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Viviane Feitosa Pimentel
ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE SOLOS GRANULARES,
MELHORADO COM CIMENTO NA CONSTRUÇÃO DE VIAS URBANAS
Palmas - TO
2017
VIVIANE FEITOSA PIMENTEL
ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE SOLOS GRANULARES,
MELHORADO COM CIMENTO NA CONSTRUÇÃO DE VIAS URBANAS
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) I elaborado e
apresentado como requisito parcial para obtenção do título de
bacharel em Engenharia Civil pelo Centro Universitário
Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA).
Orientador: Prof. Esp. Euzir Pinto Chagas.
Palmas– TO
2017
VIVIANE FEITOSA PIMENTEL
ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DE SOLOS GRANULARES,
MELHORADO COM CIMENTO NA CONSTRUÇÃO DE VIAS URBANAS
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) I elaborado e
apresentado como requisito parcial para obtenção do título de
bacharel em Engenharia Civil pelo Centro Universitário
Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA).
Orientador: Prof. Esp. Euzir Pinto Chagas.
Aprovado em: 12 / maio / 2017
BANCA EXAMINADORA
Prof.Esp. Euzir Pinto Chagas
Orientador
Centro Universitário Luterano de Palmas – CEULP
Prof. Dra Elizabeth Hermandez Zubeldia
Avaliador
Centro Universitário Luterano de Palmas - CEULP
Prof. M. Sc Edivaldo Alves dos Santos
Avaliador
Centro Universitário Luterano de Palmas - CEULP
Palmas –TO
2017
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 11
1.1 Problema ............................................................................................................................ 12
1.2 Justificativa ........................................................................................................................ 13
1.3 Objetivos ............................................................................................................................ 14
1.3.1 Objetivo Geral ................................................................................................................. 14
1.3.2 Objetivo Específico ......................................................................................................... 14
2 REFERENCIAL TEÓRICO ............................................................................................ 15
2.1 Pavimento .......................................................................................................................... 15
2.2 Evolução histórica da pavimentação .................................................................................. 15
2.2.1 História da pavimentação ............................................................................................... 15
2.2.2 Situação atual da pavimentação no Brasil ...................................................................... 17
2.3 Classificação dos pavimentos ............................................................................................ 18
2.3.1 Pavimentos rígidos .......................................................................................................... 18
2.3.2 Pavimentos flexíveis ........................................................................................................ 19
2.3.3 Pavimentos semi-rígido ................................................................................................... 20
2.4 Camadas constituintes ........................................................................................................ 20
2.4.1 Subleito ............................................................................................................................ 21
2.4.2 Regularização do subleito ............................................................................................... 21
2.4.2.1 Reforço do subleito .................................................................................................... 21
2.4.3 Sub-base .......................................................................................................................... 22
2.5 Definição de solo ................................................................................................................ 22
2.5.1 Estruturas dos solos ........................................................................................................ 22
2.5.1.1 Solos do tipo coesivos ................................................................................................ 23
2.5.1.2 Solos não coesivos ...................................................................................................... 23
2.5.2 Índices físicos .................................................................................................................. 23
2.6 Ensaios para caracterização do solo ................................................................................... 24
2.6.1 Granulometria ................................................................................................................. 24
2.6.2 Ensaio de peneiramento .................................................................................................. 26
2.6.3 Ensaios de consistência................................................................................................... 28
2.6.3.1 Limite de liquidez (LL) ................................................................................................ 28
2.6.3.2 Limite de plasticidade (LP) .......................................................................................... 29
2.6.3.3 Índice de plasticidade (IP) ........................................................................................... 31
2.6.4 Compactação dos solos ................................................................................................ 441
2.6.4.1 Curva de compactação ............................................................................................. 442
4
2.6.4.2 Ensaio de compactação ................................................. Erro! Indicador não definido.3
2.6.4.2.1 material necessário para a compactação ............................................................... 33
2.6.4.3 Ensaio de Proctor normal .......................................................................................... 35
2.6.5 Índice de suporte Califórnia ............................................................................................ 35
2.7 Estabilização do solo .......................................................................................................... 36
2.7.1 Estabilização de solos com cimento ................................................................................ 37
2.7.1.1 Cimento portland ..................................................................................................... 37
2.7.2 Base do solo cimento ...................................................................................................... 38
2.7.3 Base de solo melhorado com cimento ............................................................................. 38
2.8 Conceito de dosagem de solo cimento ............................................................................... 38
2.8.1 Método da ABNT ....................................................................................................... 39
2.9 Processo de construção ...................................................................................................... 40
2.9.1 Mistura no local da obra .............................................................................................. 40
2.9.2 Mistura com usinas .......................................................................................................... 42
2.9.2 .1 Execução da mistura para solo cimento .................................................................. 42
2.10 Classificação dos solos ..................................................................................................... 44
2.10.1Classificação TRB .......................................................................................................... 44
2.11 tipos de vias ......................................................................................................................46
2.11.1 estabelecimento de parâmetros de tráfego para classificação das vias.......................46
3 METODOLOGIA .............................................................................................................. 50
3.1 Apresentação do objeto de estudo ...................................................................................... 50
3.1.1 Mapeamento das amostras de materiais granulares ...................................................... 50
3.2 Materiais utilizados ............................................................................................................ 51
3.2.1 Solo granulares ............................................................................................................... 51
3.2.2 Cimento – solo melhorado com cimento ......................................................................... 52
3.2.2.1 Cimento – solo cimento ............................................................................................. 52
3.2.3 Água potável.................................................................................................................... 53
3.2.4 Materiais necessários para coleta das amostras: ........................................................... 53
3.3 Métodos .............................................................................................................................. 53
3.3.1 Metodologia de laboratório ............................................................................................ 53
3.3.2 Ensaios de caracterização .............................................................................................. 54
3.4 Preparação das amostras .................................................................................................... 54
3.4.1 Solo natural ..................................................................................................................... 55
3.4.2 Análise granulométrica ................................................................................................... 55
3.4.2.1 Análise granulométrica por peneiramento ............................................................. 55
5
3.4.2.2 Limite de liquidez (LL) ............................................................................................. 56
3.4.2.3 Limite de plasticidade (LP) ...................................................................................... 56
3.4.3 Ensaios mecânicos .......................................................................................................... 57
3.4.3.1 Compactação (NBR 7182/86) ................................................................................... 57
3.4.3.2 Índice de suporte Califórnia (DINT-ME 049/2014) ............................................... 58
4 ORÇAMENTO ................................................................................................................... 59
5 CRONOGRAMA ............................................................................................................... 60
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 61
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Seção - típica de pavimento rígido ........................................................................... 18
Figura 2 - Seção típica de pavimento flexível .......................................................................... 19
Figura 3 - Camadas constituintes do pavimento ....................................................................... 20
Figura 4 - Curva granulometrica ............................................................................................ 285
Figura 5 - Obtenção dos índices D10 D30 e D60 ..................................................................... 26
Figura 6 - Sequência de ensaio de granulometria ..................................................................... 28
Figura 7 - Aparelho de casagrande ........................................................................................... 29
Figura 8 - Ensaio de limite de plasticidade............................................................................... 30
Figura 9 - Curva de compactação ............................................................................................. 32
Figura 10 – Esquema para distribuição do cimento ................................................................. 41
Figura 11 - Usina de solo cimento ............................................................................................ 42
Figura12- Classificação das vias e parâmetro de tráfego.........................................................49
Figura 13 - Localização das amostras....................................................................................... 51
LISTA DE TABELAS
Tabela 01 - Teor de cimento sugerido para o ensaio de compactação do solo cimento ........... 44
Tabela 02 - Classificação dos solos .......................................................................................... 48
Tabela 03 - Orçamento do projeto de pesquisa ........................................................................ 57
Tabela 04 - Cronograma de atividades ..................................................................................... 58
8
LISTA DE FÓRMULAS
Fórmula 01 – Coeficiente de uniformidade .............................................................................. 26
Fórmula 02 - Umidade .............................................................................................................. 31
Fórmula 03 – Limite de liquidez .............................................................................................. 33
Fórmula 04 - Índice de plasticidade ......................................................................................... 35
Fórmula 05 – Teor de umidade................................................................................................. 40
9
LISTA DE SÍMBOLOS
ºC grau Celsius
cm centímetro
g grama
h teor de umidade
IP Índice de Plasticidade
kg quilograma
km quilômetro
LL limite de liquidez
LP limite de plasticidade
Min minuto
Ml mililitro
mm milímetro
nº número
N número de golpes na determinação de um ponto do ensaio
Ph massa do solo
Ps massa do solo seco
Psi libras por polegada
rpm rotação por minuto
10
LISTA DE ABREVIATURA
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
CBR Califórnia Bearing Ratio
CNT Confederação Nacional do Transporte
CEULP Centro Universitário Luterano de Palmas
CPs Corpos-de-prova
DNER Departamento Nacional de Estradas de Rodagem
DNIT Departamento Nacional de Infra-estrutura de Transportes
GPS Global Positioning System
HRB HighWay Research Board
ISC Índice Suporte Califórnia
LMS Laboratório de Mecânica dos Solos
NBR Norma Brasileira Regulamentadora
RCS Resistência a Compressão Simples
TRB Transportation Research Board
ULBRA Universidade Luterana do Brasil
1 INTRODUÇÃO
A via é o meio para interligar rotas de mercadorias, circulação de veículos, além do
trânsito de pessoas. Sendo importante para a população que tem a necessidade de percorrer
longas distâncias em pouco tempo de viagem. O significativo aumento da população demanda
a ampliação da infraestrutura urbana, como por exemplo, a criação de novos bairros, que
necessitam de implantação de ruas internas e estradas de acesso. Estas obras trazem grandes
desafios à engenharia geotécnica, pois, sempre é necessária a busca de alternativa para
estabilização de solo, quando há inexistência de materiais de construção em jazidas locais
com características técnicas adequadas para as camadas de base ou sub-base.
O solo do tipo granular arenoso resulta num material de baixa plasticidade, muito
sujeito à erosão, patologias do tipo panelas e buracos, quando usado nas camadas base e sub-
base de vias pavimentadas sem uma interversão de estabilidade adequada e segurança das
mesmas (SENÇO, 2001). Sendo assim, é necessário recorrer a jazidas que forneçam solo
propício para o uso. Entretanto, algumas jazidas encontram-se a longas distâncias, o que onera
consideravelmente os custos das obras rodoviárias.
Desenvolver formas alternativas ao transporte de materiais distantes é fundamental
para que seja possível diminuir os devidos custos, consumo dos recursos naturais, reduzir a
poluição e também danos globais para o meio ambiente.
O presente estudo tem como objetivo, analisar o comportamento mecânico do solo
com a utilização de adição de cimento em solos do tipo granular arenoso, no que tange
estabilização e resistência necessária nas camadas inferiores para obtenção de pavimento, para
a contribuição de melhoria de várias propriedades no comportamento do solo e a relação
custo-benefício.
12
1.1 Problema
As normas de pavimentação exige um padrão técnico de qualidade para garantir a
segurança, conforto e vida útil do projeto, mesmo que o fator economicamente viável seja
desfavorável, os padrões técnicos exigem que o solo para base e sub-base tenham
características adequadas para fins de pavimentação conforme a demanda do tráfego. No
entanto o material que geralmente encontra-se nas jazidas, que atendam ao Departamento
Nacional de Infra-estrutura de Transportes (DNIT), não estão próximos dos locais de
execução, ocasionando um aumento do custo no transporte de materiais, necessitando assim
de uma intervenção com a utilização de aditivos ou materiais agregados. Com base nesse
contexto, o que fazer para garantir que esses materiais com qualidades inferiores ás
especificadas, atendam às exigências mínimas de projeto?
13
1.2 Justificativa
A pavimentação na construção de rodovias é constituída de diferentes camadas de
solos, sendo que cada camada possui suas características específicas para que possa atender as
solicitações de serviços e resistência exigidos por normas. Para Senço (1997) o pavimento é
um sistema com várias camadas de espessura infinita que se assenta sobre um semi-espaço
infinito e exerce a função de fundação da estrutura.
As camadas utilizadas na estrutura da pavimentação de rodovias são compostas por
solos, sendo esses encontrados no entorno da obra ou em jazidas próximas do local de
execução. Considerando que na maioria dos casos, o material encontrado no sub leito não
atinge as características de resistência mecânicas apropriada para a pavimentação, isto implica
na busca de materiais nas jazidas. Entretanto, quando estas se encontram a grandes distancias
do local da obra gera custos adicionais com o transporte. Ainda, levando em consideração que
os materiais encontrados das jazidas são limitados, a retirada de um grande volume de
material pode resultar na escassez e consequências ambientais, tais como, desmatamento da
área, degradação ambiental, erosões no solo, assoreamento, poluição, dentre outros. Estudos
apontam que a movimentação de material representa os maiores gasto na execução da
pavimentação asfáltica, consequência de que os materiais de boa qualidade são somente
encontrados distante do local da obra. Para atenuar estes gastos e consumo de material
natural, a adição de cimento no solo é comumente utilizada como uma técnica de
estabilização dos solos encontrados no local.
A finalidade desse trabalho é analisar o comportamento mecânico de solos
estabilizados com cimento Portland para as camadas de base e sub-base a vias urbanas,
através de ensaio de caracterização, utilizados em laboratório, no qual acontecerá a avaliação
do seu efeito em solo com baixa resistência.
14
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo Geral
O objetivo principal do trabalho é analisar o comportamento mecânico dos solos
granulares, com adição do cimento Portland, a fim de melhorar as características de suporte
dos materiais das camadas de base e sub-base na construção de pavimentação em vias
urbanas.
1.3.2 Objetivo Específico
• Analisar o material a ser estudado;
• Realizar os ensaios de granulometria, limite de liquidez, plasticidade,
compactação, Califórnia Bearing Ratio (CBR) e expansão;
• Realizar e avaliar o ensaio de compressão simples do solo cimento;
15
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Pavimento
Segundo Senço 1 (1997), pavimento é uma estrutura de múltiplas camadas de
espessuras finitas, construída sobre a face final de terraplenagem, destinada técnica e
economicamente a resistir aos esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima, e a
propiciar aos usuários melhoria nas condições de rolamento, com conforto, economia e
segurança.
De acordo com o manual de pavimentação DNIT (2006), pavimento é a estrutura
edificada após a terraplenagem e destinada, econômica e simultaneamente em seu conjunto, a:
a) Resistir e distribuir ao subleito os esforços verticais produzidos pelo tráfego;
b) Melhorar as condições de rolamento quanto a comodidade e segurança;
c) Resistir aos esforços horizontais gerados no pavimento tornando mais durável
a superfície de rolamento.
2.2 Evolução histórica da pavimentação
2.2.1 História da pavimentação
Adotando como objetivo deste trabalho o melhoramento da sub-base de uma via que
passará a ser uma pavimentação, faz-se necessário conhecer a história desta técnica milenar.
Construir via de transporte é uma preocupação e atividade das civilizações passadas,
provocadas por razão econômica, de integração regional e de cunho militar; pavimentar as
vias tornou-se atividade essencial para a adequação e preservação dos caminhos mais
estratégicos, ainda na Antiguidade (BALBO, 2007).
1 Pode-se afirmar que os romanos já tinham uma boa malha viária há mais de 2.000 anos. Das
vias romanas, a mais conhecida de todas, criada em 312 a.C. é a Via Ápia, tinha o objetivo de ligar
Roma a Cápua, uma distância de 195 km, para que no período de não-inverno o exército romano
chegasse mais rápido (SENÇO, 2008).
16
Ainda, Segundo Bernucci (2008), conhecer a história da pavimentação nos faz
compreender à própria história da humanidade, passando pelas grandes conquistas territoriais,
pelo povoamento dos continentes.
A história também é constituída de camada como os pavimentos e, constantemente, as
estradas formam um caminho para examinar o passado, daí serem uma das primeiras buscas
dos arqueólogos nas explorações de civilizações antigas (BALBO,2007);
O estabelecimento das primeiras técnicas de pavimentação, considerando seus
objetivos, extensões e impactos sociais devem ser atribuídos à forma de
organização urbana dos povos etruscos e cartagineses, de cujas experiências
tirou proveito a civilização romana, criando e aperfeiçoando técnicas que
perduraram por dois mil anos, estendendo-se por outros continentes além da
Europa, servindo de referência para a primeira obra de pavimentação de
estradas no Brasil Colônia. (BALBO, 2007, p. 10).
A técnica de pavimentação utilizada pelos romanos aprimorava-se à medida que
Roma, durante o período de consolidação da República, empenhava-se, constantemente na
abertura de novos caminhos, como forma de expansão de seu território. Os construtores da
época eram obrigados a tirar o melhor proveito possível dos materiais disponíveis nas regiões
próximas. O uso das técnicas romanas de pavimentação, ainda que de forma limitada,
estendeu-se praticamente até meados do século XVIII (BALBO, 2007).
Semelhantemente aos dias de hoje, as vias eram compostas por uma fundação e uma
camada de superfície, que variavam conforme os materiais disponíveis e a qualidade do
terreno natural. Com a expansão da utilização do cimento Portland nas construções, na
segunda metade do século XIX, o concreto viria a ser utilizado na pavimentação de vias,
como ocorreu pela primeira vez em Grenoble França, em 1879 (BALBO, 2007).
Segundo Senço (2008), após a multiplicação de abundante número de métodos de
dimensionamento de pavimentos, a maioria deles de forma empírica e intuitiva, e outros
buscando somar pontos positivos de alguns métodos, criando um novo e patenteando como
autoria própria.
Um dos primeiros métodos de dimensionamento de pavimentos, foi desenvolvido pelo
engenheiro O.J. Porter, diretor da Divisão de Materiais do California Highway Department,
nos anos 30. Seu dimensionamento é aplicado até hoje em dia, onde seu fundamento consistia
17
na realização de um ensaio de resistência a penetração, o CBR, associado a curvas
estabelecidas em função da intensidade do tráfego (SENÇO, 2008).
Conforme Balbo (2007), a primeira rodovia pavimentada no Brasil da qual se tem
registro histórico é a ligação São Paulo - Santos, e não a ligação Rio-Petrópolis (esta
pavimentada com técnica semelhante cerca de noventa anos mais tarde). O mérito da obra
deve ser atribuído, do ponto de vista de engenharia, aos engenheiros da Escola de
Fortificações de Lisboa, conhecedores de técnicas romanas de pavimentação.
Segundo Senço (2008), no Brasil usa-se no desenvolvimento de projetos, o método do
DNER proposto pelo engenheiro Murilo Lopes de Sousa, método empírico baseado no ensaio
de CBR, no qual se usa amostras de solo para dimensionar as camadas que compõem o
pavimento.
2.2.2 Situação atual da pavimentação no Brasil
Segundo os levantamentos da Confederação Nacional do Transporte – CNT, (2016), a
grande maioria dos pavimentos do Brasil é considerado de baixo conforto ao rolamento,
incluindo muitos trechos da concessão da malha federal. Estima-se que são gastos de 1 a 2
bilhões de reais, por ano, para manutenção das rodovias federais. Acredita-se que seriam
necessários R$ 10 bilhões para recuperação de toda a malha viária federal.
No Brasil, a densidade da malha rodoviária pavimentada é ainda muito pequena,
principalmente quando confrontada com a de outros países de dimensão territorial
semelhante. São aproximadamente 25 km de rodovias pavimentadas para cada 1.000 km² de
área, o que corresponde a apenas 12,3% da extensão rodoviária nacional. Nos Estados Unidos,
são 438,1 km por 1.000 km2 de área. Na China, 359,9 km e na Rússia, 54,3 km. Ao analisar
as regiões, o Nordeste concentra o maior percentual de infraestrutura rodoviária (30,8%),
seguido do Sudeste (19,3%), do Sul (18,5%), do Centro-Oeste (17,6%) e do Norte (13,7%)
(CNT, 2016).
Conforme a Pesquisa CNT de Rodovias (2016), dos 103.259 km analisados, 58,2%
apresentam algum tipo de problema no estado geral, cuja avaliação considera as condições do
pavimento, da sinalização e da geometria da via. Quanto ao pavimento, 48,3% dos trechos
avaliados receberam classificação regular, ruim ou péssimo. Na sinalização, 51,7% das
rodovias apresentaram algum tipo de deficiência. Na variável geometria da via foram
constadas falhas em 77,9% da extensão pesquisada.
18
Ainda, segundo a pesquisa, a má qualidade das rodovias é resultado de um histórico de
baixos investimentos no setor. Em 2015, o investimento federal em infraestrutura de
transporte em todos os modais foi de apenas 0,19% do PIB (Produto Interno Bruto). O valor
investido em rodovias (R$ 5,95 bilhões) foi quase a metade do que o país gastou com
acidentes apenas na malha federal (R$ 11,15 bilhões) em 2015. Já em 2016, até setembro, dos
R$ 6,55 bilhões autorizados para investimento em infraestrutura rodoviária, R$ 6,34 bilhões
foram pagos.
2.3 Classificação dos pavimentos
Como o pavimento é uma estrutura constituída por diversas camadas, existem serias
dificuldades para achar um termo que possa definir toda a estrutura. Essencialmente pode-se
classificar a estrutura de um pavimento em: rígidos, semi-rígidos e flexíveis. Alguns autores
classifica-os em apenas dois grupos, retirando o grupo de pavimento semi-rígidos aos demais.
2.3.1 Pavimentos rígidos
Pavimentos rígidos são aqueles que têm pouca deformabilidade, e são constituídos
essencialmente de concreto de cimento. Onde rompe por tração na flexão, quando sujeito a
deformações (SENÇO, 1997).
Segundo Souza (1980), o pavimento rígido é constituído por uma placa de concreto de
cimento, camada que tem a função de base e revestimento. No pavimento rígido o
dimensionamento é norteado pela resistência do próprio pavimento, (Figura 1).
Figura 1-Seção - típica de pavimento rígido
Fonte: https://www.google.com.br/search?q=seccion+tipica+de+un+pavimento+rigido
19
Por apresentar um alto módulo de elasticidade e rigidez, os pavimentos rígidos tende a
distribuir a carga sobre uma área relativamente maior, diminuindo assim as tensões (YODER;
WITCZAK, 1975; apud D’AGOSTIN, 2010, p. 28).
2.3.2 Pavimentos flexíveis
Segundo Souza (1980), o pavimento flexível é formado por um conjunto de camadas,
constituídas por revestimento, base, sub-base, reforço de subleito, e subleito. Sendo que as
últimas correspondem ao terreno de fundação. De acordo com o autor, deve ser definido as
espessuras de cada camada, levando em consideração a capacidade de suporte dos materiais
constituintes e o volume de trafego, para dimensionamento de um pavimento deste tipo.
Na avaliação de Senço (1997), o pavimento flexível se caracteriza pela possibilidade
de limitada deformação sem acarretar danos estruturais. Além disso, são dimensionados para
resistir à tração e compressão na flexão proveniente da carga aplicada sobre o pavimento, no
entanto, podem apresentar deformação permanente e possível rompimento por fadiga.
Figura 2-Seção típica de pavimento flexível
Fonte: https://www.google.com.br/search?q=seção+transversal+típica+de+pavimento+flexível.
20
Segundo Yoder e Witczak (1975, apud D’AGOSTIN, 2008), nos pavimentos flexíveis
existe uma carga pontual oriunda dos esforços nos pontos de aplicação das cargas, ou seja, as
tensões são distribuídas em uma área relativamente pequena. Diferente do pavimento rígido,
pois as tensões são distribuídas por uma grande área, sendo mais nas camadas de base e sub-
base, gerando uma proteção maior no subleito em relação a esses esforços gerados pelas
cargas.
2.3.3 Pavimentos semi-rígido
Esse pavimento é caracterizado por uma base cimentada por algum aglomerante com
propriedades cimentícias (estabilização química), (DNIT, 2006). É o caso de uma camada de
solo cimento revestido por asfalto.
2.4 Camadas constituintes
Segundo Medina e Motta (2005), a camada destinada a resistir às ações do tráfego e
transmiti-las de forma distribuída para as camadas inferiores é chamada de revestimento. As
camadas de subleito, reforço do subleito, sub-base e base tem grande importância estrutural.
Elas são responsáveis por restringir as tensões e deformações na estrutura do pavimento. Isto
acontece graças a combinação de materiais e espessura das camadas, esse fenômeno é
estudado pela mecânica dos pavimentos. Conforme a figura 3.
Figura 3- Camadas constituintes do pavimento
Fonte: https://www.google.com.br/search?q=camadas+constituintes+do+pavimento
21
2.4.1 Subleito
Segundo Senço (1997), em qualquer caso do espaço semi-infinito, a camada
considerada subleito é a camada mais próxima da superfície, que é o terreno de fundação do
pavimento.
Conforme Souza (1980) é no terreno de fundação onde será apoiado todo o pavimento.
No qual é necessário ser considerado e estudado até as profundidades em que atuam
significativamente as cargas impostas pelo tráfego, as profundidades devem estar num
intervalo de 0,60 a 1,50 m de profundidade.
2.4.2 Regularização do subleito
Segundo o DNIT 137/2010, é a Operação que destinada em dar forma à superfície do
subleito. Segundo um perfil e uma seção transversal, obedecendo às larguras e cotas
determinadas e com material apropriado, compreendendo cortes ou aterros até 20 cm de
espessura e compactação.
Conforme Senço (1997), a regularização do subleito deve dar à superfície executada as
características geométricas do pavimento acabado.
2.4.2.1 Reforço do subleito
Segundo Senço (2008), é uma camada de espessura constante, construída acima da
regularização do subleito, quando for necessário, sendo um reforço da camada superior, ou
seja, a sub-base, sendo um complemento da sub-base, tem características tecnológicas
superiores à da regularização e inferior à da sub-base.
Conforme o DNIT 137/2010, é camada do pavimento, como o efeito de capacidade de
suporte superior à do subleito executada com o objetivo de minimizar a espessura da camada
de sub-base. Essa camada ela pode ou não existir, será solicitada conforme a necessidade do
projeto, em relação das características dos materiais utilizados e volume de veículos
dimensionando em projeto e entre outros fatores, relacionado com base na capacidade de
suporte da estrutura.
22
2.4.3 Sub-base
Pinto (2002) define a sub-base como sendo aquela camada situada acima do reforço ou
regularização do subleito e abaixo da base do pavimento. É bastante usada em rodovias
importante, no qual suportam tráfegos pesados, se o solo de subleito é de boa qualidade, a
sub-base torna-se desnecessário. Com exceção da função estrutural ao pavimento, a sub-base
tem outras características, tais como: Se o material tiver qualidades granulométricas
drenantes, podem prevenir o acúmulo de água livre no pavimento; Prevenir a intrusão do solo
do subleito na base, ocasionando a destruição do pavimento. Segundo Senço (2008), sub-base
é a camada complementar à base, indicada quando, em condições técnicas e econômicas, não
for prudente construir a base diretamente sobre a regularização ou reforço do subleito. A regra
geral indica que o material da sub-base deve ter características tecnológicas superiores às do
material de reforço.
2.5 Definição de solo
Segundo Das (2007), a definição de solo seria um agregado não-cimentado de grãos
minerais e matéria orgânica decomposta (partículas sólidas), com liquido e gás nos espaços
vazios entre as partículas sólidas. Conforme as áreas profissionais, a palavra solo pode
adquirir várias definições. No geral quer dizer superfície do chão. A palavra solo em
mecânica do solo tem o significado voltado para a Engenharia.
Para Vargas (1977), sob ponto de vista puramente técnico, aplica-se o termo solo a
materiais da crosta terrestre que servem de suporte, são arrimados, escavados ou perfurados e
utilizados nas obras de Engenharia Civil.
2.5.1 Estruturas dos solos
Segundo Brady (1989) solo é o detrito que cobre rochas ou minerais a serem
explorados. A forma, o tamanho e composição mineralógica das partículas são fatores que
afetam a estrutura do solo. Em geral os solos classificam-se em dois grandes grupos: coesivos
e não-coesivos.
23
2.5.1.1 Solos do tipo coesivos
De acordo com Vargas (1977) os grãos desse solo são comumente imperceptíveis a
olho nu, pois são muito finos. Para compreender as estruturas básicas em solos coesivos, é
necessário primeiramente conhecer os tipos de forças que agem entre as partículas de argila
suspensas em água. Essas partículas podem sedimentar muito vagarosamente ou continuar
em suspensão.
2.5.1.2 Solos não coesivos
As estruturas encontradas em solos não coesivos podem ser divididas em duas
categorias principais: com grãos isolados e alveolares. Segundo Das (2007), a densidade do
agrupamento é influenciada pela forma e distribuição do tamanho das partículas do solo e
suas posições relativas, assim um grande intervalo de índices de vazios é possível. Portanto,
solos com estrutura alveolar apresentam elevado índice de vazios e consequentemente, grande
probabilidade de recalque quando submetidos a cargas elevadas.
2.5.2 Índices físicos
Segundo Caputo (1996), no estudo das propriedades dos solos os índices e as relações,
desempenham um importante papel, sendo que dependem dos seus constituintes e das
relativas proporções, são eles:
Umidade: a umidade de um solo pode ser definida como sendo a razão entre o peso da
água contida em um determinado volume de solo úmido e o peso seco.
Peso específico aparente: é a razão entre o peso total da amostra e seu volume.
Peso específico aparente seco: corresponde à relação entre o peso total da amostra seca
e seu volume total.
Índice de vazios: é a razão entre o volume de vazios e o volume ocupado pela parte
sólida do solo. Pode ser determinado em função do peso específico das partículas do
solo e o peso específico aparente seco.
24
Grau de compacidade: o estado natural de um solo não coesivo (areia, pedregulho)
define-se pelo grau de compacidade ou densidade relativa.
Porosidade: é a razão entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra de solo,
sempre expressa em porcentagem.
Grau de saturação: é a porcentagem volumétrica de água existente nos vazios de um
solo. É a relação entre o volume de água e volume de vazios.
Peso específico aparente saturado: é o peso específico do solo que pode ficar saturado,
sem que ocorra variação no seu volume.
Peso específico aparente submerso: é o peso específico efetivo do solo quando
submerso, e corresponde ao peso específico natural menos o peso específico da água.
2.6 Ensaios para caracterização do solo
A caracterização do comportamento do solo deverá contemplar ensaios de campo,
ensaios laboratoriais e observação do comportamento em escala real.
Os ensaios proporcionam a obtenção de parâmetros e índice que identificam não só a
natureza do solo, bem como podem ser correlacionados com as suas propriedades mecânicas.
Os ensaios a realizar deverão visar à caracterização física e mecânica dos materiais. Em
determinadas situações, a caracterização hidráulica poderá ser também um dos aspectos
importantes.
2.6.1 Granulometria
A composição granulométrica de um solo permite o conhecimento da porcentagem das
partículas constituintes em função de suas dimensões o que representa um elemento de grande
valia para os estudos de comportamento desse solo, quer como elemento constituinte da
fundação em que se apoia um pavimento, quer como constituinte das próprias camadas do
pavimento (SENÇO, 1997).
No Brasil os ensaios de análise de granulometria são padronizados pela NBR-
7181(1984), na qual são determina alguns parâmetros do solo por meio da curva de
distribuição granulométrica tais como: diâmetro efetivo, coeficiente de uniformidade,
coeficiente de curvatura, coeficiente de segregação (CAPUTO, 1996)
25
Segundo as dimensões das suas partículas e dentro de determinados limites
convencionais, as "frações constituintes" dos solos recebem designações próprias que se
identificam com as acepções usuais dos termos. Essas frações, de acordo com a escala
granulométrica brasileira conforme a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT),
são: pedregulho - conjunto de partículas cujas dimensões (diâmetros equivalentes) estão
compreendidas entre 76 e 4 ,8 mm; areia, entre 4,8 e 0,05 mm; silte, entre 0,05 e 0,005 mm;
argila, inferiores a 0,005 mm (CAPUTO, 1996).
Figura 4: Curva granulométrica
Fonte:http://www.wikiwand.com/es/Curva_granulom%C3%A9trica
A análise da curva de distribuição na figura 4 representada, no eixo das abscissas são
marcados os logarítmicos das dimensões das partículas e sobre o eixo das ordenadas as
porcentagens em massa, dos grãos inferiores aos da abscissa correspondente.
Caputo (1996) classifica os solos de acordo com os seguintes diâmetros:
Diâmetro efetivo: É o diâmetro correspondente a 10% em peso total de todas as
partículas menores que ele. O valor de D10 fornece uma das informações necessárias para o
cálculo da permeabilidade, utilizado no dimensionamento de filtros e drenos.
D30 e D60: diâmetros correspondentes a 30% e 60% em peso total das partículas
menores que eles.
26
Coeficiente de uniformidade: é a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e
10%, tomados na curva granulométrica. Indica a falta de uniformidade, sendo tento menor
quanto mais uniforme for o solo.
Fórmula 1: Coeficiente de uniformidade
U = D60 / D10 1
Figura 5: Obtenção dos índices D10, D30 e D60
Fonte: www.google.com.br/search?q=curva+granulometrica&gws_rd=ssl
Os índices citados acima são obtidos diretamente do gráfico. Figura 5
Segundo a classificação seguinte, quanto menor o grau de uniformidade, maior é a
inclinação da curva granulométrica, e o solo é mais bem graduado:
U < 5: muito uniforme
5 < U < 15: uniformidade média
U > 15: desuniforme.
2.6.2 Ensaio de peneiramento
De acordo com Senço (1997), o ensaio é composto por um jogo de peneiras, onde o
material passar por cada uma delas, utilizando uma peneiradora mecânica que dá ao jogo
27
vibração necessária para que os grãos encontrem a melhor posição para passar pelas aberturas
das peneiras. São utilizadas peneiras de malhas quadradas, de fios ondulados de latão ou de
bronze em caixilhos metálicos, com aberturas nominais constantes. Essas aberturas variam em
fração de polegadas e, em ordem decrescente, terminando por um fundo fechado, onde é
recolhido o material passado na peneira mais fina do jogo.
Segundo Caputo (1996), a análise granulométrica é feita pelo processo comum do
peneiramento de um solo cujas partículas têm dimensões maiores que 0,074 mm (peneira n
200 da A. S. T.M.)
De acordo com a NBR-7181 (1984), a aparelhagem e materiais necessários para a
execução do ensaio (figura 6) de peneiramento é a que se segue:
Estufa capaz de manter a temperatura entre 60°C e 65°C e, entre 105°C e 110° C;
Balanças que permitam pesar nominalmente 200 g, 1,5 kg, 5 kg e 10 kg, com
resoluções de 0,01 g, 0,1 g, 0,5 g e 1 g, respectivamente, e sensibilidades
compatíveis;
Recipientes adequados, tais como dessecadores, que permitam guardar amostras
sem variação de umidade;
Aparelho de dispersão, com hélices substituíveis e copo munido de chicana; a
rotação da hélice do aparelho não deve ser inferior a 9.000 rpm;
Proveta de vidro, com cerca de 450 mm de altura e 65 mm de diâmetro, com traço
de referência indicando 1,000 cm³ a 20°C;
Densímetro de bulbo simétrico, calibrado a 20°C e com resolução de 0,001,
graduado de 0,995 a 1,050;
Termômetro graduado em 0,1°C, de 0°C a 50°C;
Cronômetro;
Béquer de vidro, com capacidade de 250 cm³;
Proveta de vidro, com capacidade de 250 cm³ e resolução de 2 cm³;
Peneiras de 50, 38, 25, 19, 9,5, 4,8, 2,0, 1,2, 0,6, 0,42, 0,25, 0,15 e 0,075 mm, de
acordo com as normas NBR-NM-ISO 2395:97, NBR-NM-ISO 3310-1:97 e NBR-
NM-ISO 3310-2:97;
Escova com cerdas metálicas;
Agitador mecânico de peneiras, com dispositivo para fixação de até seis peneiras,
inclusive tampa e fundo;
Bagueta de vidro;
Bisnaga.
28
Figura 6-Sequência de ensaio de granulometria
Fonte: http://aguaesolo.com/Servicos/Sedimentologia
Após as massas acumuladas em cada peneira faz-se a pesagem do material retido na
mesma. A massa que passa em cada peneira é apresentada numa relação percentual,
normalmente, os resultados referem-se às porcentagens dos solos que passam.
2.6.3 Ensaios de consistência
A influência dos solos finos não pode ser apenas definida pelo ensaio de
granulometria, sendo que só esse ensaio, não é possível ter noção exata do comportamento do
conjunto de partículas. O sueco Atterberg estudou os diferentes estados do solo em presença
da água e definiu os limites de consistência. Sendo os seguintes estados na ordem decrescente,
temos: estado líquido, estado plástico, estado semi-sólido e estado sólido (SENÇO, 1997).
2.6.3.1 Limite de liquidez (LL)
Para Senço (1997) o limite de liquidez é a transição do estado de consistência plástica
para o estado de consistência liquida, com o teor de umidade crescente.
De acordo com a NBR-6459 (1984), a aparelhagem e materiais necessário para a
execução do ensaio da determinação do limite de liquidez é a que se segue:
Estufa capaz de manter a temperatura entre 60°C e 65°C e, entre 105°C e 110°
C;
Cápsula de porcelana de aproximadamente 120mm de diâmetro;
Espátula de lâmina flexível com aproximadamente 80mm de comprimento e
20mm de largura;
29
Cinzel
Recipientes adequados tais como: pares de vidros de relógio com grampo que
evitem a perda de umidade da amostra;
Balanças que permitam pesar nominalmente 200 g, 1,5 kg, 5 kg e 10 kg, com
resoluções de 0,01 g, 0,1 g, 0,5 g e 1 g, respectivamente, e sensibilidades
compatíveis;
Gabarito para a verificação da altura de queda de concha;
Esfera de aço com 8mm de diâmetro;
Cronômetro.
A determinação do limite de liquidez (LL) é realizada com o aparelho de Casagrande
(figura 7), que é em um prato de latão em forma de concha, sobre um suporte de ebonite. Por
meio de um excêntrico, defere-se ao prato repetidamente, com a altura de quedas de 1 cm e
intensidade constante (Caputo, 1996).
Figura 7-Aparelho de casagrande
Fonte: http://www.solocap.com.br/detalhe.asp?idcod=CASAGRANDE
O ensaio com a utilização do aparelho de Casagrande permite a determinação do
menor teor e umidade com que uma amostra de solo pode fluir.
2.6.3.2 Limite de plasticidade (LP)
Para Senço (1997), o limite de plasticidade é a transição de estado de consistência
semi-sólida para o estado de consistência plástica (umidade crescente). Tem o símbolo LP e
expresso em %.
30
O LP é determinado pelo cálculo da porcentagem de umidade para a qual o solo
começa a surgir ruptura quando se tenta moldar um cilindro de 3 mm de diâmetro e de 10cm
de comprimento (CAPUTO). É realizado manualmente por repetidos rolamentos da massa de
solo sobre a placa de vidro fosco e, fazendo-se pressão com a palma da mão sobre a mesma,
surgindo a forma cilíndrica. (Figura 9).
Figura 9-Ensaio de limite de plasticidade
Fonte: http://www.labgeo.ufscar.br/ensaios.php?item=3
Obtido esse rompimento na forma preconizada, determina-se a umidade
correspondente que, por definição, é o limite de plasticidade dos solos.
De acordo com a NBR-7180 (1984), a aparelhagem e materiais necessários para a
execução do ensaio da determinação do limite de plasticidade é a que se segue:
Estufa capaz de manter a temperatura de 60ºc e de 105º a 110º;
Cápsula de porcelana com aproximadamente 120 mm de diâmetro;
Espátula de lâmina flexível com aproximadamente 80 mm de comprimento e
20 mm de largura;
Recipientes adequados, tais como pares de vidros de relógio com grampo, que
evitem a perda de umidade da amostra;
Balança que permite pesar nominalmente 200g, com resolução 0,01 g e
sensibilidade compatível;
Gabarito cilíndrico para comparação, com 3 mm de diâmetro e cerca de 100
mm de comprimento;
Placa de vidro de superfície esmerilhada, com cerca de 30 cm de lado.
31
2.6.3.3 Índice de plasticidade (IP)
Segundo Senço (1997), o índice de plasticidade é obtido por meio da expressão:
Fórmula 4: Índice de plasticidade
IP= LL – LP
Em que:
LL = limite de liquidez em %;
LP = limite de plasticidade em %.
A expressão de índice de plasticidade é a diferença entre os limites de liquidez e de
plasticidade (CAPUTO, 1996).
Assim, quando limite de plasticidade não pode ser determinado devido à natureza do
material (material não plástico, por exemplo: areia), este é designado por NP (não plástico)
(SENÇO, 1977, p.99).
Solos com características argilosos obtém um maior índice de plasticidade, assim,
quanto maior o IP, tanto mais plástico será o solo (CAPUTO, 1996, p.56). Os solos poderão
ser classificados em:
fracamente plásticos ............................ 1 < IP < 7;
medianamente plásticos ..................... 7 < IP < 15;
plásticos ................................................... IP > 15;
Segundo Senço (1977, p.99) um alto índice de plasticidade indica um solo que pode
absorver grande quantidade de água, absorção essa que provoca aumento de volume. Com a
retirada da água, tem-se elevada contração que, no campo, significa elevado recalque.
2.6.4 Compactação dos solos
De acordo com Caputo (1996) entende-se por compactação de um solo, o processo
manual ou mecânico que visa reduzir o volume de seus vazios e, assim, aumentar sua
resistência, tornando-o mais estável. Ainda, a compactação de um solo visa melhorar suas
características, não só quanto à resistência, mas, também, nos aspectos: permeabilidade,
compressibilidade e absorção d’água.
32
Conforme Senço (1977) a obtenção da maior massa específica aparente possível de um
solo por meio da aplicação de energia mecânica implica-se obter a maior quantidade de
partículas sólidas por unidade de volume, o que resulta aumentar a resistência desse solo.
Ralph R. Proctor, em 1993, na Califórnia analisou que a densidade atingida na
operação de compactação dependia da umidade do solo, quando da compactação. Essa
observação serviu de embasamento para a construção de toda a técnica de compactação e á
previa determinação de qual a umidade mais conveniente para se obter um máximo de
compactação para uma determinada energia (SENÇO, 1977).
O Ensaio de Compactação surgiu a partir das publicações de Proctor, ou Ensaio de
Proctor, padronizado no mundo inteiro.
2.6.4.1 Curva de compactação.
A variação de energia de compactação tem grande importância quando se pretende
pavimentar uma estrada (SENÇO, 1996).
Figura 10: Curva de Compactação
Fonte: https://www.google.com.br/search?q=ensaio+de+peneiramento
33
O traçado da curva de compactação é fundamentado nos dados obtidos no ensaio de
compactação para os diferentes teores de umidade, a umidade ótima e o peso específico seco
máximo são obtidos por meio desta curva (CAPUTO,1983).
De acordo com PINTO (2002), quando se compacta com umidade baixa, o atrito entre
as partículas é muito alto e não se consegue uma significativa redução dos vazios. Em
umidades mais elevadas, a água provoca certo efeito de lubrificação entre as partículas, que
deslizam entre si, amoldando-se num arranjo mais compacto.
2.6.4.2 Ensaios de compactação
Para Senço (2008), a aplicação de alguma forma de energia, seja ela impacto,
vibração, compressão estática ou dinâmica, é chamada de compactação. A sua aplicação
atribui ao solo um aumento de seu peso específico e resistência ao cisalhamento, e uma
diminuição do índice de vazios, permeabilidade e compressibilidade.
2.6.4.2.1 Material necessário para compactação
De acordo com a norma do DNIT 164/2013-ME, a aparelhagem e materiais
necessários para a execução do ensaio da determinação do limite de plasticidade é a que se
segue:
Disco espaçador metálico de 15,00 cm ± 0,05 cm de diâmetro e de altura igual
a 6,35 cm ± 0,02 cm.
Molde cilíndrico metálico de 15,24 cm ± 0,05 cm de diâmetro e 17,78 cm ±
0,02 cm de altura;
Soquete metálico cilíndrico, de diâmetro igual a 5,08 cm ± 0,01 cm, massa de
4,536 kg ± 0,01 kg, e com a altura de queda igual a 45,72 cm ± 0,15 cm;
Extrator de amostra do molde cilíndrico.
Estufa capaz de manter a temperatura a 110°C ± 5°C;
Balança com capacidade de 20 kg, com sensibilidade de 1 g;
Balança com capacidade de 1 kg, com sensibilidade de 0,1 g;
Almofariz e mão de gral recoberta de borracha, com capacidade para 5 kg de
solo;
Repartidor de amostras de 5,0 cm de abertura;
34
Régua de aço biselada, rija, de cerca de 30 cm de comprimento;
Peneiras de 50 mm, 19 mm e 4,8 mm, conforme NBR NM ISO 3310- 1:2010;
Cápsulas de alumínio com tampa, ou de outro material adequado, capaz de
impedir a perda de umidade durante a pesagem;
Papel de filtro circular com 15 cm de diâmetro;
Proveta graduada, com capacidade para 1 000 ml;
Acessórios, tais como bandeja, espátula, colher de pedreiro etc.
Nota: Os corpos de prova moldados (conjunto cilindro + solo úmido compactado)
deverão ser utilizados nos ensaios de expansão e penetração, para determinação do Índice de
Suporte Califórnia.
Figura 11: Corpo de prova moldado
Fonte: http://www.labgeo.ufscar.br/ensaios.php?item=9
Para obtenção do valor de teor de umidade, calcula-se pela fórmula logo abaixo:
Fórmula 5: Teor de umidade
35
Onde:
H = teor de umidade, em %;
Ph = peso do material úmido;
Ps = peso do material seco em estufa a 105º C a 110º, até constância de peso.
Fazem-se as pesagens como aproximação de 0.01g.
2.6.4.2 Ensaio de Proctor normal
O ensaio incide em compactar o solo com porcentagens crescente de umidade no
molde cilíndrico de dimensões específicas. A compactação é feita em camadas, sendo três
camadas iguais golpeadas por um soquete dimensões peso e altura de queda com várias
porcentagens crescente de umidades (SENÇO, 1997).
Segundo DAS (2007) no ensaio de Proctor, se pega um molde com volume 944cm³
(1/30 ft³) e diâmetro de 101,6mm (4in).
2.6.5 Índice de suporte Califórnia – CBR
No final da década de 30 o ensaio de Índice de Suporte Califórnia (ISC), ou California
Bearing Ratio (CBR) foi realizado por O.J Porter, diretor da Divisão de Materiais do
Califórnia Highway Departament, com a finalidade de definir a resistência dos materiais
grenulares empregados nos serviços de pavimentação.
Para Senço (1997), a relação do percentual entre a pressão necessária para fazer
penetrar de maneira controlada, um pistão num corpo de prova conforme foi preparado e a
pressão para fazer penetrar o mesmo pistão, à mesma profundidade, numa amostra padrão de
pedra britada, ou material equivalente, exigindo a pressão de 1.000psi a penetração de 0,1” ou
1.500psi para penetração de 2”, é a definição do CBR.
Segundo a norma brasileira DNIT-ME 049 (2004), do Departamento Nacional de
Estradas de Rodagem, apresenta os procedimentos para a execução do ensaio de CBR.
36
Preparo do corpo de prova: o solo que foi passado na peneira ¾” e compactado na
massa especifica e umidade ótima de projeto, em um cilindro que tem um anel de 50mm de
altura, provido de uma altura de 125mm e um diâmetro de 150mm.
Imersão do Corpo de Prova: Se dá em colocar os corpos de provas já compactados,
submersos em água por um período de 96 horas, onde são realizadas medidas de expansão.
A penetração do corpo de prova: é feita através do puncionamento na face superior
da amostra por um pistão com aproximadamente 50mm de diâmetro, sob uma velocidade de
penetração de 1,25mm/min. Anotam-se, ou registram-se no caso de equipamento
automatizado, as pressões do pistão e os deslocamentos correspondentes, de forma a
possibilitar a plotagem de uma curva pressão-penetração, na qual se definem os valores de
pressão correspondentes a 2,54mm (P 0,1”) e 5,08mm (P 0,2”).
Segundo (DNER, 1981), as exigências quanto ao limite do ISC e da expansão
impostas por esse método de dimensionamento são as seguintes:
Os materiais do subleito devem apresentar ISC ≥ 2% e expansão ≤ 2%;
Os materiais para reforço do subleito devem apresentar ISC maior que o do subleito e
expansão ≤ 2%;
Os materiais para reforço do subleito devem apresentar ISC maior que o do subleito e
expansão <1%;
Os materiais para a sub-base devem apresentar ISC ≥ 20% e expansão;
Os materiais para a base devem apresentar ISC ≥ 80% e expansão;
2.7 Estabilização do solo
Entende-se por melhoria ou reforço de solo a utilização de estabilização Mecânica ou
físico-químicos, visando melhorar as condições de resistir a deformações e ruptura do solo.
ESTABILIZAÇÃO DO SOLO
Mecânica Físico-químico
37
Segundo Senço (2001), a estabilização de um solo pode ser conseguida simplesmente
pela adequada distribuição dos grãos de diversos tamanhos de diâmetro, denominada como
estabilização granulométrica. Em linhas gerais, a distribuição das porções de tamanhos
diferente provoca o preenchimento de todos vazios dos grãos maiores pelos os grãos médios,
e os vazios desses, pelos miúdos. O conjunto, de estrutura densa, representa um produto de
densidade aparentemente superior à dos elementos, o que lhe fornece maior resistência e
impermeabilidade, além de exigir, em caso do uso de algum aglomerante, como cimento,
asfalto, cal e outros, o mínimo consumo desse aglomerante.
2.7.1 Estabilização de solos com cimento
O que distingue os termos de solo estabilizado e solo melhorado é a relação da função
do grau de modificação das propriedades do material. Ação estabilizante do cimento pode
ocorrer segundo dois mecanismos diferentes. O primeiro sendo um dos mecanismos para
teores em cimento menores, fundamentalmente ocorre uma modificação da fracção argilosa
do solo que diminui a sua plasticidade, podendo ser ou não acompanhada de aumento da
resistência mecânica, uma vez que o cimento forma núcleos independentes na massa de solo.
O segundo permite o aumento da resistência mecânica devido à propriedade aglutinante do
aditivo que cimenta as partículas de solo, com teores mais elevados de cimento.
2.7.1.1 Cimento Portland
Conforme o manual de pavimentação do DNIT (2006), dentre as categorias de
cimentos atualmente fabricados no Brasil, destacam-se os do tipo Portland comum, composto,
de alto-forno, pozolânico, de alta resistência inicial, e resistente a sulfatos. Assim, tem-se:
_ Cimento Portland comum - CP I e CP I - S (ABNT EB - 1/91);
_ Cimento Portland composto - CP II - E, CP II - Z e CP II – F (ABNT EB -2138/91);
_ Cimento Portland de alto-forno - CP III (ABNT EB-208/91);
_ Cimento Portland pozolânico - CP IV (ABNT EB - 758/91);
_ Cimento Portland de alta resistência inicial - CP V - ARI (ABNT EB - 2/91);
_ Cimentos Portland resistente à sulfatos - RS (NBR - 5737).
38
Segundo Senço (2001), uma das propriedades mais pretendidas com a adição de
pequenos teores de cimento é a redução de plasticidade, fazendo com que o índice de
plasticidade caia a valores compatíveis com as necessidades. Por ser um material fino a adição
de cimento a um solo pode alterar seu teor de argila, assim como sua expansão e outras
propriedades.
São usados para a maioria das aplicações o cimento Portland tipo I ou tipo II. Levando
em consideração que o tipo de cimento a ser utilizado varia segundo as propriedades
desejadas e tipo de solo.
2.7.2 Bases de solo cimento
Solo-cimento é uma mistura de solo selecionado, água e cimento, em proporções
adequadas e previamente determinadas, essa mistura, uniformizada e bem executada no
processo de compactação do material, satisfaz as condições exigidas para funcionar como
base de pavimento (SENÇO, 1979). O teor de cimento adotado é de 8 % do volume, com
variação para mais e para menos, garantindo assim uma base rígida, resistente e gerando uma
vida útil maior (SENÇO, 2001).
2.7.3 Base do solo melhorado com cimento
Esta modalidade é obtida mediante a soma de baixos teores de cimento (2% a 4%),
visando principalmente à transformação do solo no que se refere à sua plasticidade e
sensibilidade à agua, sem cimentação acentuada, são consideradas flexíveis (DNIT, 2006).
Segundo Senço (2001) a mistura de solos com teores insignificantes a do solo cimento
é utilizada para melhorar as condições desses solos, sem se pretender altas resistências á
compressão e durabilidade. Não são consideradas solo cimento, misturas mais pobres, em teor
de cimento.
2.8 Conceitos de dosagem de solo cimento
Segundo Pinto (2002), a dosagem indicada e aplicada ao solo depende das
características que se pretende do material resultante. Conforme (SENÇO, 2001), a utilização
39
de um teor conveniente de cimento Portland misturado com o solo pulverizado é o primeiro
requisito para se obter uma base ou sub-base de solo-cimento com características adequadas
quanto ao comportamento sob a ação de tráfego. Outro requisito é que a mistura obtenha um
teor ótimo de umidade, produzindo uma mistura que, antes da hidratação do cimento, possa
ser devidamente compactada, atingindo a densidade exigida máxima.
Dessa forma, verifica-se que a dosagem da mistura solo, cimento e água deverá, a
partir da seleção do solo, determinar os teores melhores dos outros dois materiais – cimento e
água, proporcionando, os dados necessários para o cálculo das porções, e as especificações
visando à obtenção de uma base dentro das normas do projeto.
Não se tem dado grande ênfase á estabilização de solos argilosos com adição de teor
de cimento, preferindo-se a utilização de solos arenosos, o que representa uma dupla
vantagem, pois, melhora a qualidade das bases obtidas, e a facilidade de dosagem e execução.
Assim, pode-se resumir a dosagem do solo-cimento ao chamado Método.
Simplificado, o qual é recomendado para solos arenosos.
Abaixo os seguintes requisitos para sua utilização:
O solo deve ter, no máximo, 50% de silte + argila;
Menos de 20% de argila;
Não deve ter porcentagens significativas de matéria orgânica e impurezas.
2.8.1 Método da ABNT
Critérios de controle para solo cimento
Inicialmente a norma de dosagem de misturas solo-cimento recebeu o número de
registro NB 01336, foi baseado no método de dosagem da Portland Cement Association
(PCA) e na comprovação dos resultados de um grande número de obras executadas com
grande variedade de solos. Atualmente a norma é ABNT NBR 12253 (1992).
Segundo a norma NBR 12253 a representação simplificada dos procedimentos de
dosagem pode ser:
a) Executam-se os ensaios de caracterização do solo, faz-se a classificação HRB
(ASTM D 3282) e somente os solos tipo A1, A2, A3 e A4 são considerados para a mistura
solo-cimento, descartando-se, os solos argilosos e siltosos.
b) A escolha do teor de cimento para o ensaio de compactação é baseada na tabela 1.
Deve ser classificado conforme a (ABNT NBR 12253, 1992).
40
Tabela 1: Teor de cimento sugerido para o ensaio de compactação do solo - cimento
Fonte: NBR 12253/92
c) Obtém-se a umidade ótima e massa específica máxima no ensaio de compactação.
d) preparam-se corpos-de-prova com estes teores sugeridos e submetem-se os mesmos
ao ensaio de compressão simples (RCS) após 7 dias de cura.
e) Analisam-se os resultados, se não for atingido a RCS estipulada, varia-se o teor de
cimento. Também é possível aumentar um pouco a RCS aumentando-se a energia de
compactação.
2.9 Processo de construção
Existem dois métodos de construção da base ou sub-base de solo cimento que sendo
apresentado a seguir:
1- Mistura no local;
2- Usinagem.
2.9.1 Mistura no local da obra
Senço (2001) é afirmado que mistura no local ainda é um método bastante utilizado.
Nas execuções primordiais do solo cimento dava-se especial ênfase a utilização, quando
possível, do próprio solo da pista. Porém, aos poucos, foi-se verificando que a importação de
solo melhor satisfazia às exigências do serviço, pois com a utilização do material da própria
pista implicava graves desvantagens em relação a destruição da compactação já alcançada
através da passagem de tráfego, às vezes por muitos anos, a variação de solos encontrados ao
longo do trecho e a quantidade de desgaste do equipamento, quando atritando com a casca
superior do leito antigo da via.
41
O processo fundamenta-se basicamente em importar um solo de uma caixa de
empréstimo boa, sendo colocado em camadas uniformes ao longo do trecho, distribui o
cimento na quantidade específica e inicia-se a mistura do solo + cimento, contendo apenas a
umidade natural dos materiais, após a homogeneização adiciona-se água para adquirir a
umidade perfeita para que seja feita a compactação.
Figura 11 – Esquema para distribuição do cimento.
Fonte: Adaptação Senço (2001)
42
2.9.2 Mistura com Usinas
Segundo Senço (2001), na usinagem, utilizam-se grandes estabilizadoras de 200 a 600
ton, sendo que os materiais (solo, cimento, água) são introduzidos num misturador, nas
proporções convenientes e por entradas independentes, caindo à mistura pronta em
basculantes que a transportam para a pista.
O solo cimento usinado vai gradativamente substituindo o processo de execução com
mistura no local. As usinas de solo cimento podem ser instaladas dentro da própria jazida de
solo, o que reduz os custos a um mínimo, devido à redução do transporte inicial.
Depois de usinada a mistura é levada até a pista e distribuída em camadas uniformes
para que seja feita a compactação igual à realizada no caso do solo misturado no local. É
evidentemente um processo mais avançado de execução, reduzindo-se ao mínimo os fatores
que podem impedir a obtenção de homogeneização e compactação adequada.
Figura 12 – Usina de Solo Cimento.
Fonte: Adaptação Senço (2001)
2.9.2.1 Execução da mistura para solo cimento
Segundo DNER–ES 306\97 todo trecho, logo após a sua execução, será submetido a
um processo de cura, devendo ser protegido contra a perda rápida de umidade durante período
43
de, pelo menos, sete dias, pela aplicação da camada de solo, de capim, ou de outro material,
conforme indicado no projeto.
A cobertura devera ser aplicada o mais cedo possível após a conclusão da base. A base
devera ser mantida úmida ate colocação da cobertura. O solo e o capim deveram ser mantidos
constantemente molhados.
Todo trecho acabado, que venha a ser transitado por equipamento destinado a
construção de trecho adjacentes, será continuamente recoberto com, pelo menos, 15 cm de
solo, de modo a permitir qualquer estrago na via concluída.
No caso de proteção a cura com o emprego do material betuminoso, este devera ser
usado de acordo com a conforme o tipo do material.
A pintura de proteção só poderá ser como pintura de ligação se, por ocasião da
aplicação do revestimento asfáltico, se encontrar em condições de cumprir os requisitos
necessários e livres de pó ou material estranho.
Não será Permitido o transito de maquinaria pesada sobre o trecho recém terminado.
Exclui-se os veículos de rodas pneumáticas para o transporte de agua ou cimento. Cuja o
transito será permitido desde que a superfície tenha endurecido suficientemente, de modo a
evitar estragos, e nela tenha sido feita a devida proteção os trechos terminados serão abertos
ao trafego, transcorrido ao período de sete dias de cura, e desde que a superfície tenha
endurecido suficientemente.
Equipamentos para a execução do serviço de base com o solo melhorado com cimento
ou solo cimento são indicados os seguintes equipamentos:
Moto niveladora;
Caminhão pipa;
Rolos compactadores tipo os pé-de–carneiro, liso vibratório e de pneus,
rebocados ou auto propelidos.
trator de esteira ou de pneus;
pulvimisturador;
central de mistura;
as centrais de misturas deverão ser constituídas essencialmente de: silos
geralmente para cimento e solo, providos de bocas de descarga e equipados
com dispositivos que permitam escoar;
44
transportadoras de esteiras;
para transporte do solo e do cimento na proporção conveniente, ate o
equipamento misturador;
equipamento misturador ( pug-mill ) constituído normalmente de uma caixa
metálica, contendo em seu interior, como elementos misturadores, dois eixos
que rodam em sentido contrario. Estes eixos são providos de chapas espiral ou
de pequenas chapas fixadas em hastes que, devido ao seu movimento, focam as
misturas intima dos materiais ao mesmos tempo que os fazem avanças ate
saída do equipamento; reservatório de agua e encanações;
para deposito e espargimento da agua sobre o solo, no processo de mistura;
2.10 Classificação dos solos
De acordo com o manual de pavimentação do DNIT (2006), o solo é um material que
ocorre na natureza nas mais diferentes formas, para ser utilizado com a fundação ou material
de construção, há a necessidade de ser classificado de modo que se possam formular métodos
de projetos baseados em algumas propriedades de cada grupo. Em virtude disso foram
desenvolvidos vários sistemas de classificação, cada um adequado a uma utilização dos solos
ou métodos de projeto. A referência supracitada ainda acrescenta que, o HighWay Research
Board (HRB) é um sistema de classificação de solos bastante utilizados em pavimentação,
aprovado em 1945 e que constitui um aperfeiçoamento do antigo sistema da Public Roads
Administration, proposto em 1929.
2.10.1 Classificação TRB (ANTIGO HRB)
Nesse tipo de classificação, os solos são reunidos em grupos de subgrupos, em função
de sua granulometria, limite de consistência e índice de grupo. A análise da tabela é da
seguinte maneira: determina-se o grupo do solo, por processo a partir da esquerda, com o qual
os valores do solo ensaiado coincidir, será a classificação correta, como mostra a tabela 4.
45
Tabela 2: Classificação dos solos
Fonte: http://www.wikivia.org/wikivia/index.php/Clasificación
46
2.11 Tipos de vias
I - RADIAIS: aquelas que constituem ligação com a Capital do Estado;
II - TRANSVERSAIS: aquelas que ligam localidades do Estado, sem passar pela
Capital;
III - MARGINAIS: aquelas adjacentes às rodovias e construídas sobre a mesma faixa
de domínio, com a finalidade de distribuir o tráfego lindeiro;
IV - ACESSOS: os que ligam cidades ou logradouros às rodovias;
V - INTERLIGAÇÃO: trechos que ligam rodovias entre si;
VI - DISPOSITIVOS: complementos rodoviários que permitem a conexão de rodovias
entre si.
2.11.1 Estabelecimento de parâmetros de tráfego para classificação das vias
Segundo IP – 02/200, Para o estabelecimento do parâmetro "N" (número de operações
do eixo padrão de 80 KN), representativo das características de tráfego, são estudados os
seguintes tópicos:
• Estimativa das porcentagens mais prováveis de cada tipo de veículo de carga na
composição da frota. Isso é efetuado levando-se em conta a função preponderante de cada
classe de via.
• Carregamento provável de acordo com cada classe de via. Constata-se que, em
viagens curtas e principalmente nas zonas urbanas, a porcentagem de veículos circulando com
carga abaixo do limite e mesmo “vazio” é elevada.
Para o cálculo do fator de equivalência de cada tipo de veículo, necessário á
determinação do número “N” (considerando seus carregamentos), são utilizados os estudos
realizados para a determinação dos fatores de equivalência, e que constam de:
• Estabelecimento de modelos matemáticos, relacionando a carga útil ás cargas
resultantes nos eixos dos veículos. Foram obtidos a partir dos dados básicos de cada tipo de
veículo (tara, número de eixo, limites máximos de carga por eixo, etc.) e confrontados com
47
modelos obtidos por regresso linear de alguns levantamentos estatísticos disponíveis. A
utilização desses modelos conduz à determinação dos fatores de equivalência correspondentes
a:
105% da carga útil máxima
100% da carga útil máxima
75% da carga útil máxima
• Estabelecimento de percentuais dos carregamentos para os tipos de veículos
comerciais componentes da frota, de acordo com as características de cada classe de via,
sendo calculados os fatores de equivalência final e determinados os números "N" .
Classificação das vias e parâmetros de tráfego
Essa classificação permite a adequada utilização desses métodos e estimativa de
solicitações de veículos a que a via estará submetida em seu período de vida útil.
O tráfego e as cargas solicitantes na via a ser pavimentada deverão ser caracterizados
de forma a instruir a aplicação dos métodos adotados. O parâmetro "N" constitui o valor final
representativo dos esforços transmitidos à estrutura, na interface pneu/pavimento. O valor de
"N" indica o número de solicitações previstas no período operacional do pavimento, por um
eixo traseiro simples, de rodagem dupla, com 80 kN.
A previsão do valor final de “N" deve tomar como base contagens classificatória, para
utilização dos tipos de tráfego abaixo relacionados.
As vias urbanas a serem pavimentadas serão classificadas, para fins de
dimensionamento de pavimento, de acordo com tráfego previsto para as mesmas, nos
seguintes tipos:
Tráfego Leve - Ruas de características essencialmente residenciais, para as quais não
é previsto o tráfego de Ônibus, podendo existir ocasionalmente passagens de caminhões e
Ônibus em número não superior a 20 por dia, por faixa de tráfego, caracterizado por um
número "N" típico de 105 solicitações do eixo simples padrão (80 kN) para o período de
projeto de 10 anos.
Tráfego Médio - Ruas ou avenidas para as quais é prevista a passagem de caminhões e
ônibus em número de 21 a 100 por dia, por faixa de tráfego, caracterizado por número "N"
típico de 5x105 solicitações do eixo simples padrão (80 kN) para o período de 10 anos.
48
Tráfego Meio Pesado - Ruas ou avenidas para as quais é prevista a passagem de
caminhões ou ônibus em numero 101 a 300 por dia, por faixa de tráfego, caracterizado por
número "N" típico de 2x106 solicitações do eixo simples padrão (80 kN) para o período de 10
anos.
Tráfego Pesado - Ruas ou avenidas para as quais é prevista a passagem de caminhões
ou ônibus em número de 301 a 1000 por dia, por faixa de tráfego, caracterizado por número
"N" típico de 2 x 107 solicitações do eixo simples padrão (80 kN) para o período de projeto
de 10 anos a 12 anos. Tráfego Muito Pesado - Ruas ou avenidas para as quais é prevista a
passagem de caminhões ou ônibus em número de 1001 a 2000 por dia, na faixa de tráfego
mais solicitada, caracterizada por número "N" típico superior a 5x107 solicitações do eixo
simples padrão (80 kN) para o período de 12 anos.
Faixa Exclusiva de Ônibus - Vias para as quais é prevista, quase que exclusivamente, a
passagem de ônibus e veículos comerciais (em número reduzido), podendo ser classificadas
em:
• Faixa Exclusiva de ônibus com Volume Médio - onde é prevista a passagem de
ônibus em número não superior a 500 por dia, na faixa "exclusiva" de tráfego, caracterizado
por número "N" típico de 10' solicitações do eixo simples padrão (80 kN) para o período de
12 anos.
• Faixa Exclusiva de ônibus com Volume Elevado - onde é prevista a passagem de
ônibus em número superior a 500 por dia, na faixa "exclusiva" de tráfego, caracterizado por
número "N" típico de 5 x 107 solicitações do eixo simples padrão (80 kN) para o período de
12 anos.
Como exemplo, na figura 12 esta os principais parâmetros adotados para a
classificação das vias da Prefeitura do Município de São Paulo
Figura 12- classificação das vias e parâmetros de tráfego
49
Fonte:www.prefeitura.sp.gov.br/cidade/secretarias/upload/infraestrutura/NORMAS%20T%C3%89CNICAS%
N = valor obtido com uma taxa de crescimento de 5% ao ano, durante o período de projeto.
50
3 METODOLOGIA
Para presente trabalho, trata-se de estudo dos materiais granulares coletados em campo
nas proximidades da cidade de Palmas, no qual será composto por algumas etapas: o
mapeamento da localidade da extração das amostras, retiradas das amostras dos solos no
campo, ensaio do material em laboratório, e, por fim, interpretação dos dados obtida
utilizando o parâmetro de tráfego.
3.1 Apresentação do objeto de estudo
Serão estudadas três locais (campos), as quais estão localizadas próximas à cidade de
Palmas, com as seguintes referências geográficas, Datum – WGS 84:
Amostra 01:
Localização: Leste de Palmas sentido Aparecida na BR010;
Latitude: 10°05’ 14.73” S;
Longitude: 48º 09’32.10” O.
Amostra 02:
Localização: Norte de Palmas sentido Lajeado TO-050;
Latitude: 10º 02’37,21” S;
Longitude: 48º 18’ 33,95”O.
Amostra 03:
Localização: Leste de Palmas na TO-030;
Latitude: 10°18'28,78"S;
Longitude: 48°11'23,29".
3.1.1 Mapeamento das amostras de materiais granulares
Para o mapeamento e localização dos lugares escolhidos será utilizado as ferramentas
computacionais como o Google Maps e com auxílio de um Global Positioning System (GPS)
de navegação, a fim de obter as coordenadas geográficas e as fotos de satélites.
51
Figura 13- Localização das amostras
Fonte: Google Earth acessado em 19/04/2017.
3.2 Materiais utilizados
3.2.1 Solo granulares
Os solos granulares que serão utilizados para estudo serão coletados em campos,(
amostra 01, amostra 02 e amostra 03), cuja localização aproximada demonstrada na figura
13. Com uma distância média de 20 km tendo como referência o colégio Ulbra, localizado na
Av. Juscelino Kubitschek, quadra 108 Norte, Alameda 16.
A coleta dos materiais granulares deve ser baseada de acordo com o Manual de
Pavimentação DNIT(2006), na qual será definido os procedimentos para coleta das amostras
52
de solo. A quantidade coletada em kg no campo para as amostras 01, 02 e 03, deve ser de
acordo com a necessidade necessária para a realização dos ensaios. Após a coleta das
amostras, os solos são armazenados em sacos plásticos e rotulados, a fim de impedir
interferências do meio e posteriormente transportados até o Laboratório de Mecânica de Solos
(LMS) da Universidade Luterana (ULBRA), campus Palmas/TO, para a preparação das
amostras e dos demais ensaios.
3.2.2 Cimento – solo melhorado com cimento
Conforme a revisão da norma DNER- ES 304/97, os teores de cimento a ser utilizados
nos ensaios serão 2% a 4%, em peso, em relação ao total da mistura.
A mistura de solo, cimento e agua, projetada, após o período mínimo de 72 horas de
cura, deveram ser submetidos aos ensaios ai seguir, devendo apresentar as seguintes
características:
Limite de liquidez, Limite de plasticidade, Compactação, Isc.
Sendo que:
O limite de liquidez seja igual ou inferior a LL DE 25%;
O índice de plasticidade igual ou inferior a IP 6%;
Indice de suporte Califórnia ISC – 80% e expansão máxima de 0,5% obtida de acordo
com a energia de compactação. O ensaio de ISC deverá ser realizado até a penetração de 12,7
mm de modo a atingir o traçado da curva pressão-penetração com precisão.
Segundo DNER-ME 202, deverá apresentar o valor mínimo a de 21 kg, para a
resistência a compressão de 7 dias.
3.2.2.1 Cimento – solo cimento
Conforme a revisão da norma DNER- ES 305/97, os teores de cimento a será
utilizados por proporções previamente determinadas por processo próprio em laboratório, com
o teor superior a 4%, em peso, em relação ao total da mistura.
53
Limite de liquidez, máximo – 40 %
Limite de plastidade, máximo – 18%
3.2.3 Água potável
Na realização dos ensaios, a utilização da água potável conforme as normas
mencionadas para a caracterização do solo, será da rede de distribuição que abastece o
CEULP/ULBRA, Palmas/TO.
3.2.4 Materiais necessários para coleta das amostras:
1) Prancheta e caneta (anotações);
2) Máquina fotográfica (registro da atividade e relatório fotográfico);
3) Sacos plásticos ( armazenagem das amostras de solo);
4) Ferramentas manuais, como pá, escavadeira, e picareta. (fundamental para escavar
e retirar as amostras de solo);
3.3 Métodos
3.3.1 Metodologia de laboratório
As etapas dos procedimentos em laboratório serão realizadas de acordo com as normas
técnicas, passo-a-passo a seguir:
1) Estudos de materiais granulares utilizados nas camadas base e sub-base da
pavimentação;
2) Coleta do material e transporte ao laboratório de mecânica dos solos;
3) Secagem prévia das amostras ao ar;
4) Peneiramento dos solos;
5) Ensaios: solo natural, solo melhorado com cimento e solo cimento;
6) Caracterização do solo através dos ensaios de: granulometria, LL e LP;
54
7) Compactação;
8) Moldagem do CP´S para ISC;
9) Medição da expansão a cada 24h;
10) Compressão axial simples;
11) Índice suporte Califórnia – ISC.
3.3.2 Ensaios de caracterização
Os ensaios de caracterização física e mecânica do solo devem ser realizados conforme
os procedimentos exigidos pelas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas
(ABNT), correspondentes a cada ensaio:
a) Ensaios e normas de especificação física:
Preparação das amostrado solo – Norma DNER-ME 041/94;
Granulometria – Norma DNER-ME 051/94;
Limite de Liquidez – Norma DNER-ME 122/94;
Limite de Plasticidade - Norma DNER-ME 082/94;
b) Ensaios e normas de especificação mecânica:
Compactação (Proctor) – Norma DNIT 164/2013- ME;
ISC e Expansão – Norma DNIT 049/2014 –ME.
Compressão axial simples - Norma DNER–ME /1994 –ME.
3.4 Preparação das amostras
Para a escolha do material granular que será usado na pavimentação, executa os
seguintes ensaios:
Granulometria por peneiramento com passagem do material nas peneiras de
2,0 mm (nº 10) e de 0,075 mm (nº 200);
Limite de Liquidez (LL);
Limite de Plasticidade (LP);
Compactação;
Califórnia Bearing Ratio (CBR) – Índice de Suporte Califórnia (ISC);
Compressão axial simples.
55
3.4.1 Solo natural
As etapas de preparação das amostras serão realizadas conforme as diretrizes
referenciadas pela norma (DNER-ME 041, 1994) – Solos – Preparação de amostras para
ensaios de caracterização. Em primeiro momento, os materiais coletados no campo um (01),
dois (02) e três (03) serão armazenados em sacos e destorroados no almofariz com o auxílio
da mão de gral e passados na peneira de malha 19,1 para eliminar a porcentagem mais grossa
do solo, e na 4,8mm para separação do material grosso denominada pedregulho. Depois desta
etapa, o solo será armazenado em embalagens com identificação e quantidade suficiente para
realização dos ensaios.
3.4.2 Análise granulométrica
Conforme as diretrizes referenciadas pela norma (NBR 7181, 1984), a realização da
análise granulométrica será aplicada primeira no solo natural e repetida no solo com adição de
cimento, para determinação e análise de solo melhorado com cimento e solo cimento.
3.4.2.1 Análise granulométrica por peneiramento
Após a secagem da amostra na estufa, será feito a pesagem para determinar a
porcentagem em peso das diferentes frações constituintes do solo, podendo ser retidas nas
séries de peneiras 25,4 - 19,1 - 9,5 - 4,8 - 2,09 - 0,60 - 0,42 - 0,30 - 0,15 e 0,075 mm, o
resultado será a partir do somatório das massas retidas em cada peneira, desde que não exceda
5% da amostra inicial seca, se ultrapassar será necessária refazer o ensaio, será feito a
pesagem de cada peneira para se ter o material retido, e para ter o passante o procedimento é
subtrair de 100% o acumulado em cada peneira. Todo o ensaio seguirá as diretrizes
estabelecidas (DNER-ME 051, 1994).
56
3.4.2.2 Limite de liquidez (LL)
Todas as etapas do ensaio de Limite de Liquidez que será realizada no solo natural,
também serão repetidas para os solos melhorado com adição de cimento e solo cimento.
Utilizar uma porção do solo passante da peneira de nº40 (0,42 mm) no recipiente e adiciona
água gradativamente até tornar-se uma pasta homogênea. Em seguida, essa mistura será
colocada no aparelho Casa grande para a determinação da umidade através dos números de
golpes realizado com conforme recomenda a norma (DNER-ME 122, 1994) que regula o
mesmo.
Para que sejam obtidas as etapas, as amostras devem ser homogeneizadas elevando-se
a quantidade de água utilizada em cada uma delas. Para cada uma das etapas descritas, será
retirada uma cápsula com uma parcela da mistura e levar à estufa para a determinação da
umidade.
Assim serão obtidos os valores de umidade determinados, sendo possível traçar um
gráfico, no qual se determina o valor do LL pela umidade correspondente a 25 golpes. O
Limite de Liquidez determinado para o solo natural em estudo deve ser baseado 5 repetições
de ensaios.
3.4.2.3 Limite de plasticidade (LP)
Conforme a recomendação da norma (DNER-ME 082, 1994), será preparada uma
amostra de solo passante na peneira número 40 (0,42 mm), para o ensaio de Limite de
Plasticidade, a mesma utilizada para o ensaio de LL. Acrescenta água a esta amostra de solo
até que se forme uma pasta homogênea. O procedimento do ensaio consiste em moldar uma
amostra da massa de solo conforme um molde de metal com as seguintes dimensões: 3mm de
diâmetro por 10 cm de comprimento. Sendo feito através da rolagem dessa amostra no vidro
fosco. Essa etapa será repetida até que o cilindro moldado inicie o processo de fissuração
devido à perda de umidade. Quando o cilindro apresentar fissuras, é colocado na cápsula,
pesado e levado para a estufa para que ocorra a secagem. É obtido o resultado para o Limite
de Plasticidade através de 5 ensaios, que resultará em valores que não diferirão da média de
mais de 5%, possibilitando determinar a umidade.
57
3.4.3 Ensaios mecânicos
3.4.3.1 Compactação
No ensaio de compactação, as amostras coletadas com secagem ao ar devem ser
destorroadas com o almofariz, até se obter uma amostra representativa de 5kg no estado
natural. Em seguida, a amostra passara na peneira de 4,8mm. Esse ensaio é realizado para
obtenção da umidade ótima necessária para o ensaio de ISC. Logo em seguida, acrescenta
água no solo misturando até atingir a umidade ótima. Com a classificação do solo que será
feita em laboratório determinara o tipo de energia de compactação que será usada, cada
amostra será distribuída em um molde cilíndrico metálico e com aplicação de golpes com um
soquete por camadas caindo a uma altura de aproximadamente 45 cm, sendo três camadas
iguais. Todos os passos anteriormente citados para a realização no solo natural, será
executado no solo melhorado com adição de cimento e também no solo cimento, bem como
em todo o material coletados dos 3(três) campos separadamente. Concluída essa etapa, retira
o anel que complementa o cilindro e faz a regularização da superfície com o auxílio de uma
régua; em seguida, pesa o conjunto (cilindro + solo). Posteriormente retira o solo compactado
do molde.
Conseguindo assim os valores de peso específico seco e umidade obtida no ensaio,
traçando a curva de compactação, na qual determina o peso específico seco máximo e a
umidade ótima. Conforme a recomendação da norma (NBR 7182, 1986).
3.4.3.2 Compressão axial – solo cimento
No ensaio de compressão, será colocado o corpo de prova sobre o prato fixo de carga
da máquina de ensaio, deixando o eixo vertical alinhado com o centro de carga do prato.
Ajeitando-o manualmente até que o contato entre o prato de carga e a base de corpo de prova
seja uniforme e completo, faz- se com que este se encoste ao corpo de prova suavemente.
O carregamento será então iniciado, continuamente e sem choque, durante todo o
decorrer do ensaio. Na máquina hidráulica será ajustada para aplicar a carga numa taxa
constante, dentro dos limites (140 + ou – 70) kpa\s, dependendo da resistência do corpo de
58
prova. A carga máxima alcança será adotada como a carga de ruptura do corpo de prova, com
a precisão de 50 N. Conforme a recomendação da norma (DNER-ME 201, 94).
3.4.3.3 Índice de suporte Califórnia
O ensaio do Índice de Suporte Califórnia - ISC – será realizado com os solos no estado
natural, solo melhorado com adição de cimento. Após a realização do ensaio de compactação,
os corpos de prova serão moldados adotando-se uma energia de compactação, ou seja, nas
camadas de solo será aplicados golpes utilizando-se um soquete grande. Na sequência, os
corpos de provas serão colocados hastes de expansão com extensômetro acoplado, destinado a
medir as expansões ocorridas, que deverão ser anotadas de 24 em 24 horas, os corpos de
provas ficarão submergidos durante quatro dias em um tanque de água, após o período de
embebição, cada molde com o corpo de prova deverá ser retirado da imersão e deixar-se
escoar a água durante 15 minutos. O conjunto é transportado até a prensa, submetido à
penetração do pistão, para a anotação das leituras em tempos distintos. Posteriormente, com
os valores obtidos, faz as correlações conforme descrito em norma para a obtenção dos
resultados finais, o CBR a ser adotado será o valor com mais frequente em todas as amostras.
Conforme a recomendação da norma (DNER-ME 049, 2014).
59
4 ORÇAMENTO
O custo para a realização deste trabalho está organizado na tabela 3 a seguir:
Tabela 3 – Orçamento do projeto de pesquisa
Fonte: do autor
Equipamento/operação Natureza Qde.
Valor
unitário
(R$)
Valor
total (R$)
Recarga de Tonner para Impressão Materiais Consumo 1 Unidade R$ 98,00 R$ 98,00
Papel A4 (Resma com 500 folhas) Materiais Consumo 1 Unidade R$ 15,00 R$ 15,00
Encadernação Materiais Consumo 3 Unidades R$ 3,00 R$ 9,00
Impressão Colorida Materiais Consumo 9 Unidades R$ 2,50 R$ 22,50
TOTAL R$ 144,50
60
5 CRONOGRAMA
O cronograma de atividades esta organizado na tabela 4 a seguir:
Tabela 04-Cronograma de atividades
Fonte: Do autor.
61
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Oficina de textos, 2007.
BERNUCCI, LiediBariani; MOTTA, Laura Maria Goretti da; CERATTI, Jorge Augusto
Pereira; SOARES, Jorge Barbosa. Pavimentação asfáltica: formação básica para
engenheiros. Rio de Janeiro: Petrobras: ABEDA, 2008.
BRADY, Nyle C. Natureza e propriedade dos solos. 7. ed. Rio de Janeiro: Livraria Freitas
Bastos, 1989.
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e Suas Aplicações. Rio de Janeiro:
Caracterização, 1988.
CONFEDERAÇÃO NACIONAL DOS TRANSPORTES (CNT). PESQUISA CNT DE
RODOVIAS: relatório gerencial. 20. ed. Brasília, 2016
D’AGOSTIN, FRANCINI GIASSI. Dimensionamento de pavimento flexível e análise
comparativa entre os custos do projeto de revitalização e uma proposta de reconstrução da
SC-446 – Rodovia Governador Jorge Lacerda. Monografia (Graduação). Universidade Do
Extremo Sul Catarinense – UNESC. Criciúma, SC: 2010. Disponível em:
<www.bib.unesc.net/biblioteca/sumario/00004D/00004D34.pdf> Acesso em: 02/abril/2017.
DAS, Braja M. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. São Paulo: Thomsom Learning,
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