Rita Moura Fortes 1/1 5. ENSAIO DE RESILIÊNCIA 5.1 Definição O termo resiliência significa energia armazenada em um corpo deformado elasticamente, que é desenvolvida quando cessam as tensões causadoras das deformações; ou seja, é a energia potencial de deformação. (Medina, 1997) 5.2 Ensaios de cargas repetidas A força aplicada atua sempre no mesmo sentido de compressão, de um valor zero até um máximo, voltando a anular-se ou atingir um valor mínimo definido para voltar a atuar após pequeno intervalo de repouso (fração de segundo), de maneira a reproduzir as condições de campo. A amplitude e o tempo de pulso dependem da velocidade do veículo e da profundidade em que são calculadas as tensões e deformações produzidas. A freqüência representa o volume ou fluxo de veículos (Medina, 1997). O estado de tensões em um elemento do subleito ou de camada do pavimento varia com a posição da carga móvel P. A aplicação de uma carga vertical leva ao surgimento de uma tensão vertical (σ v ) e uma tensão horizontal(σ h ), conforme mostrado na figura 5.1. Figura 5.1 – Tensões normais e tangenciais (Medina, 1997). Os ensaio drenados são comumentes usados por simularem melhor as condições de campo . No entanto é difícil medir a pressão negativa da água nos poros (sucção) e obter-se as pressões efetivas, pois os materiais costumam ficar parcialmente saturados, assim sendo os resultados são expressos em termos de pressões totais (Medina, 1997). O módulo resiliente no ensaio triaxial de cargas repetidas é definido com a tensão desvio σ d = (σ 1 - σ 3 ) dividido pela deformação resiliente axial (vertical) ε 1 ou ε r . M R = σ d / ε 1 com ε 1 = ∆h/ h o onde ∆h é o deslocamento vertical máximo e h o é o comprimento inicial de referência do corpo de prova cilíndrico. Verifica-se na figura 7 que a cada aplicação de tensão desvio, a deformação axial tem uma parcela pequena de natureza plástica ou permanente (ε p ), sendo: ε t = ε r + ε p τ h τ vh τ h τ v σ V σ V σ h x P PAVIMENT SUBLEITO σ h
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5 - ENSAIO DE RESILI.NCIA - latersolo.com.br ensaio é realizado com corpos de prova não saturados, geralmente em condições de drenagem livre. ... CBR de alguns solos lateríticos
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5. ENSAIO DE RESILIÊNCIA 5.1 Definição O termo resiliência significa energia armazenada em um corpo deformado elasticamente, que é desenvolvida quando cessam as tensões causadoras das deformações; ou seja, é a energia potencial de deformação. (Medina, 1997) 5.2 Ensaios de cargas repetidas A força aplicada atua sempre no mesmo sentido de compressão, de um valor zero até um máximo, voltando a anular-se ou atingir um valor mínimo definido para voltar a atuar após pequeno intervalo de repouso (fração de segundo), de maneira a reproduzir as condições de campo. A amplitude e o tempo de pulso dependem da velocidade do veículo e da profundidade em que são calculadas as tensões e deformações produzidas. A freqüência representa o volume ou fluxo de veículos (Medina, 1997). O estado de tensões em um elemento do subleito ou de camada do pavimento varia com a posição da carga móvel P. A aplicação de uma carga vertical leva ao surgimento de uma tensão vertical (σv) e uma tensão horizontal(σh), conforme mostrado na figura 5.1.
Figura 5.1 – Tensões normais e tangenciais (Medina, 1997).
Os ensaio drenados são comumentes usados por simularem melhor as condições de campo . No entanto é difícil medir a pressão negativa da água nos poros (sucção) e obter-se as pressões efetivas, pois os materiais costumam ficar parcialmente saturados, assim sendo os resultados são expressos em termos de pressões totais (Medina, 1997). O módulo resiliente no ensaio triaxial de cargas repetidas é definido com a tensão desvio σd = (σ1 - σ3 ) dividido pela deformação resiliente axial (vertical) ε1 ou εr.
MR = σd / ε1
com ε1 = ∆h/ ho onde ∆h é o deslocamento vertical máximo e ho é o comprimento inicial de referência do corpo de prova cilíndrico. Verifica-se na figura 7 que a cada aplicação de tensão desvio, a deformação axial tem uma parcela pequena de natureza plástica ou permanente (εp), sendo: εt = εr + εp
τh
τvh
τh
τv
σV
σV
σh
x P
PAVIMENT
SUBLEITO
σh
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Figura 5.2 – Registro oscilográfico do ensaio de cargas repetidas (Medina, 1997).
Na determinação do módulo resiliente somente a parcela εr (recuperável) é considerada. O ensaio é realizado com corpos de prova não saturados, geralmente em condições de drenagem livre. Na figura 5.3 está apresentado o equipamento de ensaio O ensaio é realizado com corpo de prova obtido de bloco de amostra indeformada ou compactada em laboratório, sendo que o diâmetro do molde deve ser superior ou igual a 4 vezes o diâmetro máximo das partículas de solo e sua altura guardar uma relação de aproximadamente 2 vezes o diâmetro (DNER-ME 131/94). O equipamento é constituído de uma célula triaxial, sistema de controle e registro das deformações e um sistema pneumático de carregamento. A força vertical axial é aplicada de modo alternado no topo da amostra através de um pistão, de maneira que a passagem do ar comprimido pelo regulador de pressão atua diretamente sobre uma válvula ligada a um cilindro de pressão. A abertura da válvula permite a pressão do ar no corpo de prova que está envolto por uma membrana impermeável. Fechando-se a válvula, a pressão do ar cessa. O tempo de abertura da válvula e a freqüência desta operação podem ser controlados por um dispositivo mecânico digital. As deformações resilientes são medidas através dos LVDTs (linear variable diferential transducers – par de transdutores mecânico-eletromagnéticos) que estão acoplados ao corpo de prova (Pinto & Preussler, 2001). No Brasil os módulos têm sido determinados com repetição do carregamento de aproximadamente 200; freqüência de 20 a 60 solicitações por minuto; duração de 0,10 a 0,15 segundos e freqüência entre 1 e 3 Hz (Pinto & Preussler, 2001; Medina, 1997). Os resultados são apresentados na forma gráfica, sendo que na ordenada, em escala logarítmica estão os valores dos módulos de resiliência (MR) e no eixo das abcissas, também em escala logarítmica, os valores das tensões confinantes. Através da análise de regressão obtêm-se equações do tipo: MR = k1 - σ3
k2 (vide figura 5.4 (a)) para solos arenosos ou pedregulhosos ou
Características resilientes dos solos É a parcela da deformabilidade resiliente das camadas do pavimento e do subleito que condiciona a vida de fadiga das camadas superficiais mais rijas, como o revestimento de concreto asfáltico, base de solo cimento, etc., sujeitas a flexões sucessivas. O módulo de resiliência de solos depende de sua natureza (constituição mineralógica, textura, plasticidade da fração fina) umidade, densidade e estado de tensões. Na figura 5.7 estão apresentados alguns modelos de comportamento resiliente de solos (observados no Brasil)
FFiigguurraa 55..77 –– MMooddeellooss ddee ccoommppoorrttaammeennttoo rreessiilliieennttee ddee ssoollooss oobbsseerrvvaaddooss nnoo BBrraassiill ((MMeeddiinnaa,, 11999977)).. OOss ssoollooss ssaapprroollííttiiccooss ssiillttoossooss mmiiccáácceeooss ee//oouu ccaaoollíínniiccooss ccaarraacctteerriizzaamm--ssee ppoorr bbaaiixxooss vvaalloorreess ddee MMRR,, iinnddeeppeennddeenntteemmeennttee ddaa tteennssããoo ddee ccoonnffiinnaammeennttoo ee ddaa tteennssããoo ddee ddeessvviioo.. VVaalloorreess ddee MMRR mmeennoorreess qquuee 550000 kkggff//ccmm22 ssããoo ccoommuunnss nneessssee ssoollooss qquuaannddoo eennssaaiiaaddooss nnaass ccoonnddiiççõõeess ddee tteeoorr ddee uummiiddaaddee óóttiimmoo ee mmaassssaa eessppeeccííffiiccaa aappaarreennttee mmááxxiimmaa ddaa eenneerrggiiaa nnoorrmmaall.. ((NNooggaammii ee VViiiilliibboorr,, 11999955)).. DDeevviiddoo àà ccoommpplleexxiiddaaddee ddoo eennssaaiioo ppaarraa ddeetteerrmmiinnaaççããoo ddoo mmóódduulloo ddee rreessiilliiêênncciiaa,, ssããoo uuttiilliizzaaddaass ddiivveerrssaass ccoorrrreellaaççõõeess ccoomm oo vvaalloorr ddaa ccaappaacciiddaaddee ddee ssuuppoorrttee ((CCBBRR)).. AA pprrooppoossttaa ppoorr HHeennuukkeelloonn ee FFoosstteerr ((11996600)) éé aa mmaaiiss uuttiilliizzaaddaa qquuaannddoo ooss vvaalloorreess ddee CCBBRR ssããoo mmeennoorreess qquuee 1100%%.. MMRR == 110000 xx CCBBRR ((eemm kkggff//ccmm22)) Medina e Mota (1989) apresentaram várias fórmulas que permitem avaliar as constantes de alguns modelos de comportamento resiliente de solos brasileiros. O PRO 269/94 – Tecnapav foi desenvolvido para considerar o módulo de resiliência na avaliação estrutural de pavimentos flexíveis, assim como no dimensionamento de reforço dos mesmos.
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