/2009
DNIT
NORMA DNIT ______- ME
Pavimentos flexíveis - Solos - Determinação do
módulo de resiliência – Método de ensaio
Autor: Instituto de Pesquisas Rodoviárias - IPR
MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES
DEPARTAMENTO NACIONAL DE
INFRAESTRUTURA DE TRANSPORTES
Processo: 50607.000138/2009-02
Origem: Revisão da Norma DNER - ME 131/94.
DIRETORIA-GERAL
DIRETORIA EXECUTIVA
Aprovação pela Diretoria Colegiada do DNIT na reunião de / /
INSTITUTO DE PESQUISAS
RODOVIÁRIAS
Rodovia Presidente Dutra, km 163
Centro Rodoviário – Vigário Geral
Rio de Janeiro – RJ – CEP 21240-000
Tel/fax: (21) 3545-4600
.
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:
Solos, Módulo de resiliência
Nº total de páginas
9
Anexo (Normativo) Figura 1 ...................................... 5
Resumo
Anexo (Normativo) Figura 2 ...................................... 6
Este
documento
estabelece
os
procedimentos
metodológicos para determinar os valores do módulo de
Anexo (Normativo) Figura 3 ...................................... 7
resiliência de solos para várias tensões aplicadas, de
Anexo (Informativo) Bibliografia ................................ 8
utilidade para projeto de pavimentos flexíveis.
Índice geral ................................................................ 9
Abstract
Prefácio
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.
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
Sumário
módulo de resiliência dos solos. Está formatada de
acordo com a Norma DNIT 001/2009-PRO, cancela e
Prefácio ......................................................................1
1
Objetivo .............................................................1
2
Referências normativas ....................................1
3
Definição ............................................................2
4
Aparelhagem .....................................................2
5
Amostra .............................................................2
6
Preparação do corpo-de-prova ..........................3
7
Montagem do ensaio .........................................3
8
Aplicação de cargas repetidas ...........................3
9
Resultados .........................................................4
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
indispensáveis
à
relacionados
aplicação
a
seguir
são
desta
norma.
Para
referências datadas, aplicam-se somente as edições
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx
2
citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as
d)
Sistema de vácuo com a finalidade de verificar
edições mais recentes do referido documento (incluindo
a presença de furos na membrana que envolve
emendas).
a amostra;
a)
e)
BRASIL. Departamento Nacional de estradas
de
Rodagem.
DNER-ME
131/94:
Sistema de medição do deslocamento vertical
do corpo-de-prova sob carregamento repetido,
Solos:
constituído de:
determinação do módulo de resiliência de
•
solos: Rio de Janeiro: IPR, 1994.
b)
Dois
transdutores
mecânico
–
eletromagnéticos tipo LVDT (“linear variable
BRASIL. Departamento Nacional de Infra-
differential transformer”);
Estrutura de Transporte. DNIT 001/2009-PRO:
•
elaboração e apresentação de normas do
Par de alças leves (de alumínio ou acrílico)
para fixação dos LVDT na amostra;
DNIT: procedimento. Rio de Janeiro: IPR,
•
2009.
Oscilógrafo e amplificador (condicionador)
do sinal elétrico gerado pelos transdutores.
3
Definição
O princípio de funcionamento dos transdutores
Módulo de Resiliência (MR) dos Solos
LVDT consiste em transformar as deformações
É a relação entre a tensão-desvio ( σ d ), aplicada
axiais
repetidamente
em
correspondente
uma
amostra
deformação
de
solo
específica
e
4
o
carregamento
repetido
em
potencial elétrico, cujo valor é registrado no
a
oscilógrafo. Uma pré-calibração é necessária, a fim
vertical
de correlacionar as deformações com os valores
recuperável ou resiliente ( ε r ):
MR =
durante
dos registros;
σd
εr
5
Amostra
5.1
Aparelhagem
Amostra indeformada
As amostras indeformadas são obtidas de blocos
Está esquematizada no Anexo - Figura I, sendo
escavados ou amostras shelby do subleito ou camadas
constituída:
do pavimento. Aproveita-se o solo restante da parte
a)
Prensa: estrutura de suporte, base ou suporte
mais próxima do corpo-de-prova para determinação do
vertical da célula triaxial, cilindro de pressão a
teor de umidade. Mede-se o diâmetro e a altura do
ar comprimido com pistão de carga;
corpo-de-prova com paquímetro, tirando-se a média
b)
Célula
ou
câmara
triaxial
para
ensaiar
amostras de solo sob ação de cargas verticais
Sistema
pneumático
de
carregamento,
composto de:
•
•
Amostra deformada
Preparação da amostra
No caso de solo ou material praticamente sem
Válvulas reguladoras de pressão de ar
pedregulho,
comprimido para aplicação da tensão-desvio
destorroamento em almofariz com pilão de ponta
(σd), e da tensão confinante (σ3);
recoberta por borracha, quarteamento, peneiramento na
procede-se
à
secagem
ao
ar,
o
peneira de malha 4,8mm (peneira n . 4).
Válvula de três vias do carregamento vertical
(pressão de ar, tempo de carregamento e
frequência);
•
prova com aproximação de 0,01g.
5.2
repetidas;
c)
aritmética de três ou mais leituras. Pesa-se o corpo-de-
Molda-se o corpo-de-prova nas condições de umidade
ótima e densidade máxima determinadas na curva de
compactação,
Temporizador eletrônico para controle do
tempo de abertura da válvula e frequência
de aplicação do carregamento.
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
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx
3
acrescenta-se a quantidade de água necessária para
7
Montagem do ensaio
atingir a umidade ótima. Mistura-se bem até obter uma
massa homogênea, o mais rapidamente possível a fim
A montagem do ensaio compreende as seguintes
de
etapas:
evitar
a
evaporação
homogeneizado
é
da
colocado
água.
num
O
material
saco
plástico
a)
hermeticamente fechado, que se leva à câmara úmida
Colocação
da
membrana
de
borracha
envolvente e o cabeçote sobre o corpo-de-
por um prazo de 12 horas, no mínimo, antes da
prova;
compactação.
b)
No caso de solo pedregulhoso e brita, em que o ensaio
Colocação do transdutor LVDT, preso ao
cabeçote superior e apoiado numa haste guia,
é feito em corpo-de-prova de 100mm ou de 150mm de
que se estende até a base onde se encontra o
diâmetro, obedecida a relação de diâmetro máximo para
parafuso que se aciona externamente à célula;
diâmetro do corpo-de-prova de 1:5, pode-se ter que
c)
fazer o escalpo de pequena fração grossa. O tempo de
Colocação do corpo da câmara (o invólucro
cilíndrico) e da placa superior de vedação;
permanência num saco colocado na câmara úmida deve
ser de, no mínimo, 6 horas.
d)
Ajuste dos transdutores com o auxílio do
oscilógrafo.
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
o
(n . 4). Quando o escalpo se fizer na peneira de 9,5mm
(3/8”), substitui-se a fração eliminada por igual peso da
o
fração entre 3/8” e a peneira de malha 2,4mm (n . 8).
8
Aplicação das cargas repetidas
8.1
Condicionamento
Antes de iniciar o ensaio propriamente dito de
determinação do módulo de resiliência, aplica-se uma
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
corpo-de-prova que se vai compactar, preso a
duas
finalidade
de
carregamentos
eliminar
as
dinâmicos
grandes
com
deformações
permanentes que ocorrem nas primeiras aplicações de
braçadeiras
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.
de
aço
sequência constante da Tabela 1.
Tabela 1
envolvendo o cilindro tripartido, apertadas por
meio de parafusos, de modo que as partes do
Seqüência de tensões para fase de condicionamento
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
Tensão
Confinante
σ3 (kPa)
Tensão Desvio
σd (kPa)
Razão de
Tensões
σ1/σ3
últimas camadas;
d)
e)
20,7
20,7
2
braçadeiras;
68,9
68,9
2
Leva-se o conjunto à base da câmara triaxial,
102,9
309,0
4
Pesa-se o corpo-de-prova no molde com as
desapertando-se os parafusos das braçadeiras,
e retira-se cada uma das partes do molde,
deslizando-as pela superfície lateral do corpode-prova.
a
Aplica-se 500 repetições para cada tensão desvio, na
uma base de aço por três parafusos;
Colocam-se
de
tensão desvio e de reduzir o efeito da história de
endurecido, de dimensões internas iguais às do
b)
sequência
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx
4
9
8.2
Determinação do módulo de resiliência
Após
a
fase
procedimento
de
para
condicionamento
determinação
do
é
iniciado
módulo
o
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
Resultados
Com os valores obtidos são calculados os módulos de
resiliência para cada par de tensões, através das
expressões:
MR =
σd
εR
εR =
∆h
H0
carga.
Tabela 2
Sequência de tensões para determinação do módulo
de resiliência
σ3 (kPa)
σd (kPa)
σ1/σ3
Onde:
MR = módulo de resiliência, kPa;
20,7
20,7
34,5
50,4
68,9
102,9
137,9
2
41,4
3
62,1
4
34,5
2
68,9
3
102,9
4
50,4
2
102,9
3
155,2
4
68,9
2
137,9
3
206,8
4
102,9
2
206,8
3
309,0
4
137,9
2
274,7
3
412,0
4
σd =
Tensão desvio aplicada repetidamente, kPa;
εR =
Deformação específica resiliente;
∆h =
deformação resiliente registrada no oscilógrafo,
cm;
H0 =
distância entre alças, cm.
_________________/Anexo A
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 CONTROLE DA FREQÜÊNCIA E
AR
COMPR IMIDO
DURAÇÃO DA TENSÃO
DESVIO - “TIMER”
DISPOSITIVO PARA CONTROLE DA FREQÜÊNCIA E
DURAÇÃO
REGULADOR DE PRESSÃO PARA APLICAÇÃO
AR
C OMPRIMIDO
DA TENSÃO DESVIO
VÁLVULA
“THREE - WAY”
1
REGULADOR DE PRES-
AMPLIFICADOR
2
SÃO PARA APLICAÇÃO
OSCILÓGRAFO
DE SINAL
DA TENSÃO CONFINANTE
3
4
11
5
6
7
8
9
12
SISTEMA
PARA VÁCUO
10
1 - CILINDRO DE PRESSÃO
7 - CORPO-DE-PROVA
2 - PISTÃO DE CARGA
8 - ALÇAS PARA FIXAÇÃO DOS LVDT
3 - CONEXÃO
9 - BASE
4 - HASTE
10 - SUPORTE CENTRAL
5 - CABEÇOTE
11 - CÉLULA TRIAXIAL
6 - LVDT
12 - ESTRUTURA DE SUPORTE
FIGURA 1 - ESQUEMA DO EQUIPAMENTO TRIAXIAL DE CARGA REPETIDA
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx
6
Anexo B (Normativo)
Figura 2 Módulo de Resiliência Versus Tensão Confinante
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx
7
Anexo C (Normativo)
Figura 3 Módulo de Resiliência Versus Tensão Desvio