Corpos de prova

Os ensaios de fluência conduzidos com o novo equipamento utilizam corpos de prova de geossintético com 200 mm de largura e 1.100 mm de comprimento. Esse valor de comprimento dos corpos de provas é necessário para permitir a fixação dos mesmos nas garras do equipamento. A faixa de interesse onde a fluência se processa encontra-se no centro dos corpos de prova, com comprimento de 100 mm. Ela é delimitada por duas regiões do reforçadas com um adesivo bicomponente à base de resina epóxi, que apresenta secagem em 90 minutos e cura total em 24 horas (Araldite Profissional 24 horas®). Estas regiões são recobertas por uma folha de poliéster com 0,075 mm de espessura (Mylar® sheet) com o objetivo de reduzir o atrito das áreas reforçadas dos corpos de prova com o solo circundante. Estabeleceu-se, com esse procedimento, a proporção largura-comprimento recomendada para

ensaios de tração e fluência de geossintéticos em faixa larga (2:1). A Figura 3.14 ilustra a sequência de preparação e as dimensões dos corpos de prova utilizados nesta pesquisa.

Figura 3.14 – Fases da preparação (a) e dimensões (b) dos corpos de prova utilizados no novo equipamento.

A preparação do corpo de prova é concluída com a instalação dos fios inextensíveis utilizados para medição do alongamento do mesmo durante os ensaios de fluência no novo equipamento. Assim, dois fios inextensíveis são amarrados na faixa de interesse dos corpos de prova, com uma distância de 60 a 95 mm entre eles. Em seguida aplica-se uma cola bicomponente à base de resina epóxi, com tempo de secagem de 10 minutos e cura total em 24 horas (Araldite Hobby 10 minutos®). Finaliza-se o procedimento com a espera do tempo de cura das colas utilizadas.

Ensaios de ruptura por fluência também foram executados nesta pesquisa, como será apresentado no item 4.3. Foi adotada uma configuração diferente nos corpos de prova empregados devido ao valor elevado das solicitações de tração aplicadas nesses ensaios. Assim, uma vez que apenas geogrelhas foram submetidas a esses ensaios, utilizou-se um menor número de elementos submetidos aos esforços de tração. Em adição a isso, corpos de prova de uma das geogrelhas empregadas nesta pesquisa foram extraídos da mesma porção da amostra do material e submetidos a ensaios padronizados de fluência para verificar a influência do número de elementos submetidos à solicitação de tração. Os resultados desses

Mistura do adesivo

Aplicação do adesivo

Folha de poliéster a)

Área para fixação nas garras Área reforçada Faixa de interesse 300 100 300 200 1100 Dimensões em milímetros b)

a ser empregado baseou-se nas limitações do novo equipamento em relação à quantidade de pesos livres que poderiam ser utilizados com segurança. Além disso, considerou-se também o nível de carregamento ao qual o corpo de prova estaria submetido.

3.3.1.1. Verificação da resistência ao cisalhamento de interface entre as

superfícies lisas das geomembranas e os corpos de prova

Conforme será apresentado na descrição do procedimento de montagem dos ensaios de fluência conduzidos com o novo equipamento (item 3.4), são utilizadas geomembranas de polietileno de alta densidade lubrificadas para garantir que a solicitação de tração registrada pelas células de carga seja aproximadamente igual a que atinge a faixa de interesse dos corpos de prova, no interior da câmara de ensaio. Surgiu, portanto, a preocupação em determinar o coeficiente de atrito da interface entre a geomembrana e a região reforçada do corpo de prova. Contudo, essa verificação foi realizada apenas após a conclusão dos ensaios de fluência, uma vez que não fazia parte do planejamento inicial do projeto de pesquisa proposto e seria sugerida como atividade subsequente a esta pesquisa.

O ângulo de atrito da interface geomembrana-corpo de prova foi determinado a partir de ensaios de cisalhamento direto. Esses ensaios foram realizados com equipamento fabricado por Testop Indústria e Comércio Ronald Top Ltda., modelo 34.4.4, a uma taxa de deslocamento horizontal igual a 0,5 mm/minuto. As leituras de força horizontal foram obtidas a partir de um anel dinamométrico produzido por Wykeham-Farrance Ltd., com capacidade nominal de 245,2 N (25 kgf). A Figura 3.15 ilustra o processo de montagem dos ensaios de cisalhamento direto de interface conduzidos nesta pesquisa.

Foram utilizados blocos de madeira para permitir o contato entre os materiais empregados nos ensaios de cisalhamento de interface. Assim, dois blocos foram preparados (Figura 3.15a). O primeiro deles foi recoberto por uma amostra da geomembrana de PEAD usada nos ensaios confinados de fluência conduzidos com o novo equipamento. A fixação da geomembrana ao bloco de madeira foi realizada por meio da cravação de pregos. Uma porção da região reforçada de um corpo de prova foi colada ao segundo bloco de madeira. O referido corpo de prova foi preparado de maneira idêntica àqueles usados nos ensaios executados nesta pesquisa com o novo equipamento (item 3.3.1).

Figura 3.15 – Montagem dos ensaios de cisalhamento direto para avaliação da resistência ao cisalhamento da interface entre geomembrana e os corpos de prova: a) Materiais fixados a blocos de madeira; b) Geomembrana posicionada no anel inferior da máquina de cisalhamento direto; c) Vaselina industrial aplicada sobre a geomembrana; d) Posicionamento do anel superior da máquina de cisalhamento direto; e) Bloco de madeira com amostra do corpo de prova posicionado sobre a vaselina industrial; f) Montagem concluída.

A montagem dos ensaios de cisalhamento direto de interface foi iniciada a partir do posicionamento do bloco de madeira com geomembrana no anel inferior da caixa de ensaio (Figura 3.15b). Em seguida, uma camada de vaselina industrial foi lançada sobre a geomembrana, cobrindo-a completamente (Figura 3.15c). Posicionou-se, então, o anel superior da caixa de ensaio e, posteriormente, o segundo bloco de madeira, colado ao corpo de prova (Figura 3.15d e Figura 3.15e, respectivamente). Por fim, o restante do equipamento foi montado, a tensão normal aplicada e deu-se início ao movimento horizontal do anel inferior, similarmente aos ensaios de cisalhamento direto convencionais.

Os ensaios de cisalhamento da interface corpo de prova-geomembrana foram realizados em diferentes níveis de tensão normal (30, 60, 100 e 150 kPa). Uma vez que os valores de pico das curvas deslocamento horizontal versus tensão cisalhante foram atingidos em baixos valores de deslocamentos horizontal do anel inferior da caixa de ensaio, os ensaios foram paralisados com 10 mm de deslocamento horizontal. A Figura 3.16 apresenta as curvas deslocamento horizontal versus tensão de cisalhamento de interface em quatro níveis de tensão normal. Adicionalmente, é mostrada a envoltória resultante dessa série de ensaios e obtida a partir da tensão cisalhante máxima determinada para cada valor de tensão normal.

b) e) f) c) Corpo de prova Geomembrana a) Espaçador d)

Figura 3.16 – a) Curvas deslocamento horizontal versus tensão cisalhante obtidas nos ensaios de cisalhamento direto da interface entre as regiões reforçadas dos corpos de prova e a face lisa das geomembranas; b) Envoltória de resistência resultante dessa série de ensaios.

Os valores máximos de tensão cisalhante foram atingidos com deslocamentos horizontais menores que 2,2 mm. Percebe-se na Figura 3.16a que as curvas deslocamento horizontal versus tensão cisalhante possuem a mesma inclinação até que a ruptura seja atingida. Apenas o ensaio de cisalhamento direto executado com tensão normal igual a 30,9 kPa não seguiu esse comportamento. Isto ocorreu devido ao baixo valor de força horizontal em relação à capacidade do anel dinamométrico empregado. Assim, optou-se por descartar este ensaio e obter a envoltória de resistência ao cisalhamento considerando-se apenas os demais níveis de tensão normal utilizados (Figura 3.16b).

Os resultados apresentados neste item foram empregados para estimar a solicitação de tração que atinge as áreas de interesse dos corpos de prova. Determinou-se, portanto, a força de atrito desenvolvida no contato entre as geomembranas e os corpos de prova e, em seguida, este valor foi subtraído dos valores registrados pelas células de carga em cada ensaio. Esse cálculo é apresentado no item 4.3.