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Wechsel des Folienlayouts
A WIRTGEN GROUP COMPANY
PRINCÍPIOS DE COMPACTAÇÃO
Rolos Compactadores de solos
Eng. Juliano Gewehr Engenharia de Aplicação – Wirtgen Group
SICEPOT-MG 04/07/2016
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Wechsel des Folienlayouts
História
Primeiros compactadores pelos anos 1800, movimentados por cavalos
1911: primeiro rolo motorizado HAMM.
1932: primeiro rolo tandem HAMM.
1963: primeiro rolo de pneus HAMM.
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História
Desenvolvimento contínuo até o portfólio atual
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Wechsel des Folienlayouts
Fábrica na Alemanha
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Fábrica na Alemanha
Produção própria dos cilindros e montagem do sistema vibratório
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Rolos produzidos no Brasil
Fábrica da Ciber
Porto Alegre - RS
Rolo compactador de solos
3411 / 3411 P
Rolo compactador de asfalto
HD 90
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Rolos produzidos no Brasil
Lançamento 2016:
Rolo tandem versão combinado HD 90 K
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Princípios básicos de compactação
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Princípios básicos de compactação
COMPACTAÇÃO
Maior capacidade de carga;
Solo estabilizado;
Material coeso;
Camada regularizada;
Superfície com maior dureza;
Maior vida útil da estrutura.
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Princípios básicos de compactação
EXEMPLO DE BOA COMPACTAÇÃO
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Princípios básicos de compactação
MÁ COMPACTAÇÃO
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Princípios básicos de compactação
Aumento da fricção
Redução dos vazios
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Princípios básicos de compactação
COMPACTAÇÃO
Passagem de equipamentos que transmitam ao solo a energia de compactação necessária.
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Sistemas de compactação
Sistemas de Compactação
EstáticaDinâmica
Vibração Oscilação
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Compactação estática
Ação apenas do peso
Atrito entre as partículas gera uma força contrária à compactação
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Compactação estática
Carga Linear Estática
Carga aplicada no eixo (kg)
Largura do cilindro(cm)
kg
cm
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Carga linear estática
Tipo Carga linear estática
Linha Compacta 1,5 – 4 t 8 - 15 kg/cm
Rolos Tandem 7 – 13 t 25 – 30 kg/cm
Rolos de Solos 5 – 11 t 20 – 30 kg/cm
Rolos de Solos 12 – 25 t 40 – 70 kg/cm
Rolo estático de três cilindros 35 – 60 kg/cm
Rolo estático de Pneus 1000 – 3200 kg por pneu
Alguns exemplos do portfólio HAMM:
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Compactação dinâmica
Vibração das partículas reduzem o atrito entre as mesmas, facilitando a compactação.
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Compactação dinâmica
Fatores de influência:
Amplitude
Frequência
Velocidade de compactação
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Compactação dinâmica
Giro dos contrapesos geram as forças vibratórias
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Amplitude
DistânciaAmplitude
É a medida de quanto o cilindro se move a partir de sua
posição inicial durante a compactação
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Amplitude
Amplitude maior alcança uma profundidade maior
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Peso excêntrico
Peso fixo
Peso deslocável
Direção efetiva do peso fixo
Direção efetiva do peso deslocável
Direção resultante
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Frequência
Número de vezes que o cilindro rotaciona por segundo.
A frequência é medida em Hertz (Hz).
Hz
1s
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Frequência
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Compactação de solos
25.085 kg + 6.610 kg
= 31.695 kg
Impacto Dinâmico = Força Centrífuga + Peso do módulo dianteiro
Compactação Vibratória
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Compactação de solos e asfalto
Compactação de Solos
Pode ser refeita.
Compactação Asfáltica
Regularidade e prevenção de quebra de agregados são essenciais.
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Compactação asfáltica
Rolo Combinado
(vibração + pneus)
Rolo Tandem
(duplo cilindro vibratório)
Rolo de Pneus
(compactação estática)
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Número de Nijboer
N =Carga Linear Estática (kg/cm)
Diâmetro do cilindro (cm)[kg/cm²]
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Número de Nijboer
“N“ não deve ser maior que 0,25 kg/cm²
Rolos Compactos (4t): 0,17 kg/cm²
Rolos Tandem (9t): 0,24 kg/cm²
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Carga aplicada pelo rolo de pneus
1.000 – 3.200 kg por pneu
Ex: rolo 24 t / 8 pneus = 3 t por pneu
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Compactação de solos
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Compactação
POR QUE COMPACTAR?
Redução dos vazios;
Acréscimo da densidade;
Aumentar a resistência.
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Compactação
POR QUE COMPACTAR?
Redução dos vazios;
Acréscimo da densidade;
Aumentar a resistência.
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Compactação de solos
PARÂMETROS DE INFLUÊNCIA
Tipo de solo;
Formato da partícula;
Curva granulométrica;
Umidade do material;
Espessura da camada;
Condição do subleito.
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Compactação de Solos
Cilindro PATA
Solos coesivos
(argila, silte, etc...)
Cilindro LISO
Solos granulares
(areia, cascalho, etc...)
Tipo de solo x opções de cilindros
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Compactação de solos
GRANULARES
Apresentam drenagem livre
COESIVOS
Apresentam retenção de água
Tipo de solo
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Compactação de solos
Tipo de solo
Solo Granular
Partículas grandes;
Grãos em formatos cúbicos ou arredondados;
Desprovidos de coesão;
Menor influência no teor de umidade;
Resistência à deformação;
Atrito entre os grãos.
Solo Coesivo
Partículas pequenas;
Grãos em formatos lamelares e alongados;
Alta coesão entre as partículas;
Resistentes à penetração da água, e uma vez penetrada, difícil retirada;
Grande influência do teor de umidade;
Alta plasticidade, permite variação da
forma sem alterar volume.
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Compactação de solos
Tipo de solo
Solo granular antes e depois da compactação.
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Compactação de solos
Tipo de solo
Solo coesivo antes e depois da compactação.
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Compactação de solos
Tipo de solo
Solo misto antes e depois da compactação.
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Compactação de solos
Perfil RESUMIDO do solo brasileiro:
1
2
3
4
5
Região Amazônica (1): argila laterítica
Região Centro-Norte (2): argila rija
Nordeste (3): argila e areia residual
Litoral (4): argila siltosa e arenosa
Centro-Sul (5): argila siltosa
PREDOMINÂNCIA DE ARGILA!
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Compactação de solos
Formato das partículas
arredondado
arredondado compacto
prismático
gasto
alongado
liso
Afeta diretamente a compactação e a capacidade de suporte do solo
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Compactação de solos
Formato das partículas
Partículas arredondadas são mais fáceis de compactar, mas se desagregam com facilidade.
Partículas angulares podem ficar presas ou bloqueadas. A compactação é mais difícil,
mas a camada fica mais estável.
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Compactação de solos
Distribuição granulométrica
Verificação do tamanho das partículas e da forma de distribuição;
Processo de peneiramento;
Análise residual em cada peneira;
Pesados e convertidos em % por massa;
Curva granulométrica resultante.
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Compactação de solos
Distribuição granulométrica
Classificação (HRB/AASHTO):
Solos granulares (P200 < 35%)
A-1 – Pedregulho
A-2 – Areia fina
A-3 – Areia siltosa / argilosa
Solos coesivos (P200 > 35%)
A-4 e A-5 – Solos siltosos
A-6 e A-7 – Solos argilosos
Peneirador mecânico
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Compactação de solos
Distribuição granulométrica
A curva granulométrica resultante pode ser comparada com as curvas normatizadas.
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Compactação de solos
Umidade do Solo
Teor de umidade ótimo, para diferente tipos de solos.
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Compactação de solos
Umidade do Solo
Densidade
Densidade Proctor
Curva de Proctor
Teor de água
Baixo teor de água UMIDADE ÓTIMA. Alto teor de água
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Compactação de solos
Umidade do Solo
Material muito seco Material muito úmidoTeor de água ideal
Atritos entre as partículas dificultam a compactação.
Água preenche os vazios e impede o adensamento do solo.
Próximo da umidade ótima a água provoca efeito lubrificante.
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Compactação de solos
Espessura da camada
Solos coesivos:
Rolos 11 ton: até 30 cm
Rolos 20 ton: até 50 cm
Solos granulares:
Rolos 11 ton: até 50 cm
Rolos 20 ton: até 100 cm
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Compactação de solos
Compactação do subleito e aterros
Aterro Subleito
Camadas granulares de Base e Sub-base
Início camadas de base
Início camadas asfálticas
Camadas asfálticas
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Compactação de solos
Compactação do subleito e aterros
Romanos foram os introdutores das técnicas de construção de rodovias;
Compactação com a utilização de socadores manuais.
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Compactação de solos
Espalhamento e regularização
MotoniveladoraTrator de Esteiras
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Compactação de solos
Homogeneização e umedecimento
Pipa (irrigação)Grade de disco (aeração)
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Compactação de solos
Oportunidade de uso da Estabilizadora e Recicladora
Mistura e homogeneização do solo;
Correção de umidade por dosagem eletrônica.
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Compactação de solos
Oportunidade de uso da Estabilizadora e Recicladora
Compartimento de mistura Adição e dosagem de água
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Compactação de solos
Oportunidade de uso da Estabilizadora e Recicladora
Quantidade de água é controlada eletronicamente
Seleção em % de umidade ou l/min
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Compactação de solos
Execução da Compactação do solo ou aterro de material coesivo
Cilindro vibratório corrugado (pata)
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Compactação de solos
Aplicação material granular de base
Aplicação com VibroacabadoraAplicação com Motoniveladora
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Compactação de solos
Execução das camadas granulares de base
Cilindro vibratório liso Rolo de Pneus
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Compactação de solos
Execução das camadas granulares de base
Na Europa são utilizados rolos tandem
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Compactação de solos
Execução das camadas granulares de base
Última passada com rolos de pneus
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Compactação de solos
Execução das camadas granulares de base
Pneu tem a propriedade de selar a superfície
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Ensaios e controle de compactação
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Ensaios e controle de compactação
Ensaios
Grau de CompactaçaoTeste de Carga
Valor CBR % (porcentagem)
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Teste de carga
CBR (Índice de Suporte Califórnia)
ABNT 9895
Método de ensaio empírico utilizado por órgãos rodoviários no Brasil e no mundo;
Pressão necessária para penetração em uma amostra que permite a avaliação do solo.
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Teste de carga
CBR (Índice de Suporte Califórnia)
ABNT 9895
Relação entre um corpo de prova do solo ensaiado e de uma brita graduada utilizada como referência;
Determinação do índice CBR e da expansão do material.
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Teste de carga
CBR Qualidade Utilização
0 - 3 péssimo Sub-base
3 – 7 ruim a regular Sub-base
7 – 20 regular Sub-base
20 – 50 bom Base, Sub-base
> 50 excelente Base
CBR (Índice de Suporte Califórnia)
ABNT 9895
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Teste de compactação
Ensaios em laboratório Ensaios no campo
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Verificação da compactação
TESTE “DA MÃO”
O material é apertado manualmente:
Se está pulverulento e não mantiver a forma, está muito seco;
Se está moldável e se fragmenta em apenas dois pedaços, tem a quantidade certa de umidade para uma compactação adequada;
Se está muito plástico e não se fragmenta, tem muita umidade para compactação.
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Teste de compactação
DENSIDADE DO SOLO
Testes em laboratório que indicam a densidade máxima do solo;
Verificação da umidade para alcançar a densidade máxima;
Obter uma curva de densidade da umidade que identifique o ponto da umidade ótima.
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Ensaios de compactação
TIPOS DE ENSAIOS
Teste do frasco de
areiaDensímetronuclear
Teste do cilindroProctor
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Ensaios de compactação
Ensaio de Compactação PROCTOR
NBR 7182 da ABNT
Ralph Proctor (1933)
Teste para determinar o teor de umidade ótimo;
UM SOLO PRECISA TER UMA QUANTIDADE IDEAL (OU ÓTIMA) DE UMIDADE PARA ALCANÇAR A DENSIDADE MÁXIMA;
Menor esforço de compactação para se alcançar os resultados desejados.
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Ensaios de compactação
Ensaio de Compactação PROCTOR
NBR 7182 da ABNT
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Ensaios de compactação
Ensaio de Compactação PROCTOR
NBR 7182 da ABNT
30 cm45 cm
2,5 kg4,5 kg
Proctor
Modificado
Proctor
Normal
27 golpes
por
camada
26 golpes
por
camada
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Ensaios de compactação
Ensaio de Compactação PROCTOR
NBR 7182 da ABNT
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Ensaios de compactação
Grau de Compactação
Proporção da densidade determinada em laboratório em relação à densidade atingida na obra;
É possível atingir graus de compactação acima de 100%, uma vez que a densidade determinada em laboratório representa apenas um valor de referência relativo.
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Ensaios de compactação
Ensaio de compactação no campo MÉTODO DO FRASCO DE AREIA
DNER 092/94
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Ensaios de compactação
P1 = P (areia + frasco + cone)
P2 = Psolo furo úmido
w = umidade do solo no furo
P3 = Psolo furo seco
P3 = __P2__
1 + w
P4 = Prestante (areia + frasco + cone)
P5 = Pareia (furo + cone) = P1 – P4
V = volume do furo escavado
P6 = Pareia no cone
Ensaio de compactação no campo MÉTODO DO FRASCO DE AREIA
DNER 092/94
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Ensaios de compactação
Ensaio de compactação no campo DENSÍMETRO NUCLEAR
Verificação da densidade e teor de umidade;
Fonte de isótopo radioativo (Césio 137) que emite fótons que irradiam aos detectores;
Solo denso absorve mais radiação;
Comparação das densidades define o grau de compactação.
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Ensaios de compactação
Ensaio de compactação no laboratório MÉTODO DE HILF
NBR 12.102/91
Verificação da densidade úmida sem se preocupar em obter a umidade;
Acrescenta-se água ou seca-se a amostra em quantidades determinadas;
Obtenção do grau de compactação.
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Ensaios e controle de compactação
Executado por empresas especializadas
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Auxílio na verificação da compactação
Sensor acelerômetro HCQ
Verificação do aumento da rigidez do solo