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Compactação dos Solos
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Compactação dos Solos
A compactação de um solo consiste basicamente em se reduzir seus vazios com o auxílio de processos mecânicos.
Adensamento - expulsão da águaCompactação - expulsão do ar.
Efeitos principais da compactação:- aumento da resistência do solo- redução da sua compressibilidade e permeabilidade
O índice de vazios final do solo é função do tipo e estado do solo original e da energia empregada na sua compactação.
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Os seguintes fatores são representativos na execução de um trabalho de compactação:- tipo de solo- teor de umidade do solo- energia de compactação (determinada pelo tipo de compactador)- espessura da camada compactada.
Características que são alteradas durante a compactação:- diminuição da permeabilidade- aumento da resistência (capacidade de suporte)- diminuição da compressibilidade do material- diminuição da absorção de água
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CURVA DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS
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ENERGIA DE COMPACTAÇÃOCurvas de compactação para diferentes valores de energia
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Curva de compactação para solos diferentes
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• Compactação dinâmica (por impacto) - compactação se dá pela queda do soquete.
• Compactação estática - compactação se dá pela colocação de um peso sobre a amostra.
• Compactação por amassamento - seria a mais favorável, pois representa com mais fidelidade o rolo pé de carneiro (solos argilosos).
• Compactação por vibração - utilizados para solos pedregulhosos.
TIPOS DE COMPACTAÇÃO
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Compactação dinâmica
E = P. h . N . n / V
onde: E - energia de compactação ( Kg . cm/cm3)P - peso do soqueteh - altura de quedaN - n° de golpes (por camada)n - n° de camadasV - volume total compactado
CILINDRO SOQUETE Ensaio altura volume peso sapata altura N n E
(cm) (cm) (cm3) (Kg) (cm) (cm)
Proctor normal 11,7 10,2 940 2,5 5,0 30,5 25 3 6,00Proctor modificado 11,7 10,2 940 4,5 5,0 45,7 25 5 27,20Método A (DNER) 17,8 15,2 2.090 4,5 5,0 45,7 l2 5 5,87Método B (DNER) 17,8 15,2 2.090 4,5 5,0 45,7 26 5 12,73
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CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO
• Compactação no campo através de:
• - rolo pé de carneiro• - rolo liso• - rolo de pneu
• Solos granulares - rolo liso ( vibratório)
• Solos argilosos - rolo pé de carneiro
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Rolo pé de carneiro
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Rolo pé de carneiro
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Rolo liso
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Rolo liso
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Rolo de Pneus
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Compactadores Manuais
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Motoniveladoras
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Caminhões fora de estrada
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Caminhão pipa
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Aeradores
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Determinação do teor de umidade pelo Método Speedy
• São colocados dentro do aparelho 5 a 20 g de material, cápsulas de carbureto e esferas metálicas.
• Com a agitação do aparelho as esferas quebram as cápsulas de carbureto, ocorrendo a reação de cálcio com a água contida na amostra, produzindo a liberação de um gás expansivo (acetileno)
• O manômetro registra a expansão, com esta a pressão e com o ábaco de
calibração pressão x umidade, determina-se o teor de umidade.
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Speedy
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DETERMINAÇÃO DO PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO
gs = h /( 1 + h )
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MÉTODO DO FRASCO DE AREIA
Por diferença do peso do frasco, antes e depois do ensaio, determina-se o volume que foi escavado, pois é conhecido o s da areia utilizada no frasco.
Pareia/ gs = V buraco
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GRAU DE COMPACTAÇÃO
Representa a porcentagem do peso específico aparente seco máximo que foi obtido no campo
GC = { gs (campo) / gsmax (laboratório)} . 100 0 ≤GC ≤ 100
Especificação de construção (Vargas, pág. 60/66)As exigências de especificação variam conforme o tipo de obra e exigência de órgão contratante
Para o DNER, temos :
camada de sub leito ou reforço (esforços menores)
GC ≥ 95% do proctor normal h ±2% em torno da ótima
camada de base e sub base (esforços maiores)GC ≥ 100% do proctor intermediárioh ± 1% em torno da ótima
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ENSAIO DE CBR
CBR - California Bearing RatioISC - Índice de Suporte Califórnia
Utilizado no dimensionamento de pavimentos flexíveis
Sequência do ensaio, no laboratório :- determinação da hot e gs máx.- determinação das propriedades expansivas do material- determinação do CBR e ISL
Os ensaios são realizados com a amostra de solo compactado em um molde cilíndrico com diâmetro de 15 cm e altura de 17,5 cm, provido de um colarinho com 5 cm de altura, tendo um fundo falso(disco espaçador)
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Ensaio de CBREquipamentos
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Ensaio de CBRPrensa
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ENSAIO DE COMPACTAÇÃO
Através do ensaio de compactação obtemos a hot e o gs max., utilizando os ensaios de proctor normal, modificado, métodos A ou B, (DNER)
ENSAIO DE EXPANSÃO
Molda-se um corpo de prova com hot , coloca-se um papel de filtro sobre a amostra, e acima deste um disco perfurado munido de uma haste ajustável, com uma sobrecarga de discos anulares (4,5 Kg)
Imerge-se o cilindro com a amostra compactada durante 4 dias, sobre a haste coloca-se um extensômetro, faz-se leituras a cada 24 horas, durante os 4 dias, verificando a expansão do material.
P/ sub leitos - expansão ≤3% P/ sub bases - expansão ≤ 2% P/ bases - expansão < 1%
Exp = DDDDh / H
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ENSAIO DE EXPANSÃO
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DETERMINAÇÃO DO CBR OU ISL
Definição do CBRCurva de resistência à penetração x penetração material brita (pura)
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pedra britada 70 Kgf / cm2 - penetração 0,1”105 Kgf / cm2 - penetração 0,2”
CBR = ( P / 70) . 100 � 0,1" CBR = ( P / 105 ) . 100 � 0,2 "
Por exemplo: para P = 14 Kgf / cm2 diríamos que o material teria CBR= 20% da resistência da pedra britada.(adota-se o maior valor)
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EXECUÇÃO DO CBR
Prepara-se dois corpos de prova com a umidade ótima, sendo que um com 12 golpes por camada ( 5 camadas ) e outro com 26 golpes por camada, respectivamente para subleito e para base e sub base, determina-se as umidades e os pesos específicos.
Satura-se os corpos de prova durante 4 dias ( para considerar-se a condição mais desfavorável, ou seja, o solo saturado ).
Mede-se a resistência a penetração de cada um deles mediante a pressão na base superior da amostra, de um pistão com 5 cm de diâmetro com uma velocidade de penetração de 1,25 mm/min, em uma prensa faremos a leitura em um extensômetro, da penetração do solo.
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Tendo em vista a velocidade de penetração de 1,25 mm/min temos:
TEMPO PENETRAÇÃO LEITURA DO EXTENSÔMETROmin DEFORMAÇÃO
0,5 - 0,63 mm1,0 - 1,27 mm2,0 - 2,54 mm4,0 - 5,08 mm6,0 - 7,62 mm8,0 - 10,16 mm
10,0 - 12,70 mm
As leituras do extensômetro do anel medem seus encurtamentos diametrais provenientes da atuação das cargas.
No gráfico de aferição do anel tem-se a correspondência entre as leituras lidas no extensômetrodo anel e as cargas atuantes.
As cargas correspondentes são determinadas através do extensômetro, integrante do anel dinamométrico, por meio destas leituras e da curva de aferição, conhecem-se as cargas atuantes no pistão que divididas pela área fornecem as pressões aplicadas a amostra.
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• Traça-se a curva pressão penetração que deverá ser corrigida devido aos efeitos provenientes da irregularidade do corpo de prova.
• CBR = ( P'1 / 70 ) x 100 ou CBR = ( P'2 / 105 ) x 100• adota-se o maior valor.
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VARIAÇÃO DO CBR COM A ENERGIA
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Compactação dos Solos - Exercícios
1) Determinar a curva de compactação para os resultados obtidos através do Proctor Normal, são eles :h (%) - 12,01 13,81 15,82 17,60 19,50γs(g/cm3) - 1,672 1,724 1,807 1,767 1,676
2) Os valores abaixo foram obtidos em ensaios de compactação empregando o Proctor Normal e o Modificado,Normalh (%) - 7,41 8,71 10,25 11,70 13,21γs(g/cm3) - 1,780 1,897 1,998 1,990 1,919Modificadoh (%) - 6,42 7,96 9,46 10,95 12,57γs(g/cm3) - 1,957 2,097 2,123 2,041 1,957
Quais variações ocorrem nos valores de γs e hot ao alterar as energias de compactação?
3) Um solo com γs max = 1,80 g/cm3 e hot = 16,0% , foi utilizado num aterro, para o qual se especificou GC > 98,0% e ∆h = ± 1,0%. No controle de compactação desse aterro obteve-se :
h (%) - 11,50 13,00 12,60 12,60 12,80γs(g/cm3) - 1,78 1,80 1,79 1,79 1,80
Que implicação poderia haver na aceitação deste aterro?
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Compactação dos Solos - Exercícios
4) Quantas passadas de um compactador tipo “sapo” ( peso = 108,0 kg; altura de queda = 0,40m; e φ = 0,32m) serão necessárias para desenvolver uma energia de compactação igual à do ensaio ProctorNormal, se a compactação no campo for feita em camadas de 0,20m de espessura?
5) Quantas passadas de um compactador tipo “sapo” ( peso = 108,0 kg; altura de queda = 0,40m; e φ = 0,32m) serão necessárias para desenvolver uma energia de compactação igual à do ensaio ProctorNormal, se a compactação no campo for feita em camadas de 0,15m de espessura?
6) Determinar qual deverá ser a espessura de uma camada de solo que será compactada com um “sapo” ( peso = 50,0 kg; altura de queda = 0,20m; e φ = 0,30m), para que seja utilizada a mesma energia de compactação do Proctor Normal. Está programado que serão aplicados 20 golpes de “sapo” em cada ponto do terreno.
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Compactação dos Solos - Exercícios
7) Determinado ensaio de compactação forneceu os seguintes pontos :h (%) - 9,80 12,60 15,60 18,10 22,40γs(g/cm3) - 1,59 1,88 1,85 1,75 1,56
Calcular a umidade ótima e o γs max .
Para uma amostra deste material, quando compactada no campo, obtivemos, através do frasco de areia, que para um volume de 997,0 cm3 a amostra retirada pesou 2.045,0g. Para determinação da umidade temos :
solo + tara + água : 42,735gsolo + tara : 38,670gtara : 11,135g
Qual o grau de compactação e o desvio de umidade desta amostra ?
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