kuczinski Curvas de compactação para diferentes energias Linha de ótimos Teor de umidade (%)

17 Material Granular Aterro Experimental

18 Ralph Proctor Ralph Proctor

19 Ensaio de Compactação de laboratório O objetivo do ensaio é obter a curva de compactação e definir o teor de umidade ótimo e densidade seca máxima para uma energia especificada. Proctor Normal: 3 camadas 26 golpes por camada Soquete de 2.5 kg Altura de queda 305 mm Proctor Modificado: 5 camadas 27 golpes por camada Soquete de 4.5 kg Altura de queda 457 mm Volume do molde 1000 ml

20 Curvas de compactação com três energias. Variação da massa específica com a energia de compactação para três teores de umidade. Sousa Pinto & Yamamoto (1966)

21 Gobara et al. (1985) Desvio percentual do teor de umidade ótimo versus desvio percentual de densidade seca máxima.

22 Curvas típicas dos solos de Ohio

23 Efeito da presença de material mais grosso

24 Efeito do tipo de solo Areia argilosa Argila de baixa plasticidade Silte Argila de alta plasticidade

25 O valor de w ot pode ser estimado por correlações estatísticas entre umidades ótimas e densidade úmida. u d ( 1 w) Correlação entre parâmetros de compactação e limites de Atterberg (Vargas, 1981)

26 Correlação entre parâmetros de compactação, limites de Atterberg e sucção na umidade ótima. Marinho & Oliveira (2011)

27 Densidade Seca (kn/m 3) Outros materiais - Lodo de ETA S = 100% 80% 60% AM-1 - Lodo + 10% solo AM-2 - Lodo + 20% solo Marinho (2001) Teor de Umidade (%)

28 Compactação no campo Tipos de compactadores: Compactador de rolo liso Compactador manual vibratório Compactador de pneu Compactador pé de carneiro.

29 Compactação no campo

30 Rolo pé-de-carneiro O rolo pé-de-carneiro foi patenteado em From J. David Rogers University of Missouri-Rolla O cilíndro era preenchido com areia.

31 Rolo Pé de Carneiro

32 Compactação Pneumática

33 Rolo Liso

34 Manual

35 Compactação por impacto

36 Tipos de compactadores a aplicação e energia Rolo liso Equipamento com Pneus de boracha Rolo Pé de carneiro solo arenoso solo arenoso solo argiloso Pressão (kpa ("energia")

37 Fatores que Controlam a Compactação 1. Energia de compactação. 2. Tipo de solo e distribuição granulométrica. 3. Teor de umidade. 4. Densidade seca (Peso específico seco).

38 Equipamentos

39 Área de Empréstimo Tipo de Solo

40 Ajuste de Teor de Umidade

41 Ajuste de Teor de Umidade Observação ainda é um dos melhores métodos de controle. Excesso de poeira é um indício de teor de umidade abaixo do ótimo.

42 Ajuste de Teor de Umidade

43 Espessura da Camada Lançada

44 Especificação de Compactação 1. Especificação de execução O que fazer e como fazer 2. Especificação de Performance Controle de grau de compactação (ensaios)

45 Princípio do Controle de Compactação d Specificações de compactação w d,fcampo =? W campo =? Compare! Aterro Compactado

46 Densidade seca( d ) Objetivo do controle de compactação Evitar que uma camada indequadamente compactada seja coberta por outra antes da análise. d max d max, w aterro G. C. d d aterro max w w w aterro w ótima w ótima Teor de umidade (%)

47 Controle de Compactação É uma verificação sistemática onde se verifica, em intervalos regulares, se a compactação foi feita de acordo com as especificações 1 teste por 1000 m 3 de solo compactado Densidade (grau de compactação) Teor de umidade Formas de se monitorar a densidade no campo: Frasco de areia Densímetro nuclear TDR Método de Hilf

48

49

50 Método de Hilf Determina-se a densidade úmida do aterro compactado ( a ), sem se preocupar em obter a umidade (w a ). Acrescenta-se água ou seca-se a amostra em quantidades determinadas ( m ag ). Calcula-se a percentagem z dessa água acrecida ou retirada, em relação a massa úmida inicial da amostra com a umidade do aterro (w a ). z 100 M M ag M M d d w M d wa (100 w ) a w wa 100 w De cada amostra determina-se a densidade úmida moldando-se corpos de prova no cilindro de Proctor. Traça-se então, em gráfico, a relação /(1+z/100) em função de z. Esta relação terá um máximo em z m. Dividindo-se o valor de a pelo máximo da curva obtida tem-se o grau de compactação. Para se obter o desvio de umidade acrescenta-se a z m uma correção que, é dada pela expressão: Zm( wot z 100 z m m ) a

51 Normograma de Hilf (IPT)

52 TDR ASTM - D Standard Test Method for Water Content and Density of Soil in Place by Time Domain Reflectometry (TDR)

53 Compactação Dinâmica Martelo Massa = 5-30 t Queda = m

54 Compactação Dinâmica

55 Compactação Dinâmica

56 Características Mecânicas, Hidráulicas e de Defomabilidade de Solos Compactados

57 Sousa Pinto (2000) Variação do coeficiente de permeabilidade com a umidade e a densidade de compactação

58 Sousa Pinto (2000) Sousa Pinto (2000) Variação da deformabilidade edométrica com a umidade e a densidade de compactação, com o solo inundado. Variação da compressibilidade edométrica com a umidade e a densidade de compactação, com o solo na umidade de moldagem.

59 Sousa Pinto (2000) Variação da deformabilidade em ensaios triaxiais não drenados com a umidade e densidade de compactação.

60 Sousa Pinto (2000) Variação da resistência em termos de tensão efetivas, com a umidade e a densidade de compactação.

61 Sousa Pinto (2000) Variação da resistência em ensaios triaxiais não drenados com a umidade e a densidade de compactação.

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