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Prof. Patrício Pires – patricio.pires@gmail.com
CONTROLE DE COMPACTAÇÃO
DE SOLOS e ÍNDICE SUPORTE
CALIFÓRNIA
26/02/2013
Introdução 2
2ª Parte
Dia Mês Aula Programação
12
Fevereiro
- CARNAVAL
19 6ª
Compactação de solos:
Energia de compactação do Proctor Normal;
Controle de compactação;
Frasco de Areia;
Balão volumétrico;
Densímetro nuclear;
Óleo;
26 7ª Índice Suporte Califórnia (ISC ou CBR):
Energia de compactação do Proctor Normal.
5
Março
8ª
Compacidade de Solos Arenosos:
Determinação dos índices de vazios máximo e mínimo;
– Amostra Fofa; – Amostra Densa.
12 9ª Determinação da condutividade hidráulica de solos (permeabilidade):
Ensaio de carga variável; Ensaio de carga constante.
Introdução 3
3ª Parte
Dia Mês Aula Programação
19
Março
10ª Prova Parcial 02 / Entrega de Relatórios
26 11ª Ensaio de Cisalhamento Direto:
Ensaio em amostra arenosa
2
Abril
12ª Ensaio de Compressão Edométrica.
9
13ª
Determinação de Resistência Não-Drenada em Solos
Vane test de bancada;
Compressão simples;
Cone fall; Triaxial não consolidado e não drenado.
23 14ª Prova Parcial 03 / Entrega de Relatórios
30 15ª Prova final
Controle de Compactação 4
Determinar o grau de compactação do solo
compactado.
Densímetro Nuclear;
Frasco de Areia;
Balão de borracha;
GC=( Peso específico de campo/ Peso específico de projeto)*100
Densímetro Nuclear 5
Não destrutivo e pseudo-não destrutivo A medição se faz através da emissão de raios gama, por uma fonte radioativa. Estes raios são contados por um detector após terem atravessado o material. Dependendo da densidade, o número de raios que chegam ao detector será maior ou menor.
Existem 2 opções para a operação, dependendo do material e de sua espessura: retro transmissão ou transmissão direta.
A aplicação é de fácil interpretação em asfalto (1 minuto por ensaio) e em
concreto compactado com rolo (cerca de 10 minutos por ensaio) – em solos,
demanda uma constante calibração e aferição do tipo do solo
1. Método do Frasco de
Areia
Consiste em instalar em uma superfície do terreno uma bandeja com abertura circular de 15cm de diâmetro.
Através dessa abertura escava-se um buraco de 15cm de profundidade.
O solo escavado é pesado (Wt) e o volume do solo (Vt) é o volume do buraco aberto.
Enche-se o buraco com areia de densidade conhecida. Sabendo-se o peso da areia que preencheu o buraco pode-se calcular o volume.
Determinação da massa de areia que preenche o funil e o orifício no
rebaixo da bandeja:
1. Montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia,
determinar sua massa e anotar (M1).
2. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no
rebaixo da bandeja, e colocar esta sobre uma superfície plana. Deixar a
areia escoar até cessar o movimento no interior do frasco. Retirar o
conjunto frasco + funil, determinar sua massa e anotar (M2).
3. A massa de areia que preenche o funil e o orifício no rebaixo da bandeja
será: M3 = M1 – M2.
4. Repetir o procedimento de 1 a 3 pelo menos duas vezes. A massa da
areia M3 deverá ser a média de três determinações. Não são aceitos
resultados que diferenciem mais de 1% dó valor da média.
Método do frasco de areia
Determinação da massa específica da areia:
1. Montar o conjunto frasco + funil, estando o frasco cheio de areia,
determinar sua massa e anotar (M4).
2. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no
rebaixo da bandeja, e colocar esta sobre a borda de um cilindro metálico
de volume conhecido (V). Deixar a areia escoar até cessar o seu
movimento. Fechar o registro e retirar o conjunto frasco + funil,
determinar sua massa (M5).
A massa de areia que preenche o cilindro de volume conhecido será:
M6 = M4 – M5 – M3
M3 é a massa de areia que preencheu o funil e o orifício no rebaixo da
bandeja.
3. Repetir o procedimento de 1 a 3 pelo menos duas vezes. A massa da
areia que enche o cilindro deverá ser a média das três determinações.
Não são aceitos resultados que diferem de 1% do valor da média.
Método do Frasco de Areia
Calcular a massa específica da areia:
V
Mareia
6
areia = massa específica aparente da areia
M6 = massa da areia que preencheu o cilindro
V = volume do cilindro
Determinação da massa de areia que preenche a cavidade do terreno:
1. Limpar a superfície do terreno, tornando-a plana e horizontal.
2. Colocar a bandeja, certificando se há um bom contato entre a superfície
do terreno e a bandeja em torno do orifício central. Escavar com o
auxílio da talhadeira uma cavidade cilíndrica no terreno com
profundidade cerca de 15 cm.
3. Recolher cuidadosamente na bandeja o solo extraído da cavidade,
determinar a massa do material e anotar (Mh).
4. Determinar o teor de
umidade (h), do solo
extraído da cavidade
através do Speedy.
5. Montar o conjunto
frasco + funil, estando o
frasco cheio de areia,
determinar sua massa
(M7).
6. Instalar o conjunto frasco + funil, de modo que o funil fique apoiado no
rebaixo da bandeja. Deixar a areia escoar até cessar o seu movimento
no interior do frasco. Retirar o conjunto frasco + funil, determinar sua
massa e anotar (M8).
7. A massa de areia deslocada que preencheu o funil, o orifício no rebaixo
da bandeja e a cavidade do terreno será:
M9 = M7 – M8
8. A massa de areia deslocada que preencheu a cavidade no terreno será:
M10 = M9 – M3
Cálculos:
hM
M hareias
100
100
10
s = massa específica aparente seca do solo in situ
areia = massa específica aparente da areia
Mh = massa do solo extraído da cavidade no terreno
h = teor de umidade do solo extraído da cavidade do terreno
Subleito: GC 100%, CBR 2%, Exp. ≤ 2%
Reforço do Subleito: CBR subleito, Exp. ≤ 1%
(medida com sobrecarga de 10 lb)
Sub-base: CBR 20%, Exp. ≤ 1%
Base: CBR 80%, Exp. 0,5%, LL ≤ 25%, IP ≤ 6%
Índice de Suporte Califórnia (ISC)
Índice de Suporte Califórnia (ISC)
Objetivo
Determinar o valor relativo de suporte dos solos por meio de ensaio com amostras deformadas, moldadas na “umidade ótima” definida em ensaio de compactação.
É a base do dimensionamento de pavimentos flexíveis.
Mede a resistência do solo sob condições controladas de umidade e densidade
California Bearing Ratio (CBR)
Procedimento
Compreende 4 fases:
Preparação das amostras
Moldagem do corpo de prova
Expansão
Penetração
Preparação e moldagem da
amostra
1. Solo seco ao ar, destorroado, homogeneizado e
quarteado. O material é passado na peneira de ¾” (19,1mm) e separa-
se 6 kg – solos argilosos e siltosos
7 kg – solos arenosos ou pedregulhosos
Determina-se a umidade higroscópica
2. Moldagem feita na umidade ótima determinada pelo ensaio de
compactação. Adiciona-se a quantidade de água necessária para que o
solo atinja a umidade ótima.
Homogeneiza-se a amostra e procede-se a compactação do solo dentro
do molde.
3. O solo é compactado em 5 camadas aproximadamente iguais, com
soquete de 4,53 kg, caindo de uma altura de 45,72 cm e aplicando-se o
número de golpes correspondente a energia de compactação desejada.
4. Determina-se a umidade observando variação máxima de 0,5% da
ótima.
Expansão da amostra
1. Terminada a moldagem o disco
espaçador é retirado e monta-se o aparato para
que se observe a expansão da amostra no espaço
deixado pelo disco.
Esse aparato consta de: sobrecarga, extensômetro montado sobre um
tripé colocado no bordo superior do cilindro e um tanque com água
para imersão da amostra.
2. O conjunto é colocado no tanque com uma lâmina d´água de
aproximadamente 1” acima.
O conjunto fica imerso por 96h e devem ser feitas leituras de 24 em
24h.
A expansão varia de acordo com a natureza do solo. Solos turfosos e
argilosos podem sofrer expansões superiores a 10%.
Ensaio de penetração
1. Coloca-se o conjunto molde + amostra + sobrecarga na prensa e
executa-se o ensaio de penetração do pistão no solo com velocidade
constante de 0,5”/min. Faz-se leituras da carga de penetração no
extensômetro do anel dinamométrico.
2. As leituras no extensômetro do anel medem seus encurtamentos
provenientes das cargas.
Apresentação dos resultados
")1,0(
11
'
padrãoP
PCBR
Curva pressão x penetração
Se a curva apresentar ponto de inflexão deve-se fazer a correção.
Calcula-se a relação entre a pressão de penetração no solo ensaiado e
numa brita padrão para os valores de 0,1” e 0,2”. O maior dos dois valores
será o CBR do solo.
")2,0(
22
'
padrãoP
PCBR
c
Ensaio CBR (Califonia Bearing Ratio)
Curva pressão versus deformação –
gráfico com correção
Deformação (mm)
Ensaio CBR (Califonia Bearing Ratio)
(a) Base perfurada, (b) colocação do papel filtro, (c) esquema da compactação
(a) Disco anelar de carga, (b) e (c) montagem e esquema para determinação da expansão
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