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5/26/2018 Apostila Area i - TERRAPLENAGEM
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN
IDA AGNER DE FARIA MILLO
ANLISE DE ESPECIFICAES DE ATERRO E CORRELAO ENTRE CBR E
CAPACIDADE DE CARGA EM SOLOS COMPACTADOS
CURITIBA
2012
5/26/2018 Apostila Area i - TERRAPLENAGEM
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IDA AGNER DE FARIA MILLO
ANLISE DE ESPECIFICAES DE ATERRO E CORRELAO ENTRE CBR E
CAPACIDADE DE CARGA EM SOLOS COMPACTADOS
Dissertao apresentada como requisito parcial obteno do grau de Mestre em Engenharia daConstruo Civil, no Programa de Ps-Graduaoem Engenharia de Construo Civil, Setor deTecnologia, Universidade Federal do Paran. reade concentrao: Geotecnia.
Orientador: Prof. Dr. Ney Augusto Nascimento
CURITIBA
2012
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Millo, Ida Agner de FariaAnlise de especificaes de aterro e correlao entre CRB e
capacidade de carga em solos compactados / Ida Agner De Faria Millo. Curitiba, 2012.
175 f. : il., tab, graf.
Dissertao (Mestrado) Universidade Federal do Paran, Setor deTecnologia, Programa de Ps-Graduao em Engenharia de ConstruoCivil.
Orientador: Ney Augusto Nascimento
1. Solos - Umidades. 2. Aterros. 3. Solos - Compactao. I.Nascimento, Ney Augusto. II. Ttulo.
CDD 624.151363
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TERMO DE APROVAO
IDA AGNER DE FARIA MILLO
ANLISE DE ESPECIFICAES DE ATERRO E CORRELAO ENTRE CBR E
CAPACIDADE DE CARGA EM SOLOS COMPACTADOS
Dissertao aprovada como requisito parcial para obteno do grau de Mestre noPrograma de Ps-Graduao em Engenharia de Construo Civil, Setor de
Tecnologia da Universidade Federal do Paran, pela seguinte banca examinadora:
_____________________________________Prof. Dr. Ney Augusto NascimentoOrientador Programa de Ps-Graduao em Engenharia de
Construo Civil da UFPR
_____________________________________Prof. Dr. Sidnei Helder Cardoso TeixeiraPrograma de Ps-Graduao em Engenharia de Construo Civil daUFPR
_____________________________________Prof. Dr. Rogrio Francisco Kuster PuppiDepartamento Acadmico de Construo Civil da UTFPR
Curitiba, 06 de agosto de 2012.
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Dedico este trabalho aos meus trs filhos, queapesar da pouca idade, tiveram sua carreiraacadmica iniciada ao presenciarem commaturidade a construo do saber ao lado desua me, durante o desenvolvimento deste
trabalho.
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AGRADECIMENTOS
Muito obrigada a Deus, Senhor que meu protetor e guia sempre presente,
fortalecendo minhas energias e revigorando a minha f quando me sinto cansada.
Meus agradecimentos famlia, amigos e colegas que de alguma maneira
contriburam nesse processo de amadurecimento cientfico. Um obrigado em
especial para a minha me, meu marido e s minhas colaboradoras do lar que
cuidaram dos meus filhos para que eu pudesse evoluir profissional e
intelectualmente com a presente oportunidade. Meus sinceros agradecimentos
COPEL, ao LACTEC e ao meu orientador, Professor Ney, pela confiana em mimdepositada. Por fim, um especial agradecimento ao Professor Sidnei Teixeira e ao
Professor Rogrio Puppi pela disposio em fazer parte da banca examinadora,
contribuindo para os encaminhamentos finais do trabalho aqui proposto.
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Obstculo aquilo que voc enxerga, quando
tira os olhos do seu objetivo. Henry Ford
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RESUMO
Parmetros de controle tais como teor de umidade e valores de CBR foram
estabelecidos em obras de subestao de energia, com objetivo de assegurar
capacidade de suporte e recalques adequados de aterros. O CBR mnimo adotado,
igual a 10%, foi tomado como aceitvel e diversas obras realizadas nos ltimos anos
tm demonstrado bom desempenho. O objetivo do presente estudo foi verificar a
pertinncia de tais parmetros especificados, por meio de testes de campo (provas
de carga sobre placa) e em laboratrio (cisalhamento direto, adensamento, CBR e
caracterizao do solo), focando aterros executados em alguns locais do Estado do
Paran. Tentativas de correlacionar os valores de CBR com alguns parmetrosgeotcnicos mais representativos de capacidade de suporte foram feitas e
concluses so apresentadas, mostrando tendncias razoveis entre CBR e
coeficiente de recalque, por exemplo, em especial para solos mais arenosos.
Palavras-chave:Aterros. Parmetros de solo. Correlaes. CBR.
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ABSTRACT
Some common geotechnical parameters, such as water content and CBR value,
were tentatively established to help provide adequate support and settlement fill
behavior for electric substation structures. A minimum CBR adopted by an electric
power company, equal to 10%, has been used for some time and was checked in
real works. The objective of the present study was to verify the correctness of such
simple specification by means of field plate load tests and laboratory tests
(consolidation, direct shear, compaction, CBR and soil characterization),
emphasizing such structures built in a few sites around Paran State. Attempts to
correlate CBR values with other considered more representative geotechnicalparameters of fills were made and some conclusions are presented, showing so far
reasonable tendency between CBR and deformation modulus, as well as with
bearing capacity, for example, mainly for sandy soils.
Key-words:Fills. Soil parameters. Correlations. CBR.
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS, SEGUNDO
PROPOSIO DE LAMBE. ...................................................................................... 24
FIGURA 2 CURVA DE COMPACTAO. ............................................................. 25
FIGURA 3 CARTA DE PLASTICIDADE. ................................................................ 34
FIGURA 4 MECANISMO DE RUPTURA CONSIDERADO POR TERZAGHI. ....... 39
FIGURA 5 DIAGRAMA DA PROVA DE CARGA EM PLACA. ................................ 42
FIGURA 6 INTERPRETAO DE RESULTADOS DE PROVAS DE CARGA
CASOS TPICOS. ..................................................................................................... 43
FIGURA 7 MODELO FSICO DO ENSAIO DE CBR. ............................................. 45
FIGURA 8 RELAO ENTRE VALORES CALCULADOS E OBTIDOS
EXPERIMENTALMENTE. ......................................................................................... 51
FIGURA 9 CORRELAO ENTRE O COEFICIENTE DE RECALQUE (k2) E O
CBR. .......................................................................................................................... 53
FIGURA 10 COMPARATIVO ENTRE OS MTODOS DE TESTES DE
DENSIDADE DE CAMPO. ........................................................................................ 59
FIGURA 11 ESQUEMA DE REAO UTILIZADO NAS PROVAS DE CARGA. ... 65FIGURA 12 MAPA DE COLETA DAS AMOSTRAS. .............................................. 71
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LISTA DE GRFICOS
GRFICO 1 - PROVA DE CARGA SE SANTA MNICA. ........................................ 75
GRFICO 2 PROVA DE CARGA SE POSTO FISCAL. ........................................ 75
GRFICO 3 PROVA DE CARGA SE PRUDENTPOLIS. ..................................... 76
GRFICO 4 PROVA DE CARGA SE VILA CARLI. ................................................ 76
GRFICO 5 PROVA DE CARGA SE DJP. ............................................................ 77
GRFICO 6 PROVA DE CARGA SE ALTNIA. .................................................... 77
GRFICO 7 CORRELAO ENTRE O COEFICIENTE DE RECALQUE (k2) E
CBR PARA TODOS OS SOLOS DAS PROVAS DE CARGA. ............................... 85
GRFICO 8 CORRELAO ENTRE O COEFICIENTE DE RECALQUE (k2) ECBR PARA MESMA CLASSIFICAO ABNT. ...................................................... 86
GRFICO 9 CORRELAO ENTRE NDICE DE GRUPO (IG) E CBR TODAS
AS AMOSTRAS DAS PROVAS DE CARGA............................................................. 86
GRFICO 10 CORRELAO ENTRE NDICE DE GRUPO (IG) E CBR TODAS
AS AMOSTRAS DA PESQUISA. .............................................................................. 87
GRFICO 11 CORRELAO ENTRE NDICE DE GRUPO (IG) E CBR TODAS
AS AMOSTRAS COM UMIDADE EM TORNO DA UMIDADE TIMA. ..................... 87
GRFICO 12 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR
TODAS AS AMOSTRAS DAS PROVAS DE CARGA. .............................................. 88
GRFICO 13 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR
TODAS AS AREIAS DAS PROVAS DE CARGA. ..................................................... 88
GRFICO 14 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR
TODAS AS AREIAS DAS PROVAS DE CARGA, DE MESMA CLASSIFICAO
ABNT. ........................................................................................................................ 89
GRFICO 15 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR
TODAS AS AMOSTRAS DA PESQUISA. ................................................................. 89
GRFICO 16 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR
TODAS AS AMOSTRAS DA PESQUISA COM UMIDADE EM TORNO DA TIMA. 90
GRFICO 17 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR
TODAS AS AREIAS DA PESQUISA. ........................................................................ 90
GRFICO 18 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR TODAS AS AREIAS DA PESQUISA (RECOMPACTADA E INDEFORMADA). ........ 91
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GRFICO 19 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR
TODAS AS ARGILAS DA PESQUISA. ..................................................................... 91
GRFICO 20 CORRELAO ENTRE TENSO ADMISSVEL (s) E O CBR
TODAS AS ARGILAS, DE MESMA CLASSIFICAO ABNT, DA PESQUISA
(RECOMPACTADA E INDEFORMADA). .................................................................. 92
GRFICO 21 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE SANTA
MNICA. ................................................................................................................. 108
GRFICO 22 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE POSTO
FISCAL. ................................................................................................................... 108
GRFICO 23 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE
PRUDENTPOLIS. ................................................................................................. 109
GRFICO 24 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE VILA CARLI.
................................................................................................................................ 109
GRFICO 25 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE DIST. IND.
DE SO JOS DOS PINHAIS. ............................................................................... 110
GRFICO 26 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE ALTNIA.
................................................................................................................................ 110
GRFICO 27 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE CAMPOMOURO. ............................................................................................................... 111
GRFICO 28 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE
JAGUARIAIVA. ........................................................................................................ 111
GRFICO 29 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE PATO
BRANCO. ................................................................................................................ 112
GRFICO 30 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE PONTA
GROSSA SUL. ........................................................................................................ 112GRFICO 31 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE UNIO DA
VITRIA. ................................................................................................................. 113
GRFICO 32 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA SE TANGAR
ARAPONGAS. ......................................................................................................... 113
GRFICO 33 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE CASCAVEL
OESTE. ................................................................................................................... 114
GRFICO 34 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE TAMOIO. 114GRFICO 35 CURVA DE DISTRIBUIO GRANULOMTRICA - SE
MANDACARU. ........................................................................................................ 115
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GRFICO 36 CURVA DE COMPACTAO - SE SANTA MNICA. .................. 115
GRFICO 37 CURVA DE COMPACTAO - SE POSTO FISCAL. .................... 116
GRFICO 38 CURVA DE COMPACTAO - SE PRUDENTPOLIS. ............... 116
GRFICO 39 CURVA DE COMPACTAO - SE VILA CARLI. .......................... 117
GRFICO 40 CURVA DE COMPACTAO - SE DIST. IND. DE SO JOS DOS
PINHAIS. ................................................................................................................. 117
GRFICO 41 CURVA DE COMPACTAO - SE ALTNIA. .............................. 118
GRFICO 42 CURVA DE COMPACTAO - SE CAMPO MOURO. ............... 118
GRFICO 43 CURVA DE COMPACTAO - SE JAGUARIAIVA. ...................... 119
GRFICO 44 CURVA DE COMPACTAO - SE PATO BRANCO. .................... 119
GRFICO 45 CURVA DE COMPACTAO - SE PONTA GROSSA SUL. ......... 120
GRFICO 46 CURVA DE COMPACTAO - SE UNIO DA VITRIA. ............. 120
GRFICO 47 CURVA DE COMPACTAO - SE TANGAR ARAPONGAS. ..... 121
GRFICO 48 CURVA DE COMPACTAO - SE CASCAVEL OESTE. ............. 121
GRFICO 49 CURVA DE COMPACTAO - SE TAMOIO. ................................ 122
GRFICO 50 CURVA DE COMPACTAO - SE MANDACARU. ....................... 122
GRFICO 51 ISC E EXPANSO - SE CAMPO MOURO. ................................. 123
GRFICO 52 CURVA DE COMPACTAO DO ENSAIO DE ISC - SE CAMPOMOURO. ............................................................................................................... 123
GRFICO 53 ISC E EXPANSO - SE JAGUARIAIVA. ....................................... 124
GRFICO 54 CURVA DE COMPACTAO DO ENSAIO DE ISC - SE
JAGUARIAIVA. ........................................................................................................ 124
GRFICO 55 ISC E EXPANSO - SE PATO BRANCO. ..................................... 125
GRFICO 56 CURVA DE COMPACTAO DE ENSAIO DE ISC - SE PATO
BRANCO. ................................................................................................................ 125GRFICO 57 ISC E EXPANSO - SE PONTA GROSSA SUL. ........................... 126
GRFICO 58 CURVA DE COMPACTAO DO ENSAIO DE ISC - SE PONTA
GROSSA SUL. ........................................................................................................ 126
GRFICO 59 ISC E EXPANSO - SE UNIO DA VITRIA................................ 127
GRFICO 60 CURVA DE COMPACTAO DO ENSAIO DE ISC - SE UNIO DA
VITRIA. ................................................................................................................. 127
GRFICO 61 ISC E EXPANSO - SE TANGAR ARPONGAS. ......................... 128
GRFICO 62 CURVA DE COMPACTAO DO ENSAIO DE ISC - SE TANGAR
ARAPONGAS. ......................................................................................................... 128
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GRFICO 63 ISC E EXPANSO - SE CASCAVEL OESTE. ............................... 129
GRFICO 64 CURVA DE COMPACTAO DO ENSAIO DE ISC - SE CASCAVEL
OESTE. ................................................................................................................... 129
GRFICO 65 ISC E EXPANSO - SE TAMOIO. ................................................. 130
GRFICO 66 CURVA DE COMPACTAO DO ENSAIO DE ISC - SE TAMOIO.
................................................................................................................................ 130
GRFICO 67 ISC E EXPANSO - SE MANDACARU. ........................................ 131
GRFICO 68 CURVA DE COMPACTAO DO ENSAIO DE ISC - SE
MANDACARU. ........................................................................................................ 131
GRFICO 69 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE SANTA MNICA. ............ 132
GRFICO 70 TENSO X DESLOCAMENTO - SE SANTA MNICA. ................. 132
GRFICO 71 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE POSTO FISCAL. ............. 133
GRFICO 72 TENSO X DESLOCAMENTO - SE POSTO FISCAL. .................. 133
GRFICO 73 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE PRUDENTPOLIS. ......... 134
GRFICO 74 TENSO X DESLOCAMENTO - SE PRUDENTPOLIS. ............. 134
GRFICO 75 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE VILA CARLI. .................... 135
GRFICO 76 TENSO X DESLOCAMENTO - SE VILA CARLI. ......................... 135
GRFICO 77 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE DIST. IND. DE SO JOSDOS PINHAIS. ........................................................................................................ 136
GRFICO 78 TENSO X DESLOCAMENTO - SE DIST. IND. DE SO JOS DOS
PINHAIS. ................................................................................................................. 136
GRFICO 79 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE ALTNIA. ........................ 137
GRFICO 80 TENSO X DESLOCAMENTO - SE ALTNIA. ............................. 137
GRFICO 81 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE CAMPO MOURO. ......... 138
GRFICO 82 TENSO X DESLOCAMENTO - SE CAMPO MOURO. .............. 138GRFICO 83 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE JAGUARIAIVA. ................ 139
GRFICO 84 TENSO X DESLOCAMENTO - SE JAGUARIAVA. .................... 139
GRFICO 85 ENVOLTRIA DE RESISTCIA - SE PATO BRANCO. ................ 140
GRFICO 86 TENSO X DESLOCAMENTO - SE PATO BRANCO. .................. 140
GRFICO 87 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE PONTA GROSSA SUL. ... 141
GRFICO 88 TENSO X DESLOCAMENTO - SE PONTA GROSSA SUL......... 141
GRFICO 89 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE UNIO DA VITRIA. ....... 142
GRFICO 90 TENSO X DESLOCAMENTO - SE UNIO DA VITRIA. ........... 142
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GRFICO 91 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE TANGAR ARAPONGAS.
................................................................................................................................ 143
GRFICO 92 TENSO X DESLOCAMENTO - SE TANGAR ARAPONGAS. ... 143
GRFICO 93 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE CASCAVEL OESTE. ....... 144
GRFICO 94 TENSO X DESLOCAMENTO - SE CASCAVEL OESTE. ............ 144
GRFICO 95 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE TAMOIO. ......................... 145
GRFICO 96 TENSO X DESLOCAMENTO - SE TAMOIO. .............................. 145
GRFICO 97 ENVOLTRIA DE RESISTNCIA - SE MANDACARU. ................ 146
GRFICO 98 TENSO X DESLOCAMENTO - SE MANDACARU. ..................... 146
GRFICO 99 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA -
SE SANTA MNICA. .............................................................................................. 147
GRFICO 100 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE POSTO FISCAL. ............................................................................................. 147
GRFICO 101 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE PRUDENTPOLIS. ......................................................................................... 148
GRFICO 102 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE CARLI. ............................................................................................................. 148
GRFICO 103 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA- SE DIST. IND. DE SO JOS DOS PINHAIS. ..................................................... 149
GRFICO 104 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE ALTNIA. ........................................................................................................ 149
GRFICO 105 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENS VERTICAL EFETIVA -
SE CAMPO MOURO. ........................................................................................... 150
GRFICO 106 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE PATO BRANCO. ............................................................................................. 150GRFICO 107 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE PONTA GROSSA SUL. ................................................................................... 151
GRFICO 108 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE UNIO DA VITRIA. ....................................................................................... 151
GRFICO 109 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE TANGAR ARAPONGAS. .............................................................................. 152
GRFICO 110 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE CASCAVEL OESTE. ....................................................................................... 152
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GRFICO 111 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA
- SE TAMOIO. ......................................................................................................... 153
GRFICO 112 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO EFETIVA - SE
MANDACARU. ........................................................................................................ 153
5/26/2018 Apostila Area i - TERRAPLENAGEM
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LISTA DE TABELAS
TABELA 1 CORRELAO ENTRE SPT E A CONSISTNCIA DAS ARGILAS E
SILTES ARGILOSOS. ............................................................................................... 33
TABELA 2 FATORES DE CAPACIDADE DE CARGA. .......................................... 40
TABELA 3 FATORES DE FORMA. ........................................................................ 41
TABELA 4 CORRELAO PROVVEL ENTRE CBR E CLASSIFICAO HRB. 47
TABELA 5 CORRELAO PROVVEL ENTRE CBR E CLASSIFICAO
UNIFICADA. .............................................................................................................. 47
TABELA 6 CORRELAO PROVVEL ENTRE CBR E IG................................... 49
TABELA 7 OUTRA CORRELAO PROVVEL ENTRE CBR e IG. .................... 50
TABELA 8 - CORRELAO CBR (%) x k (kgf/cm2/cm) ........................................... 53
TABELA 9 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE GRANULOMETRIA E
CLASSIFICAO ABNT DAS AMOSTRAS INDEFORMADAS. ............................... 72
TABELA 10 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CARACTERIZAO E
COMPACTAO DAS AMOSTRAS INDEFORMADAS. .......................................... 73
TABELA 11 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE NDICE DE SUPORTE
CALIFRNIA (CBR) DAS AMOSTRAS INDEFORMADAS. ...................................... 73TABELA 12 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CISALHAMENTO DIRETO DAS
AMOSTRAS INDEFORMADAS. ............................................................................... 74
TABELA 13 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE ADENSAMENTO DAS
AMOSTRAS INDEFORMADAS. ............................................................................... 74
TABELA 14 RESULTADOS DOS DADOS DAS PROVAS DE CARGA. ................ 74
TABELA 15 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE GRANULOMENTRIA E
CLASSIFICAO ABNT DAS AMOSTRAS DEFORMADAS. ................................... 78TABELA 16 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE NDICE DE SUPORTE
CALIFRNIA (CBR) DAS AMOSTRAS DEFORMADAS. FONTE: o autor. .............. 79
TABELA 17 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CARACTERIZAO E
COMPACTAO DAS AMOSTRAS DEFORMADAS. .............................................. 80
TABELA 18 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CISALHAMENTO DIRETO DAS
AMOSTRAS DEFORMADAS. ................................................................................... 80
TABELA 19 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE ADENSAMENTO DAS
AMOSTRAS DEFORMADAS. ................................................................................... 80
TABELA 20 VALORES DE TENSO ADMISSVEL (s) OBTIDAS. ...................... 82
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TABELA 21 VALORES DE CBR e COEFICIENTES DE RECALQUE (k2) DAS
SUBESTAES. ...................................................................................................... 85
TABELA 22 RESUMOS DOS ENSAIOS SOLICITADOS PELAS NORMAS ABNT,
DNIT E PELA CONCESSIONRIA. .......................................................................... 93
TABELA 23 RESUMO DOS PARMETROS ESPECIFICADOS PELAS NORMAS
ABNT E DNIT EM RELAO AOS PARMETROS CONSTANTES NAS
ESPECIFICAES DA CONCESSIONRIA. ........................................................... 95
TABELA 24 QUANTIDADE DE AMOSTRAS ESPECIFICADAS PELAS NORMAS
ABNT E DNIT EM RELAO PRESCRIO DAS ESPECIFICAES DA
CONCESSIONRIA. ................................................................................................. 97
TABELA 25 SUGESTO DE QUANTIDADES DE AMOSTRAS A ENSAIAR EMENSAIOS DE COMPACTAO, CBR, GRANULOMETRIA, MASSA ESPECFICA E
TEOR DE UMIDADE. ................................................................................................ 97
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LISTA DE SMBOLOS
s Massa especfica aparente seca do solo
w Teor de umidade
c Coeso do solo
ngulo de atrito interno do solo
Tenso normal no plano de ruptura
f Resistncia ao cisalhamento do solo
Deformao especfica
LC Limite de contrao
Ww Volume de gua
Ws Volume de slidos
LL Limite de liquidez
LP Limite de plasticidade
IP ndice de plasticidade
IC ndice de consistncia
Cc ndice de compresso
H Recalque
H1 Altura inicial
e1 ndice de vazios inicial
efetiva Tenso efetiva
P Acrscimo de tenso efetiva
IL ndice de Liquidez
Vo Volume inicial
Vf Volume final
C Grau de contrao
Ac Atividade coloidal
Df Profundidade da base da sapata
ngulo de atrito do solo
qu Carga ltima por unidade de rea
Pp Empuxo passivo
ngulo de inclinao da resultante de empuxo
Peso especfico do solo
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q Sobrecarga
qc, qq, q Capacidade de carga do solo
K, Kc, Kq Coeficientes de empuxo do solo
B Menor lado da sapata em planta
N, Nc, Nq Fatores de capacidade de carga
S, Sc, Sq Fatores de forma
rup Tenso de ruptura
c Coeso reduzida
ngulo de atrito reduzido
Nc, Nq, N Fatores de capacidade de carga reduzida
IG ndice de grupo
Z Coeficiente de correlao limites CBR (LPC)
campo Densidade seca de campo
dmax,laboratrio Densidade seca mxima de laboratrio
k2 Coeficiente de recalque, prova de carga
dmx Densidade seca mxima
Wtima Umidade tima
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SUMRIO
1 INTRODUO ...................................................................................................... 21
1.1 OBJETIVOS ........................................................................................................ 22
1.1.1 Objetivo geral ................................................................................................ 22
1.1.2 Objetivos especficos ................................................................................... 22
2 REVISO BIBLIOGRFICA................................................................................. 23
2.1 COMPACTAO DOS SOLOS .......................................................................... 23
2.2 RESISTNCIA AO CISALHAMENTO ................................................................. 26
2.2.1 Solos granulares ........................................................................................... 26
2.2.2 Solos coesivos .............................................................................................. 27
2.3 CARACTERSTICAS DE SOLOS FINOS ........................................................... 29
2.3.1 Limite de liquidez .......................................................................................... 30
2.3.2 Limite de plasticidade .................................................................................. 30
2.3.3 Limite de contrao ...................................................................................... 31
2.3.4 ndice de plasticidade................................................................................... 31
2.3.5 ndice de consistncia.................................................................................. 32
2.3.6 ndice de liquidez .......................................................................................... 342.3.7 Atividade coloidal ......................................................................................... 35
2.3.8 Grau de contrao ........................................................................................ 36
2.4 ADENSAMENTO DOS SOLOS .......................................................................... 37
2.5 CAPACIDADE DE CARGA ................................................................................. 38
2.5.1 Modelo fsico de Terzaghi ............................................................................ 38
2.5.2 Prova de carga em placa .............................................................................. 41
2.5.3 ndice de Suporte Califrnia (ISC) ou CBR (Califrnia HighwayDepartment) ............................................................................................................. 44
2.6 CORRELAES DE CBR .................................................................................. 45
2.6.1 CBR e ndice de grupo (IG) sistema HBR e unificado ............................ 46
2.6.2 CBR e ndice de grupo (IG) .......................................................................... 48
2.6.3 CBR e coeficientes de recalque .................................................................. 51
2.7 ESPECIFICAES PARA CONSTRUO DE ATERRO .................................. 53
2.8 CONTROLE TECNOLGICO ............................................................................. 55
2.8.1 Controle de umidade de campo .................................................................. 56
2.8.2 Controle de densidade de campo................................................................ 58
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2.8.3 Grau de compactao .................................................................................. 60
2.9 QUALIFICAO DE JAZIDA .............................................................................. 60
2.9.1 Classificao do solo quanto qualidade .................................................. 60
2.9.2 Critrios para amostragem .......................................................................... 61
2.9.3 Ensaios .......................................................................................................... 63
3 METODOLOGIA ................................................................................................... 64
3.1 CAMPANHA DE ENSAIOS ................................................................................. 65
3.2 MATERIAIS ......................................................................................................... 66
4 RESULTADO DOS ENSAIOS .............................................................................. 71
4.1 AMOSTRAS INDEFORMADAS .......................................................................... 71
4.2 AMOSTRAS RECOMPACTADAS ...................................................................... 78
5 ANLISES DOS RESULTADOS .......................................................................... 81
5.1 QUANTO CAPACIDADE DE SUPORTE E RECALQUES DOS SOLOS
ESTUDADOS ............................................................................................................ 81
5.2 QUANTO S POSSVEIS CORRELAES DE CBR COM OUTROS
PARMETROS GEOTCNICOS .............................................................................. 83
5.3 ANLISE QUANTO S CORRELAES DE CBR E DEMAIS PARMETROS
GEOTCNICOS ESTUDADOS ................................................................................. 926 ANLISE CRTICA DOS PARMETROS DAS ESPECIFICAES ................... 93
6.1 CONCLUSO QUANTO AOS ENSAIOS DAS ESPECIFICAES ................... 93
6.2 CONCLUSO QUANTO AOS PARMETROS DAS ESPECIFICAES .......... 94
6.3 CONCLUSO QUANTO AO VOLUME DE AMOSTRAS ENSAIADAS .............. 96
7 CONCLUSO DA PESQUISA ............................................................................. 98
8 SUGESTO PARA PESQUISAS FUTURAS ....................................................... 99
9 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................... 101APENDICE A DETERMINAO DO COEFICIENTE DE RECALQUE (K2) ....... 107
APENDICE B GRFICOS DA PESQUISA .......................................................... 108
APENDICE C INSTRUO PARA COLETA DE AMOSTRAS DE SOLO
DEFORMADO ......................................................................................................... 154
APENDICE D PROCEDIMENTO PARA COLETA DE AMOSTRA INDEFORMADA
E EXECUO DE PROVA DE CARGA SOBRE PLACA EM ATERROS
COMPACTADOS LOCAL: SUBESTAO ENERGIZADA ................................ 164
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1 INTRODUO
Para atribuir qualidade aos aterros compactados executados nas
subestaes, o corpo tcnico da concessionria estabeleceu parmetros de controle
tecnolgico de maneira diferenciada e at incomum no meio geotcnico. No intuito
de se obter capacidade de carga adequada para atender as condies de trabalho
do solo nos aterros compactados das subestaes, as especificaes tcnicas para
controle tecnolgico de compactao de aterros (COPEL, 2006) estabelece a faixa
de umidade de compactao determinada com base no mtodo de avaliao da
capacidade de suporte de materiais de pavimentao via CBR (California BearingRatio) ou ISC (ndice de Suporte Califrnia) (DE SENO, 1997). previsto nas
mesmas um valor mnimo de CBR igual a 10%. Em laboratrio, as amostras do solo
que se pretende utilizar para o aterro passam por ensaios de caracterizao,
compactao e CBR. Os resultados das curvas de compactao, curva de umidade
versus CBR e curva de umidade versus expanso, delimitam quais amostras
atingem o CBR mnimo de 10% e ao mesmo tempo a expanso inferior a 1,5%.
Com o objetivo de verificar a existncia de correlao entre o parmetroCBR e capacidade de carga em solos compactados, bem como a pertinncia do
parmetro CBR nas especificaes tcnicas de uma concessionria de energia
eltrica para controle tecnolgico de aterros, realizou-se este trabalho.
No primeiro captulo apresentada uma introduo a respeito dos objetivos
da pesquisa e estrutura do relatrio.
O segundo captulo apresenta a reviso bibliogrfica de assuntos pertinentes
ao trabalho, seguido do terceiro captulo que explica a metodologia de ensaios.O quarto captulo apresenta os resultados dos ensaios e no quinto captulo,
a anlise destes quanto capacidade de suporte e recalque dos solos estudados e
quanto s possveis correlaes de CBR com outros parmetros geotcnicos
estudados.
No captulo seis encontra-se uma anlise crtica dos parmetros e
especificaes, quanto qualificao de jazidas e quanto ao controle de
compactao.
No captulo sete encontram-se as concluses da pesquisa e finalmente, no
captulo oito, sugesto para pesquisas futuras.
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1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo geral
Verificar a existncia de correlao entre o parmetro CBR e capacidade de
carga em solos compactados, bem como a pertinncia do parmetro CBR nas
especificaes tcnicas de uma concessionria de energia eltrica, para controle
tecnolgico de aterros.
1.1.2 Objetivos especficos
a) Realizar ensaios de laboratrio e de campo com amostras indeformadas e
recompactadas para verificar possveis correlaes envolvendo resistncia e
compressibilidade;b) Realizar provas de carga em aterros compactados de acordo com as
especificaes vigentes para qualificao de jazidas e em aterros
compactados de acordo com tcnicas tradicionais, para comparar
desempenho;
c) Verificar a pertinncia do parmetro CBR nas especificaes tcnicas para
controle tecnolgico, com fundamentao nas normas ABNT e DNIT para
execuo de aterros.
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2 REVISO BIBLIOGRFICA
2.1 COMPACTAO DOS SOLOS
Pinto (2006) afirma que o comportamento do macio de solo depende
dentre outras do movimento das partculas slidas e da interao entre si. A
interao citada refere-se resposta do macio de solo quando submetido a um
carregamento aplicado sobre o solo que gere o acrscimo de tenses no macio,
devido s fundaes, por exemplo, ou ao alivio de tenses no caso de escavaes,ou ainda, perante o escoamento da gua presente nos vazios. Tal interao
influenciada pela origem e formao do solo que atravs da decomposio da rocha
matriz, define a composio mineralgica e o tamanho das partculas. Um conjunto
de processos condicionados pela ao de agentes atmosfricos e biolgicos
ocasiona a degradao fsica e a decomposio qumica de minerais e rochas
dando origem a um sistema solo-gua-ar, chamado de estrutura do solo,
apresentando caractersticas peculiares que explicam o diferente comportamentodos macios para os diversos tipos de solo presentes na crosta terrestre.
Segundo Pinto (2006), a primeira caracterstica que diferencia os solos o
tamanho das partculas que os compem e h grande diversidade do tamanho dos
gros. Esta diversidade corresponde a dimenses de 1 a 2 mm para gros de areia
e espessuras da ordem de 10 Angstrons (0,000001 mm) para partculas de argila. O
formato das partculas pode ser angular, sub-angular, arredondado, achatado,
lamelar ou ainda, porm raramente, em formato de agulhas (TERZAGHI e PECK,1962).
Num mesmo tipo de solo, esto presentes partculas de diversos tamanhos e
formatos e o arranjo entre estas partculas exerce importante influncia na
capacidade de carga e na deformao do solo.
Segundo Das (2007), em solos no coesivos a estrutura encontrada pode
ser dividida em duas categorias principais: gros isolados e alveolares. Em estrutura
de gros isolados as partculas do solo esto em posio mais estvel ao passo que
nas estruturas alveolares apresentam grande ndice de vazios e quando submetido o
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solo a carregamentos de choque, a estrutura pode se quebrar resultando em
grandes recalques.
Na estrutura de solos coesivos, para compreender a estrutura preciso
saber quais as foras que agem entre as partculas de argila suspensas na gua. O
arranjo das partculas pode ser denominado como floculado ou disperso.
O solo compactado fica com uma estrutura que depende da energia aplicada
e da umidade do solo por ocasio da compactao. A FIGURA 1 indica
esquematicamente as estruturas em funo destes parmetros (LAMBE &
WHITMAN, 1969). Quando com baixa umidade, a atrao face-aresta das partculas
no vencida pela energia aplicada e o solo fica com estrutura denominada
estrutura floculada. Para maiores umidades, a repulso entre partculas aumenta, ea compactao as orienta, posicionando-as paralelamente, ficando com estrutura
dita dispersa. Para a mesma umidade, quanto maior a energia, maior o grau de
disperso. Este modelo, ainda que simplificado, pois a estrutura dos solos
compactados bastante complexa, permite justificar as diferenas de
comportamento dos solos compactados.
FIGURA 1 ESTRUTURA DOS SOLOS COMPACTADOS, SEGUNDO PROPOSIO DE LAMBE.
FONTE: LAMBE E WHITMAN, 1969.
Segundo o engenheiro americano Ralph R. Proctor (1933), a compactao
resultado da interao de quatro variveis, sendo elas: massa especfica aparente
seca do solo (s), teor de umidade (w), energia de compactao e tipo de solo
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(graduao, presena de argilo-minerais, estrutura das partculas, plasticidade, etc.).
O resultado desta interao observado na curva de compactao da FIGURA 2.
FIGURA 2 CURVA DE COMPACTAO.
FONTE: Apud SOARES et al, 2006.
O ramo ascendente da curva denominado ramo seco (menores valores deteor de umidade), e o ramo descendente chamado ramo mido (maiores
umidades). As diferenas de comportamento do solo mediante compactao nos
dois ramos podem ser explicadas de duas formas. Ao contrrio de se oporem uma
outra, as explicaes tm um papel complementar:
No ramo ascendente a gua lubrifica as partculas facilitando seu
deslocamento e arranjo. No descendente a gua amortece a compactao porque
h mais gua do que slidos.No ramo seco a gua est na condio capilar. Com a entrada da gua as
tenses capilares so reduzidas facilitando o movimento relativo entre as partculas.
No ramo mido a elevao do teor de gua favorece o aparecimento de gua livre, a
qual absorve parte considervel da energia de compactao.
Alm da estrutura do solo, outros fatores interferem na sua resistncia ao
cisalhamento. Os itens a seguir trazem um resumo dos principais pontos
importantes que devero ser analisados quando da escolha do tipo de solo dasamostras, profundidade de coleta e demais fenmenos envolvidos no processo
experimental definido para obteno de dados de anlise do deste projeto.
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2.2 RESISTNCIA AO CISALHAMENTO
A resistncia ao cisalhamento dos solos um importante aspecto em muitos
problemas de engenharia. No processo de investigao pode-se utilizar de alguns
ensaios laboratoriais para se obter a envoltria de ruptura do solo. As envoltrias de
ruptura determinadas nos ensaios definem uma linha curva. Para a maioria dos
problemas de mecnica dos solos, suficiente aproximar a resistncia ao
cisalhamento no plano de ruptura para uma funo linear da tenso normal
(Coulomb, 1776 apud Das, 2007). Essa funo linear pode ser escrita, atravs da
equao 1, como:
f= c + tg (1)
Esta equao expressa o Critrio de ruptura de Mohr-Coulomb e define a
resistncia ao cisalhamento do solo com base na tenso normal ou na tenso
normal efetiva. Na seqncia, um breve resumo a cerca da resistncia ao
cisalhamento para solos granulares, coesivos na condio saturada, no saturada eparcialmente saturada.
2.2.1 Solos granulares
Os fatores que influenciam na resistncia ao cisalhamento de solosgranulares so: Nvel de tenso, pois a envoltria obtida nos ensaios, a rigor uma
curva e normalmente faz-se uma reta para se obter os parmetros de coeso e
ngulo de atrito. Alm disso, a resistncia ao cisalhamento depende da tenso
vertical que est atuando no ponto estudado. Portanto, importante conhecer os
nveis de tenso envolvidos no problema que se queira resolver, pois a resistncia
ao cisalhamento do solo varia em todos os pontos do macio por ser uma resultante
entre o ngulo de atrito interno no solo e o peso que est atuando sobre o pontoestudado.
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Sendo o ngulo de atrito um fator determinante na resistncia ao
cisalhamento do solo, o ndice de vazios tambm um fator que exerce grande
influncia nos resultados. As areias fofas e compactas se comportam de modo
diferente quando submetidas ao acrscimo de carregamento. As areias densas, ou
seja, mais compactas, apresentam comportamento frgil no diagrama tenso () x
deformao (). J as areias fofas, menos densas, apresentam comportamento
ductil, mas, embora a areia compacta apresente uma maior resistncia ao
cisalhamento ao receber um carregamento, sob as mesmas condies a partir de
certo estado de tenso, as duas areias, fofa e compacta, apresentam o mesmo
desempenho.
A gua, e, por conseguinte a poro-presso, para solos granulares, exerce
pouca influncia na resistncia ao cisalhamento devido ao alto coeficiente de
permeabilidade do material que permite a rpida dissipao do excesso de poro-
presso devido ao carregamento.
A velocidade de carregamento em solo granular no afeta muito a
resistncia ao cisalhamento. Esse fator pronunciado somente para solicitaes
cclicas onde o acmulo de deformaes deve ser observado.
A forma e o tamanho das partculas, o argilo-mineral que as constitui e auniformidade dos gros, afetam muito na resistncia ao cisalhamento do solo.
2.2.2 Solos coesivos
Para solos coesivos, importante conhecer a histria de tenso do macio.Argilas normalmente adensadas, quando submetidas a um carregamento,
comportam-se de maneira diferente das argilas sobre-adensadas. As areias, de
maneira geral, sofrem menores variaes de ndice de vazios e recalques quase
instantneos, portanto respondem melhor aos carregamentos do que as argilas.
Apesar das argilas apresentarem menor coeficiente de permeabilidade do
que as areias, em condies drenadas o comportamento das argilas semelhante
ao das areias.
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Os fatores que afetam a resistncia drenada ao cisalhamento das argilas
so praticamente os mesmos que afetam a resistncia ao cisalhamento das areias,
porm, com intensidades diferentes.
Os nveis de tenso aos quais os solos so submetidos tm importncia, em
especial quando h sobreadensamento e as tenses horizontais so superiores s
verticais. Em obras de conteno isto fundamental, pois o esforo horizontal nas
estruturas condiciona o seu dimensionamento. Procura-se representar da melhor
forma possvel a situao real aplicando-se, por exemplo, nveis de tenso nos
ensaios compatvel com as provveis tenses de campo.
O ndice de vazios tambm um fator que exerce grande influncia nos
resultados. No caso das argilas, dependendo do modelo fsico da obra, importanteconhecer a resistncia residual (determinado atravs de reverses mltiplas no
ensaio de cisalhamento direto, por exemplo), pois num dado momento as argilas
normalmente adensada e sobre-adensada se comportam igualmente. O efeito do
rearranjo entre as partculas durante o ensaio provoca uma superfcie lisa. Nesse
caso, o ngulo de atrito muito baixo e comandado pelo argilo-mineral. Tal efeito
de ensaio similar ao fraturamento sistemtico de um macio devido a
movimentaes tectnicas.A gua, para solos coesivos, exerce grande influncia na resistncia ao
cisalhamento devido ao baixo coeficiente de permeabilidade do material que,
quando submetido a grandes carregamentos no estado saturado, gera excesso de
poro-presso igual ao carregamento ao qual foi submetido. Argila parcialmente
saturada desenvolve suco matricial alta diferente de solos granulares. Seus
efeitos so muito pronunciados nas medidas de resistncia. A velocidade de
carregamento em solo coesivo afeta muito a resistncia ao cisalhamento, comoocorre frequentemente com solos da Formao Guabirotuba (SALAMUNI et al,
1999). A forma e o tamanho das partculas, o argilo-mineral que as constitui e a
uniformidade dos gros, afetam muito na resistncia ao cisalhamento do solo
conforme visto no item 2.1 deste trabalho.
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2.3 CARACTERSTICAS DE SOLOS FINOS
Ainda que, os limites de liquidez e de plasticidade possam ser obtidos
atravs de ensaios bastante simples, a interpretao fsica e o relacionamento
quantitativo dos seus valores, com os fatores de composio do solo, tipo e
quantidade dos minerais, tipo de ction adsorvido, forma e tamanho das partculas,
composio da gua so difceis e complexos. Os limites de Atterberg e os ndices
associados so empregados na identificao e classificao dos solos.
Frequentemente os limites so utilizados para controlar os solos e em mtodos
semi-empricos de projeto. Os limites no fornecem caractersticas referentes estrutura do solo, pois esta destruda no preparo da amostra para a determinao
destes valores.
Diversas correlaes empricas vm sendo apresentadas, muitas vezes com
uso restrito para solos de uma mesma determinada regio ou de certa formao
geolgica. Deve ser notado que os ndices de Atterberg so uma indicao do tipo
de partculas existentes no solo. Desta forma, eles representam bem os solos em
que as partculas ocorrem isoladamente, como o caso dos solos transportados.Solos saprolticos apresentam significativa influncia da estrutura da rocha mater.
Solos laterticos, por sua vez, apresentam aglomerao de partculas envoltas por
deposies de sais de ferro ou alumnio.
Os ensaios de limites so feitos com a amostra previamente seca ao ar e
destorroada e amassada energicamente com uma esptula durante a incorporao
de gua. Tais procedimentos alteram a estrutura original do solo. Desta maneira,
de se esperar que as correlaes estabelecidas com base em comportamento desolos transportados no se apliquem adequadamente a solos saprolticos e
laterticos, que ocorrem em regies tropicais. Correlaes especficas a estes solos
devem ser estabelecidas.
Na sequncia esto apresentados de maneira breve, alguns conceitos
importantes sobre os ndices de Atterberg e quais caractersticas do solo pode-se
extrair a partir deles.
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2.3.1 Limite de liquidez
No ensaio de limite de liquidez mede-se, indiretamente, a resistncia ao
cisalhamento do solo para um dado teor de umidade, atravs do nmero de golpes
necessrios ao deslizamento dos taludes da amostra; para um teor de umidade igual
ao limite de liquidez foram encontrados valores de resistncia iguais a 2,5 kPa,
valores estes muito baixos, indicando a proximidade do estado lquido e sendo a
maior parte desta resistncia devido s foras atrativas entre as partculas que por
sua vez esto relacionadas a atividade superficial dos argilo-minerais (SOARES et
al, 2006).O limite de liquidez de um solo o teor de umidade que separa o estado de
consistncia lquido do plstico e para o qual o solo apresenta uma pequena
resistncia ao cisalhamento. O ensaio utiliza o aparelho de Casagrande, onde tanto
o equipamento quanto o procedimento so normalizados pela NBR 6459/82 (ABNT,
1984d).
2.3.2 Limite de plasticidade
Uma explicao para o limite de plasticidade no to simples como a do
limite de liquidez. Pode-se citar, entre outras, a que sugere que o limite de
plasticidade corresponde a um teor de umidade do solo que para valores menores
do que ele, as propriedades fsicas da gua no mais se igualam s da gua livre.Pode-se ainda admitir que o limite de plasticidade o teor de umidade mnimo, no
qual a coeso pequena para permitir deformao, porm, suficientemente alta
para garantir a manuteno da forma adquirida (SOARES et al, 2006).
Independentemente, das explicaes sugeridas, o limite de plasticidade o
extremo inferior do intervalo de variao do teor de umidade no qual o solo
apresenta comportamento plstico. O ensaio normalizado pela NBR 7180 (ABNT,
1984c).
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2.3.3 Limite de contrao
O limite de contrao (LC) o teor de umidade que separa o estado semi-
slido do slido. Uma argila, inicialmente saturada e com um teor de umidade
prximo do limite de liquidez, ao perder gua sofrer uma diminuio do seu volume
igual ao volume de gua evaporada, at atingir um teor de umidade igual ao limite
de contrao. A partir deste valor a amostra secar a volume constante. O limite de
contrao, conforme a equao 2 igual a:
LC = Ww/Ws (2)
Para a determinao do limite de contrao, em laboratrio, segue-se a
norma NBR 7183 (ABNT, 1982).
2.3.4 ndice de plasticidade
Dos diversos ndices, relacionando os limites de liquidez (LL), de
plasticidade (LP) e s vezes o teor de umidade do solo, o mais utilizado atualmente
o ndice de plasticidade (IP). Fisicamente representa a quantidade de gua que
seria necessrio acrescentar a um solo, para que ele passasse do estado plstico ao
lquido. Sendo definido como a diferena entre o limite de liquidez e o limite de
plasticidade, portanto, temos, na equao 3:
IP = LL LP (3)
Este ndice determina o carter de plasticidade de um solo, assim, quando
maior o IP, tanto mais plstico ser o solo. Sabe-se, ainda, que as argilas so tanto
mais compressveis quando maior for o IP. Solos compressveis so caracterizados
por deformaes excessivas quando sujeitos a carregamentos. Os solos poderoser classificados em:
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a) Fracamente plsticos: 1 < IP 7
b) Medianamente plsticos: 7 < IP 15
c) Altamente plsticos: IP > 15
2.3.5 ndice de consistncia
Segundo a norma NBR 6502 (ABNT, 1995), quanto consistncia, os solos
finos podem ser subdivididos em muito moles (vazas), moles, mdios, rijos e duros.
O ndice de consistncia busca situar o teor de umidade do solo no intervalo deinteresse para a utilizao na prtica, ou seja, entre o limite de liquidez e o de
plasticidade. As argilas moles, mdias e rijas situam-se no estado plstico; as muito
moles no estado lquido e as duras no estado semi-slido.
Quantitativamente, cada um dos tipos pode ser identificado quando se tratar
de argilas saturadas, pelo seu ndice de consistncia (IC), da equao 4:
IC = (LL - w)/IP (4)
a) Muito moles: IC < 0
b) Moles: 0 < IC < 0,50
c) Mdias: 0,50 < IC < 0,75
d) Rijas: 0,75 < IC < 1,00
e) Duras: IC > 1,00
O ndice de consistncia a relao entre a diferena do limite de liquidez
para umidade natural e o ndice de plasticidade. Qualitativamente, cada um dos
tipos pode ser identificado do seguinte modo:
Muito moles: as argilas que escorrem com facilidade entre os dedos, se
apertadas nas mos;
Moles: as que so facilmente moldadas pelos dedos;
Mdias: as que podem ser moldadas pelos dedos;
Rijas: as que requerem grande esforo para serem moldadas pelos dedos;
Duras: as que no podem ser moldadas pelos dedos e que, ao serem
submetidas o grande esforo, desagrega-se ou perdem sua estrutura original.
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Segundo a NBR 7250 (ABNT, 1992), a consistncia das argilas e siltes
argilosos correlacionada com o ndice de resistncia penetrao, obtido no
ensaio de SPT, como mostra a TABELA 1.
Os ndices de consistncia tm se mostrado muito teis para a identificao
dos solos e sua classificao. Com o seu conhecimento pode-se prever muito do
comportamento do solo, sob o ponto de vista da engenharia, com base em
experincias anteriores. A primeira correlao foi apresentada por Terzaghi,
resultante de observao de que os solos so tanto mais compressveis (sujeitos a
recalques) quanto maior for o seu LL. Tendo-se a compressibilidade expressa pelo
ndice de compresso (Cc), estabeleceu-se, pela equao 5, a seguinte correlao:
Cc=0, 009(LL -10) (5)
TABELA 1 CORRELAO ENTRE SPT E A CONSISTNCIA DAS ARGILAS E SILTESARGILOSOS.
ndice de resistncia penetrao N (SPT)
Designao Tenso admissvelaproximada
2 Muito mole R< 0,5 Kg/cm23 a 5 mole
6 a 10 mdia11 a 19 rija> 19 dura R > 4,0 Kg/cm2
FONTE: SOARES et al, 2006.
O ndice de compresso parmetro para avaliao de recalques atravs da
equao 5. Essa equao permite o clculo do recalque, sem que se utilize
diretamente o resultado do ensaio de adensamento, expresso pela curva do ndice
de vazios em funo da presso aplicada.
H ={(Cc . H1) / (1+e1)} log {(efetivo + P) / efetivo} (6)
A equao 6 mostra a correlao do provvel recalque de uma camada de
solo compressvel normalmente adensada.
O sistema de classificao HRB/AASHTO e Sistema Unificado de
Classificao de Solos (SUCS) utilizam os Limites de Atterberg para classificar solos
de granulao fina (siltes e argilas). Para o SUCS, basta a localizao do ponto
correspondente ao par de valores IP e LL na Carta de Plasticidade. O sistema
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classifica secundariamente este tipo de solo quanto compressibilidade (alta e
baixa) em funo do LL ser superior ou inferior a 50 como mostra a carta na FIGURA
3.
FIGURA 3 CARTA DE PLASTICIDADE.
FONTE: Apud SOARES et al, 2006.
2.3.6 ndice de liquidez
O ndice de Liquidez permite inferir sobre a sensibilidade e pr-adensamento
dos solos argilosos. Esse ndice unitrio para solos com teor de umidade natural
igual ao limite de liquidez, e zero para solos que tem umidade natural igual ao limite
de plasticidade. O ndice de liquidez de um solo, IL, expresso pela equao 7:
(7)
O ndice de liquidez indicativo das tenses vividas pelo solo ao longo de
sua histria geolgica. Argilas normalmente adensadas tm ndices de liquidez
prximos da umidade ao passo que argilas pr-adensadas tm ndices prximos de
zero. Valores intermedirios para o ndice de liquidez so freqentementeencontrados. Excepcionalmente pode exceder a unidade, como no caso das argilas
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extra-sensveis ou pode ser negativo, como no caso das argilas excessivamente pr-
adensadas (SOARES et al, 2006).
2.3.7 Atividade coloidal
Os ndices de Atterberg auxiliam na determinao de propriedades
caracterizadas pela maior ou menor presena de finos. Certos solos com teores
elevados de argila podem apresentar ndices mais baixos do que aqueles com
pequenos teores de argila. Isso pode ocorrer porque a composio mineralgica dosargilo-minerais bastante varivel.
Mas os ndices determinados so tambm funo da quantidade de areia
presente. Solos de mesma procedncia, com o mesmo mineral-argila, mas com
diferentes teores de areia, apresentaro ndices diferentes, tanto maiores quanto
maior for o teor de argila, numa razo aproximadamente constante. A atividade
coloidal serve como indicao da maior ou menor influncia das propriedades
mineralgicas e qumico-coloidal, da frao argila, nas propriedades geotcnicas deum solo argiloso. Pequenos teores de argila e altos ndices de consistncia indicam
que a argila muito ativa. A atividade da argila est relacionada com a capacidade
de troca de ctions.
Quando se quer ter uma idia sobre a atividade da frao argila, os ndices
devem ser comparados com a frao argila presente. isto que mostra o ndice de
atividade de uma argila assim definido: a relao entre o ndice de plasticidade e a
porcentagem da frao argilosa menor que 2 microns (0,002mm).Segundo Skempton (1953), os solos finos podem ser classificados em:
a) Argilas de atividade baixa: Ac < 0,75
b) Argilas de atividade normal: 0,75 < Ac < 1,25
c) Argilas de atividade alta: Ac > 1,25
A argila presente num solo normalmente resulta numa atividade coloidal que
se situa entre 0,75 e 1,25. Quando o ndice menor que 0,75, considera-se a argila
como inativa e, quando o ndice maior que 1,25, ela considerada ativa. A alta
atividade coloidal interfere na expansibilidade do solo, que para alguns tipos de obra,
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como pavimentao, por exemplo, pode causar manifestaes patolgicas
indesejveis.
2.3.8 Grau de contrao
a razo da diferena entre os volumes inicial (Vo) e final (Vf) aps a
secagem da amostra, para o volume inicial (Vo), expressa em porcentagem, atravs
da equao 8:
C = (Vo - Vf)/ Vo (8)
Segundo Scheidig (ALMEIDA, 2005) a compressibilidade de um solo cresce
com o grau de contrao, e tem-se:
a) Solos bons: C < 5%
b) Solos regulares: 5% < C < 10%
c) Solos pobres: 10% < C < 15%d) Solos pssimos: C > 15%
Almeida menciona ainda que a anlise de Scheidig voltada aplicao de
solos como barragens, mas tambm pode ser aplicada solos em encostas, como
taludes de corte ou aterro, em que a terraplanagem retirou a proteo natural da
vegetao. Em um solo com grau de contrao regular ou boa, Almeida comenta
que normalmente no h necessidade de protees especiais contra a ao do sol.
Solues simples como o plantio de vegetao (por exemplo, grama) podem ser
suficientes para evitar o aparecimento de trincas ou fissuras na superfcie do talude.
Segundo o mesmo autor, quando o solo tiver grau de contrao pobre ou
pssimo, a secagem produzir fissuras que facilitaro a posterior entrada de gua
(de chuva, por exemplo). No interior da fissura, estando sombra, no haver
evaporao e a gua absorvida, aumentando o teor de umidade na regio do fim
da fissura. Eventualmente, em perodo chuvoso, o teor de umidade do solo pode se
aproximar do limite de liquidez, onde a resistncia ao cisalhamento muito pequena.
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Neste caso, torna-se muito grande a possibilidade de deslizamento da encosta,
sendo essa uma das muitas causas de desmoronamentos, comenta o autor.
Ressalva deve ser feita para solos especficos, como o sabo de caboclo da
Regio Metropolitana de Curitiba, que foge regra geral e, ocasionalmente, com o
padro de trincamento intenso (argila se tornando quase granular, com os torres
mais superficiais), vira outro material.
2.4 ADENSAMENTO DOS SOLOS
Quando do carregamento do macio, seja ele compactado ou no seu estado
natural, importante que se conhea seu comportamento quanto a deformaes
bem como sua condio de drenagem. O comportamento do solo perante os
carregamentos depende da sua constituio e do estado em que o solo se encontra,
e pode ser expresso por parmetros que so obtidos em ensaios, ou atravs de
correlaes estabelecidas entre caractersticas de diversas classificaes. Dois tipos
de ensaios so normalmente empregados: ensaio de compresso axial e ensaio decompresso edomtrica.
Para solos argilosos, o efeito do carregamento pode ser separado em duas
fases. A primeira fase refere-se ao carregamento no-drenado, onde h um aumento
da poro-presso sem fluxo no meio poroso, ou seja, sem alterao de umidade e
quantidade de gua. A segunda fase refere-se dissipao do excesso de poro-
presso. A gua que est sob presso no interior dos poros, tende a buscar seu
estado de equilbrio, originando um fluxo no interior do macio que leva a dissipaodo excesso de poro-presso at que se reinstale o equilbrio.
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2.5 CAPACIDADE DE CARGA
2.5.1 Modelo fsico de Terzaghi
Atravs da adaptao das principais idias das Teorias de Plasticidade
Clssica (Critrios de Ruptura) desenvolvidas para solos por Coulomb (1773) e
Rankine (1853) e para metais por Prandtl (1920), Terzaghi (1943) desenvolveu uma
teoria que considera o solo como um material rgido-perfeitamente plstico. As
hipteses adotadas nestas solues referem-se ao caso de uma fundao flexvel
contnua, de base horizontal, submetida carga vertical centrada, apoiada em ummeio semi-infinito homogneo e sem qualquer inclinao do terreno superficial.
A FIGURA 4 mostra o mecanismo de ruptura considerado por Terzaghi para a
determinao da capacidade de carga ltima do solo (ruptura geral por
cisalhamento) no caso de uma sapata corrida rugosa a uma profundidade Df, medida
a partir da superfcie do terreno. A cunha do solo ABJ (Zona I) uma zona elstica.
As linhas AJ e BJ formam o ngulo com a horizontal. As Zonas II so as zonas de
cisalhamento radial e as Zonas III so as zonas passivas de Rankine. As linhas deruptura JD e JE so arcos aproximados por uma espiral logartmica, e DF e EG,
linhas retas, AE, BD, EG e DF formam ngulos de 45 - /2 graus com a horizontal.
Caso a carga por unidade de rea, qu, seja aplicada sapata, e a ruptura geral por
cisalhamento ocorra, o empuxo passivo Ppatua em cada face da cunha de solo ABJ.
O empuxo passivo deve ter um ngulo de inclinao (que o ngulo de atrito das
consideradas paredes AJ e BJ que empurram as cunhas de solo AJEG e BJDF).
Nesse caso deve ser igual ao ngulo de atrito do solo, . AJ e BJ tm o mesmongulo de inclinao em relao a horizontal, sendo vertical a direo do empuxo
passivo (DAS, 2007).
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FIGURA 4 MECANISMO DE RUPTURA CONSIDERADO POR TERZAGHI.
FONTE: DAS, 2007.
O empuxo passivo a soma das contribuies do peso do solo , da coeso
c e da sobrecarga q, sendo K, Kce Kq coeficientes de empuxo de terra, funes do
ngulo de atrito . Segundo Das, o clculo dos coeficientes de empuxo um
processo tedioso e por essa razo, Terzaghi empregou um mtodo aproximado para
determinar a capacidade de carga ltima, qu. Os princpios dessa aproximao so
os seguintes:
1. Se c = 0 e a sobrecarga (q) = 0, ento qu= q= 1/2BN;
2. Se = 0 (isto , solo sem peso) e (q) = 0, ento qu= qc= cNc;
3. Se = 0 (isto , solo sem peso) e c = 0, ento qu= qq= qNq.
Por meio do mtodo da superposio, ao se considerar os efeitos do peso
especfico do solo, da coeso e da sobrecarga, tem-se a equao 9:
qu= qc+ qq+ q= cNc + qNq + 1/2BN (9)
A equao 10 denominada Equao de Terzaghi para a capacidade de
carga, que leva em conta a forma da sapata. Os termos Nc, Nq e N so os
chamados fatores de capacidade de carga.
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qu= cNc Sc+ qNq Sq+ 1/2BNS (10)
Em resumo, Terzaghi chegou a estas equaes fazendo a seguinte
considerao: a capacidade de carga ltima (qu ou rup) depende do tipo e
resistncia do solo, da geometria da fundao e da profundidade de apoio no perfil
do subsolo.
Para os solos em que a ruptura pode se aproximar da ruptura local, a
equao modificada, conforme a equao 11, para:
qu= cNc Sc+ qNq Sq+ 1/2BNS (11)
Os chamados fatores de capacidade de carga e seus valores esto
apresentados na TABELA 2. Os fatores de forma esto apresentados na TABELA 3.
TABELA 2 FATORES DE CAPACIDADE DE CARGA.
FONTE: a partir de DAS, 2007.
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TABELA 3 FATORES DE FORMA.
FONTE: a partir de DAS, 2007.
2.5.2 Prova de carga em placa
Outro critrio usualmente utilizado para dimensionamento de fundao direta
prova de carga direta no terreno de fundao (ASTM, 1991, DIN, 2001 e ABNT,1984e). O mtodo padro de prova de carga no campo foi definido pela American
Society for Testing and Materials (ASTM) de acordo com a norma D-1194 (ASTM,
1991). No Brasil utilizada a norma NBR 6489 Prova de carga direta sobre terreno
de fundao.
Para a execuo do ensaio, uma cava de profundidade D fdeve ser escavada.
A largura da cava de ensaio deve ser pelo menos quatro vezes a largura da placa de
suporte a ser utilizada no ensaio. A placa de suporte colocada sobre o solo nofundo da cava, conforme FIGURA 5, e uma carga controlada aplicada a ela. Aps
a aplicao, a carga mantida durante um intervalo de tempo longo o suficiente
para que o recalque ocorra. Quando o recalque da placa de suporte se torna
desprezvel, outra carga controlada aplicada (DAS, 2007).
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FIGURA 5 DIAGRAMA DA PROVA DE CARGA EM PLACA.
FONTE: DAS, 2007.
A curva carga-recalque obtida em uma prova de carga pode apresentar trs
formas bem caractersticas, conforme mostra a FIGURA 6. A primeira curva (1)
mostra que para pequenos recalques atinge-se um valor de carga que impemrecalques incessantes. Trata-se de uma ruptura ntida denominada Ruptura Geral.
Na segunda forma, a curva (2) determina uma assntota vertical, a qual caracteriza
uma carga de ruptura correspondente a recalques praticamente infinitos
caracterizando uma ruptura fsica. Trata-se de uma Ruptura Local. A terceira forma
apresenta uma curva (3) do tipo aberta em que a carga cresce indefinidamente com
a mobilizao dos recalques. Neste caso, caracteriza-se falta de reao no
procedimento. Nesse caso no se define uma ruptura propriamente dita. Denomina-se ruptura convencional e exige a aplicao de critrios arbitrrios para se obter um
valor de carga de ruptura.
Segundo (Niyama et al. apud MORAES, 2005), os critrios de ruptura
existentes na literatura podem ser ordenados em quatro grupos:
Critrios de deformabilidade limite: a carga de ruptura corresponde
mxima relao entre a carga e o deslocamento.
Critrio de insero das fases elsticas e plsticas: se a curva cargarecalque traada em escala logartmica, tender a duas retas cuja
interseo define a carga de ruptura.
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Critrios matemticos: consiste na obteno da carga de ruptura atravs
do ajuste da curva carga-recalque com o auxlio de expresses
matemticas. O mtodo de Van Der Veen (1953) muito utilizado no
Brasil e, alm de definir a ruptura, permite extrapolar a curva (MORAES,
2005).
Critrios limitantes do deslocamento total: a carga de ruptura fixada em
funo de um deslocamento pr-determinado. Podem-se destacar os
critrios de Davisson (1972), da NBR 6122 (ABNT, 2010) e de alguns
cdigos de obras, como o da cidade americana de Boston, para a
interpretao de ensaios em placa. Esse cdigo estabelece que a tenso
admissvel a menor entre dois valores: a tenso correspondente a um
recalque de 10mm e a que corresponde a um recalque de 25mm dividida
por dois. O autor cita que Teixeira e Godoy (1998) consideram o valor dois
como um fator de segurana e, desta forma, a capacidade de carga a
prpria tenso que corresponde a um recalque de 25 mm. O recalque de
10 mm seria uma espcie de recalque admissvel (MORAES, 2005).
FIGURA 6 INTERPRETAO DE RESULTADOS DE PROVAS DE CARGA CASOS TPICOS.
FONTE: MORAES, 2005.
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Desse modo, a partir dos resultados da prova de carga no campo, o valor
aproximado da capacidade de carga ltima do solo, para sapatas reais, pode ser
calculado.
2.5.3 ndice de Suporte Califrnia (ISC) ou CBR (Califrnia Highway Department)
O ensaio foi concebido pelo Departamento de Estradas de Rodagem da
Califrnia (USA) para avaliar a resistncia dos solos. No ensaio de CBR, medida a
resistncia penetrao de uma amostra compactada segundo o mtodo Proctor,inundada. Para essa finalidade, um pisto de dimetro padronizado (rea de
19,4cm2) penetra na amostra a uma velocidade de 1,27mm/min. O CBR a relao,
em percentagem, entre presso necessria penetrao no solo at determinado
ponto (0,1 e 0,2) e a presso necessria para que o mesmo pisto penetre a
mesma quantidade em solo-padro de brita graduada. Considera-se 100% o valor
correspondente presso necessria penetrao desta amostra de brita, adotada
como referncia de material com elevada qualidade. O clculo de CBR dado por:
CBR= (Presso encontrada/ Presso-padro)*100
Onde:
Presso-padro para penetrao de 2,5mm= 70 kg/cm2;
Presso-padro para penetrao de 5,0mm= 105 kg/cm2.
Atravs desse ensaio possvel conhecer qual a expanso de um solo sob um
pavimento quando este estiver inundado e fornece indicaes da perda de
resistncia do solo com a tendncia a saturao. Apesar de ter um carter emprico,
o ensaio de CBR mundialmente difundido e serve de base para o
dimensionamento de pavimentos.
O modelo fsico do ensaio de CBR se assemelha ao modelo fsico do ensaio de
prova de carga sobre placa. Porm, no ensaio de CBR o pisto pequeno e as
dimenses da amostra confinada, diferem do modelo de ruptura de Terzaghi. A
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FIGURA 7 apresenta um esquema do cilindro com a superfcie de ruptura
considerada por Terzaghi para clculo da capacidade de carga ltima do solo.
FIGURA 7 MODELO FSICO DO ENSAIO DE CBR.
FONTE: O autor.
Apesar das diferenas entre as trs formas citadas de se obter a capacidade
de carga do solo (prova de carga sobre placa, ensaio de CBR e formulao de
Terzaghi), o modelo fsico do ensaio de CBR guardado as devidas propores e
condies de contorno, se aproxima da realidade. H uma evidente influncia das
paredes rgidas do cilindro, influenciando a geometria da possvel ruptura definida
por Terzaghi. A associao com a realidade se traduz pela presena do prprio solo
envolvente que confina a rea carregada, neste caso mais flexvel e deformvel se
comparado s paredes do cilindro.
2.6 CORRELAES DE CBR
As pesquisas no sentido de correlacionar o CBR com demais parmetros
so freqentes, porm h divergncias sobre a aplicabilidade destas correlaes,
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devido a uma srie de fatores, como por exemplo, variabilidade do material,
condies de controle e execuo de ensaios, padronizaes de ensaios diferentes,
etc. Algumas pesquisas resultaram em correlaes entre o parmetro CBR e
parmetros de projeto de pavimento, em condies bem caracterizadas ou no, e
algumas delas esto descritas nos itens seguintes.
2.6.1 CBR e ndice de grupo (IG) sistema HBR e unificado
Quanto a uma previso dos valores de CBR de acordo com a natureza dosmateriais, o sistema de classificao da Highway Research Board (HBR) pode
ajudar, preliminarmente, na seleo dos solos disponveis no campo para a
realizao dos ensaios de CBR.
A classificao HRB (Highway Research Board), resultante de alteraes
da classificao do Bureau of Public Roads (BPR), originalmente apresentada em
1929 e cuja proposta era estabelecer uma hierarquizao para os solos do sub-leito
a partir da realizao de ensaios simples e feitos de forma corriqueira: a anlisegranulomtrica por peneiramento e a determinao dos limites de liquidez e de
plasticidade (CHAVES, 2000 apud SOARES, 2006). Publicada nos anais da HRB
em 1945, uma nova verso da classificao props a subdiviso de alguns dos
grupos da classificao original e introduziu o conceito de ndice de Grupo (IG),
nmero inteiro que fornecia subsdios para o dimensionamento de pavimentos,
calculado pela equao 12:
IG = 0,2 x a + 0,005 x a x c + 0,01 x b x d (12)
Onde:
a = % do material que passa na peneira de no 200, menos 35; caso esta % for >75,
adota-se a = 40; caso esta % seja < 35, adota-se a = 0;
b = % do material que passa na peneira de no 200, menos 15; caso esta % for >55,
adota-se b = 40; caso esta % seja < 15, adota-se b = 0;
c = valor de limite de liquidez (LL) menos 40; caso o LL > 60%, adota-se c = 20; se o
LL < 40%, adota-se c = 0;
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d = valor de ndice de plasticidade (IP) menos 10; caso o IP > 30%, adota-se d = 20;
se o IP< 10%, adota-se d = 0;
De Seno (1997) apresentou uma tabela que correlaciona os valores
provveis de CBR em funo das classes do sistema de classificao HRB (TABELA
4) e a classificao Unificada de Solos (TABELA 5). Em ambas nota-se claramente a
influncia dos solos granulares na obteno de valores elevados de CBR.
Inversamente, os solos finos, siltes e argilas oferecem valores mais baixos da
escala, valores esses que, pela influncia de matria orgnica, chegam aos
mnimos.
TABELA 4 CORRELAO PROVVEL ENTRE CBR E CLASSIFICAO HRB.
Solo (Classificao HRB) CBR provvel (%)A-1-a 40 a 80 (ou mais)
A-1-b 20 a 80 (ou mais)
A-2-4 e A-2-5 25 a 80 (ou mais)
A-2-6 e A-2-7 12 a 30
A-3 15 a 40
A-4 4 a 25
A-5 2 (ou menos) a 10
A-6 e A-7 2 (ou menos) a 5FONTE: DE SENO, 1997.
TABELA 5 CORRELAO PROVVEL ENTRE CBR E CLASSIFICAO UNIFICADA.Solo(Classificao Unificada)
CBR provvel (%)
GW 40 a 80 (ou mais)
GP 30 a 60 (ou mais)
GM 20 a 60 (ou mais)
GC e SW 20 a 40
SP e SM 10 a 40
SC 5 a 20ML, CL e CH 2 (ou menos) a 15
MH 2 (ou menos) a 10
OL e OH 2 (ou menos) a 5FONTE: DE SENO, 1997.
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2.6.2 CBR e ndice de grupo (IG)
De Seno (1997) apresentou tambm valores de CBR correlacionados com
o ndice de Grupo. Comparando-se CBR com o ndice de Grupo, pode-se dizer de
uma forma geral, que o valor diminui com o aumento do ndice de Plasticidade. O
Laboratrio de Ponts et Chausss procurou relacionar o valor de suporte com o
Limite de Liquidez e o ndice de Plasticidade atravs da equao 13 (apud DE
SENO, 1997):
Z= 1000/(LL-IP) (13)
Teoricamente, ento, Z poderia variar de 0 a infinito. Na prtica, no entanto,
varia de 0 a 10, porque nem sempre possvel determinar o IP quando inferior a 5.
Comparando-se com os valores de CBR obtidos experimentalmente, foi obtida a
relao da equao 14:
CBR= 4,25 . Z (14)
As expresses acima no se aplicam, no entanto, a alguns tipos de solo,
como:
a) Solos argilosos com Z muito baixo;
b) Solos granulares com material grado maior que 5mm;
c) Solos pulverulentos e areias de dimenses inferiores a 5 mm, cujosensaios se tornam de difcil execuo.
Para ampliar a aplicao dessas frmulas, foram estabelecidos fatores que
se aplicam conforme as circunstncias. R.E. Livingston, citado por De Seno,
estudando os mesmos ensaios, determinou algumas correlaes entre CBR e o IG,
alertando, contudo, que os resultados obtidos no devem ser aceitos rigorosamente,
podendo sofrer alteraes (TABELA 6).
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TABELA 6 CORRELAO PROVVEL ENTRE CBR E IG.CBR IG2 20
3 16
4 135 11
7 8
10 5
15 2
20 0
FONTE: DE SENO, 1997.
Deve-se admitir que, para IG=0, o CBR ser maior ou igual a 20. Dessa
forma, o autor admite que a correlao s existiria para IG>1. Com base nos valoresde Livingston, comparados com resultados experimentais, foi proposta pelo autor a
equao 15, com k e q representando constantes (DE SENO, 1997):
IG= k . e q(CBR) (15)
A TABELA 6 traz no apenas valores que levaram a adotar q= 0,163, como
tambm a comparao entre valores obtidos diretamente pelo ensaio CBR e valorescalculados segundo a equao 12, indicando que existe uma relao linear entre o
valor CBR e o IG. A reta do grfico expresso na FIGURA 8 foi construda usando-se
a equao 16:
CBR = 14,1 . log (26 / IG) (16)
O valor de k resulta de CBR=0, quando e q(CBR)=1.
Experimentalmente, obtm-se k= 26, extrapolando no grfico, o que significaum IG hipottico de 26. Esse IG=26 corresponderia a CBR=0, ou seja, um solo ao
qual basta aplicar a carga de 4,53kg (10lb), que se aplica antes de iniciar-se o
ensaio CBR, para se obter a penetrao padro de 2,54mm (0,1).
Para k= 26: IG = 26 . e q(CBR)
1 / e q(CBR) = 26 / IG
e q(CBR) = 26 / IG
log e q(CBR) = 26 / IG
(q . CBR) / 2,3 = log 26 / IG
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q= (2,3 / CBR). log (26 / IG) (17)
Para valores de CBR > 20, a expresso IG= k . e q(CBR) diminui, o que
permite dizer que o CBR calculado para IG < 1 maior ou igual a 20. Os estudos de
correlao entre CBR e IG, realizados o Estado do Colorado, levam a admitir como
valor mdio:
q = 0,163
CBR = (26 / IG) . log (2,3 / 0,163)
CBR = 14,1 . log (26 / IG) (18)
A TABELA 7 apresenta a srie de valores que levaram o autor a adotar
q=0,163, como tambm a comparar valores obtidos diretamente pelo ensaio CBR e
os valores calculados segundo as equaes 17 e 18 (para constantes k= 26 e
q=0,163).
TABELA 7 OUTRA CORRELAO PROVVEL ENTRE CBR e IG.Estado do Colorado
q = 2,3 / CBR . log 26 / IG CBR calculado = 14,1 log 26/IGIG CBR2 15 0,170 16,0
5 10 0,164 10,0
8 7 0,169 7,2
11 5 0,171 5,3
13 4 0,172 4,2
16 3 0,162 3,0
20 2 0,131 1,6
Mdia: 0,163
FONTE: DE SENO, 1997.
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FIGURA 8 RELAO ENTRE VALORES CALCULADOS E OBTIDOS EXPERIMENTALMENTE.
FONTE: DE SENO, 1997.
2.6.3 CBR e coeficientes de recalque
A correlao mais utilizada segundo De Seno (1997) aquela entre o
coeficiente de recalque do solo e o CBR. A utilizao do CBR, alm de enquadrar o
assunto dentro de uma linguagem conhecida e estudada pelos engenheiros
rodovirios e mesmo de outros ramos da engenharia civil, reduz os trabalhos de
determinao das caractersticas dos materiais de subleito e permite que Tabelas e
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bacos utilizados para fins de dimensionamento de pavimentos possam ter, em
suas escalas, as correlaes j impressas. Uma delas referindo-se diretamente ao
CBR, com toda a confiabilidade que esse ensaio de penetrao alcanou durante os
quase 60 anos de utilizao e de estudos, principalmente do U.S. Corps of
Engeneers U. S. Army (DE SENO, 1997).
A determinao do CBR do subleito deve seguir o mesmo padro de
amostragem para o solo, ou seja, amostras colhidas de 40 em 40 metros,
alternadamente direita, eixo e esquerda formao em ziguezague da pista. Na
medida em que os resultados de ensaio indicar uniformidade do material de subleito,
a coleta de amostras poder ser mais distanciada, nunca, porm, em mais de 100
metros, ou seja, um mnimo de 10 amostras por quilmetro de via (DE SENO,1997).
A TABELA 8 mostra a correlao entre os valores de CBR de um solo e os
valores correspondentes do coeficiente de recalque.
A FIGURA 9 mostra a curva resultante dos valores da TABELA 8 permitindo
a obteno do coeficiente de recalque do subleito, em quilogramas-fora por
centmetro quadrado por centmetro (kgf/cm2/cm), para qualquer valor do CBR de
2% a 100%.
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TABELA 8 - CORRELAO CBR (%) x k (kgf/cm2/cm)CBR (%) k (kgf/cm /cm)3 2,77
4 3,32
5 3,87
6 4,43
7 4,71
8 5,00
9 5,26
10 5,54
15 6,37
20 6,92
30 9,14
40 11,6350 13,85
60 16,07
80 19,39
100 22,16FONTE: DE SENO, 1997.
FIGURA 9 CORRELAO ENTRE O COEFICIENTE DE RECALQUE (k2) E O CBR.
FONTE: DE SENO, 1997.
2.7 ESPECIFICAES PARA CONSTRUO DE ATERRO
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No que se refere adoo do parmetro CBR, a norma DNIT-ES 108/2009
para especificao de servios de terraplenagem estabelece para o corpo do aterro
valor superior a 2% quando determinado por intermdio dos ensaios de
compactao (DNIT-ME 129/94) e determinao de CBR (DNIT-ME 49/94) utilizando
Energia Normal de compactao (Mtodo A). Para a camada final do aterro, a norma
recomenda a realizao de uma anlise dos materiais ocorrentes na regio da obra
incluindo dentre as alternativas estudadas ao menos uma com a utilizao de
material com CBR maior que 6%, trabalhando-se nos ensaios de compactao
(DNIT-ME 129/94) e determinao de CBR (DNIT-ME 49/94) com Energia
Intermediria (Mtodo B). De acordo com esta norma, para a camada final do aterro,
deve ser adotada a alternativa que apresentar maior capacidade de suporte emconsonncia com os preceitos de ordem tcnico-econmica.
Quanto ao Grau de Compactao (CG) a norma DNIT-ES 108/2009
estabelece valor mnimo de 100% para o corpo do aterro e tambm para a camada
final. Em geral, em obras de edificaes, adota-se acima de 95% conforme norma
NBR 5681 (ABNT, 1980).
Quanto expanso, sua limitao evita manifestaes patolgicas em obras
de pavimentos. A NBR 5681 no estabelece limites de controle para este efeito e oDNIT limita a expanso a 2% para a camada final do aterro (DNIT-ES 108/2009).
Quanto umidade, seu controle em campo fundamental para a qualidade
final do aterro. A norma DNIT (DNIT-ES 108/2009) referente especificao de
servios de terraplenagem estabelece para a umidade de compactao uma
variao de 3% para mais ou para menos em torno da umidade tima tal qual
estabelece a NBR 5681 (ABNT, 1980).
Quanto ao volume de amostras ensaiadas para a qualificao das jazidas, anorma ABNT NBR 5681 prescreve nove ensaios de compactao para cada
1.000m3de um mesmo material (alm de 9.000m3, a norma prescreve o acrscimo
de um ensaio). Para o mesmo volume de 1.000m3 a norma DNIT-ES 108/2009
prescreve um ensaio de compactao para um mesmo material na energia normal
(camadas do corpo do aterro) e um ensaio de compactao para cada 200m3de um
mesmo material na energia intermediria (camada final do aterro). Para o ensaio de
CBR a norma do DNIT prescreve um ensaio para cada grupo de quatro amostras
submetidas a ensaios de compactao. Nas especificaes da concessionria, para
o mesmo volume de 1.000m3indicados nas normas so solicitados quatro ensaios
5/26/2018 Apostila Area i - TERRAPLENAGEM
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de compactao de um mesmo material. Na norma DNIT-ES 108/2009, as
quantidades de amostras para o corpo do aterro e para a camada final so
diferentes envolvendo grandes volumes tambm.
2.8 CONTROLE TECNOLGICO
Para que se possa efetuar um bom controle de compactao do sol