O documento descreve o ensaio de Índice de Suporte da Califórnia (ISC), também conhecido como CBR (California Bearing Ratio). O ensaio mede a resistência dos solos à penetração de um pistão sob diferentes cargas. O documento também apresenta o ensaio Mini CBR, uma versão modificada do CBR para amostras menores.

1. Rita Moura Fortes
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4. ÍNDICE DE SUPORTE CALIFÓRNIA (ISC) OU CBR (CALIFÓRNIA)
Esse ensaio foi concebido pelo Departamento de Estradas de Rodagem da California
(USA) para avaliar a resistência dos solos.
No ensaio de CBR, é medida a resistência à penetração de uma amostra saturada
compactada segundo o método Proctor. Para essa finalidade, uma pistão com seção
transversal de 3 pol2
penetra na amostra à uma velocidade de 0,05 pol/min.
O valor da resistência à penetração é computado em porcentagem, sendo que 100% é
o valor correspondente à penetração em uma amostra de brita graduada de elevada
qualidade que foi adotada como padrão de referência.
4.1 Ensaio de Capacidade de Suporte CBR (Índice de Suporte Califórnia – ISC)
O ensaio de suporte Califórnia CBR, California Bearing Ratio, é padronizado no Brasil
pela norma ABNT 9895.
O ensaio é composto por três etapas:
compactação do corpo de prova: são compactados com cinco teores de
umidade uma amostra, segundo o método Proctor. Com esta finalidade, o molde
grande de bronze ou material tratado (banho eletrolítico ou ferro galvanizado) de
diâmetro de 6 polegadas - aproximadamente152 mm é fixado na base perfurada,
mostrada na figura 4.1 (a), sendo colocado no fundo do molde um disco espaçador de
63,5 mm de altura, cuja função é de que o solo a ser compactado não ocupe
totalmente o molde, promovendo um espaço para posterior colocação da sobrecarga a
ser utilizada na determinação da expansão. Coloca-se o colarinho (figura 4.1 (a) e o
papel filtro no fundo do molde (figura 4.1 (b)), o molde é apoiado sobre uma base rígida
preferencialmente de concreto (massa superior a 100 kg) e o solo compactado em
cinco camadas, com o soquete grande, sendo que o número de golpes depende da
energia de compactação (normal – 12, intermediária – 26 e modificada – 55 golpes)
(vide esquema da figura 4.1 (c) e figura 4.2 (a)). É importante que sempre antes de
lançar nova camada se faça a escarificação da camada compactada, de maneira a
promover a aderência entre as mesmas. Após a compactação, retira-se o molde da
base perfurada, inverte-o retirando o disco espaçador e pesa-o (molde mais o solo)
(vide figura 4.2 (b). Determinando-se o teor de umidade é possível obter-se a curva de
compactação (γs x h) (figura 4.2 (c).
Figura 4.1 (a) Base perfurada, (b) colocação do papel filtro, (c) esquema da
compactação.
disco espaçador
Cinco camadas de solo
Soquete grande
Molde grande

2. Rita Moura Fortes
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Figura 4.2 - (a) compactação do corpo de prova, (b) pesagem e (c) curvas típicas
de compactação.
obtenção da curva de expansão: após a compactação: sobre o corpo de prova
dentro do molde cilíndrico, no espaço deixado pelo disco espaçador, é colocado o
prato com haste perfurado e sobre este o disco anelar de aço que é dividido em duas
partes com aproximadamente 2270 g (10 lbs) (vide figura 4.3 (a) e (b)), sendo que
cada parte da carga anular (5 lbs) corresponde a sobrecarga de aproximadamente 2,5
polegadas de pavimento. Sobre a haste do prato perfurado, é apoiada a haste`do
relógio comparador fixado no porta-extensômetro, anotando-se a leitura inicial (figura
4.3 (c)). Coloca-se o corpo de prova imerso por 4 dias, medindo-se a expansão (figura
4.4 (a)), que é definida como a relação entre o aumento de altura do corpo de prova
(expansão) e a sua altura inicial, expresso em porcentagem .
Figura 4.3 (a) Disco anelar de carga (b) e (c) montagem e esquema para determinação
da expansão.
.
Na figura 4.4 está apresentado corpos de prova imersos, sendo que na (c) e (d) tem-se
detalhes da medida para determinação da expansão.
(b)(a)
argila
areia
γs(g/cm³)
h (%)
silte
(c)
Solo compactado
Molde cilíndrico
Prato perfurado com haste
Disco anelar de
sobrecarga
Relógio comparador
Porta-extensômetro

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Figura 4.4 – Determinação da expansão.
medida da resistência à penetração: Retira-se o corpo de prova da embebição
e de sobre ele o prato perfurado com a sobrecarga e deixa escorrer (drenar) por 15
minutos. Após, recoloca-se a sobrecarga e leva-se o corpo de prova à prensa para ser
rompido através da penetração do pistão a uma velocidade de 1,27 mm/min. São
anotadas as leituras para as penetrações de 0,63; 1,27; 1,90; 2,54; 3,17; 3,81; 4,44;
5,08; 6,35; 7,62; 8,89; 10,16; 11,43 e 12,70 mm, sendo que esta última leitura
corresponde ao tempo de 10 minutos. No caso de se utilizar de uma prensa com anel
dinamométrico (figura 4.5 (a)), anota-se as leituras do relógio comparador acoplado ao
mesmo, em mm, que medem encurtamentos diametrais provenientes da atuação das
cargas. e multiplicando-se este valor lido pela “constante do anel”, que é obtida quando
da sua calibração (curva da carga aplicada ao anel versus a leitura do relógio
comparador), obtém-se o valor da carga, que dividida pela seção transversal do pistão
resulta no valor da pressão aplicada. No caso de se utilizar de uma célula de carga, a
leitura é direta (figura 4.5 (b) e (c)). A velocidade de penetração do pistão é controlada
com o auxílio de um cronômetro e do acompanhamento dos valores da penetração
registrados no relógio comparador fixado no pistão e com a haste apoiada no molde
(vide esquema da figura 4.5 (d).
Com este valores traça-se a curva pressão versus penetração ou carga versus
penetração (vide figura 4.6).
Figura 4.5 – Prensa do ensaio do CBR.
(d)(a) (b) (c)
relógio comparador
Anel dinamométrico
ou célula de carga
macaco
manivela
solo
sobrecarga
molde
pistão

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Figura 4.6 - Curva pressão versus penetração – gráfico com correção.
A correção da curva apresentada na figura 4.6 é necessária quando ocorre ponto de
inflexão, sendo necessário traçar a tangente até sua intersecção com eixo das
abcissas, obtendo-se o valor do deslocamento c, sendo que a curva corrigida iniciaria
no ponto de intersecção da tangente com o eixo das abcissas. Assim sendo, as leituras
P1 e P2, correspondentes respectivamente à penetração de 2,54 mm (0,1” ou 1000
psi) e 5,08 (0,2”ou 1500 psi) deverão ser deslocadas de c, como mostrado na figura
4.6, obtendo-se os valores P1’ e P2’, que são os valores da pressões corrigidas.
Este tipo de curva ocorre principalmente quando se utiliza equipamento manual, devido
a sensibilidade do operador no início do ensaio em relação a resposta dada pelo solo à
aplicação da carga, sendo difícil manter-se a velocidade constante. Hoje já existem
disponíveis equipamentos automáticos que mantém a velocidade de aplicação de
carga constante e portanto fornecem curvas sem necessidade de correção.
Para o cálculo do valor do índice de suporte Califórnia é adotado o maior dos valores
obtidos para as pressões lidas (se a curva não apresenta inflexão) ou corrigidas nas
penetrações de 2,54 mm e de 5,08 mm. Geralmente o valor correspondente à
penetração de 5,08 mm é o maior e caso ocorra o inverso, costuma-se repetir o ensaio
para dirimir qualquer dúvida. O valor do CBR é dado pela equação:
Os valores correspondentes à pressão padrão para as penetrações de 2,54 e de 5,08
estão na tabela 4.6 e são aquelas obtidas para a amostra de brita graduada de alta
qualidade que foi utilizada como padrão de referência e apresenta CBR = 100%.
Penetração (mm)5,08
(0,2”)
c 2,54
(0,1”)
c
P1
P1’
c
P2
P2’
Pressão
(MPa)
P1 e P2 Pressões lidas para 2,54 e 5,08 mm
P1’ e P2’ Pressões corrigidas para 2,54 e 5,08 mm
Pressão calculada (lida) ou pressão corrigida
ISC ou CBR =
Pressão padrão
X 100

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Tabela 4.1 – Valores correspondentes à pressão padrão para penetrações de 2,54 e
5,08 mm
Penetração (mm) Pressão Padrão (MPa)
2,54 6,90
5,08 10,35
Na figura 4.7 estão apresentados os resultados do ensaio, que deverão ser
apresentados em uma única folha:
curva de compactação (massa específica aparente seca versus teor de umidade):
assinalando-se a massa específica aparente seca máxima e o respectivo teor de
umidade (teor de umidade ótimo);
curva de expansão versus teor de umidade: destacando-se o valor da expansão
correspondente ao teor de umidade ótimo obtido na curva de compactação;
curva do CBR ou ISC versus teor de umidade: anotando-se o valor correspondente
ao teor de umidade ótimo (obtido na curva de compactação).
Figura 4.7 Apresentação dos resultados do ensaio para determinação da capacidade
de suporte (ISC ou CBR).
Yoder & Witczak recomendam a utilização da fórmula de correlação entre o valor de
CBR e o Módulo de elasticidade do material, desenvolvida por Huekelom e Foster onde
E = 1500 CBR porém que se faça com muita cautela.
Como o ensaio de CBR é largamente utilizado como elemento de dimensionamento de
pavimento e, o ensaio “in situ” apresenta grandes dificuldades logísticas, é prática
comum a coleta de material da jazida ou da cota na profundidade onde deve ser o topo
TEOR DE UMIDADE (%)
EXPANSÃO (%)
CBR (%)
Massa específica aparente máxima = x,xx g/cm3
Teor de umidade ótimo = y, y %
CBR = zzz,z %
Expansão = k,kk %
CBR hot
hotimo
γs máximo
Expansãohot
γs (g/cm3
)

6. Rita Moura Fortes
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da camada de subleito e sem que haja perda do teor de umidade, o material é
transportado ao laboratório e o ensaio é conduzido com compactação na energia
normal caso se deseje saber a ordem de grandeza do CBR para camada de subleito e,
energia intermediária no caso de reforço ou sub-base
4.2 Ensaio de Capacidade de Suporte Mini CBR
4.2.1 Generalidades
Esse ensaio, aliado aos ensaios de expansão e contração, gera resultados que
possibilitam o dimensionamento de pavimentos e a escolha de solos para reforço do
subleito, sub-bases, bases e acostamentos. O ensaio pode ser realizado com ou sem
imersão e sobrecarga e dependendo da finalidade para a qual o solo estudado será
utilizado, emprega-se energia de compactação “normal”, “intermediária” ou
“modificada”.
O método de ensaio é normalizado pelo DNER – ME 254/89 e DER/SP – M 192
4.2.2 Execução do ensaio
Este ensaio foi desenvolvido na Iowa State University, sendo que o valor obtido foi
designado por IBV (Iowa Bearing Value). O mesmo caracteriza-se por utilizar corpos de
prova de dimensões reduzidas, com 50 mm de diâmetro, e pistão de penetração de 16
mm de diâmetro.
Nogami efetuou adaptações no método de ensaio de Iowa, a fim de poder
correlacionar seus resultados com o CBR obtido segundo a norma do DNER. Os
motivos que levaram ao desenvolvimento dessa adaptação foram as limitações dos
procedimentos tradicionais de previsão do CBR, sobretudo com base nas propriedades
índices dos solos (granulometria e limites de Atterberg), e a sugestão do prof. Carlos
de Souza Pinto, da EPUSP e IPT.
Mais tarde verificou-se que o ensaio Mini CBR permitia uma grande flexibilidade nas
variáveis que influenciam o valor de suporte. Assim, é possível se determinar a
capacidade de suporte, sem imersão em água, com vários tipos de sobrecarga, com
vários teores de umidade e energias de compactação, com lâmina d’água na ocasião
da penetração do pistão, etc. Com essas variações, foi possível se caracterizar melhor
as peculiaridades dos solos tropicais, sem contudo aumentar, proibitivamente, a
quantidade da amostra necessária, o esforço físico para a execução dos ensaios e o
seu custo.
Muitas das peculiaridades dos solos tropicais, penosamente determinadas com uso do
CBR tradicional, foram facilmente confirmadas com o uso do Mini CBR. Observe-se
que o Mini CBR pode ser determinado utilizando-se corpos de prova compactados
segundo o procedimento Mini MCV, de amostras indeformadas (tanto de solos naturais
como compactados) e, inclusive, através de ensaios “in situ” (ou de campo).
Uma correlação do Mini CBR com o CBR foi desenvolvida empiricamente por Nogami
em 1972, considerando os solos mais típicos do Estado de São Paulo e a condição de
teor de umidade ótima e massa específica aparente máxima da energia normal.
Em 1987, verificou-se, no Laboratório de Tecnologia de Pavimentação da EPUSP, que
essa correlação poderia ser substituída pelo uso da carga padrão. Para o Mini CBR,
utilizam-se as mesmas cargas padrões adotadas para o CBR tradicional (72,6 e 108,9
kgf/cm2, respectivamente para penetrações de 2,54 e 5,08mm. Devido à menor
dimensão do pistão do Mini CBR, contudo, essas cargas devem corresponder a 1/3
dessas penetrações, isto é, respectivamente 0,84 e 1,7 mm.

7. Rita Moura Fortes
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Analogamente ao procedimento CBR tradicional, constitui rotina a determinação da
expansão, nos corpos de prova submetidos à imersão em água. O procedimento
adotado no caso do ensaio Mini CBR é similar ao tradicional, menos o tempo de
imersão, que é reduzido para 20 horas, e outras adaptações decorrentes do uso de
corpos de prova de pequenas dimensões.
A figura 4.8 ilustra a penetração do corpo de prova.
Figura 4.8 – Penetração do ensaio mini CBR.
O ensaio Mini CBR apresenta uma dispersão menor de valores de capacidade de
suporte em relação ao ensaio convencional.
A capacidade de suporte dos solos pode ser aferida “in situ” através do penetrômetro
Sul-Africano e da utilização de equipamentos portáteis acoplados a veículos (prensa
Mini CBR). Os resultados “in situ” apresentam valores de capacidade de suporte
superiores aos obtidos nos corpos de prova moldados na umidade ótima em
laboratório. Este fato reforça a constatação de que as bases e camadas do substrato,
em ambientes tropicais, trabalham numa umidade inferior à umidade ótima de
compactação.
.