Ensaios de medidas de Rigidez Inicial

Os ensaios de medidas de Rigidez Inicial (Go) foram realizados no Laboratório de Geotecnia

da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto – FEUP, Portugal, durante o programa de Doutorado Sanduíche.

Os ensaios visaram a determinação do módulo cisalhante elástico (Go) das misturas solo-cal,

tornando assim possível, através das formulações de elasticidade, o cálculo de qualquer outro parâmetro elástico almejado.

3.2.7.1 Moldagem e cura dos corpos-de-prova

Foram utilizados, para os ensaios de medida de rigidez inicial, corpos-de-prova cilíndricos de 7 cm de diâmetro e 14 cm de altura. Esta dimensão foi utilizada por ser considerada adequada para a realização de ensaios de medida de rigidez inicial, nesse tipo de material.

A confecção dos corpos-de-prova foi realizada através dos procedimentos de pesagem, mistura, compactação (neste caso em 5 camadas), desmoldagem, acondicionamento, armazenagem e cura descritos no item 3.2.4.1. As mesmas tolerâncias (especificadas no item 3.2.4.1) utilizadas para os corpos-de-prova de resistência à compressão simples, foram utilizadas para as amostras de medida de rigidez inicial.

Metodologias para a Previsão do Comportamento Mecânico e para a Análise da Variação da Porosidade de um Solo Siltoso Tratado com Cal em Diferentes Tempos de Cura

A Figura 3.6 apresenta o aspecto final de um corpo-de-prova submetido ao ensaio de medidas de rigidez inicial.

Figura 3.6 – Corpo-de-prova de caulim-cal submetido ao ensaio de medidas de rigidez inicial

Foram moldados um número específico de corpos-de-prova para cada ponto de moldagem. Este número específico está definido no item 3.4.

3.2.7.2 Procedimento de Ensaio

Para os ensaios de medida de rigidez inicial foi utilizado um equipamento ultrassônico denominado Pundit Lab, da marca Proceq.

O equipamento Pundit Lab consiste basicamente em uma unidade de emissão e recepção de ondas, um conjunto de transdutores de ondas “S” e um conjunto de transdutores de ondas “P”, cabos, acoplantes (para unir os cabos aos transdutores e à unidade de emissão e recepção de ondas), cabo USB (para acoplar a unidade de emissão e recepção de ondas ao computador) e um software para aquisição de dados.

O ensaio consiste em posicionar o corpo-de-prova sobre o transdutor receptor de ondas. O transdutor emissor, por sua vez, é posicionado sobre o corpo-de-prova. Acima e abaixo dos transdutores foram colocados pequenos “pesos” a fim de garantir um melhor contato entre os

Amanda Dalla Rosa Johann (amandadallarosa@yahoo.com.br) Tese de Doutorado: PPGEC/UFRGS, 2013

transdutores e o corpo-de-prova (Figura 3.7). Além disso, foi utilizado o gel condutor de ultrassom, da marca Mercur, para facilitar o envio das ondas ultrassônicas. Primeiro eram realizadas as leituras das ondas primárias (ondas “P” de compressão) e posteriormente das ondas secundárias (ondas “S” de cisalhamento). Os transdutores de ondas “P” e “S” são observados na Figura 3.8. Os transdutores utilizados eram de 82 kHz e 100 kHz para as ondas “P” e para as ondas “S”, respectivamente.

Figura 3.7 – Equipamento Ultrassônico Pundit Lab sendo utilizado no ensaio de medidas de Rigidez Inicial de uma amostra de caulim-cal

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O corpo-de-prova devidamente posicionado era submetido a passagem de ondas com diferentes frequências (24, 37, 54 e 82 kHz). As ondas sísmicas foram analisadas no domínio do tempo (“Time Domain”), que se traduz na identificação do tempo da primeira chegada da onda emitida de um extremo ao outro do corpo de prova. A onda que era, então, emitida pela unidade do Pundit Lab (através de um comando no software) era transmitida para o transdutor emissor (de ondas “P” ou “S”) que a propagava no corpo-de-prova. Posteriormente, o transdutor receptor (de ondas “P” ou “S”) a captava, e levava a informação à unidade do Pundit Lab, que a conduzia ao software para aquisição dos dados. Neste software era possível obter o tempo de atraso da onda (em µs).

A Figura 3.9 ilustra exemplos de ondas “P” e “S” no software do Pundit Lab. Foram utilizadas ondas do tipo senoidal. Estas ondas foram adotadas após uma bateria de ensaios experimentais, nos quais identificou-se uma resposta mais clara para as frequências utilizadas.

Figura 3.9 – Exemplos de Ondas no equipamento ultrassônico Pundit Lab: (a) onda “P” e (b) onda “S”

Amanda Dalla Rosa Johann (amandadallarosa@yahoo.com.br) Tese de Doutorado: PPGEC/UFRGS, 2013

As respostas das ondas secundárias (“S”) foram utilizadas para a obter o módulo cisalhante a pequenas deformações (Go). As leituras das ondas “P” auxiliaram na interpretação das leituras das ondas “S”, fornecendo mais precisão aos resultados.

O tempo entre a transmissão e a recepção da onda é o tempo de viajem da mesma, com o qual pode-se calcular a velocidade da onda cisalhante Vs, e por sua vez, o módulo cisalhante elástico através da equação:

      = = ₂ 2 2 0 t L V G

ρ

ρ

Onde ρ é o peso específico do solo, L é a distância entre os transdutores e t é o tempo de viagem da onda.

Uma das vantagens deste tipo de ensaio é que se trata de um ensaio não destrutivo, que permite medições de Go em vários tempos de cura em um único corpo-de-prova.

Ao final das leituras para as medidas de rigidez inicial, as amostras foram rompidas à compressão simples com os mesmos procedimentos descritos no item 3.2.4.2. Contudo, neste caso, a prensa utilizada foi a do LABGEO-FEUP, que consiste em uma prensa automática com capacidade máxima de 100 kN equipada com células de carga de 5, 10, 20, 25 e 100 kN (Figura 3.10). Além disso, amostras de interesse foram submetidas ao ensaio de sucção matricial com os mesmos procedimentos descritos no item 3.2.5.

Figura 3.10 – Ensaio de resistência à compressão simples de uma amostra de caulim-cal na prensa automática do LABGEO-FEUP

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Após a obtenção dos resultados de resistência à compressão simples no LABGEO-FEUP, os mesmos foram comparados com os resultados de resistência à compressão simples obtidos no LEGG/ENVIRONGEO-UFRGS. Após esta comparação, observou-se que os resultados são similares, portanto, a resistência à compressão simples do caulim-cal estudado independe do equipamento utilizado e do tamanho da amostra.