Transcript Cap. 12

Compactação dos Solos

Introdução

Processo manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua resistência, tornando-o mais estável.

Operação e Observação

     Simples; De grande importância pelo seus efeitos sobre a estabilização de maciços terrosos; Relaciona-se com os problemas de pavimentação e barragens de terra; Visa melhorar suas características de resistências, bem como permeabilidade, compressibilidade e absorção de água; Compactação AR ≠ Adensamento H20

Curvas de Compactação

 O aumento do peso específico de um solo depende da energia dispendida e do teor de umidade do solo.

 Quando se realiza a compactação de um solo, sob diferentes condições de umidade e para uma determinada energia de compactação, a curva de variação dos pesos específicos g , em função da umidade h, tem aspecto como:

Curva de Compactacao

Para fins práticos: g s = g / (1 + h)

Curvas de Compactacao

Curvas de Compactacao

g

=

d

[(1+h)/(1+

e

)]

g

a

Se estiver saturado: e

= h

d Assim, a umidade necessária para saturar um solo é:

h = (

g

a /

g

s – 1/

d

)

Ensaios

Ensaio Proctor

Compacta-se a amostra dentro de um recipiente cilíndrico, com aprox. 1000 cm³, em 3 camadas sucessivas, sob a ação de 25 golpes de um soquete, pesando 2,5 kg, caindo de 30 cm de altura.

Repete-se para vários h, determinando-se, para cada um deles, o g s . Com valores obtidos traça-se a curva g

s

= f(h), de onde, se obterá h

ot

e g

s,max

.

A energia de compactação desse ensaio é de aprox. 6 kg·cm/cm³.

E = PhNn/V

Ensaios

Ensaio Modificado de Proctor

Tendo em vista o maior peso dos equipamentos atualmente, tornou-se necessário alterar as condições de ensaio.

Amostra compactada no mesmo molde, com 5 camadas, 25 golpes, peso de 4,5 kg, altura de queda de 45 cm, energia de 25 kg·cm/cm³.

Ensaios

Ao crescer o esforço de compactação, o g

s,max

cresce e a h

ot

decresce ligeiramente.

Curvas de Resistência

É comum traçar, também, em função da umidade, a curva de variação da resistência que apresenta o material compactado; e.g., sua resistência à penetração de uma agulha padrão.

Índice de resistência decresce quando aumenta o teor de umidade.

A medida é feita, em geral, pela Agulha de Proctor .

Agulha de Proctor

Permite, por meio de um dinamômetro, medir o esforço necessário para cravar no solo ou no corpo de prova dentro do cilindro de Proctor, uma agulha padronizada.

Observação: Melhor compactar o solo com umidade h ot , pois se for

h

1 < h ot , quando saturado, ele passa para uma umidade maior e sua resistência se tornaria nula.

Curva de Resistência

r 1 r 2

Compactação de Campo

 A passagem, pura e simplesmente, de um rolo compactador na superfície do aterro lançado, não

resolve o problema, pois esse só

compacta uma camada relativamente fina. Assim, impõe-se a compactação dos aterros por camadas.

Principais Compressores

Rolo liso: Tem a vantagem de que a superfície de contato com o solo é pequena e, portanto, a compressão atinge pequenas profundidades.

 Nos solos moles afundam demasiadamente, o que dificulta a tração.

 São indicados somente para a compactação de pedregulhos, areias, pedra britada, lançadas em camadas de não mais de 15 cm.

Principais Compressores

Rolo pneumático: É caracterizado pela pressão de área de contato com o solo, as quais dependem da pressão de enchimento dos pneus e do peso do compressor.

   É indicado para solos de granulação fina arenosa.

Tem o inconveniente de deixar superfícies lisas entre as camadas.

Então será necessário escarificar a superfície de contato entre as mesmas.

Principais Compressores

  Rolo pé-de-carneiro: principal vantagem é o entrosamento perfeito entre as camadas compactadas e o pisoteamento do solo de cada camada resultando numa entrosagem de torrões de solo.

Vibradores: Ótimos para compactar areias (os pé-de-carneiro ou pneumático não são eficientes). Camadas de 15 cm.

Principais Compressores

Principais Compressores

Controle de Compactação

 Para verificar se a compactação está sendo feita devidamente, deve-se determinar sistematicamente h e g

s

do material.

 Para esse controle pode ser utilizado o “speedy” na determinação da umidade, e o processo do “frasco de areia” na determinação do peso específico.

Controle de Compactação

 Grau de compactação:  G c = [ g s (campo)/ g s,max (lab)]  100  Não atingida a compactação desejada, revolve e recompacta.

 Razão de compactação (não normalizado):   CR(%) = [( g s g s,min )/( g s,max g s,min )]  100 Grau de empolamento = ( g s,max / g s,nat ) Deve-se realizar um grande número de ensaios e depois analisá-los estatisticamente.

Ensaio Califórnia

 Ensaio de grande valor na técnica rodoviária.

 É a base do conhecido método de dimensionamento de pavimentos flexíveis, introduzido por Porter em 1929.

Ensaio Califórnia (Seqüência)

   Determinação da h

ot

e do g

s,max

Determinação das propriedades expansivas do material Determinação do I.S.C.

Ensaio Califórnia

  Num molde de cilindro com aprox. diâmetro = 15 cm, altura = 17,5 cm, colarinho de 5 cm. Como fundo falso usa se um “disco espaçador”.

Ensaio de compactação: Com o material que passa na peneira de 191,1 mm realiza-se o ensaio: 55 golpes, peso de 4,5 kg, H = 45 cm. Determina-se h ot e g s,max .

Ensaio Califórnia

   Ensaio de expansão: É feita moldando-se um corpo de prova com umidade ótima. Sobre a amostra coloca-se um papel filtro e, acima deste, um disco perfurado, munido de uma haste ajustável, com sobrecarga de discos anulares (equivalente ao peso do pavimento) a qual não deverá ser inferior a 4,5 kg. A seguir imerge-se o cilindro com a amostra compactada, junto com o disco e a sobrecarga, dentro de um depósito cheio de água, durante 4 dias, ou menos se o material não for coesivo.

Sobre a haste coloca-se um extensômetro. Cada 24 horas, durante 4 dias, fazem-se leituras.

Considera-se que os subleitos bons tenham expansões < 3%, os materiais para sub-bases < 2% e para bases < 1%.

Determinação do I.S.C.

   Preparam-se 3 corpos de prova a h ot : 55, 26 e 12 golpes; determinam-se h umidades e g s Satura-se cada uma durante 4 dias, para reproduzir condição desfavorável Mede-se as resistências à penetração de cada uma com um pistão de D = 5 cm com v = 1,25 mm/min.

Ensaio Califórnia

Traça-se a curva pressão-penetração   As pressões, assim obtidas, expressas em % das “pressões padrões”, denomina-se I.S.C.

Estas pressões padrões, que correspondem à resistência que apresenta a pedra britada, são as reproduzidas no Quadro 2.

Ensaio Califórnia

  mm Penetração pol 2,54 5,08 7,62 10,16 12,70 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Quadro 2 Pressão padrão kg/cm² lb/pol² 70 105 133 161 182 1.000

1.500

1.900

2.300

2.600 Geralmente o I.S.C. empregado no projeto de pavimentos flexíveis é o que corresponde à penetração de 0,1”, a menos que o índice para 0,2” seja maior, caso em que este será dotado.

Assim, se chamarmos de p a pressão determinada para a penetração 0,1”, o índice de suporte será: I.S.C. = (p/70)  100

Ensaio Califórnia

  Com os índices obtidos para 55, 26 e 12 golpes, traça-se a curva “peso específico seco – I.S.C.” O valor do I.S.C. final, para cálculos posteriores, será o correspondente a 95% do peso específico máximo, obtido anteriormente.

Espessura de Pavimento

 Segundo o método do Corpo de Engenharia dos EUA, por: resultante da experiência e de considerações teóricas, a espessura de um pavimento flexível para pistas de aeroportos e da

e

P

   8 , 1 1

CBR

p

1     e = espessura do pavimento, em polegadas P = pressão de inflação dos pneus, em lb/pol 2 p = carga da roda simples, em libras CBR ou ISC = índice de suporte do subleito

Japao

Japao

Japao

Japao

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