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a Compactação dos Solos Parte3, Notas de estudo de Engenharia de Materiais

Apostilas de Engenharia sobre a Compactação dos Solos, Curva de compactação, Ensaio de compactação, Comportamento do solo, Técnicas e equipamentos de compactação, Seleção dos equipamentos de compactação.

Tipologia: Notas de estudo

2013

Compartilhado em 03/12/2013

Salamaleque
Salamaleque 🇧🇷

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Notas de Aula - Mecânica dos Solos
222
10.5.4.3 Freqüência dos ensaios
As Especificações Gerais de Terraplenagem do D.N.E.R. prescrevem o seguinte:
um ensaio de compactação no material do corpo do aterro para cada 1000 m3;
um ensaio para determinação do peso específico in situ, para cada 1000 m3 de material
compactado, no corpo do aterro;
para as camadas finais (60 cm abaixo do greide final), uma determinação do peso
específico in situ, para cada 100 m de extensão de camada, alternadamente no eixo e
bordos.
10.6 Ensaio Califórnia ou C.B.R. (Califórnia Bearing Ratio)
Este ensaio, de grande valor na técnica rodoviária, é a base do conhecido método de
dimensionamento de pavimentos flexíveis, introduzido por Porter, em 1929 e, ainda hoje, muito
utilizado.
O ensaio C.B.R tem como objetivo estimar a resistência de um solo compactado para sua
utilização em bases, sub-bases e sub-leitos de pavimentos.
A seqüência do ensaio, no laboratório, é a seguinte:
determinação da umidade ótima e do peso específico aparente seco máximo (ensaio de
compactação);
determinação das propriedades expansivas do material;
determinação do índice de suporte Califórnia (I.S.C) ou C.B.R.
O procedimento do ensaio consiste na determinação de uma relação carga-penetração (mede-
se a resistência à penetração mediante ao puncionamento, na face superior da amostra) de uma haste
de seção transversal circular de área igual a 19,35 cm2, que atua em uma amostra de solo,
compactada à umidade ótima e densidade máxima (o solo é compactado em cinco camadas, 55
golpes por camada, peso de 4,5 kg e altura de queda de 45 cm), com uma velocidade de carga de
0,05” (1,27 mm/min).
Este procedimento é executado após a amostra ficar por 4 dias inundada, sob uma pressão de
4,5 kg, a fim de procurar-se atingir o grau de saturação, e por meio de um defletômetro verificar a
expansão da amostra devido à absorção de água. A cada 24 horas, durante 4 dias, fazem-se leituras
no defletômetro, observando-se, assim, a expansão do material. As expansões progressivas, assim
como a expansão total ao fim de 4 dias, são referidas em porcentagem da altura inicial do corpo de
prova.
Durante o ensaio de penetração a deformação é medida por meio de um defletômetro fixo no
pistão e apoiado no cilindro recipiente da amostra. A Figura 10.11 mostra a prensa para
determinação do Índice de Suporte Califórnia e o cilindro de moldagem do solo. Tendo em vista a
velocidade de penetração mencionada, a correspondência entre as deformações e os tempos. As
cargas correspondentes são determinadas através das leituras em um anel dinamométrico, que
compõe o aparelho. Por meio destas leituras e da curva de aferição do anel, conhecem-se as cargas
atuantes no pistão, as quais, divididas pela sua área, fornecerão as pressões aplicadas à amostra.
Traça-se, a seguir, a curva pressão-penetração (Figura 10.12).
As pressões, assim obtidas, expressam em porcentagens das pressões padrões (resistência de
uma brita graduada) denominam-se índices de suporte Califórnia (I.S.C.) ou índices californianos
de capacidade de carga (C.B.R.). Portanto o I.S.C. empregado é o correspondente à penetração de
2,54mm (0,1”), a menos que o índice para 5,08mm (0,2”) seja maior, caso em que este será adotado.
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10.5.4.3 Freqüência dos ensaios

As Especificações Gerais de Terraplenagem do D.N.E.R. prescrevem o seguinte:

− um ensaio de compactação no material do corpo do aterro para cada 1000 m^3 ;

− um ensaio para determinação do peso específico in situ, para cada 1000 m^3 de material

compactado, no corpo do aterro;

− para as camadas finais (60 cm abaixo do greide final), uma determinação do peso

específico in situ, para cada 100 m de extensão de camada, alternadamente no eixo e

bordos.

10.6 Ensaio Califórnia ou C.B.R. (Califórnia Bearing Ratio)

Este ensaio, de grande valor na técnica rodoviária, é a base do conhecido método de

dimensionamento de pavimentos flexíveis, introduzido por Porter, em 1929 e, ainda hoje, muito

utilizado.

O ensaio C.B.R tem como objetivo estimar a resistência de um solo compactado para sua

utilização em bases, sub-bases e sub-leitos de pavimentos.

A seqüência do ensaio, no laboratório, é a seguinte:

− determinação da umidade ótima e do peso específico aparente seco máximo (ensaio de

compactação);

− determinação das propriedades expansivas do material;

− determinação do índice de suporte Califórnia (I.S.C) ou C.B.R.

O procedimento do ensaio consiste na determinação de uma relação carga-penetração (mede-

se a resistência à penetração mediante ao puncionamento, na face superior da amostra) de uma haste

de seção transversal circular de área igual a 19,35 cm^2 , que atua em uma amostra de solo,

compactada à umidade ótima e densidade máxima (o solo é compactado em cinco camadas, 55

golpes por camada, peso de 4,5 kg e altura de queda de 45 cm), com uma velocidade de carga de

0,05” (1,27 mm/min).

Este procedimento é executado após a amostra ficar por 4 dias inundada, sob uma pressão de

4,5 kg, a fim de procurar-se atingir o grau de saturação, e por meio de um defletômetro verificar a

expansão da amostra devido à absorção de água. A cada 24 horas, durante 4 dias, fazem-se leituras

no defletômetro, observando-se, assim, a expansão do material. As expansões progressivas, assim

como a expansão total ao fim de 4 dias, são referidas em porcentagem da altura inicial do corpo de

prova.

Durante o ensaio de penetração a deformação é medida por meio de um defletômetro fixo no

pistão e apoiado no cilindro recipiente da amostra. A Figura 10.11 mostra a prensa para

determinação do Índice de Suporte Califórnia e o cilindro de moldagem do solo. Tendo em vista a

velocidade de penetração mencionada, a correspondência entre as deformações e os tempos. As

cargas correspondentes são determinadas através das leituras em um anel dinamométrico, que

compõe o aparelho. Por meio destas leituras e da curva de aferição do anel, conhecem-se as cargas

atuantes no pistão, as quais, divididas pela sua área, fornecerão as pressões aplicadas à amostra.

Traça-se, a seguir, a curva pressão-penetração (Figura 10.12).

As pressões, assim obtidas, expressam em porcentagens das pressões padrões (resistência de

uma brita graduada) denominam-se índices de suporte Califórnia (I.S.C.) ou índices californianos

de capacidade de carga (C.B.R.). Portanto o I.S.C. empregado é o correspondente à penetração de

2,54mm (0,1”), a menos que o índice para 5,08mm (0,2”) seja maior, caso em que este será adotado.

De acordo com as Especificações do D.N.E.R., considera-se que os sub-leitos bons tenham

expansões menores que 3% e que os materiais para sub-bases tenham-nas menores que 2% e, para

bases, menores que 0,5%. A Tabela 10.2 apresenta as especificações referentes ao índice de grupo

(IG), limite de liquidez (LL), índice de plasticidade (LP) e índice de suporte Califórnia (I.S.C.) para

a utilização dos materiais pelo D.N.E.R.

Tabela 10.2 - Especificações do D.N.E.R.

IG LL (ligante) IP (ligante) I.S.C.

Sub-greide (sub-leito) estabilizado ou compactado ≥ 0 - - > 20

Sub-base 0 - - > 20

Base 0 < 25 < 6 > 40 - 60

Figura 10.11 - Prensa do ensaio de C.B.R.

Manômetro (kgf)

∅ 15 cm

d deflectômetro (mm)

11,3 cm ∅ 5 cm

É por essa razão que, nos ensaios californianos, está especificado que se deva fazer a

saturação prévia dos corpos de prova. Dessa forma se dispor-se as resistências obtidas contra às

umidades de moldagem dos corpos de prova (não as umidades depois da saturação) obtêm-se as

curvas tracejadas do lado seco dos gráficos de cima da Figura 10.13, seguidas das curvas cheias do

lado úmido se ambos os gráficos (pois, desse lado, os corpos de prova sofrerão efeito de saturação -

já são praticamente saturados). Os corpos de prova compactados na umidade ótima não

corresponderão, portanto, a resistências máximas, mas sim, a máximas resistências estáveis, isto é,

que não variam muito com uma posterior saturação.

Verifica-se, portanto, que é necessário especificar o grau de compactação, a umidade do solo

a ser compactado e o equipamento a ser utilizado (energia de compactação). Portanto, os aterros

bem compactados não serão necessariamente aqueles que apresentam grande resistência, serão

aqueles cuja resistência é estável e independente das estações climáticas.

Figura 10.13 - Variação da resistência dos solos compactados (Vargas, 1977).

Exemplo 4: Ensaio de Índice de Suporte Califórnia de uma argila vermelha arenosa utilizada

na Rodovia Santa Maria – Rosário do Sul.

Certificado nº:

Interessado: Amostra: Data:

Molde nº: 2 1700 Peso úm+cáp (g): 72,02 72, Ponto nº: 19 Peso seco+cáp (g): 69,88 69, Energia: Normal Peso cápsula (g) : 11,41 10, Umidade (%): 3,66 3, H (mm) = 114,3 Umidade média (%): Data Hora Leitura Expansão 30/1/1998 0, 31/1/1998 0,00 5000 1/2/1998 0,00 4827, 2/2/1998 0,00 5744, 3/2/1998 0,18 0,16 744, 22, 766, Tempo Penet. Leitura I.S.C. (min) (mm) Defletôm. Calculada Corrigida (%) 0 0 0 0,00 2086, 0,5 0,63 19 0,16 9820, 1,0 1,27 35 0,29 5640, 1,5 1,90 55 0,45 4180, 2,0 2,54 75 0,61 0,61 8,84 2003, 2,5 3,17 91 0,73 1679, 3,0 3,81 105 0, 3,5 4,44 117 0, 4,0 5,08 124 0,99 0,99 9,57 Peso úmido + cáp (g): 78,46 78, 5,0 6,35 136 1,09 Peso seco + cáp (g): 67,51 67, 6,0 7,62 146 1,16 Peso da cápsula (g): 10,74 10, 7,0 8,89 151 1,20 Umidade (%): 19,3 19, 8,0 10,16 161 1,28 Umidade média (%): 9,0 11,43 170 1, 10,0 12,70 178 1, 1679, 9, 0,

Densidade Aparente Seca

Penetração

Expansão

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

LABORATÓRIO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL

Ensaio Índice de Suporte Califórnia -NBR 9895/

Dados do Ensaio Ensaio de Compactação

Pressão (Mpa)

Umidade ótima: (%)

Densidade máx: (kg/m³)

Santa Maria - Rosário do Sul - Lote 1 - Km 18+100 LD - Argila vermelha arenosa 13 janeiro, 1998

Umidade higroscópica

Moldagem

Umidade de moldagem

Peso umidade higroscópia: (g) Peso amostra seca: (g) Peso umidade ótima: (g) Água teórica: (g) Água evaporada: (g) Total de água: (g)

Volume amostra: (cm³) Molde + solo + água: (g) Peso do molde: (g) Peso (solo + água): (g) Densidade solo úmido: (kg/m³) Densid. solo seco: (kg/m³)

Dens. Apar. Seca: (kg/m³) I.S.C.: (%) Expansão: (%)

Resultados

Curva Pressão - Penetração (Exemplo 4)

0,

0,

0,

0,

0,

1,

1,

1,

1,

0 2 4 6 8 10 12 14 Penetração (mm)

Pressão (MPa)

Curva Pressão - Penetração (Exemplo 5)

0,

0,

0,

0,

0,

1,

1,

1,

1,

1,

2,

0 2 4 6 8 10 12 14 Penetração (mm)

Pressão (MPa)

Piquete 4 - Amostra EF

Pontos Umidade (%) Densidade (kg/cm^3 ) CBR (%) Expansão (%)

Curva de Densidade (Energia Normal)

1500

1520

1540

1560

1580

1600

1620

1640

1660

1680

1700

12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24, Teor de umidade (%)

Densidade aparente seca (kg/cm3)

Curva de Expansão (Energia Normal)

0,

0,

1,

1,

12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24, Teor de umidade (%)

Expansão (%)

Curva de CBR (Energia Normal)

0

5

10

15

20

25

30

12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24, Teor de umidade (%)

CBR (%)