Fatores que Afetam a Deformação Permanente

Quando os materiais, como solos e britas, sofrem a ação do tráfego de veículos pode haver diminuição da resistência ao cisalhamento e aumento da deformação permanente. Para GUIMARÃES (2009), os principais fatores que afetam a deformação permanente em solos são:

• Tensão: Estado de tensões, rotação das tensões principais com o deslocamento da carga de roda e história de tensões;

• Carregamento: Magnitude, número de aplicações, duração, frequência e sequência de carga;

• Umidade: percentual de umidade, permeabilidade do material, grau de saturação e poro-pressão;

• Tipo de Agregado: origem, forma das partículas, granulometria, porcentagem de finos, tamanho nominal máximo dos grãos e massa específica real dos grãos.

Estudos como de GUIMARÃES (2011), DELGADO (2012), RIBEIRO (2013), ZAGO (2016) e LIMA (2016) comprovam que o acréscimo da tensão desvio aumenta consideravelmente a deformação permanente, e com o aumento do número de ciclos a taxa de acréscimo da deformação permanente diminui para a maioria dos materiais ensaiados por estes autores citados. Referente à umidade, à medida que ela aumenta, a

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deformação permanente também aumenta. Observou-se que, após o ensaio de deformação permanente, ocorre um enrijecimento no corpo de prova, aumentando consequentemente, o módulo de resiliência durante e após o ensaio.

Como definido, o pavimento pode ser considerado um sistema em camadas, sendo que a deformação permanente se refere ao acúmulo de pequenos deslocamentos irreversíveis dessas camadas, em resposta às solicitações do tráfego, ou seja, todas as camadas dos pavimentos estão sujeitas a essa deformação. Para conhecer melhor o material que será empregado na rodovia, faz-se necessário conhecer seu comportamento quanto a esta característica, com o objetivo de auxiliar, com esse dado, os cálculos mecanísticos de previsão de desempenho (GUIMARÃES, 2001).

Assim, para aplicação prática em um método de dimensionamento é necessário obter modelos de desempenho em laboratório que permitam selecionar os materiais e também prever a contribuição de cada um no ATR, de forma a definir espessuras adequadas sob este aspecto.

No dimensionamento M-E, o cálculo do defeito do ATR é feito considerando o somatório da contribuição de cada camada, de acordo com a expressão seguinte:

𝛿_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}𝜌 = ∑𝑛_𝑖=1𝜀_{𝜌 ℎ}𝑖 _𝑖 (1) Onde:

𝛿_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}𝜌 : Deformação permanente total;

𝜀𝜌 𝑖 : Deformação específica de cada camada do pavimento;

ℎ𝑖 ∶ Espessura de cada camada do pavimento

n: número total de camadas.

Para materiais como solo e brita, são utilizados os ensaios triaxiais de carga repetida com controle das deformações dos corpos de prova com o objetivo de maior representatividade do comportamento e características do material em campo. Com isso, vários modelos de previsão da deformação permanente foram propostos, a partir dos resultados destes ensaios de carga repetida.

Na Tabela 2.1 são apresentados diferentes modelos e suas equações matemáticas para descrever a deformação permanente, segundo agrupamento feito por GUIMARÃES (2009). Os vários modelos utilizam formulações que incluem um conjunto de variáveis, nem sempre as mesmas em cada caso. Não existe ainda um consenso a respeito da

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modelagem matemática mais adequada para a previsão da deformação permanente de solos.

GUIMARÃES (2009) propôs o modelo de previsão da deformação permanente, apresentado na equação (2) que foi desenvolvido visando incluir as tensões atuantes para contribuir com o aperfeiçoamento do método de dimensionamento mecanístico-empírico. A equação (2) foi obtida por análise dos resultados de ensaios de deformação permanente feitas em equipamentos triaxiais de carga repetidas, com vários níveis de tensão para vários materiais, entre britas, lateritas e solos.

𝜀_𝜌(%) = 𝜓₁. ( σ3_𝜌0)𝜓2. ( σd_𝜌0)𝜓3. 𝑁𝜓4 (2) Onde:

𝜀_𝜌(%) ∶ Deformação permanente específica;

𝜓₁, 𝜓₂ 𝑒 𝜓₃ ∶ Parâmetros de regressão (parâmetros de deformabilidade permanente); σ3: Tensão confinante;

σd: Tensão desvio;

ρ0:Tensão de referência (tensão atmosférica);

N: número de ciclos de aplicação de carga.

Para se obter os parâmetros deste modelo é necessária a realização de vários ensaios triaxiais para cada material, sendo moldados nove corpos de prova que são ensaiados individualmente no equipamento triaxial de carga repetidas, cada um sob um certo par de tensões previamente definido. Utilizando a técnica de regressão não linear múltipla obtém-se as constantes, a partir dos dados dos ensaios. As unidades de tensão devem ser expressas em kgf/cm² para ser compatíveis com a tensão de referência que foi tomada igual a 1 kgf/cm2 (GUIMARÃES, 2009; LIMA, 2016).

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Tabela 2.1 – Modelos de previsão de deformação permanente em solos (GUIMARÃES, 2009)

Modelos Ano Equação Desenvolvimento

Modelo de

Monismith et al. 1975

𝜀𝜌= A. NB

𝜀𝜌= deformação específica plástica A e B – parâmetros experimentais N – Número de repetições de carga

Ensaios triaxiais de cargas repetidas para até 100.000 ciclos

de carregamento.

Modelo de Uzan 1982

ερ (N) 𝜀𝑟

= μ. N−a

ερ(N) – Deformação plástica para n- ésima camada

𝜀𝑟 – Deformação resiliente 𝜇 − A.B/𝜀𝑟

N – Número de repetições de carga 𝛼 - -b

A partir da diferenciação da equação proposta por Monismith.

Durante o carregamento o descarregamento o módulo elástico Ec e Ed são distintos, e a

relação tensão-deformação é considerada linear.

Modelo de Resende

1999

𝜀𝜌= A. NB. σ𝑑

𝜀𝜌= deformação específica plástica A e B – parâmetros experimentais N – Número de repetições de carga σ𝑑- Tensão desvio

Resende propôs a diferenciação da equação de Monismith, acrescentando a tensão desvio.

Modelo de

Barksdale 1972

ℇ1,𝜌= a + b. log(N) ℇ1,𝜌- Deformação específica plástica a e b – constantes para um determinado nível de tensão N- Número de repetições de carga

Ensaios triaxiais de cargas repetidas superiores a 100.000 ciclos de carregamento. Modelo de Tseng e Lytton 1989 𝛿𝑛. (N) = 𝜀0 𝜀𝑟 . 𝑒(𝜌𝑁) 𝛽 . 𝜀𝑉. ℎ 𝛿𝑛. (N) = deformação permanente da camada

𝜀0,𝜌, 𝛽 = propriedade dos materiais 𝜀𝑣= deformação específica vertical média resiliente

𝜀𝑟= deformação específica resiliente h = espessura da camada

N = número de repetições de carga

A partir da aplicação de regressão múltipla em um banco de dados de ensaios de deformação permanente com a

aplicação de cargas repetidas. Os parâmetros são estimados de acordo com a sua aplicação:

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