apostila area i - terraplenagem

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


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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




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


AS AMOSTRAS DA PESQUISA. .............................................................................. 87


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


TODAS AS AREIAS DAS PROVAS DE CARGA. ..................................................... 88


TODAS AS AREIAS DAS PROVAS DE CARGA, DE MESMA CLASSIFICAO

ABNT. ........................................................................................................................ 89


TODAS AS AMOSTRAS DA PESQUISA. ................................................................. 89


TODAS AS AMOSTRAS DA PESQUISA COM UMIDADE EM TORNO DA TIMA. 90


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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TODAS AS ARGILAS DA PESQUISA. ..................................................................... 91


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


- SE PRUDENTPOLIS. ......................................................................................... 148


- SE CARLI. ............................................................................................................. 148

GRFICO 103 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA- SE DIST. IND. DE SO JOS DOS PINHAIS. ..................................................... 149


- SE ALTNIA. ........................................................................................................ 149

GRFICO 105 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENS VERTICAL EFETIVA -

SE CAMPO MOURO. ........................................................................................... 150


- SE PATO BRANCO. ............................................................................................. 150GRFICO 107 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO VERTICAL EFETIVA

- SE PONTA GROSSA SUL. ................................................................................... 151


- SE UNIO DA VITRIA. ....................................................................................... 151


- SE TANGAR ARAPONGAS. .............................................................................. 152


- SE CASCAVEL OESTE. ....................................................................................... 152


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- SE TAMOIO. ......................................................................................................... 153

GRFICO 112 CURVA NDICE DE VAZIOS x LOG TENSO EFETIVA - SE

MANDACARU. ........................................................................................................ 153


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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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21

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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39

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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40

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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41

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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42

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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43

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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44

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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45

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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46

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



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FIGURA 8 RELAO ENTRE VALORES CALCULADOS E OBTIDOS EXPERIMENTALMENTE.


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.


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


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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

apostila area i - terraplenagem

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