ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC) ou (CBR)

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC) ou 
CALIFÓRNIA BEARING RATIO (CBR)
Matheus Gustavo Naves dos anjos
Murilo Henrique de Oliveira
Romário Júnior Santos 
INTRODUÇÃO
Entre os anos de 1928 e 1929, o Califórnia Division of Highways (CDH) realizou investigações sobre as causas de rupturas de pavimentos asfálticos em rodovias estaduais.
 Foram realizados vários testes e ensaios laboratoriais com o intento de prever o desempenho dos materiais de pavimentação utilizados.
 As condições de drenagem, das áreas do pavimento que apresentavam ruptura, foram analisadas e trincheiras foram abertas para coleta de amostras não perturbadas.
Após as análises foi observado que as principais causas de rupturas eram:
 Deslocamento lateral do solo do subleito devido à absorção de água na estrutura e amolecimento (plastificação) dos solos.
Consolidação diferencial de camada.
Excessiva deformação vertical dos materiais e camadas sob ação de cargas.
Em 1929 foi feita uma tentativa de ensaio em laboratório para simular as condições de campo (umidade e carregamento). O ensaio permitia eliminar, em grande parte, as condições de plasticidade que seriam motivo da consolidação por ação do tráfego. As condições de ensaio foram: 
Sobrecarga (simular o peso do pavimento)
Imersão (simular o degelo e saturação do solo)
Então assim o novo teste (CBR) mediria a resistência do solo ao deslocamento lateral, combinando a influência de sua coesão e de seu atrito interno.
As Condições do ensaio do CBR foram: 
Cargas para compactação: a investigação determinou que 14 MPa seria a pressão necessária para reproduzir em laboratório as densidades dos subleitos.
Cargas estáticas em laboratório.
Controle de campo: peso e soquete. 
Os resultados das investigações laboratoriais, comparadas às observações de campo, foram: 
subleitos satisfatórios: expansão < 3% 
Sub-bases e bases: expansão < 1% 
DETALHES DO ENSAIO
O objetivo do ensaio é determinar o índice de suporte Califórnia (CBR) e a expansão (E). 
O ensaio é composto de três etapas:
Compactação do corpo de prova.
Obtenção da curva de expansão.
Medida da resistência á penetração.
Compactação do corpo de prova
São compactadas cinco amostras de teores de umidade crescente, segundo o método Proctor, utilizando-se o molde grande de 6 polegadas (aproximadamente 150 mm) de bronze ou material tratado (com banho eletrolítico ou ferro fundido), sendo colocado no fundo um disco espaçador de 63,5 mm de altura, cuja função é de que o solo a ser compactado não ocupe totalmente o molde, promovendo um espaço para posterior colocação da sobrecarga a ser utilizada na determinação da expansão. As amostras são colocadas em cinco camadas, com o soquete grande, sendo que o número de golpes depende da energia de compactação, conforme tabela a seguir: 
Energia de compactação para o ensaio CBR
É importante que antes de lançar uma nova camada, sempre se faça uma escarificação da camada compactada para promover aderência entre as camadas
Após a compactação, retira-se o molde da base perfurada, inverte-o retirando o disco espaçador e o solo é pesado.
Modelo do ensaio CBR
Na primeira imagem estão a base perfurada e o colarinho.
A segunda é onde se coloca o papel filtro no fundo do molde. O molde é apoiado sobre uma base rígida preferencialmente de concreto.
a) Compactação do corpo de prova.
b) Pesagem.
c) Curvas típicas de compactação.
Obtenção da curva de expansão
Após a compactação, o corpo de prova dentro do molde cilíndrico, no espaço deixado pelo disco espaçador, é colocado o prato com haste perfurado e sobre este, o disco anelar de aço que é dividido em duas partes com aproximadamente 2270 g (10 lbs), sendo que cada carga anular (5 lbs) corresponde a aproximadamente 2,5 polegadas de pavimento. Sobre a haste do prato perfurado é apoiada a haste do relógio comparador fixado no porta-extensômetro, anotando-se a leitura inicial. Coloca-se o corpo de prova imerso por 4 dias, medindo-se a expansão, que é definida como a relação entre o aumento da altura do corpo de prova e a sua altura inicial, expresso em porcentagem. 
Modelo para determinação de expansão
- Disco anelar de sobrecarga.
- Montagem e esquema para determinação da expansão.
Modelo para determinação de expansão
Medida da resistência à penetração
Retira-se o corpo de prova da embebição e de sobre ele, o prato perfurado com a sobrecarga e deixa escorrer (drenar) por 15 minutos. Após isso, recoloca-se a sobrecarga e leva-se o corpo de prova à prensa para ser rompido através da penetração do pistão a uma velocidade de 1,27 mm/mim. São anotadas as leituras para as penetrações de 0,63; 1,27; 1,90; 2,54; 3,17; 3,81; 4,44; 5,08; 6,35; 7,62; 8,89; 10,16; 11,43 e 12,70 mm, sendo que esta última leitura corresponde ao tempo de 10 minutos. No caso de se utilizar de uma prensa com anel dinanométrico, anotam-se as leituras do relógio comparador acoplado ao mesmo, em mm, que medem encurtamentos diametrais provenientes da atuação das cargas, e multiplicando-se este valor lido pela “constante do anel”, que é obtida quando da sua calibração (curva da carga aplicada ao anel versus a leitura do relógio comparador), obtém-se o valor da carga, que dividida pela seção transversal do pistão resulta no valor da pressão aplicada. A velocidade de penetração do pistão é controlada com auxílio de um cronômetro e do acompanhamento dos valores da penetração registrados no relógio comparador fixado no pistão e com a haste apoiada no molde. Com esses valores traça-se a curva pressão versus penetração.
Prensa do ensaio do CBR
Curva pressão vs penetração – gráfico com correção
A correção da curva apresentada na figura é necessária quando ocorre ponto de inflexão, sendo necessário traçar a tangente até sua intersecção com o eixo das abcissas, obtendo-se o valor do deslocamento c, sendo que a curva corrigida iniciaria no ponto de intersecção da tangente com o eixo das abcissas. Assim sendo, as leitura P¹ e P², correspondentes respectivamente à penetração de 2,54mm (0,1’’ ou 1000 psi) e 5,08mm (0,2’’ ou 1500 psi) deverão ser deslocadas de c, como mostrado na figura, obtendo-se os valores de P¹’ e P²’, que são os valores das pressões corrigidas. Este tipo de curva ocorre principalmente quando se utiliza equipamento manual devido a sensibilidade do operador no início do ensaio em relação a resposta dada pelo solo à aplicação da carga, sendo difícil manter-se a velocidade constante. Hoje já existem disponíveis equipamentos automáticos que mantêm a velocidade de aplicação de carga constante e portanto fornecem curvas sem necessidade de correção.
CÁLCULO DO VALOR DE ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA
Para o cálculo do ISC ou CBR é adotado o maior dos valores obtidos para as pressões lidas (se a curva não apresenta inflexão) ou corrigidas nas penetrações de 2,54 mm e de 5.08 mm. Geralmente o valor correspondente à penetração de 5,08 mm é o maior e caso ocorra o inverso, costuma-se repetir o ensaio para diminuir qualquer dúvida. O valor do CBR é dado pela equação a seguir.
Os valores correspondentes à pressão padrão para as penetrações de 2,54 mm e de 5,08 mm estão apresentados na tabela e são aquelas obtidas para a amostra de brita graduada e de alta qualidade que foi utilizada como padrão de referência e apresenta CBR = 100%
Apresentação dos resultados do ensaio para determinação da capacidade de suporte (ISC ou CBR)
Na figura a seguir estão apresentados os resultados do ensaio, que deverão ser apresentados em uma única folha.
Curva de compactação (massa específica aparente seca vs teor de umidade) assinalando-se a massa específica aparente seca máxima e o respectivo teor de umidade (teor de umidade ótimo).
Curva de expansão vs teor de umidade : Destacando-se o valor da expansão correspondente ao teor de umidade ótimo obtido na curva de compactação.
Curva do ISC ou CBR vs teor de umidade : Anotando-se o valor correspondente ao teor de umidade ótimo (obtido na curva de compactação).
Apresentação dos
resultados do ensaio para determinação da capacidade de suporte (ISC ou CBR)
Normas ABNT
O ensaio de índice de suporte califórnia é padronizado aqui no Brasil pela norma ABNT NBR 9895 de junho/1987, com normas complementares:
NBR 5734 : Peneiras para ensaios - Especificações.
NBR 6457 : Amostras de solo – Preparação para ensaio normal de compactação e ensaios de caracterização – Método de ensaio.
NBR 7182 : Solo – Ensaio de compactação – método de ensaio.