CONTROLE DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS e ÍNDICE SUPORTE CALIFÓRNIA

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Iago de Paiva Sacramento
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1 CONTROLE DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS e ÍNDICE SUPORTE CALIFÓRNIA 26/02/2013 Prof. Patrício Pires patricio.pires@gmail.com

2 Introdução 2 2ª Parte Dia Mês Aula Programação 12 - CARNAVAL Compactação de solos: Energia de compactação do Proctor Normal; Controle de compactação; Fevereiro 19 6ª Frasco de Areia; Balão volumétrico; Densímetro nuclear; Óleo; Índice Suporte Califórnia (ISC ou CBR): 26 7ª Energia de compactação do Proctor Normal. Compacidade de Solos Arenosos: Determinação dos índices de vazios máximo e mínimo; 5 8ª Amostra Fofa; Março Amostra Densa. Determinação da condutividade hidráulica de solos (permeabilidade): 12 9ª Ensaio de carga variável; Ensaio de carga constante.

3 Introdução 3 3ª Parte Dia Mês Aula Programação 19 10ª Prova Parcial 02 / Entrega de Relatórios 26 Março Ensaio de Cisalhamento Direto: 11ª Ensaio em amostra arenosa 2 12ª Ensaio de Compressão Edométrica. 9 Determinação de Resistência Não-Drenada em Solos Vane test de bancada; Abril 13ª Compressão simples; Cone fall; Triaxial não consolidado e não drenado ª Prova Parcial 03 / Entrega de Relatórios 30 15ª Prova final

9 Determinação de Resistência Não-Drenada em Solos Vane test de bancada; Abril 13ª Compressão simples;

4 Controle de Compactação 4 Determinar o grau de compactação do solo compactado. Densímetro Nuclear; Frasco de Areia; Balão de borracha; GC=( Peso específico de campo/ Peso específico de projeto)*100

5 Densímetro Nuclear 5 Não destrutivo e pseudo-não destrutivo A medição se faz através da emissão de raios gama, por uma fonte radioativa. Estes raios são contados por um detector após terem atravessado o material. Dependendo da densidade, o número de raios que chegam ao detector será maior ou menor. Existem 2 opções para a operação, dependendo do material e de sua espessura: retro transmissão ou transmissão direta. A aplicação é de fácil interpretação em asfalto (1 minuto por ensaio) e em concreto compactado com rolo (cerca de 10 minutos por ensaio) em solos, demanda uma constante calibração e aferição do tipo do solo

Dependendo da densidade, o número de raios que chegam ao detector será maior ou menor.

6 6 Densímetro Nuclear

7 7

8 1. Método do Frasco de Areia Consiste em instalar em uma superfície do terreno uma bandeja com abertura circular de 15cm de diâmetro. Através dessa abertura escava-se um buraco de 15cm de profundidade. O solo escavado é pesado (Wt) e o volume do solo (Vt) é o volume do buraco aberto. Enche-se o buraco com areia de densidade conhecida. Sabendo-se o peso da areia que preencheu o buraco pode-se calcular o volume.

O solo escavado é pesado (Wt) e o volume do solo (Vt) é o volume do buraco aberto.

9 Método do frasco de areia Determinação da massa de areia que preenche o funil e o orifício no rebaixo da bandeja: 1. Montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia, determinar sua massa e anotar (M 1 ). 2. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo da bandeja, e colocar esta sobre uma superfície plana. Deixar a areia escoar até cessar o movimento no interior do frasco. Retirar o conjunto frasco + funil, determinar sua massa e anotar (M 2 ). 3. A massa de areia que preenche o funil e o orifício no rebaixo da bandeja será: M 3 = M 1 M Repetir o procedimento de 1 a 3 pelo menos duas vezes. A massa da areia M 3 deverá ser a média de três determinações. Não são aceitos resultados que diferenciem mais de 1% dó valor da média.

Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo da bandeja, e colocar esta sobre uma superfície plana.

10 Método do Frasco de Areia Determinação da massa específica da areia: 1. Montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia, determinar sua massa e anotar (M 4 ). 2. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo da bandeja, e colocar esta sobre a borda de um cilindro metálico de volume conhecido (V). Deixar a areia escoar até cessar o seu movimento. Fechar o registro e retirar o conjunto frasco + funil, determinar sua massa (M 5 ). A massa de areia que preenche o cilindro de volume conhecido será: M 6 = M 4 M 5 M 3 M 3 é a massa de areia que preencheu o funil e o orifício no rebaixo da bandeja. 3. Repetir o procedimento de 1 a 3 pelo menos duas vezes. A massa da areia que enche o cilindro deverá ser a média das três determinações. Não são aceitos resultados que diferem de 1% do valor da média.

Deixar a areia escoar até cessar o seu movimento. Fechar o registro e retirar o conjunto frasco + funil, determinar sua massa (M 5 ).

11 Calcular a massa específica da areia: areia M V 6 areia = massa específica aparente da areia M6 = massa da areia que preencheu o cilindro V = volume do cilindro

12 Determinação da massa de areia que preenche a cavidade do terreno: 1. Limpar a superfície do terreno, tornando-a plana e horizontal. 2. Colocar a bandeja, certificando se há um bom contato entre a superfície do terreno e a bandeja em torno do orifício central. Escavar com o auxílio da talhadeira uma cavidade cilíndrica no terreno com profundidade cerca de 15 cm. 3. Recolher cuidadosamente na bandeja o solo extraído da cavidade, determinar a massa do material e anotar (M h ). 4. Determinar o teor de umidade (h), do solo extraído da cavidade através do Speedy. 5. Montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia, determinar sua massa (M 7 ).

Escavar com o auxílio da talhadeira uma cavidade cilíndrica no terreno com profundidade cerca de 15 cm. 3.

13 6. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no rebaixo da bandeja. Deixar a areia escoar até cessar o seu movimento no interior do frasco. Retirar o conjunto frasco + funil, determinar sua massa e anotar (M 8 ). 7. A massa de areia deslocada que preencheu o funil, o orifício no rebaixo da bandeja e a cavidade do terreno será: M 9 = M 7 M 8 8. A massa de areia deslocada que preencheu a cavidade no terreno será: M 10 = M 9 M 3 Cálculos: s areia M h M h s = massa específica aparente seca do solo in situ areia = massa específica aparente da areia M h = massa do solo extraído da cavidade no terreno h = teor de umidade do solo extraído da cavidade do terreno

A massa de areia deslocada que preencheu o funil, o orifício no rebaixo da bandeja e a cavidade do terreno será: M 9 = M 7 M 8 8.

14 14 Índice de Suporte Califórnia (ISC)

15 Índice de Suporte Califórnia (ISC) Subleito: GC 100%, CBR 2%, Exp. 2% Reforço do Subleito: CBR subleito, Exp. 1% (medida com sobrecarga de 10 lb) Sub-base: CBR 20%, Exp. 1% Base: CBR 80%, Exp. 0,5%, LL 25%, IP 6%

16 Índice de Suporte Califórnia (ISC) California Bearing Ratio (CBR) Objetivo Determinar o valor relativo de suporte dos solos por meio de ensaio com amostras deformadas, moldadas na umidade ótima definida em ensaio de compactação. É a base do dimensionamento de pavimentos flexíveis. Mede a resistência do solo sob condições controladas de umidade e densidade

na umidade ótima definida em ensaio de compactação.

17 Procedimento Compreende 4 fases: Preparação das amostras Moldagem do corpo de prova Expansão Penetração

18 Preparação e moldagem da amostra 1. Solo seco ao ar, destorroado, homogeneizado e quarteado. O material é passado na peneira de ¾ (19,1mm) e separase 6 kg solos argilosos e siltosos 7 kg solos arenosos ou pedregulhosos Determina-se a umidade higroscópica 2. Moldagem feita na umidade ótima determinada pelo ensaio de compactação. Adiciona-se a quantidade de água necessária para que o solo atinja a umidade ótima. Homogeneiza-se a amostra e procede-se a compactação do solo dentro do molde. 3. O solo é compactado em 5 camadas aproximadamente iguais, com soquete de 4,53 kg, caindo de uma altura de 45,72 cm e aplicando-se o número de golpes correspondente a energia de compactação desejada. 4. Determina-se a umidade observando variação máxima de 0,5% da ótima.

Moldagem feita na umidade ótima determinada pelo ensaio de compactação. Adiciona-se a quantidade de água necessária para que o solo atinja a umidade ótima.

19 Expansão da amostra 1. Terminada a moldagem o disco espaçador é retirado e monta-se o aparato para que se observe a expansão da amostra no espaço deixado pelo disco. Esse aparato consta de: sobrecarga, extensômetro montado sobre um tripé colocado no bordo superior do cilindro e um tanque com água para imersão da amostra. 2. O conjunto é colocado no tanque com uma lâmina d água de aproximadamente 1 acima. O conjunto fica imerso por 96h e devem ser feitas leituras de 24 em 24h. A expansão varia de acordo com a natureza do solo. Solos turfosos e argilosos podem sofrer expansões superiores a 10%.

Esse aparato consta de: sobrecarga, extensômetro montado sobre um tripé colocado no bordo superior do cilindro e um tanque com água para imersão da

20 Ensaio CBR (Califonia Bearing Ratio) Determinação da expansão

21 Ensaio de penetração 1. Coloca-se o conjunto molde + amostra + sobrecarga na prensa e executa-se o ensaio de penetração do pistão no solo com velocidade constante de 0,5 /min. Faz-se leituras da carga de penetração no extensômetro do anel dinamométrico. 2. As leituras no extensômetro do anel medem seus encurtamentos provenientes das cargas.

22 Apresentação dos resultados Curva pressão x penetração CBR 1 P ' 1 P padrão (0,1") c CBR 2 P 2 P padrão (0,2") ' Se a curva apresentar ponto de inflexão deve-se fazer a correção. Calcula-se a relação entre a pressão de penetração no solo ensaiado e numa brita padrão para os valores de 0,1 e 0,2. O maior dos dois valores será o CBR do solo.

23 Ensaio CBR (Califonia Bearing Ratio) Curva pressão versus deformação gráfico com correção Deformação (mm)

24 Ensaio CBR (Califonia Bearing Ratio) (a) Base perfurada, (b) colocação do papel filtro, (c) esquema da compactação (a) Disco anelar de carga, (b) e (c) montagem e esquema para determinação da expansão

25 Ensaio de Resiliência 25 O termo resiliência significa energia armazenada em um corpo deformado elasticamente, que é desenvolvida quando cessam as tensões causadoras das deformações; ou seja, é a energia potencial de deformação. (Medina, 1997)

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