Compactação dos Solos
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- Maria do Carmo Bergler Affonso
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1 Capítulo 4 Compactação dos Solos Geotecnia I SLIDES 05 Prof. MSc. Douglas M. A. Bittencourt prof.douglas.pucgo@gmail.com
2 Introdução Solo como material de construção ou de fundação 2
3 Introdução O que é compactação? Processo de densificação do solo no qual se promove a aproximação de suas partículas Objetivos da compactação Conferir homogeneidade ao material Aumentar a resistência Diminuir a compressibilidade, a permeabilidade e a absorção de água Propiciar estabilidade ao longo do tempo 3
4 Introdução Proctor (1933) Relacionou energia de compactação, massa específica e umidade Quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre as partículas é muito alto e não se consegue uma significativa redução dos vazios Para umidades mais elevadas, a água já provoca um certo efeito de lubrificação entre as partículas, que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto A partir de certa umidade, não se consegue mais expulsar água dos vazios (bolhas de ar oclusas) 4
5 Introdução Proctor (1933) Durante a compactação a massa de sólidos e o teor de umidade são constantes O que varia é o índice de vazios! Assim, para uma energia aplicada e uma umidade específica, existe um valor máximo de densidade seca: Densidade seca máxima! Esse teor de umidade é chamado de umidade ótima 5
6 Introdução Curva de Compactação 6
7 Curvas de compactação e curvas de saturação d S S s w w s w 7
8 Curvas de compactação para solos diferentes 8
9 Curvas de compactação para solos diferentes Solo Umidade ótima (%) Densidade seca max. (g/cm³) - média Areia 7 a 12 2,0 Silte 18 a 25 1,6 Argila 30 a 40 1,3 9
10 Ensaio de compactação (NBR 7182) Ensaio de Proctor Normal: Consiste em compactar uma amostra dentro de um recipiente cilíndrico, na forma: 3 camadas; 26 golpes por camada; peso do soquete = 2,5 kgf altura de queda = 30,5 cm Cilindro padrão = 10 cm de diâmetro, altura de 12,73 cm, volume de cm³ 10
11 Ensaio de compactação (NBR 7182) 30,5 cm 11
12 Ensaio de compactação (NBR 7182) 12
13 Ensaio de compactação (NBR 7182) Ensaio de Proctor Normal: O ensaio é feito para 4 ou 5 amostras, pelo menos: 2 abaixo e 2 acima da w ot e 1 próxima à w ot Argilas: w ot tende a quase o valor de LP Elabora-se a curva de compactação Reta no ramo seco Reta no ramo úmido Concordância por meio de uma parábola 13
14 Ensaio de compactação (NBR 7182) Cálculo da Energia em laboratório E P h N V n E = energia de compactação específica (trabalho por unidade de volume) P = peso do soquete (N) h = altura de queda do soquete (m) N = número de golpes por camada n = número de camadas V = volume do cilindro (m³) Qual o valor da Energia no ensaio de Proctor com energia normal? 14
15 Ensaio de compactação (NBR 7182) Ensaio de Proctor Normal cilindro grande: 5 camadas 12 golpes por camada peso do soquete = 4,5 kgf altura de queda = 46 cm Cilindro grande = volume de cm³ Qual o valor da Energia no ensaio de Proctor com energia normal e cilindro grande? 15
16 Ensaio de compactação (NBR 7182) Ensaio de Proctor Energia Intermediária: 5 camadas 26 golpes por camada peso do soquete = 4,5 kgf altura de queda = 45 cm Cilindro grande = volume de cm³ E 12,63 kgf.cm/cm³ 16
17 Ensaio de compactação (NBR 7182) Ensaio de Proctor Energia Modificada: 5 camadas 55 golpes por camada; peso do soquete = 4,5 kgf altura de queda = 45 cm Cilindro grande = volume de cm³ E 26,71 kgf.cm/cm³ 17
18 Influência da Energia de Compactação 18
19 Estrutura do solo compactado 19
20 Compactação no campo Esquema de compactação por camadas; caminhão basculante, trator de esteiras e rolo de compactação 20
21 Compactação no campo Caminhões de transporte 21
22 Compactação no campo Motoniveladoras 22
23 Compactação no campo 23
24 Compactação no campo Compactadores: Compressão (rolo compactador / pé de carneiro ) Solos argilosos Vibração (rolo vibratório) Solos granulares Impacto ( sapo ) Áreas pequenas ou próximo à estruturas 24
25 Compactação no campo 25
26 Compactação no campo 26
27 Compactação no campo 27
28 Compactação no campo 28
29 Compactação no campo Compactadores manuais 29
30 Controle de compactação É feito medindo-se a umidade e o peso específico da cada camada compactada Umidade e desvio de umidade (Δw): Aparelho Speedy Água + carbureto de cálcio em um recipiente fechado: liberação de gás Pressão de gás é medida e relacionada à umidade Método da Frigideira Método expedito do álcool w w w campo ótima 30
31 Controle de compactação Peso específico Cilindro de Hilf Solos argilosos Frasco de areia A diferença de peso, antes e depois do enchimento do furo observada no frasco de areia, dividido pelo peso específico da areia, fornece o volume V procurado 31
32 Controle de compactação Grau de Compactação (GC) GC d, campo d, laboratório 100% Normalmente especifica-se o grau de compactação desejado para um aterro. Ex.: 95%, 98%, 100%. Para solos granulares, também é muito empregada a compacidade relativa para o controle do nível de compactação (CR > 70%) 32
33 Comportamento de solos compactados 33
34 Comportamento de solos compactados Fonte: Assis et. al. (2003) Peso Especifico Seco (kn/m 3 ) Permeabilidade (m/sec) S=100% Teor de Umidade (% 34
35 Ensaio de CBR Denominado Índice de Suporte Califórnia ISC ou California Bearing Ratio CBR O ensaio é muito utilizado para o dimensionamento de pavimentos Sequência do ensaio: Determinação do γ d,máx e w ot pelo ensaio de compactação; Compactar uma amostra na umidade ótima; Deixar a(s) amostra(s) imersas em água por 4 dias e medir sua expansão; Romper as amostras em prensas, determinando-se o ISC ou CBR. 35
36 Ensaio de CBR O índice CBR é medido a partir da penetração de um pistão, sob velocidade controlada, na amostra recém retirada do tanque de imersão; Este pistão está ligado a um anel dinamométrico que registra a tensão necessária à cravação; São feitas leituras periódicas; Os valores medidos são comparados com índices padrões e expressos em porcentagem. 36
37 Ensaio de CBR O CBR é o maior valor dentre os cálculos a seguir: CBR CBR Pressão leitura (0,1") 70 kgf/cm² Pressão leitura (0,2") 105 kgf/cm² 100% 100% Obs.: 1) leitura (0,1 ) = pressão correspondente a uma penetração de 0,1 polegada = 2,54mm. 2) as pressões padrões foram obtidas com uma brita da Califórnia. 37
38 Ensaio de CBR 38
39 Ensaio de CBR 39
40 40
41 Aplicações em Pavimentos Especificações (DNIT, 2006) 41
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