Lab de Mec Solos - O blog da Engenharia Civil · 1. Montar o conjunto frasco + funil, estando o...

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Prof. Patrício Pires [email protected] CONTROLE DE COMPACTAÇÃO DE SOLOS e ÍNDICE SUPORTE CALIFÓRNIA 11/06/2013

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Prof. Patrício Pires – [email protected]

CONTROLE DE COMPACTAÇÃO

DE SOLOS e ÍNDICE SUPORTE

CALIFÓRNIA

11/06/2013

Introdução 2

2ª Parte

Dia Mês Aula Programação

12

Fevereiro

- CARNAVAL

19 6ª

Compactação de solos:

Energia de compactação do Proctor Normal;

Controle de compactação;

Frasco de Areia;

Balão volumétrico;

Densímetro nuclear;

Óleo;

26 7ª Índice Suporte Califórnia (ISC ou CBR):

Energia de compactação do Proctor Normal.

5

Março

Compacidade de Solos Arenosos:

Determinação dos índices de vazios máximo e mínimo;

– Amostra Fofa;

– Amostra Densa.

12 9ª

Determinação da condutividade hidráulica de solos (permeabilidade):

Ensaio de carga variável;

Ensaio de carga constante.

Introdução 3

3ª Parte

Dia Mês Aula Programação

19

Março

10ª Prova Parcial 02 / Entrega de Relatórios

26 11ª Ensaio de Cisalhamento Direto:

Ensaio em amostra arenosa

2

Abril

12ª Ensaio de Compressão Edométrica.

9

13ª

Determinação de Resistência Não-Drenada em Solos

Vane test de bancada;

Compressão simples;

Cone fall;

Triaxial não consolidado e não drenado.

23 14ª Prova Parcial 03 / Entrega de Relatórios

30 15ª Prova final

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

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

Densímetro Nuclear 6

7

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.

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 (M1).

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 (M2).

3. A massa de areia que preenche o funil e o orifício no rebaixo da bandeja

será: M3 = M1 – M2.

4. Repetir o procedimento de 1 a 3 pelo menos duas vezes. A massa da

areia M3 deverá ser a média de três determinações. Não são aceitos

resultados que diferenciem mais de 1% dó valor da média.

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 (M4).

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 (M5).

A massa de areia que preenche o cilindro de volume conhecido será:

M6 = M4 – M5 – M3

M3 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.

Método do Frasco de Areia

Calcular a massa específica da areia:

V

Mareia

6

areia = massa específica aparente da areia

M6 = massa da areia que preencheu o cilindro

V = volume do cilindro

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 (Mh).

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

(M7).

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 (M8).

7. A massa de areia deslocada que preencheu o funil, o orifício no rebaixo

da bandeja e a cavidade do terreno será:

M9 = M7 – M8

8. A massa de areia deslocada que preencheu a cavidade no terreno será:

M10 = M9 – M3

Cálculos:

hM

M hareias

100

100

10

s = massa específica aparente seca do solo in situ

areia = massa específica aparente da areia

Mh = massa do solo extraído da cavidade no terreno

h = teor de umidade do solo extraído da cavidade do terreno

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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%

Índice de Suporte Califórnia (ISC)

Índice de Suporte Califórnia (ISC)

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

California Bearing Ratio (CBR)

Procedimento

Compreende 4 fases:

Preparação das amostras

Moldagem do corpo de prova

Expansão

Penetração

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 separa-

se 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.

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%.

Ensaio CBR (Califonia Bearing Ratio)

Determinação da expansão

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.

Apresentação dos resultados

")1,0(

11

'

padrãoP

PCBR

Curva pressão x penetração

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.

")2,0(

22

'

padrãoP

PCBR

c

Ensaio CBR (Califonia Bearing Ratio)

Curva pressão versus deformação –

gráfico com correção

Deformação (mm)

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

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)