Conheça a Compactação de Solos e as Energias de Compactação

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Fonte: Autor (2017)

Em diversas obras da Engenharia Civil, como por exemplo estruturas de Contenção em aterros, obras de pavimentação e barragens, exigem que o solo utilizado apresente um certo grau de compactação. Essa precisão na compactação é necessária para garantir o atrito necessário dos grãos, diminuindo seu índice de vazios e aumentando o peso específico do solo.

Os aterros são compactados para obter um maciço homogêneo, ou seja, em todos os pontos ele deve apresentar as mesmas propriedades e características geotécnicas adequadas, como resistência, deformabilidade e permeabilidade. Dessa forma, a compactação consiste na densificação do solo retirando o ar através da aplicação de uma determinada energia. A Figura 1 ilustra compactação em campo.

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Figura 1 – Compactação em campo. Fonte: http://wwwo.metalica.com.br

Proctor Normal

O Engenheiro Proctor propôs um ensaio para verificar a influência do teor de umidade. O principal modo de verificar a compactação do solo é através do peso específico aparente seco (γd), o qual é uma relação entre o peso específico (γ) e o teor de umidade do solo. Como a água atua como um lubrificante no solo, diminuindo o atrito entre grãos e facilitando o movimento das partículas, reduzir o índice de vazios implica no aumento do peso específico seco. Existe um ponto ótimo de umidade que resulta no maior peso específico seco do solo, entretanto, caso o solo apresente umidade maior do que a ótima a água ocupa o espaço das partículas, aumentando o índice de vazios. A Figura 2 ilustra o material para compactação Proctor Normal.

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Figura 2 – Material utilizado para Compactação Proctor Normal. Fonte: AUTOR (2017)

No ensaio de proctor normal são utilizados moldes cilíndricos de 944cm³ de volume. Diversas amostras são compactadas variando a quantidade de água utilizada, a fim de se determinar a umidade ótima do solo. O solo deve ser misturado homogeneamente e compactado em três camadas com um soquete, aplicando 25 golpes por camada.

A energia de compactação proctor normal utiliza um soquete de 2,5kg e uma altura de queda de 30,5 centímetros. Dessa forma, determina-se o peso específico úmido pela relação de peso do solo compactado no molde e volume do molde (944cm³). A Equação 1 demonstra o cálculo do peso específico.

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Equação 1 – Peso Específico

O peso específico seco, Equação 2, é determinado através do quociente entre o peso específico e a umidade do solo, para cada amostra. Conhecendo o peso específico seco de cada amostra, e também a umidade em que o solo foi compactado, é possível montar um gráfico com essas propriedades. Dessa forma, a umidade ótima será aquela que resulta no maior peso específico aparente seco, conforme Figura 3.

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Equação 2 – Peso específico aparente seco
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Figura 3 – Peso Específico aparente seco.

Segundo o método de ensaio DNIT 162/2013 quando ensaiado em um molde cilíndrico metálico de 15,24 cm ± 0,05 cm de diâmetro interno e 17,78 cm ± 0,02 cm de altura, e um soquete metálico de 4,54kg e altura de queda de 45,7 centímetros, a energia normal é obtida através do uso de 5 camadas e aplicação de 12 golpes por camada.

Proctor Modificado

Com o tempo e o desenvolvimento de novos rolos compactadores, o ensaio de Proctor foi modificado para melhor representar as condições de campo. O Ensaio de Proctor Modificado utiliza o mesmo molde no padrão, de volume 944cm³, porém o solo é compactado em 5 camadas e os golpes são aplicados com um soquete metálico de 4,54kg e altura de queda de 45,7 centímetros. O número de golpes é de 27 golpes por camada de solo.

Segundo o método de ensaio DNIT 162/2013 quando ensaiado em um molde cilíndrico metálico de 15,24 cm ± 0,05 cm de diâmetro interno e 17,78 cm ± 0,02 cm de altura, e um soquete metálico de 4,54kg e altura de queda de 45,7 centímetros, a energia modificada é obtida através do uso de 5 camadas e aplicação de 55 golpes por camada.

Como a energia de compactação aumenta, o resultado do proctor modificado apresenta um aumento no peso específico seco máximo do solo, oque é acompanhado com a diminuição do teor de umidade ótimo. A Figura 4 ilustra o material a ser utilizado na energia de compactação proctor modificado.

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Figura 4 – Material para Proctor Modificado. Fonte: AUTOR (2017)

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Fontes:

DAS, B.M; SOBHAM, K; “FUNDAMENTOS DE ENGENHARIA GEOTÉCNICA“. 8º Edição. California: Cengage Learning, 2010

HUMES, C. “NOTAS DE AULA DA DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS SOLOS“. São Bernardo do Campo, 2015.

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