Aula 3 - Compactação_CBR_Módulo_2023 2

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AULA 03 - Compactação
Conceitos
Equipamentos de Laboratório
Equipamentos de Campo
Controle Tecnológico
PTR 3322 - Pavimentação Rodoviária
Profa. Kamilla Vasconcelos
Profa. Liedi Bernucci
Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE 
TRANSPORTES
https://mococa24horas.blogspot.com/2013/11/sp-340-entre-as-melhores-estradas-do.html
https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
Pavimentos: Materiais
Prof. Kamilla Vasconcelos 2
Prof. Kamilla Vasconcelos 3
Um pouco de história...
Na Califórnia, em 1929, perguntou-se porque havia pavimentos em bom estado e 
pavimentos com defeitos e problemas de desempenho.
Uma grande pesquisa de campo mostrou três pontos de diagnóstico:
1) Falta de Compactação
2) .....(aguarde....você saberá)
3) .....(aguarde....você saberá).
Compactação
Prof. Kamilla Vasconcelos 4
Responda às seguintes questões:
1) O que é compactar um solo, ou um material para obras viárias?
2) Por quê se compacta um material para uso em obras viárias?
Compactação
Prof. Kamilla Vasconcelos 5
Responda às seguintes questões:
1) O que é compactar um solo, um material para obras viárias?
2) Por quê se compacta um material para uso em obras viárias?
É o processo pelo qual se obtém 
uma maior densificação dos 
materiais, maior peso específico, 
maior resistência, e principalmente 
maior estabilidade (Milton Vargas). 
A compactação dos solos, 
materiais granulares, etc. 
depende intrinsecamente da 
umidade
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Curva de compactação (g x w)
Responda às seguintes questões:
3) Determine os pesos específicos aparentes secos máximos e umidade ótima de ambos solos e da 
brita graduada simples (FIGURA 3). 
Curvas de compactação 
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2 4 6 8 10 12 14 16 18
Umidade (%)
P
e
s
o
 e
s
p
e
c
íf
ic
o
 a
p
a
re
n
te
 s
e
c
o
 (
k
N
/m
3
)
Solo laterítico -areia argilosa
Solo saprolítico - silte
Brita graduada simples
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Responda às seguintes questões:
4) a) Compare os valores de peso específico aparente seco dos solos e da brita. Veja se há 
relação entre a presença de material granular ou de material mais fino no peso específico aparente seco. 
 b) Compare os valores de umidade ótima dos solos e da brita. Veja se há relação entre a 
presença de material granular ou de material mais fino na umidade ótima de compactação. 
Curvas de compactação 
15
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17
18
19
20
21
22
23
2 4 6 8 10 12 14 16 18
Umidade (%)
P
e
s
o
 e
s
p
e
c
íf
ic
o
 a
p
a
re
n
te
 s
e
c
o
 (
k
N
/m
3
)
Solo laterítico -areia argilosa
Solo saprolítico - silte
Brita graduada simples
Prof. Kamilla Vasconcelos 13
Diferentes Solos
Diferentes Energias
Energia de Compactação
16
5) A umidade ótima varia com a energia de 
compactação? Por quê?
Responda às seguintes questões:
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Compactação em Campo
Remoção de solos 
moles ou de baixa 
resistência;
Pode substituir por 
solo “importado”
ou colocar rachão 
para reforçar.
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Compactação em Campo
Alguns equipamentos usados para mistura de 
aditivos para estabilização de solos ou misturas
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Compactação em Campo
Equipamentos de Campo: 
Transporte e Distribuição de Materiais 
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Compactação em Campo
Distribuição de solos ou agregados com Motoniveladora
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Compactação em Campo
Distribuição de Materiais:
 Motoniveladora
Para materiais como BGS e BGTC 
também se usa acabadoras (é melhor)
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Compactação em Campo
Equipamentos de Campo:
Distribuição de Materiais com Vibroacabadora
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Compactação em Campo
Alguns equipamentos usados na compactação 
das camadas de solo (silte e argila): 
Rolo pé de carneiro
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Compactação em Campo
Alguns equipamentos usados na compactação 
das camadas de solo (silte e argila): 
Rolo pé de carneiro e Motoniveladora
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Compactação em Campo
Se umidade do solo baixa: aumentar com 
caminhão pipa e homogeneizar com rotativa
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Compactação em Campo
Compactação de alguns tipos de solos e materiais granulares:
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Compactação em Campo
Uso de rolos de pneus para a compactação de 
materiais granulares e areias: construção de base
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Compactação em Campo
Uso de rolos lisos para a compactação de materiais granulares: 
construção de base
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Compactação em Campo
Alguns equipamentos usados na 
construção das camadas de solo
CBR 
(Ensaios de Resistência)
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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE 
TRANSPORTES
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Propriedades mecânicas
Um pouco de história
- Na Califórnia, em 1929, perguntou-se porque havia pavimentos em 
bom estado e pavimentos com defeitos e problemas de 
desempenho.
- Uma grande pesquisa de campo mostrou três pontos de 
diagnóstico:
1) Falta de Compactação
2) Ruptura do Subleito
3).....(aguarde....você saberá).
Prof. Kamilla Vasconcelos 67
Propriedades mecânicas
Resistência e Deformabilidade
- Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou California Bearing Ratio 
(CBR) - Resistência
- Módulo de resiliência - Deformabilidade
Prof. Kamilla Vasconcelos 70
Concepção original
https://www.soilmanagementindia.com/wpcontent/uploads/2018/05/clip_image020-3.png
Prof. Kamilla Vasconcelos 71
Materiais: Propriedades Mecânicas
1. Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou California Bearing Ratio (CBR)
Etapas do ensaio laboratorial:
1º Compactação do 
corpo de prova
2º Imersão dos corpos de prova 
em tanque de água por 96 horas e 
medida de expansão axial
Fotos: Rosângela Motta
Prof. Kamilla Vasconcelos 72
CBR
Índice de Suporte Califórnia (ISC) ou California Bearing Ratio (CBR) - Ensaio automatizado:
3º Ensaio de penetração de pistão padrão no corpo de prova e medida penetração e 
resistência
Foto: Edson de Moura
Prof. Kamilla Vasconcelos 73
CBR
 
Figura 4: Material padrão (100%) e vários tipos de material 
(http://www.pavementinteractive.org/) 
 
8. O que é CBR (Índice de Suporte 
California, em português)? 
Responda às seguintes questões:
Prof. Kamilla Vasconcelos 74
0%
0,15%
0,17%
0,20%
0,20%
0%
0,81%
1,46%
1,88%
2,10%
9. Calcule a expansão dos solos S e L após 96 horas de imersão em água. (A expansão E é 
dada em %). A altura do CP é de 125mm. Comente as diferenças entre os dois solos. A brita 
graduada simples apresenta expansão de 0,0%. Compare com os solos.
Responda às seguintes questões:
Prof. Kamilla Vasconcelos 75
11. Com cada amostra de solo foram realizados dois tipos de ensaio:
• Compare os valores de CBR (feito após imersão em água – ensaio convencional) para os solos L e S.
• Compare os valores de CBR não-imerso (ensaio excepcional, não usual) e após imersão em água para o 
solo L. Faça o mesmo para o solo S. Compare os dois solos.
Responda às seguintes questões:
Prof. Kamilla Vasconcelos 76
 LATERÍTICO
CBR 1 = 27%
CBR 2 = 25%
SAPROLÍTICO
CBR 1 = 6%
CBR 2 = 6%
Responda às seguintes questões:
Prof. Kamilla Vasconcelos 77
12. Foram realizados 3 ensaios de CBR após imersão em água com a brita graduada simples estudada no exercício anterior. A 
expansão é 0,0% nas três amostras testadas, em três umidades e pesos específicos aparentes secos diferentes. Observe os 
resultados de CBR (já calculados) expressos em uma curva e os resultados do ensaio de compactação (ver FIGURA 6). 
- Explique a tendência das curvas.
- Compare o valor de CBR máximo com os valores obtidos para os solos L e S, após imersão por 96 horas.
Respondaàs seguintes questões:
Módulo de Resiliência
Esta Foto de Autor Desconhecido está licenciado em CC BY
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA POLITÉCNICA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE 
TRANSPORTES
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https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
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Um pouco de história:
• Na California, em 1929, perguntou-se porque havia 
pavimentos em bom estado e pavimentos com 
defeitos e problemas de performance.
• Uma grande pesquisa de campo mostrou três pontos 
de diagnóstico:
1) Falta de Compactação
2) Ruptura do Subleito
3) Fadiga
Prof. Kamilla Vasconcelos 90
Materiais: Propriedades Mecânicas
Deformabilidade (conceitos básicos)
Módulo de Resiliência
Perguntas:
▪ O que é resiliência?
▪ Os problemas estruturais dos pavimentos como trincamento da camada de revestimento asfáltico 
ocorrem por quais causas?
▪ Que tipo de deslocamento causa fadiga?
▪ Ensaio monotônico ou com repetição de cargas? 
▪ Como você faria um equipamento ou um ensaio de cargas repetidas e que grandezas você mediria?
Prof. Kamilla Vasconcelos 92
Conceitos Básicos
s vertical = s1
s1
Tensão de confinamento = s3
s vertical
Carga P
Elemento de solo – 
representando um ponto de análise
Revestimento Asfáltico
Base
Reforço do Subleito
Subleito
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Conceitos Básicos
s3
s3
s3s3
Estágio 1
Estado sem carga de roda solicitando
Apenas peso próprio do pavimento
s1= sd + s3 
s1
s3s3
Estágio 2
Estado COM carga de roda solicitando
Tensão vertical e confinante
Devido ao tráfego (RODA)
Prof. Kamilla Vasconcelos 94
Sentido de Deslocamento do veículo
Elemento de análise de carregamento
P
Posição A
Prof. Kamilla Vasconcelos 95
Sentido de Deslocamento do veículo
Elemento de análise de carregamento
P P
Posição A Posição B
Elemento de análise
Prof. Kamilla Vasconcelos 96
Sentido de Deslocamento do veículo
s vertical
Elemento de análise de carregamento
P P P
Posição A Posição B Posição C
Elemento de análise
Prof. Kamilla Vasconcelos 97
Sentido de Deslocamento do veículo
s vertical
Elemento de análise de carregamento
P P P P
Posição A Posição B Posição C Posição D
Elemento de análise 
Prof. Kamilla Vasconcelos 98
Sentido de Deslocamento do veículo
s vertical
Elemento de análise de carregamento
P P P P P
Posição A Posição B Posição C Posição D Posição E
Prof. Kamilla Vasconcelos 99
Sentido de Deslocamento do veículo
s vertical
Elemento de análise de carregamento
P P P P P
Posição A Posição B Posição C Posição D Posição E
Carregamento senoidal
Prof. Kamilla Vasconcelos 100
Definição de Módulo de Resiliência
s1= sd + s3 
s1
s3s3
Estágio 2
Estado COM carga de roda solicitando
Tensão vertical e confinante
Devido ao tráfego (RODA)
MR= sd / e
Módulo de 
Resiliência
Prof. Kamilla Vasconcelos 101
Definição de Módulo de Resiliencia
s3 
s1
s3s3
e=Dh/h
Deformação
Resiliente ou
Elástica
s1= sd + s3 
s3 
h
Dh
MR= sd / e
Módulo de 
Resiliência
s3 s3
Prof. Kamilla Vasconcelos 102
Módulo de resiliência: Ensaio em laboratório
Esquema do equipamento triaxial de cargas repetidas:
AR COMPRIMIDO
CÉLULA TRIAXIAL
LVDT
Registro dos 
deslocamentos
CILINDRO DE
PRESSÃO
 h
15 30
10 20
7.5 15
 5 10
h

Medidas em cm
CORPO DE PROVA
CÉLULA DE CARGA
Prof. Kamilla Vasconcelos 104
Materiais: Propriedades Mecânicas
Módulo de Resiliência (MR): Cálculos 
MR = sd / er
Sendo: s1: tensão principal maior ou axial (kN/m2)
 s3: tensão principal menor ou de confinamento (kN/m2)
 sd: tensão-desvio (kN/m2)
 er: deformação resiliente ou recuperável (er=dr / L) (mm/mm)
Prof. Kamilla Vasconcelos 105
13. Definições:
a) Defina Módulo de Resiliência
b) Por que este ensaio é importante para a pavimentação? Por que é feito com 
cargas repetidas e não estaticamente até a ruptura?
c) Como esta propriedade pode ser empregada em dimensionamento de 
estruturas de pavimentos?
Responda às seguintes questões:
Prof. Kamilla Vasconcelos 106
14. Abaixo estão representados dois 
materiais de uso muito comum em 
estruturas de pavimento e mesmo como 
subleito. Analise o comportamento do 
material 1 e do material 2 e explique se 
estes materiais são granulares, coesivos, 
cimentados, etc. 
Responda às seguintes questões:
Prof. Kamilla Vasconcelos 107
Qual material é este? 
• Quais suas características que fazem ser 
independente do estado de tensões
Prof. Kamilla Vasconcelos 120
19. Com base nas duas figuras de 
PREUSSLER (1983), quais as vantagens e 
desvantagens de se compactar uma 
camada no ramo seco (abaixo da 
umidade ótima)?
Responda às seguintes questões:
Prof. Kamilla Vasconcelos 121
20. Com base nas duas figuras de 
PREUSSLER (1983), quais as vantagens e 
desvantagens de se compactar uma 
camada no ramo úmido (acima da 
umidade ótima)?
Responda às seguintes questões:
Obrigada
PTR 3322 - Pavimentação Rodoviária
Profa. Kamilla Vasconcelos
Profa. Dra. Liedi Bernucci
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https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/
	Slide 1: AULA 03 - Compactação Conceitos Equipamentos de Laboratório Equipamentos de Campo Controle Tecnológico
	Slide 2: Pavimentos: Materiais
	Slide 3: Um pouco de história...
	Slide 4: Compactação
	Slide 5: Compactação
	Slide 8: Curva de compactação (g x w)
	Slide 12
	Slide 13
	Slide 16: Energia de Compactação
	Slide 19: Compactação em Campo
	Slide 20: Compactação em Campo
	Slide 21: Compactação em Campo
	Slide 22: Compactação em Campo
	Slide 23: Compactação em Campo
	Slide 24: Compactação em Campo
	Slide 25: Compactação em Campo
	Slide 26: Compactação em Campo
	Slide 27: Compactação em Campo
	Slide 28: Compactação em Campo
	Slide 29: Compactação em Campo
	Slide 30: Compactação em Campo
	Slide 31: Compactação em Campo
	Slide 65: CBR (Ensaios de Resistência)
	Slide 66: Propriedades mecânicas
	Slide 67: Propriedades mecânicas
	Slide 70: Concepção original
	Slide 71: Materiais: Propriedades Mecânicas
	Slide 72: CBR
	Slide 73: CBR
	Slide 74
	Slide 75
	Slide 76
	Slide 77
	Slide 88: Módulo de Resiliência
	Slide 89: Um pouco de história:
	Slide 90: Materiais: Propriedades Mecânicas
	Slide 92: Conceitos Básicos
	Slide 93: Conceitos Básicos
	Slide 94: Sentido de Deslocamento do veículo
	Slide 95: Sentido de Deslocamento do veículo
	Slide 96: Sentido de Deslocamento do veículo
	Slide 97: Sentido de Deslocamento do veículo
	Slide 98: Sentido de Deslocamento do veículo
	Slide 99: Sentido de Deslocamento do veículo
	Slide 100: Definição de Módulo de Resiliência
	Slide 101: Definição de Módulo de Resiliencia
	Slide 102: Módulo de resiliência: Ensaio em laboratório
	Slide 104: Materiais: Propriedades Mecânicas
	Slide 105
	Slide 106
	Slide 107: Qual material é este? 
	Slide 120
	Slide 121
	Slide 126: Obrigada