Compactação dos Solos na Engenharia

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CAM0035 - MECÂNICA DOS SOLOS I
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE CARAÚBAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Compactação dos solos
PROFESSOR: WILKER FERNANDES SOARES
CARAÚBAS/RN
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Definição: É a densificação dos solos pela remoção de ar dos vazios, o
que requer aplicação de energia mecânica por meio de equipamentos
(soquetes, rolo compactador...)
ANTES DA COMPACTAÇÃO DEPOIS DA COMPACTAÇÃO
Fonte: Silva e Andrade (2016) Fonte: Silva e Andrade (2016)
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
 A compactação do solo é um procedimento que aumenta a densidade
do terreno;
 A partir da compactação é possível garantir mais resistência e
estabilidade para todas as etapas da obra;
 Assim, é essencial utilizar os procedimentos corretos, respeitando as
normas existentes;
 O uso de equipamentos de segurança e a realização de estudos
laboratoriais são questões que não podem faltar em seu planejamento.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
:
Fonte: Diego Tassinari (2015)
 Solo quando transportado e
depositado para construção
 Fofo
 Heterogêneo
Pouco resistente e muito 
deformável!
 Compactação
 Aumenta o contato entre os grãos
 Torna o aterro mais homogêneo
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
As principais razões para a compactação de solos em termos de propriedade podem ser
relacionadas das seguintes formas:
 redução da compressibilidade (redução da variação do volume);
 aumento da resistência (densificação através da variação da estrutura);
 controle de tendência de variação volumétrica (com variação de umidade);
 redução da permeabilidade (redução de vazios);
 controle de propriedades resilientes (redução das deformações permanentes);
 aumento da rigidez do solo.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
Exemplos de obras de engenharia onde a compactação é empregada:
Aterros sanitários Taludes rodoviários
Camadas de pavimentos Barragens de terra
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 O tipo de obra e de solo disponível vão ditar o processo de compactação a ser
empregado;
 O início da técnica de compactação é creditada ao engenheiro norte-americano Proctor
que, em 1933, publicou suas observações sobre a compactação de aterros;
 Proctor mostrou que ao aplicar-se uma certa energia de compactação (EC) – um certo
número de passadas de um determinado equipamento no campo ou um certo número de
golpes de um soquete sobre o solo contido num molde – a massa específica resultante é
função da umidade em que o solo estiver.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre as partículas é muito alto e não
se consegue uma significativa redução dos vazios;
 Para umidades mais elevadas, a água provoca um certo efeito de lubrificação entre as
partículas, que deslizam entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto;
 Na compactação, as quantidades de partículas e de água permanecem constantes; o
aumento da massa específica corresponde à eliminação de ar dos vazios.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 A partir de um certo teor de umidade, a compactação não consegue mais expulsar o ar
dos vazios pois o grau de saturação já é elevado e o ar está ocluso (envolto por água);
 Há, portanto, para a energia aplicada, um certo teor de umidade, denominado
umidade ótima, que conduz a uma massa específica seca máxima, ou uma densidade
seca máxima.
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
 As improvisações e decisões baseadas em achismos são algumas das
principais causas de problemas na engenharia civil, e não poderia ser
diferente com a compactação dos solos;
 Por exemplo, quando a compactação é mal feita, podem surgir trincas
no solo compactado;
 A fase de compactação do solo que deve ocorrer nas camadas abaixo
do revestimento asfáltico, por exemplo, tem grande impacto na
qualidade das vias.
COMPACTAÇÃO NO CAMPO
 Uma manifestação patológica clássica da
engenharia rodoviária é o solo “borrachudo”. Ela
surge quando se tenta supercompactar um solo em
que a umidade está acima da ótima;
 Como é necessário evitar esse problema para ter
uma obra de qualidade, é essencial dimensionar
adequadamente o equipamento compactador, as
espessuras das camadas, o número de passadas, a
velocidade da máquina e a umidade do solo.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Escavação;
 Transporte;
 Espalhamento;
 Correção da umidade;
 Homogeneização e Escarificação;
 Compactação.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Escavação:
Pá-carregadeira Escavadeira Scraper
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Escolha da área de empréstimo e escavação:
• Envolve fatores como a distância de
transporte, o volume do material disponível,
tipos de solo.
• Materiais não recomendados: solos saturados
com matéria matéria orgânica e os solos
turfosos, solos micáceos.
• O solo orgânico deve ser estocado e
recolocado após o término das escavações,
para propiciar a recomposição da vegetação
natural.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Transporte:
Caminhão basculante
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Transporte:
• Cuidados quanto a drenagem, para evitar a
saturação do solo em épocas de chuva.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Espalhamento:
Motoniveladora Trator de lâmina
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Espalhamento e regularização da camada:
 Depois de transportado, o solo é espalhado
em camadas tais que sua espessura seja
compatível com o equipamento compactador;
 Uso de motoniveladora ou trator de lâmina
para acerto da altura da camada.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Correção da umidade:
Caminhão pipa
Feita na jazida (área de empréstimo)
Feita na obra (+/- 1%) – Ajuste 
Considerar perdas de 1% no transporte. 
W Wot : secar solo (aeração)
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Correção da umidade:
 O acerto da umidade, é feito em função das
especificações de compactação, prefixado pelo
projetista da obra:
 W Wcompactação: Aeração com exposição ao
vento e ao sol, com espalhamento por arados,
grades, pulviromisturadores ou motoniveladores.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Homogeneização e Escarificação:
Grade de disco puxada por trator de pneus
 Mistura do material;
 Uniformizar a umidade;
 Escarificação das camadas. 
 Espessura das camadas : ≤ 30 cm de 
material fofo para se ter 15 a 20 cm de 
material compactado (incluindo 2 a 3 
cm da camada anterior) 
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Homogeneização e escarificação:
 Tem a função de distribuir bem a umidade;
 Pulverização: Remoção ou desagregação de
torrões secos, material aglomerado ou
fragmentos de rocha alterada por uso de
escarificadores ou arados de disco.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Compactação:
 Segue-se a compactação propriamente dita,
com equipamentos e parâmetros adequados
ao tipo de solo.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Princípios da compactação em campo:
 Os princípios que estabelecem a compactação dos solos no campo são
essencialmente os mesmos para os ensaios em laboratórios;
 Os valores de peso específico seco máximo obtidos são fundamentalmente em
função:
 do tipo do solo;
 da quantidade de água utilizada; e
 da energia específica aplicada pelo equipamento que será utilizado, a qual
depende do tipo e peso do equipamento e do número de passadas sucessivas
aplicadas.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Princípios da compactação em campo:
 A energia de compactação no campo pode ser aplicada, como em laboratório, de
maneiras diferentes:
 por meios de esforços de pressão;
 impacto;
 vibração;
 ou por uma combinação destes.
 Os processos de compactação de campo geralmente combinam a vibração com a
pressão, já que a vibração utilizada isoladamente se mostra pouco eficiente, sendo a
pressão necessária para diminuir, com maior eficácia, o volume de vazios
interpartículas do solo.
COMPACTAÇÃO DOS SOLOS
 Princípios da compactação em campo:
 Pressão Estática: Aplicada por rolos estáticos (cilindro liso, de pneus e pé de
carneiro). Ocorre inicialmentedeformações plásticas, a medida que o solo vai
densificando predominam deformações elásticas;
 Vibração: Aplicada por rolos e compactadores vibratórios. Produz-se o
deslocamento de sucessivas e rápidas ondas de pressão que movimentam as
partículas e reduzem o atrito entre elas;
 Impacto: Aplicado por apiloadores e cargas de impacto. É gerada uma onda de
pressão que atua em grande profundidade.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
 Os equipamentos de compactação são divididos em três categorias:
 os soquetes mecânicos;
 os rolos estáticos;
 e os rolos vibratórios.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
1 – Compactadores Manuais
• São compactadores de impacto utilizados
em locais de difícil acesso para os rolos
compressores, como em valas, trincheiras,
etc.
• Possuem peso mínimo de 15 Kgf,
podendo ser manuais ou mecânicos
(sapos).
• A camada compactada deve ter 10 a 15
cm para o caso dos solos finos e em torno
de 15 cm para o caso dos solos grossos.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
2 - Rolos Estáticos
Os rolos estáticos compreendem os rolos:
• pé-de-carneiro;
• lisos de roda de aço; e
• os rolos pneumáticos.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
2 - Rolos Estáticos
a) Pé-de-Carneiro
 Os rolos pé-de-carneiro são constituídos por cilindros metálicos com
protuberâncias (patas) solidarizadas, em forma tronco-cônica e com altura de
aproximadamente de 20 cm. Podem ser alto propulsivos ou arrastados por trator.
 É indicado na compactação solos coesivos e promove um grande entrosamento
entre as camadas compactadas.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
2 - Rolos Estáticos
a) Pé-de-Carneiro
 A medida que vai aumentando a
compactação, há menor
penetração, resultando maior
pressão de contato.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
2 - Rolos Estáticos
a) Pé-de-Carneiro
A camada compactada possui geralmente 15 cm, com número de passadas variando
entre 4 e 6 para solos finos e de 6 e 8 para solos grossos.
As características que afetam sua performance são:
 a pressão de contato;
 a área de contato de cada pé;
 o número de passadas por cobertura e estes elementos dependem do peso total do
rolo;
 o número de pés em contato com o solo e;
 do número de pés por tambor.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
2 - Rolos Estáticos
b) Rolo liso
• Trata-se de um cilindro oco de aço,
podendo ser preenchido por areia
úmida ou água, a fim de que seja
aumentada a pressão aplicada.
• São usados em bases de estradas, em
capeamentos e são indicados para
solos arenosos, pedregulhos e pedra
britada, lançados em espessuras
inferiores a 15 cm.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
2 - Rolos Estáticos
b) Rolo liso
 Este tipo de rolo compacta bem camadas finas de 5 a 15 cm com 4 a 5 passadas.
Os rolos lisos possuem pesos de 1 a 20 t e frequentemente são utilizados para o
acabamento superficial das camadas compactadas.
 Para a compactação de solos finos utilizam-se rolos com pesos em torno de 7 t
para materiais de baixa plasticidade e 10 t, para materiais de alta plasticidade.
 Os rolos lisos possuem certas desvantagens como, pequena área de contato e em
solos mole afunda demasiadamente dificultando a tração.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
2 - Rolos Estáticos
c) Rolo Pneumático
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
2 - Rolos Estáticos
c) Rolo Pneumático
 Os rolos pneumáticos são eficientes na compactação de capas asfálticas, bases e
sub bases de estradas e indicados para solos de granulação fina e arenosa. Os
rolos pneumáticos podem ser utilizados em camadas de até 40 cm e possuem área
de contato variável, em função da pressão nos pneus e do peso do equipamento.
 Pode-se usar rolos com cargas elevadas obtendo-se bons resultados. Neste caso,
muito cuidado deve ser tomado no sentido de se evitar a ruptura do solo.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
d) Rolos vibratórios
 Possui uma massa móvel com
excentricidade em relação a um
eixo provocando vibrações de
certa frequência (1000 a 4800
ciclos/minuto). Ajustam-se as
vibrações para que entrem em
ressonância com as partículas de
solo. Apresentam maior
rendimento a baixas velocidades.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
d) Rolos vibratórios
 Nos rolos vibratórios, a frequência da
vibração influi de maneira extraordinária no
processo de compactação do solo. São
utilizados eficientemente na compactação de
solos granulares (areias).
 Este tipo de rolo quando não são usados
corretamente produzem super compactação.
A espessura máxima da camada é de 15 cm.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
e) Rolos Especiais
1. Rolo de Grade: Máquina que na superfície
lisa é solidarizada uma grade de malha
quadrada. Usado para compactação de
material granular ou solos muito
entorroados.
2. Rolo de Placas: : Máquina que na
superfície lisa são solidarizados
segmentos de placa descontínuos.
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
3 – Outros equipamentos
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
3 – Outros equipamentos
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
3 – Outros equipamentos
Queda livre de grandes pesos: Compactação de aterros e terrenos naturais de grande 
espessura;
Vibroflotação: Equipamento vibratório com injeção d’água. 
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
Equipamento Tipo de solo Camadas Principais
características 
Rolo pé de carneiro Solos argilosos De 15 a 30 cm Compactação lenta
Rolo tamping Vários tipos de 
solos (argila 
arenosa, silte
argiloso)
-
Mais rápido que o 
rolo pé de carneiro;
Patas menores que 
o pé de carneiro;
Rolo liso vibratório Material granular De 5 a 30 cm Compactação de 
cima para baixo;
Camadas menos
homogêneas.
Rolo liso 
pneumático
Silte arenoso, argila 
arenosa, areia e 
cascalho
De 30 a 60 cm Compactação de 
cima para baixo;
Camadas menos
homogêneas;
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
 Fatores que influenciam a compactação e a escolha dos equipamentos a utilizar: 
I. Energia de Compactação:
 Energia transferida pelo equipamento ao solo.
 P = peso próprio do equipamento (pressão estática) 
 N = nº de passadas do equipamento
 v = velocidade do rolo
 e = espessura da camada 
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
II. Número de passadas:
• Diretamente ligado ao tempo de execução. 
III. Espessura da camada: 
• Função do tipo de solo e equipamento. Em geral, é fixado em 30 cm (ou 20 cm 
para materiais granulares) a espessura máxima;
IV. Homogeneização:
• A camada de solo deve ser pulverizada de forma homogênea. Deve-se evitar 
torrões secos ou muito úmidos, blocos e fragmentos de rocha;
EQUIPAMENTOS DE COMPACTAÇÃO EM CAMPO
V. Velocidade de rolagem:
• Com material solto tem-se maior resistência a rolagem e menor velocidade, 
obtendo-se maior esforço de compactação nas passadas iniciais. O efeito de 
vibração é bem mais eficiente com menores velocidades;
VI. Amplitude e frequência das vibrações:
• O aumento de amplitude produz maior efeito de compactação que o aumento de 
frequência. Atingida a condição de ressonância obtém-se elevadas densidades.
VII. Tipo de solo
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
 Para que se possa efetuar um bom controle de compactação do solo em campo,
temos que atentar para os seguintes aspectos:
 tipo de solo;
 espessura da camada;
 entrosamento entre as camadas;
 número de passadas;
 tipo de equipamento;
 umidade do solo;
 grau de compactação alcançado.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
 Assim alguns cuidados devem ser tomados:
 É recomendável que a espessura da camada lançada exceda a 30 cm, sendo que
a espessura da camada compactada deverá ser menor que 20 cm;
 Deve-se realizar a manutenção da umidade do solo o mais próximo possível da
umidade ótima;
 Deve-se garantir a homogeneização do solo a ser lançado, tanto no que se
refere à umidade quanto ao material.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
 Na prática, o procedimento usual de controlede compactação é o seguinte:
1. Coletam-se amostras de solo da área de empréstimo e efetua-se em laboratório o
ensaio de compactação. Obtêm-se a curva de compactação e daí os valores de peso
específico seco máximo e o teor de umidade ótimo do solo.
2. No campo, à proporção em que o aterro for sendo executado, deve-se verificar, para
cada camada compactada, qual o teor de umidade empregado e compará-lo com a
umidade ótima determinada em laboratório. Este valor deve atender a seguinte
especificação: o desvio de umidade da umidade do campo (Wcampo ) em relação a
umidade ótima poderá ser de até: Wótima - 2% e Wótima + 2%.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
 Na prática, o procedimento usual de controle de compactação é o seguinte:
3. Determina-se também o peso específico seco do solo no campo, comparando-o com
o obtido no laboratório. Define-se então o grau de compactação do solo, dado pela
razão entre os pesos específicos secos de campo e de laboratório (GC = γdcampo/γdmáx) x
100. Deve-se obter sempre valores de grau de compactação de no mínimo 95%.
4. Caso estas especificações não sejam atendidas, o solo terá de ser revolvido, e uma
nova compactação deverá ser efetuada.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
 Há uma tolerância devido a variabilidade dos processos de compactação.
Heterogeneidade do solo ( a curva de compactação é considerada representativa
do local do campo).
Grau de saturação:
Desvio de umidade (∆W):
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
 Verificação do GC: Método do frasco de areia (Densidade in situ);
 Verificação do teor de umidade: Speedy test.
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
Exercício - Um solo compactado em laboratório apresentou os seguintes
parâmetros: γ𝑑𝑚á𝑥 = 17,4 kN/m³ e wó𝑡= 15%. Na construção de um aterro, o mesmo
solo foi compactado segundo as seguintes especificações: GC = 96% e w = wó𝑡–
2%. Considerando 𝛾s = 26,5 kN/m³, calcular:
a) a relação entre o índice de vazios do ensaio e do campo;
b) o grau de saturação do aterro compactado.
• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6457: Solo – Amostras de solo –
Preparação para ensaio de compactação e ensaios de caracterização. ABNT, Rio de Janeiro, 2016. 
• ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182: Solo – Ensaio de 
compactação. ABNT, Rio de Janeiro, 2016. 
• APL ENGENHARIA. Descubra a importância da compactação do solo para obras de terra. 
Minas Gerais, 2018. 
• DAS, B. M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 7ª ed. Cengage Learning, 2013. 
• OLIVEIRA, D. A. Notas de aula – Mecânica dos Solos. Universidade Federal Rural do Semi-Árido. 
Caraúbas-RN, 2018.
• PINTO, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas. Oficina de Textos, 2002. 
• SANTOS, Jaime A. Compactação: Elementos teóricos. Instituto superior técnico, [S.I.], 2008. 
REFERÊNCIAS
Obrigado pela atenção!
wilkerfernandescg2011@gmail.com
Caraúbas/RN
CAM0035 - MECÂNICA DOS SOLOS I