Ensaios Fundamentais dos Solos para Construção

120 Pages·1969·20.263 MB·Portuguese

by  Major George E. Bertram

ENSAIOS FUNDAMENrr AIS
DOS SOLOS PARA
-
CONSTRUÇAO
pelo
Major George E. Bertram
"LIVROS TÉCNICOS"
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PORTUGUÊS-ESPANHOL" de peça" torneadas, furada",
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nadas, cscatc1ada;., perfiladas,
É o dicionário bilingue
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mais extenso e moderno já
retificadas.
publicado
Fatos e tC'orias há~icas da quí
mica orgàn ica moderna, fàcil
mente assimilável. Está orga
Noçúes fundamelltais doo tra· nizado de modo que um pro
Lal1lO~ e da tecnologia. Proc<"s fessor possa fàcilmente adaptar
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Ctensílios, Leis Fís:cas e eon- tempo disponível. Texto em
&clhos para o traLalho. inúmeros colégios superior..:::;.
ENSAIOS FUNDAMENTAIS
DOS SOLOS PARA
-
CONSTRUÇAO
pelo
Major George E. Bertram
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Benjamin B. Fraenkel
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Livro Ibero-Americano Ltda.'
Rio de Janeiro
APRESENTAÇAO
Ensaios fundamentais dos solos para construção são uma tradu
dução e adaptação do boletim técnico 107 da American Road Builders'
Association, divulgação de trabalJw do Major George E. Bertram apre
sentado à 48.'" reunião daquela associação.
tsse boletim explica detalhaJamente, com muita clareza, como se
podem fazer com o mínimo de instrumentos todos os ensaios fundamen
tais, e obter informações essenciais para o dimensionamento correto de
pavimentos e para o controle adequado de obras em execução.
tle já foi reimpresso cinco vêzes 1UlI sua versão original em inglês,
e tem sido amplamente divulgado nos meios rodoviários, entre técnicos
em aeroportos e nas escolas de engenharia em todo o mundJo. A clareza
de exposição e a exatidão com que o Major Bertram apresenta êsse
assunto fundame.ntal, de forma prática, fartamente ilustrado, mostrando
em todos os detalhes as operações essenciais para ensaio dos solos, tor
naram sua obra indispensável aos especialistas na matéria e aos países
que desejam executar obras de terra de acôrdo com a técTllica moderna,
conseguindo construí-las com economia e alto padrão técnico, resistên
cia adequada e grande durabilidade.
A International Road Federation lançou em 1961 UI primeira edi
ção dêsse manual em espanhol e depois disso já publicou mais duas
edições, prestando assim uma colaboração de valor inestimável UI todos
os países onde se fala essa língua.
Agora, Livro fbero-Americano Ltda. lançando no Brasil em por
tuguês um livro consagrado que coloca ao alcance de qualquer pessoa
um dos assuntos mais importantes na técnica das obras de terra, e das
obras construídas sôbre materiais terrosos, está sem a menor dúvida
prestando uma colaboração valiosíssima a êste país, tão necessitado de
transportes econômicos e de obras construídas com e.conomia.
Eng.9 Benjamin B. Fraenkel
Professor de Estradas
Rio de Janeiro
31 de janeiro de 1969
íNDICE GERAL
Págs.
Apresentação ....................... ... ........................... 3
Ensaios Fundamentais dos Solos para a Construção .... .... ..... .. ... . 7
I - Identificação dos SO:05 no Campo ..... .. ......... ............. 11
II - Instrumental .. .... ...................... ...... ............. 17
III - Organização do Laboratório ......................... .. .. ..... 31
IV - Sondagens e Tomada de Amostras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
V - Execução dos Ensaios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
a) Quarteio de Amostras ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
b) Secagem das Amostras .................................. 51
c) Pesagem de Materiais ..... ..... ......................... 52
d) Massa Específica Relativa ...... ......................... 56
e) Teor de Umidade .. .... ........ .. ........ ...... ........ 59
f) Ensaio de Granulometria .. ....... ............. .. ........ 60
g) Ensaios de Plasticidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
h) Massa Unitária ou Densidade .. ......... ............ .. .. . 83
i) Compactação para Umidade Ótima ................. ....... 93
.j) Ensaio Califórnia (CBR) ................ .. ..... ......... 99
l) Compressão em Amostras não·confinadas .. ... ...... ... ... 113
m) Resumo dos Resultados dos Ensaios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
n) Carga sôbre Placa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
o) Prova de Trânsito 123
p) Ensaios de Solos Coesivos ................ ... ... .. ... .. . 127
ENSAIOS FUNDAMENTAIS DOS SOLOS
PARA A CONSTRUÇAO
pelo
Major George E. Bertran, Corps o, Engineers, U. 5. Army
Tradução de Benjamin B. Fraenkel
Os ensaios dos solos que com tan Identifi~ão dos solos
ta freqüência estão associados às
obras de engenharia em tempo de O primeiro requisito para um
paz, representaram importante ati programa de solos é ter pessoal
vidade nas obras militares durante treinado que possa fazer os estudos,
a Segunda Guerra Mundial. A prin tirar amostras representativas dos
cipal aplicação dos conhecimentos materiais, fazer ensaios e fornecer
de solos foi na construção de aero os dados necessários para dimen
Dortos. Para construir êsses cam sionamento. A identificação dos so
pos de aterrissagem economizando los é especialmente importante por
trabalho humano e materiaiE, foi que, feita corretamente desde o
essencial projetar e dimensionar princípio, ajudará muito todo o tra
com base no conhecimento dos so
balho.
los existentes em cada local. Essa
mesma técnica pode ser aplicada
11: necessário dispor de
agora para construção de estradas.
instrumental adequado
Instrumentos robustos, simples
e econômicos Para fazer os ensaios de solos é
necessário dispor de instrumental
A principal conclusão valiosa simples, forte e completo. Ao rela
para construções em tempo de paz, cionar o equipamento é preciso, não
que tiramos desta revisão dos ins sàmente incluir tôdas as peças es
trumentos militares para ensaios de senciais para os ensaios, como tam
solos, foi que podem-se empregar bém ferramentas e materiais que
amplamente instrumentos extrema permitam executar o trabalho com
mente simples e econômicos. ~sse eficiência. O equipamento recomen
material é especialmente valioso dado se divide em três categorias:
para órgãos encarregados da cons (a) equipamento para prospecção
trução de estradas ou de aeropor de solos, (b) equipamento para
tos que não possam dispor de gran identificação de solos e (c) equipa
des laboratórios para ensaios de so mento para ensaios destinados ao
los. dimensionamento dos pavimentos.
8 ENSAIOS DE SOLOS
Instrumental resistência ao esfor~o cortante
triaxial e a outras propriedades dos
Ferramentas para tirar amos solos.
tras, que incluem: trado com exten
sões e cabo, balança de mola para
Simplificação dos ensaios
30 kg (cêrca de 60 libras), balde
galvanizado, fogareiro a gasolina,
Êste manual está dividido em
parafina, e sacos para amostras.
cinco capítulos: I - Identificação
Êsses utensílios servem, não só pa
dos solos no campo; II - Instru
ra tirar amostras durante os reco
mental; III - Organização do la
nhecimentos preliminares, como
boratório; IV - Sondagem do solo
também para contrôle da obra du
e tomada de amostras, e V - Exe
rante sua execução.
cuçãG dos ensaios.
Outros utensílios são necessários
para os laboratórios de campo em Cada um dêsses capítulos está de
geral. Compreendem estufa para vidamente ilustrado com gravuras,
secar amostras, peneiras, balanças, fotografias e diagramas. Essa dis
aparelho para limite de liquidez, posição foi adotada porque o ma
equipamento para compactação, e nual é um guia para os encarrega
materiais diversos. Com êsse ma dos de executarem pessoalmente o
terial podem-se fazer 'os ensaios trabalho de tomar amostras e de
usuais, como: análise granulométri fazer os ensaios, que podem não ter
ca, limites de Atterberg e ensaios nenhuma experiência prévia de me
de contrôle, assim como determina cânica dos solos. Ao ministrar ins
ções do teor de umidade, densida truções, com muita clareza, pro
de e ensaios de compactação. curamos não apenas ajudar a ins
truir o pessoal, mas também facili
O equipamento maior compreen
tar uma fonte de consultas simples
de o destinado ao ensaio califórnia,
e completa.
usualmente chamado CBR (do in
glês: Califórnia Bearing Ratio). O capítulo I sôbre identificação
Os moldes, os instrumentos de de solos no campo, além de forne
medida e os pesos são de modelos cer informações de todos os méto
padronizados. Para aplicar carga dos visuais para determinar o tipo
às amostras compactadas usa-se de solo, mostra a importância da
uma prensa de campo com maca.co identificação correta dos solos, as
hidráulico. Além dos ensaios CBR sim como do confronto contínuo da
em material de subleito e de base, identificação feita, com os resulta
a prensa pode servir para ensaios dos dos ensaios.
de compressão em geral. O capítulo II sôbre instrumental
O equipamento de ensaios e os relaciona e identifica todo o mate
procedimentos descritos neste ma rial. Contém instruções para os cui
nual são considerados fundamen dados e ajustes das balanças, dos
tais. Existem outros aparelhos pa macacos hidráulicos e dos instru
dronizados para ensaios destinados mentos de medida. Inclui notas su
à permeabilidade, à consolidação, à plementares sôbre peças de equipa-
I - IDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS 9
mentos que podem ser improvisa 79 encontra-se um esquema mos
dos no campo. trando como se efetuam os cál
culos do «limite de plasticidade», e
O capítulo III sôbre organização
indicando todo o caminho a seguir
do laboratório indica os detalhes
na execução do ensaio.
mais importantes a levar em conta
na montagem do equipamento num Incluímos também nesse capítu
abrigo, numa instalação semi-per lo uma ligeira descrição dos méto. .
manente como um telheiro, ou num dos para fazer provas de carga no
edifício existente; de modo a. se fa terreno, no próprio. campo, assim
zerem os ensaios do melhor modo como provas com trânsito pesado,
possível e se protegerem os instru embora uma descrição mais ampla
mentos. dessas provas saísse do âmbito clês
No capítulo IV sôbre prospecção te manual.
do solo e tomada de amostras, in
dica-se como tomar amostras para Finalidades e Estensão
verificar o teor de umidade do ma
terial ensacado, e como tomar
Êste manual descreve um instru
amostras indeformadas. Incluem
mental de laboratório para ensaios
se instruções para tomar aponta
de solos, assim como sua utilização
mentos, para preparar croquis de
na prospecção e ensaio em campos
localização das prospecções, e para
de aviação, em estradas e em fun
numerar e remeter as amostras.
dações, pouco profundas, para edi
fícios.
Ensaios dos solos, ponto por ponto
Abrange o seguinte:
Talvez o capítulo mais importan
te seja o V que se refere à exe 1 - Descrição e cuidados neces
cução dos ensaios. Êle começa com sários com os instrumentos;
uma relação dos ensaios que po
2 - Tomada das amostras e
dem ser feitos com o equipamento
execução dos ensaios;
indicado e com um esquema indi
cando a quantidade de solo neces 3 - Modo de improvisar mate
sária para cada ensaio. Êsse esque rial para ensaios a fim de
ma se encontra na página 48 e me complementar o equipa
rece um estudo especial. A página mento existente ou substi
49 e outras contém gravuras para tuí-lo quando não estiver
ilustrar o texto. O procedimento disponível.
para fazer cada ensaio é descrito
4 - Sugestões quanto a provas
«ponto por ponto». Mostram-se
de carga no terreno com
exemplos de cálculos com dados, e
placas ou com trânsito de
também de traçado dos diagramas
veículos pesados;
necessários, mostrando o método
de marcar os pontos e de utilizar 5 - Guia para identificação dos
os diagramas traçados. Na página solos no campo.
10 I - IDENTIFICAÇÃO DOS SOLOS
Na execução de ensaios de so 1 pé cúbico de água pesa 62.2
los é necessário com freqüência libras
converter unidades métricas em
umidades inglês as e vice-versa.
Não estão incluídos os métodos de
exploração e ensaio de solos para
fundações profundas.
1 galão de água pesa 8,34 libras
FATORES DE CONVERSÃO
Multiplicar Por Para obter
Cento ~úblcos ,06102 Pol. cúbicas
Pol. cúbicas 16,39 Cento cúbicos
Pol. cúbicas ,0005787 Pés cúbicos
Centlmetroa
Pés cúbicos 28.320, cúbicos
Pés cúbicos 1.728, Pol. cúbicas
Pés cúbicos 7,48 Galões
Centlmetros 10 Ml\!metros
Centlmetros 0,3937 Polegadas
Centlmetros 0,0328 Pés
Pés 30,48 Centlmetros
Galões 0,1336 Pés cúbicos
Gramas 0,001 Quilogramas
Gramas 0.0022 Libras
Polegadas 2,540 Centlmetros
Polegadas 25,40 Milimetros
Quilogramas 2,205 Libras
Quilogramas 1,000, Gramas ,
Quilogramas
por centlme-
tro quadrado 1,024 Ton. Inglêsa5
p/pés quadro
Mlllmetros 0,1 Centlmetros
Ml\!metros 0,03937 POlegadas
Libras 453,6 Gramas
Libras 0,4536 Quilogramas
Libras por
poleg. qua-
drada 0,072 Ton. Inglesas
p/pés quadro
Centlmetros
Quartos 946,8 cúbicos
Quartos 57,75 Pol. cúbicas
Centlmetro9 Polegadas
quadrados 0,1550 quadradas
POlegadas Centlmetros
quadradas 6,452 quadrados
I -IDENTIFICAÇAO DOS SOLOS NO CAMPO -
Págs.
Classificação e Descri(;ão ............................................ 11
Ensaios para Identificação .......................................... 12
Para contrôle adequado dos so que freqüentemente devem-se to
los é necessário identificá-los cor mar decisões essenciais basea
retamente. A falta de tempo ou de
das nesse reconhecimento. Mesmo
meios faz com que freqüentemente
quando o tempo e os meios permi
seja impossível fazer ensaios demo
tem ensaios de laboratório, faz-se
rados para classificá-los. A habili
um exame ao tomar a amostra, a
dade para identificá-los no campo
por simples inspeção visual e seu fim de descrever o solo correta
exame ao tato são importantes, já mente.
CLASSIFICAÇÃO E DESCRiÇÃO
MATF:RIA SILTE
ORGANICA
ARGILA
Principais tipos de solos to dos tipos básicos de solos e das
características das suas misturas.
Para sua identificação todos os
solos podem grupar-se em cinco ti
Descrição geral dos tipos básicos
pos: cascalho, areia, silte, argila e
matéria orgânica; e várias combi
o
nações dêsses tipos. Na natureza os cascalho é constituído por
solos raramente se encontram cons grãos inorgânicos grandes, com
tituídos por êsses tipos isolados, diâmetros maiores que 1/4 de po
mas formando misturas. A identifi legada (cêrca de 6 mm). Os peda
cação e classificação dos solos no ços grandes chamam-se pedras, e
campo baseia-se no reconhecimen- quando são maiores que 10 pole-