CÁLCULO DE ENSAIOS LABORATORIAIS DE MECÂNICA DOS SOLOS

IUNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA DE MECÂNICA DOS SOLOS COM FUNDAMENTOS DE GEOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL CÁLCULO DE ENSAIOS LABORATORIAIS DE MECÂNICA DOS SOLOS Cláudio Villegas Valejos Hyllttonn Wyktor D. Bazan Jocely Maria Thomazoni Loyola Tiago Augusto Ceccon CURITIBA 2005

APRESENTAÇÃO Esta compilação surgiu da necessidade de melhor compreensão dos alunos da disciplina de Mecânica dos Solos com Fundamentos em Geologia no que se refere a parte prática laboratorial de ensaios geotécnicos ministrada no segundo semestre. Cabe aqui um agradecimento especial aos Monitores Hyllttonn Wyktor D. Bazan, Cláudio Villegas Valejos e Tiago Augusto Ceccon, que a partir de um trabalho anterior realizado pelo Profº Alessander Kormann, das normas técnicas e do manual de utilização dos equipamentos tornaram possível esta primeira aproximação. UFPR / TC422 i

SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS... VIII LISTA DE TABELAS...X LISTA DE PLANILHAS...XI LISTA DE SIGLAS...XIV LISTA DE UNIDADES E CONVERSÕES...XV PREFÁCIO... 1 1. AMOSTRAS INDEFORMADAS... 3 1.1. INTRODUÇÃO... 3 1.2. OBTENÇÃO DE AMOSTRAS... 3 1.2.1. FERRAMENTAS E MATERIAIS... 3 1.2.2. AMOSTRA OBTIDA EM POÇOS OU TALUDES... 3 1.2.2.1 AMOSTRA DE SUPERFÍCIE PLANA...4 1.2.2.2 AMOSTRA DE SUPERFÍCIE VERTICAL...5 1.2.2.3 IMPERMEABILIZAÇÃO DA AMOSTRA DE SOLO...6 1.2.3. AMOSTRA EM FORMA CILÍNDRICA... 7 1.2.4. AMOSTRAS EM CAIXAS... 8 2. ÍNDICE DE SUPORTE CALIFORNIA (CBR)... 10 2.1. INTRODUÇÃO... 10 2.1.1. HISTÓRICO...10 2.1.2. ENERGIAS DE COMPACTAÇÃO...11 2.2. PROCEDIMENTO... 11 2.2.1. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS...11 2.2.2. PREPARAÇÃO DA AMOSTRA...18 2.2.3. DESCRIÇÃO DA EXECUÇÃO...19 2.3. CÁLCULOS... 21 2.3.1. UMIDADE...21 UFPR / TC422 ii

2.3.2. DENSIDADE ÚMIDA (γ H )...21 2.3.3. DENSIDADE SECA (γ S )...22 2.3.4. EXPANSÃO...22 2.3.5. PRESSÃO...22 2.3.6. DETERMINAÇÃO DO ISC...23 2.4. EXERCÍCIO RESOLVIDO... 23 2.4.1. RESOLU,ÇÃO...32 2.4.1.1 PESO DO SOLO ÚMIDO A USAR...32 2.4.1.2 VOLUME DA ÁGUA A ADICIONAR...32 2.4.1.3 UMIDADE (VERIFICAÇÃO)...32 2.4.1.4 DENSIDADE ÚMIDA (γ H )...32 2.4.1.5 DENSIDADE SECA (γ S )...32 2.4.1.6 EXPANSÃO...33 2.4.1.7 PRESSÃO...33 2.4.1.8 DETERMINAÇÃO DO ISC...34 2.5. EXERCÍCIO PROPOSTO... 44 2.6. GABARITO DO EXERCÍCIO PROPOSTO... 49 3. ADENSAMENTO DE SOLOS... 53 3.1. NORMA... 53 3.2. PROCEDIMENTO... 53 3.2.1. APARELHAGEM...53 3.2.2. PREPARAÇÃO DA AMOSTRA...55 3.2.3. DESCRIÇÃO DA EXECUÇÃO...57 3.3. CÁLCULOS... 58 3.3.1. PESO ESPECÍFICO APARENTE INICIAL...58 3.3.2. PESO ESPECÍFICO APARENTE SECO INICIAL...58 3.3.3. ÍNDICE DE VAZIOS INICIAL...58 3.3.4. GRAU DE SATURAÇÃO INICIAL...59 3.3.5. ALTURA DOS SÓLIDOS...59 3.3.6. ÍNDICE DE VAZIOS...59 3.3.7. GRAU DE SATURAÇÃO FINAL...59 UFPR / TC422 iii

3.3.8. COEFICIENTE DE ADENSAMENTO...60 3.3.8.1 PROCESSO DE CASAGRANDE...60 3.3.8.2 PROCESSO DE TAYLOR...61 3.3.9. ÍNDICE DE COMPRESSÃO...63 3.3.10. PRESSÃO DE PRÉ ADENSAMENTO...64 3.4. EXERCÍCIO RESOLVIDO... 65 3.4.1. RESOLUÇÃO...67 3.4.1.1 VOLUME DO ANEL...67 3.4.1.2 UMIDADE INICIAL...67 3.4.1.3 DENSIDADE INICIAL...67 3.4.1.4 DENSIDADE SECO INICIAL...67 3.4.1.5 ÍNDICE DE VAZIOS INICIAL...67 3.4.1.6 GRAU DE SATURAÇÃO INICIAL...67 3.4.1.7 ALTURA DOS SÓLIDOS...68 3.4.1.8 ÍNDICE DE VAZIOS...68 3.4.1.9 GRAU DE SATURAÇÃO FINAL...69 3.4.1.10 COEFICIENTE DE ADENSAMENTO...69 3.4.1.11 ÍNDICE DE COMPRESSÃO...70 3.4.1.12 PRESSÃO DE PRÉ ADENSAMENTO...71 3.5. EXERCÍCIO PROPOSTO... 84 3.6. GABARITO DO EXERCÍCIO PROPOSTO... 89 4. CISALHAMENTO DIRETO... 93 4.1. NORMA... 93 4.2. PROCEDIMENTO... 93 4.2.1. APARELHAGEM...93 4.2.2. PREPARAÇÃO DA AMOSTRA...94 4.2.3. DESCRIÇÃO DO APARELHO...94 4.2.4. MONTAGEM DA CÉLULA...95 4.2.5. PREPARAÇÃO DO APARELHO...96 4.2.6. ENSAIO...97 4.3. CÁLCULO... 98 4.3.1. CARGA VERTICAL A SER APLICADA (N)...98 UFPR / TC422 iv

4.3.2. CURVA τ X δ HORIZONTAL...98 4.3.3. ENVOLTÓRIA DE MOHR...99 4.4. EXERCÍCIO RESOLVIDO... 101 4.4.1. RESOLUÇÃO...107 4.4.1.1 CARGA VERTICAL A SER APLICADA (N)...107 4.4.1.2 TENSÃO TANGENCIAL...108 4.4.1.3 TENSÃO NORMAL CORRIGIDA...109 4.5. EXERCÍCIO PROPOSTO... 119 4.6. GABARITO DO EXERCÍCIO PROPOSTO... 127 5. COMPRESSÃO SIMPLES... 134 5.1. NORMAS... 134 5.2. PROCEDIMENTOS... 134 5.2.1. APARELHAGEM...134 5.2.2. PREPARAÇÃO DE AMOSTRA...135 5.2.3. EXECUÇÃO DO ENSAIO...135 5.3. CALCULOS... 137 5.3.1. DETERMINAÇÃO DA UMIDADE...137 5.3.2. DETERMINAÇÃO DA DEFORMAÇÕ ESPECÍFICA:...137 5.3.3. DETERMINAÇÃO DA ÁREA CORRIGIDA...137 5.3.4. PRESSÃO EXERCIDA SOBRE O CORPO DE PROVA.137 5.3.5. RESULTADOS...138 5.4. EXERCÍCIO RESOLVIDO... 139 5.4.1. RESOLUÇÃO...142 5.4.1.1 CÁLCULO DA UMIDADE...142 5.4.1.2 CÁLCULO DA DEFORMAÇÃO ESPECÍFICA...142 5.4.1.3 CÁLCULO DA ÁREA CORRIGIDA...142 5.4.1.4 PRESSÃO SOBRE O CORPO DE PROVA:...142 5.4.1.5 RESULTADOS...143 5.5. EXERCÍCIO PROPOSTO... 146 5.6. GABARITO DO EXERCÍCIO PROPOSTO... 149 6. COMPRESSÃO TRIAXIAL... 151 UFPR / TC422 v

6.1. ENSAIO DE COMPRESSÃO TRIAXIAL... 151 6.2. MEDIDAS REALIZADAS... 152 6.3. ELEMENTOS DO CÁLCULO DOS ENSAIOS... 154 6.4. OBTENÇÃO DA ENVOLTÓRIA... 155 6.5. ADENSAMENTO ANISOTRÓPICO... 158 6.6. TRAJETÓRIAS DE CARREGAMENTO... 159 6.7. EXERCÍCIO RESOLVIDO... 159 6.7.1. RESOLUÇÃO...170 6.7.1.1 ÁREA INICIAL...170 6.7.1.2 VOLUME INICIAL...170 6.7.1.3 VARIAÇÃO DE VOLUME...170 6.7.1.4 VOLUME FINAL...170 6.7.1.5 VARIAÇÃO DE ALTURA...170 6.7.1.6 ALTURA FINAL...170 6.7.1.7 DIÂMETRO FINAL...170 6.7.1.8 PESO ESPECÍFICO INICIAL...171 6.7.1.9 PESO ESPECÍFICO SECO...171 6.7.1.10 PESO DO SOLO SECO...171 6.7.1.11 PESO DA ÁGUA...171 6.7.1.12 VOLUME DE SÓLIDOS...171 6.7.1.13 VOLUME DE VAZIOS...171 6.7.1.14 VOLUME DE ÁGUA...171 6.7.1.15 VOLUME DE AR...171 6.7.1.16 GRAU DE SATURAÇÃO...171 6.7.1.17 ÍNDICE DE VAZIOS...172 6.7.1.18 POROSIDADE...172 6.7.1.19 PESO ESPECÍFICO SATURADO...172 6.7.1.20 PESO ESPECÍFICO SUBMERSO...172 6.7.1.21 TENSÃO EFETIVA NO ENSAIO...172 6.7.1.22 PRESSÃO EFETIVA DE CÂMARA...172 6.7.1.23 PRESSÃO EFETIVA AXIAL...172 6.7.1.24 CÍRCULOS DE MOHR E ENVOLTÓRIA...172 UFPR / TC422 vi

BIBLIOGRAFIA... 183 L UFPR / TC422 vii

LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 ESCAVAÇÃO DE VALA AO REDOR DA AMOSTRA...4 FIGURA 2 APROFUNDAMENTO DA VALA AO REDOR DA AMOSTRA4 FIGURA 3 CORTE DA AMOSTRA...5 FIGURA 4 DETERMINAÇÃO DO CONTORNO DA AMOSTRA...5 FIGURA 5 ESCAVAÇÃO EM TORNO DA AMOSTRA...5 FIGURA 6 CORTE DA AMOSTRA DE SUPERFÍCIE VERTICAL...6 FIGURA 7 IMPERMEABILIZAÇÃO DA AMOSTRA...6 FIGURA 8 - IMPERMEABILIZAÇÃO DA AMOSTRA...7 FIGURA 9 AMOSTRA CILÍNDRICA...8 FIGURA 10 - AMOSTRA CILÍNDRICA...8 FIGURA 11 - AMOSTRA CILÍNDRICA...8 FIGURA 12 - AMOSTRA CILÍNDRICA...8 FIGURA 13 AMOSTRAS EM CAIXAS...9 FIGURA 14 AMOSTRAS EM CAIXAS...9 FIGURA 15 CILINDRO METÁLICO...14 FIGURA 16 PRATO PERFURADO COM HASTES...15 FIGURA 17 SOQUETES...16 FIGURA 18 PORTA EXTENSÔMETRO...17 FIGURA 19 PRENSA PARA A DETERMINAÇÃO DO ISC...18 FIGURA 20 PISTÃO DE PENETRAÇÃO...18 FIGURA 21 - CALIBRAÇÃO DO ANEL DINAMOMÉTRICO...24 FIGURA 22 - CALIBRAÇÃO DO ANEL DINAMOMÉTRICO...44 FIGURA 23 ANEL FIXO...54 FIGURA 24 ANEL FLUTUANTE...54 FIGURA 25 ALTURA X TEMPO...60 FIGURA 26 ALTURA DO CORPO DE PROVA X TEMPO....63 FIGURA 27 OBTENÇÃO DA PRESSÃO DE PRÉ ADENSAMENTO...64 UFPR / TC422 viii

FIGURA 28 τ X δ hor...99 FIGURA 29 ENVOLTÓRIA DE MOHR...100 FIGURA 30 - ENVOLTÓRIA DE MOHR...100 FIGURA 31 CÍRCULO DE MOHR...101 FIGURA 32 CALIBRAÇÃO DO ANEL DINAMOMÉTRICO...101 FIGURA 33 - CALIBRAÇÃO DO ANEL DINAMOMÉTRICO...119 FIGURA 34 ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA...139 FIGURA 35 - CALIBRAÇÃO DO ANEL DINAMOMÉTRICO...140 FIGURA 36 - CALIBRAÇÃO DO ANEL DINAMOMÉTRICO...146 FIGURA 37 ESQUEMA DA CÃMARA...151 FIGURA 38 FORÇAS ATUANTES NP CORPO DE PROVA...154 FIGURA 39 CURVAS DE TENSÃO DEFORMAÇÃO...155 FIGURA 40 - OPÇÕES...156 FIGURA 41 ENVOLTÓRIA COM CIRCULOS DE MOHR...157 FIGURA 42 PLANOS DE RUPTURA...158 UFPR / TC422 ix

LISTA DE TABELAS TABELA 1 FERRAMENTAS E MATERIAIS...3 TABELA 2 ENERGIAS DE COMPACTAÇÃO...11 TABELA 3 COEFICIENTES DE ADENSAMENTO...70 TABELA 4 DADOS PARA O ÍNDICE DE COMPRESSÃO...70 TABELA 5 CÁLCULO DO ÍNDICE DE COMPRESSÃO...71 UFPR / TC422 x

LISTA DE PLANILHAS PLANILHA 1 DADOS DA COMPACTAÇÃO...25 PLANILHA 2 DADOS DA EXPANSÃO...26 PLANILHA 3 DADOS DO PRIMEIRO PONTO...27 PLANILHA 4 DADOS DO SEGUNDO PONTO...28 PLANILHA 5 DADOS DO TERCEIRO PONTO...29 PLANILHA 6 DADOS DO QUARTO PONTO...30 PLANILHA 7 DADOS DO QUINTO PONTO...31 PLANILHA 8 COMPACTAÇÃO...35 PLANILHA 9 - EXPANSÃO...36 PLANILHA 10 PRIMEIRO PONTO...37 PLANILHA 11 SEGUNDO PONTO...38 PLANILHA 12 TERCEIRO PONTO...39 PLANILHA 13 QUARTO PONTO...40 PLANILHA 14 QUINTO PONTO...41 PLANILHA 15 RESUMO DO ENSAIO DE CBR...42 PLANILHA 16 RESUMO DO ENSAIO DE CBR...43 PLANILHA 17 - COMPACTAÇÃO...45 PLANILHA 18 - EXPANSÃO...46 PLANILHA 19 TERCEIRO PONTO...47 PLANILHA 20 RESUMO DO ENSAIO DE CBR...48 PLANILHA 21 GABARITO DO RESUMO DO ENSAIO DE CBR...49 PLANILHA 22 GABARITO DA COMPACTAÇÃO...50 PLANILHA 23 GABARITO DA EXPANSÃO...51 PLANILHA 24 GABARITO DO TERCEIRO PONTO...52 PLANILHA 25 DADOS PARA O ENSAIO DE ADENSAMENTO...66 PLANILHA 26 DADOS DO ENSAIO DE ADENSAMENTO...72 PLANILHA 27 CURVA log( P) e...73 UFPR / TC422 xi

PLANILHA 28 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 5 KPa...74 PLANILHA 29 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 20 KPa...75 PLANILHA 30 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 40 KPa...76 PLANILHA 31 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 80 KPa...77 PLANILHA 32 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 160 KPa...78 PLANILHA 33 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 320 KPa...79 PLANILHA 34 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 640 KPa...80 PLANILHA 35 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 1200 KPa...81 PLANILHA 36 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 2560 KPa...82 PLANILHA 37 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 5120 KPa...83 PLANILHA 38 DADOS PARA O ENSAIO DE ADENSAMENTO...85 PLANILHA 39 CURVA log( P) e...86 PLANILHA 40 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 25 KPa...87 PLANILHA 41 ADENSAMENTO PARA PRESSÃO DE 1600 KPa...88 PLANILHA 42 GABARITO DO ENSAIO DE ADENSAMENTO...89 PLANILHA 43 GABARITO: CURVA log( P) e...90 PLANILHA 44 GABARITO: ADENSAMENTO PARA 25 KPa...91 PLANILHA 45 GABARITO: ADENSAMENTO PARA 1600 KPa...92 PLANILHA 46 DADOS DO CARREGAMENTO DE 50 KPa...102 PLANILHA 47 DADOS DO CARREGAMENTO DE 100 KPa...104 PLANILHA 48 DADOS DO CARREGAMENTO DE 150 KPa...106 PLANILHA 49 RESOLUÇÃO DO CARREGAMENTO DE 50 KPa...112 PLANILHA 50 RESOLUÇÃO DO CARREGAMENTO DE 100 KPa...114 PLANILHA 51 RESOLUÇÃO DO CARREGAMENTO DE 150 KPa...116 PLANILHA 52 ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA...118 PLANILHA 53 - DADOS DO CARREGAMENTO DE 50 KPa...120 PLANILHA 54 - DADOS DO CARREGAMENTO DE 100 KPa...122 PLANILHA 55 - DADOS DO CARREGAMENTO DE 150 KPa...124 PLANILHA 56 - ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA...126 PLANILHA 57 GABARITO PARA CARREGAMENTO DE 50 KPa...127 UFPR / TC422 xii

PLANILHA 58 - GABARITO PARA CARREGAMENTO DE 100 KPa...129 PLANILHA 59 - GABARITO PARA CARREGAMENTO DE 150 KPa...131 PLANILHA 60 GABARITO DA ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA...133 PLANILHA 61 DADOS PARA O CÁLCULO DO ENSAIO...141 PLANILHA 62 DADOS DA COMPRESSÃO SIMPLES...144 PLANILHA 63 GRÁFICO TENSÃO DEFORMAÇÃO DO SOLO...145 PLANILHA 64 DADOS DA COMPRESSÃO SIMPLES...147 PLANILHA 65 GRÁFICO TENSÃO DEFORMAÇÃO DO SOLO...148 PLANILHA 66 GABARITO: COMPRESSÃO SIMPLES...149 PLANILHA 67 GABARITO: TENSÃO DEFORMAÇÃO DO SOLO...150 PLANILHA 68 ESTÁGIOS DE SATURAÇÃO E ADENSAMENTO...161 PLANILHA 69 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 1...162 PLANILHA 70 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 2...163 PLANILHA 71 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 3...164 PLANILHA 72 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 4...165 PLANILHA 73 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 5...166 PLANILHA 74 UMIDADE DOS ENSAIOS...167 PLANILHA 75 - RESUMO DO ENSAIO E DADOS DA RUPTURA...168 PLANILHA 76 ENVOLTÓRIA DE RESISTÊNCIA...169 PLANILHA 77 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 1...174 PLANILHA 78 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 2...175 PLANILHA 79 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 3...176 PLANILHA 80 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 4...177 PLANILHA 81 DADOS INICIAIS DO ENSAIO 5...178 PLANILHA 82 UMIDADE DOS ENSAIOS...179 PLANILHA 83 RESUMO E PRESSÕES NA RUPTURA...180 PLANILHA 84 RESULTADOS DO ENSAIO...181 PLANILHA 85 RESULTADOS DO ENSAIO...182 UFPR / TC422 xiii

LISTA DE SIGLAS ABMS Associação Brasileira de Mecânica dos Solos. ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. CBR California Bearing Ratio (sinônimo de ISC). DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. ISC Índice de Suporte Califórnia (sinônimo de CBR). LACTEC Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento. LAME Laboratório de Materiais e Estruturas. NBR Norma Brasileira. USACE United States Army Corps of Engineers. UFPR / TC422 xiv

LISTA DE UNIDADES E CONVERSÕES Comprimento: Polegada (inch) 1" 2,54 cm 25,4 mm Micrometro 1000 µm 1 mm Volume: Centímetro cúbico 1000 cm³ 1 dm³ 1 litro Força: Grama-força 1000 gf 1 Kgf 10 N Pressão: Kilograma-força por cm² 1 Kgf/cm² 100 KPa 0,1 MPa Libras por polegada quadrada 1 psi 6,985 KPa (Pounds per square inch psi) UFPR / TC422 xv

PREFÁCIO A Mecânica dos Solos desempenha um importante papel em vários ramos da Engenharia e hoje figura no elenco de vários cursos de graduação, até porque muitos processos mecânicos que ocorrem nos solos, e que são objetos de estudo da Mecânica dos Solos, fazem parte de assuntos científicos e de problemas relacionados com a segurança e qualidade de vida do homem. Processos específicos de grande interesse e importância incluem a estabilidade de fundações, de encostas, de aterros sanitários, contaminação de solos, entre outros. Em vista dessas considerações, esta compilação teve por objetivo dispor ao aluno da disciplina de Mecânica dos Solos com Fundamentos em Geologia elementos básicos importantes, que possam auxiliá-lo na condução de ensaios laboratoriais para fins geotécnicos. Embora se trate de uma compilação das normas técnicas da ABNT e de manuais de procedimentos das prensas utilizadas nos ensaios, o seu nível é elementar diante da complexidade exigida. Esta compilação está estruturada em 6 capítulos: o primeiro trata da retirada de amostras indeformadas; o segundo enfoca o ensaio CBR; já o terceiro trata do ensaio de adensamento; o quarto do ensaio de cisalhamento direto; o quinto capítulo aborda o ensaio de compressão simples e finalmente o último capítulo se refere ao ensaio triaxial. Ademais o aluno encontrará ao final de cada capítulo exercícios resolvidos e propostos, cujos dados foram obtidos de solos ensaiados pelo Laboratório de Solos do LACTEC, que gentilmente nos cedeu para fins didáticos. UFPR / TC422 1

Estes capítulos fazem parte do conteúdo programático da disciplina TC422 Mecânica dos Solos com Fundamentos em Geologia do curso de Engenharia Civil da UFPR. Trata-se, no entanto,de uma primeira aproximação e por certo muitas alterações deverão ser introduzidas para melhor se aproximar dos objetivos propostos. Por isso, os autores agradecem qualquer manifestação crítica ou sugestiva que possa contribuir ao melhoramento dos conteúdos aqui abordados. Julho de 2005 Profª Jocely Maria Thomazoni Loyola UFPR / TC422 2

1 AMOSTRAS INDEFORMADAS 1. AMOSTRAS INDEFORMADAS 1.1. INTRODUÇÃO Amostras indeformadas são aquelas em que a estrutura natural do solo deve ser preservada. Estas amostras são necessárias para determinar parâmetros de dimensionamento de fundações. Estes parâmetros são obtidos através da realização de ensaios mecânicos laboratoriais. 1.2. OBTENÇÃO DE AMOSTRAS 1.2.1.FERRAMENTAS E MATERIAIS Para a obtenção de amostras indeformadas faz-se necessário utilizar as ferramentas cortantes e materiais mais adequados para cada solo. Estes materiais e ferramentas estão descritos na Tabela 1. TABELA 1 FERRAMENTAS E MATERIAIS FERRAMENTA NORMAL FERRAMENTA COMPLEMENTAR FERRAMENTA PROVISÓRIA Colher Ferramentas de escavar Serra de arame Barbante Canivete Trincha Pá ou enxada Fogareiro Fita isolante Parafina Papel Chave de fenda Recipientes adequados Colher de pedreiro Luvas Faca Vaselina Régua Folhas de serra 1.2.2.AMOSTRA OBTIDA EM POÇOS OU TALUDES A amostra indeformada mais simples é obtida cortando-se parte do solo no tamanho desejado e impermeabilizando-se para evitar perda de umidade e rupturas durante seu transporte e manuseio. UFPR / TC422 3

Este método só deve ser utilizado em solos que não se deformem, desagreguem ou quebrem quando são removidas. 1.2.2.1 AMOSTRA DE SUPERFÍCIE PLANA Alisa-se a superfície do terreno e marca-se o contorno da amostra (por exemplo, 25 x 25 x 25 cm) a extrair; Escava-se uma vala ao redor dela (Figura 1); FIGURA 1 ESCAVAÇÃO DE VALA AO REDOR DA AMOSTRA Aprofunda-se a escavação (Figura 2) e cortam-se os lados com o auxílio de uma faca (Figura 3). FIGURA 2 APROFUNDAMENTO DA VALA AO REDOR DA AMOSTRA UFPR / TC422 4

FIGURA 3 CORTE DA AMOSTRA 1.2.2.2 AMOSTRA DE SUPERFÍCIE VERTICAL Alisa-se cuidadosamente a superfície e marca-se o contorno da amostra (Figura 4); FIGURA 4 DETERMINAÇÃO DO CONTORNO DA AMOSTRA Escava-se ao redor e por trás da amostra, mantendo-se a forma grosseira com a faca (Figura 5); FIGURA 5 ESCAVAÇÃO EM TORNO DA AMOSTRA Corta-se a amostra do local cuidadosamente (Figura 6). UFPR / TC422 5

FIGURA 6 CORTE DA AMOSTRA DE SUPERFÍCIE VERTICAL 1.2.2.3 IMPERMEABILIZAÇÃO DA AMOSTRA DE SOLO Corta-se a amostra formando arestas toscas; Aplicam-se três camadas de parafina derretida com uma trincha, nos sentidos vertical, horizontal e transversal, deixando as camadas anteriores secarem antes da aplicação de uma nova camada; A amostra deverá ser envolta em algodão ou tecido de nylon, devidamente amarrado com fita isolante ou barbante; Finalmente, deverão ser aplicadas mais três camadas de parafina (Figura 7). FIGURA 7 IMPERMEABILIZAÇÃO DA AMOSTRA Para obter segurança no manuseio e transporte da amostra, coloca-se a amostra numa caixa de madeira e empacota-se para total proteção (Figura 8). UFPR / TC422 6

FIGURA 8 - IMPERMEABILIZAÇÃO DA AMOSTRA 1.2.3.AMOSTRA EM FORMA CILÍNDRICA Para coleta de amostra em solos arenosos é necessário todo cuidado para manter as características do solo. Para isto, faz-se uso do cilindro do ensaio de CBR como uma lata previamente preparada, possuindo diâmetro de 20cm e altura de 25cm, sendo esta quantidade suficiente para execução do ensaio. Deve-se untar a superfície interna da lata com vaselina, e abrir furos no fundo da lata (Figura 9); Em seguida horizontaliza-se a superfície do terreno e pressiona-se a lata contra o solo; a pressão deve ser moderada; Escava-se uma vala ao redor da lata; Pressiona-se novamente a lata para baixo, sem incliná-la, e escava-se ao seu redor, evitando-se atingir a amostra (Figura 10); Escava-se ainda mais a vala e repete-se o processo até que todo o solo ao redor da lata tenha sido retirado. Corta-se a amostra e derrama-se parafina nos furos e na parte inferior, regularizando a superfície e enchendo-a com parafina (Figura 12); Veda-se completamente e protege-se para transporte. UFPR / TC422 7

FIGURA 9 AMOSTRA CILÍNDRICA FIGURA 11 - AMOSTRA CILÍNDRICA FIGURA 10 - AMOSTRA CILÍNDRICA FIGURA 12 - AMOSTRA CILÍNDRICA 1.2.4.AMOSTRAS EM CAIXAS É utilizada quando se faz necessário manter as condições naturais durante o transporte ou armazenamento. Escava-se como para obter um bloco de amostra, e em seguida coloca-se a caixa no sobre o solo, reduzindo-o se necessário (Figura 13); UFPR / TC422 8

FIGURA 13 AMOSTRAS EM CAIXAS Derrama-se parafina sobre a amostra de tal modo que preencha os lados e a face superior. Em seguida, tampa-se a caixa (Figura 14); FIGURA 14 AMOSTRAS EM CAIXAS Corta-se a amostra e retira-se a caixa, virando-a ao contrário; Corta-se a superfície exposta, impermeabiliza-se com parafina e fecha-se a caixa. UFPR / TC422 9

2 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFORNIA (CBR) 2. ÍNDICE DE SUPORTE CALIFORNIA (CBR) 2.1. INTRODUÇÃO 2.1.1.HISTÓRICO O método de Índice de Suporte Califórnia (California Bearing Ratio) teve sua origem no estado da Califórnia, quando foi introduzido pelo engenheiro O. J. Porter em 1939. Foi depois desenvolvido e modificado pelo United States Corps of Engineeers (USACE), sendo hoje um dos mais conhecidos métodos de dimensionamento de pavimentos flexíveis. Por isso, é adotado por uma grande parcela dos órgãos rodoviários no Brasil e no mundo. O método original de Porter procurou uma prova de realidade prática, como a do cisalhamento, que executou em condições pré fixadas de densidade e umidade. Os resultados obtidos com os materiais ensaiados serviram para classificá-los, tendo em conta como os mesmo haviam se comportado em serviço, em sua densidade e umidade de obra. Embora as condições do ensaio CBR não sejam exatamente as das obras, não se pode esquecer que a resistência à penetração considerada no ensaio é uma medida de resistência de cisalhamento do material, fundamental para calcular sua estabilidade. O ensaio de penetração deve ser feito após 4 (quatro) dias de imersão do corpo de prova, para simular a pior condição possível do subleito. Assim, o valor 100% que corresponde a 70,31 Kgf/cm² (1000 psi) em corpo de prova embebido a 0,1" (2,54 mm) de penetração UFPR / TC422 10

corresponde a um material essencialmente friccional, mistura granular estabilizada, tamanho máximo de 1" (25,4 mm) de excelente comportamento em estradas, segundo estatísticas. Na época de efetuar-se a correlação, as densidades de obras, segundo as exigências das especificações californianas, possuíam valores semelhantes aos de Proctor e com pressão e altura de queda igualmente Standard de 2,5 Kgf e 8 Kgf/cm². O valor 100% poderá também corresponder à penetração de 0,2" (5,08 mm), sendo a pressão do material padrão 105,46 Kgf/cm² (1500 psi). 2.1.2.ENERGIAS DE COMPACTAÇÃO TABELA 2 ENERGIAS DE COMPACTAÇÃO CILINDRO CARACTERÍSTICAS INERENTES A CADA ENERGIA DE COMPACTAÇÃO ENERGIA NORMAL INTERMEDIÁRIA MODIFICADA Grande Soquete Grande Grande Grande Número de camadas 5 5 5 Número de golpes por camada 12 26 55 Altura do disco espaçador 63.5 63.5 63.5 2.2. PROCEDIMENTO O procedimento aqui descrito é o recomendado pela NBR 9895 2.2.1.EQUIPAMENTOS UTILIZADOS A aparelhagem necessária para a execução do ensaio está apresentada a seguir: o Balanças com sensibilidade e que permitam pesar nominalmente 20 Kgf, 1500 gf e 200 gf com resolução de 1 gf, 0,1 gf e 0,01 gf respectivamente; o Peneiras 4,8 mm e 19 mm; o Estufa capaz de manter a temperatura entre 105 e 110 ºC; UFPR / TC422 11

o Cápsulas metálicas para determinação da umidade; o Bandejas metálicas de 75 x 50 x 5 cm; o Régua biselada com comprimento de 30 cm; o Espátulas de lâmina flexível com aproximadamente 10 x 12 cm e 2 x 10 cm (largura x comprimento); o Cilindro que compreende o molde cilíndrico de bronze, latão ou ferro galvanizado, base perfurada, cilindro complementar de mesmo diâmetro (colarinho) e disco espaçador metálico, com as dimensões indicadas na Figura 15; o Soquete podendo ser de bronze, latão ou ferro galvanizado, com peso de 4536 ± 10 gf e dotado de dispositivo de controle de altura de queda (guia) de 457 ± 2 mm, com as dimensões indicadas na Figura 16; o Prato perfurado de bronze, latão ou ferro galvanizado, com 149 mm de diâmetro e 5 mm de espessura, haste central ajustável constituída de uma parte fixa rosqueada e de uma camisa rosqueada internamente, com a face superior plana para contato com o extensômetro, com as dimensões indicadas na Figura 17; o Porta-extensômetro, com as dimensões indicadas na Figura 18; o Disco anelar de aço para sobrecarga, dividido diametralmente em duas partes, possuindo 2270 ± 10 gf de peso total, diâmetro externo de 149 mm e diâmetro interno de 54 mm; o Extensômetro com curso mínimo de 10 mm, graduado em 0,01 mm; o Prensa, conforme indicado na Figura 19; UFPR / TC422 12

o Pistão de penetração (Figura 20), de aço, com 49,6 mm de diâmetro e altura em torno de 190 mm, variável conforme as condições de operação e fixo à parte inferior do anel; o Extrator de corpo de prova; o Tanque ou recipiente com capacidade tal que permita a imersão total do corpo de prova; o Papel filtro circular com cerca de 150 mm de diâmetro; o Provetas de vidro com capacidade de 1000 cm³, 200 cm³ e 100 cm³ provido de graduações de 10 cm³, 2 cm³ e 1 cm³, respectivamente; o Desempenadeira de madeira com 13 x 25 cm; o Conchas metálicas com capacidade de 1000 cm³ e 500 cm³; o Base rígida, preferencialmente de concreto, peso superior a 100 Kgf; o Frigideira para determinação da umidade higroscópica; o Fogareiro. UFPR / TC422 13

FIGURA 15 CILINDRO METÁLICO Fonte: ABNT UFPR / TC422 14

FIGURA 16 PRATO PERFURADO COM HASTES Fonte: ABNT UFPR / TC422 15

FIGURA 17 SOQUETES Fonte: ABNT UFPR / TC422 16

FIGURA 18 PORTA EXTENSÔMETRO Fonte: ABNT UFPR / TC422 17

FIGURA 19 PRENSA PARA A DETERMINAÇÃO DO ISC FIGURA 20 PISTÃO DE PENETRAÇÃO Fonte: ABNT Fonte: ABNT 2.2.2.PREPARAÇÃO DA AMOSTRA A amostra recebida é seca ao ar, destorroada no almofariz pela mão de gral, homogeneizada e reduzida, com o auxílio do repartidor de amostras ou por quarteamento, até obter-se uma amostra representativa de 6000 gf, para solos siltosos ou argilosos e 7000 gf, no caso de solos arenosos ou pedregulhosos. Passa-se esta amostra representativa na peneira de 19mm. Havendo material retido nessa peneira, procede-se à substituição do mesmo por igual quantidade em peso do material passando na peneira de 19 mm e retido na de 4,8 mm, obtido de outra amostra representativa. UFPR / TC422 18

A moldagem do corpo de prova para o ensaio de Índice de Suporte Califórnia (CBR) é feita na umidade ótima, obtida do ensaio de compactação, conforme a energia a ser adotada. Inicialmente, determina-se a umidade higroscópica do material pelo método da frigideira. Uma amostra do solo é colocada em uma cápsula, obtendo-se os seguintes valores: peso da cápsula e peso da cápsula + solo úmido. Na seqüência, transfere-se o solo da cápsula para a frigideira, a qual é levada ao fogareiro. A frigideira deve ser mantida no fogo até que se verifique constância de peso do conjunto frigideira + solo. Alcançada essa condição, o solo é colocado novamente na cápsula, obtendo-se: peso da cápsula + solo seco. Uma vez calculada a umidade higroscópica h1, o próximo passo consiste em calcular o peso de solo seco PS do material da bandeja. Determinando-se o peso do solo úmido PH da bandeja, PS é calculado por: P S P H 1 h 1 + 1 100 Com base na umidade ótima (hot) do ensaio de compactação, o volume de água a adicionar será dado por: V A PS ( hot h ) 1 100 γ A 2.2.3.DESCRIÇÃO DA EXECUÇÃO Adiciona-se o volume de água calculado à amostra representativa do solo, procedendo-se a uma homogeneização adequada. A seguir pesa-se o molde, fixando-o então a sua base metálica. Ajusta-se o cilindro complementar (colarinho), coloca-se o disco espaçador e a folha de papel filtro, e apoia-se o conjunto em uma base plana e firme. UFPR / TC422 19

Lança-se a amostra representativa no interior do molde, em cinco camadas iguais. Cada uma das camadas será compactada, recebendo um número de golpes correspondente à energia de compactação adotada. A compactação de cada camada deve ser precedida de uma ligeira escarificação da parte superior da camada subjacente. Determina-se a umidade de uma porção da amostra remanescente na bandeja, retirada imediatamente após a compactação da segunda camada. Esta umidade poderá se desviar até 0,5% da hot. Remove-se o cilindro complementar, tendo-se antes o cuidado de destacar, com auxílio da espátula, o material a ele aderente. Com a régua biselada, rasa-se o material na altura exata do molde e retira-se cilindro do prato para remover o disco espaçador e o papel filtro. Determina-se o peso do conjunto molde cilíndrico + material úmido compactado. Fixa-se o mesmo ao prato de forma invertida, com o vazio deixado pelo disco espaçador para cima. No espaço deixado pelo disco espaçador será colocado o prato perfurado com haste ajustável e os discos anelares de sobrecarga, que equivalem ao peso do pavimento. Esta sobrecarga não poderá ser inferior a 4536 gf. Apoia-se, no bordo superior do molde cilíndrico, um tripé porta extensômetro, e a este tripé ajusta-se um extensômetro que, em contato com a haste ajustável do prato perfurado, permitirá medir as expansões ocorridas. Anotar a leitura inicial e imergir o corpo de prova no tanque para saturação. Efetuar leituras no extensômetro de 24 em 24 horas, no período de 96 horas. Terminado o período de embebição, o molde com o corpo de prova será retirado da imersão e deixado drenar durante 15 minutos. Pesa-se o conjunto, para determinação do peso de água absorvida da nova densidade do solo. O peso de água absorvida após a UFPR / TC422 20

drenagem corresponderá à diferença entre as pesagens do conjunto molde + amostra úmida compactada, antes e depois da embebição. Coloca-se no topo do corpo de prova, dentro do molde cilíndrico, a sobrecarga utilizada no ensaio de expansão. Leva-se então o conjunto ao prato da prensa e faz-se o assentamento do pistão de penetração do solo, através da aplicação de uma carga de aproximadamente 4,5 Kgf, controlada pelo anel dinamométrico. Procede-se então à zeragem dos extensômetros do anel dinamométrico e de medida de penetração do pistão no solo, cujo pino se apóia no bordo superior do molde. Aciona-se a manivela da prensa correspondente ao avanço micrométrico, de modo a se observar uma velocidade de 1,27 mm/min. Anota-se nos tempos e valores de penetração indicados na tabela as leituras do extensômetro do anel. 2.3. CÁLCULOS 2.3.1.UMIDADE P A h P P P A S H P S 100% Onde: h é a umidade do solo (%) PH é o peso do solo úmido (gf) PS é o peso do solo seco (gf) PA é o peso da água (gf) 2.3.2.DENSIDADE ÚMIDA (γ H ) γ H P H V Onde: γh é a densidade úmida do solo (gf/cm³) UFPR / TC422 21

PH é o peso úmido do material compactado (gf) V é o volume interno do cilindro 2085 cm³ 2.3.3.DENSIDADE SECA (γ S ) γ S γ H 1 h 1 + 100 Onde: γs é a densidade seca do solo (gf/cm³) 2.3.4.EXPANSÃO Com os valores de altura registrados durante a embebição do corpo de prova, o valor de expansão será calculado por: Dif Expansão Altura 100% Onde: Dif é a diferença entre leituras de altura do corpo de prova Altura é a altura do corpo de prova padrão (Altura MOLDE Altura DISCO) OBS.: Para disco espaçador de 63,5 mm, a altura inicial do corpo de prova será: 177,8 63,5 114,3 mm 2.3.5.PRESSÃO F P A Onde: P pressão exercida pelo pistão de penetração no solo (N/cm²) A é a área do pistão 19,32 cm² F é a força total exercida pelo pistão no solo (N) UFPR / TC422 22

OBS.: F é obtido através da curva de calibração do anel dinamométrico, aplicando o valor lido e obtendo a força correspondente. 2.3.6.DETERMINAÇÃO DO ISC A obtenção do ISC se faz traçando a curva pressão x penetração do pistão. Se a citada curva apresentar um ponto de inflexão, traça-se nesse ponto uma tangente até que se intercepte o eixo correspondente às penetrações do pistão. A curva corrigida será então composta por tal tangente mais a porção convexa da curva original, e a nova origem será o ponto aonde a tangente traçada intercepta o eixo das penetrações. Sendo c a distância entre a origem antiga e a origem corrigida, soma-se este valor às penetrações de 2,54 mm e 5,08 mm (0,1" e 0,2" respectivamente), encontrando-se os valores de pressão para essas penetrações corrigidas. O valor do Índice de Suporte Califórnia é obtido pela fórmula: ISC% Pressão calculada ou Pressão corrigida Pressão padrão 2.4. EXERCÍCIO RESOLVIDO Calcule a partir dos dados do solo. a. A fase de Compactação b. A fase de Expansão c. A curva ISC(%) X Umidade(%) Considere a pressão do material padrão como: o Para 0,1" (2,54 mm): 100% 69 kgf/cm² 6,9 MPa o Para 0,2" (5,08 mm): 103,5 kgf/cm² 10,35 MPa cinza. Os campos que deverão ser calculados estão hachurados em UFPR / TC422 23

Figura 21. A curva de calibração do anel dinamométrico é apresentada na FIGURA 21 - CALIBRAÇÃO DO ANEL DINAMOMÉTRICO 30000 25000 Carga Aplicada (N) 20000 15000 10000 5000 y 22,661x 0 0 200 400 600 800 1000 1200 Leitura do Anel Dinamométrico (µm) UFPR / TC422 24

PLANILHA 1 DADOS DA COMPACTAÇÃO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA COMPACTAÇÃO SEM REUSO NBR-9897/87 DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: 11/3/2004 UMIDADE ÓTIMA DA AMOSTRA (%) UMIDADE HIGROSCÓPICA DA AMOSTRA (%) 13.5 1.2 MASSA DE SOLO SECO A USAR (g) MASSA DE SOLO ÚMIDO A PESAR (g) 6000 6072 Diferença da umidade ótima (%) Umidade a compactar (%) Volume de água a adicionar (ml) Volume acrescentado (ml) Diferença de volume (ml) Cilindro Número Massa do molde (g) Volume do molde (cm³) Massa do Massa do solo molde + solo (g) (g) Massa específica aparente (g/cm 3 ) Massa específica aparente seca γs (g/cm 3 ) 9.5 9.5 498 500 2 11 5425 2075.89 9515 4090 1.97 1.80 11.5 11.5 618 620 2 12 5448 2087.74 9728 4280 2.05 1.84 13.5 13.5 738 740 2 13 5437 2084.45 9939 4502 2.16 1.90 15.5 15.5 858 860 2 15 5497 2093.22 9976 4479 2.14 1.85 17.5 17.5 978 980 2 19 5501 2080.99 9871 4370 2.10 1.79 Número da cápsula Massa da cápsula vazia (g) Massa da cáp. mais solo umido (g) Massa da cáp. mais solo seco (g) Umidade (%) Massa da cápsula vazia (g) VERIFICAÇÃO DA UMIDADE ANTES DE COMPACTAR Massa da cápsula mais solo úmido (g) Massa da cápsula mais solo seco (g) Umidade (%) 2 74.79 671.88 619.58 9.6 4 73.97 483.75 440.83 11.7 27 74.21 492.62 442.85 13.5 31 74.49 410.94 365.29 15.7 48 73.51 595.75 518.35 17.4 UFPR / TC422 25

PLANILHA 2 DADOS DA EXPANSÃO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: 11/3/2004 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA EXPANSÃO NBR-9897/87 RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: Clindro número Data Hora Leitura do relógio celso/valdevan Altura inicial do corpo de prova Clindro número Data Leitura do relógio Altura inicial do corpo de prova 11-mar 11:00 20.00 11-mar 11:00 1.00 11-mar 11:00 20.00 12-mar 11:00 20.04 12-mar 11:00 1.04 12-mar 11:00 20.03 11 13-mar 11:00 20.04 13-mar 11:00 1.04 13-mar 11:00 20.03 11.42 12 11.42 13 14-mar 11:00 20.04 14-mar 11:00 1.04 14-mar 11:00 20.03 15-mar 11:00 20.04 15-mar 11:00 1.04 15-mar 11:00 20.03 Hora Clindro número Data Hora Leitura do relógio Altura inicial do corpo de prova 11.41 Massa da sobrecarga : 5544.00 11.42 Massa da sobrecarga : 5415.00 g Massa da sobrecarga : 5422.00 g Clindro número Data Hora Leitura do relógio Altura inicial do corpo de prova Clindro número 11-mar 11:00 20.00 11-mar 11:00 2.00 11 20.00 20.04 11.42 0.35 12-mar 11:00 19,,5 12-mar 11:00 1.03 12 1.00 1.04 11.42 0.35 15 13-mar 11:00 19.50 13-mar 11:00 1.02 13 20.00 20.03 11.41 0.26 11.43 19 11.43 14-mar 11:00 19.50 14-mar 11:00 1.02 15 20.00 19.50 11.43 15-mar 11:00 19.50 15-mar 11:00 1.02 19 2.00 1.02 11.43 Massa da sobrecarga : 5402.00 g Massa da sobrecarga : 5398.00 g Data Hora Leitura do relógio Altura inicial do corpo de prova Clindro número Leitura inicial Leitura final Altura inicial do corpo de prova Expansão (%) UFPR / TC422 26

PLANILHA 3 DADOS DO PRIMEIRO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: 15/3/2004 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA NBR-9897/87 GRÁFICO DO PRIMEIRO PONTO 10.0 Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 49.640 19.353 9.0 8.0 Penetração Pressão (MPa) ISC (%) Valor corrigido (%) Adotado 7.0 2.54 2.1662 31.39 33.33 33.33 5.08 3.4425 33.26 34.30 34.30 ISC(%) 34.30 Penetração Tempo (min) Leitura no anel (µm) Carga (N) Pressão aplicada (MPa) 0.00 0.0 0 0.00 0.000 0.63 0.5 24 543.86 0.281 1.27 1.0 78 1767.56 0.913 1.90 1.5 127 2877.95 1.487 2.54 2.0 185 4192.29 2.166 3.17 2.5 209 4736.15 2.447 3.81 3.0 238 5393.32 2.787 4.44 3.5 263 5959.84 3.080 5.08 4.0 294 6662.33 3.442 6.35 5.0 336 7614.10 3.934 7.62 6.0 383 8679.16 4.485 8.89 7.0 417 9449.64 4.883 10.16 8.0 465 10537.37 5.445 11.43 9.0 505 11443.81 5.9131 12.70 10.0 548 12418.23 6.4166 PRESSÃO (MPa) 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 27

PLANILHA 4 DADOS DO SEGUNDO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 15/3/2004 49.640 19.353 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA NBR-9897/87 GRÁFICO DO SEGUNDO PONTO 10.0 9.0 Penetração Pressão (MPa) ISC (%) Valor corrigido (%) Adotado 8.0 7.0 2.54 2.8102 40.73 46.38 46.38 5.08 4.7539 45.93 47.83 47.83 ISC(%) 47.83 Penetração Tempo (min) Leitura no anel (µm) Carga (N) Pressão aplicada (MPa) 0.00 0.0 0 0.00 0.000 0.63 33 747.81 0.386 1.27 107 2424.73 1.253 1.90 184 4169.62 2.154 2.54 240 5438.64 2.810 3.17 286 6481.05 3.349 3.81 321 7274.18 3.759 4.44 372 8429.89 4.356 5.08 406 9200.37 4.754 6.35 473 10718.65 5.538 7.62 543 12304.92 6.358 8.89 603 13664.58 7.061 10.16 674 15273.51 7.892 11.43 720 16315.92 8.431 12.70 784 17766.22 9.180 PRESSÃO (MPa) 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 28

PLANILHA 5 DADOS DO TERCEIRO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 15/3/2004 49.640 19.353 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA GRÁFICO DO TERCEIRO PONTO 15.0 14.0 13.0 Penetração 2.54 2.8453 41.24 46.38 46.38 5.08 5.5384 53.51 55.56 55.56 ISC(%) 55.56 Penetração Pressão (MPa) Tempo (min) ISC (%) Leitura no anel (µm) Valor corrigido (%) Carga (N) Adotado Pressão aplicada (MPa) 0.00 0.0 0 0.00 0.000 0.63 34 770.47 0.398 1.27 98 2220.78 1.147 1.90 169 3829.71 1.979 2.54 243 5506.62 2.845 3.17 310 7024.91 3.630 3.81 372 8429.89 4.356 4.44 424 9608.26 4.965 5.08 473 10718.65 5.538 6.35 578 13098.06 6.768 7.62 671 15205.53 7.857 8.89 760 17222.36 8.899 10.16 870 19715.07 10.187 11.43 970 21981.17 11.358 12.70 1056 23930.02 12.365 PRESSÃO (MPa) 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 29

PLANILHA 6 DADOS DO QUARTO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: 15/3/2004 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA NBR-9897/87 GRÁFICO DO QUARTO PONTO 15.0 Penetração Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : ISC (%) 49.640 19.353 2.54 2.5877 37.50 37.50 37.50 5.08 5.0818 49.10 49.10 49.10 ISC(%) 49.10 Penetração Pressão (MPa) Tempo (min) Leitura no anel (µm) Valor corrigido (%) Carga (N) Adotado Pressão aplicada (MPa) 0.00 0.0 0 0.00 0.000 0.63 35 793.14 0.410 1.27 108 2447.39 1.265 1.90 158 3580.44 1.850 2.54 221 5008.08 2.588 3.17 273 6186.45 3.197 3.81 329 7455.47 3.852 4.44 364 8248.60 4.262 5.08 434 9834.87 5.082 6.35 551 12486.21 6.452 7.62 651 14752.31 7.623 8.89 774 17539.61 9.063 10.16 µ 870 19715.07 10.187 11.43 997 22593.02 11.674 12.70 1060 24020.66 12.412 PRESSÃO (MPa) 14.0 13.0 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 30

PLANILHA 7 DADOS DO QUINTO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 15/3/2004 49.640 19.353 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA NBR-9897/87 GRÁFICO DO QUINTO PONTO 2.0 1.8 Penetração 2.54 0.3279 4.75 8.40 8.40 5.08 0.9953 9.62 11.40 11.40 ISC(%) 11.40 Penetração Pressão (MPa) Tempo (min) ISC (%) Leitura no anel (µm) Valor corrigido (%) Carga (N) Adotado Pressão aplicada (MPa) 0.00 0.0 0 0.00 0.000 0.63 3 67.98 0.035 1.27 11 249.27 0.129 1.90 17 385.24 0.199 2.54 28 634.51 0.328 3.17 40 906.44 0.468 3.81 53 1201.03 0.621 4.44 70 1586.27 0.820 5.08 85 1926.19 0.995 6.35 103 2334.08 1.206 7.62 111 2515.37 1.300 8.89 120 2719.32 1.405 10.16 129 2923.27 1.510 11.43 136 3081.90 1.592 12.70 147 3331.17 1.721 PRESSÃO (MPa) 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 31

2.4.1.RESOLU,ÇÃO 2.4.1.1 PESO DO SOLO ÚMIDO A USAR h1 1,2 Ph PS 1 + 6000 1 + 6072 g 100 100 2.4.1.2 VOLUME DA ÁGUA A ADICIONAR Para o ponto de umidade ótima h 13,5 % V A ( 13,5 1,2 ) PS (hot h1 ) 6000 100 γ 100 1 A 738 g Este cálculo deve ser efetuado para todas as umidades (umidade ótima, duas umidades acima da ótima e duas umidades abaixo da ótima) conforme a Planilha 8. 2.4.1.3 UMIDADE (VERIFICAÇÃO) Para o ponto de umidade ótima h P P A S 100% 492,62 442,85 442,85 74,21 13,5% Planilha 8. A verificação deve ser feita para todas as umidades conforme a 2.4.1.4 DENSIDADE ÚMIDA (γh) Para o ponto de umidade ótima γ H PH V 9939 5437 2084,45 2, 16 g / cm 3 Planilha 8. Este cálculo deve ser feito para todas as umidades conforme a 2.4.1.5 DENSIDADE SECA (γs) γ S γ H 1 h 1 + 100 2, 16 1 13,5 1 + 100 1,90 g / cm 3 UFPR / TC422 32

Planilha 8. Este cálculo deve ser feito para todas as umidades conforme a 2.4.1.6 EXPANSÃO Para o cálculo deverão ser usados os dados da Planilha 9. Diferença entre leituras Expansão 100% Altura Para o cilindro 11: 20,04 20,00 Expansão 100% 0,35% 11,42 Para o cilindro 12: 1,04 1,00 Expansão 100% 0,35% 11,42 Para o cilindro 13: 20,03 20,00 Expansão 100% 0,26% 11,41 Para o cilindro 15: 19,50 20,00 Expansão 100% 11,43 4,37% Para o cilindro 19: 1,02 2,00 Expansão 100% 11,43 8,60% 2.4.1.7 PRESSÃO Para exemplificação serão calculados os valores de duas pressões para o primeiro ponto do Ensaio (Planilha 10). Para os demais pontos (Planilha 11 à Planilha 14) o procedimento será o mesmo. Pressão correspondente à penetração de 2,54 mm: P F A 22,661 185 19,353 216,62 N/cm 2 2, 166 MPa Obs: 2 1N 2 1N 100 cm 4 N 10 10 2 2 2 cm cm 1 m m MPa UFPR / TC422 33

Pressão correspondente à penetração de 5,08 mm: P F A 22,661 294 19,353 344,25 N/cm 2 3,442 MPa Este cálculo deve ser feito para todas as penetrações e todos os pontos (Planilha 10 á Planilha 14) 2.4.1.8 DETERMINAÇÃO DO ISC Para exemplificação serão calculados os valores para o primeiro ponto do Ensaio (Planilha 10). Para os demais pontos (Planilha 11 à Planilha 14) o procedimento será o mesmo. ISC correspondente à penetração de 2,54 mm: ISC% Pressão calculada ou Pressão corrigida Pressão padrão 2,1662 ISC% 100% 31,39% 6,9 ISC correspondente à penetração de 2,54 mm: ISC% Pressão calculada ou Pressão corrigida Pressão padrão 3,4425 ISC% 100% 33,26% 10,35 100% 100% Na Planilha 11 à Planilha 14 os valores de ISC adotados foram os corrigidos. Para a correção do ISC procede-se de acordo com o item 2.3.6. Lembra-se que o valor de ISC adotado também pode ser o valor calculado. UFPR / TC422 34

PLANILHA 8 COMPACTAÇÃO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA COMPACTAÇÃO SEM REUSO NBR-9897/87 DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: 11/3/2004 UMIDADE ÓTIMA DA AMOSTRA (%) UMIDADE HIGROSCÓPICA DA AMOSTRA (%) 13,5 1,2 MASSA DE SOLO SECO A USAR (g) MASSA DE SOLO ÚMIDO A PESAR (g) 6000 6072 Diferença da umidade ótima (%) Umidade a compactar (%) Volume de água a adicionar (ml) Volume acrescentado (ml) Diferença de volume (ml) Cilindro Número Massa do molde (g) Volume do molde (cm³) Massa do Massa do solo molde + solo (g) (g) Massa específica aparente (g/cm 3 ) Massa específica aparente seca γs (g/cm 3 ) 9,5 9,5 498 500 2 11 5425 2075,89 9515 4090 1,97 1,80 11,5 11,5 618 620 2 12 5448 2087,74 9728 4280 2,05 1,84 13,5 13,5 738 740 2 13 5437 2084,45 9939 4502 2,16 1,90 15,5 15,5 858 860 2 15 5497 2093,22 9976 4479 2,14 1,85 17,5 17,5 978 980 2 19 5501 2080,99 9871 4370 2,10 1,79 Número da cápsula Massa da cápsula vazia (g) Massa da cáp. mais solo umido (g) Massa da cáp. mais solo seco (g) Umidade (%) Massa da cápsula vazia (g) VERIFICAÇÃO DA UMIDADE ANTES DE COMPACTAR Massa da cápsula mais solo úmido (g) Massa da cápsula mais solo seco (g) Umidade (%) 2 74,79 671,88 619,58 9,6 4 73,97 483,75 440,83 11,7 27 74,21 492,62 442,85 13,5 31 74,49 410,94 365,29 15,7 48 73,51 595,75 518,35 17,4 UFPR / TC422 35

PLANILHA 9 - EXPANSÃO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: 11/3/2004 2.0015.04 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA EXPANSÃO NBR-9897/87 RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: Clindro número Data Hora Leitura do relógio celso/valdevan Altura inicial do corpo de prova Clindro número Data Leitura do relógio Altura inicial do corpo de prova 11-mar 11:00 20,00 11-mar 11:00 1,00 11-mar 11:00 20,00 12-mar 11:00 20,04 12-mar 11:00 1,04 12-mar 11:00 20,03 11 13-mar 11:00 20,04 13-mar 11:00 1,04 13-mar 11:00 20,03 11,42 12 11,42 13 14-mar 11:00 20,04 14-mar 11:00 1,04 14-mar 11:00 20,03 15-mar 11:00 20,04 15-mar 11:00 1,04 15-mar 11:00 20,03 Hora Clindro número Data Hora Leitura do relógio Altura inicial do corpo de prova 11,41 Massa da sobrecarga : 5544,00 11,42 Massa da sobrecarga : 5415,00 g Massa da sobrecarga : 5422,00 g Clindro número Data Hora Leitura do relógio Altura inicial do corpo de prova Clindro número 11-mar 11:00 20,00 11-mar 11:00 2,00 11 20,00 20,04 11,42 0,35 12-mar 11:00 19,,5 12-mar 11:00 1,03 12 1,00 1,04 11,42 0,35 15 13-mar 11:00 19,50 13-mar 11:00 1,02 13 20,00 20,03 11,41 0,26 11,43 19 11,43 14-mar 11:00 19,50 14-mar 11:00 1,02 15 20,00 19,50 11,43 4,37 15-mar 11:00 19,50 15-mar 11:00 1,02 19 2,00 1,02 11,43 8,60 Massa da sobrecarga : 5402,00 g Massa da sobrecarga : 5398,00 g Data Hora Leitura do relógio Altura inicial do corpo de prova Clindro número Leitura inicial Leitura final Altura inicial do corpo de prova Expansão (%) UFPR / TC422 36

PLANILHA 10 PRIMEIRO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: 15/3/2004 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA NBR-9897/87 GRÁFICO DO PRIMEIRO PONTO 10,0 Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 49,640 19,353 9,0 8,0 Penetração Pressão (MPa) ISC (%) Valor corrigido (%) Adotado 7,0 2,54 2,1662 31,39 33,33 33,33 5,08 3,4425 33,26 34,30 34,30 ISC(%) 34,30 Penetração Tempo (min) Leitura no anel (µm) Carga (N) Pressão aplicada (MPa) 0,00 0,0 0 0,00 0,000 0,63 0,5 24 543,86 0,281 1,27 1,0 78 1767,56 0,913 1,90 1,5 127 2877,95 1,487 2,54 2,0 185 4192,29 2,166 3,17 2,5 209 4736,15 2,447 3,81 3,0 238 5393,32 2,787 4,44 3,5 263 5959,84 3,080 5,08 4,0 294 6662,33 3,442 6,35 5,0 336 7614,10 3,934 7,62 6,0 383 8679,16 4,485 8,89 7,0 417 9449,64 4,883 10,16 8,0 465 10537,37 5,445 11,43 9,0 505 11443,81 5,9131 12,70 10,0 548 12418,23 6,4166 PRESSÃO (MPa) 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 37

PLANILHA 11 SEGUNDO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 15/3/2004 49,640 19,353 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA NBR-9897/87 GRÁFICO DO SEGUNDO PONTO 10,0 9,0 8,0 Penetração Pressão (MPa) ISC (%) Valor corrigido (%) Adotado 7,0 2,54 2,8102 40,73 46,38 46,38 5,08 4,7539 45,93 47,83 47,83 ISC(%) 47,83 Penetração Tempo (min) Leitura no anel (µm) Carga (N) Pressão aplicada (MPa) 0,00 0,0 0 0,00 0,000 0,63 33 747,81 0,386 1,27 107 2424,73 1,253 1,90 184 4169,62 2,154 2,54 240 5438,64 2,810 3,17 286 6481,05 3,349 3,81 321 7274,18 3,759 4,44 372 8429,89 4,356 5,08 406 9200,37 4,754 6,35 473 10718,65 5,538 7,62 543 12304,92 6,358 8,89 603 13664,58 7,061 10,16 674 15273,51 7,892 11,43 12,70 720 784 16315,92 17766,22 8,431 9,180 PRESSÃO (MPa) 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 38

PLANILHA 12 TERCEIRO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 15/3/2004 49,640 19,353 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA GRÁFICO DO TERCEIRO PONTO 15,0 14,0 13,0 Penetração ISC (%) 2,54 2,8453 41,24 46,38 46,38 5,08 5,5384 53,51 55,56 55,56 ISC(%) 55,56 Penetração Pressão (MPa) Tempo (min) Leitura no anel (µm) Valor corrigido (%) Carga (N) Adotado Pressão aplicada (MPa) 0,00 0,0 0 0,00 0,000 0,63 34 770,47 0,398 1,27 98 2220,78 1,147 1,90 169 3829,71 1,979 2,54 243 5506,62 2,845 3,17 310 7024,91 3,630 3,81 372 8429,89 4,356 4,44 424 9608,26 4,965 5,08 473 10718,65 5,538 6,35 578 13098,06 6,768 7,62 671 15205,53 7,857 8,89 760 17222,36 8,899 10,16 11,43 870 970 19715,07 21981,17 10,187 11,358 12,70 1056 23930,02 12,365 PRESSÃO (MPa) 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 39

PLANILHA 13 QUARTO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: 15/3/2004 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA NBR-9897/87 GRÁFICO DO QUARTO PONTO 15,0 Penetração Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 49,640 19,353 2,54 2,5877 37,50 37,50 37,50 5,08 5,0818 49,10 49,10 49,10 ISC(%) 49,10 Penetração Pressão (MPa) Tempo (min) ISC (%) Leitura no anel (µm) Valor corrigido (%) Carga (N) Adotado Pressão aplicada (MPa) 0,00 0,0 0 0,00 0,000 0,63 35 793,14 0,410 1,27 108 2447,39 1,265 1,90 158 3580,44 1,850 2,54 221 5008,08 2,588 3,17 273 6186,45 3,197 3,81 329 7455,47 3,852 4,44 364 8248,60 4,262 5,08 434 9834,87 5,082 6,35 551 12486,21 6,452 7,62 651 14752,31 7,623 8,89 774 17539,61 9,063 10,16 µ 870 19715,07 10,187 11,43 12,70 997 1060 22593,02 24020,66 11,674 12,412 PRESSÃO (MPa) 14,0 13,0 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 40

PLANILHA 14 QUINTO PONTO LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS DATA DO ENSAIO : REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: Diâmetro do pistão : Área do pistão (cm²) : 15/3/2004 49,640 19,353 ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA NBR-9897/87 GRÁFICO DO QUINTO PONTO 2,0 1,8 Penetração ISC (%) 2,54 0,3279 4,75 8,40 8,40 5,08 0,9953 9,62 11,40 11,40 ISC(%) 11,40 Penetração Pressão (MPa) Tempo (min) Leitura no anel (µm) Valor corrigido (%) Carga (N) Adotado Pressão aplicada (MPa) 0,00 0,0 0 0,00 0,000 0,63 3 67,98 0,035 1,27 11 249,27 0,129 1,90 17 385,24 0,199 2,54 28 634,51 0,328 3,17 40 906,44 0,468 3,81 53 1201,03 0,621 4,44 70 1586,27 0,820 5,08 85 1926,19 0,995 6,35 103 2334,08 1,206 7,62 111 2515,37 1,300 8,89 120 2719,32 1,405 10,16 129 2923,27 1,510 11,43 12,70 136 147 3081,90 3331,17 1,592 1,721 PRESSÃO (MPa) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 PENETRAÇÃO UFPR / TC422 41

PLANILHA 15 RESUMO DO ENSAIO DE CBR LAME LABORATÓRIO DE MATERIAIS E ESTRUTURAS ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA RESUMO NBR-9897/87 DATA DO ENSAIO : 11/3/2004 REGISTRO DA AMOSTRA: RESPONSÁVEL PELA EXECUÇÃO: PONTO Umidade (%) Massa específica Expansão aparente seca (g/cm³) (%) ISC (%) 1 9,6 1,797 0,35 34,30 2 11,7 1,835 0,35 47,83 3 13,5 1,903 0,26 55,56 4 15,7 1,850-4,37 49,10 5 17,4 1,789-8,60 11,40 6 CURVAS DE EXPANSÃO, ISC E COMPACTAÇÃO 65,00 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20-5,00-10,00 UMIDADE (%) MASSA ESPECÍFICA APARENTE SECA (g/cm³) EXPANSÃO (%) ISC (%) UFPR / TC422 42