Revisão Ensaios- Edital 2009

1. Concurso TCU- ACE 2009 Revisão Ensaios- Edital 2009 Prof.: Eduardo Nery

2. EDITAL 2009 1 Análise de relatório de sondagens. 2 Fundamentos de projetos de obras rodoviárias: terraplanagem, pavimentação, drenagem, meio-ambiente, sinalização, obras de arte especiais, correntes e obras complementares. 3 Materiais: características físicas e aplicações. 4 Ensaios técnicos. Tipos e finalidades. 4.1 Material betuminoso: determinação da penetração, determinação da viscosidade Saybolt-Furol, determinação do teor de betume para cimentos asfálticos de petróleo.

3. 4.2 Solos: determinação do teor de umidade, determinação da densidade real, determinação do limite de liquidez, compactação, determinação do módulo de resiliência, determinação de expansibilidade, determinação da massa específica aparente in situ, determinação da massa específica in situ, análise granulométrica por peneiramento, determinação do limite de plasticidade, determinação do Índice de Suporte Califórnia, determinação dos fatores de contração, determinação da umidade. 4.3 Agregado: adesividade a ligante betuminoso, determinação da abrasão “Los Angeles”, análise granulométrica e determinação do inchamento de agregado miúdo. 4.4 Solos e agregados: equivalente de areia. 4.5 Misturas betuminosas: percentagem de betume, determinação da densidade aparente, determinação do módulo de resiliência, determinação da resistência à tração por compressão diametral, ensaio Marshall e determinação da ductilidade.

4. 4.6 Pavimento: determinação das deflexões pela Viga Benkelman e pelo Falling Weight Deflectometer – FWD. 5 Análise orçamentária: Sistema de Custos Rodoviários do DNIT (SICRO) - metodologia e conceitos, produtividade e equipamentos. 6 Principais impactos ambientais e medidas mitigadoras. 7 Fiscalização: acompanhamento da aplicação de recursos (medições, cálculos de reajustamento, mudança de data-base), análise e interpretação de documentação técnica (editais, contratos, aditivos contratuais, cadernos de encargos, projetos, diário de obras). 8 Conservação e manutenção de rodovias, conforme normas do DNIT.

5. Ensaios Técnicos- 4.1 Material Betuminoso • Determinação da penetração • mede a consistência do CAP pela penetração, em décimos de milímetros, de uma agulha de 100 g durante 5 segundos a uma temperatura de 25° C. • Não se admite CAP com penetração menor que 15 (asfalto quebradiço) • Quanto maior a penetração, menor a viscosidade

6. Ensaios Técnicos- 4.1 Material Betuminoso • determinação da viscosidade Saybolt-Furol é o tempo em segundos em que 60 ml de uma amostra de material betuminoso flui através do orifício (viscosímetro “Saybolt-Furol”) numa determinada temperatura • A viscosidade Saybolt Furol (Fuel and Roads Oils) é expressa pela unidade tempo em segundo (SSF). • As temperaturas de usinagem e aplicação do CBUQ na pista devem estar de acordo com o gráfico viscosidade x temperatura, determinado no ensaio Saybolt-Furol. (ver apresentação aula pavimentação)

7. 4.1 Material Betuminoso- Viscosidade Saybolt-Furol Curva Temperatura x Viscosidade Viscosidade para compactação na pista Viscosidade para usinagem - Temperatura acima da temperatura ótima=> exsudação (fluimento do asfalto) - Temperaturaabaixo da ótima=> envelhecimento prematuro

8. Determinação do teor de betume para cimentos asfálticos de petróleo (solubilidade). Indicativo da quantidade de betume puro e da qualidade do asfalto. É chamado de ensaio da Solubilidade e utiliza-se o frasco de Erlenmeyer. No cimento asfáltico do petróleo a fração solúvel no CCl4 (tetra cloreto de carbono) ou o C2HCl3 (tricloroetileno) representa os ligantes ativos do asfalto. Pode também ser usado o CS2 (bissulfeto de carbono), porém de odor desagradável

9. Determinação do teor de betume para cimentos asfálticos de petróleo. As etapas principais do ensaio são as seguintes: a) Pesar a amostra de asfalto antes do ensaio b) Dissolver a amostra em um solvente (C2HCl3 ou CCl4 ou CS2 ) c) Filtrar o material para remoção da parcela insolúvel d) Secar e pesar a parte insolúvel A diferença entre o peso inicial e o peso insolúvel, expressa em %, representa a solubilidade do CAP. - Nos CAPs: 99,5 % é solúvel no CS2 ou CCl4. - Nos CANs: 60 a 80 % é solúvel no CS2 ou CCl4. - Nos Alcatrões: 75 a 88 % é solúvel no CS2 ou CCL4. Pavimentação- UFJF

10. Ensaios Técnicos- 4.2 Solos • determinação do teor de umidade • - Norma: DNIT- ME-213/94 • Relação entre a massa de água e a massa das partículas sólidas (Pa/Ps) • Pesar a amostra do solo e após secá-la em estufa na temperatura de 100º C + ou – 5ºC, até que a sua massa permaneça constante. • Em geral leva de 15 a 16 h para a completa secagem. • determinação da umidade • Método speedy (ME-052/94) • amostra do solo é colocada no aparelho Speedy em contato com carbureto de cálcio. A reação entre a substância e a água presente no solo gera uma variação interna de pressão que é medida pelo aparelho e indica a umidade do solo. • Mede a umidade de solos e agregados miúdo

11. Determinação da umidade (cont.) - Método do álcool (ME- 088/94) Coloca-se uma amostra úmida de solo em uma cápsula (pesa-se a cápsula sem e com a amostra úmida). Em seguida derrama-se álcool na amostra, para após inflamá-lo. Repete-se a operação com álcool por três vezes até que o solo fique seco. • Observações sobre a determinação da umidade: • Existe também o método da frigideira, em que o solo é secado em uma frigideira sob fogo constante. No entanto, este procedimento não está previsto nas normas de ensaios do DNIT. • O método speedy a determinação é rápida, porém os resultados não são muito precisos.

12. Determinação da densidade real (DNIT ME-093/94) • Relação entre a massa específica do corpo e a da água nas condições do ensaio. É expressa em número adimensional • Utiliza-se o Picômetro - O valor da densidade real deverá ser referido à água, à temperatura de 20ºC, calculado por:   D20 = k20 x DT Onde: D20 = densidade real do solo a 20ºC; DT = densidade real do solo à temperatura T. K20 = razão entre a densidade relativa da água a temperatura T e a densidade relativa da água a 20ºC. DT= (P2-P1) / ( (P4-P1)-(P3-P2)) onde: DT = densidade real do solo à temperatura T; P1 = peso do picnômetro vazio e seco, em g; P2 = peso do picnômetro mais amostra, em g; P3 = peso do picnômetro mais amostra, mais água, em g; P4 = peso do picnômetro mais água, em g.

13. Determinação do limite de liquidez (DNIT- ME-122/94) • é o teor de umidade acima do qual o solo adquire o comportamento de um líquido. • Determinado com o auxílio do aparelho de Casagrande, o limite de liquidez (LL) do solo é o teor de umidade para o qual se une o sulco aberto na amostra de solo com 25 golpes do aparelho. • Amostra: 70 g de material que • passa na peneira nº 40 (0,42mm)

14. Determinação do limite de Plasticidade (DNIT- ME-082/94) • é o teor de umidade acima do qual o solo adquire o comportamento plástico. O solo perde a capacidade de ser moldado e passa a ficar quebradiço • O ensaio consiste, basicamente, em se determinar a umidade do solo quando uma amostra começa a fraturar ao ser moldada com a mão sobre uma placa de vidro, na forma de um cilindro com cerca de 10 cm de comprimento e 3 mm de diâmetro. • Amostra: 50 g de material que passa na peneira nº 40 (0,42mm)

15. Determinação do Módulo de Resiliência Solos (DNIT- ME-131/94) • Resiliência- capacidade do solo recuperar o estado após cessada a atuação de uma força. • - O módulo resiliente, determinado em ensaio triaxial de cargas repetidas, é a relação entre a tensão desvio σd = (σ1 - σ3 ) e a deformação específica vertical recuperável (resiliente) εr. onde Δh é o deslocamento vertical máximo, medido no ocislógrafo, e ho é o comprimento inicial de referência do corpo de prova cilíndrico - Dois transdutores mecânico – eletromagnéticos tipo LVDT (“linear variable differential transformer”), medem as deformações resilientes que são registradas em um ocislógrafo.

16. Determinação do Módulo de Resiliência Solos (DNIT- ME-131/94) Características do ensaio: - Repetição do carregamento: 200 ciclos; - Freqüência: 20 solicitações por minuto - Duração: 0,10 segundos.

17. Determinação do Módulo de Resiliência Solos (DNIT- ME-131/94)

18. Módulo de Resiliência dos Solos Considerações Gerais: - módulo de resiliência de solos depende de sua natureza (constituição mineralógica, textura, plasticidade da fração fina) umidade, densidade e estado de tensões. - A percentagem das frações de silte aumentam o grau de resiliência dos solos (baixo MR). - Os solos saprolíticos siltosos micáceos e/ou caolínicos caracterizam-se por baixos valores de MR, independentemente da tensão de confinamento e da tensão de desvio.

19. Ensaios Técnicos- 4.2 Solos -Determinação da massa específica aparente in situ Norma: DNIT ME-036/94- Emprego do balão de borracha Consiste na introdução de um balão de borracha num buraco previamente perfurado, que quando cheio de água, permite a leitura do volume que a amostra ocupava. É um método que não se adapta a solos moles que se deformem sob uma pequena pressão ou em que o volume do buraco não possa ser mantido num valor constante.

20. Massa específica aparente in situ • Determinação da Norma: DNIT ME 092/94 • Método: Frasco de Areia Massa Específica Aparente Úmida = mv / Vt = (mS + ma) / Vt Massa Específica Aparente Seca = Massa Esp. Apar. Úmida/ 1+h Grau de Compactação (GC) = γS (campo) x 100 γSmax (laboratório)

21. Massa específica in situ • Norma: DNIT ME 037/94 • Método: Emprego do Óleo • Após executado o furo no solo e recolhida a amostra com auxílio da bandeja, verte-se óleo SAE 40 no furo e determina-se o volume necessário para preenchimento da cavidade por meio da leitura. (O óleo é previamente colocado em uma proveta de 1000ml) - Massa Específica Aparente Úmida = mv / Vt = (mS + ma) / Vt - Massa Específica Aparente Seca (γS) = Massa Esp. Apar. Úmida/ 1+h Grau de Compactação (GC) = γS (campo) x 100 γSmax (laboratório)

22. - Determinação da Expansibilidade • Norma: DNIT ME-029/94 • Finalidade: determinar a variação volumétrica de uma amostra de solo que passa na peneira nº40, por meio de aparelho próprio e deflectômetro que exerce carga de 100gf sobre a amostra • Etapas: • Compactação, com soquete próprio, da amostra dentro do corpo cilíndrico com 15 mm de altura e 60 mm de diâmetro • Montar o aparelho (figura da página seguinte) • 3) colocação do aparelho dentro do recipiente de vidro (apoiar deflectômtero no eixo do corpo cilíndrico) • 4) Encher o recipiente de água destilada • 5) Registrar a variação volumétrica (leituras deflectômetro)

23. - Determinação da Expansibilidade

24. - Determinação da Expansibilidade

25. - Determinação da Expansão • Norma: DNER-ME 049/94 • Ensaio realizado junto com o de CBR • Etapas: • 1) Compactar corpo de prova na umidade ótima • 2) Sobrecarga de discos (>4,5 kg) • 3) Imersão por quatro dias (leitura a cada 24 horas) • 4) Expansão volumétrica (ao final de quatro dias) • Material com expansão maior que 4%=> ruim para rodovias • Obs: Os valores dos ensaios de expansibilidade não são os mesmos do de expansão

26. Fatores de Contração O ensaio consiste em moldar em uma cápsula uma amostra com alto teor de umidade, secá-la em estufa e determinar-se a umidade da amostra contraída . - Limite de contração representa a umidade abaixo da qual o solo não mais se contrai ao secar Razão de contração - é a razão entre uma dada mudança de volume e a correspondente mudança do teor de umidade acima do limite de contração. RC= Ps/Vs Mudança volumétrica - é o decréscimo de volume ocorrrido ao longo do ensaio até se chegar ao LC. MV = (H1- LC)RC

27. Outros itens do Edital- Análise Granulométrica solos - Apresentação e apostila aula 1- Compactação- Apresentação e apostila aula 1- CBR- Apresentação e apostila aula 1

28. Ensaios Técnicos- 4.3 Agregados • Adesividade a ligante betuminoso • DNER ME 078/94 • fixa o modo pelo qual se verifica a adesividade de agregado graúdo ao ligante betuminoso. Define-se adesividade de agregado ao material • betuminoso como a propriedade que tem o agregado de ser aderido por material betuminoso. É verificada pelo não deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado, quando a mistura agregado-ligante é submetida, a 40° C, à ação de água destilada, durante 72 horas. • DNER ME 079/94 • Descreve método para determinar adesividade de agregado a ligante betuminoso. É aplicado para agregado passante na peneira com 0,59 mm de abertura. Neste ensaio a adesividade é avaliada pelo não deslocamento da película betuminosa que recobre o agregado, quando a mistura agregado-ligante é submetida à ação da água destilada fervente e às soluções molares de carbonato de sódio ferventes.

29. Agregados- Abrasão Los Angeles • Resistência da rocha quando submetida à abrasão de abrasivos especificados • - Simula a ação do tráfego e do atrito entre os grãos pela ação abrasiva e impacto de esferas metálicas. Pi = 5 kg retido na # nº 8 Pf = mat. retido na # nº 12 após 500 rotações (v = 33 rpm)

30. Agregados- Análise Granulométrica • Norma:DNIT 083/98 • Curva de Fuller • P = 100 x (d/D)n • onde “d” é o diâmetro da peneira em questão, P é a porcentagem total passante ou mais fina que a peneira, • “D” é o tamanho máximo do agregado e • “n” é um coeficiente variável. • Para se obter a densidade máxima de um agregado o coeficiente “n” deve ser • igual a 0,5. Curvas de graduação aberta: são aquelas onde existe uma deficiência de finos, sobretudo de material que passa na # 200. Satisfazem a equação de F.T. para n > 0,6.

31. 4.3 Determinação do inchamento dos Agregados • Norma: DNIT ME 192/97 (ou NBR 6467 ) • O inchamento do agregado miúdo é o fenômeno da variação • do volume aparente, provocado pela absorção de água livre pelos grãos e que incide sobre a sua massa unitária. • Coeficiente de inchamento- Quociente entre o volume úmido e o volume seco de uma massa de agregado miúdo • - Umidade crítica- umidade a partir da qual o coeficiente de inchamento pode ser considerado constante e igual ao coeficiente médio de inchamento • - Coeficiente de inchamento médio- Média entre o coeficiente de inchamento máximo e aquele correspondente à umidade crítica

32. 4.3 Determinação do inchamento dos Agregados

33. 4.3 Determinação do inchamento dos Agregados C = Coeficiente de inchamento médio B = Define a Umidade Crítica

34. Água Finos Areia H h 4.3 Agregados- Equivalente de Areia - Consiste em agitar energicamente uma amostra de solo arenoso numa proveta contendo solução floculante e, após o repouso, determinar a relação entre o volume de areia e volume de areia mais o de finos que se separam da areia e floculam. - Em uma areia pura o EA é 100% EA (%) = (h/ H) x 100

35. 4.5 Misturas Betuminosas • Percentagem de betume (Norma DNIT 053/94) • Etapas: • Pesa-se uma amostra de material betuminoso • Coloca-se a amostra de material betuminoso no aparelho extrator (centrifugador) Rotarex; • Despeja-se 150 ml de solvente (Tetra cloreto de carbono para CAP e Benzol para alcatrão) no interior da amostra e espera-se 15minutos até o acionamento do aparelho. • Repete-se a operação até que o betume seja totalmente retirado, permanecendo apenas os agregados na mistura (o solvente sairá claro) • Pesa-se o agregado livre de betume. A diferença entre o peso inicial e o final indicará o teor de betume

36. 4.5 Misturas Betuminosas • Determinação da densidade aparente (Norma DNIT 117/94) • Etapas: • 1) Pesa-se o corpo-de-prova ao ar- P’ • 2) Pesa-se o corpo-de-prova imerso em água (pesagem hidrostática)- P • Obs: • - Se a mistura tiver acima de 7% de vazios, parafinar o corpo-de-prova e pesá-lo. Se os vazios forem maior que 10%, impermeabilizá-lo com fita isolante e pesá-lo • - Utilizar frasco de Le Chatelier

37. 4.5 Misturas Betuminosas • Determinação do Módulo de Resiliência • Norma DNIT 133/94) • Equipamento: Compressão diametral de carga repetida • O módulo de resiliência (MR) de misturas betuminosas é a relação entre a tensão de tração (τσ), aplicada repetidamente no plano diametral vertical de uma amostra cilíndrica de mistura betuminosa e a deformação específica recuperável (τε) correspondente à tensão aplicada, numa dada temperatura. Munido de transdutores LVDT (''Iinear variable differential transformer"), cujo funcionamento consiste em transformar as deformações durante o carregamento repetido em potencial elétrico, cujo valor é registrado no oscilógrafo.

38. 4.5 Misturas Betuminosas- Determinação do Módulo de Resiliência MR- Módulo de Resiliência em Kgf/m² F- Carga vertical aplicada diametralmente no corpo-de-prova (kgf) - A freqüência de aplicação da carga (F) é de 60 ciclos por minuto, duração de 0,10 segundo.

39. 4.5 Misturas Betuminosas- Módulo de Resiliência

40. 4.5 Misturas Betuminosas- Módulo de Resiliência

41. 4.5 Misturas Betuminosas- Módulo de Resiliência Todo o processo de aplicação das cargas repetidas pelo pistão de cargas é controlado por um software especialmente desenvolvido para a realização dos ensaios de cargas repetidas.

42. 4.5 Misturas Betuminosas- Módulo de Resiliência

43. 4.5 Misturas Betuminosas • Determinação da determinação da resistência à tração por compressão diametral • Norma: DNIT ME-138/94 • Calculado a resistência a tração de corpo-de-prova rompido

44. 4.5 Misturas Betuminosas • - Ensaio Marshall • Norma: DNER ME- 043/95 • Ver aulas 4 e 5 (fotos dos aparelhos na sequencia) • Determinação dos Valores de Estabilidade e Fluência (em CAP e Alcatrão) • Os corpos de prova dos cinco traços moldados, após 30 minutos de imersão em banho Maria, a 60ºC (CAP) ou 38º(Alcatrão), deverão ser rompidos em prensa Marshall, obtendo-se os valores de estabilidade em kg e fluência em mm no fluômetro. • -O molde com o corpo de prova (semiconfinamento) é levado à prensa Marshall e adaptado o medidor de fluência. A velocidade de aplicação de carga promovida pela prensa é de 5 cm/min.

45. 4.5 Misturas Betuminosas- Ensaio Marshall • - A aplicação do carregamento se dá pela elevação do êmbolo. • Durante o processo de carregamento e ruptura do corpo de prova são feitas as seguintes leituras: • Carga de ruptura no anel dinamomêtrico (em Kgf) Þ Estabilidade Marshall • Diferença de leitura de deformação no medidor de fluência Þ Fluência

46. 4.5 Misturas Betuminosas

47. 4.5 Misturas Betuminosas

48. 4.5 Misturas Betuminosas- Ensaio Marshall • Determinação do teor ótimo de ligante: • Deve satisfizer, ao mesmo tempo, os limites especificados para os vários parâmetros de interesse. • - Parâmetros: Densidade Real e Aparente (D,d), Porcentagem de Vazios (%vv), Porcentagem dos Vazios do agregado Mineral (%VAM) e Relação Betume-Vazios (RBV). Estabilidade e fluência. • O teor ótimo de ligante é adotado como sendo o valor médio dos seguintes teores de asfalto: • a) Porcentagem de asfalto correspondente à máxima Estabilidade • b) Porcentagem de asfalto correspondente à máxima Densidade Aparente • c) Porcentagem de asfalto correspondente à média dos limites estabelecidos nas especificações para a Porcentagem de Vazios • d) Porcentagem de asfalto correspondente à média dos limites estabelecidos nas especificações para a Relação Betume-Vazios • Teor Ótimo de Asfalto = (t1 + t3 + t4 + t5)/4

49. 4.5 Misturas Betuminosas- Determinação da Ductilidade (DNIT ME- 163/98) • Distância em mm que uma amostra de material betuminoso se rompe quando submetida a tração, em condições padronizadas. • Temperatura de execução do ensaio:25ºC • Velocidade de tração: 50 + ou – 2,5 mm/min - A medida da ductilidade é tomada como a distância máxima que o corpo de prova conseguir se estender até o momento da ruptura. Deve-se tomar a média de três determinações para o valor da ductilidade final.

50. 4.5 Misturas Betuminosas- Determinação da Ductilidade Aparelho para determinação da ductilidade