Relatório Índice de Suporte Califórnia

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Introdução
O ensaio de Índice de Suporte Califórnia foi idealizado pelo engenheiro O. J. Porter, em 1939, no estado da Califórnia – USA e consiste na determinação da relação entre a pressão produzida na penetração de um pistão em um corpo de prova de solo e a pressão produzida na penetração de uma mistura de brita granulometricamente estabilizada, onde a relação é apresentada em porcentagem.
Apesar de ter um caráter empírico, o ensaio de ISC é mundialmente difundido. No Brasil o ensaio é padronizado pelo DNER, através da norma rodoviária DNER-ME 049/94, e também pela NBR 9895-87. 
A importância desse ensaio está na determinação do valor relativo do suporte de solos, que é utilizado para dimensionar pavimentos flexíveis de rodovias, obtendo-se a espessura do pavimento necessário para suportar a carência do subleito considerando sua capacidade portante.
O ISC mede a resistência de solos com umidade e densidade conhecidas, assim o índice de capacidade de suporte não é um valor constante, esta relacionado a uma condição de moldagem do material.
O ensaio é constituído de três etapas, compactação do solo em corpos de prova através do ensaio de Proctor, cálculo de expansão através da imersão do corpo de prova em água e ensaio de penetração.
Objetivo 
O objetivo do ensaio de Índice de Suporte Califórnia é determinar a capacidade de suporte de um solo compactado e a expansão do solo sob um pavimento quando estiver saturado. 
METODOLOGIA
Materiais e equipamentos 
Os materiais e equipamentos ideais para a realização do ensaio são:
Balança com capacidade de 20 kg, sensível a 5 g;
Peneiras com abertura de malha de 19 e 4,76 mm;
Estufa (105 a 110) o C;
Almofariz e mão de gral;
Cápsulas metálicas;
Cilindro com 15,27 cm de diâmetro interno e 17,78 cm de altura; 
Cilindro complementar com 5,08 cm de altura e diâmetro interno de 15,27 cm;
Prato da base perfurado com 24 cm de diâmetro e com dispositivo de fixação do molde cilíndrico;
Disco espaçador maciço de aço com 15,08 cm de diâmetro e 6,35 cm de altura;
Soquete cilíndrico para compactação, com altura de queda de 45,72 cm, 4,5 kgf de peso e 5,08 cm de diâmetro;
Prato perfurado com 14,92 cm de diâmetro e 5 mm de espessura, com haste central ajustável, constituída de uma parte fixa rosqueada e camisa rosqueada internamente com a face superior plana para contato com o extensômetro;
Tripé porta-extensômetro, com dispositivo de fixação do extensômetro;
Disco anelar para sobrecarga, com 2,263 kgf de peso, diâmetro interno de 5,39 cm e externo 14,92 cm;
Extensômetro com curso mínimo de 10 mm e graduação de 0,01 mm;
Prensa para determinação do CBR;
Extrator de amostras;
Tanque de imersão;
Papel filtro circular de 15 cm de diâmetro;
Bandejas metálicas;
Régua biselada;
Espátulas;
Proveta de vidro graduada.
Preparação da amostra 
A amostra recebida deve ser seca ao ar, destorroada no almofariz pela mão de gral, homogeneizada e reduzida, com o auxílio do repartidor de amostras ou por quarteamento, até se obter uma amostra representativa de 6000 g, para solos siltosos ou argilosos, e 7000 g, para os arenosos ou pedregulhosos.
Passa-se essa amostra na peneira de 19 mm; havendo material retido nessa peneira, procede-se à substituição do mesmo por igual quantidade, em massa, do material passando na peneira de 19 mm e retido na peneira de 4,8 mm, obtido de outra amostra.
Moldagem da amostra
A moldagem deve ser feita exatamente na umidade ótima, determinada previamente por ensaio de compactação realizado na energia de compactação definida por norma, segundo o tipo de obra. Adiciona-se, então, a quantidade de água necessária para que a umidade do solo atinja a ótima. Homogeneiza-se a amostra com a água e procede-se a compactação do solo dentro do molde.
Fixa-se o molde à sua base metálica, ajusta-se o cilindro complementar e apoia-se o conjunto em uma base com massa igual ou superior a 90 kg. Compacta-se a amostra com o disco espaçador com o fundo falso em cinco camadas iguais, de forma a se ter uma altura total de solo de cerca de 12,5 cm após a compactação. Cada camada deve receber 12 golpes do soquete, no caso de material de subleito, 26 ou 55 golpes, nos casos de materiais de sub-base ou base, respectivamente, caindo de 45,72 cm, e distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada.
Remove-se o cilindro complementar, tendo-se o cuidado de destacar, com o auxílio de uma espátula, o material aderente. Com uma régua biselada rasa-se o material na altura exata do molde e determina-se, com aproximação de 5 g, o peso da amostra úmida compactada.
Retira-se do material excedente da moldagem uma amostra representativa de cerca de 100 g, para a determinação do teor de umidade e massa específica aparente do solo.
Para teores crescentes de umidade, utilizando amostras de solo não trabalhadas, tantas vezes quantas necessárias para caracterizar a curva de compactação. Estes corpos-de-prova moldados serão utilizados nos ensaios de expansão e penetração.
Expansão
Terminadas as moldagens necessárias para caracterizar a curva de compactação, o disco espaçador de cada corpo-de-prova deve ser retirado e os moldes devem ser invertidos e fixados nos respectivos pratos-base perfurados. 
Em cada corpo-de-prova, no espaço deixado pelo disco espaçador deve ser colocada a haste de expansão com os pesos anelares. 
Essa sobrecarga não pode ser menor do que 4,536 kg. Adapta-se, ainda, na haste de expansão, um extensômetro fixo ao tripé porta-extensômetro, colocado na borda superior do cilindro, destinado a medir as expansões ocorridas, que devem ser anotadas de 24 em 24 horas, em porcentagens da altura inicial do corpo-de-prova. Os corpos-de-prova devem permanecer imersos em água durante 96 horas (quatro dias). 
Terminado o período de embebição, cada molde com o corpo-de-prova deve ser retirado da imersão e deixa-se escoar a água durante 15 minutos. Findo esse tempo, o corpo-de-prova estará preparado para a penetração. Procede-se ao cálculo da expansão durante a embebição.
Penetração
O ensaio de penetração é realizado em uma prensa. 
Para esse ensaio devem ser colocadas no topo de cada corpo-de-prova, dentro do molde cilíndrico, as mesmas sobrecargas utilizadas no ensaio de expansão. 
Leva-se esse conjunto ao prato da prensa e faz-se o assentamento do pistão de penetração no solo, por meio da aplicação de uma carga de aproximadamente 4,5 kg, controlada pelo deslocamento do ponteiro do extensômetro do anel dinamométrico; zeram-se, a seguir, o extensômetro do anel dinamométrico e o que mede a penetração do pistão no solo. 
Aciona-se a manivela da prensa (dispositivo micrométrico) com a velocidade de 1,27 mm/min. (0,05 pol/min.). Cada leitura considerada no extensômetro do anel é função de uma penetração do pistão no solo e de um tempo especificado para o ensaio.
CÁLCULOS
Determina-se, inicialmente, a massa específica aparente úmida de cada corpo-de-prova pela equação (4.1):
 (4.1)
Onde:
 = massa específica aparente úmida (g/cm³);
 = massa do solo úmido compactado (g);
 = – volume do solo úmido compactado (cm³).
Utiliza-se a equação (4.2) para determinar o teor de umidade da amostra:
 (4.2)
Onde:
 = teor de umidade (%);
 = massa da amostra úmida (g);
 = massa da amostra seca (g).
Em seguida se obtém a massa específica aparente do solo seco compactado pela equação (4.3):
 (4.3)
Onde:
 = massa específica aparente do solo seco (g/cm³).
Determinação da expansão
Para o cálculo da expansão utiliza-se a equação (4.4):
 (4.4)
Onde:
 = expansão (%).
Determinação do Índice de Suporte Califórnia
A obtenção do ISC se faz traçando a curva pressãox penetração do pistão. Se a citada curva apresentar um ponto de inflexão, traça-se nesse ponto uma tangente até que se intercepte o eixo correspondente às penetrações do pistão. A curva corrigida será então composta por tal tangente mais a porção convexa da curva original, e a nova origem será o ponto aonde a tangente traçada intercepta o eixo das penetrações.
Sendo “c” a distância entre a origem antiga e a origem corrigida, soma-se este valor às penetrações de 2,54 mm e 5,08 mm (0,1" e 0,2" respectivamente), encontrando-se os valores de pressão para essas penetrações corrigidas.
O valor do Índice de Suporte Califórnia é obtido pela equação (4.5):
 (4.5)
Onde:
 = Índice de Suporte Califórnia (%).
apresentação e análise dos resultados
Calcula-se a relação entre a pressão de penetração no solo ensaiado e numa brita padrão para os valores de penetração de 0,1" e 0,2". O maior dos dois valores será o ISC do solo.