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
INTRODUÇÃO:
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.
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 ) 16 15 14 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 w(%) AR OCLUSO QUE NÃO É EXPULSO
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
MECANISMOS DE COMPACTAÇÃO DOS SOLOS ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS: 18 17 γs(kn/m 3 ) 16 15 14 Estrutura floculada 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 w(%) Estrutura dispersa
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO OBJETIVOS DO ENSAIO DE COMPACTAÇÃO: 18 17 γs(kn/m 3 ) 16 15 w ot γdmax? 14 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 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.
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO ENSAIO NORMAL DE PROCTOR: Energia de compactação (E): E = M. H. Ng. Nc V
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
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 26 21 27 Número de camadas 3 3 5 Soquete grande grande grande 15,24 12,73 Pequeno Número de golpes por camada 12 26 55 Número de camadas 5 5 5 SOQUETE PEQUENO: MASSA = 2,5 kg; H = 30,5 cm; SOQUETE GRANDE: MASSA = 4,5 kg; H = 45,7 cm
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
INFLUÊNCIA DA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO SURGIMENTO DE BORRACHUDOS
COMPACTAÇÃO NO CAMPO PROCEDIMENTO: LANÇAMENTO DO MATERIAL SOLTO EM CAMADAS DE PEQUENA ESPESSURA; HOMOGENEIZAÇÃO; CORREÇÃO DA UMIDADE; COMPACTAÇÃO;
COMPACTAÇÃO NO CAMPO PREPARO DO SOLO: LANÇAMENTO DO SOLO: GRADEAMENTO: UMIDADE/HOMOGENEIZAÇÃO: ESPALHAMENTO/HOMOGENEIZAÇÃO: CORREÇÃO DA UMIDADE:
COMPACTAÇÃO NO CAMPO EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO: ROLOS LISOS (ESTÁTICOS OU VIBRATÓRIOS: SOLO ARENOSOS;
COMPACTAÇÃO NO CAMPO EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO: ROLOS PÉ-DE-CARNEIRO: SOLO ARGILOSOS;
COMPACTAÇÃO NO CAMPO EQUIPAMENTOS PARA COMPACTAÇÃO: SOQUETES, SAPOS MECÂNICOS, ETC: OBRAS DE POUCA IMPORTÂNCIA OU BAIXOS VOLUME A SEREM COMPACTADOS.
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(%)
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.
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.
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 ) 60 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Penetração (mm)
ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA CORREÇÃO DA CURVA PRESSÃO x PENETRAÇÃO: 60 Pressão (kgf/cm 2 ) 50 40 30 20 10 0 CORREÇÃO DA CURVA DE PENETRAÇÃO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Penetração (mm)
ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA CORREÇÃO DA CURVA PRESSÃO x PENETRAÇÃO: Pressão (kgf/cm 2 ) 60 50 40 30 20 10 CORREÇÃO POSIÇÃO DO NOVO SISTEMA DE EIXOS 0 0 NOVA ORIGEM DO SISTEMA DE EIXOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Penetração (mm)
ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA 60 Pressão (kgf/cm 2 ) 50 40 30 20 10 LEITURA CORRIGIDA = LEITURA INICIAL - CORREÇÃO 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Penetração (mm)
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
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
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-2-5 25 A MAIS DE 60 A-2-6 E A-2-7 12 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