Ensaio Módulo Resiliência

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE TRANSPORTE

ENSAIO MÓDULO DE RESILIÊNCIA

CAETANO BONAMIGO CASTANHEIRA - 356125

FRANCISCO PAULO SERPA VIRINO - 361507

FORTALEZA

2016

Introdução

Nesse relatório descreveremos a realização de um ensaio de determinação do módulo de resiliência de acordo com a norma DNIT 134/2010 – ME. 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. Até a década de 70, os métodos de dimensionamento de pavimentos asfálticos empregados no Brasil enfocavam, sobretudo, a capacidade de suporte dos pavimentos retratada através do CBR das subcamadas. Em virtude da apresentação de uma prematura deterioração da malha rodoviária, foi introduzido no país o estudo da resiliência dos materiais de pavimentação, permitindo analisar o comportamento estrutural até então não explicável pelos métodos empíricos clássicos de dimensionamento. Nesta aula é descrito o ensaio de resiliência para solos, normatizado pelo Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER-ME 134/2010).

Assim, o ensaio reproduz as condições de campo, onde 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). 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.

O ensaio é realizado com corpos de prova não saturados, geralmente em condições de drenagem livre. O ensaio é realizado com corpo de prova obtido de bloco de amostra indeformada ou compactado 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. 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.

        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:

Solos arenosos	Solos argilosos
MR = k1 – σ3k2	MR = k2 + k3 (k1 – σd) k1 > σd MR = k2 + k4 (σd – k1)k1 < σd

        

             

                                                                   

onde k1, k2, k3 e k4 são parâmetros do solo ensaiado.

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Objetivos

O ensaio tem por finalidade obter os valores de Módulo de Resiliência para várias tensões aplicadas, sendo elas axiais cíclicas dinâmicas (σ1) e confinantes estáticas (σ3), com duração e intervalos de tempo pré-definidos.

Metodologia

1. Preparação da amostra:

A preparação da amostra consistiu-se primeiramente na compactação do solo em um cilindro de diâmetro 10 cm e de altura 20 cm, na umidade ótima e densidade máxima. Esse solo por sua vez tem alta utilização em reforços de subleito.

Na compactação, dividiu-se o cilindro em dez níveis, e quando o material atingia a cota de cada nível, ele era compactado com uma energia normal de compactação (5 golpes por camada). O número de golpes por camada depende dos materiais a serem utilizados na compactação, como tamanho do cilindro, peso do soquete, entre outros fatores.

Com toda a compactação já feita, envolveu-se o corpo de prova cilíndrico em uma membrana de borracha, nesse processo, é importante não deixar ar acumulado entre a manta e o corpo de prova, por isso foi necessário a ajuda de uma bombinha de pressão para expulsar o ar.

Após todos esses processos, o corpo de prova está pronto para ser levado para o cilindro de compressão triaxial.

1. Câmara triaxial:

Antes de começar o ensaio, é necessário inserir no software informações relacionadas ao material e sobre o corpo de prova. É importante salientar que o ensaio é dividido em dois momentos.

O primeiro é o de condicionamento, em que se aplica uma sequência de carregamentos dinâmicos no corpo de prova com a finalidade de eliminar as grandes deformações permanentes que ocorrem nas primeiras aplicações de tensão desvio, e de reduzir o efeito da história de tensões no valor do módulo de resiliência. Essas cargas dinâmicas tem duração de 0,1 segundos e o intervalo entre elas são de 0,9 segundos, originando 60 ciclos/minuto, a quantidade de ciclos aconselhável pela norma são 500.

Feito toda a calibração do equipamento, liga-se o dispositivo e a câmara enche-se de ar comprimido, a necessidade da manta de borracha está justamente nessa parte, ela ajuda a homogeneizar a atuação do ar comprimido na superfície do corpo de prova.