Nbr 9895 - Índice de Suporte Califórnia

MB-2545 SOLO - ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA Método de ensaio SUMÁRIO 1 Objetivo 2 Normas complementares 3 Aparelhagem 4 Energias de compactação 5 Execução do ensaio 6 Resultados ANEXO - Figuras 1 OBJETIVO Esta Norma prescreve o método para determinar o valor do Índice de Suporte Califórnia e da expansão de solos em laboratório, utilizando amostras deformadas, não reusadas, de material que passa na peneira de 19 mm, com um mínimo de 5 corpos-de-prova. 2 NORMAS COMPLEMENTARES Na aplicação desta Norma é necessário consultar: NBR 5734 - Peneiras para ensaios e classificação NBR 6457 - Amostras de solo - Preparação para ensaio normal de compactação e ensaios de caracterização - Método de ensaio NBR 7182 - Solo - Ensaio de compactação - Método de ensaio 3 APARELHAGEM A aparelhagem necessária para a execução do ensaio é a seguinte: a) balanças que permitam pesar nominalmente 20 kg, 1500 g e 200 g com resolução de 1 g, 0,1 g e 0,01 g respectivamente, e sensibilidade compatível; Origem: ABNT 2 04.15.05/1986 CB-2 - Comitê Brasileiro de Construção Civil CE-02.046.15 - Comissão de Estudo do Índice de Suporte Califórnia de Solos SISTEMA NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL ABNT — ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS Palavras-chave: solo, índice de suporte califórnia. CDU: 624.131.381 Todos os direitos reservados 14 páginas 2 NBR 9895/1987 b) peneiras de 19 e 4,8 mm de acordo com a NBR 5734; c) estufa capaz de manter a temperatura entre (105 e 110)°C; d) cápsulas metálicas, com tampa, para determinação de umidade; e) bandejas metálicas de 75 cm x 50 cm x 5 cm; f) régua biseada com comprimento de 30 cm; g) espátula de lâmina flexível com aproximadamente 10 x 12 cm e 2 x 10 cm (largura x comprimento); h) cilindro, - compreende o cilindro de bronze, latão ou ferro galvanizado, base perfurada, cilindro complementar de mesmo diâmetro (colarinho) e distorcedor espaçador metálico; as dimensões a serem respeitadas estão indicadas na Figura 1 do Anexo; i) soquete, - consiste de soquete de bronze, latão ou ferro galvanizado, com massa de (4536 ± 10) g, dotado de dispositivo de controle de altura de queda (guia) que é de (457 ± 1) mm; as dimensões a serem respeitadas estão indicadas na Figura 2 do Anexo; j) prato perfurado de bronze, latão ou ferro galvanizado, com 149 mm de diâmetro e 5 mm de espessura, com altura ajustável, constituída de uma haste fixa rosqueada centralmente, que acompanha internamente, e uma porção superior plana para contato com o punção. Estes itens indicados na Figura 3 do Anexo. k) porta-extensômetro, as dimensões a serem respeitadas estão indicadas na Figura 4 do Anexo; l) disco anelar de aço para sobrecarga dividido diametralmente em duas partes, com (2270 ± 10) g de massa total, com diâmetro externo de 149 mm e diâmetro interno de 54 mm; m) extensômetro com curso mínimo de 10 mm, graduado em 0,01 mm; n) prensa, composta dos seguintes elementos (Figura 5 do Anexo), - quadro formado por base e travessa de ferro fundido e tirantes de aço, apresentando a travessa um entalhe inferior para suspensão de um conjunto dinamométrico; - macaco de engrenagem, de operação manual por movimento giratório de uma manivela, com duas velocidades, acompanhado de uma porção reforçada ajustável do macaco, com 240 mm de diâmetro para suportar outro, ou, prensa hidráulica com ajuste de velocidade; - conjunto dinamométrico com capacidade de 50 kN sensível a ± 25 N, constituído por anel dinamométrico de aço, calibrado, com dimensões compatíveis com a carga acima apresentada, com dispositivo para fixação no entalhe do dinamômetro; 3 NBR 9895/1987 da travessa; extensômetro graduado em 0,001 mm fixado ao centro do anel, para medir encurtamentos diametrais; pistão de penetração (Figura 6 do Anexo), de aço, com 49,6 mm de diâmetro e com uma altura de cerca de 190 mm, variável conforme as condições de operação, fixado a parte inferior do anel; e extensômetro graduado em 0,01 mm, com curso maior que 12,7 mm, fixado lateralmente ao pistão, de maneira que seu pino se apoie no bordo superior do molde; o) extrator de corpo-de-prova; p) tanque ou recipiente com capacidade tal que permita a inversa total do corpo-de-prova; q) papel filtro circular com cerca de 150 mm de diâmetro; r) provetas de vidro com capacidade de 1000 cm³, 200 cm³ e 100 cm³ com graduações de 10 cm³, 2 cm³ e 1 cm³, respectivamente; s) desempenadeira de madeira com 13 cm x 25 cm; t) conchas metálicas com capacidade de 1000 cm³ e 500 cm³; u) base rígida preferencialmente de concreto, com massa superior a 100 kg. 4 ENERGIAS DE COMPACTAÇÃO 4.1 As energias de compactação consideradas nesta Norma são: normal, intermediária e modificada, respectivamente de 26,97, 39,54 e 55 golpes por camada, num total de cinco camadas, de acordo com a NBR 7182. 5 EXECUÇÃO DO ENSAIO 5.1 Preparação do material (ver Tabela) A quantidade recomendada de material para execução do ensaio é de 50 kg. A amostra deve ser preparada de acordo com a NBR 6457. TABELA — Procedimento após peneiramento Peneira (mm) | % de material retido | Observação 4,8 | menor que 7 | desprezar o material retido 19 | menor que 10 | desprezar o material retido 19 | maior que 10 | ver nota abaixo 19 | maior que 30 | não ensaiar de acordo com a presente Norma Nota: Passar o material retido na peneira de 19 mm através da peneira de 76 mm e desprezar o material retido nesta última. Substituir o material retido na 4 NBR 9895/1987 peneira de 19 mm e que passe na de 76 mm por igual quantidade de material retido na peneira de 4,8 mm e que passe na de 19 mm. 5.2 Moldagem dos corpos-de-prova 5.2.1 Fixar o molde cilíndrico à sua base e colocar o disco espaçador. Se neces sário, colocar uma folha de papel filtro com diâmetro igual ao do molde utiliza do, de modo a evitar aderência do solo compactado à superfície metálica do dis co espaçador. 5.2.2 Tomar a amostra preparada para ensaio de acordo com 5.1. 5.2.3 Na bandeja plástica, com auxílio de proveta de vidro, adicionar água gra dualmente e revolver continuamente o material, de forma a obter um teor de ume dade em torno de cinco (5) pontos percentuais abaixo da umidade ótima presumível. 5.2.4 Após completa homogeneização do material, proceder à compactação, em cin co camadas, atendendo-se ao número de golpes por camada correspondente à energia de compactação especificada no projeto. Os golpes do soquete devem ser aplica dos perpendicularmente e distribuídos uniformemente sobre a superfície de cada camada, sendo que todos os corpos-de-prova moldados devem resultar aproximadamen de iguais. A compactação de cada camada deve ser precedida de uma ligeira esca iificação da camada subjacente. 5.2.5 A determinação da umidade, h, deve ser feita com uma porção da amostra re manescente na bandeja, retirada imediatamente após a compactação da segunda cama da, e de acordo com o Anexo da NBR 6457. 5.2.6 Após a compactação da última camada, retirar o cilindro complementar, de pois de escarificar o material em contato com a parede do mesmo, com auxílio de espátula. Deve haver um excesso, de no máximo 10 mm de solo compactado acima do molde que deve ser removido e rasado com auxílio de régua biselada. Feito isso, remover o molde cilíndrico de sua base. 5.2.7 Pesar o conjunto, com resolução de 1 g, e, por substituição da massa do mo l cilíndrico, obter a massa úmida do solo compactado, Mh. 5.2.8 Repetir as operações descritas de 5.2.1 a 5.2.7 para teores crescentes de umidade tantas vezes quantas necessárias para caracterizar a curva de compacta ção com mínimo de cinco corpos-de-prova. Estes corpos-de-prova moldados são ul tilizados nos ensaios de expansão e penetração. 5 NBR 9895/1987 5.3 Expansão 5.3.1 Terminadas as moldagens necessárias para caracterizar a curva de compacta ção, retirar o disco espaçador de cada corpo-de-prova, inverter os moldes e fi xá-los nos respectivos pratos-base perfurados. 5.3.2 Colocar, em cada corpo-de-prova, no espaço deixado pelo disco espaçador, o prato perfurado com a haste de expansão e sobre ele dois discos menores cuja massa total deve ser de (454± 20) g. 5.3.3 Apoiar, na haste de expansão do prato perfurado, a haste do extensômetro acoplado ao porta-extensômetro, colocada na borda superior do cilindro. Anotar a leitura inicial e imergir o corpo-de-prova no tanque. Cada corpo-de-prova deve permanecer no banho durante no mínimo quatro dias e as leituras no extensômetro devem ser efetuadas de 24 em 24 horas. Essas leituras podem ser indicadas confor me sugestão do Quadro 1. QUADRO 1 Diferença de leitura no extensôme metro (mm) Altura inicial do Tempo corrido (dias) Data Hora 1 2 3 4 corpo-de-prova (mm) 5.3.4 Terminado o período de embebição, retirar cada corpo-de-prova da imersão e deixar escoar a água durante 15 minutos. Após esse tempo, o corpo-de-prova es tá preparado para a penetração. 5.4 Penetração 5.4.1 Realizar a penetração em uma prensa conforme especificada na alínea o) do Capítulo 5. 5.4.2 Colocar no topo de cada corpo-de-prova, dentro do molde cilíndrico, as mesmas sobrecargas utilizadas no ensaio de expansão. 6 NBR 9895/1987 5.4.3 Colocar esse conjunto no prato da prensa e proceder ao assentamento do pistão de penetração no solo, pela aplicação de uma carga de aproximadamente 45 N controlada pelo deslocamento do ponteiro do extensômetro do anel dinamométrico. Zerar, a seguir, o extensômetro do anel dinamométrico e o que mede a penetração do pistão no solo. Acionar a manivela da prensa com velocidade de 1,27 mm/min. Cada leitura considerada no extensômetro do anel é função de uma penetração do pistão no solo e de um tempo especificado para o ensaio. Essas leituras podem ser indicadas conforme sugestão do Quadro 2. QUADRO 2 Tempo (min) Penetração (mm) 0,0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 Leitura (mm) 0,63 1,27 2,54 3,81 5,08 6,35 7,62 8,89 10,16 11,43 12,70 Carga (N) Pressão (MPa) 5.4,4 As leituras efetuadas no extensômetro do anel medem encurtamentos dialé treis provenientes da atuação das cargas. No gráfico de aferição do anel tem-se a correspondência entre as leituras efetuadas no extensômetro do anel e as car gas atuantes. 5.5 Cálculos 5.5.1 Massa especifica aparente seca: Determinar a massa específica aparente seca de cada corpo-de-prova, utilizando se a expressão: Ms x 100 y s V(100+h) NBR 9895/1987 7 ________________ Onde: γ_s = massa específica aparente seca, em g/cm³ M_h = massa úmida do solo compactado, em g V = volume útil do molde cilíndrico, em cm³ h = teor de umidade do solo compactado, em % 5.5.2 Exponação Calcular a expansão de cada corpo-de-prova utilizando a seguinte expressão: Expansão(t) = (leitura final - leitura inicial no extensômetro) x 100 altura inicial do corpo-de-prova 5.5.3 Indice de Suporte California 5.5.3.1 Traçar a curva pressão aplicada pelo pistão versus penetração do pis tão. 5.5.3.2 Apresentando a curva pressão-penetração um ponto de inflexão, traçar uma tangente à curva neste ponto, tomando por intercepte o eixo das abcissas. A curva corrigida será então uma parábola convexa da origem, toma da, considerada a origem como intercepte da tangente cortando o eixo das abcissas perpendicularmente ao valor das abcissas dos extremos. Somar as abcissas dos pontos correspondentes a penetrações de 2,54 mm e 5,08 mm e à distância correspondentes, as quais representam os valores das pressões corrigidas para as pene trações antes referidas. A correção pode ser obtida como mostra o gráfico da Fi gura 7 do Anexo. 5.5.3.3 Calcular o índice de Suporte California correspondente a cada corpo-de-prova de acordo com o Quadro 3, utilizando-se a seguinte expressão: ISC = pressão calculada ou pressão corrigida X 100 pressão padrão Nota: Adotar o maior dos valores obtidos nas penetrações de 2,54 mm e 5,08 mm. QUADRO 3 Penetração (mm) Pressão (MPa) Calculada Corrigida Pressão Padrão 2,54 6,90 5,08 10,35 ISC (%) 6 RESULTADOS 6.1 Curva de compactação Utilizando coordenadas cartesianas normais, traçar a curva de compactação, mar cando em abcissas teores de unidade, h, e em ordenadas as massas específicas aparentes secas correspondentes, γ_s 6.2 Massa específica aparente seca máxima Valor correspondente à ordenada máxima da curva de compactação, expresso com e aproximação de 0,01 g/cm³. 6.3 Unidade ôtica Valor de unidade correspondente, na curva de compactação, ao ponto de massa espe cífica aparente seca máxima, expresso com aproximação de 0,1%. 6.4 Indice de Suporte Californiano aparente 6.4.1 Na mesma folha em que se apresentar a curva de compactação, usar a mesma escala das unidades de moldagem, e representar em escalas adequadas os valores dos Indices de Suporte Californiano calculados segundo este método, correspon dentes aos valores das unidades. Exemplo de construção da curva de com pactação anteriormente descrita, é apresentada na Figura 8 do Anexo. 6.4.2 O valor do ISC do ensaio deverá ser o valor da curva segundo critérios de projeto. 6.5 Características do ensaio Indicar o processo de preparação da amostra e a energia utilizada na compactação dos corpos-de-prova. ________________ ANEXO 10 NBR 9895/1987 ________________ ø 16 Anel de borracha espessura 3 mm Recipiente p/ajuste do massa total 280 200 65 4 Furos Ø ø 16,5 i 1,9 CON 150 660 10 4 Furos ø Soquete: Ajustar a massa total em 4535,6 10 g (A) Dimensões em mm (A ) Dimensões essenciais FIGURA 7 – Soquete - ABNT - 60,9 ø47 Guia: altura de queda do soquete igual a 457 21(A) ________________ NBR 9895/1987 ANEXO - FIGURAS Orifício de 3,2 no prato de base VISTA SUPERIOR COLARINHO Disco Espaçador Volume útil de molde cilíndrico igual a 20852±22 cm³(A) Dimensões em mm (A): Dimensões essenciais FIGURA 1 Cilindro metálico NBR 9895/1987 12 VISTA SUPERIOR Dimensões em mm FIGURA 5 - Prensa para determinação de t.S.C NBR 9895/1987 VISTA SUPERIOR 3,2 VISTA DE FRENTE Dimensões em mm FIGURA 3 - Prato perfurado com haste NBR 9895/1987 Dimensões: mm 69,6 49,6 6,35 Diâmetro da ponta Corte - Aço Figura 6 - Ponta de penetração Pressão (kpa) _P a P1 C P2 C Penetração (mm) 2,54 5,08 7,62 10,2 12,7 P' P1 _Pressões ideais para 2,54 e 5,08 mm a_Pressões corrigidas para 2,54 e 5,08 mm Figura 7 - Gráfico de correção NBR 9895/1987 Índice de suporte - Califórnia (%); Unidade (t/m3) Massa específica aparente seca (t/m3) Umidade ótima Umidade (%) Figura 8 - Apresentação final dos resultados