UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO DEPARTAMENTO DE

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL MSO 1 - Mecânica dos Solos I Compactação de Solos Prof. : Flavio A. Crispim SINOP - MT 2011

Introdução Na construção de aterros para estradas, barragens e outras estruturas Compactação de solos os solos devem ser compactados para melhorar suas propriedades A compactação aumenta a resistência dos solos O solo compactado está menos sujeito a recalques (menor compressibilidade) A permeabilidade dos solos é reduzida compactação Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT)

Compactação de solos Introdução Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT)

Compactação de solos Introdução Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT)

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Compactação de solos Introdução Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT)

Compactação de solos Introdução Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT)

Conceito O processo de compactação de um solo pode ser definido, basicamente, como a redução de seu índice de vazios, sob ação de Compactação de solos uma força mecânica Há reacomodação da sua fase sólida e variação na sua fase gasosa, mas sem perda da fase líquida Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT)

Conceito Antes da compactação Após a compactação Compactação de solos Esforço de compactação Gasosa Variação de volume Gasosa Líquida Sólida Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 9

Conceito Provavelmente a compactação de solos seja utilizada desde tempos Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 10

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 Compactação de solos (w) d A compactação tem pouco ou nenhum efeito Mecânica dos Solos I - 2011/I Ramo seco Ramo úmido w (%) Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 11

Curva de compactação 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 Compactação de solos de umidade ótimo (wot) d d max Ramo úmido Ramo seco wot Mecânica dos Solos I - 2011/I w (%) Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 12

Compactação de solos Curva de compactação Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 13

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 Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 14

Curva de compactação O tipo de solo também influencia a curva de compactação Compactação de solos Para uma mesma energia de compactação observa-se que, em geral: Argilosos Mecânica dos Solos I - 2011/I Siltosos Arenosos d max aumenta wot diminui Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 15

Compactação de solos Curva de compactação Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 16

Compactação de solos Curva de compactação Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 17

Compactação de solos Curva de compactação Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 18

Compactação em laboratório Segundo Rico e Del Castillo (2006) os primeiros métodos utilizados para a compactação em laboratório foram do tipo estático e dinâmico, Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 19

Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 20

Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita Compactação de solos basicamente, por quatro vias: Mecânica dos Solos I - 2011/I F Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 21

Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita Compactação de solos 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-decarneiro; 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 22

Compactação em laboratório A compactação de corpos-de-prova em laboratório, então, é feita Compactação de solos basicamente, por quatro vias: Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 23

Conceito Baseia-se nos estudos de Proctor, a padronização internacional do ensaio de compactação, sendo o mesmo mais conhecido como Ensaio Compactação de solos Proctor, que no Brasil foi normatizado pela ABNT (1986) e DNIT (DNER, 1994) Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 24

Compactação de solos Conceito Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 25

Compactação de solos Conceito Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 26

Compactação em laboratório O ensaio de compactação dinâmica é o mais utilizado e é aquele desenvolvido por Proctor, que foi inicialmente normatizado pela, hoje, Compactação de solos 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) Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 27

Compactação em laboratório Compactação de solos Características do ensaio de compactação normatizado pela ABNT, contemplando, além da energia normal, as energias intermediária e modificada Cilindro Pequeno Grande Características inerentes a cada Energia de Compactação energia de compactação Normal Soquete Pequeno Grande Número de camadas 3 3 5 Número de golpes por camada 26 21 27 Soquete Grande Número de camadas 5 5 5 Número de golpes por camada 12 26 55 Altura do disco espaçador (mm) 63, 5 Intermediária Modificada ABNT, 1986 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 28

Compactação em laboratório Compactação de solos Equipamentos Soquete e cilindro Proctor Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 29

Compactação em laboratório Compactação de solos Equipamentos Cilindros pequeno (Proctor) e grande Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 30

Compactação em laboratório Compactação de solos Equipamentos Soquetes pequeno (Proctor) e grande Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 31

Compactação em laboratório Compactação de solos Equipamentos Compactador mecânico Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 32

Compactação em laboratório Compactação de solos Equipamentos Extratores de corpos-de-prova Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 33

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, Compactação de solos que fornece o número de golpes de um soquete não padronizado para compactar um determinado volume de solo em uma energia préestabelecida Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 34

Compactação em laboratório E = (M. H. Ngc. Nc)/ V Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 35

Solos não coesivos Quando compactados, em geral, os solos não-coesivos não apresentam uma curva de compactação bem definida, como ocorre Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 36

Solos não coesivos Os solos não coesivos são caracterizados então através do parâmetro Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 37

Solos não coesivos No Brasil, os índices emax e emin são determinados segundo prescrições, respectivamente, das Normas Técnicas NBR 12004/90 (ABNT, 1990) e Compactação de solos 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) Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 38

Solos não coesivos Terminologia sugerida por Terzaghi para a classificação de areias Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 39

Solos não coesivos As características de compressibilidade e resistência ao cisalhamento dos solos não coesivos relacionam-se com as suas compacidades Compactação de solos 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 Mecânica dos Solos I - 2011/I Paulo Sergio de A. e Barbosa (UFV) e Prof. Flavio A. Crispim (UNEMAT) 40