Aplicação da escória de aciaria na Europa
ESCÓRIA
2.17 METODOLOGIA PARA DETERMINAÇÃO DO MR "MÓDULO DE RESILIÊNCIA" EM SOLOS E EM MISTURAS BETUMINOSAS
Aurélio B. de Holanda Ferreira (1986) define resiliência como: "propriedade pela qual a energia armazenada em um corpo deformado é devolvida quando cessa a tensão causadora duma deformação elástica". Em Medina (1997), resiliência significa a 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. O estado de tensões em um elemento do subleito ou de camada do pavimento varia com a posição da carga móvel P. A aplicação de uma carga vertical leva ao surgimento de uma tensão vertical (σv) e uma tensão horizontal (σh).
Os estudos sobre comportamento resiliente dos materiais usados em pavimentação foram iniciados na década de 1930 com Francis Hveem, o primeiro a relacionar as deformações recuperáveis (resiliência) com as fissuras surgidas nos revestimentos asfálticos. Hveem foi quem adotou o termo resiliência, criando também um equipamento chamado estabilômetro, utilizado para medir as deformações verticais através de sensores eletromecânicos (strain gages). O nome Resilient Modulus (Módulo de Resiliência), foi criado para que não fosse confundido com o Módulo de Young, determinado estaticamente (HVEEM, 1955 apud BERNUCCI, 2007).
2.17.1 Método para determinação do módulo de resiliência em solos
Esta metodologia para determinação do módulo de resiliência em solos é regulamentada pela norma ME 131 (DNER, 1994) - Solos – determinação do módulo de resiliência. O módulo de resiliência de solos é constituído pela relação tensão-desvio (σd), aplicada
repetidamente em uma amostra de solo e a correspondente deformação específica vertical recuperável ou resiliente (εR).
Utiliza-se para a determinação do módulo de resiliência em solo o equipamento para realização do ensaio triaxial de carga repetida esta ilustrado pela Figura 248.
Figura 2.48 - Equipamento para o ensaio Triaxial de Carga Repetida (DNER, 1994).
O princípio de funcionamento dos transdutores, tipo 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, visando correlacionar as deformações com os valores dos registros. A realização do ensaio para determinação do módulo de resiliência em solos inicia-se com a montagem do conjunto triaxial. Para realização do ensaio triaxial de carga repetida em solo arenoso ou pedregulhoso deve preliminarmente promover o condicionamento do corpo-de-prova e sequencialmente o registro das deformações no oscilógrafo. A metodologia de ensaio para solo siltoso argiloso, também tem seu inicio com a fase de condicionamento do corpo-de-prova em seguida registrar no oscilógrafo a deformação resiliente. Para o cálculo do módulo de resiliência em solos utiliza-se a Equação 2.1:
(2.1) onde
ε
R é determinado pela Equação 2.2:1 (CILINDDRO DE PRESSÃO) – 2 (PISTÃO DE CAMARA) – 3 (CONEXÃO) – 4 (HASTE) - 5 (CABEÇOTE) 6 (LVDT) – 7 (CORPO-DE-PROVA) – 8 (ALÇAS PARA FIXAÇÃO DO LVDT) - 9 (BASE) – 10 (SUPORTE CENTRAL) – 11 (CÉLULA TRIAXIAL) – 12 (ESTRUTURA DE SUPORTE).
(2.2) sendo:
MR = módulo de resiliência (MPa);
σd = tensão desvio aplicada repetidamente (MPa);
ε
R = deformação específica resiliente (cm);deformação resiliente registrada no oscilógrafo (cm);
Ho = distancia entre alças (cm).
Os resultados para o solo arenoso ou pedregulhoso podem ser apresentados em gráfico cujas ordenadas, em escala logarítmica, são os valores dos módulos de resiliência (MR) e as abscissas, em escala logarítmica, são os valores das tensões confinantes (σ3). A
análise de regressão fornece a Equação 2.3, representada graficamente pela Figura 2.49:
(2.3) onde: k1 e k2 = parâmetro de resiliência do solo ensaiado.
Figura 2.49 – Módulo de resiliência versus tensão confinante (DNER, 1994).
(0,001) MPa (0 ,0 01 ) M P a
Os resultados para solo argiloso ou siltoso também podem ser apresentados em gráfico cujas ordenadas, em escala aritmética, são os valores dos módulos de resiliência (MR) e as abscissas, em escala aritmética, são os valores as tensões desvio (σd). A análise de
regressão fornece um modelo bilinear, ver Figura 2.50, representado pelas Equações (2.4 e 2.5):
MR = k2 + k3 (k1 - σd) k1 > σd (2.4)
MR = K2 + K4 (σd– K1) k1 < σd (2.5)
onde:
k1, k2, k3, k4 = parâmetro de resiliência do solo ensaiado.
Figura 2.50 - Módulo de resiliência versus tensão desvio (DNER, 1994).
É relevante observar que: alternativamente, os resultados podem ser representados através da Equação 2.6: (2.6) onde: (0,001) MPa (0 ,0 01 ) M Pa
C1 e C2são parâmetros de resiliência do solo estudado e σd éa tensão-desvio; no caso de
solos siltosos, quando a percentagem de silte na fração que passa na peneira 0,075 mm for superior ou igual a 65%, verificar a influência da tensão confinante, através da metodologia de ensaio descrita para solo arenoso ou pedregulhoso (DNER, 1994).
2.17.2 Método para determinação do MR em misturas betuminosas
A determinação do módulo de resiliência em misturas betuminosas é regulamentada pela norma ME 133 (DNER, 1994). O MR de misturas betuminosas é a relação entre a tensão de tração (σt), aplicada repetidamente no plano diametral vertical de amostra
cilíndrica de mistura betuminosa e a deformação específica recuperável (εt)
correspondente à tensão aplicada, numa dada temperatura (T), conforme a Equação 2.7.
(2.7)
A aparelhagem necessária para determinação do módulo de resiliência em misturas betuminosas está esquematizada na Figura 2.51, sendo constituído de:
Figura 2.51 - Equipamento para ensaio de Compressão Diametral de Carga Repetida (DNER, 1994).
O corpo de prova (CP) destinado ao ensaio pode ser obtido diretamente do campo por extração através de sonda rotativa ou fabricado em laboratório, de forma cilíndrica, com altura entre 3,50 cm a 6,50 cm e diâmetro de 10 cm ± 0,2 cm. A metodologia de ensaio para determinação do MR em misturas betuminosas compõe-se na montagem do conjunto: posicionar o CP no interior do suporte para fixação dos transdutores, colocar o CP na base da estrutura de suporte, entre dois cabeçotes, fixar e ajustar os transdutores de modo a se obter registro no oscilógrafo, observar o exato assentamento do pistão de carga e dos cabeçotes no CP; sequencialmente a aplicação da carga: fase de condicionamento do corpo de prova: aplicar 200 vezes uma carga vertical repetida (F) diametralmente no CP, de modo a se obter uma tensão (σt) menor ou igual a 30% da
resistência à tração determinada no ensaio de compressão diametral estático. Recomenda-se a aplicação da menor carga (F), capaz de fornecer um registro comensurável no oscilógrafo, A frequência de aplicação da carga (F) é de 60 ciclos por minuto, duração de 0,1 s; e finalizando com o registro das deformações no oscilógrafo: registrar no oscilógrafo a deformação resiliente para (300, 400 e 500) aplicações de carga (F). O resultado dos módulos de resiliência em misturas betuminosas são calculados através da Equação 2.8, utilizando os valores utilizados e obtidos no ensaio de compressão diametral de carga repetida:
(2.8) onde:
MR = módulo de resiliência (MPa);
F = Carga vertical repetida aplicada diametralmente no CP (N);
= deformação elástica ou resiliente registrada no oscilógrafo, para (300, 400 e 500) aplicações de carga (F) (cm);
H = altura do corpo de prova (cm); μ = coeficiente de Poisson.