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MO P- LABORATORIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL- PORTUGAL
DOCUMENTAAO NORMAT v A
ESPEC F I LNEC
SOLOS
DETERMINAO DO CBR
SOLS
Dtermination du CBR
SOILS
Determination of the CBR
OBJET SCOPE
La prsente spcification vise tablir le procd suivre pour Ia
dtermination de Ia valeur du CBR dessols ayant en vue le
dimensionnement de chausses sou-
pies de routes et arodromes. On prsente des mthodesd'essai
d'prouvettes compactes au laboratoire etd'chantillons intacts
prlevs sur place, et aussi d'essaiin situ.
The present specification establishes the procedureto be
followed in the determination of the CBR of soilsfor the design of
flexible pavements of roads and air-
fields. The specification presents testing procedures
forspecimens compacted in laboratory, for undisturbed sam-pies and
for in situ tests.
PREAMBULO
as duas primeiras variveis podem ser cuidadosamentecontroladas
durante a preparao dos provetes. O mes-mo j se no diz da humidade
depois da embebio,
cuja disperso pode ser grande. Contudo, a presenteespecificao
est elaborada para o caso geral da imersodo provete durante quatro
dias antes da penetrao.Casos especiais podero aconselhar mtodo
diferente.
Alm do caso geral considerado na presente especi-ficao, pode
haver interesse em estabelecer no plano deensaios a realizao de
condies diferentes no que res-peita compactao, teor em gua e
sobrecarga.
Assim, no caso de solos coerentes, podero moldar-seprovetes com
energias de compactao correspondente.Ja 12, 2.5 e .5.5 pancadas por
camada e com os respectivosteores ptimos em gua. Isto permite o
estabelecimentode relaes entre a compactao relativa, o teor em guae
o CBR correspondentes, de forma que o valor do CBR
possa ser escolhido com base na baridade e no teor emgua
previstos para a compactao no campo.No caso de soios expansivos,
verifica-se uma dimi-
nuio da expanso quando compactados com teores emgua superiores
ao ptimo e baridades inferiores m-xima ( valores estes obtidos no
ensaio de compactaopesada). Portanto, convir que o plano de ensaios
pre-veja, para cada ensaio de compactao correspondentea 12, 2.5 e
.5.5 pancadas por camada, a moldagem d(:provetes com vrios teores
em gua alm do ptimo,permitindo o estabelecimento de relaes entre a
compac-tao relativa, o teor em agua, a expan.Jo e o CBR.
Aconsiderao destas relaes permitir a se/eco dovalor do CBR de
projecto compatvel com a mxi1Jla
expanso admissvel, desde que do teor em gua adop-tado no
resultem deformaes do pavimento que po-nham em risco a sua
estabilidade.
o mtodo CBR ( sigla formada pelas iniciais de Ca-lifornia
Bearing Ratio) , sem dvida, o mais usadoactualmente no
dimensionanJento de pavimentos fle-
xveis.O CBR uma medida convencional aferidora dacapacidade de
suporte dum solo que, introduzida embacos obtidos
experimentalmente, permite determinara espessura necessria dos
pavimentos flexveis.
O ensaio consiste em medir a fora necessria paraque um pisto
normalizado penetre no solo at umacerta profundidade, com
determinada velocidade. OCBR a fora requerida para o pisto penetrar
at essaprofundidade, expressa em percentagem da fora neces-sria
para o mesmo pisto penetrar, at mesma profun-didade e com a mesma
velocidade, num provete norma-lizado. Em regra usam-se as penetraes
de 2,5 mme 5,0 mm.
Realizam-se norma/mente ensaios de CBR sobre pro-vetes
compactados em laboratrio, imersos ou no, sobreamostras intactas e
directamente sobre o solo in situ.Os ens~os com provetes
conJpactados em laboratrioso efectuados principalmente com vista
obteno deelementos para o dinJensionamento de pavimentos. Osensaios
com amostras intactas podem ser usados no di-mensionamento quando
as condies naturais so osfactores dominantes. Os ensaios in situ so
usadosprincipalmente para o controle da construo e paraverificao da
homogeneidade da plataforma; em cir-cunstncias especiars
utilizam-se tambm para o dimen-sionamento de pavimentos.
O CBR dum solo depende principalmente da suabaridade, do teor em
gua usado na compactao e do
teor em gua na altura em que se faz a penetrao. Emensaios de
laboratrio, uma vez que a compactao usadana moldagem reproduza a
compactao prevista na obra,
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OBJECTO c) Amostrador metlico cilndrico, fendido,com 18 cm de
dimetro e 18 cm de altura.
d) Sistema para medir a expanso, conformeo especificado em 2.1
d) ( fig. 2) .
e) Placas de carga com 2,5 kg, conforme oespecificado em 2.1
e).
f) Pisto de penetrao, conforme o especifi-cado em 2.1 f).
g) Prensa manual ou elctrica, conforme oespecificado em 2.1 h)
.
h) Deflectmetro para medir a penetrao,conforme o especificado em
2.1 i) .
i) Balana para pesagens com limites de errode:: : 1 g.
j) Utenslios diversos: os especificados em 2.1k), e um serrote,
parafina, resina e recipiente paraaquecimento da parafina.
~ presente especificao destina-se a fixar oodo de determinar o
valor do CBR de solos, comta ao dimensionamento de pavimentos
flexveisestradas e aerdromos. Apresentam-se mtodos
ra os ensaios com provetes compactados em la-ratrio e com
amostras intactas colhidas no
mpo, e para o ensaio in. situ.
~
~
2.3- Ensaio in situ
a) Placas de carga com 2,5 kg, conforme oespecificado em 2.1
e).
b) Pisto de penetrao, conforme o especifi-cado em 2.1 f).
c) Deflectmetros para medir a penetrao,conforme o especificado
em 2.1 i) .
d) Viga de referncia para apoio de deflect-metros (fig. 5).
e) Macaco mecnico manual, capaz de realizaruma velocidade de
penetrao uniforme de 1 mm//min.
f) Dispositivo de medida de foras com limitesde erro de: : 5 kgf
para foras at 3000 kgf, de: : 10 kgf para foras compreendidas entre
3000e 5000 kgf e de: : 50 kgf para foras superioresa 5000 kgf .
g) Rtula para verticalizao de foras (fig. 4).
h) Sistema de reaco para fixao do macacoe aplicao de foras, em
geral constitudo por umcamio.
i) Utenslios diversos: rasoira, colheres de jar-dineiro e
pedreiro, p de ferro, esptulas, cani-vetes, cronmetro.
3-TCNICA
APARELHOS E UTENSLIOS
-Ensaio com provetes moldados
a) Molde cilndrico, com 152 mm de dimetroerior e 178 mm de
altura, munido de alonga commm de altura e de base perfurada cujos
furos
o tenham dimetro superior a 1,5 mm. ( fig. 1 ) .
b) Espaador com dimetro ligeiramente infe-r ao dimetro interior
do molde e altura demm (fig. 2).
c) Pilo de compactao pesada com 4,54 kgmassa, 457 mm de altura
de queda e base de
mpactao de 50 mm de dimetro (fig. 3).
d) Sistema para medir a expanso, constitudor uma placa perfurada
com haste ajustvel e por
m trip com deflectmetro graduado em centsi-s de milmetro (fig.
2).
e) Placas de carga com 2,5 kg, uma das quaisforma de anel e
vrias em forma de ferradura,
m dimetro exterior menor que o do molde emetro interior de 52 mm
(1) (fig. 2).
f) Pisto de penetrao com 50 mm de dime-, e suficientemente longo
para passar atravss placas de carga e penetrar no solo.
g) Peneiros ASTM de malha quadrada de8 mm, 19,0 mm e 4,76 mm
(n.o 4) de abertura.
h) Prensa manual ou elctrica capaz de realizarma velocidade de
penetrao uniforme de 1 mm/
in, munida de dispositivo de medida de forasm limites de erro
de:: : 5 kgf para foras at00 kgf, de:: : 10 kgf para foras
compreendidastre 3000 e 5000 kgf e de:: : 50 kgf para forasperiores
a 5000 kgf .
i) Deflectmetro para medir a penetrao, gra-
ado em centsimas de milmetro, com 25 mmcurso.
j) Balana para pesagens com limites de erro:f: 1 g.
k) Utenslios diversos: tabuleiros, esptulas,o para desfazer
torres, p de ferro, colheres
pedreiro e jardineiro, rasoira, tanque de embe-o, caixas
metlicas com tampa e capacidadera 5 kg de solo, cronmetro.
3. 1 -Ensaio com provetes moldados
a) Seca-se a amostra ao ar, espalhando-a emcamada pouco espessa
sobre um tabuleiro de di-menses adequadas.
Desfazem-se os torres com o auxlio dum pe-queno pilo, tendo o
cuidado de no reduzir o ta-manho natural das partculas. Retira-se
todo omaterial retido no peneiro de 50,8 mm.
Ensaio com amostras intactas
"""'\
a) Molde cilndrico, conforme o especificado
2.1 a).b) Colar de amostragem, cortante, para coJo-nos bordos do
molde (figo 1 ).
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BASE PERFURADA
MOlOE
1- 164. , ~I ,I I \~
CDLAR DE AMDSTRAGEM-..AlONGA
FIG. 1 -MOLDE CiLfNDRICO E COLAR DE AMOSTRAGEM
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PlACAS DE CARGA r 521. =ci
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~FIG.2-SISTEMA PARA MEDIR A EXPANSO,ESPAADOR E PLACAS DE
CARGA
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-Repete-se a operao at completar cincocamadas; a superfcie da
ltima camada deverexceder o bordo do molde, dentro da alonga,
cercade 1 cm.
-Retira-se a alonga e rasa-se cuidadosamenteo molde,
preenchendo-se qualquer concavidadeeventualmente formada.
-Removem-se a base perfurada, o espaadore o papel de filtro,
escova-se o molde e pesa-se estecom o solo compactado.
-Coloca-se um disco de papel de filtro grossosobre a base
perfurada, inverte-se o molde com osolo compactado e aperta-se
base.
d) Determ i na-se o teor em gua do solo quesobrou na compactao
do provete, e a baridade
1
Esquartela-se a amostra at obter a quantidadede solo necessria
para trs provetes. Separa-seo solo em duas fraces utilizando o
peneiro de19,0 mm. Pesam-se essas fraces. Se a fracoretida for
superior a 20 % o ensaio no tem signi-ficado. O material retido no
peneiro de 19,0 mm substitudo por igual massa de material retido
nopeneiro de 4,76 mm (n.o 4) e passado no peneirode 19,0 mm.
Junta-se este material fraco maisfina e homogeniza-se a mistura que
seguidamentese separa em fraces com cerca de 5 kg.
b) Mistura-se bem cada uma dessas fracescom a quantidade de gua
correspondente ao teorem gua pretendido para os provetes. Se o
planode ensaios no fixar outro valor (ver prembulo),toma-se o teor
ptimo em gua obtido no ensaiode compactao pesada.
c) Compacta-se cada uma das fraces de solono molde de CBR (fig.
6), efectuando as seguintesoperaes:
-Coloca-se o espaador sobre a base do moldee aperta-se nesta o
molde com a alonga colocada.Sobre o espaador coloca-se uma folha de
papelde filtro grosso.
-Dispe-se o solo em cordo e divide-se emcinco partes
sensivelmente iguais.
-Deita-se no molde uma das partes em quese dividiu o cordo de
splo. Com o molde assentesobre uma base rgida, compacta-se o solo
com onmero de pancadas do pilo de compactao pe-sada correspondente
energia de compactao pre-tendida, distribudas uniformemente sobre a
super-fcie. Se o plano de ensaios no fixar outro valor(ver
prembulo), aplicam-se 55 pancadas porcamada.
A camada depois de compactada dever ficarcom uma espessura de
cerca de 2,5 cm.
-Deita-se no molde outra parte do cordo desolo para a camada
seguinte e compacta-se da...,. , FIG. 6- ENSAIO COM PRovErEs
MOLDADOS'.__L
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oe) Mete-se o conjunto no tanque de embebio,
ndo o cuidado de assegurar que a gua possatrar pela base
perfurada.
Sobre o provete colocam-se a placa perfuradam haste ajustvel, as
placas de carga e o tripm o deflectmetro. O nmero de placas de
cargar o suficente para reproduzir aproximadamentepresso devida ao
peso do pavimento; esse n-
ero nunca dever ser inferior a dois. Se a espes-ra do pavimento
resultante do ensaio diferirais de 15 cm da espessura estimada,
deve repe--se o ensaio com o nmero de placas correspon-nte quela
espessura.
Efectua-se a leitura inicial do deflectmetro.Deita-se gua no
tanque de embebio at atin-
r um nvel ligeiramente acima do bordo doolde (fig. 7).
a
~
~
f) Conserva-se o provete em embebio durante6 horas, mantendo
constante o nvel de gua.az-se pelo menos uma leitura diria do
deflect-etro.
No fim da embebio, se a expanso ainda nover terminado, isto , se
a diferena de leiturasom 24 horas de intervalo for superior a 0,05
mm,preparao dos provetes deve seguir as recomen-
aes indicadas no prembulo para solos ex-..anslvos.
Retira-se o trip com o deflectmetro e esgo--se a gua do tanque
de embebio e do interioro molde com cuidado para no destruir o
provete.etiram-se as placas de carga, a placa perfuradaom haste
ajustvel e o papel de filtro.
Retira-se o molde do tanque de embebio eeixa-se drenar o provete
durante 15 min.
Pesa-se o molde com o solo para determinar a
aridade e o peso de gua absorvida.g) Coloca-se a placa de carga
em forma de anel
o topo do provete. Instala-se o molde na prensa,
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os topos da amostra pelos bordos do molde.Selam-se estas
superfcies com parafina e resina.
-A baridade da amostra e o seu teor em guapodem ser determinados
no local de amostragem.
,,-tura de foras a zero, e instala-se o deflect6metropara
leitura da .deformao.
Aplica-se. fora do pisto velocidade uni-forme de penetrao de 1
mm/min.
Faz-se a leitura das foras s penetraes de0,5, 1 5, 2,0, 2,5,
3,0, 4,0, 5,0, 6,0, 7 5, 10,0e 12,5 mm. As duas ltimas leituras so
normal-mente dispensadas.
3.2.2- Preparao dos provetes
h) Retira-se o molde da prensa e determina-seo teor em gua do
provete por meio de duas am~s-tras colhidas, uma a 1 cm abaixo do
topo superiore outra a 1 cm acima do topo inferior do provete.
3.2- Ensaio com amostras intactas
3.2.1 -Colheita da amostra
Colhem-se trs amostras intactas, o que podeser feito utilizando
o molde de CBR ou o amostra-dor fendido.
a) No caso de amostras colhidas com o moldede CBR, remove-se a
cobertura de um dos toposda amostra e preenche-se com areia
qualquer irre-gularidade da superfcie do solo, de modo que
estafique de nvel com o bordo do molde. Coloca-seseguidamente nesse
topo uma rede fina ou papelde filtro e aperta-se a base perfurada.
Inverte-seo molde, remove-se a camada protectora do outrotopo,
nivela-se tambm esta superfcie e coloca-sea alonga.
b) No caso de amostras colhidas com o amos-trador fendido,
desapertam-se os parafusos, abrin-do ligeiramente o molde de forma
a despegar aamostra das paredes deste. Empurra-se a
amostra,fazendo-a sair cerca de 2 cm pela outra extremi-dade do
amostrador, e apertam-se novamente osparafusos. Retira-se a
parafina e desbasta-se cui-dadosamente a amostra, de forma a
nivelar o pro-vete pelos bordos do amostrador .
Desapertam-se novamente os parafusos, empur-ra-se a amostra para
o outro extremo do amos-trador, fazendo-a sair cerca de 2 cm,
apertam-seos parafusos e retira-se a parafina como anterior-mente,
nivelando tambm este topo da amostra.
3.2.3- Embebio e penetrao
A embebio e a penetrao do provete fazem--se de acordo com o
especificado em 3.1 e), f),g) e h).
3.3- Ensaio in situ
a) Escolhe-se um local onde no haja pedras vista de dimenses
superiores a 19 mm. Nive/a-sea superfcie, removendo-se todo o
material solto.
a) Quando se utiliza o molde de CBR, procede--se como segue:
-Alisa-se a superfcie do solo e comprime-secontra este o molde
munido do colar de amostra-gem e da alonga.
-Inicia-se seguidamente a cravao, que podeser auxiliada
escavando o solo volta do molde,mas com precauo para reduzir ao
mnimo as per-turbaes na amostra. Continua-se a escavao volta do
molde medida que prossegue a opera-o de cravao, at que o solo entre
bem naalonga sem contudo a encher.
-Para retirar o molde, corta-se o solo abaixodo colar de
amostragem com uma p ou um serrote.
-Remove-se a al,onga e rasa-se o solo acimados bordos do molde.
Retira-se o colar de amos-tragem e rasa-se o solo tambm neste topo
domolde.
-Recolhe-se uma amostra de solo para a de-terminao do teor em
gua.
-Protegem-se, com tampas de chapa inoxi-dvel, os topos da
amostra contida no molde, iso-lando-se com fita adesiva e parafina
os bordosdeste. Embrulha-se o conjunto em pano hmidopara facilitar
a manuteno das condies de inal-terabilidade no transporte para o
laboratrio.
-Determina-se por pesagem a baridade doprovete.
b) Coloca-se o sistema de reaco e monta-seo macaco com anel e
pisto, tendo o cuidado deassegurar a vertical idade deste
ltimo.
Coloca-se a placa de carga em forma de anelno ponto de ensaio,
ajusta-se o pisto ao solo ecolocam-se seguidamente as restantes
placas, atatingir o nmero especificado em 3.1 e).
Carrega-se o solo por meio do pisto com afora de 5 kgf, leva-se
o dispositivo de leitura deforas a zero e montam-se os
deflectmetros paraleitura da penetrao apoiados sobre a viga
dereferncia.
~
b) Em solos que no podem ser amostradoscom o molde de CBR, por
exemplo solos compedras, utiliza-se o amostrador fendido e
procede-secomo segue:
-Alisa-se a superfcie do solo. Sobre essasuperfcie delimita-se
uma rea ligeiramente supe-rior base do amostrador e molda-se um
troncode cone escavando o solo volta, com altura supe-rior do
amostrador .
-Coloca-se o amostrador sobre o tronco decone e vai-se
desbastando este de modo que o amos-trador desa com facilidade.
-Enchem-se os vazios existentes entre o amos-trador e o solo com
uma mistura conveniente de
parafina quente e resina.-Corta-se ou serra-se a base da
amostra, reti-
ra-se o amostrador com o solo e rasam-se ambos
c) A penetrao realiza-se de acordo com o quese especificou em
3.1 g).
d) Depois de executado o ensaio de penetra-o, determina-se o
teor em gua do solo a 2 cmda superfcie e a baridade de campo num
pontoafastado 10 a 15 cm do ponto de penetrao.
e) Repete-se o ensaio em dois outros locaisescolhidos como se
indica em a).
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- RESULTADOS
~.1 -Clculos
Os valores normalizados para a curva fora--penetrao deste
provete padro so os seguintes:
Penetrao (mm} Fora (kgf}2,5 13555,0 2 0337,5 2575
10,0 317712,5 3500
1.1 -Traado da curva fora-penetrao
Depois de completado o ensaio de penetrao,raa-se a curva
fora-penetrao em papel mili-
mtrico ou quadriculado. A curva apresenta nor-malmente
convexidade voltada para cima, mas porezes o troo inicial apresenta
concavidade, e nesteaso torna-se necessrio fazer uma correco
tra-ando a tangente curva no ponto de inflexo; oonto de interseco
da tangente com o eixo dasenetraes toma-se como nova origem ( fig.
9} .
Geralmente, o CBR determinado a partir dasforas corrigidas
correspondentes s penetraesde 2,5 e 5,0 mm, dividindo-as pelas
foras norma-lizadas de 1355 e 2033 kgf e multiplicando os va-lores
obtidos por 100.
O valor correspondente a cada penetrao amdia dos resultados do
ensaio dos trs provetes.Toma-se normalmente para CBR do solo o
valorcorrespondente penetrao de 2,5 mm. Se ovalor do CBR
correspondente penetrao de5,0 mm for superior, repete-se o ensaio.
Se se con-firmar este resultado, toma-se para valor do CBRdo solo o
correspondente penetrao de 5,0 mm.
~.1.3 -Clculo da expanso
A expanso relativa, expressa em percentagem, determinada pela
expresso:
LI -L,x 100
em que H
L, -leitura do deflect6metro da expanso nofim do perodo de
imerso
L. -leitura do mesmo deflect6metro no inciodo perodo de
imerso
H -altura do provete antes da imerso.
4.2- Apresentao
Os valores do CBR e da expanso apresentam-searredondados s
unidades.
Deve anotar-se o tipo de ensaio realizado. """'"-"
4.1.2 -Clculo do CBR
o CBR, expresso em percentagem, determi-
nado pela expresso: ENTIDADES QUE COLABORARAM COM O LABORATORIO
NACIONALDE ENGENHARIA CIVIL NA ELABORAAO DESTA ESPECIFICAAO:x
100 -ym que
x -fora, expressa em quilogramas-fora, cor-respondente a uma
dada penetrao noprovete de solo
y- fora, expressa em quilogramas-fora, cor-respondente mesma
penetrao num
provete padro.
Junta Autnoma de EstradasDireco-Geral de Obras Pblicas e
Comunicaes do
Ministrio do UltramarLaboratrio de Engenharia de
AngolaLaboratrio de Ensaios de Materiais e Mecnica do Solo
de MoambiqueFaculdade de Engenharia da Universidade do Porto
~
c 5/1000
