CONTENÇÃO DE TERRA

ENSAIO CBR

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CBR são as iniciais de California Bearing Ratio que se traduz como Índice de Suporte Califórnia.

É a relação entre a pressão exercida por um pistão para penetrar no solo até determinado ponto e a pressão necessária par que o mesmo pistão penetre no solo-padrão.

Serve para mostrar o comportamento de um solo ao ser saturado e mostra a sua perda de resistência ao ser saturado.

Com base na norma brasileira NBR-9895 - Solo - Índice de Suporte Califórnia - Método de Ensaio.

Como é feito cada ensaio:

1 - Preparar a amostra. Do lote de amostra trazida, tomar cerca de 50 kg, fazer o destorroamento e peneiramento, tudo preparado conforme roteiro da norma NBR-6457.

1 - Adicionar água aos poucos sempre revolvendo o material.

2 - Continuar até atingir cerca de 5 pontos percentuais abaixo da umidade ótima;

2 - Preparar o Aparelho CBR:

1 - Montar o Molde sobre a Base;

2 - Colocar o Disco Espaçador;

3 - Colocar o Papel-Filtro;

4 - Colocar o Colarinho.

3 - Compactação:

1 - Colocar um pouco da amostra dentro do Molde até uma altura de 1/5;

2 - Aplicar 12 folpes distribuídos uniformemente por toda a superfície da camada com o soquente caindo de uma altura de

3 - Terminada a aplicação dos golpes, dar uma escarificada na superfície da camada compactada.

4 - Repetir a compactação com mais 4 camadas até completar a altura do Molde.

4 - Remover o Colarinho mantendo uma parte do material, cerca de 10 mm acima do Molde.

5 - Aplainar o superfície com o auxílio de uma Régua Biselada;

6 - Remover a Base;

7 - Remover o Disco Espaçador. Em geral, o Disco Espaçador sai junto com a Base;

8 - Pesar o conjunto Molde com a Amostra;

9 - Inverter a posição do Molde;

10 - Colocar o Papel-Filltro;

11 - Colocar o Prato-Perfurado com a haste de expansão ;

12 - Colocar o Disco Anelar de 2 partes num total de 4.540 gramas;

13 - Instalar o Extensômetro;

15 - Zerar o Extensômetro;

14 - Submergir o conjunto em água e deixar por 4 dias (96 horas) mantendo o nível de água pelo menos 25 mm acima do Molde;

15 - Fazer leituras do Extensômetro a cada 24 horas;

Vamos obter uma tabela como a seguinte:

TEMPO
(h)
EXPANSÃO
(mm)
0 0
24 0,19
48 0,300
72 0,335
96 0,355

16 - Terminado o prazo, retirar o conjunto do tanque e deixar escoar a água por 15 minutos. Deixar o conjunto deitado para facilitar a saída de água;

17 - Retirar o peso (Discos Anelares) e o Prato-Perfurado;

18 - Pesar o conjunto;

19 - Colocar o Disco Anelar que foi utilizado na imersão;

20 - Colocar o Cilindro de Penetração;

21 - Colocar o conjunto na Prensa;

22 - Aplicar uma carga de 45 N;

23 - Zerar o Extensômetro;

24 - Acionar a manivela da Prensa a uma velocidade de 1,27 mm de penetração por minuto, anotando a força de penetração a cada 0,5 minuto;

Vamos obter uma tabela como a seguinte:

PENETRAÇÃO
(mm)
LEITURA NO ANEL
(micrometro)
1,27 78
2,54 185
3,81 238
5,08 294
6,35 336
7,62 383
8,89 417
10,16 465
11,43 505
12,70 548

25 - Continuar até atingir uma penetração de 12,7 mm ou 10 minutos.

26 - Desmontar o conjunto, removendo a amostra de dentro do Molde;

27 - Do centro da amostra retirar o Corpo de Prova para fazer a determinação de umidade conforme a norma brasileira NBR-6457.

CURVA DE PENETRAÇÃO:

28 -Calcular a Carga Aplicada em Newtons com base na Leitura do Extensômetro.

Para isso, basta multiplicar o valor da leitura pela Constante de Calibração do Extensõmetro que é dada por uma curva do tipo:

No caso do exemplo, a Calibração forneceu a contante y = 22,661.

Veja como fica a tabela:

PENETRAÇÃO
(mm)
LEITURA NO ANEL
(micrometro)
CARGA
(Newton)
1,27 78 1.667,56
2,54 185 4.192,29
3,81 238 5.393,32
5,08 294 6.661,33
6,35 336 7.614,10
7,62 383 8;679.16
8,89 417 9.449,64
10,16 465 19.537,37
11,43 505 11.443,81
12,70 548 12.418,66

NOTA: Os valores da Carga foram calculados multiplicando-se os valores da Leitura no Anexl pela Constante de Calibração y .

29 - Conhecendo a Força Aplicada (Carga), basta dividir pela área do pistão para se obter a Pressão Aplicada. No caso presente, o pistão apresenta uma área de 19,353 cm2. Daí:

Área do Pistão = 19,353 cm2

PENETRAÇÃO
(mm)
LEITURA NO ANEL
(micrometro)
CARGA
(Newton)
PRESSÃO APLICADA(MPa)
1,27 78 1.667,56 0,913
2,54 185 4.192,29 2,166
3,81 238 5.393,32 2,787
5,08 294 6.661,33 3,442
6,35 336 7.614,10 3,934
7,62 383 8;679.16 4,485
8,89 417 9.449,64 4,883
10,16 465 19.537,37 5,445
11,43 505 11.443,81 5,913
12,70 548 12.418,66 6,417

30 - Plotar os pontos com a Penetração X Pressão Aplicada:

31 - Determinar a Correção. Para isso, passe uma tangente pelo ponto de inflexão da curva, isto é, o ponto onde a curva côncava passa a ser convexa. A distância entre o eixo da ordenada com o ponto onde a tangente encontra a abcissa é denominada Correção e indicada pela letra "C".

32 - Deslocar os valores em 2,54 e 5,08 e obter no gráfico os valores P1' e P2'.

33 - Transcrever os valores de P1' e P2', no caso deu, respectivamente, 2,30 e 3,55, para a tabela:

PENETRAÇÃO
(mm)
LEITURA NO ANEL
(micrometro)
CARGA
(Newton)
PRESSÃO APLICADA(MPa) PRESSÃO CORRIGIDA(MPa)
1,27 78 1.667,56 0,913  
2,54 185 4.192,29 2,166 2,30
3,81 238 5.393,32 2,787  
5,08 294 6.661,33 3,442 3,55
6,35 336 7.614,10 3,934  
7,62 383 8;679.16 4,485  
8,89 417 9.449,64 4,883  
10,16 465 19.537,37 5,445  
11,43 505 11.443,81 5,913  
12,70 548 12.418,66 6,417  

34 - Calcular o CBR, isto é, o Índice de Suporte Califórnia dividindo a Pressão Corrigida pela Pressão Padrão. Da norma NBR-9.895, pressão padrão para Penetração de 2,54 mm é 6,90 e para 5,08 é 10,35:

PENETRAÇÃO
(mm)
LEITURA NO ANEL
(micrometro)
CARGA
(Newton)
PRESSÃO APLICADA(MPa) PRESSÃO CORRIGIDA(MPa) PRESSÃO PADRÃO CBR ou ISC
(%)
1,27 78 1.667,56 0,913      
2,54 185 4.192,29 2,166 2,30 6,90 33,3
3,81 238 5.393,32 2,787      
5,08 294 6.661,33 3,442 3,55 10,35 34,3
6,35 336 7.614,10 3,934      
7,62 383 8;679.16 4,485      
8,89 417 9.449,64 4,883      
10,16 465 19.537,37 5,445      
11,43 505 11.443,81 5,913      
12,70 548 12.418,66 6,417      

35 - Dos 2 valores calculados, tomar o maior, no caso 34,3. Daí o CBR ou ISC da amostra é: 34,3.

Finalmente, o resultado do ensaio: ICBR = 34,3%

COMO USAR:

Existem diversos critérios de Classificação de Solos com base no CBR. Um deles, o mais conhecido, é o do Highway Research Bureau que, resumidamente:

CBR
(%)
QUALIDADE DO SOLO USO
>50 EXCELENTE BASE
20-50 BOM BASE, SUB-BASE
7-20 REGULAR SUB-BASE
3-7 POBRE A REGULAR SUB-GRADE
0-3 MUITO POBRE SUB-GRADE

 

NOTA IMPORTANTE: O solo tem sido estudado e interpretado de diferentes maneiras de acordo com o uso que dele se faz. Fundação de Edifícios, Estradas, Corpo de Barragens.

Para a compreensão do comportamento dos solos quando submetidos a esforços, existem parâmetros como densidade, umidade, CBR, LL, IP e outros cuja interpretação exige o conhecimento variado de divrsas ciências como a Geologia, Pedologia, Mecânica dos Solos, ]Engenharia, Fundações, etc.

O estudo dos solos sob o ponto de vista é muito antigo. Nos idos de 6.500 anos AC, na China já se Classificava o solo em 9 Classes de Solos para fins de fixação da alíquota do imposto rural com base na produtividade do solo.

Mais recentemente, quando Proctor, em 1933 arregaçou as mangas, sendo seguido por diversos outros pesquisadores, surgiram classificações de solos para uso rodoviário. Porém baseavam-se apenas em critérios granulométricos e diziam "fração areia", "fração silte" e "feração argila", considerando a quantidade de cada uma dessas frações na amostra.

Em 1929 surgiu a classificação United States Bureau of Public Road (#PR-29).

Em 1939 surgiu a classificação do Texas Highway Department e já considerava a plasticidade do solo.

Em 1943, Casagrande apresenta sua classificação pra o American  Society of Civil Engeineeers.

Em 1944 surge o Soil Classification System do Civil Aeronautics Administration que considera também o CBR.

Em 1945 é lançada a classificação do HRB Highway Research Board que depois de algumas melhorias foi adotada pela AASHO American Association for State Highway Officials.

Em 1947, Casagrande publicou a classificação USCS Unified Soil Classification System.

Em 1950 é publicada a classificação British Soil Classification.

Todas essas classificações foram desenvolvidas para solos de países de clima temperado não sendo apropriadas para solos tropicais.

Em geral, estas normas limitam o Limite de Liquidez (LL) em 25% e limitam também o Índice de Plasticidade (IP) em 6% alegando que acima desses limites os solos são excessivamente expansivos.

Mas, no final da década de 60 e início de 70, foram construídos trechos experimentais de pavimentos empregando solo arenoso fino laterítico como base e isto serviu para comprovar excelente desempenho deste tipo de solo, demonstrando que os critérios tradicionais de classificação de solos não poderiam ser aplicados a solos tropicais.

No início da década de 80, Nogami & Villibor desenvolveu o método MCT Miniatura, Compactado e Tropical para classificação de solos tropicais.

 

 

 

 

RMW\terrapleno\.htm em 26/12/2009, atualizado em 10/07/2014.