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Escolha do rolo compactador

TIPO DE ROLO

PESO MÁXIMO (toneladas)

ESPESSURA MÁXIMA APÓS COMPACTAÇÃO

UNIFORMIDADE DA CAMADA

TIPO DE SOLO

Pé de carneiro estático

20

40 cm

Boa

Argilas e siltes

Pé de carneiro vibratório

30

40 cm

Boa

Misturas de areia com silte e argila

Pneumático leve

15

15 cm

Boa

Misturas de areia com silte e argila

Pneumático pesado

35

35 cm

Muito boa

Praticamente todos

Vibratório com rodas metálicas lisas

30

50 cm

Muito boa

Areias, cascalhos, material granular

Liso metálico estático, 3 rodas

20

10 cm

Regular

Materiais granulares, brita

Rolo de grade ou malha

20

20 cm

Boa

Materiais granulares ou em blocos

Combinados

20

20 cm

Boa

Praticamente todos

 

Compactador de grade

    

compactadores manuais vibratórios



FATORES QUE INFLUEM NA COMPACTAÇÃO

ENERGIA DE COMPACTAÇÃO:        E = f ( P. N / ( v . e ))

Para obter maiores graus de adensamento, deve-se PELA ORDEM, tentar:

  1. aumentar o peso (P) do rolo;

  2. aumentar o número (N) de passadas ;

  3. diminuir a velocidade (v) do equipamento de compactação ;

  4. reduzir a espessura (e) da camada .

    NUMERO DE PASSADAS:

O grau de compactação aumenta substancialmente nas primeiras passadas, e as seguintes não contribuem significativamente para essa elevação. Além disso, resultados experimentais indicam que um número excessivo de passadas produz super compactação superficial, principalmente em se tratando de rolo vibratório. Isto é: insistir em aumentar o número de passadas pode produzir perda no grau de compactação, por destruição de uma estrutura que acabou de ser formada, além de perda de produção e desgaste excessivo do equipamento, principalmente por impacto em superfície já endurecida.   Geralmente é preferível aumentar o peso e/ou diminuir a velocidade, e adotar número de passadas entre 6 e 12 .

    ESPESSURA DA CAMADA:

        Razões econômicas fazem preferir que a espessura seja a maior possível. Mas características do material, tipo de equipamento e finalidade do aterro são fatores que devem predominar. Equipamentos diversos exigem espessuras de camada diferentes. A tabela "Escolha do rolo compactador", vista anteriormente, é uma orientação inicial, devendo a escolha levar em consideração os demais fatores. Geralmente se adotam espessuras menores que as máximos, para garantir compactação uniforme em toda a altura da camada. Em obras rodoviárias, fixa-se em 30 cm a espessura máxima compactada de uma camada, após compactação, aconselhando-se como normal 20 cm, para garantir a homogeneidade. Para materiais granulares, recomenda-se no máximo 20 cm compactados. Resultados obtidos com aterros experimentais podem modificar tais especificações.

   HOMOGENEIZAÇÃO DA CAMADA:

Feita com motoniveladoras, grades e arados especiais, a camada solta deve estar bem pulverizada, sem torrões muito secos, blocos ou fragmentos de rocha, antes da compactação, principalmente se for necessário aumentar o teor de umidade.

   VELOCIDADE DE ROLAGEM:

   A movimentação dos pé-de-carneiro em baixa velocidade acarreta maior esforço de compactação, mas a medida que a parte inferior da camada se adensa, a velocidade aumenta naturalmente. A velocidade de um rolo compactador é função da potência do trator, já que são necessários cerca de 250 kg de força tratora por tonelada de peso para vencer a resistência à rolagem, no caso de material solto. Ao início, usar 1ª marcha, mas a medida que o solo se adensa, passamos à segunda marcha. Rolos pneumáticos admitem velocidades da ordem de 10 a 15 km/h, rolos pé-de-carneiro 5 a 10 km/h e vibratórios de 3 a 4 km/h. Aos primeiros são recomendadas essas velocidades maiores, porque as ações dinâmicas oriundas do seu grande peso acusam os pontos fracos de compactação, principalmente quando esta é feita em umidade superior à ótima (aparecem borrachudos). A baixa velocidade recomendada para o equipamento vibratório permite a compactação com menor número de passadas, pelo efeito mais intenso das vibrações.



INFLUÊNCIA DA AMPLITUDE E FREQUÊNCIA DAS VIBRAÇÕES (ROLOS VIBRATÓRIOS)

A freqüência recomendada é de 1500 a 3000 vibrações por minuto, mas alteração entre esses valores altera pouco o efeito da compactação. Já a amplitude aumentada causa sensível aumento no grau de compactação, para todas as freqüências pois acrescenta ao peso do rolo vibratório o efeito de impacto.



INFLUÊNCIA DA FORMA DAS PATAS (VARIAÇÕES DO PÉ-DE-CARNEIRO)

A observação sobre o efeito da amplitude, no caso anterior, levou ao desenvolvimento de novos desenhos de patas para produzir impacto(tamping), em compactadores autopropelidos com velocidades maiores. A experimentação permite definir a velocidade que produza melhor compactação para o conjunto formado pelo solo e pelo rolo propulsor.

Para alguns solos e usos, podem ser obtidas características indesejáveis, principalmente com respeito à homogeneização da camada. Outros desenhos de patas também alteram a produção do rolo compactador.

PRODUÇÃO DE UM ROLO COMPACTADOR:

    O rendimento de um rolo pode ser avaliado por 



R ( m3 / h ) =10. L.E.V.N

onde


L = largura do rolo compressor em metros;

E = espessura da camada em cm;

V = velocidade do rolo em km/h

N = número de passadas do rolo

Sujeito, é claro, ao fator de eficiência.

Capítulo 10





ESPECIFICAÇÕES PARA COMPACTAÇÃO:

O projeto, normalmente, fixa apenas o peso específico a ser atingido com o solo utilizado, sendo definido à partir dele o Grau de Compactação (G) e a tolerância em torno de G. Cabe à fiscalização e ao executor a determinação dos parâmetros que permitam atingi-lo com uma compactação bem feita, e de forma econômica.

O Grau de compactação é definido por G% =(campo) / (máximo)

Onde (campo) é a massa específica seca obtida "in situ", e (máximo) é a massa específica seca máxima obtida em laboratório, no ensaio de Proctor, para a energia especificada.

As especificações gerais do DNER exigem que G% atinja 95% até 60 cm abaixo do greide, e 100 % nos últimos 60 cm de aterro, com compactação feita na umidade ótima, com uma variação admissível de  3 % , e espessura das camadas após o adensamento entre 20 e 30 cm. Quanto à qualidade dos materiais, que deverão ser evitados solos com CBR < 2, e com expansão maior que 4%, porem estudos recentes, voltados para as características especiais dos solos tropicais, podem vir a modificar a exigência sobre o valor do CBR. Algumas especificações relacionam o grau de compactação ao Proctor normal (AASHO T-99-57), e ao Proctor modificado ( AASHO T-180-57) . Quando nas estradas se prevê tráfego pesado com altas cargas por eixo, e frequência elevada de solicitações, procura-se aumentar o grau de compactação. Nos solos argilosos, quando desejadas densidades elevadas, deve-se prescrever o Proctor modificado, e execução com equipamentos pesados que aliem pressão estática com amassamento (p. exemplo, pneumáticos oscilantes pesados).

Graus de compactação recomendados:

Finalidade

Recomendação

Aterro rodoviário

90-95% do Proctor modificado(topo do aterro,60 cm)

95-100 % do Proctor normal



Barragens de terra

95-100 % do Proctor modificado

Aterros sob fundação de prédios

90-95% do Proctor modificado(topo do aterro)

95-100 % do Proctor normal



Camadas de base de pavimentos

95-100 % do Proctor modificado

A rolagem deve ser feita longitudinalmente, dos bordos para o eixo, e com superposição de – no mínimo 20 cm entre duas rolagens consecutivas.

MÉTODOS DE CONTROLE DE COMPACTAÇÃO:


  1. Determinação da umidade

O processo mais usado na construção de estradas é o do "Speedy Moisture Test", estudado em Mecânica dos Solos. Principalmente no trabalho com solos finos, necessita calibração por comparação com o método da estufa. Há que tomar cuidado com os erros de zeragem, temperaturas muito diferentes de 20ºC, etc.

  1. Determinação do Grau de Compactação (G)

Depende da determinação da massa específica aparente "in situ". O método eleito é função do tipo de solo compactado, como já estudado em Mecânica dos Solos. Os mais utilizados são o do óleo grosso, do frasco de areia, do cilindro de cravação. O primeiro, no caso de solos coesivos com pedregulho, o segundo em qualquer caso, o terceiro quando os solos apresentam coesão e não tem pedregulhos.

O grau de compactação de campo é definido por G% =s(campo) / s(maximo) onde s = Ps / V  e  Ps = 100.P / (100 + h)  e  h a umidade média do solo.



CRITÉRIOS ESTATÍSTICOS NO CONTROLE DE COMPACTAÇÃO DE ATERROS    (CONTROLE DE QUALIDADE)

O DNER adota como mínimo a amostragem em intervalos de 100 m, alternando a coleta entre o eixo e bordos direito e esquerdo, podendo diminuir em função da importância da obra. O caso ideal em que todo um trecho de construção de estrada tem os graus de compactação uniformemente satisfatório não é sempre atingido, mesmo que a maior parte atenda ao exigido. Um critério para aprovação poderia ser o da média, que deverá alcançar o G% especificado, desde que individualmente os ensaios atinjam o mínimo admissível. Esse mínimo é determinado com base na Estatística, considerando a distribuição de G% como Normal:

determinar a média aritmética           

                 

bem como o desvio padrão, dado por       

            ,   (n<30)

as probabilidades de ocorrência de quaisquer intervalos de valores das massas específicas podem ser calculadas com auxílio da variável aleatória Z definida como

permitindo assim calcular a probabilidade de ocorrência de valores abaixo de  -Z. e acima de  + Z. . 



Esses resultados podem ser encontrados nas tabelas de distribuição normal padronizada, disponíveis nos diversos livros básicos de estatística. A tabela 1 abaixo exemplifica com as probabilidades em relação à alguns valores de Z.





Se adotássemos Z = 3, estaríamos praticamente exigindo que todos os valores de G% estivessem dentro do intervalo, e para Z = 1 haveria um risco de que 15,9 % não pertencessem ao intervalo . Por razões técnico-econômicas, o DNER costuma adotar em seu plano de amostragem o valor Z = 0,68, que corresponde à um risco de 25 % de ocorrência de graus de compactação fora do intervalo. 

O valor mínimo provável , para esse risco, será obtido por 

Quando o número de amostras é pequeno, o DNER recomenda, pelas mesmas razões, a adoção de Z conforme a tabela 2, como garantia de que os valores de G% estejam no intervalo m ± Z.s .



Exemplo:

Num trecho de estrada com exigência de G= 95%, foram coletadas 9 amostras individuais com os graus de compactação abaixo. Decidir se o serviço de compactação deverá ou não ser aceito.

Amostra

1

2

3

4

5

6

7

8

9

G %

95

97

100

102

105

103

93

100

99

 

Cálculos:

Média dos graus de compactação das amostras :

= = 99,34 ~99

Desvio padrão das amostras:

= = 3,9

Intervalo de confiança: Como são nove amostras, devemos adotar (tabela 2)  

  Z = 2,4     e  



X  Z. = 99  2,4 x 3,9 = 99,34  9,36 ~ 99 9

Xmínimo = 90

Xmáximo = 108

Todas as amostras estão no intervalo de confiança. Falta verificar se o valor X mínimo é compatível com o mínimo especificado para o grau de compactação:

 

De acordo com o plano de amostragem do DNER, para o risco de 25 % ( Z = 0,68) , o valor mínimo provável do grau de compactação seria dado por





Esse valor mínimo provável não é menor que o mínimo da especificação, e o trabalho deverá ser aprovado. O fato de um dos valores individuais apresentar  valor abaixo do mínimo especificado não é relevante do ponto de vista estatístico, que deve predominar na aceitação ou recusa do trecho.

Experimente a planilha para este cálculo desenvolvida por Itamar Pimenta Jr  AQUI   (ou faça o dowload do arquivo .zip)

 

Referências Bibliográficas:



DNER – Manual de Pavimentação – 1996;

Ricardo, Helio de Souza e Catalani, Guilherme – Manual Prático de Escavação – Pini, 1960

 

 
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