Atividade - Ensaio CBR e Ensaio de Permeabilidade - Adson e Alberto

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA – CAMPUS VIII 
CENTRO DE CIÊNCIAS, TECNOLOGIA E SAÚDE – CCTS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
Disciplina: Mecânica dos Solos Experimental 1 
Alunos(as): Adson Michael Oliveira Castro e Alberto de Oliveira Serafim 
 
 
 
 
 
 
RESUMO- ENSAIO DE ÍNDICE SUPORTE CALIFÓRNIA (CBR) E ENSAIO 
DE PERMEABILIDADE DO SOLO 
 
 
 
 
 
 
 
 
ARARUNA – PB 
2020 
Ensaio de Índice de Suporte Califórnia (CBR) 
 O ensaio de CBR também chamado de ISC (Índice de Suporte Califórnia), foi 
desenvolvido nos Estados Unidos em 1929, com intuito de dimensionamento de 
pavimentos rodoviários. Foi readaptado posteriormente, e hoje em dia é o mais utilizado 
para obter informações quando o assunto é projetos de pavimentos rodoviários e até 
pavimentos de aeroportos. O ensaio foi desenvolvido para avaliação do nível de suporte 
de cargas sobre o solo, ou seja, qual seu limite de pressão antes que ocorra sua ruptura do 
subleito, os chamados: afundamentos plásticos. 
 Como vantagem do ensaio de CBR, temos a simplicidade para se obter os 
resultados, não necessitando de cálculos complexos. Já como desvantagem tem-se a 
complexidade para execução pelo operador, quantidade relativamente grande de amostra 
para se realizar o ensaio e tempo longo de procedimento, devido ao tempo de saturação 
(4 dias). 
O ensaio de CBR determina a relação entre a pressão necessária para que haja a 
penetração de um pistão cilíndrico padronizado em um corpo de prova de uma 
determinada amostra de solo, e ainda, a pressão necessária para que o mesmo pistão 
penetre em um brita graduada padronizada. 
 O ensaio de CBR também descobrir o índice de expansibilidade do solo, pois em 
determinado passo, o solo é imerso em água por 4 dias seguidos, dessa forma 
possibilitando uma análise do nível de expansão da amostra ensaiada. Esse nível de 
expansão está diretamente ligado à sua durabilidade. 
 O ensaio de CBR é composto por 3 etapas, sendo elas: 
Compactação do corpo de prova: é feita uma compactação com energia padronizada 
(Proctor), atendendo-se ao número certo de golpes e de camadas, de acordo com à energia 
desejada, ou seja, Proctor normal ou Proctor modificada. É utilizado no mínimo 5 corpos 
de provas com teor de umidades diferentes, para que possa ser traçado a curva do CBR. 
 
Figura 1 - Curva de compactação. 
Fonte: https://www.suportesolos.com.br 
Expansão: Logo após da moldagem dos corpos de prova, é possível obter os valores de 
expansão do solo. Os corpos de provas já preparados, são imersos em água por no mínimo 
4 dias, sendo realizadas leituras com auxílio do extensômetro a cada 24 horas. 
 
Fonte: https://www.suportesolos.com.br 
Resistência à penetração: O corpo de prova é retirado da água, e deixado ser drenada 
toda a água de forma natural por um período de 15 minutos. Em seguida, o corpo de prova 
é levado para prensa (Figura 3), onde será imprimida uma força até a ruptura do corpo de 
prova por um pistão cilíndrico, a uma velocidade de 1,27 mm/min. Com o auxílio de um 
anel, é registrado os valores necessários para cada corpo de prova. 
Fonte: https://www.suportesolos.com.br 
 
O cálculo de CBR é dado por: 
 
𝐶𝐵𝑅(%) =
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑜𝑢 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑎
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜
× 100 
Figura 2 - Curva de expansão. 
Figura 3 - Prensa de ruptura do corpo de prova. 
A partir dos dados obtidos é possível montar a curva de CBR (Figura 4). 
Fonte: https://www.suportesolos.com.br 
 
Ensaio de Permeabilidade do solo 
 
A permeabilidade dos solos é a propriedade relacionada a dificuldade ou facilidade do 
escoamento de água perante o solo. Portanto, conhecer a permeabilidade dos solos, 
através dos ensaios, é fundamental para etapas como drenagem, rebaixamento do nível 
d’água, para evitar futuro recalques em fundações, dentre outros problemas que podem 
surgir na obra. 
O ensaio de permeabilidade, permite obter o coeficiente de permeabilidade do 
solo, e pode ser feito in situ ou em laboratório. Quando realizado in situ, são realizados 
furos de sondagens para medir o volume de água absorvido ou retirado do solo, durante 
determinado intervalo de tempo, sendo um conjunto de ensaios de permeabilidade 
executados em furos de sondagens, que são usualmente utilizados para caracterização 
hidrogeotécnica dos terrenos considerados naturais. Algumas normas técnicas são 
responsáveis pela regulamentação destes ensaios, tais como a NBR 13292, que determina 
o coeficiente de permeabilidade de solos granulares à carga constante e a NBR 14545 que 
é referente a determinação em laboratório. 
Todo o ensaio, é feito com base na lei experimental de Darcy, que leva em 
consideração a velocidade de percolação da água em um solo e a relaciona ao gradiente 
hidráulico, que é diretamente proporcional a velocidade. Realizado através de fórmulas 
que o relacionam com sua granulometria. A determinação, pode ser feita utilizando-se 
permeâmetros de nível constante ou variável, podendo ainda ser feita in loco, por meio 
dos ensaios de tubo aberto. 
Figura 4 - Curva de CBR. 
O ensaio Lefranc, é o ensaio mais utilizado para determinação do coeficiente de 
permeabilidade in situ, podendo ser feito com carga constante ou variada, que consiste na 
medida da vazão, representada pelo volume d’água absorvido ou retirado, durante um 
intervalo de tempo, em função da aplicação de diferenciais de pressão induzida por 
colunas d’água, resultante da injeção ou da retirada de água do furo. Tudo isso, é dada 
pelas seguintes etapas: 
 
 
Fonte: https://paginas.fe.up.pt/~geng/ge/apontamentos/Cap_7_GE.pdf 
 
Figura 5 - Ensaio de permeabilidade do tipo Lefranc com carga constante. 
Q: vazão (m³/s) 
K: coeficiente de permeabilidade (m/s) 
C: coeficiente de forma relativo à cavidade (m) 
h: carga hidráulica(m) 
 
Onde no ensaio com carga hidráulica constante, como observado na figura (5a) 
introduz-se ou bombeia-se (5b) um dado volume de água na cavidade e registram-se as 
variações de nível piezométrico no furo de sondagem ao longo do tempo. A interpretação 
dos ensaios, baseia-se em certas hipóteses simplificativas, no qual o escoamento é 
laminar, o meio é isotrópico e homogêneo e que o regime de escoamento é permanente. 
Nestas condições, o Q é proporcional à permeabilidade, caracterizada pelo coeficiente K, 
e à carga hidráulica h: 
𝑄 = 𝑘. 𝐶. ℎ 
A carga hidráulica é dada pela altura de água no furo acima do nível freático, onde 
a carga é considerada nula antes do ensaio. Afim e minimizar os erros no cálculo do 
coeficiente de permeabilidade é conveniente que se possa garantir com boa aproximação 
a forma da cavidade, preferencialmente cilíndrica. Ainda na figura 5, é possível analisar 
expressões para determinar o valor de C. No caso da cavidade cilíndrica, sempre que a 
relação L/D (comprimento/diâmetro) do trecho ensaiado é superior a 2, aceita-se como 
razoável o valor do coeficiente C, determinado pela seguinte fórmula: 
𝐶 =
2𝜋𝐿
ln
2𝐿
𝐷 
 
O ensaio com carga hidráulica variável, introduz-se ou bombeia-se um dado 
volume de água na cavidade e registram-se as variações de nível piezométrico no furo de 
sondagem ao longo do tempo, e este ensaio é, em geral, realizado em solos pouco 
permeáveis. Na figura 6, representa-se, em esquema, o dispositivo de Brillant com o qual 
é possível fazer a determinação do coeficiente de permeabilidade quando a carga h é 
variável ao longo do tempo e apresenta-se a fórmula teórica geralmente utilizada para a 
determinação do coeficiente de permeabilidade quando se realizam este tipo de ensaios 
em furos de sondagem cuja área transversal é representada por S. 
𝐾 =
𝑆
𝐶(𝑡 − 𝑡0)
× 𝑙𝑛
ℎ0
ℎ
 
 
Fonte: https://paginas.fe.up.pt/~geng/ge/apontamentos/Cap_7_GE.pdf 
 
I) Campânula imersa equilibrada pela tara P 
II) Rebaixamento instantâneo devido à atuação de P’ 
III) Final da subida 
 
 
 
 
 
Figura6- Ensaio de permeabilidade do tipo Lefranc (dispositivo de Brillant) com carga variável. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Pinto, C. S. Curso Básico de Mecânica dos Solos em 16 Aulas. São Paulo: Oficina de 
Textos, 2006, 3 ed. 
 Wilson, S. I. Manual de sondagens. São Paulo: Associação Brasileira de Geologia de 
Engenharia, 1999, 4 ed. 
Determinação do Índice de Suporte Califórnia (CBR) – Ensaio Geotécnico – Resumo. 
Disponível em: https://www.suportesolos.com.br/blog/determinacao-do-indice-de-
suporte-california-cbr-ensaio-geotecnico-resumo/129/. Acesso em: 28/11/2020. 
Ensaios in situ. Geologia de Engenharia. Disponível em: 
https://paginas.fe.up.pt/~geng/ge/apontamentos/Cap_7_GE.pdf. Acesso em: 28/11/2020