MECÂNICA DOS SOLOS - COMPACTAÇÃO -

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ UFC CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL MECÂNICA DOS SOLOS - COMPACTAÇÃO - PROF. SILVRANO ADONIAS DANTAS NETO, DOUTOR EM GEOTECNIA

2 INTRODUÇÃO:

3 COMPACTAÇÃO: DEFINIÇÃO E OBJETIVOS 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.

4 MECANISMOS DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS VARIAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA COM A UMIDADE: 18 A ÁGUA ATUA COMO AGENTE LUBRIFICANTE 17 ELEVADO ATRITO ENTRE PARTÍCULAS γs(kn/m 3 ) w(%) AR OCLUSO QUE NÃO É EXPULSO

5 MECANISMOS DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS VARIAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA COM A UMIDADE: Solo Energia Energia Energia Água Ar Solo solto: ms; Água: Vw1; Ar: Var; Vazios: Vv = Vw1 + Var Solo: V. Solo: ms; Água: mw1; Ar: Var 1 < Var; Vazios: Vv1 < Vv; Solo: V1 < V; ρs1 > ρ Solo: ms; Água: mw2 > mw1; Ar: Var2 < Var1; Vazios: Vv2 < Vv1; Solo: V2 < V1. ρs2 > ρs1 Solo: ms; Água: mw3 > mw2 Ar: Var3 < Var2; Vazios: Vv3 > Vv2 Solo: V3 > V2. ρs3 < ρs2

6 MECANISMOS DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS: γs(kn/m 3 ) Estrutura floculada w(%) Estrutura dispersa

7 COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO OBJETIVOS DO ENSAIO DE COMPACTAÇÃO: γs(kn/m 3 ) w ot γdmax? w(%) 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.

8 COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO ENSAIO NORMAL DE PROCTOR: Energia de compactação (E): E = M. H. Ng. Nc V

9 COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO ENSAIO DE COMPACTAÇÃO: CURVA DE COMPACTAÇÃO: ρ = m T V ρ d ρ = 1+ ω (w, ρ d ) CURVA DE SATURAÇÃO: ρ d S. ρ g. ρ w = S. ρ + ρ. w w g

10 COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO ENERGIAS DE COMPACTAÇÃO: ENERGIA NORMAL: ENSAIO DE PROCTOR NORMAL; ENERGIA INTERMEDIÁRIA: ENSAIO DE PROCTOR INTERMEDIÁRIO; ENERGIA MODIFICADA: ENSAIO DE PROCTOR MODIFICADO. Características do cilindro Energia de Compactação Características de compactação d (cm) h (cm) Tipo Normal Intermediária Modificada Soquete pequeno grande grande 10 12,73 Pequeno Número de golpes por camada Número de camadas Soquete grande grande grande 15,24 12,73 Pequeno Número de golpes por camada Número de camadas SOQUETE PEQUENO: MASSA = 2,5 kg; H = 30,5 cm; SOQUETE GRANDE: MASSA = 4,5 kg; H = 45,7 cm

11 CURVAS TÍPICAS SOLOS 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

12 INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO SURGIMENTO DE BORRACHUDOS

13 COMPACTAÇÃO NO CAMPO PROCEDIMENTO: LANÇAMENTO DO MATERIAL SOLTO EM CAMADAS DE PEQUENA ESPESSURA; HOMOGENEIZAÇÃO; CORREÇÃO DA UMIDADE; COMPACTAÇÃO;

14 COMPACTAÇÃO NO CAMPO PREPARO DO SOLO: LANÇAMENTO DO SOLO: GRADEAMENTO: UMIDADE/HOMOGENEIZAÇÃO: ESPALHAMENTO/HOMOGENEIZAÇÃO: CORREÇÃO DA UMIDADE:

15 COMPACTAÇÃO NO CAMPO EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO: ROLOS LISOS (ESTÁTICOS OU VIBRATÓRIOS: SOLO ARENOSOS;

16 COMPACTAÇÃO NO CAMPO EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO: ROLOS PÉ-DE-CARNEIRO: SOLO ARGILOSOS;

17 COMPACTAÇÃO NO CAMPO EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO: SOQUETES, SAPOS MECÂNICOS, ETC: OBRAS DE POUCA IMPORTÂNCIA OU BAIXOS VOLUME A SEREM COMPACTADOS.

18 COMPACTAÇÃO NO CAMPO CONTROLE DE COMPACTAÇÃO: UMIDADE IN SITU: o ο o o o W OT + w; w: PERMITIDO EM PROJETO; ESTUFA EM LABORATÓRIO; MÉTODO DA FRIGIDEIRA; SPEEDY MASSA ESPECÍFICA IN SITU: o MÉTODO DO FRASCO DE AREIA; GRAU DE COMPACTAÇÃO (GC) GC = ρ ρ d ( CAMPO) d, MÁX ( LABORATÓRIO ) x100(%)

19 COMPACTAÇÃO NO CAMPO CONTROLE 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.

20 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA CBR (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.

21 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA TRAÇADO 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 0,63 1,0 1,27 1,5 1,9 2,0 2,54 2,5 3,17 3,0 3,81 3,5 4,44 4,0 5,08 5,0 6,35 6,0 7,62 7,0 8,89 8,0 10,16 9,0 11,43 10,0 12,7 Pressão (kgf/cm 2 ) Penetração (mm)

22 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA CORREÇÃO DA CURVA PRESSÃO x PENETRAÇÃO: 60 Pressão (kgf/cm 2 ) CORREÇÃO DA CURVA DE PENETRAÇÃO Penetração (mm)

23 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA CORREÇÃO DA CURVA PRESSÃO x PENETRAÇÃO: Pressão (kgf/cm 2 ) CORREÇÃO POSIÇÃO DO NOVO SISTEMA DE EIXOS 0 0 NOVA ORIGEM DO SISTEMA DE EIXOS Penetração (mm)

24 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA 60 Pressão (kgf/cm 2 ) LEITURA CORRIGIDA = LEITURA INICIAL - CORREÇÃO Penetração (mm)

25 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA CÁLCULO DO CBR: CBR = PRESSÃO-PADRÃO: p medidacorrigida p padrão.100(%) Penetração (mm) Pressão-padrão (MPa) 2,54 6,90 5,08 10,35

26 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA VALORES 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

27 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA VALORES 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 A MAIS DE 60 A-2-6 E A 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

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