200799 Pavimentos de Estradas II CONSTRUO DE ATERROS

200799 – Pavimentos de Estradas II CONSTRUÇÃO DE ATERROS RODOFERROVIÁRIOS Prof. Carlos Eduardo Troccoli Pastana pastana@projeta. com. br (14) 3422 -4244 AULA 10

1. INTRODUÇÃO Para que possam ser utilizados nos aterros de obra de terraplenagem, devem preencher certos requisitos, ou seja, certas propriedades que melhoram o seu comportamento através das operações de compactação. COMPACTAÇÃO é a ação mecânica através da qual se impõe ao solo uma redução no seu ÍNDICE DE VAZIOS 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 2

1. INTRODUÇÃO COMPACTAÇÃO DENSIFICAÇÃO MAIOR RESISTÊNCIA 24/02/2021 MENOR COMPRESSIBILIDADE 200999 - Pavimentos de Estradas II 3

1. INTRODUÇÃO Ensaio Triaxial: AREIA FOFA 24/02/2021 AREIA COMPACTA 200999 - Pavimentos de Estradas II 4

1. INTRODUÇÃO Da Mecânica dos Solos temos a seguinte equação: Onde: Resistência à ruptura por cisalhamento. Coesão. ngulo de atrito interno que depende do teor de umidade e índice de vazios. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 5

1. INTRODUÇÃO COESÃO, COESÃO no caso das argilas, são forças internas de natureza elétrica, geradas entre as partículas, de modo que a sua aproximação, resultante da COMPACTAÇÃO, COMPACTAÇÃO ou seja, menor índice de vazios, tende a aumentá-la. Os efeitos da COMPACTAÇÃO deve dar ESTABILIDADE ao material que devem perdurar ao longo do tempo, mesmo com a ação dos AGENTES CLIMÁTICOS 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 6

1. INTRODUÇÃO As variações de volume, isto é, EXPANSÕES ou CONTRAÇÕES, CONTRAÇÕES dependem diretamente do teor de UMIDADE INICIAL Aterro com material úmido. 24/02/2021 Perda de água por evaporação. 200999 - Pavimentos de Estradas II Contração e aparecimento de trincas, fissuras, etc. 7

1. INTRODUÇÃO As variações de volume, isto é, EXPANSÕES ou CONTRAÇÕES, CONTRAÇÕES dependem diretamente do teor de UMIDADE INICIAL Aterro com material muito seco. 24/02/2021 Grande probabilidade de absorção de água. 200999 - Pavimentos de Estradas II Inchamento. 8

1. INTRODUÇÃO RALPH PROCTOR (1933), pela primeira vez estabeleceu a correlação entre os parâmetros que influem decisivamente na relação ÍNDICE DE VAZIOS, VAZIOS ou seja, o AUMENTO DO PESO ESPECÍFICO. A DENSIDADE com que um solo é COMPACTADO, sob uma determinada COMPACTADO ENERGIA DE COMPACTAÇÃO, COMPACTAÇÃO depende da UMIDADE DO SOLO no MOMENTO DA COMPACTAÇÃO. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 9

1. INTRODUÇÃO Peso específico aparente seco Curva de Saturação S =100% RAMO ÚMIDO RAMO SECO Teor de umidade 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 10

1. INTRODUÇÃO Peso específico aparente seco Curva de Saturação S =100% RAMO ÚMIDO RAMO SECO: A água, sob efeito capilar, aglutina as partículas impedindo o seu deslocamento relativo, o aumento da umidade diminui este efeito, FACILITANDO a COMPACTAÇÃO. Teor de umidade 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 11

1. INTRODUÇÃO Peso específico aparente seco Curva de Saturação S =100% RAMO ÚMIDO RAMO SECO RAMO ÚMIDO: Próximo à SATURAÇÃO, a água, INCOMPRESSÍVEL, passa a absorver a ENERGIA DE COMPACTAÇÃO. Teor de umidade 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 12

2. FATORES QUE INFLUENCIAM A COMPACTAÇÃO Além da UMIDADE, UMIDADE alguns outros fatores influenciam o resultado da COMPACTAÇÃO: COMPACTAÇÃO a) Tipo de solo (tamanho das partículas) AREIA SILTE ARGILA 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 13

2. FATORES QUE INFLUENCIAM A COMPACTAÇÃO Além da UMIDADE, UMIDADE alguns outros fatores influenciam o resultado da COMPACTAÇÃO: COMPACTAÇÃO b) Formato da curva granulemétrica. AREIA BEM GRADUADA AREIA UNIFORME 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 14

2. FATORES QUE INFLUENCIAM A COMPACTAÇÃO Além da UMIDADE, UMIDADE alguns outros fatores influenciam o resultado da COMPACTAÇÃO: COMPACTAÇÃO c) Energia de compactação. E 1 < E 2 < E 3 Proctor Modificado (E 3) Proctor Intermediário (E 2) Proctor Normal (E 1) 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 15

3. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO A ENERGIA DE COMPACTAÇÃO pode ser aplicada de 3 maneiras: a) PRESSÃO ROLOS ESTÁTICOS. b) VIBRAÇÃO ROLOS VIBRATÓRIOS. c) IMPACTO SOQUETES. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 16

4. TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO Os solos são COMPACTADOS pelo efeitos de um dos seguintes esforços: a. b. c. d. 24/02/2021 Pressão ou compressão; Amassamento; Vibração; Impacto. 200999 - Pavimentos de Estradas II 17

4. TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO a. Pressão ou compressão: Consiste na aplicação de uma força (pressão) vertical, oriunda do elevado peso próprio do equipamento, obtendose a compactação pelos esforços de compressão gerados na massa superficial do solo. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 18

4. TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO b. Amassamento: O amassamento é o processo que combina a FORÇA VERTICAL com uma COMPONENTE HORIZONTAL, HORIZONTAL oriunda de efeitos dinâmicos de movimento do equipamento ou eixos oscilantes. A resultante das duas forças conjugadas provoca uma COMPACTAÇÃO mais rápida, com menor número de passadas. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 19

4. TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO c. Vibração: A vibração consiste numa força vertical aplicada de maneira repetida, com frequências elevadas, superiores a 500 golpes por minuto. Isto significa que a força vertical se soma uma aceleração produzida por uma massa excêntrica que gira com determinada frequência. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 20

4. TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO d. Impacto: O impacto resulta de uma ação semelhante à da vibração, deferenciando-se, apenas, pela baixa frequência da aplicação dos golpes. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 21

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO ROLOS ESTÁTICOS OU VIBRATÓRIOS O Compactador de Solo CS-533 E 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 22

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO ROLOS ESTÁTICOS OU VIBRATÓRIOS Compactador de solos com rolo pé-de-carneiro CP 533 E 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 23

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO ROLOS ESTÁTICOS OU VIBRATÓRIOS Rolete Vibratório em Tandem CB 534 D XW 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 24

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO ROLOS ESTÁTICOS OU VIBRATÓRIOS Rolo compactador de pneus (Compactador pneumático totalmente hidráulico, Modelo KP 266) 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 25

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO SOQUETES MEC NICOS (Impacto) 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 26

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO SOQUETES MEC NICOS (Impacto) 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 27

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO SOQUETES MEC NICOS (Impacto) 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 28

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO SOQUETES MEC NICOS (Impacto) 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 29

5. EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO SOQUETES MEC NICOS (Impacto) 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 30

6. SELEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO A escolha do EQUIPAMENTO para determinados serviços de COMPACTAÇÃO é problema bastante complexo, todavia, é possível estabelecer alguns princípios básicos: a. SOLOS COESIVOS: Além da parcela de atrito interno, possuem coesão, a vibração não é suficiente para produzir o deslocamento dos grãos, tornandose inócua como agente de compactação nesse caso. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 31

6. SELEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO A escolha do EQUIPAMENTO para determinados serviços de COMPACTAÇÃO é problema bastante complexo, todavia, é possível estabelecer alguns princípios básicos: a. SOLOS COESIVOS: Somente o amassamento (ou impacto) é capaz de produzir esforços internos de modo a vencer a resistência oposta pelas forças de coesão, razão pela qual apenas equipamentos tipo pé-de-carneiro e os conjugados são capazes de compactá-lo. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 32

6. SELEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO A escolha do EQUIPAMENTO para determinados serviços de COMPACTAÇÃO é problema bastante complexo, todavia, é possível estabelecer alguns princípios básicos: a. SOLOS GRANULARES: A vibração é o processo mais indicado, pois as partículas permanecem justapostas pelo atrito. Havendo a vibração com frequência e amplitude corretas, consegue-se o escorregamento e acomodação das partículas, ocasionando a rápida diminuição do índice de vazios. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 33

6. SELEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO SOLOS COESIVOS SOLOS GRANULARES MISTURAS (ARGILA+SILTE+AREIA) PEDRAS ROLO PÉ-DE-CARNEIRO ESTÁTICO ROLO PÉ-DE-CARNEIRO VIBRATÓRIO ROLO LISO VIBRATÓRIO ROLO PNEUMÁTICO LEVE ROLO PNEUMÁTICO PESADO COM RODAS DE GRANDE DI METRO ROLOS COMBINADOS 24/02/2021 ROLO DE GRADE ROLO LISO METÁLICO ESTÁTICO (3 RODAS) 200999 - Pavimentos de Estradas II (OU DE MALHA) ROLO DE PLACAS 34

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO As especificações modernas de COMPACTAÇÃO diferem bastante das antigas. Atualmente, fixa-se apenas o peso específico a ser atingido no campo, deixandose todos os fatores já citados a critério do executor e da fiscalização da obra. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 35

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO Chama-se de GRAU DE COMPACTAÇÃO a relação: Onde: Peso específico aparente seco “in situ” – no aterro executado. Peso específico aparente seco máximo obtido no ensaio de Proctor, no laboratório. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 36

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO DESVIO DA UMIDADE: Onde: Umidade ótima. Umidade obtida no campo. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 37

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO Sabe-se que, em razão da extrema diversidade dos solos e da variedade de equipamentos disponíveis, a COMPACTAÇÃO é operação em que não se pode prédeterminar com segurança a forma MAIS RÁPIDA e ECONÔMICA de executá-la. Será, então, necessário o conhecimento dos parâmetros que influem no processo a fim de ajustá-los de modo a se conseguir maior eficiência e melhores resultados na COMPACTAÇÃO. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 38

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO a) Umidade do Solo: Desempenha papel fundamental na obtenção de densidades máximas. b) Número de passadas: É o fator que, afetando a produção do equipamento na razão inversa, pode aumentá-la ou reduzi-la substancialmente, refletindo diretamente no custo do serviço e no seu tempo de execução. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 39

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO b) Número de passadas: Peso específico aparente seco 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II N. de passadas 40

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO c) Espessura da camada: Por razões econômicas, é preferível que a espessura da camada seja a maior possível. Entretanto, há outros fatores em jogo que determinam a altura da camada espalhada, tais como as características do material e o tipo de equipamento empregado. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 41

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO c) Espessura da camada: N. de passadas ESPESSURA 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 42

7. CONTROLE DE COMPACTAÇÃO NO CAMPO d) Homogeneidade da camada: É importante que a camada solta, antes da compactação, se apresente tanto quanto possível pulverizada de forma homogênea, sem a presença de torrões muito secos, blocos ou fragmentos de rocha. Esse fator assume grande importância, quando deve ser aumentado o teor de umidade, para se atingir a umidade ótima em todo volume da camada, pela percolação uniforme da água. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 43

8. ESPECIFICAÇÕES PARA COMPACTAÇÃO DE ATERROS RODOVIÁRIOS O DNER determina os seguintes valores para o GRÁU DE COMPACTAÇÃO e o DESVIO DA UMIDADE: • Corpo do Aterro: ü GC ≥ 95% do Proctor Normal. ü Δw ≤ ± 3%. • Reforço do Sub-leito, Base e Sub-base: ü GC ≥ 100% do Proctor Intermediário. ü Δw ≤ ± 2%. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 44

9. CONSIDERAÇÕES FINAIS O custo total do ATERRO ao longo da VIDA ÚTIL DA ESTRADA depende de: • Custo da Compactação. • Custo do Controle de Compactação. • Custo de Manutenção do Aterro e do Pavimento. • Conforto e Segurança do Usuário. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 45

9. CONSIDERAÇÕES FINAIS O custo total do ATERRO ao longo da VIDA ÚTIL DA ESTRADA depende de: CUSTO MÍNIMO GRAU DE COMPACTAÇÃO COMPRESSIBILIDADE 24/02/2021 COMPRESIBILIDADE RESISTÊNCIA 200999 - Pavimentos de Estradas II RESISTÊNCIA 46

10. EXERCÍCIOS 1. Determinar a umidade ótima e a massa específica seca máxima para o solo ensaiado segundo as condições abaixo: Massa do Cilindro + Amostra (g) Cápsula com Solo Úmido (g) 85, 33 85, 10 72, 79 72, 95 97, 36 Cápsula com Solo Seco (g) 81, 35 80, 33 68, 11 67, 35 88, 26 Tara da Cápsula (g) 25, 42 23, 72 20, 89 20, 16 22, 83 W % ϒ (g/cm 3) ϒd (g/cm 3) Dados do cilindro de compactação 24/02/2021 4. 344, 00 4. 440, 00 4. 550, 00 4. 582, 00 4. 489, 00 Massa do cilindro Volume do cilindro 200999 - Pavimentos de Estradas II 2. 353, 00 g 998, 00 cm 3 47

10. EXERCÍCIOS Massa do Cilindro + Amostra (g) Cápsula com Solo Úmido (g) 85, 33 85, 10 72, 79 72, 95 97, 36 Cápsula com Solo Seco (g) 81, 35 80, 33 68, 11 67, 35 88, 26 Tara da Cápsula (g) 25, 42 23, 72 20, 89 20, 16 22, 83 W % 7, 12 8, 43 9, 91 11, 87 13, 91 ϒ (g/cm 3) ϒd (g/cm 3) Dados do cilindro de compactação 4. 344, 00 4. 440, 00 4. 550, 00 4. 582, 00 4. 489, 00 Massa do cilindro Volume do cilindro 2. 353, 00 g 998, 00 cm 3 Cálculo da umidade: 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 48

10. EXERCÍCIOS Massa do Cilindro + Amostra (g) Cápsula com Solo Úmido (g) 85, 33 85, 10 72, 79 72, 95 97, 36 Cápsula com Solo Seco (g) 81, 35 80, 33 68, 11 67, 35 88, 26 Tara da Cápsula (g) 25, 42 23, 72 20, 89 20, 16 22, 83 W % 7, 12 8, 43 9, 91 11, 87 13, 91 ϒ (g/cm 3) 1, 99 2, 23 2, 14 ϒd (g/cm 3) Dados do cilindro de compactação 4. 344, 00 4. 440, 00 4. 550, 00 4. 582, 00 4. 489, 00 2, 09 Massa do cilindro Volume do cilindro 2, 20 2. 353, 00 g 998, 00 cm 3 Cálculo da massa específica úmida 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 49

10. EXERCÍCIOS Massa do Cilindro + Amostra (g) Cápsula com Solo Úmido (g) 85, 33 85, 10 72, 79 72, 95 97, 36 Cápsula com Solo Seco (g) 81, 35 80, 33 68, 11 67, 35 88, 26 Tara da Cápsula (g) 25, 42 23, 72 20, 89 20, 16 22, 83 W % 7, 12 8, 43 9, 91 11, 87 13, 91 ϒ (g/cm 3) 1, 99 2, 23 2, 14 ϒd (g/cm 3) Dados do cilindro de compactação 4. 344, 00 4. 440, 00 4. 550, 00 4. 582, 00 4. 489, 00 2, 09 1, 86 2, 20 1, 93 Massa do cilindro Volume do cilindro 2, 00 1, 99 1, 88 2. 353, 00 g 998, 00 cm 3 Cálculo da massa específica seca: 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 50

10. EXERCÍCIOS 2. 060 ϒd = 2, 012 massa específica seca (g/cm 3) 2. 010 1. 960 1. 910 1. 860 1. 810 1. 760 0. 07 0. 08 0. 09 0. 10 0. 11 umidade (%) Wo = 10, 82% 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 0. 12 0. 13 0. 14 51

10. EXERCÍCIOS 2. Numa camada compactada com este solo, fez-se um furo com um cilindro bizelado (volume = 971 cm 3) com a retirada de 2008 g de material. Deste material foi separada uma porção de 112 g, que depois de seca cuidadosamente em uma frigideira, reduziu-se a 99, 33 g. Determinar o GC e o Δw do aterro. 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 52

10. EXERCÍCIOS ü Determinação da umidade do material da camada compactada: compactada 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 53

10. EXERCÍCIOS ü Determinação da variação da umidade (teórico x campo): 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 54

10. EXERCÍCIOS ü Determinação da Massa Específica Úmida e Massa Específica Seca: 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 55

10. EXERCÍCIOS ü Determinação do GC – Grau de Compactação: 24/02/2021 200999 - Pavimentos de Estradas II 56

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