DNIT. Pavimentos flexíveis - Solos - Determinação do módulo de resiliência Método de ensaio /2009 NORMA DNIT - ME. Anexo (Normativo) Figura 1...

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1 DNIT /2009 NORMA DNIT - ME Pavimentos flexíveis - Solos - Determinação do módulo de resiliência Método de ensaio MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES DIRETORIA-GERAL DIRETORIA EXECUTIVA INSTITUTO DE PESQUISAS RODOVIÁRIAS Rodovia Presidente Dutra, km 163 Centro Rodoviário Vigário Geral Rio de Janeiro RJ CEP Tel/fax: (21) Autor: Instituto de Pesquisas Rodoviárias - IPR Processo: / Origem: Revisão da Norma DNER - ME 131/94. Aprovação pela Diretoria Colegiada do DNIT na reunião de / /. Direitos autorais exclusivos do DNIT, sendo permitida reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte (DNIT), mantido o texto original e não acrescentado nenhum tipo de propaganda comercial. Palavras-chave: Nº total de páginas Solos, Módulo de resiliência 9 Resumo Este documento estabelece os procedimentos metodológicos para determinar os valores do módulo de resiliência de solos para várias tensões aplicadas, de utilidade para projeto de pavimentos flexíveis. Abstract This document presents the procedure for determination of the soil resilient modulus for various tensions applied, for flexible pavement design. It describes the apparatus and conditions for the obtention of result. Sumário Prefácio Objetivo Referências normativas Definição Aparelhagem Amostra Preparação do corpo-de-prova Montagem do ensaio Aplicação de cargas repetidas Resultados... 4 Anexo (Normativo) Figura Anexo (Normativo) Figura Anexo (Normativo) Figura Anexo (Informativo) Bibliografia... 8 Índice geral... 9 Prefácio A presente Norma foi preparada pelo Instituto de Pesquisas Rodoviárias IPR/DIREX, para servir como documento base, visando estabelecer os procedentes para a realização do ensaio para determinação do módulo de resiliência dos solos. Está formatada de acordo com a Norma DNIT 001/2009-PRO, cancela e substitui a Norma DNER-ME 131/94. 1 Objetivo Este método prescreve o modo pelo qual se determinam os valores do módulo de resiliência de solos para várias tensões aplicadas, utilizando o equipamento triaxial de carga repetida. 2 Referências normativas Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação desta norma. Para referências datadas, aplicam-se somente as edições

2 NORMA DNIT xxx/xxxx xx 2 citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas). a) BRASIL. Departamento Nacional de estradas de Rodagem. DNER-ME 131/94: Solos: determinação do módulo de resiliência de solos: Rio de Janeiro: IPR, b) BRASIL. Departamento Nacional de Infra- Estrutura de Transporte. DNIT 001/2009-PRO: elaboração e apresentação de normas do DNIT: procedimento. Rio de Janeiro: IPR, Definição Módulo de Resiliência (MR) dos Solos É a relação entre a tensão-desvio ( σ ), aplicada repetidamente em uma amostra de solo e a correspondente deformação específica vertical recuperável ou resiliente ( ε ): r σ d MR = ε 4 Aparelhagem Está esquematizada no Anexo - Figura I, sendo constituída: a) Prensa: estrutura de suporte, base ou suporte vertical da célula triaxial, cilindro de pressão a ar comprimido com pistão de carga; b) Célula ou câmara triaxial para ensaiar amostras de solo sob ação de cargas verticais repetidas; c) Sistema pneumático de carregamento, composto de: Válvulas reguladoras de pressão de ar comprimido para aplicação da tensão-desvio (σ d ), e da tensão confinante (σ 3 ); r Válvula de três vias do carregamento vertical (pressão de ar, tempo de carregamento e frequência); Temporizador eletrônico para controle do tempo de abertura da válvula e frequência de aplicação do carregamento. d d) Sistema de vácuo com a finalidade de verificar a presença de furos na membrana que envolve a amostra; e) Sistema de medição do deslocamento vertical do corpo-de-prova sob carregamento repetido, constituído de: Dois transdutores mecânico eletromagnéticos tipo LVDT ( linear variable differential transformer ); Par de alças leves (de alumínio ou acrílico) para fixação dos LVDT na amostra; Oscilógrafo e amplificador (condicionador) do sinal elétrico gerado pelos transdutores. O princípio de funcionamento dos transdutores LVDT consiste em transformar as deformações axiais durante o carregamento repetido em potencial elétrico, cujo valor é registrado no oscilógrafo. Uma pré-calibração é necessária, a fim de correlacionar as deformações com os valores dos registros; 5 Amostra 5.1 Amostra indeformada As amostras indeformadas são obtidas de blocos escavados ou amostras shelby do subleito ou camadas do pavimento. Aproveita-se o solo restante da parte mais próxima do corpo-de-prova para determinação do teor de umidade. Mede-se o diâmetro e a altura do corpo-de-prova com paquímetro, tirando-se a média aritmética de três ou mais leituras. Pesa-se o corpo-deprova com aproximação de 0,01g. 5.2 Amostra deformada Preparação da amostra No caso de solo ou material praticamente sem pedregulho, procede-se à secagem ao ar, destorroamento em almofariz com pilão de ponta recoberta por borracha, quarteamento, peneiramento na peneira de malha 4,8mm (peneira n o. 4). Molda-se o corpo-de-prova nas condições de umidade ótima e densidade máxima determinadas na curva de compactação, utilizando a energia especificada. Conhecida a umidade higroscópica, toma-se uma fração do solo preparado que seja suficiente para preencher o molde de compactação no volume previsto e

3 NORMA DNIT xxx/xxxx xx 3 acrescenta-se a quantidade de água necessária para atingir a umidade ótima. Mistura-se bem até obter uma massa homogênea, o mais rapidamente possível a fim de evitar a evaporação da água. O material homogeneizado é colocado num saco plástico hermeticamente fechado, que se leva à câmara úmida por um prazo de 12 horas, no mínimo, antes da compactação. No caso de solo pedregulhoso e brita, em que o ensaio é feito em corpo-de-prova de 100mm ou de 150mm de diâmetro, obedecida a relação de diâmetro máximo para diâmetro do corpo-de-prova de 1:5, pode-se ter que fazer o escalpo de pequena fração grossa. O tempo de permanência num saco colocado na câmara úmida deve ser de, no mínimo, 6 horas. Quando se procede o escalpo na peneira de malha 19,1mm (3/4 ), substitui-se a fração eliminada por igual peso da fração entre ¾ e a peneira de malha 4,8mm (n o. 4). Quando o escalpo se fizer na peneira de 9,5mm (3/8 ), substitui-se a fração eliminada por igual peso da fração entre 3/8 e a peneira de malha 2,4mm (n o. 8). 6 Preparação do corpo-de-prova É feita por compactação dinâmica ou impacto de um soquete, à energia especificada. a) Coloca-se um molde cilíndrico tripartido de aço endurecido, de dimensões internas iguais às do corpo-de-prova que se vai compactar, preso a uma base de aço por três parafusos; b) Colocam-se duas braçadeiras de aço envolvendo o cilindro tripartido, apertadas por meio de parafusos, de modo que as partes do molde não se separem durante a compactação; c) Compacta-se o solo ou brita no molde tripartido de 100 x 200mm ou no de 150 x 300mm; acrescenta-se o anel complementar nas últimas camadas; d) Pesa-se o corpo-de-prova no molde com as braçadeiras; e) Leva-se o conjunto à base da câmara triaxial, desapertando-se os parafusos das braçadeiras, e retira-se cada uma das partes do molde, deslizando-as pela superfície lateral do corpode-prova. 7 Montagem do ensaio A montagem do ensaio compreende as seguintes etapas: a) Colocação da membrana de borracha envolvente e o cabeçote sobre o corpo-deprova; b) Colocação do transdutor LVDT, preso ao cabeçote superior e apoiado numa haste guia, que se estende até a base onde se encontra o parafuso que se aciona externamente à célula; c) Colocação do corpo da câmara (o invólucro cilíndrico) e da placa superior de vedação; d) Ajuste dos transdutores com o auxílio do oscilógrafo. 8 Aplicação das cargas repetidas 8.1 Condicionamento Antes de iniciar o ensaio propriamente dito de determinação do módulo de resiliência, aplica-se uma sequência de carregamentos dinâmicos 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. A freqüência das cargas repetidas é de 1Hz (60 ciclos por minuto) e a duração é de cerca de 0,10 segundo. Aplica-se 500 repetições para cada tensão desvio, na sequência constante da Tabela 1. Tabela 1 Seqüência de tensões para fase de condicionamento Tensão Razão de Tensão Desvio Confinante Tensões σ d (kpa) σ 3 (kpa) σ1/σ 3 20,7 20,7 2 68,9 68, ,9 309,0 4

4 NORMA DNIT xxx/xxxx xx Determinação do módulo de resiliência Após a fase de condicionamento é iniciado o procedimento para determinação do módulo de resiliência, aplicando-se a sequência de 18 pares de tensões indicada na Tabela 2, obtendo-se as leituras das deformações específicas após 10 repetições de carga. Tabela 2 Sequência de tensões para determinação do módulo de resiliência σ 3 (kpa) σ d (kpa) σ 1 /σ 3 20,7 2 20,7 41,4 3 62,1 4 34,5 2 9 Resultados Com os valores obtidos são calculados os módulos de resiliência para cada par de tensões, através das expressões: σ d MR = ε ε R Onde: R h = H 0 MR = módulo de resiliência, kpa; σ d ε R = = h = cm; Tensão desvio aplicada repetidamente, kpa; Deformação específica resiliente; deformação resiliente registrada no oscilógrafo, 34,5 68,9 3 H 0 = distância entre alças, cm. 102,9 4 50,4 2 50,4 102, ,2 4 68,9 2 68,9 137, , , ,9 206, , , ,9 274, ,0 4 /Anexo A

5 AR C OMPRIMIDO AR COMPR IMIDO NORMA DNIT xxx/xxxx xx 5 Anexo A (Normativo) Figura 1. Aparelhagem para Determinação do Módulo de Resiliência dos Solos. ANEXO NORMATIVO - FIGURAS DISPOSITIVO PARA CON- TROLE DA FREQÜÊNCIA E DURAÇÃO DA TENSÃO DESVIO - TIMER DISPOSITIVO PARA CON- TROLE DA FREQÜÊNCIA E DURAÇÃO REGULADOR DE PRES- SÃO PARA APLICAÇÃO DA TENSÃO DESVIO VÁLVULA THREE - WAY 1 REGULADOR DE PRES- SÃO PARA APLICAÇÃO DA TENSÃO CONFINANTE 2 AMPLIFICADOR DE SINAL OSCILÓGRAFO SISTEMA PARA VÁCUO CILINDRO DE PRESSÃO 2 - PISTÃO DE CARGA 3 - CONEXÃO 4 - HASTE 5 - CABEÇOTE 6 - LVDT 7 - CORPO-DE-PROVA 8 - ALÇAS PARA FIXAÇÃO DOS LVDT 9 - BASE 10 - SUPORTE CENTRAL 11 - CÉLULA TRIAXIAL 12 - ESTRUTURA DE SUPORTE FIGURA 1 - ESQUEMA DO EQUIPAMENTO TRIAXIAL DE CARGA REPETIDA

6 NORMA DNIT xxx/xxxx xx 6 Anexo B (Normativo) Figura 2 Módulo de Resiliência Versus Tensão Confinante

7 NORMA DNIT xxx/xxxx xx 7 Anexo C (Normativo) Figura 3 Módulo de Resiliência Versus Tensão Desvio

8

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