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ESTADO DE MATO GROSSO
SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE SINOP
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
2Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| 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.
3Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| 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.
4Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| 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
5Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução |Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
6Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução |Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
7Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução |Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
8Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução |Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
9Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução |Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
10Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito |Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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
CONCEITO
11Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito |Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
CONCEITO
Gasosa
Líquida
Sólida
Gasosa
Líquida
Sólida
Esforço de compactação
Antes da compactação Após a compactação
Variação de volume
12Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito |Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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.
CONCEITO
13Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação |Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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)
CURVA DE COMPACTAÇÃO
w (%)
d
Ramo
seco
Ramo
úmido
A compactação tem
pouco ou nenhum
efeito
14Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação |Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
A condição tida como ideal para a compactação de um solo é o ponto
definido pelos parâmetros peso específico seco máximo (d max) e teor de
umidade ótimo (wot)
CURVA DE COMPACTAÇÃO
wotw (%)
d
d max
Ramo
seco
Ramo
úmido
15Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação |Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
16Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação |Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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.
CURVA DE COMPACTAÇÃO
Teor de umidade (w)
Peso
esp
ecíf
ico
ap
are
nte
seco
(
d)
Linha de máximos
Curva de saturação
E1> E2> E3
E1
E2
E3
80-90%
Sr = 100%
Limite para o processo de
compactação
Aproximadamente paralelo
à curva de saturação
17Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação |Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
18Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação |Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
19Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação |Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | Solos não
coesivos
20Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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.
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
21Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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.
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
22Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita
basicamente, por quatro vias:
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
23Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita
basicamente, por quatro vias:
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
F
24Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
25Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita
basicamente, por quatro vias:
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
26Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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)
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - CONCEITO
27Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
28Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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coesivos
29Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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).
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - CONCEITO
30Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
Características do ensaio de compactação normatizado pela ABNT, contemplando, além da energia normal, as
energias intermediária e modificada
CilindroCaracterísticas inerentes a cada
energia de compactação
Energia de Compactação
Normal Intermediária Modificada
Pequeno
Soquete Pequeno Grande Grande
Número de camadas 3 3 5
Número de golpes por camada 26 21 27
Grande
Soquete Grande Grande Grande
Número de camadas 5 5 5
Número de golpes por camada 12 26 55
Altura do disco espaçador (mm) 63,5 63,5 63,5
ABNT, 1986
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - CONCEITO
31Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - EQUIPAMENTO
Soquete e cilindro Proctor
32Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - EQUIPAMENTO
Cilindros pequeno (Proctor) e grande
33Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - EQUIPAMENTO
Soquetes pequeno (Proctor) e grande
34Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - EQUIPAMENTO
Compactador mecânico
35Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO - EQUIPAMENTO
Extratores de
corpos-de-prova
36Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
37Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório |Métodos alternativos | Solos não
coesivos
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
COMPACTAÇÃO EM LABORATÓRIO
38Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos |Solos não
coesivos
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.
MÉTODOS ALTERNATIVOS
39Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos |Solos não
coesivos
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.
MÉTODOS ALTERNATIVOS
40Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | 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.
SOLOS NÃO COESIVOS
41Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | 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
SOLOS NÃO COESIVOS
42Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
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| Introdução | Conceito | Curva de compactação | Compactação em Laboratório | Métodos alternativos | 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)
SOLOS NÃO COESIVOS
43Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| 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
44Aula 9 – COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Profª Ana Elza Dalla Roza
| 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.
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