PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DE MINAS GERAIS PUC MINAS Graduao em Engenharia Civil
Mecnica dos Solos I
Poos de Caldas Junho de 2015
Mecnica dos Solos I
Ensaio de Compactao de
Solo Proctor Normal
Alunos:
Ana Cludia Borges Figueiredo
Dilmara Roberta Diane de Lima
Gustavo Faria Garcia
Joo Carlos Expedito de Souza
William Lucas Liparini
Professora:
Cludia Brandt
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Sumrio
1. Introduo .......................................................................................................................... 3
2. Objetivos ............................................................................................................................ 4
3. Mtodos e materiais utilizados ......................................................................................... 5
3.1. Identificao do solo .................................................................................................. 5
3.2. Preparo das amostras ................................................................................................ 5
3.3. Ensaio Proctor Normal .............................................................................................. 7
4. Resultados ........................................................................................................................ 10
4.1. Identificao do solo ................................................................................................ 10
4.2. Preparo das amostras .............................................................................................. 10
4.3. Ensaio Proctor Normal ............................................................................................ 10
5. Concluso ......................................................................................................................... 12
6. Bibliografia ...................................................................................................................... 13
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1. Introduo
Compactao a densificao (reduo de vazios) do solo por meios de
equipamentos mecnicos, geralmente rolos e soquetes.
Antes dos anos de 1930, a compactao era um processo de tentativa e erro. Foi
depois das publicaes feitas por Proctor, em 1933, que se comeou a entender o princpio
bsico desta tcnica to importante do ponto de vista da engenharia. Ele, atravs dos seus testes
pioneiros, determinou que moldando uma srie de corpos de prova com um peso que solto de
uma determinada altura, e usando vrios teores de umidade, poderia obter uma relao de massa
especfica seco versus umidade.
Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros das obras de terraplenagem,
devem preencher certos requisitos, ou seja, devem apresentar certas propriedades que melhoram
o seu comportamento, sob o aspecto tcnico, transformando-os em verdadeiro material de
construo. Esse objetivo atingido de maneira rpida e econmica atravs das operaes de
compactao.
A compactao um mtodo de estabilizao de solos que se d por aplicao de
alguma forma de energia (no caso, o impacto do soquete na amostra). Seu efeito confere ao solo
um aumento de seu massa especfica e resistncia ao cisalhamento, e uma diminuio do ndice
de vazios, permeabilidade e compressibilidade.
Atravs do ensaio de compactao, pode-se obter a correlao entre o teor de
umidade e a peso especfico seco de um solo, quando este compactado com determinada
energia.
Na compactao, as quantidades de partculas e de gua permanecem constantes; o
aumento da massa especfica corresponde eliminao de ar dos vazios. H, portanto, para a
energia aplicada, um certo teor de umidade, denominado umidade tima, que conduz a uma
massa especfica mxima.
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2. Objetivos
O ensaio realizado tem por objetivo determinar a correlao existente entre o teor
de umidade e o peso especfico seco do solo compactado, utilizando-se para isso, o ensaio
Proctor Normal, sem a reutilizao das amostras do solo.
Ser determinada a umidade tima (Wot) do solo analisado, em funo do seu peso
especfico seco, quando submetido a uma dada energia de compactao.
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3. Mtodos e materiais utilizados
Abaixo, esto listados os materiais utilizados para que fosse realizado o ensaio de
compactao Proctor Normal na amostra de solo retirada da Av. Padre Francis Cletus Cox, no
Jardim Country Club, cidade de Poos de Caldas.
3.1. Identificao do solo
Materiais
Amostra de solo;
Almofariz e mo de gral com borracha;
Pisseta com gua;
Esptula;
Recipiente de vidro.
Procedimento
Primeiramente, o solo foi estorroado no almofariz, com a ajuda da mo de gral. Essa
amostra estorroada foi colocada no recipiente de vidro, onde foi-se adicionando gua at
adquirir consistncia adequada para a identificao ttil.
Colocou-se uma poro da amostra na mo, e passou-se anlise ttil do mesmo.
Aps esse processo, foi feita a anlise de como o solo se comporta quando submetido a uma
corrente de gua.
3.2. Preparo das amostras
Materiais
Amostra de solo;
Estufa eltrica, que atinja 105 C, aproximadamente;
Bandeja de metal;
Esptulas;
Almofariz e mo de gral com borracha;
Becker;
Peneira de abertura 4,76mm;
Balana de preciso de 0,001g;
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Procedimento
Primeiramente, colocou-se a amostra de solo na bandeja para secar em estufa, por
24 (vinte e quatro) horas. Aps a amostra encontrar-se seca, procedeu-se no estorroamento da
mesma, com a ajuda do almofariz e mo de gral com borracha.
Passou-se a amostra pela peneira de abertura de 4,76mm, e procedeu-se a sua
pesagem. Para o ensaio, foram usadas 5 (cinco) amostras de 3 (trs) quilos cada.
Imagem 1
Com a ajuda da curva de compactao para os diferentes tipos de solos (imagem 1)
e com a classificao do solo obtida anteriormente, obteve-se a curva de compactao para o
solo em questo (curva c da imagem 1), assim como a sua umidade tima.
Foram usados dois pontos de umidade antes, dois pontos depois, e a prpria
umidade tima, estabelecida pela curva do tipo de solo, obtendo-se, assim, os valores de 09%,
11%, 13%, 15% e 17% de umidade.
Foram preparadas as amostras a serem utilizadas, pesando-se no becker e
adicionando-se a quantidade de gua calculada para se obter cada uma das umidades que seriam
usadas.
Aps a gua ser homogeneizada nas amostras de solo com ajuda de esptulas, estas
(as amostras) foram colocadas em sacos plsticos e deixadas em repouso por 24 (vinte e quatro)
horas, para completar sua homogeneizao.
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3.3. Ensaio Proctor Normal
Materiais
Amostras de solo preparadas com as umidades adequadas;
Bandeja de metal;
Cilindro;
Soquete;
Extrator de amostra;
Balana com preciso de 0,001 g;
Cpsulas de metal;
Esptula;
Procedimento
A amostra devidamente preparada retirada do saco plstico e colocada na bandeja
de metal. Com a esptula, pega-se um pouco da amostra e preenche-se cerca de um tero do
volume do cilindro. Com o soquete, distribui-se 25 (vinte e cinco) golpes uniformemente sobre
a superfcie de solo no cilindro.
A energia desprendida nesse processo pode ser calculada com a seguinte frmula:
=
Frmula 1
Onde:
= Energia de compactao
= Peso do soquete (Kgf)
= Altura de queda do soquete (cm)
= Nmero de golpes por camada
= Nmero de camadas
= Volume do cilindro
Para clculo dessa energia, dispomos da seguinte tabela para auxlio:
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ENERGIA SOQUETE (kgf) CAMADAS GOLPES CILINDRO (cm)
NORMAL
2,5 3 25 1000
2,5 5 36 2300
4,5 5 13 2300
INTERMEDIRIA 4,5 5 12 1000
4,5 5 28 2300
MODIFICADA 4,5 5 25 1000
4,5 5 60 2300
Tabela 1 Energias de compactao
Em destaque, os fatores selecionados para o clculo da energia, no ensaio em
questo (considera-se a altura de queda do peso de 30 centmetros).
Aps essa primeira compactao, coloca-se mais um tero de amostra de solo e
aplica-se os golpes novamente. Este procedimento repetido uma nova vez.
Sucedendo as trs compactaes, retira-se a parte superior do cilindro e nivela-se
as duas faces da amostra com as do cilindro (para que a amostra tenha o mesmo volume do
instrumento). Aps esse processo, com a ajuda do extrator de amostra, o corpo de prova
retirado de dentro do cilindro e pesado.
Como se sabe o volume do cilindro amostrador (foi previamente calculado) e
consequentemente o volume do corpo de prova, e tambm tem-se a massa do corpo de prova,
pode-se calcular o peso especfico natural (nat) da amostra.
Posteriormente, para cada corpo de prova com umidade diferente, corta-se o corpo
de prova em trs partes iguais e retira-se uma pequena amostra de cada tero, a qual colocada
em uma cpsula de alumnio e levada estufa, para que seja possvel aferir a massa se gua
presente na amostra e, consequentemente, sua umidade real, que pode ser conseguida usando-
se:
= M
Frmula 2
Quando se tem o peso especfico natural de uma amostra e sua umidade real, pode-
se calcula seu peso especfico seco (D), usando-se a seguinte relao:
=
1 +
Frmula 3
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Todo esse procedimento descrito acima realizado para cada uma das cinco
amostras com umidades diferentes de que se dispe.
No final, tem-se as umidades reais e os pesos especficos secos correspondentes a
cada umidade. Com esses valores faz-se, ento o grfico, que reproduz a curva de compactao
da amostra, na qual pode-se ver a umidade tima e o peso especfico referente a esta umidade
esses so os pontos de mximo no grfico.
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4. Resultados
Abaixo, esto listados os resultados obtidos nos ensaios feitos no laboratrio,
quando as amostras foram submetidas aos procedimentos acima descritos.
4.1. Identificao do solo
O material componente da amostra de solo foi identificado como areia siltosa.
4.2. Preparo das amostras
Amostra wtab (%) Mseca (kg) Mgua(kg)
1 9,00 3,00 0,27
2 11,00 3,00 0,33
3 13,00 3,00 0,39
4 15,00 3,00 0,45
5 17,00 3,00 0,51
Tabela 2 Resultado do preparo das amostras
4.3. Ensaio Proctor Normal
P (kgf) L (cm) N n V (cm)
2,5 30 25 3 1000
E= 5,625 Kgf/cm Tabela 3 -Clculo da energia necessria para compactar cada C.P
Amostra MCP (g) VCP (cm) NAT (g/cm)
1 1870 997,45 1,8748
2 1840 997,45 1,8447
3 1880 997,45 1,8848
4 1940 997,45 1,945
5 1930 997,45 1,9349 Tabela 4 Clculo de peso especfico natural dos Cs.P.
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Amostra Mseca (kg) Mmolhada(Kg) Mgua(g) Wreal (%)
1 0,1186 0,1295 0,0109 9,1906
2 0,094 0,104 0,01 10,6383
3 0,1055 0,1181 0,0126 11,9431
4 0,1135 0,131 0,0175 15,4185
5 0,0929 0,1089 0,016 17,2228 Tabela 5 Clculo da umidade real dos Cs.P.
Amostra NAT (g/cm) Wreal (%) D (g/cm)
1 1,8748 9,1906 1,717
2 1,8447 10,6383 1,6673
3 1,8848 11,9431 1,6837
4 1,945 15,4185 1,6852
5 1,9349 17,2228 1,6506 Tabela 6 Clculo do peso especfico seco dos Cs.P.
Para a elaborao do grfico a seguir (que representa um ajuste da curva do peso
especfico versus umidade), foram desconsiderados os resultados obtidos com a amostra 1 (um),
uma vez que seus valores no condiziam com o esperado e alteravam completamente o
resultado do grfico apresentado.
Grfico 1 Curva de compactao para o solo selecionado
Da curva de compactao apresentada, pode-se tirar tanto umidade quanto peso
especfico timos, conforme apresentado a seguir.
Wot (%) ot (g/cm
13,55 1,695
Tabela 7 Resultado do ponto mximo
10,6383; 1,6673
11,9431; 1,6837 15,4185; 1,6852
17,2228; 1,6506
13,55; 1,695
1,645
1,65
1,655
1,66
1,665
1,67
1,675
1,68
1,685
1,69
1,695
1,7
9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5 18
Pes
o e
spec
fic
o s
eco
(g/
cm)
Umidade da amostra (%)
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5. Concluso
Pde-se ver que os ensaios de compactao so muito importantes porque so
empregados em diversas reas da Engenharia Civil. Desde a construo de estradas, at
fundaes de edificaes, o feitio deste ensaio intrinsicamente importante para que se tenha
mais segurana e qualidade na construo.
A compactao do solo deve proporcionar ao solo, para a energia de compactao
adotada, a maior resistncia estvel possvel.
Os solos no devem ser compactados abaixo da umidade tima, porque ela
corresponde a umidade que fornece estabilidade ao solo. No basta que o solo adquira boas
propriedades de resistncia e deformao; elas devem permanecer durante todo o tempo de vida
til da obra.
Os erros evidenciados no desenvolvimento do ensaio devem-se, em parte,
inaptido do grupo com o manuseio dos equipamentos e tambm impreciso dos
equipamentos usados no desenvolvimento deste.
Contudo, para efeitos didticos, os resultados obtidos foram bastante satisfatrios,
uma vez que a curva obtida assemelha-se bastante com a real (curva c da imagem 1).
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6. Bibliografia
Material dado em sala de aula, pela professora Claudia Brandt.
PINTO, C. S. (2006). Curso Bsico de Mecnica dos Solo em 16 aulas. 3 edio, So
Paulo.
NOGUEIRA, J.B. Mecnica dos solos: ensaios de laboratrio. So Carlos: Escola de
Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo, 1995. 248p.
ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS-ABNT.NBR 7182:
Solo. Ensaio de compactao - ABNT. 1986. NBR 3. Rio de Janeiro, 1986. 11p.