Compacta��o

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					         Compactação

Prof. Waldyr Lopes de Oliveira Filho
                 Compactação
• Intodução
  – Definição
     • Ação mecânica por
       meio da qual se impõe
       ao solo uma redução de
       seu índice de vazios
       (Vv/Vs)
  – Similaridade com
    Adensamento quanto à
    redução de vazios
              1. Introdução
• Diferença com Adensamento
  – quanto ao meio
    • adensamento --> expulsão de água
    • compactação --> expulsão de ar
  – quanto ao tempo
    • adensamento --> lento
    • compactação --> rápido
              1. Introdução
• Efeito da compactação
  – melhoria das propriedades mecânicas e
    hidráulicas do solo
• ef = f(tipo de solo, energia aplicada, estado
                  do solo)
                1. Introdução
• Tipos de compactação
  – estática
     • compressão (rolo liso)
     • amassamento (rolo pé de carneiro)
  – dinâmica
     • impacto
     • vibratória
              1. Introdução
• Principais usos (evolução histórica)
  – Aterros de barragens (estanqueidade e
    estabilidade)
  – Pavimento rodoviários (estabilidade, ausência
    de recalques)
  – Melhoria da capacidade de suporte de solos
    superficiais
    2. Teoria da Compactação
• Proctor, 1933
• Compactação, uma função de 4 variáveis:
  – densidade seca, rd
  – teor de umidade, w
  – energia (incluído método de compactação, no.
    de passadas)
  – tipo de solo (gradação, presença de argilo-
    minerais)
     2. Teoria da Compactação
• Relação rd x w




  – explicação
     • água livre
         – absorção de energia
         – substituição de partícula por água (deslocamento)
         – poro pressão positivas --> diminuindo resistência
     2. Teoria da Compactação
• Influência da energia de compactação
     2. Teoria da Compactação
• Influência do tipo de solo
    2. Teoria da Compactação
• Propriedades do solo compactado
  – permeabilidade
     • k --> w
     • kmín  wót
  – compressibilidade
     • função do nível de tensões
        – baixas tensões
            » solos compactados no ramo úmido são mais
              compressíveis que os compactados no ramo seco
        – tensões mais elevadas
            » vale o oposto
Propriedades do solo compactado
• Inchamento e contração
  – Solos compactados no ramo seco são mais
    sensíveis às mudanças ambientais (absorção de
    água --> expansão)
• Resistência
  – mais complexo de se avaliar
Propriedades do solo compactado
• Resistência
  – regra geral:
     • as amostras compactadas no ramo seco têm
       resistências superiores àquelas compactadas no
       ramo úmido
     • a resistência no ramo úmido sofre influência do
       método de compactação devido às diferenças de
       estrutura induzidas por esses métodos.
       2. Teoria da Compactação
• Estrutura dos solos compactados
   – ramo seco
      • pouca água, predominância de forças de
        atração --> estrutura floculada
   – ramo úmido
      • muita água, predominância de forças de
        repulsão --> estrutura dispersa
        (orientada)
   – aumento de energia --> aumenta a
     tendência à dispersão
   – influência do método de
     compactação
 Estrutura dos solo compactados
• Influência do método de compactação
  – no ramo seco
     • não é observada qualquer influência do método de
       compactação na resistência (estrutura é floculada)
  – no ramo úmido
     • a pequena deformação
Estrutura dos solos compactados
• Influência do método de compactação
  – no ramo úmido
      • a pequena deformação
  Pisoteamento    Impacto        Estática     Vibratória   Propriedade
        5            4              1             2        Def. cis.
        5            4              1             2        Dispersão
        5            4              1             2        Pressão neutra
        1            2              5             4        Resistência

      • a grandes deformações
          – não se observa influência marcante.
    3. Ensaio de Compactação
• Proctor
• Normalização: ensaio de Proctor normal
  – AASHO Standard (EUA) T99
  – DNER M47, ABNT 7182 (6457 <-- prep. de
    amostra)
     3. Ensaio de Compactação
• Princípio
   – O ensaio consiste em se compactar uma porção de solo
     em um cilindro de 1000 cm3 de volume, com um
     soquete de 2,5 kg, caindo em queda livre de uma altura
     de 30 cm.
    3. Ensaio de Compactação
• Solo para ensaio
  – com reuso
     • mesma porção de solo é destorroada e
       homogeneizada após cada operação de compactação
  – sem reuso
     • amostras iguais com mesmo teor de umidade inicial
  – comentário
     • diferença principal nos resultados ocorre para solos
       argilosos.
    3. Ensaio de Compactação
• Procedimento de ensaio
  – 3 camadas (espessuras finais iguais)
  – 25 golpes por camada (distribuídas)
  – escarificação após compactação de cada
    camada
  – arrasamento da 3a. camada tendo as bordas do
    cilindro com guia (sem colar)
    3. Ensaio de Compactação
• Procedimento de ensaio (cont)
  – após a compactação
     • anotação da massa de solo compactado que
       preenche o cilindro
     • retirada de 3 cápsulas de solo para determinação de
       umidade
  – novos pontos
     • adicionar água ao solo suficiente para elevar de 2%
       em relação ao ponto anterior
     • repetir o procedimento de compactação
     • executar 4 a 5 pontos: 2 abaixo, 2 acima da ótima.
    3. Ensaio de Compactação
• Cálculos
                 M                        ρw  S
       (1) ρ                (3) ρd 
                 V                          ρ
                                        w  w S
                                            ρs
                   ρ                         M1
       (2) ρd                (4) ΔM w            ( w2  w1 )
                  1 w                     1  w1

     onde:
        w1 = umidade do ponto 1
        w2 = umidade do ponto 2 (sendo w2 > w1)
        M = massa total do ponto 1
        Mw = acréscimo de água
    3. Ensaio de Compactação
• Representação
  – com os pares (rd, w), traça-se a curva rd x w e
    determina-se rdmáx e wót
  – é costume traçar-se curvas de saturação
    3. Ensaio de Compactação
• Energia
                PLn  N
             E
                   V
  onde:
          E = energia aplicada ao solo por unidade de volume
          P = peso do soquete
          L = altura de queda do soquete
          n = no. de camadas
          N = no. de golpes a cada camada
          V = volume do cilindro
     Proctor normal --> E = 5,72 kgf·cm/cm3
      3. Ensaio de Compactação
• Proctor Modificado
  –   AASHO T180, DNER M48
  –   E = 27,46 kgf·cm/cm3
  –   5 camadas
  –   altura de queda 45 cm (18”)
  –   peso do soquete 4,5 kgf (10 lb)
 4. Índice de Suporte Califórnia
          (ISC ou CBR)
• Generalidades
  – ensaio base de método de dimensionamento de
    pavimentos rodoviários
  – origem: EUA, 1939, Engo. Porter
  – Brasil, década de 60, Engo. Murilo Lopes
 4. Índice de Suporte Califórnia
          (ISC ou CBR)
• Ensaio
  – princípio
     • Procura-se obter um número (CBR) que expressa
       uma relação entre o solo em estudo e um solo
       padrão. A resistência é expressa pela pressão
       necessária para se fazer penetrar um pistão
       cilíndrico de certo diâmetro dentro do solo (em
       estudo) previamente compactado.
                  Ensaio
• Procedimento
  – O ensaio é executado sobre um solo
    compactado nas condições de umidade ótima e
    peso específico seco máximo do Proctor
    Modificado, moldado num cilindro especial
    (CBR)
                              Ensaio
• 1a. Etapa:
   – compactação
• 2a. Etapa:
   – saturação e medida da expansão, 4 dias com sobrecarga
      • limites
          – 1% --> base
          – 2% --> subbase
          – 3% --> subleito

• 3a. Etapa:
   – determinação do CBR
      • prensa; disco vazado; velocidade 1,25 mm/min
                           Ensaio
• Medidas
  – penetração
  – pressão
• pressões padrão
  – 0,1” -- 70 kgf/cm2
  – 0,2” -- 105 kgf/cm2
• Cálculo do CBR
           P0,1"                   P
   CBR           100 (%) ou CBR  0,2"  100 (%)
            70                     105
                      Ensaio
• Curva de penetração x resistência




• Critério para CBR
   – 1o. Se CBR1 > CBR2 ==> adota-se CBR1
   – 2o. Se CBR1 < CBR2 ==> repete-se o ensaio.
     Confirmado adota-se CBR2
            5. Execução de Aterros
     Compactados e Controle de
          Compactação
• Objetivos
  – condições do aterro
     • d
     •w
  – propriedades do solo compactado
     •   resistência
     •   compressibilidade
     •   permeabilidade
     •   inchamento / contração
  5. Execução ... e Controle ...
• Especificações
  – intervalo de umidade
     • wót - w1 < w < wót + w2
  – grau de compactação                        γ d,aterro
                                   onde   GC 
     • GC  GCmín                              γ d,máx
     • GCmín < GC < GCmáx          e γ d, máx do ensaio de compactaçã o

  – espessura da camada compactada ou lançada
  – tratamento da superfície acabada para
    recebimento de nova camada
  equipamento --> o projetista sugere, mas quem
    tem a palavra final é o construtor
   5. Execução ... e controle ...
• Equipamentos
  – Rolo pé de carneiro
     • patas longas
     • compactação de baixo para cima
     • desnecessário preparar superfície para nova camada
     • ocos com lastros de areia ou água (regular pressão)
     • baixa velocidade --> baixa produtividade
     • sempre que possível são substituídos por outros
       equipamentos de maior produção
     • adequados para solos coesivos
               Equipamentos
• Rolos tipo “tamping”e de pneus
  –   são os mais utilizados atualmente
  –   patas curtas tronco cônicas (“tamping”)
  –   compactação de cima para baixo
  –   pressões mais elevadas
  –   camadas de pequena espessura (20 a 30 cm)
  –   tratamento de superfície (umidecimento e
      gradeamento)
             Equipamentos
• Rolos lisos vibratórios
  – principal uso em solos muito arenosos
    5. Execução... e controle ...
• Problemas na compactação
  – solos muito argilosos
     • dificuldades de secagem
     • dificuldades de homogeneização
  – compactação de solos muito úmidos
     “borrachudos”
        – equipamento afunda
        – empolamento lateral
        – volta parcialmente à situação inicial (elástico)
    Problemas na compactação
• Solos muito úmidos, argilos ... (cont.)
  – soluções
     • aeração nas áreas de empréstimo (escarificação e
       gradeamento)
     • drenagem (NA alto) com valetas e trincheiras
     • proteção de superfície (lonas, camada asfáltica,
       compactação)
     • secamento artificial (secagem em usina)
    Problemas na compactação
• Solos muito secos
  – esborroam-se com facilidade
  – correção de umidade
     • irrigação (aspersão) na praça (gradeamento)
     • irrigação (aspersão) na área de empréstimo
     • irrigação por submersão
• selamento da superfície
     • rolo liso ou de pneus
     • inclinação da praça
• laminações
   5. Execução ... e Controle ...
• Controle de Compactação
  – qualidade do produto comparada com um
    padrão
  – verificação dos parâmetros GC e w
  – avaliação num curto espaço de tempo (liberação
    da camada)
     Controle de Compactação
• Determinações
  – densidade natural (camada compactada do
    aterro)
     • método da cravação do cilindro biselado
     • método do frasco de areia
     • método da balança hidrostática (laboratório)
  – teor de umidade (camada compactada do aterro)
     • “speed test”
     • frigideira
     • infravermelho (40 a 50’)
  – método Hilf
   5. Execução ... e Controle ...
• Liberação da Camada
  – várias amostras e tratamento estatístico
  – freqüência do controle depende:
     • volume total do maciço
     • dimensões da camada (área da praça, equipamentos,
       ritmo construtivo)
     • homogeneidade dos solos
   5. Execução ... e Controle ...
• Controle de Compactação de Materiais
  Granulares
  – controle menos intenso devido a:
     • boa compactação é fácil de ser obtida sem controle
       rigoroso de umidade
     • resistência é pouco afetada com a variação de g
     • dificuldade (exceto p/ areais) de realização de
       controle
   Controle de Compactação de
      Materiais Granulares
• Controle de compactação de areias
  – determinação da densidade (compacidade)
    relativa
                                          1              1
                       emáx  eaterro      d ,aterro        máx
           DR  CR                   
                        emáx  emín
                                               mín   máx
                                              1         1


      onde emáx, emín obtidos em ensaios de densidades
      limites (ASTM D2049/69)
  – especificações comuns para areias
     • DR = 65 ou 70 %
   Controle de Compactação de
      Materiais Granulares
• Controle de outros materiais granulares
  – peso específico (método do plástico)
    comparação com valores previamente obtidos
    (aterro experimental)
  – controle de granulometria
   5. Execução ... e Controle ...
• Método de Hilf (1957)
  – objetivo
     • desvio de umidade
     • grau de compactação
  – procedimento
     • determina-se a densidade natural (cravação do
       cilindro)
     • obtém-se  15 kg de amostra
     • executam-se 4 cp’s com energia do Proctor normal,
       um com umidade natural do aterro e outros
       acrescentando ou tirando quantidades conhecidas de
       água
     • cálculos e determinações: ábacos ou fórmulas

				
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posted:12/14/2011
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