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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;
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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; • CompactaçãoAR ≠ AdensamentoH20
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: gs = g / (1 + h)
Curvas de Compactacao g = d [(1+h)/(1+e)] ga Se estiver saturado: e = hd Assim, a umidade necessária para saturar um solo é: h = (ga/gs – 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 gs. Com valores obtidos traça-se a curva gs = f(h), de onde, se obterá hote gs,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 gs,max cresce e a hot 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 hot, pois se for h1 < hot, quando saturado, ele passa para uma umidade maior e sua resistência se tornaria nula.
Curva de Resistência r1 r2
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 molesafundam 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.
Controle de Compactação • Para verificar se a compactação está sendo feita devidamente, deve-se determinar sistematicamente h e gs 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: • Gc = [gs(campo)/gs,max(lab)] 100 • Não atingida a compactação desejada, revolve e recompacta. • Razão de compactação (não normalizado): • CR(%) = [(gs - gs,min)/( gs,max - gs,min)] 100 • Grau de empolamento = (gs,max/gs,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 hote do gs,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 hot e gs,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 hot: 55, 26 e 12 golpes; determinam-se h umidades e gs • 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 • 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, resultante da experiência e de considerações teóricas, a espessura de um pavimento flexível para pistas de aeroportos e da por: e = espessura do pavimento, em polegadas P = pressão de inflação dos pneus, em lb/pol2 p = carga da roda simples, em libras CBR ou ISC = índice de suporte do subleito
