Universidade Federal de Santa Catarina

Centro Tecnológico

Departamento de Engenharia Civil

CAROLINE STRUTZEL STRIANI

CONTROLE TECNOLÓGICO DE EXECUÇÃO DAS

CAMADAS DE CORPO DE ATERRO UTILIZANDO O

PENETRÔMETRO DINÂMICO DE CONE:

APLICAÇÃO NA OBRA RODOVIÁRIA DO TRECHO

EL CARMEN-ARROYO CONCEPCIÓN, BOLÍVIA

Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Catarina, como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro Civil.

Florianópolis, julho de 2008.

i

CAROLINE STRUTZEL STRIANI

CONTROLE TECNOLÓGICO DE EXECUÇÃO DAS CAMADAS DE

CORPO DE ATERRO UTILIZANDO O PENETRÔMETRO DINÂMICO

DE CONE: APLICAÇÃO NA OBRA RODOVIÁRIA DO TRECHO

EL CARMEN-ARROYO CONCEPCIÓN, BOLÍVIA

O presente Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado como parte dos requisitos para

obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL na Universidade Federal de Santa Catarina e aprovado

em sua forma final pelo Departamento de Engenharia Civil.

Orientador:

______________________________

Prof. Glicério Trichês, Dr (UFSC)

Banca Examinadora:

______________________________

Eng. Edgar Abitante, Msc. (ECOPLAN)

______________________________

Prof. Antônio Fortunato Marcon, Dsc. (UFSC)

Florianópolis, julho de 2008.

ii

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar à minha querida Vó Vivi (in memmoriam), que me encorajou a sair para estudar em outra cidade sozinha, e efetivou minha matrícula neste curso quinze dias antes de partir deste mundo louco... Sem ela certamente não estaria aqui neste momento, apresentando este trabalho por esta instituição.

Ao Prof. Glicério, que além de transmitir os conhecimentos técnicos em suas aulas – o que instigou o gosto pela área rodoviária e de infra-estrutura – e dar a oportunidade de realização do estágio profissional supervisionado nesta obra em estudo e conseqüentemente, o desenvolvimento teste TCC, o qual ainda pôde orientar. Obrigada pela orientação, confiança, paciência e compreensão ao longo deste.

À empresa Ecoplan, pela oportunidade de realizar o estágio na obra o qual se desenvolveu este trabalho, na Bolívia, e pelo acesso aos dados coletados. Agradecimento para todos os amigos que lá fiz e que guardarei com carinho para sempre na lembrança; em especial ao laboratorista Urso pelos ensinamentos práticos, e pela dedicação de D.Maria e D.Julia desde cafezinhos, chás para dores e amabilidade no dia a dia.

Ao eng. Edgar pela confiança, incentivo e orientação técnica que me estimulou e me fez tomar gosto por este trabalho, e colaborou para o meu aperfeiçoamento tanto profissional quanto pessoal.

À Ângela Zimmermann, Profª Lia e Profª Nora, pelo carinho, incentivo, dedicação e apoio à distância durante e após a realização do estágio profissional na Bolívia.

Aos Prof. Marciano Maccarini e Prof. Rodrigo, pela compreensão e apoio através do Laboratório de Solos ao longo da elaboração deste trabalho.

À amiga Talita, pelo apoio, carinho, e companhia durante os estudos e redação deste trabalho, bem como em todas fases e experiências ao longo da vida acadêmica.

Ao meu amigo Gerson, pela amizade, paciência e parceria tanto nas madrugadas de estudo quanto nas aventuras pela Bolívia e afins.

Aos amigos que fiz ao longo da vivência em Florianópolis, os quais formaram minha família neste local e propiciaram momentos de carinho, alegria e descontração: Regina, Juliana, Mineiro, Rafael, Dai, Ana Luisa, Karina, Paulinho, Fer, Josi...

À minha família, em especial aos meus pais Gerson e Mônica, que mesmo com dificuldades, conseguiram dar apoio à minha formação ao longo da vida e de minhas irmãs, tendo como prioridade em qualquer das situações financeiras a educação das filhas. Obrigada pela dedicação, carinho e incentivo.

iii

Aqueles que passam por nós, não vão sós, não nos deixam sós. Deixam um pouco de si, levam um pouco de nós.

(Antoine de Saint-Exupéry)

iv

RESUMO

O presente trabalho traz resultados de um estudo que visou apresentar um procedimento para

o controle da qualidade de compactação de obras viárias empregando-se o Penetrômetro

Dinâmico de Cone – DCP (Dynamic Cone Penetrometer). O DCP pode estimar o CBR

(California Bearing Ratio) do solo compactado, através da devida calibração do mesmo em

laboratório com o solo a ser avaliado. Um grande diferencial deste método de avaliação é a

obtenção da resistência ao longo do perfil da camada, possibilitando a avaliação da eficiência

e cuidados na execução dos serviços de compactação – enquanto métodos tradicionais

fornecem, na realidade, um parâmetro médio da camada. O fácil treinamento de mão de obra,

fornecimento de resultados mais rápidos, menor custo para sua obtenção e de maneira eficaz,

além de baixo custo de aquisição do equipamento, possibilitando inclusive sua própria

confecção, colabora com as vantagens deste tipo de investigação. O estudo de caso foi

realizado na obra de implantação de um trecho de 102 km do corredor bi-oceânico Santa Cruz

– Puerto Suárez, na Bolívia. Foram selecionadas amostras de solos utilizados na rodovia, das

quais se obteve correlações CBR x DCP. O DCP foi utilizado em campo nos mesmos pontos

onde se realizou ensaios de controle de compactação tradicionais (frasco de areia, densímetro

nuclear e balão de borracha) tanto em camadas de terraplenagem quanto em aterros

compactados de valas do sistema de drenagem, verificando-se assim a validação da calibração

destes solos obtida em laboratório. O trabalho incluiu a montagem e confecção do

equipamento, treinamento da mão de obra e as curvas de calibração específicas para cada tipo

de solo visando o controle de compactação em campo. Os resultados obtidos mostram o

elevado grau de aplicabilidade do procedimento proposto para uso do ensaio DCP em obras

viárias.

Palavras Chaves: Controle Tecnológico, DCP, Compactação, Terraplenagem.

v

SUMÁRIO

CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 1 1.1. Objetivo __________________________________________________________________________ 3 1.2. Objetivo Específico _________________________________________________________________ 3 1.3. Organização da Apresentação do Trabalho _____________________________________________ 4

CAPÍTULO II – CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA ONDE SE DESENVOLVEU O TRABALHO ____________________ 5 2.1. Localização do Trecho_______________________________________________________________ 5

2.2. Características Contratuais __________________________________________________________ 8

2.3. Caracterização Geológica ____________________________________________________________ 9

2.4. Caracterização Climática ___________________________________________________________ 10

2.5. Controle Tecnológico na Obra _______________________________________________________ 11

CAPÍTULO III – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ____________________________________________________ 14 3.1. Considerações Iniciais ______________________________________________________________ 14 3.2. Métodos para Controle Tecnológico de Compactação ____________________________________ 16

3.2.1. CBR in situ _________________________________________________________________ 17 3.2.2. Frasco de Areia ______________________________________________________________ 18 3.2.3. Densímetro Nuclear___________________________________________________________ 21 3.2.4. Balão de Borracha ____________________________________________________________ 22 3.2.5. Emprego do Óleo_____________________________________________________________ 24 3.2.6. Mini-CBR in situ _____________________________________________________________ 24 3.2.7. Penetrômetros _______________________________________________________________ 25

3.2.7.1. Penetrômetro Agulha de Proctor ____________________________________________ 26 3.2.7.2. Penetrômetro Clegg Hammer ______________________________________________ 27 3.2.7.3. Penetrômetro North Dakota________________________________________________ 28 3.2.7.4. Penetrômetro Britânico ___________________________________________________ 28 3.2.7.5. Penetrômetros Dinâmicos _________________________________________________ 29

3.2.8. Ensaio para Controle Tecnológico utilizando a Viga Benkelman ________________________ 30 3.2.9. Resumo da Freqüência dos Ensaios de Controle Tecnológico no Brasil___________________ 31

3.3. O DCP _______________________________________________________________________ 33 3.3.1. Histórico ___________________________________________________________________ 33 3.3.2. Aplicações e Limitações do DCP ________________________________________________ 36 3.3.3. Equipamento DCP e Procedimento de Ensaio_______________________________________ 38 3.3.4. Interpretações de Resultados ____________________________________________________ 42 3.3.5. Correlações Existentes_________________________________________________________ 44 3.3.6. Calibração de Solos para Correlação DCP x CBR ___________________________________ 52

CAPÍTULO IV – METODOLOGIA DO TRABALHO DESENVOLVIDO ___________________________________ 54 4.1. Apresentação da Metodologia________________________________________________________ 54

4.2. Ensaios em Campo_________________________________________________________________ 56

4.3. Ensaios em Laboratório ____________________________________________________________ 57

CAPÍTULO V – OBTENÇÃO DA CURVA DE CALIBRAÇÃO__________________________________________ 60 5.1. Localização das Jazidas dos Solos utilizados nas Camadas de Terraplenagem e Aterros Compactados de Valas de Drenagem _____________________________________________________ 60

5.2. Caracterização Geotécnica do Solos___________________________________________________ 62

vi

5.3. Ensaio de Compactação, DCP e CBR dos Solos Estudados ________________________________ 62 5.3.1. Solo 1 ________________________________________________________________________ 62

5.3.1.1. Relação CBR versus Umidade de Moldagem______________________________________ 63 5.3.1.2. Relação de DN versus Umidade de Moldagem ____________________________________ 64 5.3.1.3. Relação CBR e DN__________________________________________________________ 67

5.3.2. Solo 2 ________________________________________________________________________ 72 5.3.2.1. Relação CBR versus Umidade de Moldagem______________________________________ 73 5.3.2.2. Relação de DN versus Umidade de Moldagem ____________________________________ 74 5.3.2.3. Relação CBR e DN__________________________________________________________ 75

5.3.3. Solo 3 ________________________________________________________________________ 78 5.3.3.1. Relação CBR versus Umidade de Moldagem______________________________________ 79 5.3.3.2. Relação de DN versus Umidade de Moldagem ____________________________________ 80 5.3.3.3. Relação CBR e DN__________________________________________________________ 82

5.3.4. Dados combinados para Solos 1 e 2 (A-2-4) __________________________________________ 85 5.4. Comparação das Curvas de Calibração Obtidas no Trabalho com Curvas da Literatura_______ 87

CAPÍTULO VI – CONTROLE TECNOLÓGICO DE CAMPO __________________________________________ 91 6.1. Pista_____________________________________________________________________________ 92

6.1.1 Estacas com utilização do Solo 2 ___________________________________________________ 92 6.1.2 Estacas com utilização do Solo 3 ___________________________________________________ 95

6.2. Valas do Sistema de Drenagem_______________________________________________________ 99 6.2.1. Vala 01______________________________________________________________________ 100

6.2.1.1. DN característico __________________________________________________________ 101 6.2.1.2.Controle Tecnológico _______________________________________________________ 103

6.2.2. Vala 02______________________________________________________________________ 105 6.2.2.1. DN característico __________________________________________________________ 105 6.2.2.2. Controle Tecnológico_______________________________________________________ 108

6.2.3. Vala 03______________________________________________________________________ 110 6.2.3.1. DN característico __________________________________________________________ 111 6.2.3.2. Controle Tecnológico_______________________________________________________ 115

CAPÍTULO VII – ANÁLISE DE DADOS________________________________________________________ 117 7.1. Avaliação da Validade de Ensaios ___________________________________________________ 117

7.2. Correlações Obtidas ______________________________________________________________ 118

7.3. Resultados de Campo Obtidos ______________________________________________________ 119

CAPÍTULO VIII – MANUAL PARA UTILIZAÇÃO DO DCP_________________________________________ 121 8.1. Considerações Iniciais _____________________________________________________________ 121 8.2. Obtenção da Curva de Calibração ___________________________________________________ 122

8.3. Definição do DN para Controle Tecnológico___________________________________________ 124

8.3. Controle Tecnológico com o Uso do DCP _____________________________________________ 125

CAPÍTULO IX – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ____________________________________________ 127

BIBLIOGRAFIA _________________________________________________________________________ 130

ANEXOS_______________________________________________________________________________ 136

vii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2. 1 – Situação do trecho em estudo._____________________________________________________ 7 Figura 2. 2 – Principais estaqueamentos do trecho._______________________________________________ 6 Figura 2. 3 – Estrada inundada em fevereiro de 2007 ____________________________________________ 11 Figura 2. 4 – Nomenclaturas bolivianas e equivalentes brasileiras para camadas do pavimento ___________ 12 Figura 2. 5 – Perfil longitudinal do pavimento da rodovia. ________________________________________ 13 Figura 3. 1 – Utilização de Veículos a tração animal em estrada não pavimentada – dificuldade de locomoção_______________________________________________________________________________________ 14 Figura 3. 2 – Equipamento para CBR in situ ___________________________________________________ 17 Figura 3. 3 – Desenho esquemático do Ensaio de Frasco de Areia.__________________________________ 18 Figura 3. 4 – Execução de cavidade cilíndrica na camada. ________________________________________ 19 Figura 3. 5 – Armazenagem do material retirado em bolsa para posterior pesagem. ____________________ 19 Figura 3. 6 – Pesagem do frasco de areia antes do ensaio. ________________________________________ 19 Figura 3. 7 – Preenchimento da cavidade com areia do frasco._____________________________________ 19 Figura 3. 8 – Detalhe da cavidade após preenchimento através do Frasco de Areia. ____________________ 19 Figura 3. 9 – Pesagem do material retirado da cavidade. _________________________________________ 19 Figura 3. 10 – Pesagem da amostra para ensaio Speed (5g)._______________________________________ 20 Figura 3. 11 – Detalhe da ampola de Carbureto de Cálcio utilizada no ensaio_________________________ 20 Figura 3. 12 – Agitação do aparelho Speed para quebra da ampola. ________________________________ 20 Figura 3. 13 – Detalhe da pressão registrada no manômetro. ______________________________________ 20 Figura 3. 14 – Funcionamento do Densímetro Nuclear ___________________________________________ 21 Figura 3. 15 – Detalhe de dispositivo que serve para orientar o Densímetro na camada antes do ensaio. ____ 22 Figura 3. 16 – Haste cravada até a altura desejada, formando uma cavidade para encaixe da haste do aparelho; a superfície é delimitada para colocar corretamente o equipamento. ________________________________ 22 Figura 3. 17 – Detalhe do painel do Densímetro Nuclear _________________________________________ 22 Figura 3. 18 – Inserção dos dados de laboratório para o fornecimento automático do grau de compactação pelo equipamento após o ensaio. ________________________________________________________________ 22 Figura 3. 19 – Desenho esquemático do Ensaio de Balão de Borracha. ______________________________ 23 Figura 3. 21 – Realização do Ensaio de Balão de Borracha _______________________________________ 23 Figura 3. 20 – Equipamento utilizado no Ensaio Balão de Borracha. _________________________________ 1 Figura 3. 22 – Desenho esquemático do Ensaio Mini-CBR in situ. __________________________________ 25 Figura 3. 23 – Penetrômetro da Agulha de Proctor ______________________________________________ 26 Figura 3. 24 – Equipamento Clegg Hammer. Modelo com 4,5kg. ___________________________________ 27 Figura 3. 25 – Equipamento Clegg Hammer. Modelo com 20kg . ___________________________________ 27 Figura 3. 26 – Penetrômetro Britânico. _______________________________________________________ 29 Figura 3. 27 – Realização do Ensaio de Viga___________________________________________________ 31 Figura 3. 28 – Detalhe da régua com leituras intermediárias ______________________________________ 31 Figura 3. 29 – Equipamento DCP, conforme modelo TRRL________________________________________ 39 Figura 3. 31 – Detalhe da leitura na régua graduada milimetricamente ______________________________ 40 Figura 3. 32 – Execução do Ensaio com DCP com dois operadores: um para realizar leituras de penetração na régua verificando verticalidade do equipamento e outro para segurar o DCP e aplicar os golpes. _________ 40 Figura 3. 30 – Detalhe do DCP desmontado: régua, cone, haste, e martelo de aço encaixado em haste deslizante com suporte para régua. ____________________________________________________________________ 1 Figura 3. 33 – Detalhe do desgaste do cone. À esquerda, cone deteriorado pelo uso, onde há uma redução no seu diâmetro e sua ponta encontra-se danificada; à direita cone novo. _______________________________ 42 Figura 3. 34 – Exemplo de curva DCP ________________________________________________________ 42 Figura 3. 35 – Curvas de DCP típicas que poderão ser obtidas com o ensaio__________________________ 43 Figura 3. 36 – Representação Gráfica de todas as Correlações CBR x DCP existentes.__________________ 47 Figura 3. 37 – Representação Gráfica de Correlações CBR x DCP para grupos de solos.________________ 48 Figura 3. 38 – Representação Gráfica de Correlações CBR x DCP para solos coesivos. _________________ 49 Figura 3. 39 – Representação Gráfica de Correlações CBR x DCP para solos arenosos. ________________ 50 Figura 3. 40 – Representação Gráfica de Correlações CBR x DCP para solos distintos. _________________ 51

viii

Figura 4. 1 – Organograma da metodologia do trabalho desenvolvido_______________________________ 55 Figura 4. 2 – Detalhe da realização dos ensaios com DCP (lado direito) e pelo ensaio de Frasco de Areia (lado esquerdo)_______________________________________________________________________________ 56 Figura 4. 3 – Detalhe da execução do ensaio DCP no molde de CBR: ponta do cone posicionada ao centro do corpo de prova___________________________________________________________________________ 57 Figura 4. 4 – Detalhe da execução do ensaio DCP no molde de CBR. _______________________________ 57 Figura 4. 5 Operador aplicando golpes e outro fazendo as leituras de penetração. _____________________ 58 Figura 5. 1 – Localização das Jazidas ao longo da rodovia________________________________________ 60 Figura 5. 2 – Jazida localizada na estaca 488+700 (empréstimo lateral) – Solo 1(arenoso). ______________ 61 Figura 5. 3 – Jazida localizada na estaca 488+700 (empréstimo lateral) – Solo 1(arenoso). ______________ 61 Figura 5. 4 – Jazida localizada na estaca 537+300 – Solo 2 (arenoso). ______________________________ 61 Figura 5. 5 – Jazida localizada na estaca 537+300 – Solo 2 (arenoso). ______________________________ 61 Figura 5. 6 – Jazida localizada na estaca 569+000 – Solo 3 (calcário). ______________________________ 61 Figura 5. 7 – Jazida localizada na estaca 569+000 – Solo 3 (calcário). ______________________________ 61 Figura 5. 8 – Curva de Compactação do Solo 1 _________________________________________________ 63 Figura 5. 9 – Variação de CBR com teor de umidade do Solo 1 ____________________________________ 64 Figura 5. 10 – Variação de DN com o teor de umidade do Solo 1 ___________________________________ 65 Figura 5. 11 – Variação de log DN com o teor de umidade do Solo 1 ________________________________ 66 Figura 5. 12 – Variação CBR e DN com o Teor de Umidade do Solo 1. ______________________________ 68 Figura 5. 13 – Variação de log DN com log CBR para Solo 1. _____________________________________ 70 Figura 5. 14 – Variação de log DN com log CBR para Solo 1, intervalo da umidade ótima a todo ramo úmido._______________________________________________________________________________________ 70 Figura 5. 15 – Variação de DN com CBR para Solo 1, intervalo da umidade ótima a todo ramo úmido._____ 71 Figura 5. 16 – Curva de Compactação do Solo 2 ________________________________________________ 72 Figura 5. 17 – Variação de CBR com teor de umidade do Solo 2. ___________________________________ 73 Figura 5. 18 – Variação de logDN com o teor de umidade do Solo 2. ________________________________ 74 Figura 5. 19 – Variação CBR e DN com o teor de umidade do Solo 2. _______________________________ 76 Figura 5. 20 – Variação de DN com CBR para Solo 2, intervalo entre 0,2p.p. da umidade ótima no ramo seco e todo ramo úmido . ________________________________________________________________________ 77 Figura 5. 21 – Curva de Compactação do Solo 3. _______________________________________________ 79 Figura 5. 22 – Variação de CBR com o teor de umidade do Solo 3. _________________________________ 80 Figura 5. 23 – Variação de log DN com a umidade do Solo 3 ______________________________________ 81 Figura 5. 24 – Variação CBR e DN com a umidade de moldagem do Solo 3. __________________________ 83 Figura 5. 25 – Variação de DN com CBR para Solo 3, intervalo entre 1p.p. da umidade ótima no ramo seco e todo ramo úmido . ________________________________________________________________________ 84 Figura 5. 26 – Relação CBR x DN para dados combinados dos Solos 1 e 2 ___________________________ 86 Figura 5. 27 – Correlações dos Solos 1, 2 e 3 e algumas correlações da literatura. _____________________ 88 Figura 5. 28 – Correlações para solos A-2-4.___________________________________________________ 89 Figura 5. 29 Correlações para solos A-4.______________________________________________________ 90 Figura 6. 1 – Ensaios de controle de compactação com DCP para estaca 546+800_____________________ 93 Figura 6. 2 – DN e Grau de Compactação das estacas que utilizaram Solo 2 __________________________ 94 Figura 6. 3 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das estacas que utilizaram Solo 2 ____________________ 95 Figura 6. 4 – Ensaios de controle de compactação com DCP para estaca 552+960_____________________ 97 Figura 6. 5 – DN e Grau de Compactação das estacas que utilizaram Solo 3 __________________________ 97 Figura 6. 6 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das estacas que utilizaram Solo 3 ____________________ 98 Figura 6. 7 – Execução da compactação de aterro de uma vala do sistema de drenagem nas proximidades de El Carmen._________________________________________________________________________________ 1 Figura 6. 8 – Compactação manual do aterro da vala, com a utilização de sapo mecânico – Vala 01. _______ 1 Figura 6. 9 – Vala 03: Duplicação da avenida de acesso à rodovia. ________________________________ 100 Figura 6. 10 – Realização do ensaio DCP no aterro compactado da Vala 03. ________________________ 100 Figura 6. 11 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 1ª camada da Vala 1 _______________ 101 Figura 6. 12 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 2ª camada da Vala 1 _______________ 102 Figura 6. 13 – Perfil da Vala 1 com o ensaio DCP______________________________________________ 102

ix

Figura 6. 14 – DN e Grau de Compactação das camadas da Vala 1 ________________________________ 103 Figura 6. 15 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das camadas da Vala 1 __________________________ 104 Figura 6. 16 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 1ª camada da Vala 2 _______________ 106 Figura 6. 17 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 2ª camada da Vala 2 _______________ 107 Figura 6. 18 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 3ª camada da Vala 2 _______________ 107 Figura 6. 19 – Perfil da Vala 2 com o ensaio DCP______________________________________________ 108 Figura 6. 20 – DN e Grau de Compactação das camadas da Vala 2 ________________________________ 109 Figura 6. 21 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das camadas da Vala 2 __________________________ 110 Figura 6. 22 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 1ª camada da Vala 3 _______________ 111 Figura 6. 23 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 2ª camada da Vala 3 _______________ 112 Figura 6. 24 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 3ª camada da Vala 3 _______________ 113 Figura 6. 25 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 4ª camada da Vala 3 _______________ 113 Figura 6. 26 – Perfil da Vala 3 com o ensaio DCP______________________________________________ 114 Figura 6. 27 – DN e Grau de Compactação das camadas da Vala 3 ________________________________ 115 Figura 6. 28 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das camadas da Vala 3 __________________________ 116 Figura 8. 1– Caixa confeccionada pra armazenagem do DCP_____________________________________ 122 Figura 8. 2 – Cones do DCP, do perfeito estado ao enferrujado (esquerda para direita), resultado de 4 semanas armazenado com umidade. ________________________________________________________________ 122

x

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 2. 1 – Detalhe dos trechos de implantação da estrada “El Carmen–Arroyo Concepcíon” ___________ 6 Tabela 2. 2 – Resumo do Controle Tecnológico da Obra em estudo. _________________________________ 11 Tabela 2. 3 – Resumo das Deflexões Máximas Admissíveis na Obra em Estudo.________________________ 12 Tabela 3. 1 – Freqüência da solicitação de ensaios para Controle Tecnológico, segundo normas brasileiras _ 31 Tabela 3. 2 – Aprimoramento das Características do Equipamento DCP ao longo do tempo (continua...)____ 34 Tabela 3. 4 – Correlações CBR x DCP Internacionais____________________________________________ 45 Tabela 3. 5 – Correlações CBR x DCP Nacionais (continua...) _____________________________________ 45

Tabela 4. 1 – Umidade de moldagem para ensaios CBR e DCP ____________________________________ 58

Tabela 5. 1 – Resumo de Caracterização dos Solos estudados peoa Sistema HRB. ........................................ 62 Tabela 5. 2 – Resultados do ensaio de Compactação do Solo 1 .................................................................... 62 Tabela 5. 3 – Resultados dos ensaios de compactação e CBR para Solo 1 .................................................... 63 Tabela 5. 4 – Resultados dos ensaios de compactação e DCP para Solo 1 .................................................... 64 Tabela 5. 5 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 1, ramo seco. ...................... 66 Tabela 5. 6 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 1, ramo úmido. ................... 66 Tabela 5. 7 – CBR, w e DN do Solo 1......................................................................................................... 69 Tabela 5. 8 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log CBR x log DN para Solo 1, intervalo entre a umidade ótima e todo ramo úmido . ........................................................................................................... 71 Tabela 5. 9 – Resultados do ensaio de Compactação do Solo 2. ................................................................... 72 Tabela 5. 10 – Resultados dos ensaios de compactação e CBR para Solo 2................................................... 73 Tabela 5. 11 – Resultados dos ensaios de compactação e DCP para Solo 2 .................................................. 74 Tabela 5. 12 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 2, ramo seco. .................... 75 Tabela 5. 13 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 2, ramo úmido................... 75 Tabela 5. 14 – CBR, w e DN no ramo úmido do Solo 2................................................................................ 77 Tabela 5. 15 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log CBR x log DN para Solo 2, intervalo entre 0,2p.p. da umidade ótima no ramo seco e todo ramo úmido . ....................................................................... 78 Tabela 5. 16 – Resultados do ensaio de Compactação do Solo 3. ................................................................. 78 Tabela 5. 17 – Resultados dos ensaios de compactação e CBR para Solo 3................................................... 79 Tabela 5. 18 – Resultados dos ensaios de compactação e DCP para Solo 3. ................................................. 80 Tabela 5. 19 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 3, ramo seco até 1p.p. da umidade ótima no ramo seco..................................................................................................................... 81 Tabela 5. 20 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 3, após 1p.p. da umidade ótima, no ramo úmido............................................................................................................................... 82 Tabela 5. 21 – CBR, w e DN do Solo 3....................................................................................................... 84 Tabela 5. 22 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log CBR x log DN para Solo 3, intervalo entre 1p.p. da umidade ótima no ramo seco e todo ramo úmido . .................................................................................. 85 Tabela 5. 23 – Dados combinados entre solos 1 e 2 .................................................................................... 86 Tabela 5. 24 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log CBR x log DN para dados combinados Solos 1 e 2 – Solos A-2-4 ........................................................................................................................................ 87 Tabela 6. 1 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para estacas que utilizaram Solo 2_________ 92 Tabela 6. 2 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para estacas que utilizaram Solo 3_________ 96 Tabela 6. 3 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para Vala 1 __________________________ 100 Tabela 6. 4 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para Vala 2 __________________________ 105 Tabela 6. 5 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para Vala 3 __________________________ 111 Tabela 8. 1 – Umidade de moldagem recomendada para ensaios CBR e DCP ________________________ 123

1

CAPÍTULO I – INTRODUÇÃO

As obras rodoviárias exigem cada vez mais métodos rápidos e eficientes para o

controle tecnológico dos seus serviços. Neste particular, a execução de ensaios em camadas

compactadas demanda nos métodos tradicionais um considerável tempo, custo e interrupção

momentânea dos serviços, além de retratar as condições apenas para os pontos avaliados.

Descuidos devidos a desejos de economia, rapidez ou menor esforço no controle

tecnológico leva a falta de qualidade na implantação de um bom projeto, onde as falhas

cometidas ao longo da execução da compactação das camadas refletem-se, às vezes, logo nos

primeiros anos de vida do projeto. Um exemplo comum disso são as deformações

permanentes excessivas das camadas do pavimento ou do aterro que comumente se

manifestam no início da operação da via.

Muito embora atualmente existam equipamentos com elevada tecnologia embarcada

que permite a avaliação contínua das condições de compactação da camada, em países em

desenvolvimento e terceiro mundo, o controle tecnológico é feito de forma pontual,

utilizando-se a metodologias tradicionais, como o frasco de areia.

O controle tecnológico tradicional da compactação de camadas avalia in situ a

capacidade de suporte do material, especificada em projeto e obtida em laboratório através do

ensaio California Bearing Ratio – CBR. Diversas são as metodologias para obter parâmetros

de resistência da camada: determinação do grau de compactação da camada, fazendo-se

comparação entre a massa específica aparente seca (ρs) do material medido em campo, e sua

massa específica aparente seca máxima (ρs,máx) obtido através do ensaio de Compactação

conduzido em laboratório, determinando-se de maneira indireta a resistência do material; e o

CBR in situ, ensaio que tenta reproduzir em campo as mesmas características físicas e

metodologias do CBR em laboratório, mas é um ensaio lento.

Um método alternativo para a avaliação da camada de suporte dos solos é o DCP

(Dynamic Cone Penetrometer), cuja operação simples e ágil fornece resultados de forma

rápida e com custos reduzidos, possibilitando um maior número de pontos investigados

durante a execução da obra, além da avaliação da resistência ao longo da profundidade da

camada.

2

O CBR in situ, por exemplo, permite apenas uma avaliação pontual da resistência da

camada, enquanto o DCP possibilita uma análise global da distribuição de resistência ao

longo do perfil da estrutura do pavimento (OLIVEIRA e VERTAMATI, 1998 Apud: ALVES,

2002). O DCP ainda destaca-se na detecção de anomalias em uma ou mais camadas

construídas bem como no acompanhamento do comportamento estrutural das estradas já

consolidadas possibilitando avaliar a influência de solicitações tais como tráfego e clima.

Outra utilidade é na identificação de trechos homogêneos (ANGELONE et al, 1991 apud

ALVES, 2002). O fácil treinamento de mão de obra, fornecimento de resultados mais rápidos

e a menor custo para sua obtenção, além de baixo custo de aquisição do equipamento

possibilitando, inclusive, sua própria confecção, colaboram com as vantagens deste tipo de

investigação.

A informação ao longo do perfil da camada fornecido pelo DCP possibilita a

avaliação da eficiência e cuidados nos serviços de compactação, sendo um grande diferencial

deste método de avaliação em comparação aos demais métodos que fornecem, na realidade,

um parâmetro médio da camada.

Os resultados obtidos pelo ensaio com o DCP, como no ensaio de CBR, possuem

correlação como comportamento cisalhante dos materiais, conferindo maior confiabilidade

dos resultados se comparado a métodos que utilizam a correlação com a densidade

campo/laboratório para inferir valores de resistência. O ensaio DCP ainda apresenta menores

coeficientes de variação que o ensaio CBR.in situ (SMITH e PRATT, 1983 apud

CARVALHO, 2005).

Segundo a bibliografia consultada, o DCP vem sendo utilizado em vários países

como África do Sul, Israel, Sri Lanka, Argentina, Peru, Brasil e Austrália, além de diversos

departamentos britânicos e americanos. Este equipamento também permite outras aplicações,

como campanhas rápidas de reconhecimento do tipo de solo quanto à resistência, controle de

execução de terraplenagem, controle de camadas estabilizadas, verificação da eficiência dos

equipamentos de compactação utilizados em obra e avaliação de pavimentos existentes.

O presente Trabalho de Conclusão de Curso apresenta os resultados e as respectivas

análises do controle tecnológico de camadas de terraplenagem e de aterros compactados de

valas de drenagem da obra rodoviária do trecho El Carmen – Arroyo Concepción, na Bolívia.

Este se fez possível durante a realização do Estágio Profissional Supervisionado na empresa

Ecoplan Engenharia Ltda, de abril de 2007 a fevereiro de 2008, na supervisão da implantação

e restauração desta obra. O treinamento dos técnicos, tanto em campo como em laboratório,

3

fizeram parte do trabalho, onde foi possível desenvolver e apresentar tanto a metodologia de

calibração como de aplicação em campo no controle tecnológico de camadas de aterro.

1.1. Objetivo

O objetivo geral deste Trabalho é a apresentação dos resultados do controle

tecnológico através do uso do Penetrômetro Dinâmico de Cone (DCP) nas camadas de infra-

estrutura do pavimento do trecho rodoviário El Carmen – Arroyo Concepción, Bolívia.

1.2. Objetivo Específico

Este Trabalho, realizado juntamente com a empresa ECOPLAN na implantação e

restauração do trecho rodoviário El Carmen – Arroyo Concepción, Bolívia. tem como

objetivos específicos:

i) Obtenção das curvas de calibração DN x CBR para os solos da região no trecho

rodoviário El Carmen – Arroyo Concepción, Bolívia;

ii) Avaliar as dificuldades de aplicação do DCP no controle tecnológico das

camadas de terraplenagem e valas compactadas do sistema de drenagem;

iii) Comparar os resultados das metodologias tradicionais empregadas na rodovia

com os resultados do DCP;

iv) A incorporação e transferência de tecnologia para o órgão administrador de

rodovias do governo Boliviano, denominado ABC (Administradora Boliviana

de Carreteras).

4

1.3. Organização da Apresentação do Trabalho

O Capítulo I exibe uma descrição geral do tema a ser desenvolvido na pesquisa.

No Capítulo II é apresentada a caracterização da área onde se desenvolveu o presente

Trabalho, como localização do trecho, caracterização geológica e climática, controle

tecnológico empregado e a transferência de tecnologia à ABC (Administradora Boliviana de

Carreteiras), realizada pela empresa supervisora Ecoplan.

No Capítulo III encontram-se a revisões bibliográficas sobre os métodos existentes

para o controle tecnológico de compactação, e sobre o equipamento DCP – Dynamic Cone

Penetrometer, como histórico, aplicações e limitações do equipamento, procedimento de

ensaio, interpretações de resultados, correlações existentes e calibração de materiais.

O Capítulo IV expõe a metodologia do Trabalho desenvolvido, tanto para os ensaios

em campo quanto em laboratório.

O Capítulo V é constituído da localização das jazidas dos solos ensaiados, da

caracterização dos solos, e dos resultados de ensaios para obtenção das curvas de calibração

dos materiais utilizados.

O Capítulo VI mostra os resultados obtidos no controle tecnológico de campo, com a

utilização do DCP e de metodologias tradicionais de controle (frasco de areia, densímetro

nuclear e balão de borracha) no mesmo ponto avaliado, tanto no corpo de aterro de pista

quanto no aterro compactado de valas do sistema de drenagem da rodovia.

O Capítulo VII é definido pela análise de dados, tanto na avaliação da validade de

ensaios, quanto nas correlações e resultados de campo obtidos.

O Capítulo VIII apresenta um manual para utilização do DCP no controle de

compactação.

E finalmente, o Capítulo IX apresenta as Conclusões e Recomendações deste

Trabalho.

5

CAPÍTULO II – CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA ONDE SE

DESENVOLVEU O TRABALHO

2.1. Localização do Trecho

A aplicação desde estudo se dá ao longo da implantação e restauração da rodovia “El

Carmen – Arroyo Concepción”, que faz parte do Corredor Bioceânico Santa Cruz – Puerto

Suárez e está localizado ao sudeste da Bolívia, na Província de German Busch, Departamento

de Santa Cruz, e que vinculará a cidade de Santa Cruz com a Região Fronteiriça oriental da

cidade de Puerto Suárez. Os serviços de controle e supervisão deste empreendimento foram

realizados pelo Consórcio Temporal Ecoplan – CGL (a primeira empresa brasileira e a

segunda boliviana) e sua execução pelo Consórcio Temporal Odebrecht – IASA (a primeira

empresa brasileira e a segunda boliviana).

O Corredor Santa Cruz - Puerto Suárez é um dos principais projetos do governo da

Bolívia, financiado pela CAF (Confederación Andina de Fomento), com uma pequena

participação do BID (Banco Interamericano de Desenvolvimento) nas questões ambientais, e

faz parte do processo denominado IIRSA – Iniciativa de Integração da Infra-Estrutura

Regional Sul-Americana que pretende desenvolver e integrar as áreas de transporte, energia e

telecomunicações da América do Sul, voltada para escoar mais facilmente os recursos naturais

dos países sul-americanos. Este corredor bioceânico de exportação vinculará os Portos do

Pacífico no Chile e Peru (Iquique e Arica), com os Portos do Atlântico, no Brasil (Santos),

reduzindo o tempo e custo de viagem de mercadorias. Puerto Suárez está conectada com a

cidade de Santa Cruz mediante uma estrada de 645 km, dos quais 587 não estão pavimentados

e estão em processo de construção por etapas.

O projeto de Pavimentação e Construção do trecho “El Carmen – Arroyo

Concepcion”, tem 102km de extensão, que compreende um trecho de implantação virgem

(26,0km), um trecho de implantação com aproveitamento de caminho existente (61,6km), um

trecho de restauração de pavimento asfáltico (13,71km) e um trecho urbano com a ampliação

e implantação de uma avenida (640m), totalizando 102 km em concreto asfáltico (vide Tabela

6

2.1). A obra se inicia na estaca 486+600, em El Carmen, e termina na estaca 594+500, Arroyo

Concepcion, conforme indicado nas Figuras 2.1 e 2.2.

Tabela 2. 1 – Detalhe dos trechos de implantação da estrada “El Carmen–Arroyo Concepcíon”

Trecho Extensão Estaca Tipo de Superfície Observação

26,00 km 486+600 – 512+600 Virgem

Implantação de trecho virgem. Construção de nova estrada de topografia plana El Carmen – Puerto

Suárez 61,60 km 512+600 –

574+200 Revestimento

Primário Implantação de trecho com aproveitamento de caminho existente

Puerto Suárez – Arroyo Concepción 13,71 km 580+150 –

493+860 Concreto Asfáltico

Reconformação de bermas, utilização reciclagem a frio no pavimento existente incorporação na camada base. Topografia é ondulada

Rótula da Fábrica de cimento Itacamba (Arroyo Concepción) – ponte fronteiriça com Brasil

640 m 493+860 – 594+500 Via urbana

Duplicação e implantação de avenida, utilizando reciclagem a frio na incorporação de reforço de subleito.

Figura 2. 1 – Principais estaqueamentos do trecho.

7

Figura 2. 2 – Situação do trecho em estudo.

A rodovia El Carmen – Arroyo Concepción já existia de maneira precária, sem

revestimento e composta de conexões de caminhos abertos pelas populações locais, e devido à

topografia e a sazonalidade definida das épocas de chuvas e inundações é somente transitável

seis meses ao ano. A estrada foi construída originalmente com os materiais existentes na

região, em grande parte com aterros estreitos em solos arenosos locais, a tentativa de

revestimento primário foi feita, em grande parte, com cascalho e fragmentos de rocha calcária

extraída da única formação rochosa ao longo do trecho. Revestimento este de pouca eficácia e

perda por erosão significativa em cada período chuvoso. Devido aos processos locais de

construção este caminho original não possui definição de forma geométrica clara, mantendo

seu traçado quase retilíneo decorrente da ligação das pequenas comunidades que foram

criadas ao longo da linha férrea existente com única via de transporte até poucas décadas

atrás.

8

Este trecho se encontra ao lado norte da ferrovia, que tem uma distância de 20m na

localidade de El Carmen, onde após este povoado se separa da linha férrea 6km, e

aproximando gradativamente até a Estação de Palmito, e a partir deste povoado a distância de

separação da rodovia e da ferrovia varia entre 200 e 300 m.

A avaliação do subleito ao longo de toda extensão da estrada para o

dimensionamento do pavimento se deu por realização de poços de investigação,

profundidades entre 1,5 e 3,0m, em intervalos de mil metros, obtendo-se a espessura da

camada de materiais existentes e suas características (classificação e compactação), além da

estimativa de seu CBR através de ensaio com o Cone de Penetração Dinâmica (DCP –

Dynamic Cone Penetrometer) e programa computacional sul-africano DCP-ANALYSER.

2.2. Características Contratuais

O contrato de supervisão onde se desenvolveu o presente Trabalho é resultado de

uma concorrência internacional ganha pelo consórcio temporal ECOPLAN-GCL, sendo a

GCL (Construtora Galindo Ltda) uma empresa consultora boliviana, a construção é

decorrente de uma licitação internacional ganha pelo consórcio temporal entre as empresas

Odebrecht- IASA, sendo a primeira brasileira e a segunda boliviana.

O contratante da obra é o órgão administrador de rodovias do Governo Boliviano,

inicialmente denominado SNC (Servicio Nacional de Caminos) trocou sua denominação para

ABC (Administradora Boliviana de Carreteiras), que exerce a fiscalização final tanto da

supervisão como da construção. A obra é financiada pela CAF (Confederación Andina de

Fomento), com uma pequena participação do BID (Banco Interamericano de

Desenvolvimento) nas questões ambientais.

O objeto do contrato compreende a revisão do projeto original e a monitoração e

controle de qualidade da obra, incluindo a supervisão dos serviços quanto a qualidade e

especificações técnicas (projetos, normas e especificações). A aprovação ou rejeição dos

serviços fazem parte do contrato juntamente com a quantificação e liberação dos pagamentos.

Há uma cláusula contratual – geralmente decorrente em contratos internacionais –

referente à Transferência de Tecnologia, que promove a integração e troca de experiência para

com a contratante, no caso, a ABC. A Ecoplan possui temas definidos para tal, como projeto

geométrico, legislação e controle tecnológico de obra, o qual se pode destacar:

9

• Composição de tráfego

• Geometria de Rampas

• Gerência de Pavimentos

• Avaliação de Pavimentos e Restauração

• Métodos Alternativos para o controle tecnológico: DCP e Viga Benkelman

A Transferência de Tecnologia se dará através de seminários promovidos pela

Ecoplan. A elaboração de um manual de utilização do equipamento DCP no controle

tecnológico também está envolvida neste processo, o qual motivou a elaboração deste

Trabalho.

2.3. Caracterização Geológica1

O projeto se desenvolve sobre um terreno geologicamente pouco investigado e

correspondente ao setor oriental da Planície Chaco Beniana e ao sudoeste Escudo Brasileiro.

As rochas do Escudo estão formadas pelas rochas mais antigas pertencentes ao Précambriano,

sobrepondo-se às rochas do Paleozóico, Terciário e sedimentos do Quartenário. O traçado vial

se dá integralmente sobre depósitos de solos Quartenários, sendo estes coluvio-fluviais,

coluvuais, flúvio lacustres e solos lacustres.

Os Depósitos de Solo Lacustre se conformaram na extensa planície de Puerto

Suárez – El Carmen, onde ocupam as sub-bacias hidrográficas denominadas “Bañados de

Otuquis” ao oeste e “Quebrada Bahia Cáceres” ao leste. A partir das proximidades de El

Carmen, num primeiro subtrecho, o solo é constituído de areia siltosa, areia argilosa, e argilas

em áreas menores, de coloração marrom claro e em superfície úmida marrom avermelhado.

Num segundo subtrecho, que vai até as proximidades de Puerto Suárez, o solo formado por

argilas com baixo conteúdo de areia, de cor amarelada a cinza escuro em estado úmido,

fisicamente de consistência dura em estado seco e mole e plásticas em estado úmido. Também

há presença de depósitos de calcário de dolomita, em fragmentos de rocha de cor

esbranquiçada com tamanho variando de 1 a 10cm de diâmetro.

1 Todo este sub-item se baseia na tradução de: BOLIVIA – SERVICIO NACIONAL DE CAMINOS. Capítulo 2: Geologia. In: Proyecto Pavimentación y Construccion del Tramo “El Carmen – Arroyo Concepción” – Adequacion y Optimizacion del Diseño Final de Ingeneria. [2006?]

10

Os Depósitos de Fluvio Lacustre ocupam a zona de Tacuaral, onde foram

transportados e depositados por correntes fluviais turbidas, originadas em época de chuvas,

proveniente da planície “Bañado de Otuquis”. São sedimentos finos, tais como argila com

areia fina, interestratificada em camadas finas de 10 a 50 cm de espessura.

Os Depósitos Coluviares são depósitos de solos recentes, formados por

meteorização, desagregação das rochas existentes e transportadas por gravidade em trechos

curtos; formados por areias finas, siltosas e argilosas, de cor marrom, fisicamente

inconsistentes e permeáveis.

Os Depósitos Coluvio Fluviais (sedimentos fluviais) são sedimentos originados pela

desintegração de rochas pré-existentes e transportados aclive abaixo por correntes

superficiais. Se encontram conformando a extensa faixa de terrenos baixos levemente

ondulados, distribuídos entre a Serra de Concepción e Lagoa Cáceres. Os perfis de solo são

constituídos de areias margosas e fragmento de rochas margosas, de coloração esbranquiçada

e amarelada, com clastos calcificados acinzentados, em tamanhos de 15cm e raramente 60cm

de diâmetro máximo.

2.4. Caracterização Climática

A rodovia encontra-se na região do Pantanal boliviano, região esta que vive sob o

desígnio das águas: a chuva divide a vida em dois períodos bem distintos. Durante os meses

da seca — de maio a outubro, aproximadamente — a paisagem sofre mudanças radicais onde

o clima torna-se extremamente seco deixando a vegetação vulnerável a incêndios, que

ocorrem de maneira intensa e comum. De novembro a abril – meses de chuva – devido à

baixa declividade da planície e o fluxo d’água, há inundações principalmente nas áreas mais

baixas, como pode ser observado na Figura 2.3. Isto propiciou que a drenagem da rodovia

fosse projetada mais com visão de vaso de equilíbrio (bueiro de alívio) do que como condutor

de canais naturais de água. A temperatura anual da região é elevada, com média anual de

27ºC, onde no período de execução da obra foram registradas temperatura máxima de 34,5ºC

e mínima de 15,5ºC.

11

Figura 2. 3 – Estrada inundada em fevereiro de 2007

2.5. Controle Tecnológico na Obra

O controle tecnológico para execução de camadas de aterro e regularização do

subleito, camadas de sub-base e base desta obra rodoviária foi realizado seguindo as normas

AASHTO e especificações de projeto, como se mostram resumidas na Tabela 2.2:

Tabela 2. 2 – Resumo do Controle Tecnológico da Obra em estudo.

SSeerrvviiççoo EEnnssaaiiooss NNoorrmmaass FFrreeqqüüêênncciiaa OObbsseerrvvaaççõõeess

Compactação AASHTO T-180 1000 m3(corpo de aterro), ou 600m3 (camada final) -

CBR AASHTO T-193 a cada 4 amostras de compactação

Corpo de aterro (camadas superiores), camada final de 60

cm dos aterros

Granulometria, LL, LP

AASHTO T-27, T-89, T-90

a cada 10 amostras (corpo de aterro) ou 4

amostras (camada final) de compactação

-

%Umidade - 100m Imediatamente antes da

compactação. Variação admitida com relação à umidade ótima = 3%

Corpo de Aterro

Densidade in situ - 100m GC exigido: 95%

Compactação AASHTO T-180 300 m - CBR AASHTO T-193 300 m -

Granulometria, LL, LP

AASHTO T-27, T-89, T-90 300 m -

%Umidade - 100 m Imediatamente antes da

compactação. Variação admitida com relação à umidade ótima = 2%

Densidade in situ - 100 m

GC exigido: Reforço subleito/Camada Final

Aterro 95%; Sub-base 97%; Base 100%

Desgaste Los Angeles AASHTO T-96

Reforço de Subleito, Camada Final de Aterro,

Sub-base e Base

Índice de Forma -

Se existir variação natural do material

Aplicável somente em Sub-base e Base

12

A energia de compactação utilizada é a Energia Modificada, que confere segundo a

norma AASHTO T-180, item D, 56 golpes por camada compactada do corpo de prova do

ensaio de compactação em laboratório. Nos ensaios de densidade in situ, são utilizados

Densímetro Nuclear, Balão de Borracha e Frasco de Areia, estes último com a umidade in situ

obtida através do ensaio Speed. Também são realizados ensaios com a Viga Benkelman na

camada base, onde no geral, a deflexão máxima admissível nas camadas pelas Especificações

de Projeto é mostrada na Tabela 2.3.

Tabela 2. 3 – Resumo das Deflexões Máximas Admissíveis na Obra em Estudo.

Camada EEssppeessssuurraa ((ccmm)) MMóódduulloo ddee RReessiilliiêênncciiaa ((kkgg//ccmm22)) CCooeeffiicciieennttee PPooiissssoonn DDeefflleexxããoo MMááxxiimmaa

AAddmmiissssíívveell ((mmmm--22))

Revestimento Asfáltico

7,5 3750 0,35 60

Base Granular 20 2500 0,35 70

Sub-base Granular 20 1800 0,35 94

Reforço Subleito/Camada

final de Aterro (CBR 15%)

30 851 0,45 105

Reforço Subleito/Camada

final de Aterro (CBR 8%)

54 633 0,45 122

Corpo de Aterro ∞ 355 0,45 -

Na Figura 2.5 tem-se o perfil longitudinal do pavimento da rodovia, com respectivo

CBR e espessura nas camadas ao longo da via. Para melhor interpretação, são mostradas na

Figura 2.4 as nomenclaturas utilizadas na configuração das camadas do pavimento pelos

laboratoristas e técnicos de campo da obra e sua interpretação no Brasil:

Bolívia Brasil Carpeta Asfáltica Revestimento Asfáltico

Capa Base Base Capa Sub-base Sub-base

Subrasante Mejorada Camada final de Aterro/ Regularização do Subleito

Capa Final del Terraplén (nomeado como Fundación para

facilitar controle em campo)

Regularização do Subleito/ Camadas finais do Corpo de

Aterro (considerado fundação da estrutura do pavimento)

Cuerpo de Terraplén/ Relleno

Corpo de Aterro

Terreno de Fundación/ Terreno Natural

Subleito

Figura 2. 4 – Nomenclaturas bolivianas e equivalentes brasileiras para camadas do pavimento

13

Figura 2. 5 – Perfil longitudinal do pavimento da rodovia.

14

CAPÍTULO III – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1. Considerações Iniciais

A abertura de caminhos e posteriormente a construção de estradas data dos

primórdios da civilização humana, visto a necessidade de locomoção do homem e o transporte

de mercadorias. A utilização de veículos a tração animal para transporte de cargas e pessoas

(Figura 3.1) promoveu um aperfeiçoamento nas técnicas de construção viária baseado em

tentativa e erro.

Figura 3. 1 – Utilização de Veículos a tração animal em estrada não pavimentada – dificuldade de locomoção

Fonte: FORTES E MERIGHI, 1998

As primeiras contribuições significativas para o desenvolvimento da tecnologia de

pavimentação ocorreram por volta da década de 20, impulsionadas pelo acelerado

crescimento dos sistemas de transporte, em especial rodovias e aeroportos.

No final dos anos 20 na Califórnia, havia a necessidade de avaliar o potencial de

ruptura do subleito, uma vez que era o defeito mais freqüente observado nas rodovias naquele

período (BERNUCCI et al, 2007). Em 1933 Proctor publicou artigos divulgando o seu

procedimento de controle de compactação baseado num novo método de projeto e construção

de barragens de terra que estava sendo empregado na Califórnia, conhecido como

compactação normal de Proctor (VARGAS, 1978 apud LIMA, 2000). Em seguida, devido ao

maior porte dos equipamentos compactadores e à maior solicitação do pavimento com o

aumento do tráfego, surgiu o ensaio de compactação com energia modificada. Nele a energia

15

de compactação aplicada ao ensaio é superior ao ensaio normal, proporcionando máxima

estabilidade e atenuação de recalques do pavimento (LIMA, 2000).

Proctor observou que quando se compacta o solo com umidade baixa, o atrito entre

as partículas é muito alto e não se consegue uma significativa redução dos vazios; já para

umidades mais elevadas, a água provoca certa lubrificação entre as partículas, que deslizam

entre si, acomodando-se num arranjo mais compacto. Logo, ao compactar-se o solo com uma

certa energia de compactação, a massa específica resultante é em função da umidade em que

ele estiver.

O aumento da massa específica corresponde á eliminação de ar dos vazios, onde a

massa específica seca aumenta com o aumento de água (ramo seco), até certo teor de

umidade, denominado umidade ótima, que conduz a uma massa específica aparente seca

máxima (ρs,máx ). Após este ponto, o aumento de umidade provoca um decréscimo da massa

específica seca (ramo úmido). A obtenção da massa específica aparente seca máxima e

umidade ótima se dão em laboratório, com a moldagem de corpos de prova na mesma energia

de compactação, porém diferentes umidades, e graficamente através da relação massa

específica aparente seca x teor de umidade.

O engenheiro Porter em 1929 apresentou seu método para avaliação em laboratório

da capacidade de suporte e expansibilidade de materiais de pavimentação, designado por

California Bearing Ratio – CBR ou Índice de Suporte Califórnia, na busca por um parâmetro

para dimensionar as camadas de bases locais e sub-base (PORTER, 1942 apud

VERTAMATTI, et al. 2007).

Devido ao caráter prático, o ensaio CBR foi posteriormente modificado e adotado

pelo Corpo de Engenheiros do Exército Americano como parâmetro para os projetos

aeroportuários durante a Segunda Guerra Mundial, o que o tornou mundialmente conhecido,

sendo correlacionado empiricamente com o desempenho das estruturas (CARVALHO, 2005).

O CBR é expresso em porcentagem, sendo definido como a relação entre a pressão

necessária para produzir uma penetração de um pistão num corpo de prova de um solo ou

material granular e a pressão necessária para produzir a mesma penetração no material

padrão, que no caso é a brita graduada padrão da Califórnia (EUA) comumente empregada em

pavimentos americanos. O corpo de prova moldado é submergido por 4 dias antes do ensaio,

o que simula a condição mais desfavorável do solo onde foi desenvolvido o ensaio – o degelo

da primavera. O valor relativo à capacidade de suporte de um solo depende tanto do teor de

umidade como da massa específica aparente seca que se alcança. Sendo assim, cada tipo de

16

solo pode sofrer uma variação do valor relativo de suporte de acordo com as condições de

compactação (RODRIGUEZ e CASTILLO, 1976 apud BERTI, 2005).

A metodologia de dimensionamento e controle tecnológico através do CBR foi

adotada por diversos países, inclusive por países em desenvolvimento da América Latina, que

são potenciais importadores de tecnologias por estarem em um estágio menos avançado

cientificamente. Entretanto adequações metodológicas tornam-se necessárias, uma vez que os

países exportadores localizam-se em regiões de clima temperado, com processos de

intemperismo físico e químico em escala bastante reduzida em relação ao ambiente tropical.

Em solos lateríticos típicos de países tropicais, a compactação aplicada em laboratório poderá

provocar a quebra de concreções existentes, produzindo uma massa compactada com

propriedades distintas daquelas que ocorrerão efetivamente em campo; em muitos casos há

um elevado coeficiente de variação no ensaio CBR.

Geralmente a caracterização da capacidade de suporte de subleito e de materiais

constituintes das camadas estruturais é realizada com base em ensaios de laboratório, sendo

desejável que o controle de resistência de camadas leve em conta as reais condições de

campo. O material compactado em laboratório sob determinada energia de compactação

apresenta um CBR que satisfaz ao projeto, entretanto se não for bem compactado em campo

sua capacidade de suporte esperada estará reduzida, o que não é desejável. Há diversos

ensaios para caracterizar a capacidade de suporte in situ do material no controle tecnológico

da camada, como o frasco de areia, densímetro nuclear, entre outros, a serem vistos no

próximo item.

3.2. Métodos para Controle Tecnológico de Compactação

As condições de rolamento de um pavimento ou o desempenho de sua superfície

durante a vida de serviço dependem muito de uma compactação bem executada durante a

construção (DNIT, 2006).

É de conhecimento geral que a compactação tem como objetivos o aumento da

resistência da ruptura dos solos, sob ação de cargas externas; a redução de possíveis variações

volumétricas quer pela ação de cargas, quer pela ação da água que, eventualmente, percola

pela sua massa; e a impermeabilização dos solos, pela redução do coeficiente de

permeabilidade, resultante do menor índice de vazios.

17

Neste contexto, o controle de compactação das camadas visa garantir a vida útil da

estrutura preestabelecida em projeto, monitorando os parâmetros obtidos com a mesma.

Dentre os principais métodos utilizados em obras viárias no controle tecnológico da

execução das camadas, além da caracterização dos materiais empregados, podem ser citados:

3.2.1. CBR in situ

O CBR in situ foi desenvolvido pelo Corpo de Engenheiros do Exército Americano

para obter a capacidade de suporte de forma direta em seu estado natural ou em camadas

compactadas. O ensaio é realizado de forma idêntica àquela aplicada em laboratório em

relação às características geométricas e a velocidade de penetração do pistão, assim como o

cálculo para determinação do CBR. A diferença está na necessidade da utilização de um eixo

padrão de 8,2 toneladas de massa, o qual funciona como uma carga de reação. A Figura 3.2

ilustra a execução do ensaio CBR in situ.

Em muitos casos, correlações entre valores obtidos de ensaios in situ e de laboratório

são irregulares, devido ao fato de o solo no molde estar confinado e aos valores de CBR em

laboratório tenderem a ser maiores que os medidos em campo, mesmo estando sob as mesmas

condições de teor de umidade e densidade. A diferença de resultados entre ensaio in situ e de

laboratório se dá alta para os solos menos coesivos, com baixo índice de vazios (CRONEY e

CRONEY, 1998 apud BERTI, 2005). Além disso, ensaio de CBR in situ caracteriza-se como

oneroso e lento de se aplicar, o que leva a prática mais comum pra determinação da

capacidade de suporte de camadas compactadas de forma indireta, como através da massa

específica aparente seca do material.

Figura 3. 2 – Equipamento para CBR in situ

Fonte: BERTI, 2005

18

3.2.2. Frasco de Areia O Ensaio de Frasco de Areia determina de forma indireta a capacidade de suporte da

camada avaliada, fazendo relação entre a massa específica aparente seca in situ e o CBR

obtido em laboratório do material.

O ensaio consiste no preenchimento de uma cavidade cilíndrica aberta na camada

compactada, por areia de a massa específica aparente conhecida, até a superfície. Sabendo-se

a massa da areia dentro deste cilindro (ao pesar o frasco de areia antes e depois do seu

preenchimento), calcula-se o volume da cavidade (vide Figura 3.3). Com o solo extraído da

cavidade, toma-se sua massa e umidade – método para obtenção as umidade geralmente é o

Speed (Coloca-se 5g da amostra na câmara do aparelho “Speed”, junto com uma ampola que

possui cerca de 6,5g de Carbureto de Cálcio (CaC2) e esfera de aço; após fechar o aparelho,

agita-se-o para quebrar a ampola, que é percebido com a pressão assinalada no manômetro;

lê-se a pressão e calcula-se a umidade através da calibração do equipamento obtida em

laboratório). 2

Figura 3. 3 – Desenho esquemático do Ensaio de Frasco de Areia.

Calcula-se a massa específica aparente úmida do solo (compactado), sua massa

específica aparente seca, e o Grau de Compactação (GC) do solo, que é a relação entre a

massa específica aparente seca obtido em campo, e a massa específica aparente seca máxima,

obtido em laboratório.

2 Ver mais informações em: Departamento Nacional de Estradas de Rodagem - Solo - determinação da massa específica aparente, “in situ”, com emprego do frasco de areia. ME 092/94

19

As Figuras 3.4 a 3.13 ilustram o procedimento de ensaio, utilizada na obra

acompanhada:

Figura 3. 4 – Execução de cavidade cilíndrica na camada.

Figura 3. 5 – Armazenagem do material retirado em bolsa para posterior pesagem.

Figura 3. 6 – Pesagem do frasco de areia antes do ensaio.3

Figura 3. 7 – Preenchimento da cavidade com areia do frasco.

Figura 3. 8 – Detalhe da cavidade após preenchimento através do Frasco de Areia.

Figura 3. 9 – Pesagem do material retirado da cavidade.

3 O frasco é pesado também após o ensaio, obtendo-se o peso do material de preenchimento – o que, calculando-se através da massa específica da areia, fornece posteriormente o volume da cavidade.

20

Figura 3. 10 – Pesagem da amostra para ensaio Speed (5g).

Figura 3. 11 – Detalhe da ampola de Carbureto de Cálcio utilizada no ensaio

Figura 3. 12 – Agitação do aparelho Speed para quebra da ampola.

Figura 3. 13 – Detalhe da pressão registrada no manômetro.

A relação com o parâmetro obtido em laboratório é dada nas seguintes etapas:

a) obtenção da massa específica aparente seca máxima (ρs,max) e umidade ótima (hot

ou wót) através da curva de compactação do ensaio Proctor;

b) confecção de 3 corpos de prova na umidade ótima, compactados nas energias

normal, intermediária e modificada e obtenção de respectiva massa específica aparente seca;

c) determinação do CBR de cada corpo de prova após 4 dias de imersão;

d) obtenção gráfico CBR x ρs, onde o valor de ρs correspondente ao grau de

compactação mínimo da camada para ρs,max do material vai fornecer o CBR de projeto para o

mesmo.

Admite-se então a existência de uma equivalência nas condições de compactação de

laboratório e de campo.

21

3.2.3. Densímetro Nuclear

O Densímetro Nuclear é um equipamento que determina através da emissão de raios

gama por uma fonte radioativa, a massa específica aparente in situ (ρs). Estes raios são

contados por um detector após terem atravessado o material, e dependendo da massa

específica, o número de raios que chegam ao detector será maior ou menor. O grau de

compactação é obtido de forma análoga àquela realizada com o frasco de areia, onde os dados

obtidos em laboratório (wót e ρs,máx) são inseridos no equipamento através do painel digital.

Uma das opções para operação do equipamento é o método de transmissão direta,

recomendada para camadas de espessura média a delgadas de solos e asfalto, onde a fonte de

raios gama é introduzida no material através de um pequeno furo. Os raios gama são emitidos

através do material e medidos no detector localizado na superfície (como esquematizado na

Figura 3.14), obtendo-se a média da massa específica do material testado. Neste processo, o

operador pode escolher a profundidade de medição da massa específica. O equipamento

também mede o teor de umidade do material, dispondo todos os resultados do ensaio no seu

painel digital.

Figura 3. 14 – Funcionamento do Densímetro Nuclear

Fonte: http://www.pattrol.com.br/equipamentos/massa.html - último acesso em 13/06/2008

Este equipamento que apresenta rapidez na obtenção dos resultados, onde tem sido

comprovado na prática4 que o método é de seis a dez vezes mais rápido do que os

tradicionais, possibilitando assim uma grande economia na obra; outra vantagem é a

eliminação de grande parte de erros humanos ou de equipamento e material (balança

4 Segundo texto encontrado em: http://www.pattrol.com.br/equipamentos/massa.html (último acesso em 13/06/2008)

22

descalibrada, areia fora das especificações, etc). Porém, além do custo elevado do

equipamento e de exigir mão de obra qualificada em função dos procedimentos de segurança

contra a radioatividade, caso a superfície da camada avaliada esteja irregular, esta irá fornecer

GC´s distintos num mesmo ponto.

As Figuras 3.15 a 3.18 ilustram o procedimento de ensaio utilizado na obra

acompanhada:

Figura 3. 15 – Detalhe de dispositivo que serve para orientar o Densímetro na camada antes do ensaio.

Figura 3. 16 – Haste cravada até a altura desejada, formando uma cavidade para encaixe da haste do aparelho; a superfície é delimitada para colocar corretamente o equipamento.

Figura 3. 17 – Detalhe do painel do Densímetro Nuclear

Figura 3. 18 – Inserção dos dados de laboratório para o fornecimento automático do grau de compactação pelo equipamento após o ensaio.

3.2.4. Balão de Borracha

O procedimento consiste essencialmente na medição do volume do solo escavado

mediante o inchamento de uma membrana (balão) de borracha que contém água, como pode-

se observar na Figura 3.19. Após executar o furo na camada a ser avaliada, apóia-se a bandeja

sobre a superfície, por meio da bomba aplica-se pressão no reservatório de água até o balão

23

preencher completamente o furo, determinando-se assim seu volume. O grau de compactação

é determinado da mesma àquela apresentada com o frasco de areia.5

Figura 3. 19 – Desenho esquemático do Ensaio de Balão de Borracha.

As Figuras 3.20 e 3.21 ilustram o procedimento de ensaio, utilizada na obra

acompanhada:

Figura 3. 21 – Realização do Ensaio de Balão de Borracha

F B

5 VSolME

igura 3. 20 – Equipamento utilizado no Ensaioalão de Borracha.

er mais informações sobre procedimento de ensaio em: Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. o – Determinação da Massa Específica Aparente “in situ” com emprego do Balão de Borracha. DNER- 036/94

24

Este método é restrito, proporcionando menor precisão na determinação do volume

da cavidade realizado na massa de solo compactada, comparativamente ao frasco de areia, em

função da possibilidade de ocorrência de dobras quando do enchimento do balão. Outros

fatores também constituem problemas não sempre adequadamente atendidos como a presença

de agregados graúdos (pode provocar furos no balo de borracha); a lisura das paredes, a

fixação da placa base e o ajuste pra obter a leitura inicial.

3.2.5. Emprego do Óleo

Este método consiste na medição do volume de solo escavado mediante o despejo de

um óleo de elevada viscosidade (SAE 40), cujo volume utilizado se mede com a precisão

requerida através de uma proveta com capacidade para 1000ml, graduada em 1ml. Segue o

mesmo princípio do ensaio de Frasco de Areia e Balão de Borracha, tanto para execução de

uma cavidade cilíndrica com o auxílio de uma bandeja, quanto para o cálculo do grau de

compactação.6

3.2.6. Mini-CBR in situ

Este ensaio permite determinar in situ a capacidade de suporte Mini-CBR – da

metodologia MCT (Miniatura, Compactado, Tropical), expresso em porcentagem – de

camadas do pavimento compostas de solos de granulometria fina.

Este método de ensaio consiste basicamente na penetração do pistão para o interior

do terreno previamente nivelado, por meio do macaco hidráulico de carga fixado em uma

carga de reação, que pode ser desde um material facilmente transportado e colocado

simetricamente sobre a base do suporte do macaco (sacos de areia, blocos de concreto),

quanto uma perua Kombi ou similar com pára-choque provido de encaixe apropriado para

adaptar o suporte de transmissão da sobrecarga, como se observa na Figura 3.22.

6 Ver mais informações sobre procedimento de ensaio em: Departamento Nacional de Estradas de Rodagem. Solo – Determinação da Massa Específica Aparente “in situ”, com emprego do óleo. DNER-ME 037/94

25

Figura 3. 22 – Desenho esquemático do Ensaio Mini-CBR in situ.

Fonte: Prefeitura do Município de Recife, ME-56. 2003

Durante o ensaio efetuam-se as leituras no relógio comparador do anel

dinamométrico correspondentes às penetrações de 0,5,1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5 e 5,0

mm. Calculam-se as cargas correspondentes às leituras do anel dinamométrico, elabora-se um

gráfico da relação carga x penetração, traça-se a curva média por estes pontos, e anota-se os

valores de carga correspondentes às penetrações de 2,00 e 2,50 mm sendo procedimento para

obtenção dos parâmetros similar ao tradicional CBR.

Calcula-se os valores Mini-CBR.1 e Mini-CBR.2 através das fórmulas

1log*896,0254,0)1.log( CMiniCBR +−= e 2log*937,0356,0)2.log( CMiniCBR +−= , onde

C1 2 C2 são as cargas correspondentes às penetrações de 2,00 e 2,50 mm. Adota-se o maior

valor como o índice de suporte Mini-CBR, representado por um número em porcentagem, o

qual expressa a capacidade da camada do solo em uma determinação ou na média de

determinações em torno do ponto ensaiado.

3.2.7. Penetrômetros

Sendo a penetração de uma haste no terreno uma técnica antiga utilizada para se

obter medidas de resistência das camadas do mesmo, a evolução deste processo originou os

penetrômetros atuais. Estes equipamentos podem avaliar a resistência se uma maneira

estática, onde a energia aplicada para efetuar a penetração é obtida através de um sistema de

forças como macaco hidráulico, ou de uma forma dinâmica, onde a energia aplicada para

26

penetração é obtida através da queda livre de uma massa padronizada sobre um elemento

solidário à haste de penetração. De uma forma geral, a resistência à penetração do

equipamento estima o CBR do material através de um determinado processo de calibração.

Este tipo de equipamento para estimativa de CBR, que possui as vantagens de

praticidade, simplicidade e ser portátil, além de avaliar a estrutura de forma semi-destrutiva,

tem desenvolvimento de modelos em diversos países (embora não sejam são normatizados no

Brasil), que podemos destacar:

3.2.7.1. Penetrômetro Agulha de Proctor

O equipamento consiste de uma haste provida de mola, no interior de um cilindro

graduado, constituindo um verdadeiro dinamômetro, em cuja parte superior há uma

braçadeira. Aplicando-se à agulha de dimensões padronizadas certa força com as mãos no

sentido de enterrá-la no solo, o esforço necessário para cravá-la é medido pelo dinamômetro.

A resistência à penetração é calculada através da força e da área da agulha. A Figura 3.23

mostra o equipamento acondicionado em recipiente próprio.

Figura 3. 23 – Penetrômetro da Agulha de Proctor

Fonte: BERTI, 2005

A agulha de Proctor antigamente foi utilizada no controle de compactação: “O

terreno deveria ser compactado até que a resistência, indicada pela agulha de Proctor,

mostrasse certo valor correspondente àquele que se determinasse em laboratório sobre os

corpos de prova compactados na umidade ótima e densidade máxima. Havia, entretanto, o

inconveniente do aterro apresentar altas resistências sem estar saturado. Tais altas resistências

poderiam desaparecer com a saturação do aterro. Além disso, as pontas das agulhas são muito

pequenas e medirão resistências em áreas muito restritas. Estas medidas poderiam então ser

muito influenciadas por torrões duros ou pedras próximas da superfície do aterro. Assim o

27

controle de compactação a partir da medida das suas resistências tem caído em

desuso”(VARGAS, 1981 apud: BERTI, 2005).

3.2.7.2. Penetrômetro Clegg Hammer

O equipamento é constituído de um soquete, pelo qual uma massa de 4,5 kg com 5

cm de diâmetro é liberada de uma altura de 45 cm e cai livremente, sendo guiada por um tubo,

que exerce sobre a superfície uma desaceleração proporcional à rigidez do material no ponto

de impacto. Conjuntamente, um acelerômetro incorporado ao soquete gera uma descarga

elétrica conduzida por um cabo coaxial a um aparelho de leitura, alimentado por baterias, que

registra a desaceleração máxima. Dessa forma, o nível obtido após o 4ª golpe é tomado como

o Valor de Impacto do material que é registrado em um visor digital, no qual se relaciona com

a rigidez da camada, ou seja, este equipamento avalia a intensidade do repique ao impacto

(BERTI, 2005). As Figuras 3.24 e 3.25 ilustram alguns dos modelos de Clegg Hammer

disponíveis no mercado.

Figura 3. 24 – Equipamento Clegg Hammer. Modelo com 4,5kg. Fonte: http://www.geotestusa.com/CatalogImages/FullSize/E-920.jpeg

Figura 3. 25 – Equipamento Clegg Hammer. Modelo com 20kg . Fonte: http://www.lafayetteclegg.com/product_detail.asp?ItemID=1489

Por ser um ensaio simples e rápido, há a possibilidade de se obter um grande número

de Valores de Impacto em um reduzido espaço de tempo (até 250 em 12 horas). O Valor de

Impacto é uma indicação da resistência do solo e existe uma correlação com os resultados dos

testes CBR realizados em laboratório ou in situ. A norma internacional (ASTM D 5874)

28

recomenda que haja uma calibração para cada material a ser testado com o Penetrômetro

Clegg, relacionando os tipos de materiais que podem ser submetidos ao equipamento:

materiais estruturais do pavimento, solos e solos-agregados com partículas menores a 37,50

mm.

3.2.7.3. Penetrômetro North Dakota

O ensaio pode ser facilmente empregado in situ, no subleito natural ou no subleito

preparado por compactação ou estabilização, ou em laboratório, desde que o solo seja

moldado em cilindros grandes. Sua aplicação se limita aos solos de granulometria fina,

particularmente aos solos argilosos, devendo-se verificar a presença ou não de britas e seixos,

já que estes alteram a obtenção do resultado.

Este equipamento foi desenvolvido pelo North Dakota State Highway Department

(ROAD RESEARCH LABORATORY apud BERTI 2005), e consiste de um eixo com um

cone agudo (meio ângulo de 7º45’) na sua extremidade. Provém de pratos que são fixados à

extremidade superior do eixo e de uma escala de nônio. À medida que se carrega o prato com

pesos crescentes, o eixo é solto durante um minuto, o que permite a cravação do cone. Os

resultados são a relação das medidas das cargas pela da área da seção do cone.

3.2.7.4. Penetrômetro Britânico

Esta ferramenta é precisa para a avaliação da uniformidade do subleito em ambas as

direções, horizontal e vertical, e foi desenvolvido pelo antigo Departamento Experimental de

Engenharia Militar, em Christchurch, Hampshire. Em sua constituição, duas escalas,

correspondentes a diferentes tamanhos de cone, indicam a resistência do solo em termos de

um “índice de cone” ou o equivalente CBR in situ.

29

Figura 3. 26 – Penetrômetro Britânico.

Fonte: CRONEY e CRONEY, 1998 apud BERTI, 2005

O instrumento pode ser utilizado satisfatoriamente para se examinar a variação do

valor de CBR em relação à profundidade. Neste processo, o cone é cravado a uma velocidade

constante no solo, e a leitura, observada para as diferentes profundidades anotadas na haste.

Embora a leitura se correlacione de forma justa com o CBR in situ em solos finos, o mesmo

não ocorre com solos de granulometria grossa (CRONEY e CRONEY, 1998 apud BERTI,

2005).

3.2.7.5. Penetrômetros Dinâmicos

Atualmente há diversos modelos desenvolvidos de Penetrômetros Dinâmicos, que

por ser uma ferramenta simples, fácil confecção e de melhor relação custo-benefício de

aplicação na avaliação da capacidade de suporte in situ tornou-se o equipamento mais

divulgado dentre os vários tipos de Penetrômetros e objeto de vários estudos.

O equipamento constitui-se principalmente de uma haste com cone na ponta, que é

introduzido ao solo através da queda de um peso/soquete que se dá de forma manual. A altura

de queda e peso do soquete, assim como o ângulo de abertura e diâmetro do cone variam de

acordo a confecção do equipamento realizada por cada instituição. Este ensaio fornece o valor

da taxa de penetração do equipamento no solo, que pode ser relacionada como uma estimativa

do CBR in situ. A densidade do solo pode ser também estimada se o tipo de solo e seu teor de

30

umidade forem conhecidos. Com isso, é necessária a calibração do equipamento para os

diferentes materiais empregados.

No Brasil, além dos penetrômetros para a estimativa de CBR in situ, foi

desenvolvido também penetrômetro dinâmico para avaliação do mini-CBR in situ, que utiliza

da metodologia MCT (Miniatura, Compactado, Tropical). Este equipamento é utilizado para

avaliação da resistência na construção de valas do sistema de abastecimento de São Paulo

devido à facilidade de mobilidade (pequenas dimensões) e de suprir a realização de ensaios

laboratoriais na obtenção parâmetros para determinar o grau de compactação da camada

(FORTES et al 2006.).

3.2.8. Ensaio para Controle Tecnológico utilizando a Viga Benkelman

A Viga Benkelman é um equipamento utilizado para medição de deflexões

reversíveis do pavimento. O ensaio mede as deformações recuperáveis nas camadas,

permitindo determinar experimentalmente a linha de influência das cargas (bacia de

deflexões).

O principio da viga é o da alavanca: a deflexão é sensível na ponta da haste rígida da

viga, que está articulada em um corpo de apoio e em sua outra extremidade há um

extensômetro que, quando a ponta se desloca pra cima (principio da deflexão reversível), faz

com que a outra extremidade desloque-se para baixo, alterando a leitura do extensômetro.

Para realizar o ensaio é necessário um caminhão com eixo traseiro simples tipo

toco,de roda dupla com 8,2t (carga padrão para medir a deformação elástica) e 100psi de

pressão pneumática. A viga tem sua ponta de prova colocada entre o par de rodas traseira do

caminhão (no eixo); o caminhão se afasta da ponta de prova entre as rodas, onde deve-se fazer

leituras no extensômetro. É colocada uma régua na lateral do caminhão para auxiliar dos

pontos onde realizar as leituras. Ao se afastar, a superfície do pavimento estará retornando ao

seu plano original quando não estava carregada, por isso a leitura no extensômetro se altera

(BERNUCCI et al 2007).

As deflexões maiores que previsto calculado no projeto, demonstram falha no

processo executivo, seja por uso de material inadequado ou presença de material com excesso

de umidade. Isto se deve ao fato do pavimento ser de um sistema de camadas que trabalham

solidariamente, permitindo compatibilizar os materiais em termos de rigidez, por isso

31

parâmetros como a espessura, Módulo de Resiliência e Coeficiente de Poisson (elasticidade)

do material, analisados em conjunto, proporcionam a deflexão de camada.

As Figuras 3.27 e 3.28 ilustram o processo deste ensaio, acompanhado nesta obra.

Figura 3. 27 – Realização do Ensaio de Viga

Figura 3. 28 – Detalhe da régua com leituras intermediárias

3.2.9. Resumo da Freqüência dos Ensaios de Controle Tecnológico no Brasil

A Tabela 3.1 apresenta um resumo da freqüência dos ensaios solicitados no controle

tecnológico, segundo as especificações brasileiras.

Tabela 3. 1 – Freqüência da solicitação de ensaios para Controle Tecnológico, segundo normas brasileiras (continua...)

Ensaio7 DER – PR ES-P 01/05 e DER – PR ES-T 06/05

DER – SP ET-DE-Q00/003 DNER – ES 299/97

Caracterização

Ensaios LL, LP e granulometria. R.S.: 4500m2 de pista

C.A: a cada dez ensaios de compactação.

C.F.A.: 1000m3.

Classificação MCT e Análise Granulométrica: um ensaio a

cada quatro amostras submetidas ao ensaio de

compactação.

R.S.:a cada 300m de pista ou por jornada diária de trabalho. Pode ser

reduzida a uma amostra por segmento de 1000m de extensão

quando material homogêneo. Compactação

(Determinação da Massa Específica

Aparente Máxima Seca e Umidade ótima)

R.S.: 4500m2, amostras coletadas na pista.

C.A: a cada 1000m3. C.F.A.: a cada 200m3 e no mínimo três ensaios por

pano de 600m.

C.A: a cada 1500m2

C.F.A.: a cada 750m2

R.S.:a cada 300m de pista ou por jornada diária de trabalho. Pode ser

reduzida a uma amostra por segmento de 1000m de extensão

quando material homogêneo.

Índice de Suporte Califórnia

R.S.: 9000m2 de pista. C.A e C.A.F.: 1000m3.

C.A e C.A.F.: um ensaio a cada quatro amostras

submetidas ao ensaio de compactação.

R.S.:a cada 300m de pista ou por jornada diária de trabalho. Pode ser

reduzida a uma amostra por segmento de 1000m de extensão

quando material homogêneo.

Massa Específica Aparente Seca

in situ

R.S.: 750m2 de pista à 20 cm de profundidade.

C.A: máximo a cada 200m, mínimo duas determinações por camada.

GC em relação à ρ máx seca ≥100% C.F.A.: 150m3 para extensão inferior

a 100m mínimo duas execuções. GC≥95%

C.A: a cada 350m2

C.F.A.: a cada 250m2

Profundidade mínima de 75% da espessura da

camada.

Em locais escolhidos aleatoriamente, por camada, distribuídas

regularmente ao longo do segmento.Pistas com extensão limitada

(volumes máx. de 1250 m3 de solo) deverão ser feitos, no mínimo, cinco

ensaios para cálculo do G.C. GC≥100%

7 RS= Regularização de Subleito; C.A.= Corpo de Aterro; C.F.A.=Camada Final de Aterro; GC= grau de compactação; w=teor de umidade; wót = umidade ótima.

32

Tabela 3. 1 – Freqüência da solicitação de ensaios para Controle Tecnológico, segundo normas brasileiras (...continuação)

Ensaio DER – PR ES-P 01/05 e DER – PR ES-T 06/05

DER – SP ET-DE-Q00/003 DNER – ES 299/97

Umidade Higroscópica

Método da Frigideira. R.S.: 750m2 de pista.

C.A: máx. a cada 200m, mínimo duas determinações por camada.

C.F.A.: 150m3 para extensão inferior a 100m, mínimo duas determinações.

w aceitável: ±3% e ±2% em relação à wót para primeiras camadas e C.A.,

e camada superficial respectivamente

Método Speedy. Coleta de Amostras

a cada 150m2. w aceitável: compreendida no intervalo de ±3% e ±2% da wót para o C.A. e da C.F.A,

respectivamente.

R.S.: 100m de pista w aceitável: compreendida no intervalo de ±2% da wót

Medidas de Deflexões

Recuperáveis

R.S.:Em locais aleatórios, espaçados no máximo a cada 100m.

Outras verificações de campo

R.S.:Acompanhar o deslocamento longitudinal de um rolo de pneus

com peso mínimo de 20t e pressão de inflação de 5,6kgf/cm2,

observando eventuais formas de ruptura, deformações excessivas e/ou

ascensão de água à superfície sob ação do rolo.

33

3.3. O DCP

3.3.1. Histórico

A penetração de uma haste no terreno é uma técnica antiga utilizada para se obter

medidas de resistência das camadas de um terreno, onde sua forma mais evoluída originou os

penetrômetros atuais (LIMA, 2000). Os engenheiros e arquitetos valiam-se da introdução de

varas de madeira ou hastes metálicas no solo já no início do século XIX com o objetivo de

avaliarem qualitativamente a resistência dos terrenos, baseando-se na resistência oferecida à

penetração das hastes (RÖHM, 1984. apud LIMA, 2000)

O primeiro penetrômetro dinâmico da literatura foi desenvolvido nos Estados Unidos

da América, em 1933. Era um equipamento semelhante ao Standard Penetration Test, operado

manualmente, com uma haste de aço de 32.5mm de diâmetro, a qual possuía em uma das

extremidades uma ponta cônica de 60º de abertura e diâmetro máximo da seção transversal de

50mm (BONDARIK, 1967 apud LIMA, 2000).

No início da década de 50, Scala, ao participar do projeto de recuperação e

duplicação de estradas na Austrália, buscou aperfeiçoar os procedimentos de campo para

obtenção da capacidade de suporte do subleito, procurando uma solução capaz de medir a

resistência in situ do material de forma simples, rápida, aplicável a uma gama considerável de

materiais e com embasamento teórico (SCALA, 1956. apud LIMA, 2000).

Após testar vários ensaios existentes na ocasião para caracterização de suporte do

subleito in situ tanto de forma direta como indireta, observou que a maioria dos equipamentos

falhava em relação à simplicidade e rapidez. Assim, juntamente com o objetivo de

desenvolver um equipamento que fosse capaz de revelar a estrutura de um pavimento

existente, em termos de resistência e espessura, Scala desenvolveu um penetrômetro dinâmico

portátil chamado na época de Scala Penetrometer, e posteriormente, Dynamic Cone

Penetrometer – DCP, cuja ponta cônica encontrada em uma das extremidades da haste

possuía um ângulo de abertura de 30º. Scala ainda esclarece que não objetivava abandonar o

ensaio CBR, e sim necessitava obter um procedimento rápido, simples e de custo reduzido

para a avaliação estrutural e determinação de vida útil restante de pavimentos existentes

(LIMA, 2000).

34

Em 1969 Van Vuuren, no Zimbabwe, ao pesquisar a operacionalidade e resultados

de vários modelos de penetrômetros, afirma que o DCP desenvolvido por Scala apresentava a

melhor aplicabilidade em campo e correlação considerável com o CBR, e realizou

modificações no equipamento (HARISON, 1986 apud DAL PAI, 2005).

Na África do Sul, o Transvaal Road Department – TRD iniciou em 1973 uma

extensa campanha de investigação de pavimentos rodoviários, onde através de pesquisas

realizou modificações no equipamento DCP, como a alteração do ângulo de abertura da ponta

cônica para 60º, proporcionando a configuração mais conhecida e utilizada do DCP no mundo

todo. A alteração do ângulo do cone proporciona uma maior vida de trabalho e produz uma

representação gráfica dos resultados mais bem definida do que com o ângulo de 30º (KLEYN,

1975 apud LIMA, 2000).

Na Bélgica, Kindermans, do Centre de Recherches Routières, desenvolveu um

equipamento denominado “La Sonde de Battage Légère”, com o mesmo princípio de

funcionamento do DCP, porém sofisticou a leitura da penetração com a utilização de régua

telescópica (KINDERMANS, 1976 apud: LIMA, 2000).

As diferenças resultadas das modificações do equipamento DCP desde a sua criação

por Scala são apresentadas na Tabela 3.2 (LIMA, 2000):

Tabela 3. 2 – Aprimoramento das Características do Equipamento DCP ao longo do tempo (continua...)

SSccaallaa ((11995566))

VVaann VVuuuurreenn ((11996699))

KKlleeyynn //TTRRDD ((11997733))

KKiinnddeerrmmaannss ((11997766))

Peso do Martelo (kgf) 9,08 10,0 8,0 10,0 Altura de queda do

martelo (mm) 508 460 575 500 Diâmetro externo da

haste (mm) 16 16 16 21,3 Diâmetro interno da

haste (mm) - - - 11,3

Diâmetro da ponta cônica (mm) 20,0 20,0 20,0 25,2

Ângulo de abertura da ponta cônica 30º 30º 60º 60º

Altura total do equipamento (m) 1,70 1,70 1,90 -

Peso Total (kgf) 14,0 14,0 14,0 -

Em 1980 em Botwsana, África, Overby, do Departamento de Estradas concluiu que o

DCP é o ensaio de maior aplicabilidade em campo ao comparar os resultados obtidos com a

utilização do DCP, viga Benkelman e Clegg-Hammer.(OVERBY, 1982. apud DAL PAI,

35

2005). A ainda em 1983 na França, foi desenvolvido um pequeno penetrômetro dinâmico para

estimar o valor de CBR (SMITH e PRATT, 1983 apud: DAL PAI, 2005).

Em 1984, Livneh e Ishai realizaram vários trabalhos de investigação e avaliação da

capacidade de suporte de pavimentos como no Aeroporto Ben Gurion, em Israel (LIVNEH, e

ISHAI, 1988. apud FONTES, 2001). Livneh relata o desenvolvimento na Alemanha de um

DCP com dispositivo pneumático para o içamento do martelo, sendo indicado na avaliação de

solos muito resistentes; entretanto houve perdas na mobilidade do equipamento (LIVNEH,

1987. apud LIMA, 2000).

No Reino Unido em 1986, o Transport and Road Research Laboratory – TRRL

apresentou um DCP desenvolvido pela instituição com características idênticas ao

equipamento desenvolvido pelo Transvaal Road Department (TRRL, 1986. apud: LIMA,

2000). Esta instituição deu a preferência do uso do DCP entre vários ensaios não destrutivos

(FONTES, 2001). Os estudos posteriores, desenvolvidos em diversos países como Estados

Unidos, Sri Lanka, Chile, Argentina, Peru e Brasil para procedimentos de ensaios e obtenção

de parâmetros com o equipamento utilizaram o modelo DCP divulgado por esta instituição.

Em 2003, um dos órgãos de regulamentação e padronização de procedimentos

experimentais do mundo – a ASTM apresentou à comunidade científica um procedimento

padrão de ensaio DCP através da norma D-6951.

No Brasil, trabalhos com o uso do DCP foram desenvolvidos em diversas regiões, a

maioria com equipamentos de fabricação própria baseado no modelo TRRL. Em 1999 a

empresa Solotest passou a produzir no Brasil o DCP com características idênticas ao modelo

desenvolvido pelo TRD, oferecendo pontas cônicas de 30º e 60º.

No Departamento de Estradas e Rodagens – DER o Paraná, Heyn (HEYN, 1986 apud

LIMA, 2000) construiu um DCP baseado no modelo divulgado pelo TRRL. Na Escola de

Engenharia da USP de São Carlos, foram desenvolvidas por Röhm em 1984 correlações

envolvendo índices mini-CBR e DCP, onde o mesmo pesquisou inclusive um modelo de

Penetrômetro Dinâmico Leve UFV-I, desenvolvido pela Universidade Federal de Viçosa. Do

Instituto Tecnológico de Aeronáutica, em 1994 Vertamatti reintroduziu estudos com o DCP, e

orientou outros trabalhos de verificação de potencialidades do equipamento como os de

Oliveira (OLIVEIRA, 1998 apud: LIMA, 2000), Costa (COSTA, 1999 apud LIMA, 2000), de

controle tecnológico de compactação de solos lateríticos como Lima (LIMA, 2000), e

correlações do CBR com solos tropicais com Carvalho (CARVALHO, 2005) e Amaral

(AMARAL, 2005). No estado da Paraíba, foram desenvolvidos trabalhos de avaliação

36

estrutural de trecho pavimentado com solos lateríticos com o DCP e outros tipos de ensaios,

por Rodrigues e Lucena (RODRIGUES, e LUCENA, 1991 apud ALVES, 2002) e por

Santana, Lucena e Macêdo (SANTANA; LUCENA e MACÊDO, 1998 apud: ALVES, 2002).

Na Universidade Estadual de Campinas, foi desenvolvido um estudo experimental da

avaliação da capacidade de suporte por Berti (BERTI, 2005). Na Universidade Federal de

Santa Catarina, Trichês e Cardoso (TRICHÊS e CARDOSO, 1998 apud ALVES, 2002)

iniciaram estudos correlacionando índices CBR e DCP, apresentando em 1999 correlações

envolvendo DCP e propriedades resilientes dos materiais. Trichês ainda orientou trabalhos

como de Fontes (FONTES, 2001) e Dal Pai (DAL PAI, 2005) para investigação geotécnica, e

controle tecnológico da camada final de terraplenagem com Alves (ALVES, 2002).

3.3.2. Aplicações e Limitações do DCP

O ensaio realizado com o DCP nada mais é do que medir a resistência à penetração,

de uma haste com ponta cônica em sua extremidade, que um material em seu estado natural

ou compactado oferece ao golpeá-lo com a queda livre de um peso padrão – ou martelo como

alguns autores definem. Como a resistência ao cisalhamento do solo também é uma

propriedade avaliada com o ensaio CBR, há uma boa correlação entre o ensaio DCP e o CBR,

sendo a estimativa de capacidade de suporte do pavimento com do DCP sua correlação mais

divulgada.

Os resultados obtidos com o DCP permitem a investigação geotécnica de pavimentos

existentes, definindo a espessura das camadas, já que detecta a mudança de resistência à

penetração que as mesmas oferecem e revela a estrutura real do pavimento. Essa vantagem,

aliada ao baixo custo, torna o DCP uma ferramenta de estudos voltada para a investigação de

subleito e de camadas de pavimento já existentes para execução de projetos e manutenção de

vias por prefeituras e autoridades com poucos recursos para investimento no setor.

Além da capacidade de suporte, outro parâmetro obtido com o DCP é o módulo de

elasticidade in situ (CHUA, 1987 apud DAL PAI, 2005) O DCP também pode ser aplicado

para estimar a Resistência à Compressão Simples (McELVANEY e DJATNIKA, 1991 apud

DAL PAI, 2005.) e Módulo Resiliente (ANGELONE et al, 1991 apud ALVES, 2002). Devido

às vantagens do equipamento, muitas instituições como o Minnesota Department of

Transportation (Mn/DOT) divulgam várias pesquisas para essas potenciais aplicações do

equipamento.

37

Sabe-se que a compactação em campo é influenciada, além do tipo de solo e teor de

umidade, pela espessura da camada, a intensidade da pressão aplicada pelo equipamento de

compactação e a área sobre a qual a pressão é aplicada: a pressão aplicada na superfície

decresce com a profundidade, ou seja, camadas muito espessas não são compactadas

homogeneamente, e o número de passadas do equipamento de compactação também interfere

nas propriedades estruturais.

Neste contexto, DCP revela de forma rápida e suficiente precisa o grau de

heterogeneidade das propriedades estruturais das diferentes camadas do pavimento,

fornecendo uma real previsão da vida útil do mesmo. Pode verificar a eficiência dos

equipamentos de compactação utilizados em obra, e além ser uma ferramenta para o controle

de compactação das camadas executadas verificando também se a compactação se deu de

forma uniforme ao longo do perfil de forma rápida.

Parâmetros como tipo de solo e principalmente origem influenciam muito nos

resultados do DCP, assim como a umidade in situ, quando se pretende realizar o controle de

tecnológico e avaliar materiais de origem tropical e subtropical. O tipo de solo, que é dado

através de granulometria e plasticidade conforme especificações estrangeiras, por si só não

representa um grupo para correlacionar os índices do ensaio DCP e CBR, visto que nas

regiões de clima tropical o intemperismo físico e químico atua intensamente, produzindo

solos de comportamento distintos ao esperado pela classificação usual como em relação à

contração e expansão, elaborada em regiões de clima temperado. Dal Pai desenvolveu um

amostrador acoplável ao DCP para facilitar a identificação do tipo de solo no caso de

investigação de subleito, e a determinação a umidade in situ.8

Em ensaios CBR realizados com a confecção de moldes em umidades distintas da

mesma energia de compactação, teores de umidade maiores que a ótima diminuem

consideravelmente a capacidade de suporte do material. Entretanto, se o material estiver com

o teor de umidade abaixo em 2,0% da ótima, o DCP não é capaz de avaliar seu grau de

compactação, já que o DCP apresenta valores constantes no ramo seco dos materiais. Estes

fatos sugerem a necessidade um intervalo de aceitação do teor de umidade distinto para cada

material ao serem avaliadas (ALVES, 2002).

Algumas dificuldades de penetração podem ser encontradas em camadas fortemente

estabilizadas, camadas de solo muito ressecadas ou materiais granulares: neste último caso,

8 Ver sobre coleta de amostras em DAL PAI, C.M. Op. Cit., In: Determinação da resistência e da umidade dos perfis de solo das vias não pavimentadas. p.193-198.

38

com presença de dispersão dos resultados por medir a resistência à quebra dos grãos pelo

DCP. Mesmo assim, alguns autores afirmam que a faixa de trabalho do DCP é ampla,

abrangendo desde solos moles ou poucos consistentes, até camadas de bases muito resistentes

constituídas por brita graduada ou pedregulho (NOGAMI e VILLIBOR, 1995 apud ALVES,

2002). Kleyn (KLEYN, 1975 apud LIMA, 2000), também recomenda a utilização do DCP em

materiais cimentados e brita, com diâmetro máximo de 75mm (KLEYN, 1975 apud LIMA,

2000). Ainda, o TRRL indica a utilização do DCP inclusive para tratamentos superficiais

simples ou duplos, recomendando a remoção de camadas betuminosas previamente ao ensaio.

Há vários programas computacionais para investigação de subleito através da

utilização do DCP, onde a entrada de dados obtidos em campo fornece o perfil do solo e suas

respectivas capacidades de suporte, entre outras propriedades. Entretanto, a maioria não leva

em conta o tipo do solo, dando correlação generalizada para os materiais avaliados.

3.3.3. Equipamento DCP e Procedimento de Ensaio

O modelo do DCP reproduzido através das características adotadas pelo TRRL é

apresentado na Figura 3.29: 9

9 O DCP utilizado controle tecnológico da obra em estudo teve hastes confeccionadas com 80cm de altura, visto que a altura do equipamento original era incompatível para a estatura da mão de obra disponível no local aplicado. Com isso, a altura total do equipamento utilizado na pesquisa possui 1840mm.

39

Figura 3. 29 – Equipamento DCP, conforme modelo TRRL

Fonte: DAL PAI, 2005

O equipamento DCP consiste em uma barra de aço de 16 mm de diâmetro e um cone

aço de 20 mm de diâmetro com 60º fixado na extremidade dessa barra: o diâmetro da ponta

cônica é superior ao diâmetro da haste, evitando que a penetração meça não somente a

resistência da ponta, mas também o atrito lateral. O conjunto cone-haste é posicionado na

superfície da estrutura do pavimento a ser avaliada e a penetração realizada pela ação

dinâmica de um martelo de aço, com 8,0 kgf de peso deslizando por uma haste cursora de aço

de 25mm de diâmetro, com altura de queda livre de 575mm. Na lateral da barra de 16 mm é

fixada uma régua de aço graduada usada para fazer a leitura da profundidade de penetração do

cone para cada série de golpes escolhidos arbitrariamente. Os componentes do equipamento

podem ser observados na Figura 3.30.

São necessários dois operadores para a realização do ensaio: um para segurar o

punho verticalmente e levantar o peso, outro para realizar as leituras penetração do cone na

régua (Figura 3.32), observando se o equipamento está sendo operado verticalmente na

superfície da camada a ser penetrada, evitando que haja atrito entre a barra de 25mm e o

40

martelo e superestime o valor do CBR. Deve-se realizar o primeiro golpe levantando

parcialmente o martelo, permitindo uma pequena penetração do cone, sendo este valor

desconsiderado, principalmente em solos mais resistentes ou coesivos – no caso de avaliar

uma camada arenosa o próprio peso estático do martelo já promovia uma pequena penetração

inicial na superfície. Em seguida calibra-se a régua graduada, anotando a leitura zero em uma

planilha de campo (Figura 3.31).

Figura 3. 31 – Detalhe da leitura na régua graduada milimetricamente

Figura 3. 32 – Execução do Ensaio com DCP com dois operadores: um para realizar leituras de penetração na régua verificando verticalidade do equipamento e outro para segurar o DCP e aplicar os golpes.

F cd

o

a

igura 3. 30 – Detalhe do DCP desmontado: régua,one, haste, e martelo de aço encaixado em haste eslizante com suporte para régua.

A partir de então, inicia-se a cravação do cone para sucessivos golpes, levantando-se

martelo até o topo da haste superior e soltando-o em queda livre para bater na bigorna,

notando-se a leitura de penetração numa planilha padrão.

41

As leituras podem ser tomadas de três formas, sendo elas: após cada golpe do

martelo, após uma série de golpes dados e em incrementos de penetração, sendo a ultima

menos indicada (LIMA, 2000).

No caso de operadores pouco experientes com o ensaio DCP, as leituras deverão ser

realizadas a cada golpe do martelo. Com o aumento da experiência e sensibilidade do

operador como ensaio, o número de golpes para cada leitura de penetração poderá ser

modificado de acordo com a resistência observada na camada (LIMA, 2000).

O número de golpes arbitrariamente escolhido pode ser mudado dependendo da

resistência da camada penetrada. Segundo o TRRL é recomendado fazer a leitura para base

granular de boa qualidade, a cada 5 ou 10 golpes, e para sub-base e subleito de baixa

resistência 1 a 2 golpes por leitura de penetração. Se as leituras de penetração não forem

freqüentes, pontos fracos não serão avaliados e será mais difícil identificar, precisamente, as

divisas das camadas, perdendo-se importantes dados. O índice de penetração tão baixo quanto

0,5mm/golpe é aceitável, mas se para 20 golpes sucessivos não houver penetração, considerar

como impenetrável (LIMA, 2000).

Após a realização do ensaio, o equipamento é removido do pavimento golpeando

com o martelo em sentido contrário, ou seja, de baixo para cima, batendo no punho, na

posição vertical para não danificar o mesmo.

Alguns cuidados devem ser tomados na execução do ensaio. Além de manter o

equipamento verticalmente, deve-se cuidar para que durante o levantamento do martelo este

não se choque energeticamente no punho do equipamento, provocando um movimento

ascendente no conjunto haste-cone, o que afetaria o resultado do ensaio. Também se deve

verificar se todas as peças estão devidamente rosqueadas antes de iniciar cada ensaio, já que

as peças soltas além de propiciar resultados errôneos, produzem desgastes das roscas. O cone

deve ser trocado quando o seu diâmetro reduzir em mais de 10%, quando a superfície estiver

ruim ou a ponta danificada (SASKATCHEWAN HIGHWAYS AND TRANSPORTATION,

1992).

42

Figura 3. 33 – Detalhe do desgaste do cone. À esquerda, cone deteriorado pelo uso, onde há uma redução no seu

diâmetro e sua ponta encontra-se danificada; à direita cone novo.

3.3.4. Interpretações de Resultados

Os resultados obtidos no ensaio são anotados em planilha padrão, onde indica para

cada golpe aplicado ou série de golpes, a penetração alcançada pelo cone.

A partir destes resultados, tem-se a Curva DCP que é a representação do numero de

golpes acumulado para a penetração do equipamento através da estrutura do solo na

profundidade. As ordenadas indicam as profundidades, e as abscissas, o numero de golpes

acumulado para alcançar estas profundidades, como se pode observar na Figura 3.34.

DN=

DN=

DN=

Figura 3. 34 – Exemplo de curva DCP Fonte: LIMA; 2000

43

A mudança de inclinação da curva DCP mostra a diferença na resistência do perfil,

seja por mudança na umidade, mudança de material, mudança no estado de compactação do

material ou mudança de camada (LIMA, 2000). Dependendo do tipo de material que compõe

a camada do pavimento, as suas condições de umidade e densidade, ou homogeneidade de

compactação com a profundidade, a inclinação da curva muda: quanto mais verticalizada,

menor sua capacidade de suporte, entretanto, quanto mais próxima da horizontal (inclinada),

maior será a resistência da camada avaliada. A Figura 3.35 mostra as curvas típicas que

poderão ser obtidas com o ensaio DCP.

Figura 3. 35 – Curvas de DCP típicas que poderão ser obtidas com o ensaio

Fonte: ALVES, 2002

As curvas apresentadas têm a seguinte interpretação (ALVES, 2002):

• Curva 1: homogeneidade de compactação com a profundidade, indicando um eficiente

controle de compactação das camadas.

• Curva 2: parte superior da camada (ou camada superior, no caso de duas camadas)

apresenta maior grau de compactação que a camada ou parte inferior. Também pode

indicar que o equipamento de compactação utilizado é inadequado para o solo que se

deseja compactar, ou que a camada é muito espessa (no caso de uma única camada)

44

• Curva 3: parte superior da camada (ou camada superior, no caso de duas camadas)

apresenta um grau de compactação menor que a camada ou parte inferior), indicando então

a necessidade da recompactação da camada.

Na investigação de subleito e de pavimentos já existentes as medições contínuas

podem ser realizadas até uma profundidade de 800mm, já que em profundidade acima de 800

mm a ação do tráfego tem efeito reduzido (KLEYN e SAVAGE, 1982 apud ALVES, 2002).

A avaliação de compactação de camadas necessita da calibração do material em

laboratório (CBR x DCP), obtendo-se um DN característico para o mesmo. No ensaio in situ,

onde se deseja mais praticidade e maior compreensão de operadores, a planilha padrão

utilizada para obtenção do DN in situ , como a literatura indica, é uma ferramenta voltada

para a investigação geotécnica. Como ferramenta para controle tecnológico esta planilha é de

difícil trabalhabilidade ou ineficiente, já que requer que o operador calcule para cada golpe ou

seqüência a profundidade alcançada, para posteriormente fazendo a média entre as mesmas

obter o DN in situ, o que torna a obtenção do resultado demorada, sendo necessária uma

metodologia mais eficaz para o mesmo. Nota-se a necessidade de uma ferramenta mais

prática e simples para analisar os resultados obtidos, como informar aos operadores o número

de golpes mínimo para atingir uma determinada profundidade, que corresponda ao DN

característico do material avaliado.

3.3.5. Correlações Existentes

Desde sua concepção, muitos pesquisadores e instituições rodoviárias de todo mundo

o têm estudado, desenvolvendo diversas correlações entre o DCP e outros parâmetros

avaliados no solo, principalmente o CBR. Os quadros a seguir mostram as correlações CBR x

DCP existentes para todos os modelos de DCP desenvolvidos, solo o qual se aplica, e autoria.

Como pode-se observar, as pesquisas desenvolvidas no Brasil utilizaram o modelo

desenvolvido pelo Transport and Road Research Laboratory – TRRL (TRRL, 1986), baseado

no Transvaal Road Department – TRD.

45

Tabela 3. 3 – Correlações CBR x DCP Internacionais CCoorrrreellaaççããoo CCBBRR xx DDCCPP

AAuuttoorr PPaaííss AAnnoo MMooddeelloo DDCCPP NNºº

EEnnssaaiiooss CCoorrrreellaaççããoo rr22 TTiippooss ddee SSoolloo

Kleyn África do Sul 1975 TRRL 2000 log CBR= 2,631 – 1,280.logDN -

Kindermans França 1976 Kindermans

63 log CBR= 2,578 – 1,309.logDN - Solos finos argilosos e arenosos

Smith e Pratt Austrália 1983 Scala log CBR= 2,555 – 1,145.logDN - log CBR= 2,56 – 1,16.logDN 0,97 Argilosos log CBR= 3,03 – 1,51.logDN 0,92 Arenosos S-W log CBR= 2,55 – 0,96.logDN 0,96 Pedregulho G-W Harison Indonésia 1986 TRRL

72 log CBR= 2,810 – 1,320.logDN 0,98 Dados combinados (argiloso, S-W,G-W)

Livneh Israel 1987 TRRL, (cone 30º) 74 log CBR= 2,20 – 0,71.(logDN)1,5 - Argilosos e Siltosos

Hasin e Mustafa Malásia 1987 TRRL 28 log CBR= 2,43 – 0,99.logDN - Solos coesivos

TRRL Inglaterra 1991 TRRL log CBR= 2,48 – 1,057.logDN -

Ponce et al. Chile 1991 TRRL 101 log CBR= 2,89 – 1,46.logDN 0,95 Solos finos argilosos e arenosos

Angelone et al. Argentina 1991 TRRL CBR= 450.DN-1,05 - Solos arenosos finos

log CBR= 3,54 – 2,00.logDN - Argila tipo CL com CBR<10%

log CBR= 2,54 – 1,00.logDN - Argila tipo CH

Webster (utilizado por

USACE e referencia da ASTM)

EUA 1992 TRRL log CBR= 2,47 – 1,12.logDN - Outros tipos de solo

Tabela 3. 4 – Correlações CBR x DCP Nacionais (continua...) CCoorrrreellaaççããoo CCBBRR xx DDCCPP

AAuuttoorr LLooccaall AAnnoo MMooddeellooDDCCPP NNºº

EEnnssaaiiooss CCoorrrreellaaççããoo rr22 TTiippooss ddee SSoolloo

Heyn DER/PR 1986 TRRL - log CBR= 2,64 – 1,30.logDN -

Trichês e Cardoso

UFSC 1998 TRRL 53 log CBR= 2,71 – 1,25.logDN 0,90 Solos A-7-6, A-4 e A-2-4

31 log CBR= 2,51 – 1,07.logDN 0,98 Solos transicionais, DUCBR

39 log CBR= 2,44 – 1,02.logDN 0,93 Solos transicionais, DSCBR Oliveira ITA/SP 1998 TRRL

70 log CBR= 2,49 – 1,057.logDN 0,96 Solos transicionais, DUCBR e DSCBR

19 log CBR= 2,41 – 1,09.logDN 0,941 A-7 (HRB) LG´(MCT)DUCBR

22 log CBR= 2,98 – 1,44.logDN 0,941 A-7 (HRB) TG´(MCT)DUCBR

20 log CBR= 2,97 – 1,34.logDN 0,962 A-2-6 (HRB) TA´(MCT)DUCBR

18 log CBR= 3,03 – 1,40.logDN 0,921 A-2-4 (HRB) TA´G´(MCT)DUCBR

Lima ITA/SP 2000 TRRL

79 log CBR= 2,81 – 1,29.logDN 0,859 Dados combinados (A-7, A-2-6, A-2-4)

5 CBR= 456,63.DN-1,36 1,0 A-4 (HRB) LA´-LG´(MCT)

5 CBR= 1075,34.DN-1,74 0,99 A-3 (HRB) NA´-NS´(MCT) Fontes UFSC 2001 TRRL

10 CBR= 467,20.DN-1,41 0,95 Dados combinados (A-4, A-3)

46

Tabela 3. 5 – Correlações CBR x DCP Nacionais (...continuação) CCoorrrreellaaççããoo CCBBRR xx DDCCPP

AAuuttoorr LLooccaall AAnnoo MMooddeellooDDCCPP NNºº

EEnnssaaiiooss CCoorrrreellaaççããoo rr22 TTiippooss ddee SSoolloo

10 CBR= 351,48.DN-1,05 1,0 A-2-4 DUCBR

5 CBR= 148,60.DN-1,01 0,71 A-2-4 DSCBR

20 CBR= 954,99.DN-1,27 0,82 A-2-7 DUCBR

10 CBR= 516,49.DN-1,17 0,94 A-2-7 DSCBR

25 CBR= 497,66.DN-1,21 0,89 A-4 DUCBR

19 CBR= 127,19.DN-0,94 0,72 A-4 DSCBR

20 CBR= 247,93.DN-1,06 0,82 A-7-5 DUCBR

10 CBR= 77,63.DN-0,96 0,89 A-7-5 DSCBR

10 CBR= 900,32.DN-1,37 0,96 A-7-6 DUCBR

5 CBR= 107,20.DN-0,93 0,76 A-7-6 DSCBR

80 CBR= 363,67.DN-1,10 0,83 Dados combinados

DUCBR (A-2-7, A-4, A-7-5, A-7-6)

Alves UFSC 2002 TRRL

49 CBR= 79,46.DN-0,82 0,71 Dados combinados

DSCBR (A-2-7, A-4, A-7-5, A-7-6)

17 log CBR= 2,5119 – 1,1145.logDN 0,938 A-7-5(13) (HRB)

MH (USC) LG´(MCT)

7 log CBR= 1,6884 – 0,7360.logDN 0,951 A-5(3) (HRB)

SM (USC) NS´-NG´(MCT)

Dal Pai UFSC 2005 TRRL

8 log CBR= 2,6209 – 1,0040.logDN 0,897 A-1-b(0)(HRB)

SM (USC) NS´-NA´(MCT)

16 log CBR= 2,87 – 1,12.logDN 0,98 A-2-4 (HRB) NA (MCT)

SC (USC) DUCBR10

18 log CBR= 2,65 – 1,12.logDN 0,95 A-2-4 (HRB) NS´(MCT)

SM (USC) DUCBR

18 log CBR= 2,33 – 0,83.logDN 0,96 A-6 (HRB)

NS´G´(MCT) CL (USC) DUCBR

16 log CBR= 2,38 – 0,80.logDN 0,96 A-7-6 (HRB) NG´(MCT)

CH (USC) DUCBR

Carvalho ITA/SP 2005 TRRL

68 log CBR= 2,54 – 0,96.logDN 0,90 Dados combinados (A-2-4, A-6, A-7-6) DUCBR

A Figura 3.36 apresenta as correlações existentes entre o índice de penetração do

DCP (DN) confeccionado conforme as especificações TRRL, e o CBR tradicional com

imersão, têm-se os seguintes gráficos:

10 DSCBR= disturbed soaked CBR (CBR com imersão) DUCBR= disturbed unsoaked CBR (CBR sem imersão)

47

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60

CB

R %

DN (mm/golpe)

Correlações CBR x DCP (todas)A-4 (LA´-LG´) Fontes

A-3 (NA´-NS´) Fontes

Geral A-4 e A-3 Fontes

A-2-4 Alves

A-2-7 Alves

A-4 Alves

A-7-5 Alves

A-7-6 Alves

Geral A-2-4, A-2-7, A-4, A-7-5, A-7-6 Alves

A-7-5 / MH / LG´ Dal Pai

A-5 / SM / NS`- NG´ Dal Pai

A-1-b / SM / NS` Dal Pai

Geral A-2-4, A-4, A-7-6 Trichês e Cardoso

Geral argila, SW e G-W Harison

Argiloso Harison

Arenoso S-W Harison

Pedregulhoso G-W Harison

Coesivos Hasin e Mustafa

Geral TRRL

Finos Arenosos e argilosos Ponce et al.

Fino Arenoso Angeloni et al.

Argila CL Webster/ASTM

Argila CH Webster/ASTM

Geral exceto argila Webster/ASTM

Figura 3. 36 – Representação Gráfica de todas as Correlações CBR x DCP existentes.

48

Nota-se que as maiores discrepâncias na obtenção do CBR pelo DN dos grupos e

tipos de materiais se dão na maior capacidade de suporte do solo, ou seja, no intervalo do DN

até 20 mm/golpe, mostrando a não eficiência de uma curva generalizada para todos os

materiais. A Figura 3.37 mostra as correlações generalizadas para grupos específicos de tipos

de solo:

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 7

CB

R %

DN (mm/golpe)

Correlações CBR x DCP (Equações Generalizadas)

0

Geral A-4 e A-3 Fontes

Geral A-2-4, A-2-7, A-4, A-7-5, A-7-6 Alves

Geral A-2-4, A-4, A-7-6 Trichês e Cardoso

Geral argila, SW e G-W Harison

Geral TRRL

Finos Arenosos e argilosos Ponce et al.

Geral exceto argila Webster/ASTM

Figura 3. 37 – Representação Gráfica de Correlações CBR x DCP para grupos de solos.

Observa-se na Figura que para materiais mais finos, conforme a correlação de Alves

(ALVES, 2002) há uma diminuição da capacidade de suporte. Entretanto, ao se considerar

materiais menos coesivos junto a este grupo, como pode-se observar na equação de Trichês e

Cardoso (TRICHÊS e CARDOSO, 1998 apud ALVES, 2002), a correlação fornece uma

maior capacidade de suporte – e valores semelhantes a Harison (HARISON, 1986 apud DAL

PAI, 2005) que considera ainda materiais pedregulhosos. Observa-se, também, grande

proximidade na correlação de materiais finos arenosos e argilosos de Ponce et al (PONCE et

al, 1991 apud LIMA, 2000), principalmente quando o solo oferece maior resistência. Nota-se

uma diferença de 20% na estimativa de CBR pelas equações gerais adotadas pela ASTM, que

não considera solos argilosos, e a correlação TRRL, pra todo tipo de solo.

49

Já a equação geral adotada pelo TRRL fornece um parâmetro mediano, o que levaria

a subestimar materiais menos coesivos e mais grossos, e a sobreestimar materiais de baixa

capacidade de suporte, mostrando então uma grande deficiência quando se utiliza uma única

correlação para qualquer tipo de solo. Num caso prático, ao obter-se um índice DN

5mm/golpe, pela equação TRRL forneceria um CBR 55%; para este mesmo DN, em solos

mais finos pela equação geral de Alves forneceria um CBR 21% e, para um solo pedregulhoso

conforme Harison o CBR seria 76%. Isto mostra a necessidade de se utilizar a correlação

adequada ao tipo de solo ao invés de uma geral.

A Figura 3.38 mostra as correlações da literatura existentes para solos coesivos.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 7

CB

R %

DN (mm/golpe)

Correlações CBR x DCP (Solos Coesivos)

0

A-2-7 Alves

A-7-5 Alves

A-7-6 Alves

A-7-5 / MH / LG´ Dal Pai

A-5 / SM / NS`- NG´ Dal Pai

Argiloso Harison

Coesivos Hasin e Mustafa

Argila CL Webster/ASTM

Argila CH Webster/ASTM

Figura 3. 38 – Representação Gráfica de Correlações CBR x DCP para solos coesivos.

Nesta Figura nota-se uma congruência entre as correlações para solos coesivos de

Hasin e Mustafa (HASIN e MUSTAFA, 1987 apud LIMA, 2000), para solos argilosos de

Harison e solo A-7-5 (ou MH) de Dal Pai. Entretanto, a correlação para a mesma classificação

HRB A-7-5 obtida por Alves e Dal Pai, fornece uma capacidade de suporte no qual a

diferença da segunda autora chega a ser um valor até 200% a mais que a primeira. Esta

discrepância pode se referir aos solos de origens distintas, que seriam mais bem classificados

através do método MCT – o que a primeira autora não realizou; mas principalmente, esta

50

diferença pode se dar à metodologia adotada para a obtenção da curva de calibração entre DN

e CBR, como descrita no item 3.3.6.

A Figura 3.39 mostra as correlações entre os ensaios CBR e DCP obtidas para solos

arenosos.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 7

CB

R %

DN (mm/golpe)

Correlações CBR x DCP (arenoso)

0

A-4 (LA´-LG´) Fontes

A-3 (NA´-NS´) Fontes

Geral A-4 e A-3 Fontes

A-2-4 Alves

A-4 Alves

Arenoso S-W Harison

Fino Arenoso Angeloni et al.

Geral exceto argila Webster/ASTM

Figura 3. 39 – Representação Gráfica de Correlações CBR x DCP para solos arenosos.

Em geral, as correlações para solos arenosos se mostraram mais próximas que as

para solos coesivos. As correlações obtidas por Fontes e Webster (WEBSTER et al, 1994

apud CARVALHO, 2005) são praticamente equivalentes. Já as obtidas por Alves se diferem,

mas em proporção menor que as observadas em solos coesivos: há uma maior resistência a

penetração do DCP para um dado CBR em relação aos demais autores. Já no caso de

Angelone et al., há uma menor resistência a penetração do DCP para um determinado CBR

que os demais; isto pode ocorrer devido o material estudado ser de solos arenosos finos

provenientes de região litorânea, menos coesivo e de granulometria mais homogênea, onde os

rearranjos entre as partículas dá uma menor resistência a penetração a um equipamento como

o DCP.

A Figura 3.40 apresenta as correlações CBR x DN relativo aos distintos tipos de

solos, sem correlações gerais.

51

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 7

CB

R %

DN (mm/golpe)

Correlações CBR x DCP (tipos distintos solo)

0

A-4 (LA´-LG´) Fontes

A-3 (NA´-NS´) Fontes

A-2-4 Alves

A-2-7 Alves

A-4 Alves

A-7-5 Alves

A-7-6 Alves

A-7-5 / MH / LG´ Dal Pai

A-5 / SM / NS`- NG´ Dal Pai

A-1-b / SM / NS` Dal Pai

Argiloso Harison

Arenoso S-W Harison

Pedregulhoso G-W Harison

Coesivos Hasin e Mustafa

Fino Arenoso Angeloni et al.

Figura 3. 40 – Representação Gráfica de Correlações CBR x DCP para solos distintos.

De forma geral, observa-se que, para um índice de penetração DN igual a

5mm/golpe, quanto mais fino e coesivo o material menor será o CBR correspondente.

Observa-se o inverso para solos arenosos e granulares.

Em alguns países, com o intuito de difundir o uso do DCP e facilitar a interpretação

dos resultados, órgãos rodoviários disponibilizam, ao invés da equação CBR x DCP, o valor

máximo de penetração por golpe aceitável para determinados materiais.

O Minnesota Department of Transportation – Mn/DOT vem, desde 1991,

investigando o potencial uso do DCP e definindo especificações para o uso do mesmo. Em

1998, divulgaram uma nova especificação para compactação de base granular, a aceitação do

DN máximo na compactação de camada é de 15mm/golpe para espessuras até 75mm,

10mm/golpe para espessuras entre 75 e 150 mm e 5mm/golpe para superiores a 150mm. Em

1997 o DN aceitável para aprovação e divulgado pela instituição era de 19mm/golpe. É

recomendável que a avaliação seja feita no máximo um dia após a compactação da camada, já

que a umidade afeta o resultado (SIEKMEIER et al, 1998).

52

Este departamento ainda, baseado em análises dos resultados de DCP do “Minnesota

Road Research Project – Mn/Road” tem recomendado os seguintes valores de DN na

avaliação de camadas de pavimentos existentes (AMINI, 2003):

a) Material siltoso/argiloso: DN menor que 25mm/golpe;

b) Material granular selecionado: DN menor que 7mm/golpe; e,

c) Mn/Road Classe 3 graduação especial: DN menor que 5mm/golpe.

Quando valores maiores que os limites acima mencionados são encontrados, ensaios

adicionais serão precisos, já que indicam uma resistência menor do que a esperada. Os valores

acima são independentes do teor de umidade, sendo este um fator importante, pois pode

causar larga variabilidade dos DN. Pode acreditar-se que estas camadas estejam então em sua

umidade de equilíbrio, que tende a umidade ótima do Proctor Normal – o que não ocorre em

regiões que sofrem com penetrações e flutuações do nível de lençol subterrâneo (MEDINA e

MOTTA, 1997 apud DAL PAI, 2005).

3.3.6. Calibração de Solos para Correlação DCP x CBR

A obtenção da relação entre os ensaios DCP e CBR (DN x CBR), provém da

calibração de um solo, ou grupo de solo. Esta calibração se dá, de maneira geral, relacionando

valores de CBR e DN obtidos em corpos de prova de mesma umidade de moldagem e energia

de compactação. Em geral, o ensaio CBR é realizado de maneira tradicional, através da

imersão do corpo de prova compactado por 4 dias, já que o CBR definido em projetos

rodoviários se dá por este valor.

Lima realizou a moldagem de 9 corpos de prova para cada energia de compactação

(Normal, Intermediária e Modificada), sendo os corpos de prova moldados em umidade

distribuídas no ramo seco, próximo a umidade ótima e ramo úmido. Os ensaios CBR e DCP

são realizados no mesmo corpo de prova, em faces opostas, ao centro do molde (LIMA,

2000). Porém o CBR avaliado é dado na condição não saturada, e o a penetração do pistão foi

realizada sem a sobrecarga de confinamento, visto que a condição saturada não simula a real

condição de solo tropical fornecendo uma resistência menor que efetivamente oferece;

entretanto não permite avaliar se atende o CBR de projeto, concebido na condição saturada.

Fontes realiza a calibração moldando 5 pares de corpos de prova nas mesmas

condições de umidade e apenas na energia de compactação normal, realizando também os

ensaios DCP e CBR no mesmo corpo de prova, em faces opostas: o primeiro ensaio logo após

53

a compactação do corpo de prova, o segundo após a imersão (FONTES; 2001). Entretanto, ao

realizar ambos os ensaios no mesmo corpo de prova, a ruptura causada pelo ensaio DCP pode

afetar nos resultados obtidos no ensaio CBR.

Alves realizou a calibração de acordo com Fontes, diferenciando-se por realizar

correlação de CBR com e sem imersão, e o ensaio DCP após o ensaio CBR no molde,

posicionando o equipamento no círculo vazado da sobrecarga do ensaio CBR (ALVES,

2002). O ensaio DCP então é realizado numa região com massa específica maior devido à

pressão do pistão do ensaio CBR, descaracterizando a massa específica que a energia de

compactação utilizada propicia. Assim, o solo vai oferecer uma resistência maior com o DCP

para uma capacidade de suporte analisada pelo CBR; este pode ser o motivo o qual as

correlações obtidas por esta autora forneçam um CBR tão baixo para um DN menor (mais

resistente), como observado nos gráficos de correlação CBR x DCP. A calibração é dada em

função da classificação do material (HRB), o qual foi possível o agrupamento dos ensaios de

solos de mesma classificação ao longo da via estudada.

Dal Pai moldou para cada tipo de solo estudado 5 pares de corpos de prova nas

mesmas condições de umidade e energia de compactação, utilizando energia Normal,

Intermediária e Modificada, num total de 15 corpos de prova para cada material estudado. Foi

determinado o valor de DN na condição não saturada e o valor de CBR na condição saturada.

A correlação obtida de cada material utilizou os resultados obtidos em todas as energias de

compactação, sendo descartados os valores cuja umidade de compactação encontrava-se

inferior a 2 p.p. da umidade ótima propiciando melhor nível de confiança nos resultados

(DAL PAI, 2005). Isto se deve as observações de Alves, sobre a linearidade do DN no ramo

seco dos solos, não caracterizando o comportamento dos mesmos frente ao DCP. A autora

realizou a caracterização do material tanto por metodologias tradicionais (HRB e USC)

quanto pelo voltado a solos tropicais, MCT.

Carvalho utiliza o mesmo número de corpos de prova e energia de compactação para

cada amostra ensaiada de Dal Pai; porém obtém a correlação CBR x DCP conforme indica

Lima: o CBR avaliado é obtido na condição não saturada, e o a penetração do pistão realizada

sem a sobrecarga de confinamento (CARVALHO, 2005). O autor disponibiliza suas

correlações tanto para caracterizações HRB e USC quanto MCT.

4.1. Apresentação da Metodologia

CAPÍTULO IV – METODOLOGIA DO TRABALHO DESENVOLVIDO

O ensaio DCP foi realizado em pista, entre as estacas 546+280 e 553+060 para o

corpo de aterro, num total de seis ensaios, e entre as estacas 549+760 e 553+060 para o corpo

de aterro pertencente à fundação da estrutura do pavimento, num total de onze ensaios.

Também se realizou o ensaio DCP no aterro compactado de três valas de drenagem, sendo

duas localizadas próximo à cidade de El Carmen, e uma na Avenida Urbana a ser duplicada,

num total de treze ensaios. Foram realizados mais ensaios em pista além dos apresentados

neste trabalho, entretanto em alguns casos, o solo encontrado em pista era uma mescla entre

dois solos distintos (calcário e areia, por exemplo), cuja proporção estava em estudo, não

sendo possível a calibração do mesmo com o DCP; em outro caso, os ensaios foram

descartados devido à manipulação de resultados pelo operador do DCP, como ocorrido em 32

pontos ensaiados nas proximidades de El Carmen.

Devido ao fato do ensaio DCP não ser obrigatório para o controle tecnológico, e,

como já explicado, existirem dificuldades para aceitação do ensaio pelos operários – além da

época de chuvas que se deu uma semana após o início da utilização do DCP em campo – o

DCP não foi utilizado em todo o trecho.

A metodologia para condução do trabalho se dá por duas frentes: uma de laboratório

e outra de campo. A metodologia de laboratório corresponde aos ensaios de caracterização do

solo, como ensaios de granulometria, limites de Atterberg; ensaio de compactação e

determinação do CBR, além do ensaio de calibração do DCP. Através de ensaios de

laboratório obteve-se resultados capazes de correlacionar DN com o teor de umidade do solo

ensaiado e do CBR nas mesmas condições de umidade. A metodologia de campo consistiu na

determinação de ensaios tradicionais de avaliação da compactação da camada (densímetro

nuclear, balão de borracha e frasco de areia) e seu teor de umidade, e também na execução de

ensaio com o DCP no mesmo local onde eram realizados os ensaios tradicionais podendo-se,

assim, verificar a aplicabilidade da curva de calibração no controle tecnológico.

O organograma mostrado na Figura 4.1 mostra a metodologia do trabalho executado.

54

Caracterização do solo das camadas deterraplenagem e de aterro compactado de

valas de drenagem

Objetivo:Classificação HRB (H ight way Research Board)

Objetivo:Calibração do DCP para o solo

Objetivo: Verificar se o teor de umidade in situ estao de acordo com os limites estabelecidos para o material

Objetivo: Avaliar o controle de compactaçao do DCP com Ensaios Tradicionais

Aplicação da Curva de

Compactação

Ensaios a CampoEnsaios em laboratório

Ensaio de Compactação

Caracterização Física do Solo

Ensaio DCP sem imersão

Ensaio DCP

Ensaio CBR com imersão

Umidadein situ

Ensaio Frasco de Areia, Balão de

Borracha ou Densímetro

Nuclear

Ensaio Granulometria e Limites de Consistência

Objetivo: Massa Especifica Aparente Máxima e Umidade

Ótima

Objetivo: Relações e gráficos: CBRx Umidade; DNxUmidade;

CBR x DN (curva de calibração)

55

Figura 4. 1 – Organograma da metodologia do trabalho desenvolvido

56

4.2. Ensaios em Campo

O ensaio de DCP em campo foi realizado no mesmo local onde foram executados os

ensaios de controle de compactação com ensaio tradicional (densímetro nuclear, balão de

borracha ou frasco de areia). Foram realizados dois ensaios com o DCP distantes linearmente

80 cm do ponto avaliado, no sentido de compactação da camada, obtendo-se um valor médio

de DN para o grau de compactação e umidade in situ do material avaliado. Em alguns casos,

eram realizados três ensaios com o DCP.

Para a realização do ensaio o equipamento é posicionado verticalmente na superfície,

como ilustra a Figura 4.2: um operador segura o punho e levanta o martelo e outro, faz a

leitura de penetração do cone na régua. Aplica-se um primeiro golpe sem levantar totalmente

o martelo, permitindo uma pequena penetração do cone (este golpe não é computado). Anota-

se a leitura zero da régua na planilha. Após isso, se inicia o ensaio, anotando-se a leitura da

régua a cada golpe.

Figura 4. 2 – Detalhe da realização dos ensaios com DCP (lado direito) e pelo ensaio de Frasco de Areia (lado

esquerdo)

Os resultados foram anotados em uma planilha padrão onde se indica, para cada

golpe aplicado, a profundidade alcançada pelo cone de penetração, repetindo-se esta operação

até a profundidade da camada executada; entretanto pode-se fazer a leitura a cada três golpes

para diminuir o tempo da realização do ensaio – o que não ocorreu neste caso, para melhor

57

acuidade nos resultados. Também são anotadas informações de ensaios laboratoriais do

material, como umidade ótima, e resultados do ensaio de controle tecnológico, como umidade

in situ e grau de compactação, além da origem e tipo de material.

4.3. Ensaios em Laboratório

No laboratório foram realizados os seguintes ensaios para caracterização dos solos

empregados nas camadas de terraplenagem avaliadas:

• Granulometria, Limite Líquido (LL) e Limite Plástico (LP) baseados

respectivamente nas normas AASHTO T-27, T-89, T-90 – o que fornece a

classificação do mesmo segundo a HRB (Higthway Research Board);

• Ensaio de Compactação (AASHTO T-180);

• Ensaio CBR com medida de expansão (AASHTO T-193).

Também foram realizados em laboratório os ensaios DCP para a obtenção das curvas

de calibração DN x CBR para os três tipos de solos empregados.

O ensaio de calibração consiste em, após realizar o ensaio de compactação para obter

a massa específica aparente máximo e a umidade ótima do solo, moldar com mesma energia

de compactação, pares idênticos de corpos de prova com umidades em torno da ótima, sendo

um corpo de prova para ensaiar com DCP, e outro para realizar o ensaio de CBR. As Figuras

4.3 a 4.5 ilustram o ensaio DCP em laboratório.

Figura 4. 3 – Detalhe da execução do ensaio DCP no molde de CBR: ponta do cone posicionada ao centro do corpo de prova

Figura 4. 4 – Detalhe da execução do ensaio DCP no molde de CBR.

58

Figura 4. 5 Operador aplicando golpes e outro fazendo as leituras de penetração.

O ensaio de compactação é realizado com a moldagem de no mínimo quatro corpos

de prova, em intervalos aproximados de 1,5% de umidade, utilizando para todos os ensaios a

energia Modificada, conforme AASHTO T-180 item D. Esta energia de compactação

Modificada foi utilizada já que é a aplicada na obra em estudo. Todos os corpos de prova do

ensaio são moldados sem reuso de material e com secagem prévia até a umidade higroscópica

(w higroscópica).

A umidade definida para moldagem dos corpos de prova para os ensaios de CBR e

DCP segue o intervalo apresentado na Tabela 4.1.

Tabela 4. 1 – Umidade de moldagem para ensaios CBR e DCP RRaammoo SSeeccoo wwóótt RRaammoo ÚÚmmiiddoo %%ww eemm

rreellaaççããoo àà wwóótt

--22,,00%% --11,,55%% --11,,00%% --00,,55%% wwóótt ++00,,55%% ++11,,00%% ++11,,55%% ++22,,00%% ++22,,55%% ++33,,00%%

Os corpos de prova moldados para CBR são ensaiados após 4 dias de imersão,

(AASHTO T-193). Os corpos de prova moldados para ensaio de DCP são confeccionados

também conforme AASHTO T-193, e são ensaiados imediatamente após sua moldagem (sem

imersão), inserindo o cone ao centro do molde. A primeira leitura é desconsiderada. Para as

diferenças de leituras por golpe realizadas em cada corpo de prova é obtida uma média,

59

adquirindo-se o Índice de Penetração – DN (DCP Number – milímetros penetrados/golpe)

característico para cada condição de umidade e massa específica.

A partir dos ensaios, são possíveis de serem obtidas as seguintes relações:

• CBR x umidade;

• DN x umidade;

• CBR x DN (curva de calibração)

Observa-se que para a definição da relação entre CBR e DN adota-se na maior parte

da literatura técnica o modelo “log CBR = c + a * log DN”, onde c e a são parâmetros de

regressão linear do solo obtidos a partir dos resultados de laboratório.

Neste trabalho foi realizada a calibração de três tipos de solo.

60

CAPÍTULO V – OBTENÇÃO DA CURVA DE CALIBRAÇÃO

5.1. Localização das Jazidas dos Solos utilizados nas Camadas de

Terraplenagem e Aterros Compactados de Valas de Drenagem

Os ensaios de calibração foram realizados para três solos de diferentes jazidas e

características geológicas, aqui enumerados para melhor apresentação: Solo 1 – solo arenoso-

siltoso encontrado no banco de empréstimo lateral 488+700; Solo 2 – solo arenoso

proveniente da jazida localizada na estaca 537+300; Solo 3 – solo calcário proveniente da

jazida localizada na estaca 569+000.

A Figura 5.1 mostra a localização das jazidas ao longo da rodovia; já as Figuras 5.2 a

5.7 ilustram as jazidas dos solos estudados.

SOLO 1

SOLO 2

SOLO 3

Figura 5. 1 – Localização das Jazidas ao longo da rodovia

61

Figura 5. 2 – Jazida localizada na estaca 488+700 (empréstimo lateral) – Solo 1(arenoso).

Figura 5. 3 – Jazida localizada na estaca 488+700 (empréstimo lateral) – Solo 1(arenoso).

Figura 5. 4 – Jazida localizada na estaca 537+300 – Solo 2 (arenoso).

Figura 5. 5 – Jazida localizada na estaca 537+300 – Solo 2 (arenoso).

Figura 5. 6 – Jazida localizada na estaca 569+000 – Solo 3 (calcário).

Figura 5. 7 – Jazida localizada na estaca 569+000 – Solo 3 (calcário).

62

5.2. Caracterização Geotécnica do Solos

A Tabela 5.1 apresenta um resumo dos ensaios de caracterização das amostras

estudadas.

Tabela 5. 1 – Resumo de Caracterização dos Solos estudados peoa Sistema HRB.

Granulometria (Porcentagem que passa Peneira)

Limites Atterberg

ClassificaçãoIdentificação Visual da Amostra

Localização da Jazida

3’ 2’ 1’ 3/4' 3/8’ 4 10 40 200 L.L. I.P. HRB I.G.

Solo 1 Areia 488+700 100 100 100 100 100 100 100 90,6 13,4 16,3 0,0 A - 2 - 4 0Solo 2 Areia 537+300 100 100 100 100 100 100 99,7 94,4 32,9 16,6 0,0 A - 2 - 4 0Solo 3 Calcário 569+000 100 100 97,2 90,9 81,7 68,0 59,2 47,5 40,7 22,6 8,9 A - 4 1

Embora os solos 1 e 2 tenham apresentado a mesma classificação segundo o sistema

HRB, a curva DN x CBR foi obtida para os dois solos.

5.3. Ensaio de Compactação, DCP e CBR dos Solos Estudados

5.3.1. Solo 1

A Tabela 5.2 apresenta a massa específica aparente seca (ρseca), teor de umidade de

(w) obtidos na confecção dos corpos de prova para o ensaio de compactação, e a Figura 5.8 a

curva de compactação.

Tabela 5. 2 – Resultados do ensaio de Compactação do Solo 1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5

ρ seca (kg/m³) 2.015 2.141 2.131 2.037 1.969w % 5,32 6,67 7,99 9,70 10,86

63

1.960

1.980

2.000

2.020

2.040

2.060

2.080

2.100

2.120

2.140

2.160

4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mas

sa E

spec

ifica

Apa

rent

e Se

ca (k

g/m

3)

Teor de Umidade %

Curva de Compactação

ρs,máx

wót

Figura 5. 8 – Curva de Compactação do Solo 1

A umidade ótima (wot) e a massa específica aparente seca máxima (ρs,máx) do Solo 1,

são respectivamente 7,1% e 2.149kg/m3.

5.3.1.1. Relação CBR versus Umidade de Moldagem

A Tabela 5.3 apresenta a massa específica aparente seca (ρseca), o teor de umidade

(w), o Índice de Suporte Califórnia (CBR) com imersão e a Expansão (%), obtidos a partir da

confecção de corpos de prova para obtenção do CBR do Solo 1. A Figura 5.9 mostra a curva

CBR x w.

Tabela 5. 3 – Resultados dos ensaios de compactação e CBR para Solo 1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 CP7 CP8 CP9 CP10

w % 4,2 5,0 5,3 5,9 6,8 7,6 8,3 8,8 9,3 9,7ρ seca (kg/m³) 1.835 1.943 2.025 2.045 2.091 2.141 2.136 2.131 1.870 2.028CBR % 2,1 10,4 22,7 32,0 33,0 22,1 6,9 4,7 2,6 1,8Expansão % 2,1 1,0 0,6 0,6 0,2 0,4 0,3 1,6 0,5 0,6

64

0

5

10

15

20

25

30

35

4 5 6 7 8 9 10

CBR

%

Teor de Umidade %

Curva CBR x Teor de Umidade

W ót. (ensaio compactação)

W ót. (ensaio CBR)

Figura 5. 9 – Variação de CBR com teor de umidade do Solo 1

A umidade ótima determinada no ensaio de compactação, 7,1%, mostrou-se diferente

do ensaio de CBR. Mesmo sendo esperada esta diferença houve constatação posteriormente

de alguns erros de ensaio e somando-se ao pequeno número de corpos de prova se

comparados ao ensaio de CBR, optou-se, neste trabalho, adotar a umidade ótima obtida no

próprio gráfico de CBR, onde é mais coerente um valor em torno de 6,5%.

5.3.1.2. Relação de DN versus Umidade de Moldagem

A Tabela 5.4 apresenta os resultados de massa específica aparente seca (ρseca), teor

de umidade (w), e índice de penetração (DN), obtidos a partir da confecção de corpos de

prova para o ensaio de DCP.

Tabela 5. 4 – Resultados dos ensaios de compactação e DCP para Solo 1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 CP7 CP8 CP9 CP10 CP11

w % 4,8 5,3 5,6 6,2 7,0 7,5 7,9 8,5 9,2 9,4 9,9ρ seca (kg/m³) 1.965 2.019 2.045 2.075 2.115 2.129 2.126 2.094 2.077 2.065 2.018DN médio (mm/golpe) 2,6 2,6 2,9 3,1 3,8 6,2 8,2 12,6 17,7 28,7 38,0

65

Ao plotar-se o gráfico que relaciona DN com o teor de umidade (Figura 5.10),

observa-se que o DN cresce com o aumento da umidade, e que esta relação é mais bem

definida no ramo úmido. No ramo seco, abaixo da umidade ótima, os valores de DN são

praticamente constantes.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

4 5 6 7 8 9 10

DN (m

m/g

olpe

)

Teor de Umidade %

DN x Teor de Umidade

W otima

Figura 5. 10 – Variação de DN com o teor de umidade do Solo 1

A relação entre DN e a umidade dos CP’s foi obtida através de análise de regressão

simples, aplicando-se critérios estatísticos que permitem verificar se existe uma relação

significativa entre DN e teor de umidade. Esta relação se faz melhor a partir de log DN, como

se pode observar na Figura 5.11.

66

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

4 5 6 7 8 9 1

log

DN

Teor de Umidade %

DN x Teor de Umidade

0

W ótima

Linear (Ramo Seco)

Linear (Ramo Úmido)

Figura 5. 11 – Variação de log DN com o teor de umidade do Solo 1

Pode-se constatar a partir do gráfico que há uma inflexão da curva nas proximidades

da umidade ótima. Propõe-se então, um modelo bilinear.

Incluindo no modelo de regressão linear simples tanto para ramo seco quanto para

ramo úmido do material o valor de log DN correspondente a umidade ótima, obtido através do

gráfico da DN x Teor de Umidade, tem-se os parâmetros estatísticos nas Tabelas 5.5 e 5.6.

Tabela 5. 5 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 1, ramo seco. Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ n

Interseção 0,1101 0,0570 1,49E-01W 0,0611 0,0100 8,77E-03

0,9259 0,0081 5

Tabela 5. 6 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 1, ramo úmido. Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ n

Interseção -1,6253 0,1255 1,31E-05W 0,3215 0,0151 6,99E-07

0,9869 1,0818 8

Observa-se pelas tabelas que há boas correlações entre o DN e w, onde para o ramo

seco o coeficiente de determinação (r2) de 0,93 mostra que 93% da variação de DN pode ser

67

explicada pela variação de umidade, e no ramo úmido, o r2 de 0,99 mostra que 99% da

variação de DN pode ser explicada pela variação de umidade; em ambos os casos inclui-se a

umidade ótima.

As relações DN e w através da regressão linear são representadas nas equações a

seguir:

1101,0.0611,0log += wDN 93,02 =r

que é válida para o intervalo de 4,8%≤w≤6,5%;

6253,1.3215,0log −= wDN 99,02 =r

que é válida para o intervalo de 6,5%≤w≤9,9%, com DN e w já definidos anteriormente, na

energia modificada de compactação.

5.3.1.3. Relação CBR e DN

A Figura 5.12 ilustra, em um mesmo gráfico, as resistências CBR (com imersão) e

DN (sem imersão) versus o teor de umidade. Neste gráfico, os pontos DN x umidade ficaram

na ordem inversa do apresentado na Figura 5.10, alterando apenas o sinal de DN. Este gráfico

auxilia na definição do CBR para as umidades correspondentes nas quais as resistências DN

foram obtidas e vice-versa. Como se pretende relacionar as resistências CBR e DN, é preciso

garantir que ambas tenham sido determinadas nas mesmas condições de umidade.

Como se pode observar na Figura 5.12, para os valores de umidade abaixo da ótima

não se tem uma relação entre DN e CBR, pois o DN se mantém praticamente constante

enquanto que a queda no CBR é acentuada. Já para valores no entorno da umidade ótima e no

ramo úmido tanto o CBR como o DN variam no mesmo sentido, isto é um maior valor de DN

corresponde a uma baixa capacidade de suporte.

68

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

4 5 6 7 8 9

DN

(mm

/gol

pe)

Teor de Umidade %

CBR e DN x Teor de Umidade

10

W ótima

CBR

%

Figura 5. 12 – Variação CBR e DN com o Teor de Umidade do Solo 1.

69

Na Tabela 5.7 são apresentados os valores de resistência de CBR e DN para as

mesmas condições de umidade. Os valores em negrito correspondem aos valores de

resistências obtidos no gráfico da Figura 5.12 (tanto para DN quanto para CBR); os valores de

cor vermelha não possuem correlação DN x CBR (o qual é mais bem visualizado nas Figuras

5.13 e 5.14, e correspondem ao ramo seco do solo). A seguir, tem-se na Figura 5.14 a

plotagem da variação de logDN com logCBR, obtidos através da Tabela 5.7.

Tabela 5. 7 – CBR, w e DN do Solo 1. CBR (%) w (%) DN (mm/golpe)

7,4 4,8 2,6

10,4 5,0 2,6 22,7 5,3 2,6

28,0 5,6 2,9

32,0 5,9 3,0

33,4 6,2 3,1

34,0 6,5 3,2 33,0 6,8 3,5

31,2 7,0 3,8

24,5 7,5 6,2

22,1 7,6 6,8

16,7 7,9 8,2

6,9 8,3 11,0

6,5 8,5 12,6

4,7 8,8 14,3

3,1 9,2 17,7

2,6 9,3 21,5

2,5 9,4 28,7

1,8 9,7 32,5

70

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,4 0,8 1,2 1,6

log

CB

R

Log DN

CBR x DN

Figura 5. 13 – Variação de log DN com log CBR para Solo 1.

Nota-se através do gráfico logDN x logCBR que não é possível uma correlação

considerável com todos os pontos da curva obtida, como já previsto ao analisar a Figura 5.12.

Entretanto, ao eliminar-se valores pertencentes ao ramo seco, até a umidade ótima, a relação

logDN x logCBR torna-se significante, como pode ser observado na Figura 5.14. Já na Figura

5.15 pode-se relacionar de forma direta DN e CBR para este intervalo de umidade.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,4 0,8 1,2 1,6

log

CB

R

Log DN

CBR x DN

Figura 5. 14 – Variação de log DN com log CBR para Solo 1, intervalo da umidade ótima a todo ramo úmido.

71

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0 32,0 34,0

CB

R %

DN (mm/golpe)

CBR x DN

Figura 5. 15 – Variação de DN com CBR para Solo 1, intervalo da umidade ótima a todo ramo úmido.

A Tabela 5.8 apresenta os parâmetros estatísticos da relação logCBR x logDN,

pertencentes ao intervalo entre a umidade ótima e todo ramo úmido.

Tabela 5. 8 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log CBR x log DN para Solo 1, intervalo entre a umidade ótima e todo ramo úmido .

Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ nInterseção 2,3401 0,0940 5,0598E-11Log DN -1,3859 0,0893 7,9315E-09

0,9564 2,7797 13

Observa-se pela Tabela 5.8 que há uma boa correlação entre o CBR e DN no ramo

úmido, onde o coeficiente de determinação (r2) 0,96 mostra que cerca de 96 % da variação de

CBR pode ser explicada pela variação de DN, quando se consideram todos os pontos do

intervalo da umidade ótima e todos ramo úmido da curva de compactação para este ensaio. A

relação CBR e DN é dada pela equação a seguir:

DNCBR log.3859,13401,2log −= 96,02 =r

que é válida para o intervalo de 6,5%≤w≤9,7%, com CBR e DN já definidos anteriormente.

72

5.3.2. Solo 2

A tabela a seguir apresenta a massa específica aparente seca (ρseca) e o teor de

umidade (w), obtidos na confecção dos corpos de prova para o ensaio de compactação. A

Figura 5.16 mostra a curva de compactação.

Tabela 5. 9 – Resultados do ensaio de Compactação do Solo 2.

CP1 CP2 CP3 CP4ρ seca (kg/m³) 1.967 2.075 2.084 1.982w % 4,8 6,9 9,3 11,0

1.950

1.960

1.970

1.980

1.990

2.000

2.010

2.020

2.030

2.040

2.050

2.060

2.070

2.080

2.090

2.100

4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mas

sa E

spec

ifica

Apa

rent

e Se

ca (

kg/m

3)

Teor de Umidade %

Curva de Compactação Proctor

wót

ρs,máx

Figura 5. 16 – Curva de Compactação do Solo 2

A umidade ótima (wot) e a massa específica aparente seca máxima (ρs,máx) do

material, são respectivamente 8,3% e 2.093kg/m3.

73

5.3.2.1. Relação CBR versus Umidade de Moldagem

A Tabela 5.10 apresenta a massa específica aparente seca (ρseca), o teor de umidade

(w), o Índice de Suporte Califórnia (CBR) com imersão, e Expansão (%), obtidos a partir da

confecção de corpos de prova no ensaio CBR do Solo 2. A Figura 5.17 mostra a variação do

CBR com o teor de umidade.

Tabela 5. 10 – Resultados dos ensaios de compactação e CBR para Solo 2. CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 CP7 CP8 CP9

w % 6,7 7,0 7,6 8,5 9,0 9,7 10,0 10,8 11,2ρ seca (kg/m³) 2.018 2.001 2.002 2.028 2.036 1.996 1.996 2.072 2.048CBR % 8,1 10,3 37,8 44,1 38,4 10,9 6,9 3,4 2,6Expansão % 1,9 1,8 1,0 0,8 0,5 0,4 0,3 0,1 0,0

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5

CBR

%

Teor de Umidade %

Curva CBR x Teor de Umidade

W ót (ensaio compactação)

W ót. (ensaio CBR)

Figura 5. 17 – Variação de CBR com teor de umidade do Solo 2.

A umidade ótima determinada no ensaio de compactação mostrou-se deslocada no

ensaio CBR. De forma análoga ao Solo1, a umidade ótima adotada se deu através da Figura

5.17, com valor em torno de 8,5%.

74

5.3.2.2. Relação de DN versus Umidade de Moldagem

A Tabela 5.11 apresenta a massa específica aparente seca (ρseca), o teor de umidade

(w), e Índice de Penetração (DN) obtidos a partir da confecção de corpos de prova para o

ensaio de DCP.

Tabela 5. 11 – Resultados dos ensaios de compactação e DCP para Solo 2 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 CP7 CP8 CP9 CP10

w % 6,1 7,0 7,6 8,3 9,0 9,7 9,8 10,4 10,7 11,2ρ seca (kg/m³) 2.109 2.166 2.170 2.219 2.264 2.258 2.243 2.247 2.228 2.208DN médio (mm/golpe) 3,3 3,4 3,5 3,8 4,6 6,9 9,0 12,3 17,5 24,5

De forma análoga ao Solo 1, pode-se observar pela Figura 5.18 que ao relacionar DN

e w a partir de LogDN, há uma inflexão da curva nas proximidades da umidade ótima, o qual

um modelo bilinear se torna mais coerente para análise desta relação.

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

6 7 8 9 10 11

log

DN

Teor de Umidade %

log DN x Teor de Umidade

W ótima

Linear (Ramo seco)

Linear (Ramo Úmido)

Figura 5. 18 – Variação de logDN com o teor de umidade do Solo 2.

75

Incluindo no modelo de regressão linear simples tanto para ramo seco quanto para

ramo úmido do material o valor de log DN correspondente a umidade ótima, obtido através do

gráfico da DN x Teor de Umidade, tem-se os parâmetros estatísticos nas Tabelas 5.12 e 5.13.

Tabela 5. 12 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 2, ramo seco. Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ n

Interseção 0,1303 0,0070 3,34E-04W 0,1179 0,0019 6,13E+01

0,9992 0,0063 5

Tabela 5. 13 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 2, ramo úmido. Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ n

Interseção -2,1087 0,2111 1,72E-04W 0,3108 0,0212 1,46E+01 0,9772 0,5214 7

Observa-se pelas tabelas que há boas correlações entre o DN e w, tanto para o ramo

seco quanto para o ramo úmido. Para o ramo seco o coeficiente de determinação (r2) de 1,0

mostra que cerca de 100 % da variação de DN pode ser explicada pela variação de umidade; e

no ramo úmido o r2 equivalente a 0,98 mostra que cerca de 98% da variação de DN pode ser

explicada pela variação de umidade; em ambos os casos inclui-se a umidade ótima.

As relações DN e w através da regressão linear são representadas nas equações a

seguir:

1303,0.1179,0log += wDN 00,12 =r

que é válida para o intervalo de 6,1%≤w≤8,5%;

1087,2.3108,0log −= wDN 98,02 =r

que é válida para o intervalo de 8,5%≤w≤11,2%, com DN e w já definidos anteriormente, na

energia modificada de compactação.

5.3.2.3. Relação CBR e DN

A Figura 5.19 ilustra, em um mesmo gráfico, as resistências CBR e DN versus o teor

de umidade, de forma análoga à apresentada no Solo 1.

76

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0

DN (m

m/g

olpe

)

Teor de Umidade %

CBR e DN x Teor de Umidade

W ótima

CBR

%

Figura 5. 19 – Variação CBR e DN com o teor de umidade do Solo 2.

77

Na Tabela 5.14 são apresentados os valores de resistência de CBR e DN para as

mesmas condições de umidade. Os valores em negrito correspondem aos valores de

resistências obtidos no gráfico da Figura 5.19. A seguir, a tem-se na Figura 5.20 a plotagem

da relação CBR x DN, obtidos a partir da Tabela 5.14 (dados em cor preta, no intervalo de

0,2p.p. (pontos percentuais) abaixo da wót e todo o ramo úmido, dados em vermelho estão no

ramo úmido do solo até 0,2p.p. abaixo da wót).

Tabela 5. 14 – CBR, w e DN no ramo úmido do Solo 2. CBR (%) w (%) DN (mm/golpe)

8,1 6,7 3,4 10,3 7,0 3,4 37,8 7,6 3,5 43,8 8,3 3,8 44,1 8,5 4,1 38,4 9,0 4,6 10,9 9,7 6,9 8,5 9,8 9,0 6,9 10,0 10,5 3,7 10,7 17,5 3,4 10,8 19,0 2,6 11,2 24,5

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

2,0 6,0 10,0 14,0 18,0 22,0 26,0

CB

R %

DN (mm/golpe)

CBR x DN

Figura 5. 20 – Variação de DN com CBR para Solo 2, intervalo entre 0,2p.p. da umidade ótima no ramo seco e todo ramo úmido .

78

A Tabela 5.15 apresenta os parâmetros estatísticos da relação logCBR x logDN,

pertencentes ao intervalo entre 0,2p.p. (pontos percentuais) abaixo da wót e todo ramo úmido.

Tabela 5. 15 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log CBR x log DN para Solo 2, intervalo entre 0,2p.p. da umidade ótima no ramo seco e todo ramo úmido .

Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ nInterseção 2,5207 0,1086 7,00E-08log DN -1,5773 0,1093 -1,44E+01

0,9628 1,9404 9

Observa-se pela tabela que há uma boa correlação entre o CBR e DN no ramo

úmido, onde o coeficiente de determinação (r2) 0,96 mostra que 96% da variação de CBR

pode ser explicada pela variação de DN, quando se consideram todos os pontos do intervalo

de 0,2p.p. da wót no ramo seco e todos do ramo úmido da curva de compactação para este

ensaio. A relação CBR e DN é dada pela equação a seguir:

DNCBR log.5773,15207,2log −= 96,02 =r

que é válida para o intervalo de 8,3%≤w≤11,2%, com CBR e DN já definidos anteriormente.

5.3.3. Solo 3

A Tabela 5.16 apresenta a massa específica aparente seca (ρseca), teor de umidade de

(w) obtidos na confecção dos corpos de prova para o ensaio de compactação, e a Figura 5.21 a

curva de compactação.

Tabela 5. 16 – Resultados do ensaio de Compactação do Solo 3.

CP1 CP2 CP3 CP4 CP5ρ seca (kg/m³) 1969 2024 2033 1973 1942w % 6,1 8,2 10,3 12,4 12,9

79

1.940

1.960

1.980

2.000

2.020

2.040

2.060

6 7 8 9 10 11 12 13 14

Mas

sa E

spec

ifica

Apa

rent

e Se

ca (

kg/m

3)

Teor de Umidade %

Curva de Compactação

wót

ρs,máx

Figura 5. 21 – Curva de Compactação do Solo 3.

A umidade ótima (wot) e a massa específica aparente seca máxima (ρs,máx) do Solo 1,

são respectivamente 9,6% e 2.038kg/m3.

5.3.3.1. Relação CBR versus Umidade de Moldagem

A Tabela 5.17 apresenta a massa específica aparente seca (ρseca), o teor de umidade

(w), o Índice de Suporte Califórnia (CBR) com imersão e a Expansão (%), obtidos a partir da

confecção de corpos de prova para obtenção do CBR do Solo 3. A Figura 5.22 mostra a curva

CBR x w.

Tabela 5. 17 – Resultados dos ensaios de compactação e CBR para Solo 3. CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 CP7

w % 7,3 8,0 9,0 10,1 12,0 12,3 13,7ρ seca (kg/m³) 2.028 2.036 2.072 2.048 2.001 2.002 1.926CBR % 11,7 22,4 28,1 25,4 9,6 6,5 2,2Expansão % 2,2 1,9 1,5 0,9 0,4 0,4 0,6

80

0

5

10

15

20

25

30

7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0

CBR

%

Teor de Umidade %

Curva CBR x Teor de Umidade

W ót. (ensaio compactação)

W ót (ensaio CBR)

Figura 5. 22 – Variação de CBR com o teor de umidade do Solo 3.

A umidade ótima determinada no ensaio de compactação mostrou-se deslocada no

ensaio CBR. De forma análoga ao Solo1, a umidade ótima adotada para o Solo 3 se deu

através da Figura 5.22, com valor em torno de 9,3%.

5.3.3.2. Relação de DN versus Umidade de Moldagem

A Tabela 5.18 apresenta os resultados de massa específica aparente seca (ρseca), teor

de umidade (w), e índice de penetração (DN), obtidos a partir da confecção de corpos de

prova para o ensaio de DCP.

Tabela 5. 18 – Resultados dos ensaios de compactação e DCP para Solo 3. CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 CP6 CP7 CP8 CP9

w % 8,3 9,3 10,0 10,4 11,5 11,6 11,8 12,7 13,2ρ seca (kg/m³) 2.013 2.039 2.025 2.041 2.035 2.035 2.040 1.996 1.986DN médio (mm/golpe) 3,9 4,6 4,7 5,1 7,8 10,1 11,6 26,3 29,3

81

De forma análoga ao Solo 1, a Figura 5.23 que ao relacionar DN e w a partir de

LogDN, mostra o modelo bilinear considerando-se a inflexão na curva.

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0

log

DN

Teor de Umidade %

log DN x Teor de Umidade

W ótimaLinear (Ramo Seco)Linear (Ramo Úmido)

Figura 5. 23 – Variação de log DN com a umidade do Solo 3

Pelo gráfico apresentado na Figura 5.23 a inflexão da curva se deu a 1p.p. umidade

ótima no ramo úmido, diferente ao observado nos dois solos anteriores. Seguindo-se a mesma

metodologia aplicada nos solos anteriores para o modelo de regressão linear simples ao

analisar a variação de DN tanto para ramo seco quanto para ramo úmido do material, incluso

o valor de log DN correspondente a umidade ótima, tem-se os parâmetros estatísticos nas

Tabelas 5.19 e 5.20.

Tabela 5. 19 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 3, ramo seco até 1p.p. da umidade ótima no ramo seco.

Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ nInterseção 0,1555 0,0761 1,78E-01W 0,0526 0,0080 6,58E+00

0,9558 0,0073 4

82

Tabela 5. 20 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log DN x w para Solo 3, após 1p.p. da umidade ótima, no ramo úmido.

Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ nInterseção -2,4565 0,3876 3,17E-03W 0,2989 0,0326 9,18E+00

0,9547 0,4472 6

Observa-se pelas tabelas que há boas correlações entre o DN e w, tanto para o ramo

seco quanto para o ramo úmido. Para os dois intervalos de umidade o coeficiente de

determinação (r2) de 0,96 mostra que cerca de 96 % da variação de DN pode ser explicada

pela variação de umidade.

As relações DN e w através da regressão linear são representadas nas equações a

seguir:

1555,0.0526,0log += wDN 96,02 =r

que é válida para o intervalo de 8,3%≤w≤10,4%;

4565,22989,0log −= wDN 96,02 =r

que é válida para o intervalo de 10,4%≤w≤13,2%, com DN e w já definidos anteriormente, na

energia modificada de compactação.

5.3.3.3. Relação CBR e DN

A Figura 5.24 ilustra, em um mesmo gráfico, as resistências CBR e DN versus o teor

de umidade, de forma análoga à apresentada no Solo 1.

83

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

7 8 9 10 11 12 13 1

DN (m

m/g

olpe

)

Umidade %

CBR e DN x Teor de Umidade

4

W ótima

CBR

%

Figura 5. 24 – Variação CBR e DN com a umidade de moldagem do Solo 3.

84

Na Tabela 5.21 são apresentados os valores de resistência de CBR e DN para as

mesmas condições de umidade. Os valores em negrito correspondem aos valores de

resistências obtidos no gráfico da Figura 5.24. A seguir, a tem-se na Figura 5.25 a plotagem

da relação CBR x DN, obtidos a partir da Tabela 5.21.

Tabela 5. 21 – CBR, w e DN do Solo 3. CBR (%) w (%) DN (mm/golpe)

24,8 8,3 3,9 28,1 9,0 4,4 28,2 9,3 4,6 25,9 10,0 4,7 25,4 10,1 4,8 25,3 10,4 5,1 14,0 11,5 7,8 13,2 11,6 10,1 11,4 11,8 11,6 9,6 12,0 14,3 6,5 12,3 20,0 5,1 12,7 26,3 3,6 13,2 29,3

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 22,0 24,0 26,0 28,0 30,0

CBR

%

DN (mm/golpe)

CBR x DN

Figura 5. 25 – Variação de DN com CBR para Solo 3, intervalo entre 1p.p. da umidade ótima no ramo seco e

todo ramo úmido .

85

A Tabela 5.22 apresenta os parâmetros estatísticos da relação logCBR x logDN,

pertencentes ao intervalo entre 1p.p. abaixo da umidade ótima e todo ramo úmido .

Tabela 5. 22 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log CBR x log DN para Solo 3, intervalo entre 1p.p. da umidade ótima no ramo seco e todo ramo úmido .

Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ nInterseção 2,0555 0,0431 4,17E-14log DN -0,9651 0,0435 -2,22E+01

0,9782 1,1364 13

Observa-se pela tabela que há uma boa correlação entre o CBR e DN no intervalo de

umidade de 1p.p. abaixo da umidade ótima e todo ramo úmido, o qual o coeficiente de

determinação (r2) 0,98 mostra que 98% da variação de CBR pode ser explicada pela variação

de DN, quando se consideram todos os pontos do intervalo de 0,3p.p. da umidade ótima no

ramo seco e todos do ramo úmido da curva de compactação para este ensaio. A relação CBR e

DN é dada pela equação a seguir:

DNCBR log.9651,00555,2log −= 89,02 =r

que é válida para o intervalo de 8,3%≤w≤13,2%, com CBR e DN já definidos anteriormente.

5.3.4. Dados combinados para Solos 1 e 2 (A-2-4)

Os Solos 1 e 2 apresentam a mesma classificação segundo a HRB, porém foi

realizada a calibração individual para estes solos. Notou-se uma grande semelhança na

correlação CBR x DN, embora tenham intervalos de umidade distintos para estes resultados.

A seguir, são apresentados na Tabela 5.23 os dados combinados entre Solos 1 e 2

(retirados das Tabelas .7 e 5.14). Nesta tabela, os valores em azul correspondem ao Solo 1,

enquanto os valores em vermelho ao Solo 2. Tem-se na Figura 5.26 a plotagem da correlação

CBR x DN para estes dados.

86

Tabela 5. 23 – Dados combinados entre solos 1 e 2 CBR (%) w (%) DN (mm/golpe)

34,0 6,5 3,2 33,0 6,8 3,5 31,2 7,0 3,8 43,8 8,3 3,8 44,1 8,5 3,9 38,4 9,0 4,6 24,5 7,5 6,2 22,1 7,6 6,8 10,9 9,7 6,9 16,7 7,9 8,2 8,5 9,8 9,0 6,9 10,0 10,5 6,9 8,3 11,0 6,5 8,5 12,6 4,7 8,8 14,3 3,7 10,7 17,5 3,1 9,2 17,7 3,4 10,8 19,0 2,6 9,3 21,5 2,6 11,2 24,5 2,5 9,4 28,7 1,8 9,7 32,5

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

2,0 6,0 10,0 14,0 18,0 22,0 26,0

CB

R %

DN (mm/golpe)

CBR x DN

Figura 5. 26 – Relação CBR x DN para dados combinados dos Solos 1 e 2

87

A Tabela 5.24 apresenta os parâmetros estatísticos da relação logCBR x logDN,

pertencentes ao intervalo entre 1p.p. abaixo da umidade ótima e todo ramo úmido .

Tabela 5. 24 – Parâmetros Estatísticos de regressão linear log CBR x log DN para dados combinados Solos 1 e 2 – Solos A-2-4

Coeficientes Erro padrão Probabilidade r 2 SQ nInterseção 2,4052 0,0706 3,44E-19log DN -1,4529 0,0686 -2,12E+01

0,9552 4,7455 22

Observa-se pela tabela que há uma boa correlação entre o CBR e DN para os dados

combinados, o qual o coeficiente de determinação (r2) 0,96 mostra que 96% da variação de

CBR pode ser explicada pela variação de DN, quando se consideram todos os pontos do ramo

úmido (incluso umidade ótima) de cada solo. A relação CBR e DN é dada pela equação a

seguir:

DNCBR log.4529,14052,2log −= 69,02 =r

que é válida para os intervalos de umidade do ramo úmido (incluso a umidade ótima) dos

solos 1 e 2.

Vale lembrar que a aplicação desta curva generalizada a solos do tipo A-2-4 se dá

apenas para o ramo úmido, incluso a umidade ótima destes solos. No estudo de caso deste

trabalho, serão utilizadas as equações individuais de cada solo.

5.4. Comparação das Curvas de Calibração Obtidas no Trabalho com

Curvas da Literatura

Na Figura 5.27, tem-se num mesmo gráfico a comparação entre as curvas de

calibração obtidas para os Solos 1, 2 e 3, e algumas das curvas da literatura.

88

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0

CB

R %

DN (mm/golpe)

Correlações CBR x DCP Solo 1 - A-2-4

Solo 2 - A-2-4

Solo 3 - A-4

Dados combinados Solos 1 e 2 - A-2-4

Alves, A-4

Alves, A-2-4

Alves, Solos A-2-7, A-4, A-7-5, A-7-6

Trichês e Cardoso Solos A-7-6, A-4 e A-2-4

Ponce et al, Solos finos argilosos e arenosos

Figura 5. 27 – Correlações dos Solos 1, 2 e 3 e algumas correlações da literatura.

As curvas de Alves, referente aos solos A-4 e A-2-4 são praticamente congruentes.

Nota-se também que as curvas generalizadas apresentadas por Alves, Trichês e Cardoso e

Ponce et al. mostram-se próximas entre si, entretanto deslocadas em relação às curvas

individuais para solos A-4 e A-2-4.

Ao analisar as correlações para tipos de solos, tem-se na Figura 5.28 as curvas

referentes a solos A-2-4, que correspondem aos Solos 1 e 2.

89

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0

CB

R %

DN (mm/golpe)

Correlações CBR x DCP Solo 1 - A-2-4

Solo 2 - A-2-4

Dados combinados Solos 1 e 2 - A-2-4

Alves, A-2-4

Alves, Solos A-2-7, A-4, A-7-5, A-7-6

Trichês e Cardoso Solos A-7-6, A-4 e A-2-4

Ponce et al, Solos finos argilosos e arenosos

Figura 5. 28 – Correlações para solos A-2-4.

Pode-se notar uma congruência entre as correlações dos Solos 1 e 2 a partir de

valores de DN de 7mm/golpe, valores anteriores a este se mostram muito próximos. Logo a

curva obtida com os dados combinados dos Solos 1 e 2 mostra-se válida, podendo-se adotar

uma curva generalizada neste caso para solos tipo A-2-4. Estas curvas têm um

comportamento muito próximo também à curva obtida por Alves para este tipo de solo.

Ao analisar as correlações solos A-4, tem-se a Figura 5.28.

90

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0

CB

R %

DN (mm/golpe)

Correlações CBR x DCP Solo 3 - A-4

Alves, A-4

Alves, Solos A-2-7, A-4, A-7-5, A-7-6

Trichês e Cardoso Solos A-7-6, A-4 e A-2-4

Ponce et al, Solos finos argilosos e arenosos

Figura 5. 29 Correlações para solos A-4.

A curva obtida para o Solo 3 (A-4) mostra-se muito próxima à calibração realizada

por Alves para este tipo de solo. Já para as curvas generalizadas de Alves, Trichês e Cardoso e

Ponce et al esta semelhança não se aplica.

91

CAPÍTULO VI – CONTROLE TECNOLÓGICO DE CAMPO

O controle tecnológico com o uso do DCP se deu juntamente a ensaios tradicionais

de controle de compactação (densímetro nuclear, balão de borracha ou frasco de areia),

obtendo-se um valor médio de DN para o grau de compactação e umidade in situ do material

avaliado. Este ensaio foi realizado em campo independente da calibração ser concluída.

Foram avaliadas em pista as camadas do corpo de aterro e a camada final de

terraplenagem. Também foi avaliado o aterro compactado de valas do sistema de drenagem.

Os resultados foram anotados em uma planilha padrão onde se indica, para cada golpe

aplicado, a profundidade alcançada pelo cone de penetração, repetindo-se esta operação até a

profundidade da camada executada. Além disso, foram anotadas quando possíveis

informações de ensaios laboratoriais do material e resultados do ensaio de controle

tecnológico.

Na adequação do projeto da obra, feito pela empreiteira como parte integrante de seu

contrato onde foi revisado um projeto original antigo, indicava um CBR de projeto de 3%

para as camadas de aterro. No início da obra, os ensaios exigidos pela supervisão das jazidas

identificaram materiais com capacidade de suporte muito superiores (CBR acima de 20%) aos

indicados no projeto adequado, não sendo, inclusive, identificadas jazidas exploráveis de

material com capacidade de suporte inferiores. Desta maneira, é oportuno alertar a este fato

para não ocasionar dúvidas quanto aos valores de CBR de projeto constante nas tabelas com o

CBR exigido pela supervisão após a aprovação e liberação das jazidas. Na realidade, o grau

de compactação exigido em obra era em referência aos novos valores encontrados nas jazidas.

A seguir, são apresentados os resultados obtidos em campo – por tipo de camada

avaliada e solos – e análise dos mesmos.

92

6.1. Pista

Acompanharam-se dezoito ensaios do controle tecnológico da execução do corpo de

aterro e da fundação da estrutura do pavimento, os quais utilizaram os Solos 2 e 3. Em todas

as estacas o controle de compactação se deu através da utilização do densímetro nuclear, e

para cada ensaio de controle de compactação se realizou dois ensaios com o DCP.

Nas estacas 546+280 a 546+800 foram avaliadas camadas do corpo de aterro, com o

Solo 2, e o CBR é equivalente a 3%. Nas estacas 549+760 a 553+060 foram avaliadas

camadas de fundação, CBR de projeto 4%, porém com utilizando o Solo 3. Neste último caso,

das estacas 552+160 a 552+340, o material calcário não era de mesma origem do Solo 3 (a

jazida estava a 3km de distância, na estaca 552+000).

6.1.1 Estacas com utilização do Solo 2

Nas estacas avaliadas onde se utilizou o Solo 2, foram realizados um total de seis

ensaios no controle tecnológico. Através da curva de calibração obtida para o Solo 2, o DN

correspondente ao CBR de projeto (3%) equivale a 19,8mm/golpe. A Tabela 6.1 apresenta um

resumo dos ensaios realizados.

Tabela 6. 1 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para estacas que utilizaram Solo 2

Banco Local (km) Camada Estrutura

ρs,máx

(kg/m3)wotima % GC %

ρseco campo

(kg/m3)wcampo%

Espessura AVAL. MEDIA

(mm)

DN campo (mm/golpe)

537+300 546+280 2º Corpo de Aterro 2011 8,0 102,5 2061 9,3 228 6,4 8,5 0,8 19,8 3,0 18,2

537+300 546+380 2º Corpo de Aterro 2011 8,0 98,5 1981 8,7 177 3,5 8,5 0,2 19,8 3,0 46,5

537+300 546+480 2º Corpo de Aterro 2011 8,0 99,1 1993 9,5 193 4,6 8,5 1,0 19,8 3,0 30,6

537+300 546+620 3º Corpo de Aterro 2018 8,7 99,0 1998 8,2 199 4,1 8,5 -0,3 19,8 3,0 37,1

537+300 546+720 3º Corpo de Aterro 2018 8,7 96,9 1956 8,0 191 3,9 8,5 -0,5 19,8 3,0 39,9

537+300 546+800 3º Corpo de Aterro 2018 8,7 97,1 1960 10,2 217 5,6 8,5 1,7 19,8 3,0 22,2

PISTA - SOLO 2

Origem Dados Laboratório Dados Campo Diferença

wcampo e wót calibração

CBR projeto

(%)

CBR estimado pista

(%)

wót

calibração

DNcalibração

(mm/golpe)

Foi avaliado em média 195mm de espessura de cada camada, embora a mesma

contenha 300mm – ou seja, 2/3 da espessura da camada. O DN obtido pela média dos ensaios

93

em campo varia de 3,5mm/golpe a 6,4mm/golpe, ou seja, atendem o DN de projeto,

conferindo um CBRmédio de 18,2% a 39,9% nas camadas das estacas avaliadas – valor muito

superior ao necessário. O desvio padrão nos DN’s de cada curva varia entre 0,8 e

1,7mm/golpe – o que mostra uma homogeneidade na espessura avaliada, mesmo essa

considerada delgada (aproximadamente 20 cm). A Figura 6.1 mostra a relação profundidade

(mm) x golpe obtida no ensaio DCP da estaca 546+800.

650

700

750

800

850

900

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

ENSAIO 01

ENSAIO 02

Figura 6. 1 – Ensaios de controle de compactação com DCP para estaca 546+800

A Figura 6.2 apresenta a relação entre DN e o Grau de Compactação (GC) de cada

estaca. São mostrados também o DN de calibração para o CBR de projeto, assim como o DN

correspondente a 95%, 96%, 97%, 98%, 99% e 100% de GC do Solo 2, obtidos através da

Curva de Compactação (teor de umidade correspondente ao GC) e da Relação CBR x DN por

teor de umidade (DN correspondente ao teor de umidade referente ao GC requerido).

94

95,0

96,0

97,0

98,0

99,0

100,0

101,0

102,0

103,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

DN

(mm

/gol

pe)

Estacas

DN e Grau de Compactação x Estacas

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

DN 95% (mm/golpe)

DN 96% (mm/golpe)

DN 97% (mm/golpe)

DN 98% (mm/golpe)

DN 99% (mm/golpe)

DN 100% (mm/golpe)

GC %

Grau de C

ompactação

%

Figura 6. 2 – DN e Grau de Compactação das estacas que utilizaram Solo 2

Observa-se que o DN de calibração encontra-se próximo a um grau de compactação

entre 95 e 95,5% e o DN característico das camadas avaliadas encontra-se no intervalo de DN

correspondente a 99 e 100% de GC. Já o GC obtido em campo varia entre 97,1 e 102,5%.

Na estaca 546+280 notou-se utilização do densímetro nuclear de forma inadequada11,

o qual pode justificar um GC tão elevado. Pode-se observar que as estacas 536+720 e

546+800 possuem GC próximos a 97% enquanto seu DN está próximo à faixa correspondente

à 99,5%; as demais estacas encontram-se com DN equivalentes à faixa do GC

correspondentes considerando-se um intervalo de aceitação de 1p.p. no GC de campo.

A Figura 6.3 apresenta a relação entre DN e a diferença entre o teor de umidade in

situ e a umidade ótima da calibração para as estacas avaliadas.

11 Como a superfície não estava totalmente horizontal, foi solicitado ao equipamento diversas vezes a determinação do GC sem deslocar o equipamento, e este variou de 90% a 102,5%, assim como sua umidade in situ também variou. Foi acompanhada em uma ocasião a determinação do GC onde foi informada incorretamente a profundidade da haste cravada (20cm ao invés de 25cm). Com isso, o GC apresentado pelo equipamento foi de 65%.

95

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

22,0

DN

(mm

/gol

pe)

Estacas

DN e Umidade x Estacas

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

Diferença wcampo e wót calibração

Diferença de H

campo e H

ótima %

Figura 6. 3 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das estacas que utilizaram Solo 2

Tendo-se a mesma energia de compactação ao longo da pista, o aumento no teor de

umidade provoca uma queda na resistência do solo, e conseqüentemente, um aumento no DN.

Este fato pode ser observado em todos as estacas avaliadas para o Solo 2.

6.1.2 Estacas com utilização do Solo 3

Nas estacas avaliadas onde se utilizou o Solo 3, foram realizados um total de onze

ensaios no controle tecnológico. Através da curva de calibração obtida para o Solo 3, o DN

correspondente ao CBR de projeto (4%) equivale a 32,1mm/golpe. A Tabela 6.2 apresenta um

resumo dos ensaios realizados.

96

Tabela 6. 2 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para estacas que utilizaram Solo 3

Banco Local (km) Camada Estrutura

ρs,máx

(kg/m3)wotima % GC %

ρseco campo

(kg/m3)wcampo%

Espessura AVAL. MEDIA

(mm)

DN campo (mm/golpe)

555+000 549+760 3º Fundação 2062 9,4 103,1 2126 5,9 125 2,8 9,3 -3,4 32,1 4,0 42,0

555+000 549+940 2º Fundação 2062 9,4 102,1 2105 7,2 222 7,5 9,3 -2,1 32,1 4,0 16,2

555+000 551+520 3º Fundação 1992 10,8 95,6 1904 9 254 6,9 9,3 -0,3 32,1 4,0 17,7

552+000 552+160 2º Fundação 1929 11 97,0 1871 11,9 292 12,1 9,3 2,6 32,1 4,0 10,2

552+000 552+280 2º Fundação 1929 11 99,1 1912 12,3 278 10,1 9,3 3,0 32,1 4,0 12,2

552+000 552+340 2º Fundação 1929 11 97,5 1881 10,9 219 11,8 9,3 1,6 32,1 4,0 10,5

555+000 552+460 2º Fundação 1929 11 96,1 1854 10,8 286 7,0 9,3 1,5 32,1 4,0 17,3

555+000 552+560 2º Fundação 1929 11 100,7 1943 13,1 299 6,7 9,3 3,8 32,1 4,0 18,0

555+000 552+860 2º Fundação 1911 13,5 99,2 1896 10,2 255 5,2 9,3 0,9 32,1 4,0 23,2

555+000 552+960 2º Fundação 1911 13,5 95,6 1827 10 301 8,0 9,3 0,7 32,1 4,0 15,3

555+000 553+060 3º Fundação 1911 13,5 99,1 1894 11 307 7,2 9,3 1,7 32,1 4,0 16,9

DNcalibração

(mm/golpe)

Origem

PISTA - SOLO 3

CBR estimado pista

(%)

Dados Laboratório wót

calibração

CBR projeto

(%)

Dados Campo Diferença wcampo

e wót

calibração

Foi avaliado em média quase que toda a de espessura de cada camada, com exceção

da estaca 549+760. O DN obtido pela média dos ensaios em campo varia de 2,8mm/golpe a

12,1mm/golpe, ou seja, atendem o DN de projeto, conferindo um CBRmédio de 10,5% a 42,0%

nas camadas das estacas avaliadas – valor muito superior ao necessário. O desvio padrão nos

DN’s de cada curva para este material varia entre 0,9 e 4,1mm/golpe – valor superior ao das

estacas que utilizaram o Solo 2, devido a presença de grãos no Solo 3, que provoca uma maior

resistência à penetração do DCP quando em contado com o cone, já que o mesmo estará

medindo a resistência do grão. Este pode ser observado na Figura 6.4, que mostra a relação

profundidade (mm) x golpe obtida no ensaio DCP da estaca 552+960. Pode-se notar que a

partir de aproximadamente 7cm de profundidade do Ensaio 2 para esta estaca a medida do DN

se deu através do contato do DCP com um grão presente na camada, promovendo maior

resistência à penetração e conseqüentemente uma diminuição do DN.

97

500

550

600

650

700

750

800

850

900

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

ENSAIO 01

ENSAIO 02

Figura 6. 4 – Ensaios de controle de compactação com DCP para estaca 552+960

A Figura 6.5 apresenta a relação entre DN e o Grau de Compactação (GC) de cada

estaca, de forma análoga à utilizada para as estacas avaliadas com o Solo 2.

95,0

96,0

97,0

98,0

99,0

100,0

101,0

102,0

103,0

104,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

DN

(mm

/gol

pe)

Estacas

DN e Grau de Compactação x Estacas

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

DN 95% (mm/golpe)

DN 96% (mm/golpe)

DN 97% (mm/golpe)

DN 98% (mm/golpe)

DN 99% (mm/golpe)

DN 100% (mm/golpe)

GC %

Grau de C

ompactação

%

Figura 6. 5 – DN e Grau de Compactação das estacas que utilizaram Solo 3

98

Observa-se que o DN de calibração encontra-se próximo a um grau de compactação

abaixo dos 95% e o DN característico das camadas avaliadas encontra-se no intervalo de DN

correspondente a aproximadamente 98 e 100% de GC. Já o GC obtido em campo varia entre

95,6 e 103,1%.

Considerando-se uma tolerância de 1p.p. no GC, pode-se considerar que as estacas

exceto 549+940, 551+520, 552+460 e 552+960 possuem DN de campo equivalentes à faixa

do GC correspondentes. Estas diferenças, como já expostas, se devem principalmente à

presença de grãos no Solo 3, o qual podem fornecer um DN menor para a camada avaliada.

A Figura 6.6 apresenta a relação entre DN e a diferença entre o teor de umidade in

situ e a umidade ótima da calibração para as estacas avaliadas.

-3,5

-3,0

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

DN

(mm

/gol

pe)

Estacas

DN e Umidade x Estacas

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

Diferença wcampo e wót calibração

Diferença de H

campo e H

ótima %

Figura 6. 6 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das estacas que utilizaram Solo 3

Pode-se observar que o aumento no teor de umidade provoca um aumento no DN nas

estacas avaliadas. Este só é menos evidente nas estacas 552+280, 552+560, 552+800 e

552+960, os quais podem ser explicados pela presença de grãos no solo.

99

6.2. Valas do Sistema de Drenagem

Foi acompanhado o controle tecnológico da execução do aterro compactado de duas

valas (Vala 1 e Vala 2) utilizando o Solo 1 nas proximidades de El Carmen e uma vala (Vala

3) utilizando Solo 3 na duplicação de avenida de acesso a rodovia, próxima a fronteira.

Em cada vala eram realizados no mínimo um ensaio de controle de compactação no

lado direito e outro no lado esquerdo da rodovia em cada camada avaliada. O controle de

compactação nas proximidades de El Carmen (Valas 1 e 2) foi realizado através do ensaio

com o balão de borracha; já na duplicação da avenida de acesso à rodovia este foi realizado

através do frasco de areia. A compactação da camada se dá de forma manual, com a utilização

de sapos mecânicos. Cada camada de aterro compactado da vala possuía 30 cm de espessura e

seu CBR de projeto era de 3%.

As Figuras 6.7 a 6.9 ilustram a execução da compactação de aterros nas valas, e a

Figura 6.10 o controle de compactação com a utilização do DCP.

Figura 6. 7 – Execução da compactação de aterro de uma vala do sistema de drenagem nas proximidades de El Carmen.

Figura 6. 8 – Compactação manual do aterro da vala, com a utilização de sapo mecânico – Vala 01.

100

Figura 6. 9 – Vala 03: Duplicação da avenida de acesso à rodovia.

Figura 6. 10 – Realização do ensaio DCP no aterro compactado da Vala 03.

6.2.1. Vala 01

Na Vala 01 foram realizados no total quatro ensaios de controle de compactação,

referentes aos lados esquerdo e direito da vala de duas camadas avaliadas. Para cada ensaio de

controle de compactação desta vala, se realizou três ensaios com o DCP, fornecendo um total

de seis ensaios com DCP por camada.

Através da curva de calibração obtida para o Solo 1, utilizado nesta vala, o DN

correspondente ao CBR de projeto (3%) equivale a 22,1mm/golpe.

A Tabela 6.3 apresenta um resumo dos ensaios realizados na Vala 1 (valores

referente ao DN de campo correspondem à média dos três ensaios com o DCP).

Tabela 6. 3 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para Vala 1

Banco Camada Ladoρs,máx

(kg/m3)wotima % GC %

ρseco campo

(kg/m3)wcampo%

Espessura AVAL. MEDIA

(mm)

DN campo

médio

(mm/golpe)

487+560 1ª Direito 2021 9,9 95,2 1924 9,5 210 15,0 6,5 3,0 22,1 3,0 5,1

487+560 1ª Esquerdo 2021 9,9 99,0 2001 9,5 207 13,8 6,5 3,0 22,1 3,0 5,7

487+560 2ª Esquerdo 2071 9,5 96,6 2001 9,3 217 17,1 6,5 2,8 22,1 3,0 4,3

487+560 2ª Direito 2071 9,5 96,6 2001 9,3 273 13,2 6,5 2,8 22,1 3,0 6,0

VALA 1 - SOLO 1

Origem Dados Laboratorio Dados CampoDNcalibração

(mm/golpe)CBR projeto

(%)CBR estimado

pista (%)

wót

calibração

%

Diferença wcampo e

wót

calibração

101

6.2.1.1. DN característico

Os ensaios de DCP realizados na 1ª camada da Vala 1, tanto para o lado esquerdo

como o lado direito, plotados na relação profundidade (mm) x golpe, podem ser visualizados

na Figura 6.11. Foi avaliado em média 208mm de espessura desta camada, embora a mesma

contenha 300mm. O DN obtido pela curva média dos ensaios corresponde a 14,6mm/golpe,

ou seja, atende o DN de projeto, conferindo um CBRmédio de 5,3% para esta camada. O desvio

padrão nos DN’s de cada curva varia entre 3,3 e 7,7mm/golpe.

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

L.D. Ensaio 1

L.D. Ensaio 2

L.D. Ensaio 3

L.E. Ensaio 1

L.E. Ensaio 2

L.E. Ensaio 3

MÉDIA

Figura 6. 11 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 1ª camada da Vala 1

Os ensaios de DCP realizados na 2ª camada da Vala 1, tanto para o lado esquerdo

como o lado direito, podem ser visualizados na Figura 6.12. Foi avaliado em média 245mm

de espessura desta camada, embora a mesma contenha 300mm. O DNmédio obtido pela curva

média dos ensaios corresponde a 14,9mm/golpe, ou seja, atende o DN de projeto, conferindo

um CBRmédio de 5,1% para esta camada. Pode-se notar uma diferença no DN para cada ensaio

realizado na camada, onde este varia de 11,5 a 17,5mm/golpe, e elevado desvio padrão nos

DN’s de cada curva, que chega a 9,9mm/golpe.

102

550

600

650

700

750

800

850

900

0 5 10 15 20 25

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

L.D. Ensaio 1

L.D. Ensaio 2

L.D. Ensaio 3

L.E. Ensaio 1

L.E. Ensaio 2

L.E. Ensaio 3

MÉDIA

Figura 6. 12 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 2ª camada da Vala 1

Ao plotar o perfil avaliado da Vala 1, considerando que a espessura avaliada de cada

camada corresponda a espessura total da mesma, têm-se a Figura 6.13.

320

400

480

560

640

720

800

880

0 5 10 15 20 25 30 35

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

2ª Camada

1ª Camada

DN médio 2ª camada

DN médio 1ª camada

DNmédio = 14,6mm/golpe

DNmédio = 14,9mm/golpe

Figura 6. 13 – Perfil da Vala 1 com o ensaio DCP

A curva média apresentada para cada camada avaliada com o DCP, ao ser comparada

com o DNmédio das mesmas, mostra que a parte superior de cada camada apresenta maior grau

103

de compactação que sua parte inferior, o que pode indicar que a compactação de cada camada

não se deu de forma homogênea; o desvio padrão do DN para as camadas 1 e 2 são

respectivamente 5,2 e 3,7mm/golpe. Observa-se, entretanto, que o DNmédio de toda a vala é

homogêneo ao longo do perfil, conferindo mesma resistência para todo o aterro compactado

da Vala 1.

6.2.1.2.Controle Tecnológico

A Figura 6.14 apresenta a relação entre DN e o Grau de Compactação (GC) de cada

ensaio realizado na Vala 1. São mostrados também o DN de calibração para o CBR de

projeto, assim como o DN correspondente a 95%, 96%, 97%, 98%, 99% e 100% de GC do

Solo 1, obtidos através da Curva de Compactação (teor de umidade correspondente ao GC) e

da Relação CBR x DN por teor de umidade (DN correspondente ao teor de umidade referente

ao GC requerido).

95,0

95,5

96,0

96,5

97,0

97,5

98,0

98,5

99,0

99,5

100,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

DN

(mm

/gol

pe)

Camadas

DN e Grau de Compactação x Camadas da Vala 1

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

DN 95% (mm/golpe)

DN 96% (mm/golpe)

DN 97% (mm/golpe)

DN 98% (mm/golpe)

DN 99% (mm/golpe)

DN 100% (mm/golpe)

GC %

Grau de C

ompactação

%

Figura 6. 14 – DN e Grau de Compactação das camadas da Vala 1

104

Observa-se que o DN de calibração encontra-se próximo a um grau de compactação

de 95,5% e o DN característico das camadas avaliadas encontra-se no intervalo de DN

correspondente a 96 e 98% de GC. A 2ª camada no lado esquerdo possui GC de 96,6%, e pela

Figura 6.14 seu DN está bem próximo ao DN correspondente a este GC. Já do lado direito, o

DN acusa um grau de compactação maior que obtido. Na 1ª camada o DN acusa um GC

maior que o obtido em campo no lado direito; o contrário ocorre no lado esquerdo.

A Figura 6.15 apresenta a relação entre DN e a diferença entre o teor de umidade in

situ e a umidade ótima da calibração da Vala 1.

2,5

3,0

3,5

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

22,0

24,0

DN

(mm

/gol

pe)

Camadas

DN e Umidade x Camadas da Vala 1

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

Diferença wcampo e wót calibração

Diferença de H

campo e H

ótima %

Figura 6. 15 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das camadas da Vala 1

Tendo-se a mesma energia de compactação ao longo da vala, o aumento no teor de

umidade provoca uma queda na resistência do solo, e conseqüentemente, um aumento no DN.

Nota-se que a 2ª camada do lado esquerdo não se enquadra nesta premissa se comparado aos

demais ensaios dessa vala. As camadas avaliadas se encontravam no ramo úmido do Solo 1.

105

6.2.2. Vala 02

Na Vala 02 foram realizados no total cinco ensaios de controle de compactação,

referentes aos lados esquerdo e direito da vala das duas primeiras camadas e ao lado esquerdo

da terceira camada avaliada. Para cada ensaio de controle de compactação desta vala, se

realizou dois ensaios com o DCP, fornecendo um total de quatro ensaios com DCP nas duas

primeiras camadas. O DN correspondente ao CBR de projeto (3%) equivale a 22,1mm/golpe.

A Tabela 6.4 apresenta um resumo dos ensaios realizados na Vala 2.

Tabela 6. 4– Resumo dos ensaios de controle de compactação para Vala 2

Banco Camada Ladoρs,máx

(kg/m3)wotima % GC %

ρseco campo

(kg/m3)wcampo%

Espessura AVAL. MEDIA

(mm)

DN campo

médio

(mm/golpe)

488+700 1ª Direito 7,3 96,6 7,3 207 14,8 6,5 0,8 22,1 3,0 5,2

488+700 1ª Esquerdo 7,3 96,7 7,3 231 19,3 6,5 0,8 22,1 3,0 3,7

488+700 2ª Direito 7,3 95,2 7,3 214 14,4 6,5 0,8 22,1 3,0 5,4

488+700 2ª Esquerdo 7,3 96,4 7,3 228 19,0 6,5 0,8 22,1 3,0 3,8

488+700 3ª Esquerdo 7,3 96,3 7,3 214 17,8 6,5 0,8 22,1 3,0 4,1

CBR estimado

pista (%)

VALA 2 - SOLO 1

OrigemDNcalibração

(mm/golpe)

Dados Laboratorio Dados Campo wót

calibração

%

Diferença wcampo e

wót

calibração

CBR projeto

(%)

Na ocasião considerou-se o teor de umidade in situ como equivalente à umidade

ótima. Dados sobre a ρseca e ρs,máx não foram anotados na planilha padrão de ensaio.

6.2.2.1. DN característico

Os ensaios de DCP realizados na 1ª camada da Vala 2, tanto para o lado esquerdo

como o lado direito, plotados na relação profundidade (mm) x golpe, podem ser visualizados

na Figura 6.16. Foi avaliado em média 219mm de espessura desta camada, embora a mesma

contenha 300mm. O DN obtido pela curva média dos ensaios corresponde a 16,3mm/golpe,

ou seja, atende o DN de projeto, conferindo um CBRmédio de 4,6% para esta camada. O desvio

padrão nos DN’s de cada curva varia entre 3,7 e 6,4mm/golpe.

106

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

14

L.D. Ensaio 1

L.D. Ensaio 2

L.E. Ensaio 1

L.E. Ensaio 2

MÉDIA

Figura 6. 16 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 1ª camada da Vala 2

Pode-se notar que a partir de aproximadamente 160mm de profundidade no lado

esquerdo da vala há uma diminuição no DN, indicando um aumento na resistência da camada.

No entanto, nos primeiros 160mm de profundidade da camada(aproximadamente), pode-se

notar uma equivalência no DN, que permanece constante no lado esquerdo após esta

profundidade.

Os ensaios de DCP realizados na 2ª camada da Vala 1, tanto para o lado esquerdo

como o lado direito, podem ser visualizados na Figura 6.17. Foi avaliado em média 215mm

de espessura desta camada, embora a mesma contenha 300mm. Os DN’s obtidos mostram-se

distintos, variando de 13,1 a 19,9mm/golpe. O DNmédio obtido pela curva média dos ensaios

corresponde a 17,4mm/golpe, ou seja, atende o DN de projeto, conferindo um CBRmédio de

4,2% para esta camada. O desvio padrão nos DN’s de cada curva varia de 5 a 7,7mm/golpe.

107

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

L.D. Ensaio 1L.D. Ensaio 2L.E. Ensaio 1L.E. Ensaio 2MÉDIA

Figura 6. 17 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 2ª camada da Vala 2

Os ensaios de DCP realizados na 3ª camada da Vala 2 no lado esquerdo, podem ser

visualizados na Figura 6.18. Foi avaliado em média 214mm de espessura desta camada.

DNmédio obtido pela curva média dos ensaios corresponde a 17,8mm/golpe, ou seja, atende o

DN de projeto, conferindo um CBRmédio de 4,1% para esta camada. O desvio padrão nos DN’s

das curvas varia 4,1 a 5,5mm/golpe.

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

14

ENSAIO 1

ENSAIO 2

MÉDIA

Figura 6. 18 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 3ª camada da Vala 2

108

Ao plotar o perfil avaliado da Vala 2, considerando que a espessura avaliada de cada

camada corresponda a espessura total da mesma, têm-se a Figura 6.19.

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

3ª Camada

2ª Camada

1ª Camada

DN médio 3ª camada

DN médio 2ª camada

DN médio 1ª camada

DNmédio = 16,8mm/golpe

DNmédio = 17,4mm/golpe

DNmédio = 17,8mm/golpe

Figura 6. 19 – Perfil da Vala 2 com o ensaio DCP

A curva média apresentada para cada camada avaliada com o DCP, ao ser comparada

com o DNmédio das mesmas, mostra que a parte superior das camadas 2 e 3 apresentam grau de

compactação levemente maior que sua parte inferior, o que pode indicar que a compactação

de cada camada não se deu de forma homogênea. O desvio padrão dos DN’s médio de cada

camada varia de 4 a 4,5mm/golpe. No geral, o valores de DNmédio das 3 camadas são muito

próximos, conferindo uma resistência homogênea ao longo do perfil para todo o aterro

compactado da Vala 2.

6.2.2.2. Controle Tecnológico

A Figura 6.20 apresenta a relação entre DN e o Grau de Compactação (GC) de cada

ensaio realizado na Vala 2, de forma análoga à apresentada na Vala 1.

109

95,0

95,2

95,4

95,6

95,8

96,0

96,2

96,4

96,6

96,8

97,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

DN

(mm

/gol

pe)

Camadas

DN e Grau de Compactação x Camadas da Vala 2

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

DN 95% (mm/golpe)

DN 96% (mm/golpe)

DN 97% (mm/golpe)

DN 98% (mm/golpe)

DN 99% (mm/golpe)

DN 100% (mm/golpe)

GC %

Grau de C

ompactação

%

Figura 6. 20 – DN e Grau de Compactação das camadas da Vala 2

Observa-se que o DN de calibração encontra-se próximo a um grau de compactação

de 95,5% e o DN característico das camadas avaliadas encontra-se no intervalo de DN

correspondente a 95,5 e 97,5% de GC. Sendo as camadas compactadas na mesma energia de

compactação, o aumento no GC promove uma diminuição no DN; na Figura 6.20 esta relação

se dá de forma inversa considerando-se todos os pontos. Ao analisar a proximidade do DN de

campo com os DN’s de diferentes GC, considerando-se uma tolerância de 0,5p.p., os ensaios

correspondentes à 1ª camada lado esquerdo e à 2ª camada lado direito não possuem relação

entre GC obtido em campo e a faixa de DN correspondente ao GC em que DN de campo se

encontra.

A Figura 6.21 apresenta a relação entre DN e a diferença entre o teor de umidade in

situ e a umidade ótima da calibração da Vala 2.

110

0,5

1,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

21,0

22,0

23,0

DN

(mm

/gol

pe)

Camadas

DN e Umidade x Camadas da Vala 2

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

Diferença wcampo e wót calibração

Diferença de H

campo e H

ótima %

Figura 6. 21 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das camadas da Vala 2

Observa-se que incorporação da umidade ótima como equivalente ao teor de

umidade em campo não se fez de maneira correta, já que ao considerar que todas as camadas

foram executadas a uma mesma energia de compactação, a mudança de DN corresponderia à

mudança no teor de umidade do solo – o que não se nota nesta Figura.

6.2.3. Vala 03

Na Vala 03 foram realizados no total quatro ensaios de controle de compactação,

correspondendo a quatro camadas avaliadas. Para cada ensaio de controle de compactação

desta vala, se realizou dois ensaios com o DCP. O DN correspondente ao CBR de projeto

(3%) equivale a 43,2mm/golpe – um valor considerado elevado, ou seja, em um único golpe o

DCP atravessa mais de 4cm de camada.

A Tabela 6.5 apresenta um resumo dos ensaios realizados na Vala 3.

111

Tabela 6. 5 – Resumo dos ensaios de controle de compactação para Vala 3

Banco Camada Ladoρs,máx

(kg/m3)wotima % GC %

ρseco campo

(kg/m3)wcampo%

Espessura AVAL. MEDIA

(mm)

DN campo

médio

(mm/golpe)

593+800 1ª Direito 1991 10,0 90,8 2 7,4 287 16,2 9,3 -1,9 43,2 3,0 7,7

593+800 2ª Direito 1991 10,0 91,3 2 7,4 301 8,4 9,3 -1,9 43,2 3,0 14,5

593+800 3ª Direito 1991 10,0 97,4 2 12 309 18,2 9,3 2,7 43,2 3,0 6,9

593+800 4ª Direito 1991 10,0 94,4 2 10,6 214 12,7 9,3 1,3 43,2 3,0 9,8

Origem Dados Laboratorio Dados CampoDNcalibração

(mm/golpe)

VALA 3 - SOLO 3

CBR projeto

(%)

wót

calibração

%

Diferença wcampo e

wót

calibração

CBR estimado

pista (%)

6.2.3.1. DN característico

Os ensaios de DCP realizados na 1ª camada da Vala 3 podem ser visualizados na

Figura 6.22. Foi avaliada praticamente toda a espessura desta camada. O DN obtido pela

curva média dos ensaios corresponde a 16,2mm/golpe (desvio padrão para ambas as curvas de

ensaio é de 7,4mm/golpe), ou seja, atende o DN de projeto, conferindo um CBRmédio de 7,7%

para esta camada.

550

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

ENSAIO 01

ENSAIO 02

MÉDIA

Figura 6. 22 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 1ª camada da Vala 3

Os ensaios de DCP realizados na 2ª camada da Vala 3 podem ser visualizados na

Figura 6.23. Foi avaliada praticamente toda a espessura desta camada. O DNmédio obtido pela

curva média dos ensaios corresponde a 8,4mm/golpe – maior resistência dentre as quatro

112

camadas desta vala, e atende o DN de projeto, conferindo um CBRmédio de 14,5% para esta

camada. O desvio padrão para os ensaios 1 e 2 são respectivamente 6,5 e 3,0 mm/golpe, e

seus DN’s, 10,2 e 6,6 mm/golpe.

550

600

650

700

750

800

850

900

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

ENSAIO 01

ENSAIO 02

MÉDIA

Figura 6. 23 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 2ª camada da Vala 3

Como o Solo 3 (calcário) é granular, pode-se justificar a diferença entre os DN’s

ensaiados pela presença de um grão a partir de 150mm de profundidade no Ensaio 2,

conferindo uma maior resistência após o contato com o mesmo – foi medido neste caso a

resistência ao DCP do grão.

Os ensaios de DCP realizados na 3ª camada da Vala 3 podem ser visualizados na

Figura 6.24. Foi avaliada praticamente toda a espessura desta camada. O DNmédio obtido pela

curva média dos ensaios corresponde a 18,1mm/golpe, ou seja, atende o DN de projeto,

conferindo um CBRmédio de 6,9% para esta camada. O desvio padrão para os ensaios 1 e 2 são

respectivamente 4,5 e 7,2 mm/golpe.

113

550

600

650

700

750

800

850

900

0 2 4 6 8 10 12 14 16 1

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

8

ENSAIO 01

ENSAIO 02

MÉDIA

Figura 6. 24 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 3ª camada da Vala 3

Os ensaios de DCP realizados na 4ª camada da Vala 3 podem ser visualizados na

Figura 6.25. Foi avaliados 214mm dos 300mm de espessura desta camada. O DNmédio obtido

pela curva média dos ensaios corresponde a 12,5mm/golpe, ou seja, atende o DN de projeto,

conferindo um CBRmédio de 9,8% para esta camada. O desvio padrão para os ensaios 1 e 2 são

respectivamente 5,3 e 6,7 mm/golpe.

550

600

650

700

750

800

850

900

0 5 10 15 20 25

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

ENSAIO 01

ENSAIO 02

MÉDIA

Figura 6. 25 – Ensaios de controle de compactação com DCP para 4ª camada da Vala 3

114

Ao plotar o perfil avaliado da Vala 3, considerando que a espessura avaliada de cada

camada corresponda a espessura total da mesma, têm-se a Figura 6.26.

0

200

400

600

800

1000

1200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 9

Prof

undi

dade

(mm

)

Nº Golpes Acumulado

Controle de Compactação com DCP

0

4ª Camada3ª Camada2ª Camada1ª CamadaDN médio 4ª camadaDN médio 3ª camadaDN médio 2ª camadaDN médio 1ª camada

DNmédio = 17,8mm/golpe

DNmédio = 18,1mm/golpe

DNmédio = 8,1mm/golpe

DNmédio = 15,9mm/golpe

Figura 6. 26 – Perfil da Vala 3 com o ensaio DCP

A curva média apresentada para cada camada avaliada com o DCP, ao ser comparada

com o DNmédio das mesmas, mostra que a parte superior de todas as camadas apresentam grau

de compactação levemente maior que em sua parte inferior, o que pode indicar que a

compactação de cada camada não se deu de forma homogênea. O desvio padrão dos DN’s

médio de cada camada varia de 3,3 a 6,4mm/golpe. Nota-se que o valor de DNmédio da 2ª

camada é muito inferior às demais, que provavelmente, como foi detectado na Figura 6.23

deve-se à aplicação de golpes em um grão, conferindo maior resistência à camada ensaiada.

Os valores de DNmédio das camadas 3 e 4 são muito próximos, conferindo uma resistência

homogênea ao longo do perfil na metade superior do aterro compactado. A 1ª camada obteve

um DN com valor um pouco inferior às duas últimas camadas, cuja resistência é pouco

superior a estas.

115

6.2.3.2. Controle Tecnológico

A Figura 6.27 apresenta a relação entre DN e o Grau de Compactação (GC) de cada

ensaio realizado na Vala 3, de forma análoga ao apresentado na Vala 1.

90,0

91,0

92,0

93,0

94,0

95,0

96,0

97,0

98,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

DN

(mm

/gol

pe)

Camadas

DN e Grau de Compactação x Camadas da Vala 3

DN campo médio (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

DN 95% (mm/golpe)

DN 96% (mm/golpe)

DN 97% (mm/golpe)

DN 98% (mm/golpe)

DN 99% (mm/golpe)

DN 100% (mm/golpe)

GC %

Grau de C

ompactação

%

Figura 6. 27 – DN e Grau de Compactação das camadas da Vala 3

Observa-se que o DN de calibração encontra-se num um grau de compactação

inferior a 95% e o DN característico das camadas avaliadas encontra-se no intervalo de DN

correspondente a 97 e 98,5% de GC; porém o GC obtido com a utilização do frasco de areia

está num intervalo entre 90,8 e 97,4%.

Como detectado anteriormente, o DN referente à 2ª camada teve um valor muito

abaixo em relação às demais camadas, porém, devido à presença de grãos no solo que se

evidenciou na Figura 6.23, tornando a comparação entre seu DN e GC inconsistente. Nota-se

que na 3ª camada o DN em campo está próximo a faixa correspondente a 97% de GC,

conferindo sua relação com GC de campo. Entretanto observa-se que as camadas 1 e 4

possuem DN próximos a esta, porém o GC obtido em campo está aquém desta.

116

A Figura 6.28 apresenta a relação entre DN e a diferença entre o teor de umidade in

situ e a umidade ótima da calibração da Vala 3. A relação entre DN e umidade in situ desta

camada não se faz corretamente para esta vala na 1ª camada, como pode ser observado, já que

ao considerar que todas as camadas foram executadas a uma mesma energia de compactação,

a mudança de DN corresponderia à mudança no teor de umidade do solo, onde maior teor de

umidade corresponde à maior DN e vice-versa.

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

8,0

12,0

16,0

20,0

24,0

28,0

32,0

36,0

40,0

44,0

DN

(mm

/gol

pe)

Camadas

DN e Umidade x Camadas da Vala 3

DN campo (mm/golpe)

DNcalibração (mm/golpe)

Diferença wcampo e wót calibração

Diferença de H

campo e H

ótima %

Figura 6. 28 – DN e Diferença entre wcampo e wótima das camadas da Vala 3

117

CAPÍTULO VII – ANÁLISE DE DADOS

7.1. Avaliação da Validade de Ensaios

A análise de dados gráficos oriundos dos ensaios de Laboratório identificaram a

existência de pontos singulares em algumas curvas obtidas, como na calibração do Solo 3,

calcário. Neste, a difícil trabalhabilidade em laboratório para aquisição de parâmetros fez com

que se realizassem três seqüências de ensaios para obtenção da curva de compactação e

determinação da umidade ótima; notou-se que a determinação do teor de umidade dos corpos

de prova só era possível utilizando no mínimo 500g do material. Cada corpo de prova teve a

mesma porcentagem de material granular, determinado pelo ensaio de granulometria. Neste

material também foram desconsiderados alguns resultados referentes a ensaio CBR, que se

apresentavam incoerentes na curva – indicativos de problemas ocorridos no processo de

compactação, não seguindo uma tendência – o que causaria erros na determinação das

correlações CBR x DN.

Desconsideraram-se os corpos de prova pouco resistentes no ensaio DCP, ou seja, no

extremo úmido das curvas de compactação, nos quais para a determinação do DN

representativo da umidade com apenas um golpe o cone atravessava completamente o corpo

de prova tocando no fundo do molde – em alguns casos, apenas o peso do equipamento sobre

o corpo de prova já causava a penetração do equipamento. No caso do Solo 2, este fato se deu

a partir de 3p.p. (pontos percentuais) da wót.

Na análise de dados correspondentes a massa específica aparente dos solos (ρseca),

foi notado a partir dos resultados apresentados nos ensaios CBR e DCP que havia uma

incoerência na determinação dos mesmos, já que em todas as curvas obtidas para tal se

apresentavam “em ziguezague”, exceto a curva de compactação inicial para obtenção da wót –

único ensaio em que se utilizou o mesmo molde para compactar os corpos de prova.

Constatou-se então que o volume dos moldes foi estabelecido de forma incorreta12. A falta de

12 Vale lembrar que o laboratório da empresa supervisora, utilizado neste estudo, não produzia os ensaios para controle tecnológico em obra – serviço este a cargo da contratista. Os moldes aqui utilizados foram emprestados em sua maioria pela contratista, e os volumes medidos pelos laboratoristas que realizaram a calibração.

118

tempo em obra para uma nova bateria de ensaios impossibilitou uma nova determinação

destes parâmetros. Com isso, não foi possível uma correlação e análise do ρseca dos solos

utilizados neste estudo.

A umidade ótima, obtida pelo ensaio preliminar de Compactação para definição dos

teores de umidade utilizados nos ensaios CBR e DCP foi substituída pela umidade ótima

apresentada pelo gráfico da curva do CBR x teor de umidade, que se mostrou mais coerente

ao corresponder ao ponto de maior resistência do material, embora esta diferença seja pouca.

Deve-se lembrar que os Solos 1 e 2 possuíam mesma classificação segundo a HRB;

entretanto se realizou a calibração para cada um, já que eram provenientes de jazidas distantes

quase 40km além de apresentarem coloração distinta – Solo 1 vermelho e Solo 2 amarelo. Em

virtude disso foi cogitada a realização da classificação segundo a metodologia MCT para uma

classificação mais rigorosa; entretanto a escassez de tempo não possibilitou tal estudo.

Foi realizada a curva para dados combinados entre os Solos 1 e 2, porém se utilizou a

calibração individual de cada solo na análise de resultados de campo.

Descartaram-se também 33 ensaios de campo com a utilização do DCP em camadas

de pista com Solo 1. Notou-se a leitura errônea da penetração do equipamento, onde o

operador realizou apenas leituras correspondentes a múltiplos de 5mm, definindo previamente

o DN de cada camada avaliada como 5mm/golpe; observou-se que às vezes esta leitura era

corrigida quando o operador notava uma diferença muito grande entre a apresentada na régua

e a da seqüência já determinada, e então era produzido DN naquela leitura de 10 a 15mm,

voltando a seqüência de múltiplos de 5mm.

7.2. Correlações Obtidas

Obteve-se ótimas correlações com os Solos 1, 2 e 3. Deve-se lembrar que nas

correlações obtidas por outros autores, se obteve a correlação de cada material através de

ensaios realizados nas diferentes energias de compactação. Neste estudo, utilizou-se apenas a

energia aplicada em campo – modificada – tanto pela escassez de tempo quanto de

laboratoristas disponíveis para tal.

Também vale informar que a obtenção da relação CBR x DCP não é válida para o

ramo seco dos solos de uma forma geral (neste trabalho utilizou-se a relação a partir de no

119

máximo 1p.p. da wót do ramo seco). Os resultados apresentados pelo DCP no ramo seco são

praticamente constantes, havendo uma horizontalidade neste trecho ao visualizar o gráfico

DN x teor de umidade – o que não ocorre com o ensaio CBR; com isso, não há uma tendência

entre estes pontos, como apresentado no trabalho. Em campo, observou-se pontos com teores

de umidade inferiores ao intervalo de avaliação do DCP somente na aplicação do Solo 3.

Nota-se a necessidade de realização de um maior número de corpos de prova para o

ensaio de DCP na calibração para os teores de umidade pertencentes ao ramo úmido do solo

ensaiado. A partir de aproximadamente 1,5p.p. da wót no ramo úmido, o DN característico

destes teores de umidade eram obtidos com no máximo dois golpes no corpo de prova, já que

a partir disto o cone tocava o fundo do molde. Como estes pontos são muito importantes na

determinação da curva de calibração, vê-se necessário uma maior acuidade na obtenção dos

mesmos, o que é dado com mais ensaios para este intervalo de umidade.

7.3. Resultados de Campo Obtidos

Os resultados de campo puderam avaliar tanto a homogeneidade de compactação da

camada – e conseqüentemente a eficiência do processo de compactação empregado ao longo

da camada, que é em função do número de passadas dos equipamentos de compactação –

quanto à resistência in situ das camadas compactadas no processo de controle tecnológico.

Com relação à homogeneidade de compactação das camadas, foi possível identificar

a mesma tanto ao longo do perfil quanto da extensão da camadas.

No controle de aterros compactados nas valas de drenagem observou-se em cada

camada um maior grau de compactação na sua parte superior em relação à inferior, que pode

ser atribuído ao tipo de equipamento de compactação empregado (sapo mecânico – manual),

porém no perfil do corpo de aterro total, notou-se homogeneidade na compactação,

proporcionando mesma resistência ao longo do perfil. A exceção se dá na Vala 3, cuja

granularidade do solo utilizado, que mesmo de fácil destorroamento, ao ser aplicado golpes

com o DCP o cone pode ter cravado em um grão mais resistente na 2ª camada, e o DN obtido

é em função da resistência do grão, proporcionando uma maior resistência nesta camada em

relação às demais desta Vala.

No controle de compactação em pista com a utilização do DCP, pôde-se notar uma

homogeneidade maior da resistência ao longo do perfil da camada em relação às camadas das

120

valas, o que pode ser atribuído ao tipo de equipamento empregado na compactação, e,

conseqüentemente sua eficiência de compactação.

Ainda em relação aos resultados obtidos em pista, o DN obtido em campo, na

maioria dos casos, correspondeu ao DN correspondente ao grau de compactação do solo

utilizado, obtido através da curva de compactação e da relação CBR e DN x teor de umidade.

Também se observou uma correspondência entre o aumento do teor de umidade com o

aumento do DN em campo, já que o acréscimo de umidade promove uma queda na resistência

do solo e conseqüentemente um acréscimo no valor de DN.

A utilização do DCP no controle de compactação, previsto na Transferência de

Tecnologia, se deu de forma facultativa, já que não era obrigatório seu uso no controle

tecnológico pelo projeto. Este fato, somado a resistência dos laboratoristas e inspetores de

campo pela falta de credibilidade no método, dificultou um pouco tanto a calibração como a

realização dos ensaios de campo, condições estas que tiveram que ser administradas na

dinâmica dos laboratoristas que tinham como prioridade os ensaios previstos em contrato,

decorrendo assim um número de ensaios em campo reduzido destinados ao DCP.

121

CAPÍTULO VIII – MANUAL PARA UTILIZAÇÃO DO DCP

Através do Trabalho realizado, pode-se definir a metodologia que estabelece a

sistemática a ser empregada no controle da qualidade do serviço de execução de aterros e

camada final de terraplenagem, através do emprego do Penetrômetro Dinâmico de Cone

(DCP), bem como os critérios para aceitação e rejeição dos serviços.

8.1. Considerações Iniciais

O ensaio com a utilização do DCP deve ser realizado com o auxílio de pelo menos

duas pessoas, devendo obedecer aos seguintes procedimentos:

• Montar o equipamento devidamente, conforme a Figura 3.29 (Capítulo III);

• As junções devem ser rosqueadas até estarem bem firmes. Deve-se verificar se

as junções estão bem apertadas antes de realizar o ensaio e também antes da retirada

do equipamento cravado na camada, pois qualquer operação com o equipamento com

as junções soltas ou frouxas pode danificar o equipamento, diminuindo sua vida útil;

• Deve-se limpar a ponta do cone e haste após cada ensaio;

• Verificação periódica do bom estado da ponta cônica, isto é, a ponta não deve

estar achatada, e estar de acordo com a Figura 3.29. A diferença entre uma ponta em

boas condições de uso e a ser descartada também pode ser visualizada na Figura 3.33

do mesmo capítulo;

• Manter o DCP na posição perpendicular à camada a ser ensaiada durante o

ensaio, evitando que qualquer contato entre o peso e a barra gere algum esforço

adicional na penetração do cone no solo, e os resultados não serão precisos e

homogêneos;

• A aplicação dos golpes deve ser dada em um ritmo regular, respeitando a altura

de queda do peso. Deve-se cuidar ainda ao elevar o peso, para não provocar uma

movimentação ascendente do aparelho;

122

• Em campo, a primeira leitura de penetração do DCP é sempre desconsiderada,

pois no primeiro golpe a superfície de contato entre o cone e o solo não é a mesma

dos golpes posteriores;

• Deve-se ter cuidados especiais na realização do ensaio em solos pedregulhosos,

que, como pôde-se observar através dos ensaios realizados ao longo deste trabalho

possuem uma variação do resultado devido à resistência do grão à ponta do DCP.

Também este tipo de material é mais propício a danificar a ponta do DCP na

realização do ensaio. Recomenda-se então a utilização do DCP em camadas

principalmente constituídas por solo considerado fino, como solos argilosos, siltosos

e arenosos.

• Manter o DCP protegido de intempéries, armazenando-o corretamente. Isto

evita oxidação das peças do equipamento (Figura 8.2). Recomenda-se a confecção de

uma caixa para armazenamento e transporte do equipamento (que evita o contato do

DCP com eventuais chuvas que podem ocorrer em campo), como mostrada na Figura

8.1. Também se recomenda lubrificar o equipamento com certa freqüência.

Figura 8. 1– Caixa confeccionada pra armazenagem do DCP

Figura 8. 2 – Cones do DCP, do perfeito estado ao enferrujado (esquerda para direita), resultado de 4 semanas armazenado com umidade.

8.2. Obtenção da Curva de Calibração

A obtenção da curva de calibração do solo é de fundamental importância para o

controle de execução em campo, pois é sobre ela que é definido o Índice de Penetração – DN

que será controlado no campo. Esta curva é obtida segundo o procedimento descrito a seguir:

123

Passo 1: Deve-se obter Curva de Compactação do solo para conhecimento da wót.,

que irá definir o intervalo de umidade utilizado na confeccção dos corpos de prova para

calibração.

Passo 2: Moldar pares de corpos de prova idênticos para o ensaio CBR e DCP

(mesma energia de compactação e umidade de moldagem), utilizando o molde de CBR para

ambos os casos. Os intervalos de umidade serão variáveis em função do tipo de solo e energia

utilizados. Uma sugestão, a qual foi utilizada no presente trabalho, é indicada na Tabela 8.1, a

qual possuem no máximo a diferença de 0,5p.p. (pontos percentuais) no teor de umidade entre

um corpo de prova e outro.

Tabela 8. 1 Umidade de moldagem recomendada para ensaios CBR e DCP

RRaammoo SSeeccoo wwóótt RRaammoo ÚÚmmiiddoo %%ww eemm rreellaaççããoo àà

wwóótt-2,0% -1,5% -1,0% -0,5% wót +0,5% +1,0% +1,5% +2,0% +2,5% +3,0%

Deve ser confeccionado mais de um corpo de prova para o mesmo teor de umidade

no ramo úmido do ensaio DCP, obtendo-se um DN médio entre estes característico para o teor

de umidade.

Passo 3: Realiza-se os ensaios CBR (AASHTO T-193) para os corpos de prova

moldados para tal.

Passo 4: Realiza-se os ensaios com o DCP sem a imersão dos corpos de prova,

posicionando o cone ao centro do corpo de prova e anotando-se a penetração a cada golpe.

Deve-se cuidar para que a ponta não atinja o fundo do molde e não seja danificada. Para tal

pode-se confeccionar um fundo para o molde de madeira, o qual diminui o dano à ponta do

cone caso este o toque.

Passo 5: Faz-se a Plotagem da relação CBR e DN x teor de umidade em um mesmo

gráfico, onde o teor de umidade corresponde ao eixo das abcissas (eixo x); o CBR é dado no

eixo das ordenadas (eixo y) e o DN também no mesmo eixo, porém com valores negativos.

Passo 6: Elabora-se uma tabela com os valores de resistência CBR e DN para as

mesmas condições de umidade.Nesta tabela são inseridos os valores de CBR e DN e seus

respectivos teores de umidade; deve-se extrair do gráfico elaborado no Passo 5 os valores de

DN ou CBR correspondentes aos mesmos teores de umidade, obtendo-se então para uma

mesma umidade um valor de CBR e de DN.

Passo 7: Para facilitar a visualização do intervalo de dados (teor de umidade) a ser

utilizado na correlação dos ensaios CBR x DCP, plota-se no programa Excel o gráfico log

124

CBR x log DN através da Tabela elaborada com valores logarítmicos de CBR e DN obtidos

no Passo 6. Com auxílio da linha de tendência e respectivo r2 elimina-se os pares de dados

correspondentes ao ramo seco que não fornecem um bom r2 (quanto mais próximo de 1,0

melhor a correlação) até no máximo a umidade ótima – estes dados geralmente encontram-se

no gráfico de forma verticalizada, não conferindo com a reta da relação log CBR x log DN.

Passo 8: Realiza-se a regressão linear entre os valores log CBR (eixo y) e log DN

(eixo x), já que se tem a equação para correlação como sendo:

log CBR = c + a * log DN

Para isto, pode-se utilizar no programa Excel a ferramenta “regressão linear”, contida

na opção “Análise de Dados” – os valores utilizados devem ser organizados em colunas.

Deve-se escolher a opção de saída de resultados em uma nova Planilha para facilitar. Esta

fornecerá, além de outros dados estatísticos, o r2, e os coeficientes de intersecção (parâmetro c

da equação) e da variável x (parâmetro a).

Passo 9: Através dos dados obtidos no Passo 8, tem-se a equação de calibração para

o solo ensaiado. Deve-se observar se a curva de calibração atende ao CBR requerido em

campo, visualizando no gráfico CBR e DN x teor de umidade se ambas as curvas existem para

o valor solicitado. Com isto, avalia-se a validade da curva obtida. Deve-se analisar também o

intervalo de umidade a ser aceito em campo através do gráfico CBR e DN x teor de umidade,

o qual deve atender o CBR requerido em projeto para a camada avaliada.

8.3. Definição do DN para Controle Tecnológico

No controle de compactação é preciso garantir uma capacidade de suporte igual ou

superior ao CBR de projeto utilizado no dimensionamento da estrutura, onde é necessário

definir então valor de Índice de Penetração (DN) que propicie esta resistência mínima para o

solo utilizado na camada, através da curva de calibração. Ao se utilizar o DCP, o qual

possibilita avaliar in situ a resistência do material compactado através do DN, e levando-se

em conta que se pode realizar um número maior de ensaios, tem-se uma maior probabilidade

de se atingir o CBR de projeto nesta camada. A definição do DN que atenda o CBR de projeto

é feita através dos seguintes procedimentos:

125

Passo 1: Através da equação da curva de calibração do solo empregado, deve-se

prever qual DN atende o CBR solicitado na camada compactada a ser avaliada, inserindo o

valor do CBR de projeto na equação. Por exemplo, numa dada camada o CBR solicitado é de

5%, o que corresponde numa dada equação ao DN de 8mm/golpe – DN este definido para o

controle tecnológico.

Passo 2: Para facilitar o uso do DN a ser utilizado no controle tecnológico, deve-se

transformá-lo em um número de golpes mínimo para uma dada espessura ensaiada da camada.

Por exemplo, utilizando-se DN de 8mm/golpe, para ser penetrado 10 cm com o DCP na

camada avaliada, deve-se realizar no mínimo 13 golpes; para 15 cm no mínimo 19 golpes e

para 20 cm no mínimo 25 golpes.

8.3. Controle Tecnológico com o Uso do DCP

A simplicidade e mobilidade do DCP permite realizar uma grande quantidade de

ensaios e, assim, obter-se uma melhor perfil das propriedades das camadas o qual foi

empregado.

Em escritório pode-se a partir dos resultados anotados, plotar a curva DCP, como

descrito ao longo Capitulo 6, o qual através da inclinação das retas (que representa o índice de

penetração - DN em mm/golpe), pode-se analisar a eficiência da compactação ao longo da

profundidade das camadas. A interpretação destes resultados se dá através da Figura 3.35 do

Capítulo III. No item 3.34 deste capítulo encontra-se a devida interpretação de todos os dados

obtidos com o DCP.

No controle tecnológico com o uso do DCP, pode-se dizer que, em relação ao DN

definido no item 8.4 deste Capítulo, um número maior de golpes que o previsto para a

profundidade determinada (como 10, 15 ou 20 cm) indica uma maior resistência do solo à

penetração e conseqüentemente um maior CBR. Caso o ensaio forneça um número menor de

golpes para atingir a profundidade prevista (DN maior que o definido para controle

tecnológico), a camada deve ser devidamente recompactada, quando um ponto isolado, na

região de influência deste. Num conjunto de ensaios que possuíram um menor número de

golpes para tal profundidade, deve-se escarificar e compactar novamente a região. Em ambos

os casos, deve-se realizar o ensaio com o DCP novamente após a recompactação.

126

Deve-se observar se o teor da umidade in situ encontra-se no intervalo definido para

validade do ensaio. Caso o teor de umidade esteja fora do intervalo já definido, a camada

deverá ser retrabalhada para adequar-se à umidade.

O DCP possui uma resposta pouco representativa no ramo seco, principalmente em

umidade distantes da ótima. Porém, pode-se sugerir a utilização do ensaio para simples

liberação de camada compactada a uma umidade limite obtida do gráfico de compactação,

observando-se o teor de umidade relativo, por exemplo, a 97% da massa específica aparente

seca. Este percentual poderá ser minimamente ajustado em função do comportamento da

curva de compactação decorrente do tipo de solo.

127

CAPÍTULO IX – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

O equipamento DCP mostrou-se de elevado potencial de uso em obras viárias, apto

de ser empregado no controle tecnológico de compactação de camadas estruturais e de aterro

de obras viárias, principalmente quando utilizado solo de granulometria fina. Observa-se uma

ótima ferramenta na determinação do perfil de resistência tanto ao longo da profundidade

quanto extensão da camada avaliada e no controle da eficiência de compactação, levantando

perfis de CBR mais realistas no campo, com a vantagem de um baixo custo de operação e

aquisição – possibilitando inclusive sua própria confecção, além da simplicidade e rapidez de

execução de ensaio e obtenção de resultados, possibilitando um maior número de pontos

investigados durante a execução da obra.

É necessário, entretanto, um conhecimento sobre os parâmetros alcançados com

equipamento para adquirir a sensibilidade necessária na interpretação dos dados obtidos com

sua aplicação, como demonstrado neste trabalho.

Os resultados obtidos com as correlações mostraram que existem restrições a alguns

solos para aplicação do DCP no que se refere à estimativa do CBR, principalmente na

utilização de solos granulares. Notou-se a necessidade no processo de calibração, da

realização de um número maior de ensaios para teores de umidade pertencentes ao ramo

úmido do solo – o qual define a curva de calibração. Nestes teores de umidade o DN obtido se

dá entre um e dois golpes no corpo de prova, um número pequeno para a acuidade exigida

para estas umidades.

Foi possível estabelecer uma metodologia para a calibração de solos, que se dá

através de intervalos de umidade relacionados à wót de cada material.

Os resultados com o DCP em campo puderam avaliar a eficiência dos equipamentos

utilizados na compactação, produzindo um perfil da resistência ao longo da espessura da

camada, e também ao longo da extensão da mesma. Com isso, o DCP identificou onde deve

ter-se mais acuidade dos operadores no processo de compactação das camadas.

Com relação aos resultados de ensaios tradicionais de controle tecnológico (Frasco

de Areia, Balão Volumétrico e Densímetro Nuclear), o DCP identificou a real resistência da

camada avaliada, onde para a maioria dos pontos avaliados – principalmente pra os Solos 2 e

128

3 – as camadas possuíam uma capacidade de suporte superior ao CBR de projeto, onde

poderia ser aplicada uma energia de compactação inferior à utilizada.

A utilização do DCP em solos granulares, embora recomendada pela literatura, deve

ter cuidados especiais, já que além de danificar a ponta do cone muitas vezes apresenta um

DN referente à quebra dos grãos pelo golpe do DCP. Na presença de pedregulhos, frações

britadas ou concreções no solo como o calcário, recomenda-se no controle tecnológico a

realização de mais de um ensaio para o mesmo ponto, podendo identificar se o DN obtido é

característico da camada avaliada ou se é referente à presença de grãos.

Observou-se, principalmente em solos mais resistentes, que após o ensaio o cone

estava completamente desrosqueado da haste, e, em alguns casos, ao extrair o conjunto haste-

cone da camada ensaiada, o cone ficava retido na camada. Também se notou o

desrosqueamento do apoio da régua no equipamento, que mesmo após soldagem da peça,

depois de determinado tempo de uso a mesma começava a deslocar-se a cada aplicação de

golpe, o que atrapalhava na leitura da penetração e após alguns golpes ameaçava prejudicar a

integridade da régua por começar a envergá-la. Com isso torna-se essencial a verificação dos

componentes do equipamento – se todos se encontram devidamente encaixados através de

suas roscas – permanecendo bem atarraxadas para execução do ensaio, além da necessidade

de peças extras de cone, não se esquecendo que também o mesmo deve ser trocado quando

houver ± 10% de redução da seção.

Não se deve esquecer-se de ser verificada a verticalidade do equipamento por um dos

operadores. Outro ponto importante é a necessidade de um dispositivo para a régua não ter

mobilidade e manter a verticalidade; alguns equipamentos comerciais já produzem este

dispositivo, entretanto o DCP utilizado neste estudo não. Com o tempo foi improvisada uma

tábua de madeira com uma fenda para apoio da régua (tábua da caixa de armazenamento do

equipamento), já que muitas vezes com a aplicação de golpes a régua se movimentava.

Outro cuidado observado com o equipamento DCP foi à necessidade de proteger e

lubrificar constantemente o equipamento para evitar ferrugem. Foi confeccionada uma caixa

de madeira para armazenagem e transporte do equipamento, evitando o empenamento devido

a colisões e a oxidação das peças; entretanto a mesma deve ser protegida de chuva para evitar

o umedecimento do equipamento.

A aplicação dos resultados da calibração dos solos em campo pode ser efetuada

através de determinação do número de golpes necessários para atravessar determinada

profundidade da camada, o que facilitaria a interpretação do DN pelos operadores em campo,

129

tornando o ensaio mais simples e prático. Tem-se como exemplo, no Solo 1, onde para um

CBR de 3% o DN correspondente é 22,8mm/golpe; para aceitação da camada no controle

tecnológico, em 10 cm atravessados pelo DCP é necessário no mínimo de 5 golpes, ou em 20

cm no mínimo 9 golpes com o DCP. No caso do Solo 2, onde o CBR solicitado foi de 3%, em

10 cm de material avaliado são necessários no mínimo 5 golpes e em 20cm, 10 golpes. No

caso de um número de golpes inferior a este deve haver uma recompactação da camada.

O DCP possui uma resposta pouco representativa no ramo seco, principalmente em

umidade distantes da ótima. Porém, pode-se sugerir a utilização do ensaio para simples

liberação de camada compactada a uma umidade limite obtida do gráfico de compactação,

observando-se o teor de umidade relativo, por exemplo, a 97% da massa específica aparente

seca. Este percentual poderá ser minimamente ajustado em função do comportamento da

curva de compactação decorrente do tipo de solo.

Mesmo com algumas restrições e recomendações, a utilização do Cone de

Penetração Dinâmica (DCP) no Controle Tecnológico mostra-se um ensaio mais prático e

confiável para determinar a real capacidade de suporte das camadas avaliadas, minimizando

erros inerentes aos ensaios para determinação do Grau de Compactação. É um ensaio de fácil

treinamento de mão de obra devido à simplicidade do equipamento, da realização do ensaio,

da obtenção e aprovação dos resultados, como foi proposto na metodologia do Controle

Tecnológico com seu uso. No caso onde se pretende analisar a penetração por golpe do DCP é

necessária uma sensibilidade na verificação da execução dos ensaios e dos resultados obtidos.

130

BIBLIOGRAFIA

AMERICAN ASSOCIATION OF STATE HIGHWAY AND TRANSPORTATION OFFICIALS. AASHTO T 27-93 Sieve Analysis of Extracted Aggregates. Washington, D.C., 1993. Standard specifications for materials and methods of sampling and testing part II tests. 6 ed. ------ AASHTO T 89-93 Determining the Liquid Limits of Soils ------ AASHTO T 90-92 Determining the Plastic Limits and Plasticity Index of Soils ------ AASHTO T 96-92 Resistance to Abrasion of Small-Size Coarse Aggregate by Abrasion and Impact in the Los Angeles Machine ------ AASHTO T 180-93 Moiture-Density Relations of Soils Using a 10 lb[4,54kg] Rammer and 18 in. [457mm] Drop ------ AASHTO T 193 The California Bearing Ratio ALVES, A.B.C. Avaliação da Capacidade de Suporte e Controle Tecnológico de Execução da Camada Final de Terraplenagem Utilizando o Penetrômetro Dinâmico de Cone. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, SC, 2002. AMARAL, F.C.F. Previsão da Capacidade de Suporte de Areias Médias e Finas Uniformes em Obras Viárias com o Emprego do Ensaio DCP. Dissertação (Mestrado em Infra- Estrutura Aeroportuária). Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP. 2005. AMINI, F. Potential Applications of Dynamic and Static Cone Penetrometers in MDOT Pavement Design and Construction. Final Report-Jackson State University. Jackson, Mississippi, 2003. Disponível em: < http://www.gomdot.com/Divisions/Highways/Resources/pdf/Research/Reports/InterimFinal/SS162.pdf>. Acesso em: 27/04/08. ANGELONE, S.; TOSTICARELLI, J.; MARTINEZ, F. El Penetrometro Dinámico de Cono, su Aplicación al Control y Diseño Estructural de Pavimentos. In: 6º Congresso Ibero-Latino Americano del Asfalto, 1991.

131

BERNUCCI, L. B.; CERATTI, J.A.P.; MOTTA, L.M.G.; SOARES, J.B.. Materiais e estruturas de pavimentos asfálticos. In: Pavimentação Asfáltica: Formação Básica para Engenheiros, PETROBRAS : ABEDA, Rio de Janeiro, 2007 BERTI, C. Avaliação da Capacidade de Suporte de solos “in situ” em Obras Viárias através do Cone de Penetração Dinâmica – Estudo Experimental. Dissertação. (Mestrado em EngenhariaCivil, na área de Transportes). Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP. 2005. BRASIL. Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes. Manual de Pavimentação. 3.ed. – Rio de Janeiro, 2006. BOLIVIA – SERVICIO NACIONAL DE CAMINOS. Capítulo 2: Geologia. In: Proyecto Pavimentación y Construccion del Tramo “El Carmen – Arroyo Concepción” – Adequacion y Optimizacion del Diseño Final de Ingeneria del tramo “El Carmen – Arroyo Concepción” km 486+600 al km 594+500. Santa Cruz, octubre 2006. BONDARIK, G.K. Dynamic and Static Sounding of Soils in Engineering Geology. Israel Program for Scientific Translations, Jerusalém. 1967. CARVALHO, R.G. Correlações entre os ensaios DCP e CBR para solos saprolíticos de textura fina. Dissertação. (Mestrado em Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica, Área de Infra-Estrutura Aeroportuária). Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São Bernardo do Campo, SP, 2005. CHUA, K.M. Determination of CBR and Elastic Modulus do Soils using a Portable Pavement Dynamic Cone Penetrometer. Proccedings, Ist. Int. Symp. On Penetration Testing. ISOPT 1. Orlando, USA, Oct. 1987. p.407-413. COSTA, A.M. Análise do Comportamento “In Situ” de Solos Plintíticos Empregados como Camada Estrutural de Pavimentos. Trabalho de Conclusão de Curso. Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP. 1999. 93p. CRONEY, P.; CRONEY, D. The Design and Performance of Road Pavements. Third Edition. New York: MGCraw-Hill. 1998. DAL PAI, C.M. Investigação Geotécnica de Vias Urbanas Empregando o Método das Pastilhas e o Penetrômetro Dinâmico de Cone – DCP. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 2005. DEPARTAMENTO DE ESTRADAS DE RODAGEM DO ESTADO DO PARANÁ – Pavimentação: Regularização do Subleito. DER/PR ES-P 01/05.

132

DEPARTAMENTO DE ESTRADAS DE RODAGEM DO ESTADO DO PARANÁ – Terraplenagem: Aterros. DER/PR ES-T 06/05 . DEPARTAMENTO DE ESTRADAS DE RODAGEM DO ESTADO DE SÃO PAULO – Aterro. DER/SP ET-DE-Q00/003. DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM – Pavimentação – Regularização de Subleito. DNER ES 299/97. ------ Solo – Determinação da Massa Específica Aparente “in situ”, com emprego do Balão de Borracha. DNER-ME 036/94. ------ Solo – Determinação da Massa Específica Aparente “in situ”, com emprego do óleo. DNER-ME 037/94 ------ Solo – Determinação da massa específica aparente, “in situ”, com emprego do frasco de areia. ME 092/94 FONTES, L.P.T. Contribuição à Investigação Geotécnica de Vias Urbanas Não Pavimentadas através do Emprego do Penetrômetro Dinâmico de Cone. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, SC, 2001. FORTES, R. M.; et al. Potencial MCT para Controle da Construção de Valas. In: V JORNADA LUSO-BRASILEIRA DE PAVIMENTOS: POLÍTICAS E TECNOLOGIAS. ANDIT, UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE, FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto – Portugal, Ca Md. Recife, Pernambuco, Brasil, 5-7 DE JULHO DE 2006. FORTES, R.M.; MERIGHI, J.V. Controle Tecnológico e Controle de Qualidade – Um alerta sobre sua importância. Disponível em (último acesso em 08/06/2008) http://meusite.mackenzie.com.br/rmfortes/publicacoes/CONTROLE_DE_QUALIDADE_E_CONTROLE_TECNOLOGICO.pdf HARISON, J.A. Correlation of CBR and Dynamic Cone Penetrometer Strength Measurement of Soils. Australian Road Research, June 1986. p.130-136. HASIN, S.B. e MUSTAFA, M.S.B..: Quick In Situ-CBR for Road Engineering from DCP / In Situ CBR Relationship Developed in Malaysia. Public Works Department of Malaysia, 1987. HEYN, A. T. Aplicações do Penetrômetro Dinâmico de Ponta Cônica na Avaliação de Estruturas de Pavimentos. In: Reunião Anual de Pavimentação, Salvador, BA, 1986. p.140-149.

133

KLEYN, E.G. The Use of Dynamic Cone Penetrometer. Transvaal Road Department, Africa do Sul, Report L2/74, 1975. KLEYN, E.; SAVAGE, P. E., The Application of the Pavement DCP to Determine the Bearing Properties and Performace of Road Pavement, Proc. Int. Symp. On Bearing Capacity of Roads and Airfields, Trondheim, 1982. KINDERMANS, J. M. La Sonde de Battage Légère en Construction Routière. Centre de Recherches Routières, Bélgica, CR 5/76, 1976. LIMA, L.C. O Ensaio de DCP aplicado no Controle de Qualidade de Compactação de Obras Viárias Executadas com Solos Lateríticos de Textura Fina. Dissertação. (Mestrado em Engenharia de Infra-Estrutura Aeronáutica, Área de Infra-Estrutura de Transportes). Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São Bernardo do Campo, SP, 2000. LIVNEH, M. The use of dynamic cone penetrometer in determining the strength of existing paviments and subgrades. 9TH Southeast Asian Geotechnical Conference. Bangkog-Thailand, 7-11, 1987. LIVNEH, M.; ISHAI, I. The relationshio between “in situ” CBR test and Penetration tests. Orlando, USA: ISOPT -1, 1988. MEDINA, J., MOTTA, L. Considerações sobre o Dimensionamento de Pavimentos de Baixo Volume de Tráfego. In: 1º Simpósio Internacional de Pavimentação de Rodovias de Baixo Volume de Tráfego. I SINBATRA, ABPV. Rio de Janeiro, 1997. p.190-199. NOGAMI, J. S. e VILLIBOR, D. F., Pavimentação de Baixo Custo com Solos Lateríticos, São Paulo: Villibor, 1995. OLIVEIRA, L. E. ; VERTAMATI, E. Utilização do Cone de Penetração Dinâmica (DCP) na Avaliação Estrutural de Pavimentos de Baixo Volume de Tráfego. In: 31ª Reunião Anual de Pavimentação, São Paulo, SP, 1998. vol. 1. p. 616 a 628. OLIVEIRA, L.E. Contribuição à implantação de Obras Viárias Urbanas de Baixo Volume de Tráfego com o Uso de Solos Transicionais. Dissertação (Mestrado em Infra- Estrutura de Transportes). Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP. 1998. 153p. OVERBY, C. A. Comparison between Benkelman Beam, DCP, and Clegg-Hammer Measurements for Pavement Strength Evaluation. In: International Symposium on Bearing Capacity of Roads and Airfields. June 23-25. 1982. Trondheim, Norway. 1982. PONCE H., GUZMÁN Z., L. e GUZMÁN Z., E. Utilización del Penetrometro de Cono Dinámico Portatil em la Caracterización y Evaluación de los Suelos en al Diseño Estructural

134

de Pavimentos Flexibles de Caminos de Transito Medio y Bajo. In: 6° Congreso Ibero Latinoamericano del Asfalto. T3-14, 1991. PORTER, O.J. Foundations of Flexible Pavements. 1942. PREFEITURA DO MUNICÍPIO DE RECIFE. Métodos de Ensaio Para Pavimentação. In: Determinação do Índice Mini-CBR de Campo ME-56. 2003. ROAD RESEARCH LABORATORY. Mecânica dos Solos para Engenheiros Rodoviários. Tradução: SILVEIRA, E.B.; SILVEIRA, A. Volume II. Inglaterra: Ed. Edgard. Blücher. RODRIGUEZ, A.R; CASTILLO, D. del. La Ingenieria de Suelos em las Vias Terrestres – Carreteras, Ferrocarriles y Aeropistas. México: Editorial Limusa, 1976. RODRIGUES, J. K. G.; LUCENA, F. B. Avaliação Estrutural de um Trecho Pavimentado com Solos Lateríticos, no Estado da Paraíba, Através de Ensaios Deflectométricos e Pressiométricos. In: 25ª Reunião de Pavimentação. São Paulo, SP. 1991. p. 2531- 2557. RÖHM, S.A. Considerações sobre Penetrômetros Dinâmicos Leves Aplicados na Construção e Avaliação de Pavimentos de Baixo Custo. Dissertação. (Mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos - USP, São Carlos, SP. 1984. SANTANA; J. M., LUCENA; F. B. e MACÊDO, J. A.G. Avaliação Estrutural de Pavimentos Através de Ensaios Pressiométricos, Ensaios de Placa e CBR In Situ. In: XI Congresso de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica. vol. 1., Brasília, 1998. p. 665-672. SASKATCHEWAN HIGHWAYS AND TRANSPORTATION. Standard Test Procedures Manual. Foundation Investigation – Dynamic Cone Penetrometer. Canada, 1992. p.04. Disponível em: < http://www.highways.gov.sk.ca/240-20/ >. Acesso em: 10/05/ 2008. SCALA, A.J., Simple Methods of Flexible Pavement Design Using Cone Penetrometer. In: Proceedings of Australian – New Zealand Conference in Soil Mechanics and Foundation Engineering, New Zealand, 1956. p.73-8. SIEKMEIER, J ; BURNHAM, T.;BEBERG, D. Mn/DOT's New Base Compaction Specification Based on the Dynamic Cone Penetrometer. In: 46th Geotechnical Engineering Conference. University of Minnesota. February 20, 1998. SMITH, R.B.; PRATT, D.N. A Field Study of Insitu California Bearing Ratio and Dynamic Cone Penetrometer Testing for Road Subgrades Investigations. Australian Road Research Board. 1983. p.285-294.

135

TRANSPORT AND ROAD RESEARCH LABORATOTY – TRRL. Overseas Unit. Information Note. Operating Instructions for the TRRL Dynamic Cone Penetrometer. Crowthorne, Berkshire, United Kingdon. 1986. TRICHÊS G.; CARDOSO, A. C. Utilização do Penetrômetro Dinâmico de Cone no Controle Tecnológico de Camadas Finais de Aterros Rodoviários e na Avaliação da sua Capacidade de Suporte. In: 31ª Reunião anual de Pavimentação, vol. 2, São Paulo, SP. 1998. p. 686-699. VARGAS, M. Introdução à Mecânica dos Solos. São Paulo, SP: MGCraw-Hill do Brasil. 1978. VERTAMATTI, E. et al. Análise das curvas padrão Pressão x Penetração do ensaio CBR de solos tropicais. In: Congresso de Infra-Estrutura de Transportes, São Paulo, SP, 19 a 22 junho 2007. WEBSTER, S.L.; BROWN R.W.; PORTER J.R. Force Projection Site Evaluation Usin Eletric Cone Penetrometer (ECP) and Dynamic Cone Penetrometer (DCP). Report, Nº GL-94-17, Air Force Engineering Support Agency, US Air Force, Tyndall Air Force Base, FL, 1994.

136

ANEXOS

ANEXO 01 – PLANILHA DESENVOLVIDA E UTILIZADA NOS ENSAIOS

EM CAMPO COM DCP

ANEXO 02 – RESULTADOS DOS ENSAIOS DCP REALIZADOS

EM ATERROS COMPACTADOS DE VALAS DE DRENAGEM

ANEXO 03 – RESULTADOS DOS ENSAIOS DCP REALIZADOS EM

CAMADAS COMPACTADAS DE PISTA