CBR Grupo 8 - Hergya, Ledisara, Vanessa

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UPFUNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO 
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRABALHO ENSAIO 
ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA - CBR 
 
 
 
 
 
 
Disciplina: Rodovias II 
Professor: Francisco Dalla Rosa 
Acadêmicos: Hergya Aparecida Keller 
Ledisara Faresin 
Vanessa De Carli Zanotto 
 
Passo Fundo, Novembro de 2014 
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SUMÁRIO 
 
 
INTRODUÇÃO ................................................................................................... 3 
1. SOLO UTILIZADO....................................................................................... 4 
2. MISTURA .................................................................................................... 5 
3. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DO SOLO - PROCTOR ............................. 6 
3.1. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ............................................................. 6 
3.2. PROCEDIMENTO .................................................................................... 7 
3.3. RESULTADOS ....................................................................................... 10 
4. ENSAIO DO ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA – CBR ....................... 12 
4.1. EQUIPAMENTOS ............................................................................... 12 
4.2. PROCEDIMENTO ............................................................................... 12 
4.3. RESULTADOS .................................................................................... 17 
CONCLUSÕES ................................................................................................ 22 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
A necessidade de parâmetros e dados relacionados à pavimentação, fez com 
que pesquisadores, do Califórnia Division of Highways, realizam-se inúmeros 
ensaios sobre as patologias nos pavimentos asfálticos. 
O Índice de Suporte Califórnia (CBR ou ISC) relaciona (em porcentagem) a 
tensão exercida por um pistão, de diâmetro padronizado, necessária à penetração 
no solo até determinado ponto. É através do ensaio de CBR que se é possível 
conhecer qual será a expansão de um solo sob um pavimento quando este estiver 
saturado, além de indicações da perda de resistência do solo com a saturação. 
Sendo assim, para a realização do ensaio do CBR é necessário o conhecimento dos 
parâmetros de umidade ótima e peso específico máximo da mistura desejada, 
através do ensaio de compactação do solo (ensaio de Proctor). 
 O CBR é muito utilizado no meio rodoviário, sendo de extrema importância o 
conhecimento do seu funcionamento para aplicação em dimensionamentos corretos 
de pavimentos. Com isso, o presente trabalho tem por objetivo apresentar o 
procedimento do CBR bem como analisar suas etapas e resultados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. SOLO UTILIZADO 
 
 
O solo utilizado na realização dos ensaios corresponde ao solo da cidade de 
Passo Fundo, mais especificamente, o solo junto ao prédio do CETEC, na 
Universidade de Passo Fundo. Uma amostra de 3 kg de solo foi utilizada para a 
realização do ensaio de Proctor, e outra de 6 kg no ensaio de CBR. 
 
 
Figura 01: Amostra de solo para realização dos ensaios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. MISTURA 
 
 
Para a realização dos ensaios utilizou-se uma mistura de solo + 6% (em 
relação ao peso de solo) de cimento Portland do tipo CP II - F. 
 
 
Figura 02: Mistura solo + 6% cimento CPII – F. 
 
6 
 
3. ENSAIO DE COMPACTAÇÃO DO SOLO – PROCTOR 
 
 
O ensaio de compactação do solo foi realizado de acordo com as seguintes 
características: 
 Ensaio de compactação DAER/RS EL 007/01 - Método A cilindro pequeno; 
 Proctor com esforço de compactação normal; 
 Para compactação: 3 camadas, com 25 golpes cada; 
 Diâmetro do corpo de prova: 10 cm; 
 Altura do corpo de prova: 12,7 cm; 
 Massa do corpo de prova: 2145 g. 
 
 
Figura 03: corpo de prova do ensaio de Proctor. 
 
 
 
3.1. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
 
 
 Cilindro metálico; 
 Colar metálico; 
 Bandeja metálica; 
 Máquina de compactação de solo; 
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 Macaco hidráulico; 
 Balança eletrônica com 
sensibilidade de 0.01 g; 
 Estufa; 
 Cápsulas metálicas; 
 Espátula; 
 Régua de aço; 
 Proveta de vidro graduada. 
 
 
Figura 04: Máquina para realização da compactação do solo. 
 
 
 
3.2. PROCEDIMENTO 
 
 
Para o procedimento de ensaio de compactação normal, utilizamos 3 kg de 
solo com umidade natural. Foi feita a homogeneização da amostra e seu 
destorroamento. Acrescentamos a quantidade de 0,18 kg de Cimento Portland II - F, 
formando uma mistura de solo-cimento. A amostra foi bem homogeneizada e depois 
passada na peneira 4,8 mm (Figura 05). 
Começamos o ensaio adicionando água à amostra até verificarmos certa 
consistência, o que resultou numa massa de água de 0,45 Kg. Prosseguimos para a 
compactação do solo em um molde cilíndrico, com diâmetro de 10 cm, altura de 12,7 
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cm e massa de 2145 g. O cilindro foi encaixado na máquina de compactação e 
colocou-se o solo (Figura 06) distribuindo-o em camadas iguais (cada uma cobrindo 
aproximadamente um terço do molde), aplicando-se em cada uma delas 25 golpes 
distribuídos uniformemente sobre a superfície da camada (Figura 07). 
 
 
Figura 05: Homogeneização da mistura. 
 
 
 
Figura 06: Distribuição do solo em camadas iguais. 
 
 
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 Figura 07: Compactação do solo - distribuição dos golpes sobre as camadas. 
 
 
 
Depois de terminada a compactação, removemos o colarinho (Figura 08) e a 
base, e com o auxílio da régua metálica, corrigimos a superfície. Pesamos o 
material, e em seguida retiramos uma amostra (Figura 09) para a determinação da 
umidade do ensaio. 
 
 
Figura 08: Corpo de prova após a compactação – correção da superfície. 
 
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Figura 09: Corpo de prova após a correção da superfície – retirada de amostra. 
 
 
 
Este procedimento foi feito oito vezes e em cada amostra foram 
acrescentados 2% (90g) de água antes de começar a próxima moldagem. Após 
cada compactação foi retirada uma pequena amostra para serem posteriormente 
levadas à estufa. 
A partir da determinação da massa específica do corpo de prova de solo de 
cada ensaio, e com a umidade encontrada com as amostras retiradas, determina-se 
a umidade ótima e calcula-se a densidade máxima. 
 
 
3.3. RESULTADOS 
 
 
O ensaio de compactação trouxe um valor de peso específico seco máximo 
de 1,643 g/cm³ e uma umidade ótima de 24,57%. Na sequência encontram-se 
apresentados os resultados obtidos no ensaio. 
 
 
 
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Tabela 01: Resultados do ensaio de compactação – Proctor normal. 
 
 
A umidade ótima encontrada foi de 24,57% 
resultando numa densidade relativa de 16,43 KN/m³, 
conforme verificado a partir do gráfico da Densidade x 
Umidade (Gráfico 01). 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico 01: Curva de compactação. 
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4. ENSAIO DO ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA – CBR 
 
 
O ensaio de CBR do solo foi realizado de acordo com as seguintes 
características: 
 Ensaio de compactação DAER/RS EL 009/01 – Determinação do Índice de 
Suporte Califórnia; 
 CBR com esforço de compactação normal; 
 Para compactação: 5 camadas, com 12 golpes cada. 
 
 
4.1. EQUIPAMENTOS 
 
 
 Moldemetálico grande de forma 
cilíndrica; 
 Colar metálico; 
 Soquete metálico; 
 Prensa; 
 Tanque de imersão; 
 Régua de aço; 
 Espátula com lâmina flexível; 
 Provetas graduadas; 
 Papel filtro ou similar com diâmetro 
igual ao do molde; 
 Cronômetro; 
 Extensômetro; 
 Disco em forma de “U” de aço para 
sobrecarga; 
 Balança. 
 
 
4.2. PROCEDIMENTO 
 
 
Tendo-se os valores da umidade ótima e do peso específico seco máximo, 
iniciamos o procedimento de ensaio do CBR, onde foi pesada, novamente, uma 
porção de material (6 kg de solo e 0,36 kg de cimento CPII - F) e adicionada a água 
na proporção da umidade ótima (Figura 10). Esta quantidade adicional de água foi 
obtida conhecendo-se a umidade higroscópica do solo (secagem em estufa de uma 
amostra do solo por 24h antes da realização do ensaio) e os respetivos cálculos 
considerando-se a umidade ótima e as perdas por evaporação. 
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Logo, foi executado o ensaio de compactação (Figura 11), utilizando um disco 
espaçador de metal na parte inferior do cilindro. Foi realizada a compactação com 
soquete grande aplicando 12 golpes em 5 camadas igualmente distribuídas (Figura 
12). Após a compactação (Figura 13) colocou-se um disco de papel filtro no topo do 
cilindro, e o disco espaçador foi recolocado no topo do cilindro (Figura 14). Em 
seguida, se realizou a leitura inicial no extensômetro, que foi igual a 1,00 mm (Figura 
15). 
Terminado esse processo, o corpo de prova de solo cimento compactado 
então foi colocado em imersão no tanque com água (Figura 16), permitindo o livre 
acesso da água pelo topo e fundo da amostra, por 04 dias. 
 
 
Figura 10: Solo-cimento preparado para o ensaio de CBR. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 11: Execução do ensaio de compactação. 
 
 
 
Figura 12: Compactação das 5 camadas igualmente distribuídas. 
 
 
 
 
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Figura 13: Corpo de prova após a compactação. 
 
 
 
Figura 14: Colocação do disco de papel filtro e do disco espaçador. 
 
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Figura 15: Leitura inicial no defletômetro. 
 
 
 
Figura 16: Imersão no tanque de água por quatro dias. 
 
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4.3. RESULTADOS 
 
 
Passados 04 dias, o molde foi retirado da água (Figura 17) e foi feita a leitura 
final no extensômetro (Figura 18), o qual apresentou um valor de 1,09 mm, o que 
significa que o corpo de prova expandiu 0,09 mm, ou seja, apresentou uma 
expansão de 9% em relação ao início. 
 
 
Figura 17: Retirada do molde após imersão de quatro dias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 18: Leitura final no extensômetro. 
 
 
 
A expansão, então, é calculada pela seguinte fórmula: 
Expansão (%) = 
odeprovacialdocorpleituraini
cialleiturainialleiturafin )( 
x 100 
Deste modo, os resultados se encontram apresentados na Tabela 02, abaixo. 
 
 
 
Tabela 02: Expansão CBR. 
 
 
Após a leitura, a água foi escoada durante 15 min para prosseguirmos com o 
ensaio. Colocamos o corpo-de-prova na prensa (Figura 19) e ajustamos a célula 
para realizar a leitura da carga aplicada para a devida penetração. 
 
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Figura 19: Prensa com pistão de penetração – Ensaio CBR. 
 
 
 
Aos poucos, aplicou-se a carga sobre o pistão de penetração sendo 
efetuadas as leituras. E através de cálculos, podemos encontrar os valores da 
capacidade de expansão do solo e da capacidade de resistência do solo, ou seja, o 
valor do ensaio CBR. É importante conhecer a constante de calibração da prensa (K 
= 1,8965) e o diâmetro e área da mesma (D = 5 cm e A = 19,63 cm2), pois assim são 
obtidas as pressões calculadas. Logo, como a configuração da curva pressão – 
penetração cumpre os critérios especificados no Manual do DAER, as pressões não 
precisam ser corrigidas. 
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Tabela 03: Resultados ensaio CBR. 
 
 
Com os valores da tabela acima, então, foi possível a elaboração do gráfico 
colocado, logo abaixo. 
 
 
 
Gráfico 02: Curva do ensaio CBR – Pressão/Penetração. 
 
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O índice de suporte Califórnia (CBR), em porcentagem, para cada corpo de 
prova, é obtido pela fórmula: 
 
 
Calcularam-se os seguintes valores de ISC: 46,71% para 2,54mm e 40,60% 
para 5,08mm. Adota-se para o índice CBR o maior dos valores obtidos para as 
penetrações de 2,54 mm e 5,08 mm, portanto 46,71%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSÕES 
 
 
Com a análise dos resultados de capacidade de suporte, obtiveram-se os 
valores de ISC (46,71%) e de expansão (0,09 mm), destaca-se a possibilidade de 
uso do solo amostrado como base de pavimento rígido de uma rodovia. Caberá ao 
engenheiro analisar as opções de projeto para encontrar a solução mais racional do 
ponto de vista da relação custo-benefício. 
A mistura de solo com 6% de cimento CP II - F produz uma curva pressão – 
penetração particular, pois esta é praticamente uma linha reta ascendente no final. O 
comportamento do gráfico de CBR se deve ao fato da presença do cimento, que nos 
quatro dias de imersão ganhou resistência. 
Como o solo utilizado para o ensaio continha cimento, isso fez com que 
melhorasse a coesão e a rigidez do corpo de prova, melhorando por isso a 
resistência do mesmo e tendo pouca penetração. 
Os ensaios de laboratório são de suma importância para o conhecimento do 
material que será utilizado em obra. Obtivemos parâmetros do comportamento da 
amostra citada no trabalho, podendo o engenheiro responsável tomar decisões 
cabíveis diante de um problema que possa vir a acontecer. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Solo – Análise 
Granulométrica. Rio de Janeiro, 1984. 
 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7182: Solos – Ensaio 
de Compactação. Rio de Janeiro, 1986. 
 
 
DEPARTAMENTO AUTÔNOMO DE ESTRADAS DE RODAGEM DAES/RS. EL 
007/01: Ensaio de Compactação. 2001. 
 
 
DEPARTAMENTO AUTÔNOMO DE ESTRADAS DE RODAGEM DAES/RS. EL 
009/01: Determinação do Índice de Suporte Califórnia. 2001. 
 
 
GEOTECNIA E FUNDAÇÕES. Disponível em: <http://geotecniaefundacoes.blogspot. 
com.br/2010/06/indice-de-suporte-california-cbr.html Acesso em: 15 nov. 2014.