UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

MECÂNICA DOS SOLOS - DACOC

JOÃO AUGUSTO DO NASCIMENTO JUNIOR

KATRICIÊ EVEANE JURESZIK

THIAGO DANIEL LIEBL

THAYSE OLIVIA DILL ARAUJO

ENSAIO CBR

TURMA S51

GRUPO 01

CURITIBA

2014

JOÃO AUGUSTO DO NASCIMENTO JUNIOR

KATRICIÊ EVEANE JURESZIK

THIAGO DANIEL LIEBL

THAYSE OLIVIA DILL ARAUJO

ENSAIO CBR

CURITIBA

2014

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Trabalho apresentado à disciplina de Mecânica dos Solos do Departamento Acadêmico de Construção Civil, elaborado pelo Grupo 01 da Turma S51.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO 4

2 OBJETIVO 4

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4

4 METODOLOGIA 5

4.1 Equipamentos 5

4.2 Preparação da Amostra 5

4.3 Moldagem dos corpos-de-prova 6

4.4 Expansão 7

4.5 Penetração 8

5 ÍNDICES 8

5.1 Expansão 9

5.2 Índice de suporte Califórnia 9

6 APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS 10

7 CONCLUSÃO 10

REFERÊNCIAS 12

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1 INTRODUÇÃO

O solo é um elemento muito presente na construção civil, podendo ser utilizado

tanto como material de construção, quanto como base para receber as estruturas.

Diversos ensaios são realizados para classificar os diferentes tipos de solo quanto

às suas características e comportamentos, bem como suas possíveis aplicações na

área da construção civil. Tais ensaios podem ser realizados tanto in situ, quanto em

laboratório. O ensaio abordado no presente trabalho é o CBR (California Bearing

Ratio) ou Índice de Suporte Califórnia, este tem um caráter empírico e foi criado para

availiar a resistência dos solos. Os resultados deste ensaio são utilizados

principalmente no dimensionamento de pavimentos flexíveis, sendo um dos ensaios

utilizados pelo Departamento de Estradas de Rodagem, o DER.

2 OBJETIVO

No ensaio CBR é determinado o valor do Índice de Suporte Califórnia de solos e

de sua expansão. Tal experimento mede a resistência de uma amostra saturada

compactada conforme o método Proctor. A norma vigente para este ensaio é a NBR

9895 – Solo – Índice de Suporte Califórnia – Método de ensaio, de 1987, esta

padroniza os procedimentos de ensaio e a apresentação dos resultados.

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Desenvolvido pelo engenheiro O. J. Porter, em 1939, do departamento de

estradas do estado da Califórnia nos Estados Unidos, o ensaio foi concebido com a

finalidade de avaliar a resistência dos solos. No entanto o ensaio CBR foi introduzido

no Brasil somente em 1967, pelo engenheiro T. D. S. Brandão. Sua execução e

análise foram padronizadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT),

através da publicação NBR 9895, de 1987. No Brasil também pode ser conhecido

como Ensaio ICS (Índice de Suporte Califórnia).

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O ensaio consiste na determinação da relação entre uma pressão para produzir

uma penetração de um pistão num corpo de prova compactado e a pressão

necessária para produzir a mesma penetração numa mistura padrão de brita

estabilizada granulometricamente.

4 METODOLOGIA

4.1 Equipamentos

Para realização do ensaio são utilizados alguns equipamentos, sendo eles um

molde cilíndrico com base e colarinho, prato base perfurados, prato perfurado com

haste central ajustável, disco espaçador, soquete, extensômetro, cápsulas

metálicas, balanças, estufa, peneiras, prensa e extrator de corpo de prova.

4.2 Preparação da Amostra

A amostra deve ser seca ao ar e então pesada, a quantidade recomendada de

material para realização do ensaio é de 50 kg. A amostra é preparada de acordo

com a NBR 6457, destorroando-a e passando-a na peneira de 19 mm. Seleciona-se

a parte que será utilizada da amostra conforme a Tabela 1. Então, é determinada a

umidade higroscópica da amostra.

Tabela 1 - Procedimento após peneiramento

4.3 Moldagem dos corpos-de-prova

Para moldar os corpos de prova é necessário montar o molde cilíndrico,

fixando-o à uma base fixa juntamente com o disco espaçador. É recomendável

utilizar papel filtro ao redor do molde, a fim de evitar que o solo fique aderido à

superfície metálica do disco.

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Figura 1 – Molde para ensaio CBR

A amostra é colocada numa bandeja e é adicionada água gradativamente até

atingir a umidade adequada para o ensaio. O material é misturado até ser

homogeneizado, após isso é feita a compactação, em cinco camadas, com o

número predefinido de golpes conforme a energia desejada, de acordo com os

seguintes critérios:

Normal (12 golpes por camada);

Intermediária (26 golpes por camada);

Modificada (55 golpes por camada).

A compactação de cada camada deve ser precedida pela escarificação, com o

auxílio de uma espátula, da camada subjacente, de modo que a camada seguinte

consiga se aderir à camada de baixo, para não haver ruptura do corpo de prova

nesses pontos, invalidando esta etapa do ensaio.

Após terminar a compactação é retirado o colarinho do molde, há que se tomar o

cuidado de escarificar o material que está aderido à parede do colarinho para que

não haja quebra do corpo de prova na retirada do mesmo. Em seguida o corpo de

prova é arrasado na altura do molde.

O ideal é que o procedimento seja realizado com teores de umidade crescentes,

totalizando o mínimo de cinco corpos de prova, para que seja possível determinar a

curva de compactação do solo estudado.

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4.4 Expansão

O cilindro com a amostra é invertido e coloca-se o prato perfurado com haste

de expansão e pesos no local do disco espaçador. O peso e sobrecarga não deve

ser inferior à 4,5Kg pois corresponderá ao do pavimento.

O cilindro com o corpo de prova e a sobrecarga deve ser imerso no tanque

durante 96 horas de forma que o material fique completamente coberto de água do

topo à base. A cada 24 horas são realizadas leituras de deformação, que podem ser

de expansão ou recalque, com aproximação de 0,01 mm. Depois de totalmente

saturada a amostra, deixa-se a água escorrer do corpo de prova pelo tempo de 15

minutos e então é pesado o conjunto cilindro + solo úmido.

Figura 2 – Imersão dos corpos de prova

Para anotação das leituras realizadas durante as 96 horas a NBR 9895/87

apresenta o quadro da Figura 3.

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Figura 3 – Quadro de Leitura de Expansão

4.5 Penetração

O mesmo molde cilíndrico, com o corpo de prova e a sobrecarga, retirado do

tanque, cuja água escorreu durante 15 minutos, é levado à prensa para ser rompido.

Primeiramente é feito o assentamento do pistão através de uma carga de

aproximadamente 45N, que deve ser controlada pelo deslocamento do

extensômetro do anel dinamométrico.

Feito isso, deve-se zerar, pois o extensômetro do anel irá medir a penetração

do pistão no solo. Em seguida, acionar a manivela da prensa com velocidade de

1,27 mm/min. Cada leitura considerada no extensômetro do anel é função de uma

penetração do pistão no solo e de um tempo especificado para esse ensaio, ambos

devem ser conhecidos previamente.

A NBR 9895 sugere leituras nas penetrações: 0,63mm; 1,27mm; 1,90 mm;

2,54 mm; 3,17 mm; 3,81 mm; 4,44 mm; 5,08 mm; 6,35 mm; 7,62 mm; 8,89 mm;

10,16 mm; 11,43 mm e 12,70 mm.

5 ÍNDICES

Com base nos dados obtidos pelos experimentos citados acima, é possível obter

os índices, objetivos do ensaio.

5.1 Expansão

O cálculo da expansão de cada corpo de prova segue a seguinte expressão:8

5.2 Índice de suporte Califórnia

Primeiramente, deve-se traçar a curva pressão aplicada versus penetração do

pistão.

Se ocorrer um ponto acentuado de inflexão na curva, deve-se realizar a

correção da mesma. Para tanto, é necessário traçar a tangente até sua intersecção

com eixo das abcissas, obtendo-se o valor do deslocamento c, sendo que a curva

corrigida iniciaria no ponto de intersecção da tangente do eixo das abcissas. Sendo

assim, as leituras P1 e P2 devem ser deslocadas em c, conforme mostrado na figura

abaixo, obtendo-se os valores P1’ e P2’.

Figura 4 – Curva Pressão x Penetração (Corrigida)

Esse tipo de correção normalmente é necessário quando se utiliza

equipamentos manuais. Com o uso de equipamentos automáticos, exemplo da

figura 7, a aplicação da carga é constante e, portanto não há necessidade de fazer

correção na curva.

Finalmente, calcula-se o índice de suporte Califórnia (CBR) para cada corpo

de prova, conforme a expressão abaixo.

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O valor da pressão padrão é fornecido pela Segundo a NBR 9895/87 o valor da

pressão com base na penetração é:

Penetração = 2,54mm / Pressão padrão = 6,90MPa;

Penetração = 5,08mm / Pressão padrão = 10,35MPa.

O resultado do ISC (CBR) será o maior dos valores encontrados para as

penetrações de 2,54mm e 5,08mm.

6 APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS

Os resultados são, normalmente, apresentados em uma única folha contendo as

seguintes informações:

Curva de compactação;

Massa específica seca máxima;

Umidade ótima;

Índice de Suporte Califórnia e expansão;

Características do ensaio.

7 CONCLUSÃO

Tendo como base a NBR 9895/1987 a execução do ensaio trata-se apenas de

um processo operacional. No entanto, é necessário habilidade para manusear os

equipamentos e o material, pois em geral, trata-se um teste muito sensível com

precisão de décimos de milímetros e qualquer interferência pode resultar em testes

falhos e não confiáveis.

Os resultados provenientes dos testes de CBR são amplamente utilizados por

projetistas de pavimentos para determinação da capacidade de carga de

determinado solo. Como, por exemplo, a figura abaixo apresenta um método que

correlaciona a espessura da camada de base (ou sub-base) com o CBR e a

respectiva carga.

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Figura 2 – Curva para dimensionamento de rodovias - Método CBR

Fonte: Jordão, 2004 apud Silva (2005)

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REFERÊNCIAS

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9895:1987: Índice de Suporte Califórnia – Método de Ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 1987.

DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM – DNIT. Solos – Determinação do Índice de Suporte Califórnia utilizando amostras não trabalhadas. 1994. <http://ipr.dnit.gov.br/normas/DNER-ME049-94.pdf>. Acesso em: 29 out. 2014.

GRECO, Jisela A. S.. Índice de Suporte Califórnia, Notas de Aula <http://etg.ufmg.br/~jisela/pagina/notas%20CBR.pdf>. Acesso em: 29 out. 2014.

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