Compactação dos Solos: Execução e Controle

EAM40 Geotecnia II Prof Adinele Gomes Guimarães adineleunifeiedubr 1 COMPACTAÇÃO DOS SOLOS Execução no campo e controle Aula 06 2 TÉCNICAS E EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO 3 Esforços combinados ou não Impacto Pressão compressão Amassamento Vibração Fonte httpdynapacblogwpcontentuploads201801dynapac2png Fonte httpdynapacblogwpcontentuploads201905rolovibratorio2jpg 4 A compactação por impacto se faz ocasionalmente quando não se podem utilizar outros equipamentos empregandose a energia proveniente da queda do aparelho de uma determinada altura como por exemplo o sapo mecânico Grandes pesos 10 a 40 toneladas levantados por guindastes e deixados cair de uma altura de 10 a 20 m são utilizados para compactar aterros ou camadas naturais de grandes espessuras 5 a 15 m Fonte httpswwwliebherrcomptbraprodutosmaquinasdeconstrucaofundacao profundametodosmelhoriadosolocompactacaoporimpactocompactacaoporimpactohtml 1 Cratera de compactação 2 Enchimento por exemplo cascalho estável 3 Faixa efetiva da compactação 4 Solo com capacidade estrutural insuficinete 5 Camada estrutural Fonte httpswwwyoutubecomwatchvLCrM3ctWJt4 5 A compressão é obtida pelos rolos compressores de rodas metálicas dotadas de grande peso próprio e cuja superfície de contato é bastante pequena gerandose por consequência pressões de contato elevadas que produzem adensamento Entretanto as pressões elevadas são obtidas apenas no fim da operação de compactação De início como o solo apresenta baixa capacidade de suporte há um afundamento pronunciado das rodas metálicas e o aumento da superfície de contato reduzindo sensivelmente as pressões Com o decorrer do processo o afundamento diminui aumentando a pressão Disso resulta a aplicação de pressões elevadas no topo da camada e de pressões baixas nas camadas mais profundas resultando na falta de homogeneidade do processo de compactação e na pequena altura da camada atingida Fonte httpsmpterraplenagemcombrwpcontentuploads201710rolocompactadorcat8jpg Só aceitase a utilização de rolos compressores lisos com espessuras de camada inferiores a 10 cm e com o perigo de aparecerem superfícies laminadas entre as camadas Por essa razão é desaconselhável a compactação de solos com esse tipo de equipamento Ele é aplicável com sucesso na compactação de camadas granulares macadame hidráulico brita graduada etc 6 A compactação por amassamento é obtida pelos rolos pneumáticos com rodas oscilantes ou pelos rolos pédecarneiro especialmente ou autopropelidos em que a tração se faz através do tambor e nos quais se faz presente a conjugação dos esforços verticais e horizontais A compactação por vibração é obtida com os rolos vibratórios dos mais diversos tipos trabalhando na faixa de freqüência de 900 a 2000 golpes por minuto e com determinada amplitude de oscilação do material constituinte do terreno e a freqüência utilizada é dita frequência de ressonância Rolo Pneumático Compactadores de Rolos Pé de Carneiro COMPACTAÇÃO DOS SOLOS NO CAMPO 7 Devese fazer um número mínimo de passadas com o equipamento de compactação escolhido para produzir o valor exigido de massa específica seca Esse número depende do tipo e da massa do equipamento e da espessura da camada de solo normalmente está dentro do intervalo 3 a 12 Acima de um determinado número de passadas não se obtém aumento significativo na massa específica aparente seca Em geral quanto mais espessa a camada de solo mais pesado é o equipamento exigido para produzir o grau de compactação adequado 8 Fonte DE SOUZA RICARDO Helio CATALANI Guilherme Manual prático de escavação terraplenagem e escavação de rocha McGrawHill do Brasil 1977 9 Fonte DE SOUZA RICARDO Helio CATALANI Guilherme Manual prático de escavação terraplenagem e escavação de rocha McGrawHill do Brasil 1977 Fonte httpswwwnordesteloccombrimagensinformacoeslocacaocompactadorsolo tiposapo01jpg Fonte httpswwwcasadoconstrutorcombrwp contentuploads201807placavibratoriajpg 10 PLACAS VIBRATÓRIAS Esse equipamento que é adequado à maioria dos tipos de solos consiste em uma placa de aço com bordas voltadas para cima ou uma placa curva sobre a qual é montado um vibrador A unidade sob controle manual é autopropulsionada e se movimenta lentamente sobre a superfície do solo Knappet e Craig 2014 SOQUETES MECÂNICOS Soquetes sapos mecânicos controlados manualmente em geral movidos a gasolina são usados para compactação de pequenas áreas cujo acesso é difícil ou onde o uso de equipamentos maiores não se justifica Eles também são muito usados para a compactação de reaterros em valas Não funciona de forma eficiente em solos de graduação uniforme Knappet e Craig 2014 12 Compactadores Fornecem uma alta força de impacto amplitude alta fazendo deles uma excelente escolha para solos coesivos e semi coesivos Placas vibratórias Placas vibratórias são de baixa amplitude e alta freqüência projetados para compactar solos granulares e asfalto Placas vibratórias reversíveis têm dois pesos excêntricos o que permite transição suave do deslocamento dianteiro para o reverso e ainda o aumento da força de compactação devido aos dois pesos 13 ROLOS LISOS Equipamentos que consistem em tambores ocos de aço cuja massa pode ser aumentada por lastros de água ou areia Eles são adequados para a maioria dos tipos de solos exceto para areias uniformes e siltosas uma vez que uma ação de mistura ou amassamento não se faz necessária É produzida uma superfície lisa na camada compactada favorecendo o escoamento de quaisquer águas de chuva mas resultando em uma ligação relativamente fraca entre camadas sucessivas o aterro como um todo tenderá então a se mostrar laminado Eles podem ser rebocados ou autopropulsados Knappet e Craig 2014 Rolo Liso Rolo Liso Tandem 14 ROLOS VIBRATÓRIOS Tratase de rolos lisos equipados com mecanismo motorizado de vibração Eles são usados para a maioria dos tipos de solos e são mais eficientes se a umidade deles for ligeiramente maior do que a ótima São particularmente eficientes para solos grossos com pouca ou nenhuma fração de finos A massa do rolo e a frequência de vibração devem ser adequadas ao tipo de solo e à espessura da camada Quanto menor a velocidade do rolo menor o número de passadas exigido Knappet e Craig 2014 Fonte httpsd3mm7mvnke0u7ocloudfrontnetfileadminuseruploa dimagesProductsRollersride onWNgraphicrollervibrationpng 15 ROLOS PNEUMÁTICOS Equipamento adequado a uma grande variedade de solos finos e grossos mas não a um material de graduação uniforme As rodas são colocadas bem próximas entre si em dois eixos com o conjunto traseiro se sobrepondo às linhas do dianteiro para assegurar cobertura completa da superfície do solo Os pneus são relativamente largos com banda lisa e plana para que o solo não seja deslocado para os lados Esse tipo de rolo também está disponível com um eixo especial que permite que as rodas oscilem evitando assim que ele deixe de passar em pontos baixos e depressões da superfície Os rolos pneumáticos transmitem ao solo uma ação de amassamento A superfície acabada é relativamente lisa resultando em um baixo grau de ligação entre as camadas Se for essencial uma boa ligação a superfície compactada deverá ser escarificada entre elas Podese obter maior energia de compactação aumentando se a pressão dos pneus ou com menos eficiência adicionandose lastro ao corpo do rolo Knappet e Craig 2014 16 ROLOS DE GRADE A superfície desses rolo consiste em um rede de barras de aço que forma uma grade com orifícios quadrados Podese adicionar lastro ao corpo do rolo Os rolos de grade fornecem alta pressão de contato com o solo mas pouca ação de amassamento e são adequados à maioria dos solos grossos Knappet e Craig 2014 Fonte httpsimgagriexpoonlineptimagesagphotog16845810377663jpg 17 ROLOS PÉS DE CARNEIRO Esse tipo de solo consiste em tambores ocos de aço com várias patas afuniladas ou com forma de taco se projetando de suas superfícies A massa dos tambores podem ser aumentada pelo acréscimo de lastro A disposição das patas pode variar mas em geral elas têm de 200 a 250 mm de comprimento com uma área final de 40 a 65 cm2 A pata transmite assim uma pressão relativamente alta em uma área pequena De início quando o solo está solto os tambores ficam em contato com a superfície do solo Depois quando a pata saliente realiza a compactação abaixo da superfície Depois quando a pata saliente realiza a compactação abaixo da superfície e o solo tornase suficientemente denso para suportar a alta pressão de contato os tambores ficam elevados e sem contato com o solo Os rolos pés de carneiro são mais adequados para solos finos tanto plásticos quanto não plásticos especialmente com a umidade mais seca do que a ótima FONTE httpswwwtemsustentavelcombrwpcontentuploads20170304 CT3000AtlasCopcojpg 18 Eles também são adequados para solos grossos com mais de 20 de finos A ação da pata ocasiona uma mistura suficiente do solo melhorando sua homogeneidade e quebra torrões de material duro fazendo com que o rolo seja particularmente adequado para recompactar argilas escavadas que tendem a ser descarregadas na forma de grandes torrões ou fragmentos Em consequência da penetração da pata é produzida uma excelente ligação entre camadas sucessivas de solo uma exigência importante para obras de contenção de água na terra Os rolos tamping são similares aos rolos pés de carneiro mas a pata tem uma área final maior normalmente acima de 100 cm2 e uma área total que supera em 15 a área a superfície dos tambores Knappet e Craig 2014 FONTE httpswwwtemsustentavelcombrwpcontentuploads20170304CT3000AtlasCopcojpg 1 Determinar o gnat peso específico natural 2 Determinar o wcampo teor de umidade no campo Energias diferentes propriedades diferentes CONTROLE DA COMPACTAÇÃO NO CAMPO 19 21 w 1 do furo Volume do furo do solo retirado Peso g g g d Frasco de Areia O procedimento adotado no método do balão de borracha é similar ao do frasco de areia Um furo de teste é aberto e determinase o peso úmido e o teor de umidade do solo removido do furo Entretanto um balão de borracha é inserido no furo para obtenção do volume O balão é enchido com água de um receptáculo calibrado graduado no qual o volume pode ser lido de forma direta O peso específico seco do solo compactado pode ser determinado pela aplicação da equação 26 Balão de Borracha do furo Volume do furo d Peso seco do solo retirado g Fonte httpswwwcontrolsgroupcombackendprodottiimguploadimgbig1112221046100135t0131jpg Frequentemente os densímetros nucleares são utilizados para a determinação do peso específico seco compactado do solo Esse tipo de equipamento funciona em furos escavados ou na superfície e mede o peso de solo úmido por unidade de volume e o peso de água existente em uma unidade de volume de solo O peso específico seco do solo compactado pode ser conhecido subtraindose o peso da água do peso específico úmido do solo Um isótopo radioativo é usado como fonte e libera raios gama que são irradiados de volta para o detector do densímetro Os solos densos absorvem mais radiação do que os solos fofos 27 Método Nuclear Determinar o wcampo Normalmente muito simples mas o procedimento da estufa demora no mínimo 24 horas Na obra não é possível esperar Métodos mais rápidos speed frigideira sonda nuclear 28 VÍDEOS YOUTUBE SPEED httpswwwyoutubecomwatchv y5xsgQzmT4c FRIGIDEIRA httpswwwyoutubecomwatchv 2OmsbVF9O88 29 As especificações modernas de compactação diferem bastante das antigas porque estas estabeleciam minuciosamente os parâmetros fixando o tipo de equipamento a ser usado a espessura da camada o número de passadas etc Atualmente fixase apenas o peso específico a ser atingido no campo deixandose todos os fatores já citados a critério do executor e da fiscalização da obra Assim terão estes ampla liberdade de testar os equipamentos disponíveis no solo existente somente ajustando os diversos parâmetros no sentido de se conseguir a compactação bem feita e de maneira econômica Chamase grau de compactação GC à relação 30 ESPECIFICAÇÕES DA COMPACTAÇÃO dmáx dcampo GC g g γdcampo peso específico aparente seco in situ no aterro executado γdmáx peso específico aparente seco máximo obtido no ensaio de Proctor no laboratório com a energia de compactação especificada