Mecânica dos Solos I Compactação dos Solos Camila Regina Eberle

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1 Mecânica dos Solos I Compactação dos Solos Camila Regina Eberle
ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Mecânica dos Solos I Compactação dos Solos Camila Regina Eberle

2 Razões e histórico da compactação
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Razões e histórico da compactação A compactação de um solo é sua densificação por meio de equipamento mecânico, geralmente um rolo compactador ou soquetes manuais, no caso de áreas menores. Um solo, quando transportado e depositado para a construção de um aterro, fica num estado relativamente fofo e heterogêneo. Por isso, além de pouco resistente e muito deformável, apresenta comportamento diferente de local pra local. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

3 Razões e histórico da compactação
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Razões e histórico da compactação A compactação é empregada em diversas obras de engenharia, como aterros para diversas utilidades, as camadas construtivas dos pavimentos, a construção de barragens de terra, preenchimento com terra no espaço atrás de muros de arrimo e reenchimento das inúmeras valetas que se abrem diariamente nas ruas das cidades. O tipo de obra e de solo disponível vão ditar o processo de compactação a ser empregado, a umidade em que o solo deve se encontrar na ocasião e a densidade a ser atingida. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

4 Objetivos Reduzir futuros recalques Aumentar a rigidez
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Razões e histórico da compactação Objetivos Reduzir futuros recalques Aumentar a rigidez Aumentar a resistência Reduzir a permeabilidade Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

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10 | Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Conceito O processo de compactação de um solo pode ser definido, basicamente, como a redução de seu índice de vazios, sob ação de uma força mecânica Há reacomodação da sua fase sólida e variação na sua fase gasosa, mas sem perda da fase líquida Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

11 Esforço de compactação
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Conceito Antes da compactação Após a compactação Esforço de compactação Gasosa Líquida Sólida Variação de volume Gasosa Líquida Sólida Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

12 | Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Conceito Provavelmente a compactação de solos seja utilizada desde tempos remotos. Mas somente no início do século XX é que surgiram os primeiros trabalhos desenvolvidos no sentido de padronizar a técnica de compactação. Destacam-se os trabalhos de O. J. Porter no Departamento Rodoviário da Califórnia (EUA) e principalmente os trabalhos do engenheiro Ralph R. Proctor, que na década de 1930, publicou também nos Estados Unidos, as suas observações sobre a compactação de aterros de solos. No Brasil, o ensaio foi padronizado pela ABNT através da NBR 7182/1986. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

13 | Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Curva de compactação Define-se a curva de compactação de um solo a partir da relação entre os parâmetros peso específico aparente seco (d) e teor de umidade (w) w (%) gd Ramo úmido Ramo seco A compactação tem pouco ou nenhum efeito Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

14 | Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Curva de compactação A condição tida como ideal para a compactação de um solo é o ponto definido pelos parâmetros peso específico seco máximo (gd max) e teor de umidade ótimo (wot) w (%) gd gd max Ramo úmido Ramo seco wot Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

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16 Limite para o processo de compactação
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Curva de compactação Ao aplicar níveis crescentes de energia de compactação verifica-se o aumento do d max e redução do wot, fazendo a curva se deslocar para cima e para a esquerda no gráfico. O lugar geométrico dos possíveis wot define a chamada linha de máximos do solo, que é paralela a curva de saturação.  80-90% Sr = 100% Limite para o processo de compactação Aproximadamente paralelo à curva de saturação Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

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20 Compactação em laboratório
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório Segundo Rico e Del Castillo (2006) os primeiros métodos utilizados para a compactação em laboratório foram do tipo estático e dinâmico, dada a facilidade de manipulação e padronização. Mais tarde, visando simular o efeito da compactação em campo por rolos pé-de-carneiro, foram desenvolvidos o métodos de compactação por pisoteamento. Finalmente a popularização do uso de vibração nas técnicas de campo levou ao desenvolvimento também dos métodos de compactação por vibração. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

21 Compactação em laboratório
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita basicamente, por quatro vias: Compactação dinâmica - caracterizada pela ação de queda de um soquete sobre a camada de solo. Compactação estática - onde se exerce uma pressão constante sobre o solo, a uma velocidade relativamente pequena. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

22 Compactação em laboratório
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita basicamente, por quatro vias: Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

23 Compactação em laboratório
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita basicamente, por quatro vias: F Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

24 Compactação em laboratório
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita basicamente, por quatro vias: Compactação por pisoteamento - em que, golpes são aplicados ao solo através de um pistão com mola, em vez da tradicional queda de soquete, iniciando-se a compactação pela parte inferior da camada, à semelhança da compactação no campo com o equipamento pé-de-carneiro; Compactação por vibração - na qual, pode-se ou não colocar uma sobrecarga sobre a camada de solo a ser compactada, aplicando-se vibração ao conjunto Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

25 Compactação em laboratório
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita basicamente, por quatro vias: Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

26 Compactação em laboratório - Conceito
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório - Conceito Baseia-se nos estudos de Proctor, a padronização internacional do ensaio de compactação, sendo o mesmo mais conhecido como Ensaio Proctor, que no Brasil foi normatizado pela ABNT (1986) e DNIT (DNER, 1994) Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

29 Compactação em laboratório - Conceito
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório - Conceito O ensaio de compactação dinâmica é o mais utilizado e é aquele desenvolvido por Proctor, que foi inicialmente normatizado pela, hoje, American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) e é conhecido como AASHTO standard ou ensaio Proctor normal. No Brasil, esse ensaio é normatizado pela ABNT (1986) e também pelo DNIT (DNER, 1994). Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

30 Compactação em laboratório - Conceito
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório - Conceito Características do ensaio de compactação normatizado pela ABNT, contemplando, além da energia normal, as energias intermediária e modificada Cilindro Características inerentes a cada energia de compactação Energia de Compactação Normal Intermediária Modificada Pequeno Soquete Grande Número de camadas 3 5 Número de golpes por camada 26 21 27 12 55 Altura do disco espaçador (mm) 63,5 ABNT, 1986 Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

31 Compactação em laboratório - Equipamento
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório - Equipamento Soquete e cilindro Proctor Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

32 Compactação em laboratório - Equipamento
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório - Equipamento Cilindros pequeno (Proctor) e grande Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

33 Compactação em laboratório - Equipamento
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório - Equipamento Soquetes pequeno (Proctor) e grande Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

34 Compactação em laboratório - Equipamento
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório - Equipamento Compactador mecânico Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

35 Compactação em laboratório - Equipamento
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório - Equipamento Extratores de corpos-de-prova Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

36 Compactação em laboratório
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório Na moldagem de corpos-de-prova de dimensões que fogem àquelas prescritas pela ABNT ou DNIT, pode-se empregar a Equação a seguir, que fornece o número de golpes de um soquete não padronizado para compactar um determinado volume de solo em uma energia pré-estabelecida Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

37 Compactação em laboratório
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Compactação em laboratório Onde: E: energia de compactação M: massa do soquete utilizado H: altura de queda do soquete Ngc: número de golpes aplicados por camada Nc: número de camadas V: volume de solo a ser compactado Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

38 Ensaio Normal de compactação (Ensaio de Proctor Normal);
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Métodos alternativos A norma brasileira de ensaio de compactação dispõe de diferentes energias utilizadas: Ensaio Normal de compactação (Ensaio de Proctor Normal); Ensaio Intermediário de Compactação; Ensaio Modificado de Compactação. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

39 Ensaio sem reuso do material; Ensaio sem secagem prévia do solo;
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Métodos alternativos A norma brasileira de ensaio de compactação também prevê as seguintes alternativas de ensaio: Ensaio sem reuso do material; Ensaio sem secagem prévia do solo; Ensaio de solo com pedregulho. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

40 | Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Solos não coesivos Quando compactados, em geral, os solos não-coesivos não apresentam uma curva de compactação bem definida, como ocorre com os coesivos. Para uma dada energia de compactação o peso específico aparente seco é relativamente elevado, estando o solo seco ou saturado. Em teores de umidade intermediários, há pequena variação no peso específico aparente seco. Assim, os conceitos de teor de umidade ótimo e peso específico aparente seco máximo podem perder significado. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

41 emax - índice de vazios do solo no estado mais solto possível
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Solos não coesivos Os solos não coesivos são caracterizados então através do parâmetro compacidade relativa (CR) Onde: emax - índice de vazios do solo no estado mais solto possível emin - índice de vazios do solo no estado mais denso possível e - índice de vazios do solo no estado considerado d max - peso específico aparente seco do solo no estado mais denso possível d min - peso específico aparente seco no estado mais solto possível d - peso específico aparente seco no estado considerado Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

42 | Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Solos não coesivos No Brasil, os índices emax e emin são determinados segundo prescrições, respectivamente, das Normas Técnicas NBR 12004/90 (ABNT, 1990) e NBR 12051/91 (ABNT, 1991) De acordo com a definição apresentada, CR varia de 0 a 1, respectivamente para solos nos estados mais solto e mais compacto possíveis Uma classificação puramente arbitrária divide os solos não coesivos em: compactos (CR > 0,70), soltos (CR < 0,30) e medianamente compactos (0,30 < CR < 0,70) Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

43 Compacidade Relativa, CR (%) Areia muito fofa Abaixo de 15 Areia fofa
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Solos não coesivos Terminologia sugerida por Terzaghi para a classificação de areias segundo a compacidade Classificação Compacidade Relativa, CR (%) Areia muito fofa Abaixo de 15 Areia fofa Entre 15 e 35 Areia medianamente densa Entre 35 e 70 Areia densa Entre 70 e 85 Areia muito densa Acima de 85 Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

44 | Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não coesivos Solos não coesivos As características de compressibilidade e resistência ao cisalhamento dos solos não coesivos relacionam-se com as suas compacidades relativas. Em geral, os solos não coesivos são mais compressíveis quanto menores forem as suas compacidades relativas e mais resistentes ao cisalhamento quanto maiores forem estas. Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Profª Camila Regina Eberle

45 Mecânica dos Solos I Compactação dos Solos Camila Regina Eberle
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