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· ENSAIOS TRIAXIAIS DINÂMICOS DE SOLOS ARGILOSOS
- Margareth Svenson -
TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇAO DOS PROGRAMAS DE:
PÕS-GRADUAÇAO DE ENGENHARIA DA UNI\~RSIDADE FEDERAL DO RIO DE
JA;~EIRO, COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇAO
DO GRAU DE MESTRE EM CIENCIA (M.Sc.)
Aprovada por:
~~ acques de Medina
(orientador)
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL MARÇO DE 1980
ll
AGRADECIMENTOS
- Ao Prof. Jacques de Medina pela orientação e interesse demostra
do durante a pesquisa.
Ao Eng 9 Ernesto Preussler pela assistência e sugestões nos pri
meiros meses de trabalho.
- Ao Instituto de Pesquisas Rodoviiriis, pelo patroc{nio.
- Ao Eng 9 Salomão Pinto, pela colaboração prestada nas coletas de
amostras.
- Ao Eng 9 Fernando Metello e à Engª Laura Maria Goretti da Motta
pela colaboração no desenvolvimento deste trabalho, incentivo e
compreensao.
- Ao técnico Amauri Cavalcanti de Lima, pela participação eficien
te nos trabalhos de laboratório.
- Aos técnicos do laboratório da ârea de Mecânica dos Solos, esp~
cialmente Imaculada, Sérgio e Álvaro pelo apoio e participação
nos trabalhos de laboratório.
- À Sandra pela datilografia.
Aos professores da ârea de Mecânica dos Solos pelo esclarecirrie_!!:
to das dúvidas surgidas no decorrer deste trabalho.
iii
SINOPSE
Ensaios triaxiais dinâmicos drenados foram reali
zados em amostras compactadas não saturadas de quatro solos ar
gilosos residuais provenientes de subleitos e camadas de refor
ço de subleito dos pavimentos das rodovias BR-040/RJ,BR-116/MG,
e BR-277/PR.
Os ensaios realizados visaram a dois objetivos:e~
tudar a influência das tensões aplicadas e condições de compac
tação no módulo resiliente, e verificar a influência da intensi
dade da tensão,da umidade de compactação, e do intervalo entre
compactação e aplicação de carga (tixotropia) na correlação en
tre deformações permanentes erecuperâv.ei.s., e o número de aplic.!:l:
ções de carga.
Relações bi- lineares ê ·lineares ·.foram: obtidas .. éntre _o
módulo resiliente e·a'tensão-desvio. Pouca influência tem a tensão con
finante.
Expressões matemâticas foram estabelecidas entre
as deformações axiais, permanente acumulada e recuperável, e o
número de aplicações de carga. As do primeiro tipo permitem cal
cular a contribuição da camada na deformação permanente do pavl
menta (afundamento da trilha).
Encontrou-se uma relação entre a deformação axial
permanente acumulada e o CBR, comum aos quatro solos ensaiados
em diferentes condições de moldagem.
lV
Esta pesquisa faz parte de um projeto amplo de es
tudo de mecânica dos pavimentos financiado pelo Instituto de
Pesquisas Rodoviárias, e que tem o apoio deste Órgão para os
trabalhos de campo.
V
ABSTRACT
Drained triaxial dynamic test were performed
with non saturated compacted samples of four clay residual soils
form subgrade and improved subgrade layers. The soil samples
were taken from pavements at federal highways BR-040/RJ,BR-116/
MG, and BR-277/PR.
Testing aimed at two objectives: to study the
effect of applied stresses and compaction conditions on the
resilient modulus,and to verify the effects of stress magnitude,
compaction moisture, and delay between compaction and testing
(thixotropy), on the correlation between deformations - recover
able and permanent - and the number of load applications.
Bi-linear and linear correlations between
resilient modulus and the deviator stress were obtàined. Confining
pressure has little influence on the modulus.
Mathematical expressions were estabilished between
permanent and resilient axial deformations and the number of
load applications. Those referring to permanent cumulated
deformations permit us to calculate the contribution of each
layer to the total permanent deformation of the pavement structure
(rutting at wheel paths).
A relation was found between the permanent axial
deformation and the CBR value, which is common to the four soils
tested at different compaction conditions.
vi
This research is part of a project on mechanics
of pavements sponsored by the Road Research Institute, which
also gives the necessary support for all the field work.
vii
!NDICE
Dedicatória------------------------------------------------ i
Agradecimentos--------------------------------------------- 11
Sinopse---------------------------------------------------- iii
Abstract --------------------------------------------------- v
!ndice ----------------------------------------------------- v11
I INTRODUÇAO ----------------------------.-------------- 1
II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA-------------------------------- 6
III- CARACTER!STICAS DOS SOLOS ESTUDADOS------------------ 28
IV - METODOLOGIA------------------------------------------ 33
V
4.1 - Preparação de amostras e processo de compactação 35
4.2 - Equipamento------------------------------------ 39
4.3 - Método de ensaio para solos argilosos---------- 42
ANÁLISE DOS RESULTADOS 46
5.1 - Efeito da intensidade da tensão---------------- 48
5.1.a - Efeito da intensidade da tensão (cr) no módulo
resiliente ----------------------------------- 49
5.1.b - Efeito da intensidade da tensão-desvio na rela
ção entre deformação axial permanente e defor
mação axial recuperável e o número de aplica
çoes de carga-------------------------------- 52
5.2 - Efeito da umidade e do peso específico aparente
seco ao longo da curva de compactação---------- 69
5.2.a - Módulo resiliente "versus" intensidade de ten
são-desvio----------------------------------- 69
5.2.b - Efeito da umidade na relação entre as deforma
ções axiais permanente e recuperável e o núme-
ro de aplicações de carga-------------------- 80
Vlll
5.3 - Efeito do método de compactação na relação en~
tre o m6dulo resiliente e a intensidade da ten são-desvio
5.4 - Influência do intervalo entre aplicações de ca!
gana deformação axial permanente e na deform~
94
ção axial recuperável ------------------------ 99
5.5 - Efeito do tempo de cura (tixotropia) na defor-
mação axial permanente e deformação axial rec~
perâvel -------------------------------------- 106
VI - OUTRAS RELAÇÕES------------------------------------ 114
6.1 - Relação entre a intensidade da tensão-desvio re
petida e a deformação axial permanente acumul~
da------------------------------------------- 114
6.2 - Variação da deformação axial permanente acumu-
lada com o Índice CBR ------------------------ 123
VII- CONCLUSÕES E SUGESTÕES DE PESQUISA----------------- 128
7.1 - Conclusões----------------------------------- 128
7.2 - Sugestões de pesquisa------------------------ 130
REFER;NCIASBIBLIOGRÁFICAS--------------------------------- 131
1
CAPfTULO I
INTRODUÇÃO
A maioria dos mêtodos de projetos de pavimentos
flexíveis sao baseados nas características dos solos e materiais
obtidos de ensaios estáticos. Porêm,na realidade, as várias cama
das que compõem a estrutura de um pavimento são submetidas a ten
sões normais e cisalhantes repetidas, devido ao movimento do trá
fego. Como resultado da ação dessas tensões repetidas ocorrem no
pavimento deformações permanentes acumuladas e deformações recu
peráveis, cujas grandezas dependem do número de solicitações.
Quando uma carga de veículo em movimento passas~
bre um ponto da estrutura de um pavimento, as várias camadas são
submetidas a variações de tensão similares às mostradas na figu-
ra 1.1 (11). A grande variação e na tensão normal
pois tensões de tração atuam na base da camada mais
horizontal
rígida.
Essas tensões transientes são sobrepostas à pressão devido ao
peso das camadas superiores, sendo que a pequenas profundidades
(camada de revestimento), esta é muito pequena, enquanto que as
tensões transientes são elevadas.
Pode-se considerar que a ruptura de um pavimento
se dá quando as defonnações das camadas que o compoem são suficien
temente grandes de modo a causar uma superfície irregular ou
fissuras no material do revestimento. O modelo de ruptura que
corresponde à excessiva deformação plástica tem sido aceito há
muitos anos, porém é recente a preocupação com a possibilidade
de fissuras nos pavimentos resultante de excessivas deformações
FIG. 1. 1 _
o E L o e
18 o <I)
e 11>
o +- +-
L
o Q)
-o >
o E o <I) . ., L o <(
o E L
o e
o o +-
10 e <I) o e 11> N +- L
o o "O .e
o .ê o <I) . ., L o <(
o 10
<I)
e
" +-
' o o +-L 11> > o
" -o +- o e L
o .e o o E -~ L o o
e 18 <I)
e 11> 1-
Variações dos menta devido o
2
T e m p o
i
T e i
m
tensões de um elemento de um po V 1 _
passagem de uma carga móvel.
3
elásticas, mui tas vezes até sem qualquer deformação plástica si_g
nificativa.
Seed e outros (25) mencionam que Hveem, ao investi
gar rupturas de pavimentos flexíveis ap6s um pequeno numero de
solicitações, verificou que, mesmo quando as camadas do pavime~
to eram adequadamente projetadas, em termos de deformação perm~
nente, poderia haver ruptura por fadiga. A fadiga é causada p~
la ação de cargas repetidas em um prolongado período de tempo.
Hveem mostrou que se fosse possível predizer a deflexão "elásti
ca" do pavimento, este problema poderia ser evitado, mas para
isto as propriedades elásticas dos solos deveriam ser determina
das. Para evitar confusão com o m6dulo de Young (E), determina
do estaticamente, Hveem criou o termo"m6dulo resiliente" -(Mr).
A deformação permanente do pavimento é a combina
çao de dois diferentes mecanismos, ou seja, densificação (vari~
çao de volume) e deformações cisalhantes repetidas · (deformação
plástica sem variação de volume). Enquanto que a deformação pe_E
manente resultante da densificação do solo poder ser reduzida se
obedecidas as especificações de compactação, a deformação cisa
lhante repetida (escoamento plástico) é um mecanismo que se ad
mite no dimensionamento de pavimentos flexíveis. Em vista da di
ficuldade de se determinar os parâmetros de resistência ao cisa
lhamente sob a ação de cargas repetidas, estes são, na ma1or1a
das vezes, determinados estaticamente.
Com relação aos processos para minimizar ou esti
mar a deformação permanente no subleito de um pavimento, devido
a um carregamento repetido (comumente denominado afundamento da
4 trilha de roda), até o presente momento somente duas abordagens
fo~arn feitas para examinar este tipo de deformação. A primeira
abordagem é adotada no dimensionamento de pavimentos (4.5) con
siderados corno urna estrutura de três camadas elásticas (revesti
menta de concreto asfáltico, base granular e subleito) e cujos
Índices de resistência dos solos podem ser definidos a partir
do CBR. Deformações excessivas no subleito e na base granular,
e fissurarnento das camadas de misturas betuminosas sao conside
radas condições críticas de ruptura. Considera-se que o fissu
rarnento na superfície pode ser evitado limitando-se as tensões
e deformações de tração nesta camada, enquanto que arupttiranas
camadas granulares pode ser impedida limitando-se a deformação
de compressão vertical nessas camadas a um valor tolerável asso
ciado a um número específico de aplicações de carga. A outra
abordagem (1) envolve a estimativa do afundamento da trilha de
roda que pode ocorrer na estrutura do pavimento, usando parâme
tros dos materiais caracterizados em ensaios dinãrnicos de labo
ratório com um processo de análise apropriado.
No desenvolvimento do projeto de pavimentos flexi
veis é,portanto, de suma importância urna caracterização adequa
da dos materiais constituintes das várias camadas, no contexto
em que cada urna delas se apresenta na estrutura. Esta caracte
rização em ensaios dinâmicos que melhor simulem o estado de ten
soes no campo, deve ser feita para a determinação de constantes
elásticas (módulos resilientes) e tensões e deformações críti-
cas, consoante um critério de ruptura. Para isto é de grande
importância, a consideração das correlações determinadas a par
tir dos ensaios dinâmicos de laboratório. Estudou-se aqui, sob
5
esses aspectos, as características de deformação permanente e
deformação recuperável de solos que compoem camadas de reforço
e subleitos, como contribuição para atingir métodos mais racio
nais de dimensionamento de pavimentos flexíveis.
6
CAPfTULO II
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Muitos investigadores pesquisaram em laboratório
o comportamento de solos argilosos submetidos a um carregamento
repe:ddo ém" células triaxiais. Nestas investigações< as ·tensões•repéti
das aplicadas em amostras de solo têm duração e frequência cor
respondentes às que ocorrem nos pavimentos.
A deformação total no ensaio de compressao tria
xial de carga repetida, compreende . dois tipos de deformação:
deformação permanente (E) e deformação recuperivel (E) p r que para esta determina-se o módulo resiliente (Mr):
onde:
Mr = Gd Er
Mr = módulo de deformação resiliente, em kgf/cm 2
ªd= tensão desvio aplicada repetidamente, em kgf/cm 2
sendo
Er = deformação específica axial recuperivel correspondente
a um número particular de repetições
Na figura 2.1 sao mostrados alguns resultados de-
terminados por Seed e outros (24) onde se mostra a deformação
total, a deformação permanente, a deformação recuperivel e o mó
dulo resiliente em função do número de aplicações de carga.
Com base nestas pesquisas serao relacionados a se
gu1r alguns fatores que possuem significante efeito na deforma-
·º X o
o .!,! .... . õ 8. "' "' o "' <> o E } "' o
1 ..,
" X o
..: UJ
., -e ..
.2 ::,
:g :E
FIG. 2.1 _
7
N _ Número de aplicações de carga 1 10 102 105 104 105
ºí-----+-----'l-----+-----1-----,
,-1-:..:"::....:':_:l'._'.5:.:_·_:47º:..'·=--------J.-----+-----+~::,,,O..:::::--l h= t.96"o oftcm5
(f'3 : o. 2s kgf/cm2
• (íd: o. 70 kgftcm2
Duroçõo do coro:,: 0.25 HO. fl're1;1uincio de aptic. coroo = 201 min. 7 .__.:_ ___ .:_ _ _:_ ______ ...J.. ____ _o. ____ _.
1 o
0.2
0.4
N_Número 10
de aplicações 102 103
de carga 104 io•
--- ~ ~ o.o
º·"
o.o
2 l ºº
1 7 50
~ ----1 400 --.._____ / ~
1 O so
7 00
3 50
o 10 10 2 ' 10
apl icacões
.. 10
N_ Número de de carga
Resultados típicos
carga repetida
Road Test"
de um
com um (Seed e
ensaio de compressão
solo do su bleito d a
outros_ 19621.
./
io•
trio xial " A A
de
S H O
8
çao permanente (ou total) e deformação recuperável, e que, pos-
teriormente (capítulo 5), serão analisados para outros tipos de
argila estudadas nesta pesquisa.
2:1 - INTENSIDADE DE TENSÃO
Estudos realizados anteriormente por Seed e ou
trbs (23,24) e Kawakani (8) indicaram que para solos argilosos
o efeito de tensões mais significativo é o da tensão-desvib axial
aplicada à amostra de solo durante o ensaio, e que as caracte
rísticas de deformação sao.pouco atingidas pela grandeza da ten
são confinante.
Para o relacionamento módulo resiliente "versus"
intensidade de tensão-desvio, verificou-se (24) que para peque
nos níveis de tensão, o módulo resiliente decrescia rapidamente
com o acréscimo da tensão-desvio, contudo, acima de· um determi
nado valor de tensão, este acréscimo tornava-se menos acentuado.
Baseando-se no trabalho de Duncan e outros, Hicks
(7) utilizou um modelo elástico bi-linear para a determinação
do módulo resiliente (Mr) em função da tensão-desvio, cujas equ~
- -çoes sao:
Mr = K2 + K3 [K 1 - (cr 1-cr 3)] para K1> (cr 1 -cr 3) (2.1)
Mr = K2 + K4 [Ca1-o 3)- K1] para K1< (o 1-o 3) (2.2)
A ·., definição .das constan,tes, "- , K1 , K2·, K3 e K4
para os valores medidos do módulo resiliente (Mr), de acordo com
o modelo mencionado acima, é ilustrado na figura 2.2. Desta ma
neira o módulo resiliente é apenas urna função da tensão-desvio,
N E
~ "' -"'
"' -e
"'
o
::,
,::,
•O
:e K2 --------
9
--r-~--1
1
1
1
1 1 1 •,
Úd _ Tensão_ desvio _ ( kgf/cm 2)
Mr = K2 + K3 [K,- (if,-ú3 1)
Mr = K2 + K4 [{ú,-<f,) - K,]
para K1>1u,-u3 J
para K, < (Oj - a; l
FIG. 2.2 _ Modelo usado poro solos argilosos. ( Hicks_l970).
10
e o coeficiente de Poisson para o material argiloso e considera
do constante.
Verificou-se também (24,25) que para a deformação
axial recuperâvel em função do número de aplicações, havia um
decréscimo da deformação com o aumento do número de aplicações
de carga para um mesmo nível de tensão, na maioria dos casos,:se!!:
do que este decréscimo tornava-se menos pronunciado para
sões-desvios pequenas.
ten-
De acordo com vârios Autores (19,20,21,24,25) a
deformação axial total de amostras de solos argilosos, submeti
das a tensões repetidas inferiores à tensão rnâxirna de ruptura,
aumenta com o número de aplitações de carga e é bastante iftflüen
ciado pela intensidade da tensão-desvio (figura 2.1.a). Quanto
maior a tensão-desvio mais significativo é o acréscimo da defor
rnaçao axial total.
Embora a deformação axial total de urna argila com
pactada, sob condições constantes, cresça continuamente com o
aumento do número de aplitações de carga, observou-se (19) que
esta deformação produzida pode variar muito dependendo de sua
história de tensões, e, em geral, parece que um acréscimo gra
dual na grandeza da tensão aplicada pode, causar menores defor
mações do que a aplicação direta de urna tensão mais elevada.
Seed e outros (2D)realizararn estudos de solos ar
gilosos parcialmente saturados em amostras submetidas a um car
regamento repetido antes de serem levadas à ruptura em ensaios
de resistência normal. Observou-se que a resistência dessas
11
amostras foram bem maiores do que as nao submetidas a este car
regamento repetido prévio, sendo porém pequenas as deformações.
Desta maneira o acréscimo de resistência devido à aplicação de
cargas repetidas pode ser atribuído parcialmente ao acréscimo do
peso especifico aparente seco das amostras durante o ensaio. Es
te enrije cimento, segundo Seed ( 20) , parece estar assocútdo pri~
cipalmente ao número de aplicações e à grandeza da tensão repeti
da aplicada, e o efeito do carregamento.repetido nas caracteris
ticas tensão-deformação de.pende do···gràu dec saturação. A variação
nestas caracteristicas de deformação também está possivelmente
associada a variações na distribuição de umidade e arranjo es
trutural das particulas ou a um acréscimo da resistência à de
formação causada pela tixotropia.
Na maioria dos estudos de amostras de solos argi
losos submetidas a um carregamento repetido, nenhuma tentativa
foi feita para ~eparar a deformação axial permanente da deforma
çao axial total, e nenhum relacionamento constitutivo da defor-
maçao com o numero de aplicações foi desenvolvido. Porém,
Monismith e outros (10), recentemente, desenvolveram uma rela-
ção da def·ormação
çoes de carga,
onde:
axial permanente com o enÚmero de aplica
da forma:
Ep = deformação axial permanente acumulada
N = número de aplicações de carga
K,A= coeficientes determinados experimentalmente
Assim, a partir dos resultados dos ensaios que realizaram, os
coeficientes K e A eram determinados pelo método dos minimos qua
12
drados, dada a relação linear obtida em escala log-log.
A tabela 2.1 contêm uma lista dos coeficientes p~
ra uma série de amostras de argila siltosa ensaiadas em várias
umidades e pesos específicos aparentes secos a tensões-desvios
variando de 0,21 a 1,4 kgf/cm 2 , determinados por Monismith e ou
tros (10). Segundo Monismith e possível que o coeficiente A de
penda somente do tipo de solo enquanto K é função do nível de
tensão, hist6ria de tensões, e condições de umidade, etc.
2.2 - UMIDADE DE COMPACTAÇÃO E PESO ESPECIFICO APARENTE SECO
Pesquisas realizadas pelo Professor Seed e seus
colaboradores na Universidade da California, Berkeley (24) mos
traram que a deformação resiliente de amostras de argila compa~
tada a diferentes teores de umidade e mesmo peso específico ap~
rente seco (obtido com diferentes energias de compactação), va
riam com o teor de:umidade e com o método de compactação (amas
samento e estático), essas variações sendo pequenas abaixo do
teor 6timo e crescendo muito acima do 6timo. (Figura 2.3).
Em amostras de elevado grau de saturação pequenas
variações de umidade e peso específico acarretam variações gra~
des na deformação resiliente ou recuperável e, consequentemente,
no m6dulo resiliente. Isto decorre nas modificações da estrutu
ra do solo. As amostras compactadas por amassamento apresentam
deformações resilientesmaiores do que as compactadas estatica
mente, no ramo Úmido da curva de compactação.
Quanto à deformação permanente, pode-se reportar
aos resultados de ensaios dinâmicos obtidos por Monismith e ou
13
CCNDIÇOES DAS MOSTRAS TENSAO-DESVIO Ep = Kif
REPETif'A
h ys (kgf/cm2J -4
(%) 3 K x 10 A
(gf/cm )
16, 7 1,792 O ,35 O ,168 0,184
16, 8 l, 792 O, 70 O, 306 O ,185
16 ,5 1,792 1,40 1,28 0,156
19,8 1,712 0,21 0,378 0,212
19 ,3 1,712 0,35 1,22 0,145
19, 7 1,712 O, 70 4,57 0,193 ,,
19, 3 1,712 1,40 39 ,5 O ,185
16 ,4 1,712 O ,35 0,0467 0,332
16,5 1,712 0,70 O ,746 0,163
16,1 1,712 1,40 1,73 0,154
TABELA 2.1 - Sumário dos coeficientes da relação entre de
formação permanente e número de repetições Pi-i
ra lUila argila siltosa (LL= 35, IP= 15
~bnismith e outros - 1975).
.; >
·o ... ., Cl. ::, o ., ... o ·;;; o o o
.'!: o ., Cl.
"' ., o
10 <.> o E ... o ... "' a
... UJ
o o "' "' 2 e "' ... o Cl. o
o
14
0.6
O';= 0.25 kgf/cm2
1 1 / Yd: o.so kgf/cm2
1- Frequinoio de oplicoçõo de coro.a:: zo /minuto 0.5
;e o
0.4
"' ., 10 <.> o º·' -~ e. o
0.2
Compo ctoção por omo3sall'lento I ' 1 1
o o o
1 1 1 J 1
Compoctoçõo e:s,ótico 1 ) o (l)
1 ./ /
--' -r __......, 0.1
"' ' ·o e. o
: o
" 14 IS 16 17 18 19 20
h _ U m d o d e {%)
1 , 98 O ,-----.-----.----,---"<"'"-r----r----.,-----,
1.91 5
.• ~ 1 . e 4 6 f.:..;J~!L..!!JL'-2.!!l.ll.!!.!~!.E.2..!~~l:é~;::==+i;::==:i::===I ...,.... t- srou de com octo ão ::95°1. 0 Todos os omo~tro:s nest• pco es~cífic;o ., Cl.
"' Q.I 1. 81 2 1------l-----+------t-----+----+---'.d-------l
o "' .,
Q.
' .,'.:: 1. 77 8 '----''----'-----"----...L..----'----~-----'
13 14 15 20 16 17 18 19
h _ U m i d o d e - {%)
FIG. 2.3 _ Efeito do método de compoctoçâo no re_
siliencio Solo dosubleito do "AASHO
Rood Test".(Seed e outros_l962l.
15
tros (10) em amostras de argila siltosa compactada. Para o mes
mo peso específico aparente seco e tensões-desvios repetidas
iguais; obtiveram deformações permanentes tanto maiores quanto
maior a umidade de compactação. Os coeficientes K e A, mencio
nados anteriormente, constam da tabela 2 .1. Para as umidades de
19, 7% e 16, 5%, peso específico 1,712 gf/cm3, e tensão-desvio de
0,70 kgf/cm2
, os coeficientes K são 4,57 x 10-4 e 0,746 x 10- 4 ,
e os coeficientes A são 0,103 e 0,163, respectivamente.
2.3 - MIÕTODO DE COMPACTAÇÃO
Pesquisas realizadas em solos coesivos (23) mos
traram a influência dos diferentes métodos de compactação nas
propriedades dos solos devido ao arranjo das partículas e o de
senvolvimento da poro-pressão. A variação do arranjo dás partí
culas para as diversas umidades e pesos específicos
secos da curva de compactação, tende a produzir uma
aparentes
estrutura
floculada das partículas no ramo seco e na estrutura dispersa no
ramo Úmido, ou seja, com o aumento da umidade há um acréscimo
progressivo da orientação das partículas (aumento do grau de di~
persão). Pará amostras compactadas no ramo Úmido da curva de
compactação haverá um maior desenvolvimento de poro-pressão de
vido ao aumento do grau de dispersão.
As. deformações induzidas durante a compactação
sao os principais responsáveis pela influência do método de com
pactação nas propriedades do solo (23). Nas amostras compacta
das no ramo seco todos os métodos de compactação produzem defo~
maçoes cisalhantes de pouca monta e, consequentemente, estrutu
ras floculadas. No ramo Úmido, porém, o método de compactação
16
· por amassamento ("kneading") causa maiores deformações cisalhan
tes (maior grau de dispersão) e maiores poro-pressões; a compa~
tação por impacto causa deformações cisalhantes ligeiramente m~
nores e poro-pressões menores do que as produzidas por amassa
mento.
No que diz respeito a resistência relativa doso
lo verificou-se (23) que para amostras de uma argila siltosa com
pactadas no ramo seco, o método de compactação :: tem.··· pouco efe i_
to na resistência do solo, porem, para amostras compactadas no
ramo Úmido a influência do método de compactação é considerá-
vel, para pequenos valores de deformação específica da ordem de
5• ' . Na figura 2.4 observa-se este efeito para quatro diferen-
tes métodos de compactação; para as mesmas amostras compactadas
no ramo Úmido, as resistências determinadas aáltas deformações e~
pecíficas não são, apreciavelmente, afetadas pelo método de com
pactação. Estudos similares para a verificação da influência do
método de compactação na estabilidade (Valor "R" do estabilôme
tro de Hveen) de solos argilosos foram também realizados por o~
tros pesquisadores (15) e as observações feitas acima foram se
melhantes.
Seed e Chan (23) pesquisaram, também, o efeito do
método de compactação para outros tipos de argila, e verifica
ram que este efeito varia muito com o tipo de solo, como se po
de ver na figura 2.5, onde os métodos de compactação estático e
amassamento produzem efeitos bastantes pronunciados para peque
nas deformações (figura 2.5.a) e efeito praticamente insignifi
cante para grandes deformações, embora para o caso da argila al
tamente plástica efeitos semelhantes são verificados tanto para
• o >
·.;: 4
.!=
" ~ • o o 2 e
'"' +-
"' "üj
" o::
17
Urnidod• 'Ra,no ,eco' ótimo
h_ Umidade_(%)
[o)_ Baixos deformações
o . =: +o
"' ~
·º " e
'"' ,+-. !Q
"' .. o::
5.--~-~~---~-~-~ umidade
'Ramo MOO' ótimo 'Aorno úmido'
•>--~--+:: ~
• l---t----1 ~ ~ 2 f--+--+%Com--~-.-,-to-·,-~~.~v~,---<_ ~ I to<io
o L--L--.l....<"'-.L..-.L..-..1.--..J 12 14 ,. 18 20 22 24
h _Um ido d e _ (%)
(bl _ Altos deformações
FIG. 2.4- Influência do método de compactação no res,s_
ci E o u ., e +-8 E o
"' "O
o . =: +--º "' ~ ·º " e
'"' +-• !Q
"' "' o::
têncio de uma argila siltoso. (Seed e Chon_ 1961).
Noto: Resi:,tincio relativo: resi3tincia nõo drenado eh uino omo3tro compactado por
o +-e
" E o ::l ê o ~ o o.
" "' +-e ê o
" -o +-"' "'
qualquer miitodo de eompoctoção / reli3tincio de amos. tro3 de mesmo umidade • mesmo pe:,o •3peci'fico pre. porodoJ por omo.s3omento.
4,0 1
1\ 1 3,5 1
1 '\ 1 Argito >... 1 silfO:IO -'.
5,0
~ 1 ·..:r '
2.5
' Roma seco' ·o, ' Ramo fmido' ~ OI
2,0 u Arcilo oreno j
' .,,-
" , ..
.,..,V ' -1 - - -- . ' ~ 1 ArtiiJo r.nuito/ 1 D103ft00
1
1,0
0,5
1 1 o
54521012'345
h _ U m i d o d e _ (%1
(o)_ Baixos deformações
ci E o o
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·º " ,iii +-., ·;;; "' o::
4,0
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1
º' EI :~,
'Ramo seco' ., 'Roma úmido'
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o. 1,5
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1 ' ' ::• ' 1 1 1 UI
:siltOJO 1 A ilO or.no10 -~l.1bv1ifo 1
\ \ 1 ~
: Ar~~lo .mu·i~ 1
o.st1co
1 1 1
"' 5 4 :5 2 1 O 2 3 4 5
h _ U mi d o de_ (%)
( b) _ AI tos deformoç ões
FIG.2.5 _Influência do método de compactação no res1s_
têncio de plástico.
orgi los ( Seed e
siltoso, arenoso Chon_l961).
e muito
18
pequenas quanto para grandes deformações.
Seed, Chan e Lee (24) estudaram as característi
cas resilientes de uma argila siltosa compactada poramassamento e·e!
tatieamente.Verificaram que para amostras compactadas em umidade
inferior à Ótima, as deformações resilientes dos ensãios tria
xiais de cargas repetidas eram aproximadamente as mesmas, porem,
no ramo Úmido e mesmo peso específico aparente seco as deforma
ções resilientes são muito diferentes (figura 2.3). Quanto a
influência do método de compactação na relação entre o módulo
resiliente e a intensidade da tensão-desvio, observaram que no
grau de saturação de 95%, o módulo resiliente, na tensão-desvio
de 0,21·kgf/cm2 de amostras compactadas estaticamente foi qua
tro vezes maior do que o de amostras compactadas por amassamen
to; observaram ainda que a tensão-desvio de 2,2 kgf/cm 2 nao se
nota praticamente qualquer diferença nos módulos.
2.4 - TEMPO DE CURA (TIXOTROPIA)
Tem-se verificado que amostras de argila compac
tadas a graus de saturação grandes, por métodos de compactação
que in-du:;;::ein: · tensões cisalhantes consideráveis, e deixadas a
curar sem perda de umidade, apresentam um aumento da resistên
cia ao cisalhamento, se comparadas a amostras que não ficaramem
repouso antes de aplicadas as cargas (18). Este fenômeno é co
nhecido por tixotropia, e atribue-se a uma variação progressiva
do arranjo das partículas de uma estrutura dispersa a outramais
floculada, sem variação da composição de solo (10).
Hipóteses têm sido apresentadas para explicar a
causa do comportamento tixotrópico; uma delas (9) é de que a
19
energia interna e as condições de tensão(poro pressão) num solo
tixotrópico, imediatamente apos o amolgamento ou compactação,não
são as de equilíbrio.
Vários fatores influenciam o comportamento tixo
trôpico. No caso de argilas compactadas (9,18) pode-se dizerque
a estrutura inicial do solo e o método de compactação são fato
res de grande importância.
Seed e Chan (24) estudaram o efeito do tempo de
cura em amostras de argila siltosa compactadas por amassamento
e submetidas, apôs períodos de cura diferentes, a um carregame~
to repetido. Conforme pode-se observar na figura 2.6.a, a de
formação total diminue devido ao ganho de resistência tixotrópt
ca, quando o período de cura aumenta. Quanto à deformação rec~
perável, em função do numero de aplicações de carga (figura
2.6.b) o acréscimo do tempo de cura causou uma redução somente
até um determinado número de aplicações (aproximadamente 40000)
porem, para números de aplicações maiores a deformação recuperi
vel não é tão afetada pelo acréscimo do tempo de cura observado
antes da aplicação da tensão repetida. Isto é, provavelmente,d~
vido ao fato de que as deformações induzidas pelo carregamento
repetido progressivamente destroem, em grande parte, o ganho de
resistência tixotrôpica de amostras curadas. A figura 2.6.cmos
tra a relação entre o módulo resiliente e o numero de aplica
ções de carga, para diversos tempos de cura apos a compactação.
2.5 - INTERVALO ENTRE APLICAÇÕES DE CARGA
Pesquisas feitas (18) mostraram que solos argilQ
sos compactados apresentam, frequentemente, um acréscimo de re-
20
N - Número de o plicoções de cargo ol 10 10 2 103 104 1rf>
~ !!..
e ·;; e e o :~ o .. Q.
gj
o • 10 <> e E • ... o .... a;= 0.2~ kgV mZ .. Cl 7 (ra: O.TO k
1 UJ
8 Fr•quinci(I f!' oplic. carga: 20/min.
(o)
N - de oplicoçõ~s de co~go . 5! 0.21 102 . 10 10 10•
X e e 0.4 . 5! ~ .'!: o o .. 1 e. - 0.6
"' .. " >
•C 50 dias 18
... 0.8 o
" o- Q. ó 1 4 dia:, e E :,
3 dioa o • -... " 21 horas .e ... ..
Cl 8 - 7 horas
..! 1.2 ,. minutos
UJ ( b) 3SO
N° E -11 .... C1
.>C
1 ., -e .. "'
21 O .. ... o :, ,,
140 ·o :;;
... :;;
' 10 " 10 10 10• N_ Número de aplicações de cargo
( c)
FIG. 2.6 - Efeito tixotrópico nos característicos res1l1entes. Solo do sub_ leito do "AA S H O Rood Test " . ( Seed e outros_ 1962 ) .
21
sistência com o tempo decorrido apos a compactação. O fenômeno
tem a ver com o efeito tixotrópico. sem variação de umidade,
que pode ser bastante pronunciado quando o grau de saturaçao
é alto.
Se o solo ensaiado dinamicamente for tixotrópi
co, -seria de se esperar que o período de repouso en
tre aplicações de carga pudesse ter um eféito significante na
relação entre a deformação axial total e o número de aplicações
de carga. Portanto, se os intervalos entre aplicações forem
grande (baixa frequência) podem os solos tixotrópicos ganhar
mais resistência do que ganhariam a intervalos de aplicações de
carga pequenas (alta frequência) e, consequentemente sofrerem
menores deformações.
Admitida a hipótese acima, Seed e Chan (19) rea
lizaram ensaios de carga repetida em uma argila siltosa compac
tada. Neste estudo ensaiaram~se amostras de, aproximadamente,o
mesmo peso específico aparente seco, porém com umidades difereg
tes, e com a mesma tensão repetida, mas a intervalos entre apll
caçoes de carga variadas (frequências de 3 a 20 aplicações por
minuto). Para as amostras de baixo grau de saturação, a varia
ção do intervalo entre aplicações de carga não modificou as ca
racterísticas da deformação axial. Porém, para a umidade cor
respondente à Ótima de compactação 'uma ligeira influência na de
formação axial, devido a variação do intervalo entre aplicações
de carga, foi observada. Finalmente, para um grau de saturação
elevado (951) a influência da variação do intervalo entre apli
cações de carga foi mais significativa; verificou-se que a in-
22
fluência do intervalo entre aplicações de carga dependia, tam
bém, do tempo de cura após a compactação das amostras.
As figuras 2.7 e 2.8 mostram os resultados deter
minados por Seed e Chan (19) para as condições de alto e baixo
graus de saturações, respectivamente.
Seed e Chan (19) verificaram entãoque para amos
tras de argila siltosa com urnidades abaixo da Ótima e próxima a
esta, grau de compactação de 95% do método AASHO modificado, e
número de repetições de carga de nà mínimo 100000, a deformação
axial da amostra depende somente do numero de aplicações de car
ga dentro de urna variação de frequência de 3 a 20 aplicações por
minuto (duração de carga igual a 1,0 segundo); um número limita
do de ensaios indicaram que esta conclusão é também válida para
frequências menores.que 1 aplicação por minuto.
2.6 - NÜMERO DE APLICAÇÕES DE CARGA
Cabe aqui salientar tão somente que Seed e Chan
(24) verificaram que a deformação recuperável e o módulo resi
lien te de, soló argilo-so compactado e énsàiado · a ·determina-da tens ão-des
vio repetida, não se ·mantém constante, mas varia consideravelmente
com o número de aplicações de carga. A figura 2.1 ilustra este
fato.
Nos ensaios realizados por Seed e Chan (24) par~
ce que, em geral, as maiores deformações recuperáveis (figura
2.1.b) desenvolveram-se entre 1 e 5000 aplicações de carga. Em
alguns casos, a deformação recuperável· após 100000 aplicações de
tensão foi somente de 30% do valor máximo desenvolvido entre 1
o ·;;; o
o .':! ... 'õ "' Q.
" "' o 'º (.). o E ~
o ... "' o
' uJ
23
N _ Número de aplicações de carga 10 ,oZ 103 104 105
º~-----+-------+-----+------+-----~
En:saiol r.aii:zod03 lJ'n mi, apÓI o canpactaçõo 5 +-c:.-=,-., ••. .-s-.-, o""."'15=1.---'---.--'--'--+=-.c-c-::::,;1--=--"C,
• 7
S: 95 ºIG
~,o-------+-----+---,,""--+--::a..=~ Üd:: o. 71 kgfit:m2
Duroçõo da corgo=0.33ug.
FIG. 2.7 _ Efeito do intervalo entre aplicações de carga (frequência)
na de
deformação saturação
de uma ( see d e
argila siltosa Chan_ 1958).
com ai to grau
N _ Número· de aplicações de carga
'º ,a• 104 10 5
0,-----+-----t-----t-----+-----...,
~ e.. ' o
·;;; o
o .2 .'!: o "' Q.
" (1J
o 'º o o E ~ o ... "' o UJ
2
'
4
h : 14.2 ., •
t:s = 1.767 gf/cm
s·= 63º'• J O';= o Üd:: 2.99 kgf/cm2
Duração do coroo= 0.33 :no.
FIG. 2. 8 _ Efeito do intervalo entre
n_a d e formação de uma
de saturação . ( Seed e
IAPli::oção por 2ominut03
' ....,._,~-Ai*oac:õa., por rmuto
1
20Apicoçõn.i,or miro
aplicações de carga (frequência) argila siltosa com baixo grau Chan _ 1958 ).
24
e 1000 aplicações de tensão.
Raymond e outros (14) verificaram que o módulo re
siliente decresce, inicialmente, com o número de repetições de
carga, e, após 100000 aplicações mantem-se aproximadamente cons
tante.
2.7 - HISTÕRIA DE TENSÕES
A deformação axial devido ao efeito combinado de
tensões repetidas de diferentes grandezas é de suma importância,
pois esta é a situação encontrada na prática. Em vista disto,
Seed e Chan (19) estudaram o efeito da variação de tensão-desvio
durante um carregamento repetido.
Do estudo realizado por Seed e Chan (19) a figura
2.9a mostra os resultados obtidos de uma série de ensaios de duas
amostras identicas de uma argila siltosa de grau de saturação de
91%. As amostras foram submetidas a uma tensão confinante de
1 kgf/cm 2 .e a
0,39 kgf/cm 2.
uma série de aplicações di tensão-desvio igual a
Após 100 aplicações da tensão-desvio as duas amos
tras haviam se deformado de aproximadamente 1%. Neste estágio,a
tensão-desvio da amostra 1 foi aumentada para 0,5 kgf/cm 2 ; en
quanto que a amostra 2 somente após 10000 aplicações da tensão
desvio de 0,39 kgf/cm2 teve esta aumentada para 0,5 kgf/cm2 .
Observa-se na figura 2.9a que a deformação axial da amostra2 au
mentou muito menos do que a da amostra 1, após o acréscimo dado
à tensão-desvio.
A comparaçao da progressao da deformação axial sob
a tensão-desvio de 0,5 kgf/cm 2 das duas amostras está ilustrada
FIG. 2.9
~ ~
o X o o
.2 ... "õ ., e. "' ., o 'º <> o E ... o ... "' a
w
~ ~ ...! o
·x o o o
.'!, o "' e.
"' "' o 'º g ... ./? "' o
1 o
2
'
4
~
25
N _ Número 10
de aplicações de carga ,o• 102 103
~
~ 0-d' o. 39 k<)ftcm2
~
~ ~---- ....._
' li. '0 "'
,o•
"ll.,-0 t· <fd=0.50k0f/cm2 ~ ....
"-........ --a,_ -- .. 1,....
l'I : 19.8! 0,2 ., • . --- ·-h: 1. 790 gf/cm3
s : 91 .,.
ir, ' '·º kgf/cm2
DurQÇÕO do cargo: 0.2 aeg. FreQUincio de apeie. coroo= 201min.
(a)
N _ Número de aplicações de carga 10 1~ 103 1~ 105 o'~ ____ ...;..:.._ ___ ....:,::.._ ___ ....:,:;_ ___ --!------,
rao.stro previonwnte ~ubmetidoe o 10000 op1icoçõ.s de trd:
~------t-=:,,...,;:o--,jf----.L_ =o.39 koftcm2
Amostroa pr.viomentt submttidO:s o 100 oplicoçõe:ii de CT"d:Q.39kgf/cm
2
w ,L ____ _L ____ .L ____ ...1.... ____ ...1....---~
( b)
_ (a) _ Efeito do acréc,mo da tensão_ desvio ( (í d) d u_ rante um carregamento repetido.
(b) _ Comparação das deformações das
o acréscimo da tensõo_desvio de ( Argila siltosa_ Seed e Chan
amostras sob
0.50 kgf/cm2. - 1958 ).
26
na figura 2.9.b. Observa-se que a amostra 1 se deformou conti
nuamente sob a tensão repetida de 0,5 kgf/cm 2 enquanto que a
amostra 2 se deformou durante as 10000 primeiras aplicações, e
após 100000 aplicações a deformação axial da amostras 2 foi me
nor da amostra 1.
Seed e Chan.(19) mostraram com isto, que a apli
caçao de uma série de tensões repetidas de diferentes grandezas
em amostras de argila compactada pode produzir um considerável
efeito de enrijecimento. Conforme foi mencionado anteriormente
no estudo do efeito da intensidade da tensão, o efeito do enr1-
jecimento não é atribuido simplesmente a um acréscimo do peso
especifico aparente seco devido a um carregamento repetido, em
bora isto possa ser produzido em algumas amostras com baixo grau
de saturação (20).
Nessa investigação (19) atribuiu-se o acréscimo
de resistência à deformação, sob uma série de tensões repetidas,
a um provável rearranjo estrutural das partículas. A aplicação
da tensão repetida pode, por exemplo, expulsar a água adsorvida
(água retida por forças fÍsico-quimicas) das partículas de argl
la, aumentar os pontos de contato e causar, assim, um ~créscimo
de resistência à deformação.
Segundo esses autores (19) dos resultados obtidos
nesse estudo parece que o número de aplicações necessário para
produzir qualquer efeito apreciável de enrijecimento ê maior que
1000 e grandes variações nas características da deformação po
dem ser produzidas por um número de aplicações da Órdem de 10000
a 100000.
27
2.8 - DURAÇÃO DA APLICAÇÃO DE CARGA
Pouca atenção tem sido dada ã possível influência
da duração da aplicação da carga no comportamento do solo. Nas
rodovias essa duração não varia muito quando o tráfego flue sem
grandes variações de velocidade. Nas áreas de estacionamento PQ
de-se considerar o efeito predominante das cargas estáticas. Nas
vias urbanas sinalizadas há grandes variações de velocidade.
Com o· objetivo de investigar a deformação axial
de amostras de solo compactados, quando submetidos a um carrega
mento dinâmico de diferentes intervalos entre aplicações de car
ga e diferentes durações de carga, Seed e Chan (22) observaram
que tanto para areias quanto para argilas, o efeito da duração
de carga depende do intervalo entre aplicações de carga.
28
CAPfTULO III
CARACTER!STICAS DOS SOLOS ESTUDADOS
Os materiais estudados nesta pesquisa de labora
tório sao quatro argilas de camadas de reforço e/ou subleito de
pavimentos das rodovias BR-040/RJ (próximo a Três Rios) ,BR-116/
MG (Km 282) e BR-277 (trecho Curitiba-Paranaguâ).
Fez-se a amostragem nas rodovias e em jazidas ou
com o objetivo de se estudar, em laboratório, o comportamento de
amostras compactadas quando submetidas·a um carregamento dinâmi
co. Os resultados dos ensaios dinâmicos realizados, serão apr~
sentados no capítulo 5.
Após a secagem desses materiais ao tempo e o seu
destorroamento, realizaram~se ensaios de caracterização física.
Na tabela 3.1 encontram-se os resultados desses ensaios. Obser
va-se que o .material de menor fração argilosa e a argila verme
lha da rodovia BR-116/MG, e a dé maior fração argilosa é à arg.!_
la amarela da rodovia BR-040/RJ.
Objetivando uma melhor caracterização dos mate
riais utilizados neste estudo quanto à resistência ao cisalha
mento, realizaram-se ensaios não adensados e não drenados (UU)
na umidade Ótima e peso específico aparente seco máximo de cada
curva de compactação obtida conforme a metodologia de ensaio de~
crita no capítulo 4. A tabela 3.2 apresenta os resultados des
ses ensaios, onde as argilas são referenciadas apenas pela sua
coloração e localidade.
29
Realizaram-se, tambêm, análises químicas, na Di
visao de Pesquisas do Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR).
Os resultados dessas análises encontram-se na tabela 3.3.
' em peso passando nas LL Compactação ' DESCRI Çi\O yg peneiras em mm ------ Energia/Interme
~--------------- LP LC cliâria/normal*~
LOCAL (gf/cm3)
--- -- y max. h ot 4,8 2,0 0,42 O ,075 s 3 TP (gf/cm·) ( %)
Argila amarela-Res.gnaissc 56
Reforço, sub lei to-BR-040 /R._ 2, 70 100 98 88 63 29 21 1,699 20,3 27
Três Rios
Argila vermelha-Res.gnais. 43 * * Reforco,subleito-BR-040/R 2,71 100 98 85 57 24 14 1,754 17
Três Rios* 19
Argila vermelha-Res.gnais. 47 32 * *
Sub lei to-BR-116/MG 2,73 100 99 78 54 15 27 1,774 17,7
M .. iriaé*
.
Argila vermelha-Res.arenit 45
Reforço, suble.i to-BR-277 /Pf 2 ,65 100 90 64 53 25 32 1,762 15 20
Curi tiba-Paranaguá
TABELA 3.l - CJ\RJ\CTERfSTICAS FfSTCAS
CBR EA
( ~) ( %)
28 2
12 4
16 7
14 12
Classific.1Çã(
IIRB
--------uses
A-7 (16) ..
(]j
A-7 .(9)
CL
A-7 e si ML/CL
J\- 7 ( PJ CL
C,.I o
* CONDIÇOES DAS AMOSTRAS admáx. c <j,
DESCRIÇÃO
h ys s (kgf/cm2: (kgf/cnf)
e~) (gf/cm3) e i) (grau)
Argila amarela-RJ 20,8 1,691 94 11,8 4,0 22
Argila vermelha-R.J 16,9 1,763 85 5,2 l , 8 23
Argila vermelha-~K; 14,4 1,808 77 5,6 1,7 27
Argila vermelha-PR 16,3 l, 761 86 5,3 1,2 33
* 03 = 0,21 kgf/cm2
TABELA 3.2 - Características quanto à resistência ao cisalhamento
Si 02 i\12 O 3 Fez o3 K i. Kr pH Matéria
DESCRIÇÃO 'lrgânica Cloretos Sulfatos ci) e i) e i) (%)
. Argila amare la-RJ 37,4 33,15 9,0 1,91 1,44 5,20 0,28 ausência - . ausenc1a .
Argila vermelha-RJ 37,26 30,60 11, 70 2,07 1,66 5,20 0,08 ausência - . ausenc1a
Argila verme lha-~lG 19,28 16,32 7,20 2,0 1,56 4,20 O, 34 ausência - . ausenc1a
Argila vermelha-PR 39,62 33,15 8,40 2,03 l, 74 4,0 O ,62 traços ausência
TABELA 3. 3 - ANÁLISE QUfMICA
33
CAPfTULO IV
METODOLOGIA
Desde que o principal objetivo desta pesquisa foi
o de verificar as características de deforrnabilidade de ; solos
argilosos compactados quando submetidos a cargas repetidas, se
rnelhanternente ào que ocorre nas rodovias, foi preciso desenvol
ver procedimentos de compactação e preparação das amostras, e
de ensaio triaxial dinâmico, que simulassem tanto quanto possí
vel as condições de campo. Os fatores que afetam a deforrnabili
dade dos solos argilosos estão comentados no Capítulo 5.
As várias camadas do pavimento estão submetidas
a var1açoes de tensões principais conforme indicado na figura
1.1. Porém as técnicas de ensaio existentes nao sao capazes de
reproduzir este modelo exatamente. Há a dificuldade de aplica
ção simultânea de tensões normais e tensões cisalhantes no cor
por-de-prova ensaiado; no ensaio triaxial dinâmico pode-se pul
sionar as duas tensões normais, o1
e o 3 , porem nao se pode fa
zer o mesmo com as tensões cisalhantes. Outra dificuldade e a
aplicação de tensões de tração, corno as que ocorrem na parte 1n
ferior das camadas superiores mais rígidas, junto com as outras
tensões, porém este problema sai fora dos objetivos deste estu
do.
O pulsionarnento das tensões verticais e horizon
tais, ambas principais, está representado na figura 4.1, sendo
que estas tensões devem soprepor-se às pressões decorrentes do
material sobrejacente, ou seja, as pressões produzidas pelas
o o r ... " >
o 'º "' e
"' 1--
o ::,
•a, o o e o 'li! "' " ... a.
34 .,
1
·+ .+, 1 . \ . : . \ 1
1 ' , \ , 1 \ \ _/ ' I
' ,_
Pre33Õo vertical do material sotirepo.,to
- T e m p o
Pre,:s3Õo t'l0rizonra1 do material eobrepo,to
T e m p o
FIG. 4.1 _ Regime de tensão poro um ensaio triaxial de carga repetida.
(a)_ o elemento onde atuam as tensões prinüpais gira
lbl-Elemento sem rotação_ inversão das tensões cisalhantes
FIG. 4,2 _ Tensões 1n situ" abaixo de uma carga m óve 1.
35
camadas superiores do pavimento. O elemento de solo submetido
a tensões normais principais gira conforme sua distância hori
zontal da carga da roda, ou quando a carga em movimento passa
(figura 4.2.a). Na realidade a amostra que representa um ele
mento de solo deveria ser submetida âs condições indicadas na
figara 4.2.b.; neste hã tensões cisalhantes cujo sentido se in
verJe quando a carga se desloca e passa pelo ponto considerado.
Somente para o ponto sob a carga as condições de tensão são as
mesmas que no ensaio triaxial dinâmico.
Os ensaios triaxiais de carga repetida sao rea
lizados em vãrios laboratórios do modo pelo qual foram executa
dos nesta pesquisa, ou seja, com variação de o1 , e mantendo-se
o valor de o 3 constante. Esta técnica, pela sua maior simpli
cidade, é aceita sem sérias restrições.
4.1 - PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS E PROCESSO DE COMPACTAÇÃO
Obteve-se, inicialmente a umidade Ótima e o pe
so específico aparente seco mãximo de cada um dos solos estuda
dos, da curva de compactação obtida aplicando-se a· energia
Proctor Inter,.:ce,·N·ormal. A seguir, utilizando-se o eqüipamento
reduzidó de compactação do Engç Carlos de Souza Pinto (12) ,pr~
curou-se moldar corpos-de-prova de 5 cm de diâmetro por 10 cm
de altura de mesmo peso específico e umidade do ensaio de refe
rência. Fixou-se em três o número de camadas na compactação e
variou-se apenas o número de golpes por camada, conforme a ta
bela a seguir.
36
Descrição Número de golpes
por camada
Argila Amarela-RJ 27
Argila Vermelha-RJ 10
Argila Vermelha-MG 25
Argila Vermelha-PR 30
Fixou-se em! 0,5% a diferença máxima admissível
entre a umidade Ótima encontrada no ensaio de compactação Proc
tor Inter;. e:Nii.rmai.,e a umidade determinada no ensaio de compact~
çao utilizando o equipamento reduzido. Quanto à diferença en
tre os pesos específicos aparentes secos encontrados nos dois di'
ferentes ensaios a tolerância foi de 0,03 gf/cm 3 .
Com a determinação das umidades e dos pesos esp~
cíficos aparentes secos de, pelo menos, cinco pontos da curva de
compactação, traçava-se a curva de compactação correspondente â
energia do Proctor Inter,e.N.ornial utilizando o equipamento redu
zido. Na figura 4.3 e 4 estão as curvas encontradas para os
quatro solos estudados, e observa-se que a curva mais distante
da do Proctor Intermediário foi a da argila vermelha-MG.
37
,ri" 1. 7 20 E ~ ..., a,
l. 7 O
' o o "' 1. gg V>
"' -e 1. 6 8
"' ~ 8 o e. o 1. 64
o " ~-E 1. 520
" :g_ "o C/) ~ "' 1. 80 o V>
"' n. 1. 5BO
' 16 11 18 19 20 21 22 2S 24 20 •• ,:: h - u m i d a d e - (%)
( a J - Argila amarela - RJ.
i 1. 1 eo ;g a,
' 1. 760
o
" "' V> 1. 7 4
~ e .,
1. 72 ~
o e. o
1. 70 o
" ~iE 8 f o 1. eieo ., e. 'I V> .,
'I o 1. 56 V>
'I "' n. ll> 1 1. 540
~ 12 13 14 'º 16 17 18 19 20 21 •• h - u m i d a d e - (%)
1 b l - Ar g i Ia vermelha - R J.
-·-·- Equipo m ento redurido-ê
Proctor lnterm~diório
FIG. 4. 3 _ Comparação entre as curvas de compac.·1
tação obtidas do ensaio Proctor Inter.
e Normal, e do ensaio utilizando o e. quipamento reduzido de compactação.
o o <1> C/)
., -C:
"' ~ o e. o
o .2 ... ~~ e. C/)
<1>
o C/)
<1> a.
38
t. e I o
1. 7 e o
1. 7 50
1. 7 20
1. e so
1. 6 60
1, 6 30
1. 6 O O '---+---1---+--+---+-----,f---+--+--+----' 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
h _ U m i d o d e _ (%)
( o J _ A r g i I o ver rn e Ih o _ M G.
í' 1, 7 90 ----------------------------
~ 1. 7&0 o,
1
o ~ "' "' -e: "' ~ o e. o
o o :~ ! C/)
"' o C/)
1. 76 O
1. 7 4 O
1. 7 20
l. 7 O O
1. 6 e o
W 1. 660 a.
.... / o º· õ
'
1 1 , 6 50 '---f---+---+--+--4------+--_,__, ____ __, ~ 10 li 12 " 14 ,. 17
h _ u m i d o d e (%)
(b)_Argilo vermelho-PR.
-·-·- Equipa~•nto r•duzida_é,
Proctor lnhrmt'diário
18
F I G. 4. 4 _ e o m p o r ó ç õ o ~ n t r e os curvos de
19 20
toção obtidos do ensaio Proctor
compoc.
1 n ter.
e Normal, e quipomento
do enso,o utilizando o e. reduzido de compoctoçõo.
39
Na tabela abaixo estão os valores da umidade Ôti
ma e peso específico aparente seco máximo dos quatro solos estu
dados, segundo o método de compactação que utiliza o equipamen
to reduzido (12).
Descrição h- . Ysmáximo otimo ( % ) (gf/cm3)
-Argila Amarela-RJ 20,6 1,700
Argila Vermelha-R:.J 16,8 1,760
Argila Verme lha-MG 14,2 1,807
Argila Vermelha-PR 16,1 1,762
Conhecida a curva de compactação determinada com
o equipamento reduzido a quantidade de solo necessário para a
moldagem do corpo-de-prova com 196,35 cm 3 de volume pode ser de
terminada. Foram mantidas as tolerâncias de 0,5% e 0,03 gf/cm3 ,
respectivamente, para umidades e pesos específicos aparentes s~
cos. Como a relação ideal entre a altura do corpo-de-prova e o
diâmetro deveria ser de, aproximadamente, 2, devido ao tamanho
da célula triaxial disponível e as condições necessárias para a
fixação dos transdutores (item 4,2), estabeleceu-se que a dife
rença entre a altura desejada (10 cm) e a obtida não poderia ser
superior a 0,2 cm.
4.2 - EQUIPAMENTO O equipamento utilizado para o estudo das carac-
40
terísticas das deformações permanentes e recuperáveis é similar
ao desenvolvido por Seed e Fead (21), e montado em 1977, .na
COPPE (13). Consiste de um sistema pneumático de carregamento
que permite aplicar tensões repetidas em amostras de solo com
durações de carga ,de, no mínimo, 0,14 segundo e intervalo .entre
aplicações de carga variado.
No esquema do equipamento mostrado na figura4.5,
as cargas sao rapidamente aplicadas no. topo da amostra na célu
la triaxial através do pistão ligado a um cilindro de pressão
montado acima da célula triaxial. Este cilindro de pressão es
tá, conectado a uma válvula "three-way", que ao se abrir permi
te que o ar sob press~o seja transmitido através do cilindro p~
ra o pistão e, ao fechar-ie,seja removido. O movimento da válvu
la para permitir a entrada ou saída do ar no cilindro é contro
lado pelo "'timer" que por sua vez aciona o registro automático
do número de aplicações de carga.
Um sistema de vacuo é ligado à base da célula
triaxial com a finalidade de permitir a moldagem de solos aren2
sos e verificar a existência de furos na membrana que envolve a
amostra de solo.
A pressao confinante desejada é aplicada na cama
ra triaxial onde está o corpos-de-prova de 5 cm de diãmetro por
10 cm de altura,p,or um sistema de ar comprimido.
Para a medida das deformações permanentes e re
cuperáveis dois aneis são colocados ao redor do corpo-de-prova,
estando cada um a 1/4 da altura do corpo-de-prova, a partir do
41
Oispo.sitivo .... con •
trô le do trequincio •
duro cõo 'º tensõo.
1-desvio _"TI N ER"
- .-comprimido
Regulador de pres. Ar ,
V Ó 1 ,i u I o sõo poro optico9ão ... do ten.são-desvio "THREE-WAV"
:::.J -- "
-=, ' ~ .-1 1
1 1
1 1
8 Regulador de pres-
IJr comprimido Amptifieodor são poro aplicoçõoi,. • ... '"" Osciióorofo
I ,. si no 1
" hnsõo continonte
I
I~ 1 ' ,.,.....,
8 , ~ /'C'
f'-' • ~ ~
6
0 ,--•
Sistema o l B poro vácuo ~ ~O) -
~ 1 -
(i) e ilindro ,. pressão 0 A mostro do solo
© Pistão © Alças poro • tixoçõo d os LVOT.s
G) Conexão G) Base
8 Hoste e Suporte central
0 Co beçote 0 Célu I o t ria xio 1
© LVOT @ E strutvro poro .suporte
F I G.4.S_E s quem o do equi pomento para ensa 10s triaxiais de e o rg o repeti do.
42
topo e da base. Acoplados a estes aneis e diametralmente opos
tos, encontram-se dois transdutores mecano-eletromagnéticos do
tipo LVDT ("linear variable differential transformer") que sao
ligados a um amplificador que, por sua vez, é ligado ao osciló
grafo. As deformações axiais durante o carregamento repetido
são transformadas em um potencial elétrico, cujo valor é regis
trado no oscilÓgrafo. A fim de correlacionar as deformações com
o valor registrado, faz-se necessária uma pré-calibração.
4.3 - MIÕTODO DE ENSAIO PARA SOLOS ARGILOSOS
Com o objetivo de determinar as deformações axiais
permanentes e recuperáveis de solos argilosos ou coesivo~ ado
tou-se um método de ensaio baseado em trabalhos anteriores (27)
que tratam da determinação do módulo resiliente em laboratório.
Após a preparaçao do corpo-de-prova, este era as
sente numa base de 5 cm de diâmetro e sobre ele colocado o cabe
çote ("top cap"). Como se pretendia a condição drenada, foram
colocadas pedras porosas e papel-filtro tanto na parte superior
quanto inferior. Logo após, a membrana era colocada ao redor do
corpo-de-prova e presa nas extremidades para vedação.
O corpo-de-prova era submetido ao vacuo através
de uma linha de vácuo conectada a base da célula triaxial, em CQ
municação com as pedras porosas. Este procedimento foi utiliz.§:
do a fim de detectar vazamentos devido a furos na membrana ou
vedações mal feitas. Esta linha de vácuo era ligada a uma cama
ra de borbulhamento para verificar se ainda havia ar. Após es
ta verificação, desligava-se o vácuo e os dois aneis metálicos
[alças) com os transdutores LVDT previamente calibrados eram co
43
locados lateralmente no corpo-de-prova.
Durante o ensaio de compressao na condição dren~
da, o corpo-de-prova fica em contato com a atmosfera. A distân
eia entre os aneis era medida e registrada e, a seguir, a célu
la triaxial fechada~
Escolhia-se o intervalo de tempo entre as aplic~
çoes de carga a ser utilizado no ensaio e aplicavam-se as ten
soes confinantes e de desvio.
Conforme veremos no capítulo 5 as característi
cas resilientes de solos argilosos compactados são ligeiramente
afetados pela grandeza da tensão confinante. A pressão confi
nante usada deveria ser aproximadamente igual as tensões hori
zontais que ocorrem "in situ". Estas geralmente são da ordem
de 0,07 a 0,35 kgf/cm 2 . Por este motivo o valor médio de 0.21
kgf/cm 2 foi utilizado para todos os ensaios.
Para a determinação do módulo resiliente em fun
çao da intensidade da tensão-desvio, antes que se começasse a
registrar as deformações recuperáveis, a amostra era submetida
a 200 aplicações de carga.para cada uma das seguintes tensões-
d S ·o · O 53· O 70 e 1,05 kgf/cm 2 . e Vl S. , , , Este condicionamento era
feito para eliminar imperfeições na moldagem e montagem nas pa~
tes superior e inferior do corpo-de-prova. A maior variação do
módulo resiliente com o numero de aplicações de carga, para ca
da um desses níveis de tensão, ocorre neste condicionamento.
Terminado o condicionamento,a amostra era subme-
44
tida a tensões variadas da seguinte maneira: a tensão confinan-2 .
te de 0,21 kgf/cm era mantida e aplicavam-se 200 repetições p~
ra cada oito diferentes tensões- desvios ou seja: 0,21; 0,35; . 2
0,53; 0,70; 1,05; 1,40; 1,58 e 2,10 kgf/cm. As leituras eram
registradas apôs 200 aplicações de cada um desses níveis de ten
sao.
No caso do ensaio feito para se verificar ava
riação da deformação permanente e deformação recuperável com o
numero de aplicações de carga, somente um nível de tensão, pre
viamente escolhido, era utilizado. Contudo a amostra não era
condicionada pois havia interesse em se conhecer as deformações
permanente e recuperável na primeira aplicação de carga. Nes
te tipo de ensaio o registrador (oscilÔgrafo) era mantido liga
do durante as 100 primeiras aplicações. Até 1000 aplicações as
leituras eram feitas a cada 100 aplicações e posteriormente de
1000 em 1000.
Apôs o término de cada ensaio, a pressao na cama
ra era reduzida para zero e a célula triaxial desmontada, e os
aneis e os LVDTs removidos. As· 11midades dos co:r:pos-de~prova eram tam
bém determinadas apôs o ensaio de carga repetida. Para os ensaios
realizados até 100000 aplicações de carga a um mesmo nível de
tensão, tentativas eram feitas para se determinar o acréscimo
dó peso específico aparente seco conhecendo-se: o peso de duas
pastilhas retiradas das extremidades da amostra, o peso do volu
me deslocado de duas cápsulas cheias de mercúrio ao serem colo
cadas as pastilhas, e a umidade apôs o ensaio. Porém, devido i
imprecisão inerente do método usual para a determinação do peso
específico aparente seco muitas vezes não foi possível detectar
46
CAP!TULO V
ANÁLISE DOS RESULTADOS
As diferentes variáveis que influenciam as carac
terísticas de déformações permanentes -e recuperávej§.,bem como o mo
dulo resiliente de solos argilosos foram mencionados no capítulo
2. Dentro do plano experimental aqui realizado cada uma das va
riáveis foram levadas em consideração tanto pela determinação da
sua influência nas características das deformações permanentes e
recuperáveis e/ou do módulo resiliente, quanto fixando-se alguns
parâmetros tais que o estudo.de seu efeito pudesse ser eliminado.
Essas variáveis serao aqui divididas em três classes baseadas no
plano experimental realizado por Hicks (7) para material granu
lar, que são:
(1) - Fatores de carga - sao aqueles que descre
vem a maneira pelo qual a carga~ aplicada
ao material.
(2) - Fatores estruturais - sao aqueles quedes
crevem o arranjo estrutural das partículas.
(3) - Fatores ambientais - são aqueles que descr~
vem as influências externas, outras que não
de carga, e que podem conduzir a diferenças
nas características das defórmações perma
nentes e recuperáveis bem como no módulo re
siliente.
Baseando-se na classificação acima, serao aqui re
lacionados os fatores considerados no estudo de laboratório des-
47
te capítulo para solos argilosos que sao:
Fatores
Carga
Variáveis
- Intensidade de tensão-desvio
- Tensão confinante
- Intervalo entre aplicações
de carga
- Duração da carga
- Número de aplicações de car
ga
Método de compactação
Estrutural - Tempo de cura
- Peso específico aparente se
co
Ambiental { Umidade de compactação
Temperatura
Método de tratamento
- fator principal
- fator secundário e
fator fixado
- fator principal
- fator fixado
- fator secundário
- fator principal
- fator principal
- fator principal
- fator principal
- fator fixado
Os fatores principais sao aqueles que foram es
pecialmente estudados devido à significante influência nas carac
terísticas das deformações permanente e recuperável e/ou na rela
ção entre o módulo resiliente "versus" tensão-desvio. O fator
secundário é aquele que foi estudado apenas com o intuito de
usá-lo no desenvolvimento dos procedimentos de ensaio para as
investigações dos fatores principais.
Dentro deste plano experimental serao aqui anal!
sados os resultados dos ensaios dinâmicos de laboratório das va
riâveis que influenciam as características das deformações per
manentes e recuperáveis, e do módulo resiliente para solos arg~
losos.
48
5.1 - EFEITO DA INTENSIDADE DE TENSÃO
O subleito e a camada de reforço sao submetidos a
tensões relativamente pequenas se comparadas com a resistência ao
cisalhamento dos solos que compõem estas camadas, porem; , mesmo
nestas condições particulares, os solos argilosos desenvolvem de
formações permanentes e deformações recuperiveis que podem .com
prometer a estrutura do paviment.o.
Procurou-se ter uma noçao do nível de tensão que
ocorreria nas camadas do .pavimento e no subleito, utilizando-se
as espessuras reais do pavimento no tre~ho estudado da estrada
BR-040 ou seja: revestimento de concreto asfiltico de 10 cm, ba
se e sub-base de brita graduada de 36 cm total, reforço de argi
la amarela RJ, de 26 cm e subl~ito de argila vermelha. Para· is
to utilizou-se um programa de elementos finitos (FEPAVE 2). Es
te programa determina as tensões e deformações em qualquer sist~
ma de camadas de um pavimento, cujos materiais apresentam elastl
cidade linear ou não-linear, sendo a carga considerada uniforme
mente distribuída numa irea circular representando a irea de con
tato do pneumitico. Considerou-se uma variação de temperatura de
50 °c na.supeifície a 35 ºe na interface revestimento-base. Des
ta maneira verificou-se a uma profundidade de 59 cm '(refor
ço) uma tensão principal maior (0 1) igual a 0,402 kgf/cm 2 e uma
tensão principal menor (0 3) igual a 0,131 kgf/cm 2 , no centro da
irea carregada. Para a profundidade de 86 cm, que corresponde ao
subleito, estas tensões foram 0,192 kgf/cm 2 e 0,021 kgf/cm2 , res
pectivamente.
Devido a dificuldade de leitura no registrador (o~
49
cilÓgrafo) durante as realizações dos ensaios de carga repetida,
valores relativamente elevados dos níveis de tensões a que estão
submetidos subleitos e ieforço dos pavimentos foram aplicadas aos
corpos-de-prova. Por este motivoos níveis de tensões utilizados foram
baseados em pesquisis feitas anteriormente ou seja de acordo com
a metodologia de ensaio descrita no capítulo 4.
Conforme foi mencionado no capítulo 4, para se in
vestigar o efeito da intensidade de tensão dois tipos de ensaio
foram realizados: o primeiro visa estudar o efeito da intensida
de de tensão no módulo•résiliente e o segundo no relacionamento
deformação axial permanente e deformação axial recuperável com o
número de aplicações de carga. Desta maneira estes serao anali
sados neste ítem separadamente.
a- Efeito da intensidade de tensão (à) no módulo
resiliente
Investigações anteriores (8, 24, 25) indicaram
que para solos argíiosos o efeito de tensões mais significativo
e o da tensão-desvio axial aplicada à amostra e que as propried~
des resilientes são pouco atingidas pela grandeza da tensão con
finante. Procurando-se confirmar estas conclusões para os solos
utilizados nesta pesquisa, realizaram-se ensaios triaxiais drena
dos de carga repetida para verificação do efeito da tensão-desvi'o
(od) e da tensão confinante (03) no módulo resiliente.
Conforme a metodologia de ensaio adotada no ca
pítulo 4, para a determinação do módulo resiliente em solos argi
losos, foram aplicadas tensões-desvios numa amostra de argila am~
rela RJ, para a umidade de 20,6% e peso específico aparente se-
50
co de 1,702 kgf/cm3 . Estas tensões-desvio foram da ordem de 2%
a 12% da tensão-desvio máxima determinada em ensaios triaxiais
não adensados e não drenados (UU) nas mesmas condições acima.
A relação entre módulo resiliente (Mr) e.a tensão-desvio (od)p~
de ser vista na figura 5.1.1. onde se verifica que em níveis
tensão menores que 0,7 kgf/cm 2 há um decréscimo acentuado do
de
mo
dulo resiliente com o acréscimo da tensão-desvio, mas, a partir
deste ponto, o decréscimo se torna menos pronunciado.
Devido i forma da curva encontrada ser seme
lhante ao modelo elástico bi-linear selecionado por Hicks (7) e
citado no capítulo 2, os coeficientes K1 , K2 , K3 e K4 que com
poem a equaçao já mencionada (cap. 2) foram aqui determinados,
e seus valores são: 0,71; 5200; 26600 e -2000, respectivamente.
Para a verificação da variação do módulo resi
liente com a pressão confinante, uma amostra de solo semelhante
i utilizada para a determinação do módulo resiliente em função
da tensão-desvio, foi ensaiada, mantendo-se constante a tensão
desvio de 1,05 kgf/cm 2 durante todo o ensaio e alterando-se a
tensão confinante de 0,21 a 1,05 kgf/cm 2 . A amostra foi condi
cionada de acordo com a metodologia de ensaio do capítulo 4 e
as leituras foram registradas após 200 aplicações de cada ten
são confinante (o 3). Pode-se, portanto, verificar através da
figura 5.1.1. que o efeito da tensão confinante (o 3) no módulo
resiliente (Mr) não é significativo, ou seja, houve somente um
ligeiro acréscimo do módulo com o acréscimo da tensão confinan
te.
Analisando-se, portanto, o efeito que tem a
N E o
' ... cn ..:
Q) -e .. ., .. ...
o
::,
-o ·o ~
51
15 000 ---------------------------------~
14 000
12 000
10 000
e ooo
6 000
Üd x Mr ({I; : 0.21 k9f/c~)
o., --, 1
1 1
:K3
Ki_ ___________
1 ' Ili.
Argila omorekJ _ RJ
h= 20.6ª/o
(.,: 1. 1oz gttcm3
s: 94•,. Intervalo entre oplicoções ~ cargo:: 2.86 segundOl!I
Duraçõo do coroo: 0.14 111gundo
Mr= Kz + K3[K,-(6j- Ci""5I]
Mr' K2 ~K4[ÍIÍ1-ú3l·K1) K1 : 0.71
K2= 5 200
K3: 26 600
K4: •2 000
.,,.1Gj-u3 1 Ki" l<f1-ú3 l
k 4 000 0 -4--~ -0 1 0
0 1 1 1 1 1
2 O 00 .__,__,._..._ ...... _..__,__,,..'•.._._..__,__,._ ........... _,__,__,._ ........... _._ ....... _,_..__,__,
o
F I G.5.1.I_
0.2 0.4 o.o 0.8 1.0 1.2 1.4 1.8 1.8 2.0 2.2
(Í rensõo 1 kgt/cm2J
Efeito da tensão-desvio ((Íd) continante(Cí3 ) no módulo
e da tensão resiliente ( Mr ).
2.4
52
tensão-desvio no m&dulo resiliente e da tensão confinante em
termos percentuais, pode-se notar que h-0uve um decréscimo do
dulo de 62%, quando a tensão-desvio passou de 0,35 kgf/cm 2
mo
a
2 0,70 kgf/cm , enquanto que para os mesmos valores de tensão con
finante houve um acréscimo do modulo resiliente de, apenas,1;5%.
Verifica-se, também, a boa aproximação dos valores do modulo r~
siliente obtidas das curvas (Mr,od) e (Mr,03), para od = 1,05 e
o3= 0,21 kgf/cm 2 , respectivamente, como seria de se esperar, em
que pese a dispersão dos ensaios; tem-se o modulo resiliente de
cerca de 4100 kgf/cm 2.
Devido i significati~a variação do modulo re
siliente com a- tensão-desvio e ·pequena variação com a tensão· con
finante, pode-se admitir que o aumento da prõfundidade do ele
mento de solo abaixo da superfície do pavimento faz diminuir progre~
sivamente a tensão-de.svfo correspondente a carga,e, desta maneira,se o solo_
fosse comp·1etamente homogêneo faria- aúméntá:r · o modulo· resiliente.
b- Efeito da intensidade da tensão-desvio na re
lação entre deformação axial permanente e de
formação axial recuperável e o'número de apI2c
táç6ês Be.thrgá.
Baseando-se nos resultados das investigações
citados no capítulo 2, segundo os quais a deformação axial de
amostras de solo argiloso, quando submetidas a tensões repéti
das, torna-se maior com o acréscimo do número de aplicações de
carga, realizaram~se ensaios de carga repetida em três argilas
de diferentes características sob a tensão confinante constante -
de 0,21 kgf/cm2 para três ou quatro tensões-desvios, constantes
no decorrer de cada ensaio. Na realidade qualquer acréscimo da
53
tensão normal vertical sobre um elemento de solo será acompanh~
da de um acréscimo simultâneo da tensão normal horizontal ou
pressão lateral; assim sendo, uma condição de ensaio mais real
seria obtida mantendo-se a relação entre a tensão ptintip~l
maior (o 1) e a tensão principal menor (o 3) constante. Porém co
mo foi visto que os solos argilosos ensaiados dinamicamente sao
essencialmente afetados pela tensão-desvio, e como torna-se bem
mais complicado o ensaio com o3 variável e a análise correspon
dente, costuma-se manter constante a tensão confinante.
Com base nos resultados dos ensaios apresent~
dos neste ítem, a relação da deformação axial permanente com o
nümero de aplicações de carga proposto por Monismith (10) e ci
tado no capítulo 2, será aqui estabelecida. Embora uma relação
semelhante a esta não tenha sido estabelecida por Monismith e
outros (10) para a deformação axial recuperável, este procedi
mento foi aqui desenvolvido devido à grande variação do módulo
resiliente com o nümero de aplicações de carga bem como para pe_I"
mitir estimativa do módulo resiliente para qualquer valor do ni!_
mero de repetições e não apenas conforme descrito no capítulo 4.
Fica, portanto, estabelecido os coeficientes K' e A' nesta nova
relação. Como o módulo resiliente aumenta com o nümero de rep~
tições de carga, e ·tendo.em _vista a dificuldade de se considerar
a história de tensões que simule as condições de estrada, julga
o Autor preferível, e a favor da segurança, ficar com módulos
mais baixos, ou seja os obtidos a nümero de repetições relativa
mente pequenos (p. ex: 1000 repetições ao invés de 10000 repeti
ções) .
A fim de ilustrar a variação da 'deformação
54
axial permanente e da deformação axial recuperável, os resulta
dos dos ensaios de carga repetida de três corpos-de-prova seme
lhantes (h; 21%, Ys; 1,691 kgf/cm3 e S; 95%) da argila amarela
RJ, submetidos a três níveis de tensões constantes no decorrer
de cada ensaio (od; 0,59~- 0,75 e 1,40 kgf/cm 2), foram plotados
numa escala semi-log. A figura 5.1.2 mostra os resultados des
ses ensaios, onde observa-se um acréscimo da deformação aiial
permanente e um decréscimo da deformação axial recuperável (acré~
cimo do módulo resiliente) com o numero de aplicações de carga.
O maior nível de tensão-desvio aplicada (1,40 kgf/cm2) represeg
ta, para este caso, 88% da resistência determinada num ensaio
triaxial normal (UU), para 6% de deformação específica. Ainda
nessa figura verifica-se que, para a tensão-desvio de 1,40 kgf/
2 d 3 . -cm, e 1 a 10 aplicaçoes de carga o acréscimo da deformação
axial permanente foi de aproximadamente 160% e o dêcrescimo da
deformação axial recuperável foi de 56%. De 1000 a 100000 apll
cações de carga o· acréscimo da deformação axial permanente e o
deciéscimo da deformação axial recuperável foram de 35% e 391,
respectivamente. Observa-se com isso que a maior variação tan
to da deformação axial permanente quanto da deformação axial r~
cuperável ocorre nas 1000 primeiras aplicações de carga e que
apôs este numero a variação se torna menos pronunciada.
A fim de verificar se as correlações entre de
formações específicas axiais permanentes e o numero de aplic~
ções de carga obedecem razoavelmente à equação sp; KNA, apre
sentada no Cap. 2, os dados da figura 5.1.2 (a) foram marcados
em escala log-log na figura 5.1.3 (a). A mesma verificação fez
se com as deformações axiais recuperáveis, e figuras 5.1.2 (b)e
"' º X
' "' -e:
~ e E
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e .\! ·"= ~ " o '8 g l5 ... " o
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( a ) - Deformação específica ro de aplicações de
axi ai permanente (Ep l carga ( N).
" versus" nú me_
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N_ Número 10 . .
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Duroçõo do coroo= 0.14 seg.
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Deformacõo específica ro de aplicaçõ.,; de
axial recuperável (ér l carga I N l
"versus"
~
..
núme_
•
FIG.5.1.2_ Efeito
te lé.p) da
e
tensão-desvio (Ud) na
deformação recuperável deformação permanen_
1 E r ). Argila amarela _ RJ.
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ro de aplicações de
axia 1 permanente (é:p)
carga (N ).
"versus" núme_
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N _ Número de
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aplicações de carga
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( b) - Deformação específica a xia I recuperável (E r 1 carga (N).
"versus" núme_ ro de aplicações de
FIG.5.1.3- Efeito
te I ê. p )
da
e
tensão-desvio (Úd 1 no
deformação recuperável
deformoçõo permanen.
(é r ). Argila amarelo _ RJ.
57
5.1.3 (b). A mesma correlação for verificada para as demais ar
gilas, conforme figuras 5.1.4, 5.1.5, e 5.1.6,
A tabela 5·:1:1 contém uma lista de coeficientes
determinadas para uma série de corpos-de-prova de argila amare
la-RJ, argilas vermelhas-RJ e PR, ensaiada para várias tensões
desvios. Verifica-se que a correlação da deformação axial per
manente e da deformação axial recuperável com o número de apli
caçoes de carga expresso pela equação de forma potencial se
ajusta razoavelmente bem aos dados experimentais (coeficiente de
correlação elevado). Embora muitos dos ensaios tenham sido fei
tos até 100000 aplicações de carga, as equaçoes foram determi
das para valores somente até 10000 aplicações. No caso da cor
relação entre a deformação axial permanente e o número de apli
cações de carga os coeficiêntes determinados com 100000 e 10000
aplicações foram praticamente os mesmos, mas no caso da deforma
ção axial recuperável, as leituras ap6s 10000 aplicações torna
ram-se, muitas vezes, impossíveis de obter com a necessária pr!_:
cisão, e acarretaram erros grandes na determinação dos coefi
cientes. Um exemplo típico desta dificuldade verificou~se, com
a argila amarela-RJ, na umidade de 21% e à tensão-desvio de
0,35 kgf/cm 2 (tabela 5 .. r'.Iefigura 5.1.3), tendo sido impossível
obter leituras ap6s 100 aplicações de caiga e coriséqueritemin-
te determinação dos coeficientes K' e A'.
O coeficiente K da argila amarela-RJ, na umi
dade igual a 21% (figura 5.1.3 e tabela 5.1.l)decresceu de apro
ximadamente 54% da tensão de 1,40 para 0,35 kgf/cm2 . Quanto ao
coeficiente A a maior diferença foi entre as tensões-desvios de
1,40 e 0,35 kgf/cm2 , tendo havido um decréscimo de 75% da maior
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Duração do coroo = 0.14Hg.
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(o ) _ D eformaçõo específica
ro de aplicações de
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(:,: [.618 ottcm' s' 93•/o
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( b) _ Deformação específica ro de aplicações de
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aplicações d e
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carga • .
axia I recuperável (Er) corga ( Nl.
"versus"
' ' ,o•
núme.
' ' 10•
núme_
FIG.5.1.4_ Efeito
te! E p l
do
e
tensõo_desvio (Úd) na
deformação recuperável
deforma cão permane n.
(E r l. Argila amarela • RJ.
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1s: 1. 728 gf/c~
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14. seg.
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N_ Número de aplicações de cargo
(o ) • Deformação específico
ro de aplicações de
oxio 1 permo nente tê p) ''versus" núme.
00
- c:l 8
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h :1a.s•,. k'.s: 1. 12e of/cml5
s : 88°/o
cr .. : o. 21 kgf/cm2
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lnt. entre optic. ca•
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-, .T
' ' 10 102 ' ' ' ' ' 103 104 ' ' . N_ Número de aplicações de carga
( b) _ Deformação específico
ro de aplic oç ões de oxia I recuperável (Er)
cargo (NJ. "versus" núme_
FIG. 5.1.5_ E feito
tefEpl
do
e
tensão_ desvio {CÍd) no
deformação recuperável
deformo ção pe rmonen_
( E r). Argila vermelha. RJ.
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h ' 1s.1•,. ta: 1. 724 gf/cm3
s ' 92 .,.
63: 0.21 kgf/cm2
Duração do cargo: 0.14 s•g. lnt. entre opric. corgo: 0.86:ieg.
60
t.42 .. f/Gffl2 ..
. --o.70 ktif/cm
2
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U• v.
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. . ' IO 1~ . .
io• aplicações de
. ' . 104 . . . N_ Número de carga
(a) _ Deformoçõo específica oxio 1 permanente (E p) "versus" núme_
X
' -~ L ., a. ::, o ., L
·º 1'í
.l:l -~ o "' a. :il
90
10
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ro de oplicoções de
...,_,..:.,
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.. ~ .. w V V
h=,B.7-/o
,{,1: 1. 724 gf/cm..,
S : 92°/e
03: º· 21 kQt/cm2
Duroçõo do corge:o.14seg. lnt. entre oplic. coroo= 0.86 seg. . . . . ' IO
N _ Número
carga (Nl.
..
.. io•
de
. . . . 10•
aplicações de
' " -~ -o. 70 -... ~f/ . '-42,
O.••
11:·of"- 2
.
·• . ' 104 . ,o• carga
1 b) _ Deformação específico axial recuperável (é.r) "versus" núme_ ro de aplicações de cargo (N).
FIG.5.1.6_ Efeito
te [êp )
do
e
tensõo.desvio(Úd) na
deformação recuperável
deformação permonen_
(é. r ). Argila vermelha_ PR.
Condições das amostras od EP = K NA ET = K' NA' DESCRIÇÃO h YS :, s 2 K x 10-4 K'x 10-4
(% 1 ,:,f i cm'1) (%) (kgf/cm ) A r A' r'
1,40 12,9 0,112 0,98 7,9 -0,087 0,97
21 1,691 95 0,75 11, 5 0,086 0,98 5,5 -0,123 0,99
0,59· 7,1 O ,111 0,98 3,7 -0,156 0,96
0,35 7,0 0,084 0,96 - - -Argila amarela - R..J
.
1,32 106,4 0,086 O, 89 40 -0,138 O ,99 ,.
23,2 1,618 93 0,75 49, 3 0,121 0,93 39,1 -0,168 0,96
0,56 24,1 0,106 0,99 12,3 -0, 072 0,87
0,39 22,9 0,091 0,97 10,1 -0,081 0,90
0,78 29,9 O, 072 0,99 14,6 -0,046 0,96
Argila vennelha - RJ 18, 5 1,728 88 0,53 14,1 0,094 0,98 6,2 -0,105 0,96
0,3P 9,6 0,092 0,99 3,0 -0,336 0,90
1 ,42 132 ,8 0,055 0,91 57,2 -0,103 0,99
0,70 59,9 0,066 0,95 38,0 -o ,077 0,95 Argila vermelha - PR 18,7 1,724 92
0,54 55,2 O ,067 0,96 31,0 -0,095 0,99
0,37 29,1 O,OPP 0,99 17,8 -0,093 0,99
TABELA S .1.1 - Swnário dos coeficientes da relação deformação pennémentc (Ep) e deformação recuperável (E r) "versus"
nLunero de aplicações de carra
62
tensão para a menor; decréscimo semelhante, 77%, ocorreu entre
as tensões 1,40 e 0,75 kgf/cm 2 . Quanto aos coeficientes K' eA\
houve um decréscimo de aproximadamente 53% em K' e um acréscimo
de 179% em A', da tensão-desvio de 1,40 para 0,585 kgf/cm 2 . Pa
ra melhor visualização do acréscimo ou decréscimo dos coeficien
tes K, A, K' e A', plotaram-se, para cada caso particular, os v~
lares da tabela 5;1.1 num gráfico, ú1dié:andó a variação desses co~
ficientes com a intensidade de tensão-desvio. Nas figuras 5.1.7,
8,9 e 10 pode-se observar esta variação, embora não se tenha féi
to nenhuma tentativa para correlacionar estes coeficientes com
a intensidade de tensão-desvio, devido ao insuficiente número de
pontos. S possível qu·e os expoentes A e A' dependam somente do
tipo de solo enquanto que K e K' sejam funções das condições de
umidade e do nível de tensão a que foram submetidas as amostras.
Comparando-se os coeficientes K e A da tabela
2.1, do capítulo 2, de~erminados por Monismith para uma argila
siltosa, verifica-se que em condições de umidade semelhantes, o
coeficiente K aumentou com o acréscimo da tensão repetida, en
quanto que A não teve uma lei de variação definida contínua.Des
ta maneira, observa-se que as tendências encontradas porMonismith
também foram verificadas nas correlações obtidas com as três ar
gilas aqui estudadas.
Concluídos os ensaios levados até 100000 apl!
caçoes de carga, tentou-se determinar o possível acréscimo do
peso específico aparente seco conforme a metodologia do capítu
lo 4·,, porém'não·se··obteve variação do peso específico. Embora te
nha se realizado os ensaios na condição drenada, e o tempo gas
to para aplicar 100000 repetições de carga de duração de 0,14
•
0.14
0.12
<(
0.10
o.os
o.os o
110
100
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80
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40
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10
63
0.2 0.4 0.6
' -' --'t;,--
o.a 1.00 1.20
(Íd _ Tensão _ desvio_ (kgf/cm2)
®- h = 2{ º'•, l's = l.69lgf/cm:5, S: 95°/o
Ú3 = o. 21 ltgf/cm2
ouroçõo do coroo= 0.14 ,eo.
lnt. •ntre oplic. corgo=O.SSs•g.
1.40
0----0-"-p-----------sv
0.2 0.4 0.6 o.a 1.0 1.20 1.40
(fd_ Tensão_desvio _ (kgf/cm 2 )
FIG.5.1.7_ Variação dos coeficientes K e A de l:p=KNA com a
intensidade de tensão_desvio (CÍd). Argila amarela_ RJ.
64
- 0.06
- 0.08
- O.to
<( - 0.12
- 0.14
" - 0.16
- O.IS
o 0.2 0.4 0.6 o.e 1.00 1.20 1.40
Ód - Tens ão_ desvio _ ( kgf/cm2)
50
®- h = 2 1•10 ,(,: 1.691 ~f/crn3, S :95•/o
40 Al_h = 23.2°/0,l',=1.68\gf/c~ S =93°/o &-----------t'!I
' o 30
" Ouraç:ão dá coTgo=0.14seg.
20 lnt entre optic. corgo:Q.86 seg
10
------0 e----€>-____ ·~ o
o 0.2 0.4 o.e o.e 1.00 1.20 1.40
Úd Tens õ o_desvi o_ ( ~gf/cm2)
FIG.5.1.8 _ Variação dos coeficientes K' e A' de .Er,K'NA' com a
intensidade de tensão_desvio(ud). Argila amarela_ RJ.
0.12
0.10
o.os
<[
0.06
0.04
0.02
o
140
130
120
110
100
90
<t BO
o X 70
60
"' 50
40
30
20
10
o
o
65
0.2 0.4 o.e o.a 1.0 1.2
(Íd Tensão_ desvio_ (kgf/cm2)
0 _ Argila verm•lho_RJ _ h= 18.;5°/o, ts= 1. 728gf/cm3, S::: 88º/•
Gl_ Argila vermelt\o_PR_ ti= 18.7º/o,Ís= l.724gf/cm3,s::: 92°/o
Cf3 ::: o. 21 ltgftcm2
Duro9õo do cargo= 0.14 seg.
l nt entr• opric. coroo=O.B6 seo.
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
CÍd Tensão_desvio_ (kgf/cm2)
1.40
1.4
F IG.5.1. 9 _ Vori oçõo dos coeficientes K e A de [p= K NA com a
intensidade de tensão_desvio{Úd). Argila vermelha_ RJ e PR.
- 0.04
- 0.06
- 0.08
- 0.10
- 0.12
- 0.14
- 0.16
- 0./8
<t - 0.20
- 0.22
- 0.24
- 0.26
- 0.28
- 0.30
- 0.32
- 0.34
o
60
00
<t 40
' Q X 30
20
10
o
66
1 I 1 I 1 1 1 1 1 1 1 I I 1 I I ~
0.2 0.4 0.6 o.a 1.0 1.2
®-Argila vumeu,o_RJ-h= 1e.,•1.,t.s::1.12eoflcm5,s:ea 0 1.
A - Aro i1 o vermelha - PR - n : i 8. 7°/o, r, =1.724 gf/cm3, 5: 92 .,.
Ü3= o. 21 koffcm2
Duração da corga=O.t4seo.
0.2 o.• o.s o.e 1.0 1.2
Cfd _ Tensão_ desvio _(kgf/cm 2 )
1.4
1.4
FIG.5.1.10_ Voriaçõo
intensidade
dos coeficientes K' e A' de E.r= K'NA' com
de tensão_desvio (Úd). Argila vermelha _ RJ e PR. o
67
segundo com intervalos entre aplicações de carga de 0,86 segun
do, tenha sido de 28 horas, não houve na grande maioria das ve
zes, uma perda significativa de umidade no decorrer dos ensaios.
Devido à utilização das amostras para a determinação do peso es
pecífico aparente seco ap6s o ensaio, não se p~de verificar o
acréscimo da resistência à deformação em ensaio triaxial usual
causado pelo carregamento.repetido citado no capítulo 2, bem co
mo para qual dos níveis. de tensão repetida poderia ocorrer um d~.
créscimo da resistência a deformação devido possivelmente à va,
riação do peso específico aparente seco.
Paralelamente aos ensaios triaxiais drenados
de carga repetida, realizaram-se ensaios triaxiais não adensa
dos e não drenados (UU) em amostras de características semelhan
tes às dos, ensaios de carga repetida, com o intui to de averiguar
como as maiores tensões repetidas aplicadas nas amostras se si
tuavam em relação à tensão-desvio máxima ou da tensão-desvio cor
respondente à uma deformação específica da ordem de 5%. A tabe
la Sil.2ilustra a relação entre a maior tensão aplicada no ensaio
de carga repetida (crdr) e a tensão determinada no ensaio tria
xial não adensado e nao drenado (crds) para uma tensão confinan-
2 te de 0,21 kgf/cm . Verifica-se nessa tabela que a maior rela-
ção encontrada foi para a argila vermelha-PR (crdr/crds= 0,46) i2
to é, a tensão repetida aplicada à amostra foi 46% da
desvio de ruptura.
tensão-
As relações da deformação axial permanente e
da deformação axial recuperável com o nümero de aplicações de
carga, expostmneste ít~m, podem ser utilizadas razoavelmente
68
Condições das amostrJs odr
DESCRIÇÃO h ys s odr/ods
(%) gf/cm3) ( % ) kgf/cm2J
21,1 1,691 95 1,40 0,12 Argila amarela - RJ
23,4 1,619 94 1,32 0,31
Argila vermelha - RJ 18,4 1,744 91 0,78 0,21
Argila verme lha - PR 18,6 1,727 93 1,42 0,46
TABELA 5.1. 2- Sumário da relação entre a tensão-desvio repetida (odr) e
a tensão-desvio máxima ou para uma deformação de 5 % ( ods)
•
69
bem para a estimativa da deformação permanente e deformação re
cuperável que ocorrem no subleito e na-camada de reforço de um
pavimento, constituídos de solos argilosos .
5.2 - EFEITO DA UMIDADE E DO PESO ESPECfFICO APARENTE SECO AO
LONGO DA CURVA DE COMPACTAÇÃO
Com o prop6sito de estudar o efeito da umidade e
do peso específico aparente seco nas características das defor
mações permanentes e recuperáveis, bem corno no m6dulo resilien
te, ensaios triaxiàis drenados de carga repetida foram realiza
dos de duas maneiras diferentes. Na primeira verificou-se este
efeito na relação entre m6dulo resiliente e intensidade de ten
são-desvio conforme a metodologia de ensaio apresentada no capi
tulo 4. Na segunda, d:eterminaram-se as deformações axiais per
manentes e recuperáveis em função do número de aplicações de ca_r
ga, para um mesmo nível de tensao.
Neste estudo somente um esforço de compactação,
pré-estabelecido inicialmente para cada argila, foi utilizado
(capítulo 4). Portanto esta investigação abrange mui to mais o
efeito da umidade nas características das deformações permanen
te e recuperável, e no m6dulo resiliente do que propriamente o
efeito do acréscimo do-peso específico aparente seco decorrente
de diversas energias d~ compactação. 1
1
a- M6dulo resiliente "versus" intensidade de ten
são-'desvio.
Para investigar o efeito da umidade na rela
çao entre o m6dulo resiliente e a intensidade de tensão-desvio,
ensaios triaxiais drenados de carga repetida foram realizados na
70
argila amarela-RJ e argilas vermelhas-RJ, MG e PR.
A forma de correlação usual, verificada por
alguns pesquisadores (24,25), do módulo resiliente com a tensão
desvio nem sempre foi encontrada para os vários pontos da curva
de compactação. Assim sendo, as constantes K1 , K2
, K3
,e K4
es
tabelecidas conforme o modelo selecionado no capítulo 2 não pu
deram ser determinadas para todos os casos.
O efeito da umidade no módulo resiliente para
a argila amarela-RJ, foi verificado para três diferentes pontos
da curva de compactação, ou seja, no ramo seco (h= 19,50%, ys=
1,678 gf/cm3 , S= 86%), na umidade Ótima (h= 20,61, ys = 1,698
gf/cm3, S= 941) e no ramo fimido (h= 23,41, ys= 1,608 gf/cm3 ,
S= 93%). Conforme pode-se notar na figura 5.2.1, no ramo seco
(Ponto A) o módulo resiliente cresce com a tensão-desvio, dife
rentemente do aspecto usual próximo ao Ótimo (ponto B) onde hã
decréscimo grande com a tensão-desvio para valores baixos desta
e pouca variaçao, decrescente, para tensões-desvio superior a
O, 7 kgf/cm2
. No ramo fimido hã pouca variação do módulo resfli'en
- 1 ~ / 2 te, com a tens ao-desvio, decrescente ate cerca de 1, 1 kgf cm e, ' 1
1
depois, constante, sendo o módulo bem menor que o obtido nora-
mo seco e no Ótimo.
Para a argila vermelha-RJ, o comportamento bl
linear típico manifesta-se nos três pontos das curvas de compact_i!:
çoes, mas é quase imperceptível no ponto do ramo fimido (figura
5.2.2).
Procurou-se pormenorizar esse comportamento no
caso do solo argiloso vermelho-MG, figura 5.2.3, com cinco pon-
l8 00.0
16 000
"' E o 14 000
' .... e,, -"'
12 000
a, -e 10 000 a,
v.i e ooo a, L
o
::,
"O ·o :;;;
6 000
4 000
2 000
o o
(o) -
"' E ;js e,, -r o o
" "' " -e
" L o e. o
o .!2 .... -~ e. t o "' "' [l. •
"' ....
( b) -
71
&º'º _,,,, s-::e ..,,,.,,, ~'!, • .;'
._ \. fi! ~e 8; \>:,_p !,., :,.;.,
t\-:;~ A .,.,..,...é, ú3 =0.21 kgflcm2
~ ,-,,, Duroçõo do cargo= 0.14 seg.·
ê.;' lnt. entre oplic. coroo= 2.B6seg.
-&... ·-, • - •. ~. - h : 23.4"/o, [ s= 1.608 gf/cm3 , S = 93•1. ·-·--··-··-· -· -·-·-0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
Úd Tensão_ desvio - ( kgf/cm 2 )
Módulo resiliente (Mr) "versus" t ensõo.desvio ( (í d)
1. 720
B 1. 700 .....,,," I \
1. 680 A/e \ \ "'
/ ,,
\ , o o 1. 660 / \ .
"' . ,, I .. \ / o
1. 640 " / "' \ /
,, \ "o 1. 620
/ -;~ \ ·~ /
1. 600
16 17 18 19 20 21 22 ., 24 2S
h - Umidade - (%)
Condições de compacto çã o
FIG.5.2.1 - Efeito do "versus"
umidade ( h) no rei acionamento módulo resilie nte ( Mr tensõo_desvio(Úd). Argila amarela_ RJ.
72
42000,-~~-,,-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~---;
'\ 3.8 000
N E 34 oo o o
' ~ 30 000
-"'
28 000
CU 24 000 -e Q) 20 000
"' ., L 16 000
o 12 000
::,
"O
•o ::e 6 000
L 4 000
::e o
o
' Ú3 : 0.2 l kgf/cm 2
' Duração do carga: 0.14 seg. ê.' 8 lnt. entre oplic. coroo: 2.86seg.
'\
--.-....... ~. 02 0.4 0.6
<íd -
' ' ' '\
o.e
' ' "', A ' h:14101: ( ......._~ -é_:: t7rzaF/cm3 s·
-- • -6501, --e..- .
8 h= 1 7. 2º/, .,.. .. º• 111 s=1757
___ .f.._ ti= 2Q6•/o, (s=l.6540f/cm3, S=B8°/o ~~-- .
1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
Tensão_ desvio_ (kgf/cm2J
2.4
(a J _ Módulo resiliente( Mr) "versus" tensão_ desvio ((Íd l.
"' E 1. 78 O
-11 "' !:': 1. 760
' o
/ o
" 1. 74 O
" "' I ., .I 'o - 1. 7 20 A /' o e . "' r . L o
1. 700 a. / o " o
1. 68 O _!
~ .2 / o .'!: / ,; o
" 1. 6 60 a. "' ., o \. 640
"' " Q_
1 1. 62 O
"' 12 13 >a 14 IS 16 17 18 19 20 21 22 23
h - u m 1 d a d e - 1%1
(b) e o n d i ç õ e s
FIG.5.2.2_ Efeito da umidade(h) no
"versus" tensão_desvio(<Íd)_
de compacta çã o
relacionamento módulo resiliente (Mrl
Argila vermelha_RJ.
N
E o
' ... O>
=
"' -e
"' <I)
"' ~ o :>
" ·o ::;;
~
::;;
'% ~ O>
1. o o "' <I)
.e e
"' ~ o Q.
o
o .2 ·'= i Q. <I)
"' o <I)
"' (l_
1.
,'!:
73
5 400 ~---------------------------------,
õ; :: O. 21 kgf/cm2
5 ººº Ouroçõo da cargo: 0.14seg.
lnt êntrl! aplic. cargo:: 2 .86 :leQ.
4 000
5 000
2 000
e h=l6 •to O (s: 1. 784 gffcm 5 , 5:: S2°/o
\ 0
\ \. D
1000
·,.--. h. -·-. ·!7.Sºto, (s=r 746
-,-. -- • ....__ Of/cm3 s=e1• • • -·...:... '/o
___ E = =t1=1s.4•/o.Ís=1.121,...of/cm3,s ~ ~-· _ ·~--· -w-·---·--· -w
400 '-----1---+---+---+---f---+---+---+---+----lf---+--~ o 0.2 0.4
(a) M ó d LÍ lo
0.6 0.8 LO
(Íd _ Tensão_ resiliente( Mr)
1.2 1..4 1..6 1..8 2.0 2.2 2.4
desvio_ (kgf/cm2) "versus" tensão_ desvio (G'"d)
1. 81 O ~----------~~-------.------...---------,
A .,..--'qj-,..__ C
/ '-0,
/ " / '-o o:-/ ~ ~
' º7 . '--...; E
1. 7 2 O
.. _. 'o º·
1. 6 5 O L---+---+---+---+----1~--+---+---+---f---+---+---' 1.0 1.1. 1.2
,.. 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 20 21. 22
h _ U m i d o d e _ (%) .. (b) Condições de compactação
FIG.5.2.3 _ Efeito da umidode(h) no relacionamento módulo resiliente (Mr)
"versus" tensão_desviot<í"d). Argila vermelho -MG.
74
tos da curva de compactação. Três dos cinco pontos mostram o
comportamento típico nitidamente. No teor Ótimo e no ponto de
maior umidade a bi-linearidade ê quase imperceptível ou mesmo
desprezível, e, para estes o módulo pouco varia·c·omatensão·.~desvio:
O solo argiloso vermelho do Paraná mostra a
forma típica da linha Mr "versus" ci"d para os pontos no ramo seco;
no Ótimo e no ramo Úmido pouco variam os módulos com a tensão-des
vio (figura 5.2.4),
Analisando-se o decréscimo do módulo resilien
te com o aumento de.umidade para a tensão-desvio de 1 l<gf/cm 2 ,v~
rifica-se que,para a argila amarela-RJ, a umidade de compactação
ao variar de 19, 5 para 2 3, 5 % , o módulo res i liente caiu de, aproxl-_
/ 2 ~ - / madamente, 14000 para 1400 kgf cm o que da uma relaçao de 1 10.
Para as argilas vermelhas-RJ, MG e PR, do ponto mais seco ao mais
Úmido ensaiado, estas relações foram de 1/3, 1/8 e 1/44,respectivamente.
Comparando-se o módulo resiliente das quatro
arftilas ensaiadas par~ a umidade Ótima ~u próxima a estaj de suas ' .
respectivas curvas de 'compactação, e uma tensão-desvio de 1 kgf/cm2, '
observa-se que o maior módulo resiliente obtido das curvas traç~
das foi de,aproximadamente,8500 kgf/cm 2 para a argila vermelha-R.J.
Para a argila amarela-RJ e argilas vermelhas-MG e PR os módulos
obtidos foram de 4600, 2200 e 1200 kgf/cm2, respectivamente. Portan
to,sob este aspecto analisado, a argila vermelha-PR foi a de ca-
- ractefísticas·res·irientesmais sighificativas;ou seja,a que aprese_g
xou maiores deformações resilien tes.
' A tlabela 5.2.1 contêm uma lista dos coeficien 1
N
E o
' .... e>
"'
1
(1) -e (1)
U> (1) ... o ::, ..,
•O ::;;;
... ::;;;
20 000
18 000
16 000
14 000
12 000
10 000
e ooo
6 000
4 000
2 ººº
75
G; : O. 21 kgf/cm 2
Duração do c:oro:i: 0.14HIJ.
lnt. •ntre oplic. cargo= 2 .86u·g.
e C h= IS.98 /o, l's= 1. 782g6'<:m,,,s:eS"/e
o -· -· ..... _. ·-·-··-·-· ·-··-· -· -·-·-
IL =fl=l8.~/o, ts=1.1,em11t1 cm'.s=~, -©-----©--,-..JóJ -~-----·---·-
o 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2
(Jd _Tensão_ desvio_ ( kgf/cm2)
(a) _Módulo resiliente(Mr) "versus" tensão_desvio(Úd)_
o o (1)
U>
., -e (1) ... o e. o
o o ·..: o ., g-(1)
g
l. 790
1. 700
(1)
a. 1
<ll ,._, 1. 6 60 ~---i----t----+--+---f----i----<'--+--~
li 12 13 14 16 17 18 10 20
h _ U m i d a d e _ (%)
(b) - Condições de compactação
2.4
FIG.5.2.4- Efeito da umidade(h) no relacionamento módulo resiliente (Mr)
Argila vermelha_PR. "versus" tensãa_desvio((Íd ).
76
tes K1 , K2 , K3 e K4 que se p~dé determinar de acordo com o mode
lo selecionado anteriormente (capítulo 2), nas diversas condições
de umidade e peso específico aparente seco da curva de compacta
çao. Pode-se observar,nesta tabela, que não houve uma tendência
geral de acréscimo ou decréscimo do coeficiente K1 com o aumento
da umidade; no entanto, o coeficiente K2 sempre decresceu da con
<lição mais seca para a condição mais Úmida. Quanto aos ,cóêfi
cientes K3 e K4 que indicam as inclinações das retas, também.não
se depreende uma regra geral de acréscimo ou decréscimo com o au
menta da umidade, porém observou-se que·, na maioria das vezes ,K 4
foi negativo e mostrou um decréscimo menos acentuado do módulo
resiliente com o acréscimo da tensão (valor absoluto de K4 menor
que K3). Para melhor visualização do acréscimo ou decréstimodos
coeficientes citados acima, plotou-se para as argilas verínelhas
MG e PR, a variação desses coeficientes com a umidade. Nas figu
ras 5.2.5 e 6 pode-se observar esta variação mas nenhuma tenta
tiva foi feita para correlacionar estes coeficientes com a umida
de devido a insuficiência de pontos.
O m&dulo resiliente de materiais granulares e
expresso por uma equaçao potencial (7,25) que o correlaciona com
a tensão confinante ou a soma das tensões principais. Tendo em
vista a simplicidade tanto na determinação como na utilização de~
ta equação, dêfiniu-se esta equação potencial para solos argilo
sos, porem em relação ã tensão-desvio. Para as mesmas condições
utilizadas na determinação dos coeficientes K1 , K2 , K3 e K4 , fo
ram definidos os coeficientes Me N da equação da forma:
Mr Mo~
77
OOSCRIÇÃO Condi h ys -- ,
çao (%) (gf/ cm
B 20,6 ' 1,698
Argila amarela-RJ
e 23,5 1,608
A 14,1 1,712
Argila vermelha-RI
B 17,Z 1,767
A 13 1,787
Argila vermelha-~!G e 16 1,784
D 17,8 1,746
A 12,7 1,727
Argila vermelha-PR R 14, 7 1,755
e 15,9 1,782
Nota: Mr = K2 + K3 {K1 - (a1-o 3)}
Mr = K2 + K4 { ( o 1-o
3) - K
1}
s Kl Kz (%)
94 O. 71 5200
93 1,03 1200
66 1,19 22100
88 1,02 ,8000
62 0,64 4100
82 0,73 1720
n 0,78 1150
64 1,40 6600
76 1,40 3900
86 O, 70 1200
para (o1-a 3)< K1
para (o1-o3)> K1
K-:, K4
26600 -2000 .,
1200 -70
21P60 -3033
21960 -3000
2860 -316
1140 8
2860 -162
19140 -5190
2040 -880
860 107
TABEIA 5. 2 .1 - Swnário dos coeficientes da relação módulo resiliente (Mr)
"versus" intensidade de tensão-desvio (od), para deversas
wnidades.
78
2.00
l.&O N E " 1.20
' ... O> -"'
0.80 =0 0-
-0-
"' 0.40 a,,0.21 kgf/cm2
Duração do carga:0.14seg.
ln!. o
entre oplic. corga= 2.86seg.
12 (3 14 15 16 17 18 19 20
h - u m d o d e - (%)
10 000
~- K2
"' ~- K3 ',:'. e ooo
"' 6 000
N E ~ 4 000 ... O>
"' 1 2 000
N
"' o 12 13 14 15 16 17 18 19 20
h - u m d o d e - (%)
1 000
o ~ 11)'" ~
<t
"' -'ººº
.2 000
12 13 ,. 15 16 17 18 19 20
h - u m d o d e - (%)
FIG.5.2.5 _ Voriocão dos coeficientes K1 , K2
, K3
e K4
de
com o umidode(hl. Argila vermelho_MG.
'
Mr=f (Ód)
79
1. 6 O
N (f3 = o. 21 kgf/cm2
E Duração da caroo = 0.14 seo. o 1. 2 O
1nt entr!' oplic. coroo= 2.86seg '-... O>
-"' o. 80
"" o 40 12 13 14 15 16 17 18 19 20
20 000
~ ©- •2
18 000 ê- •• \
16 000 \ \
14 000
,<)
"" 12 000
10 000
<li
8 000
N
E o 6 000
'-... O> -"' 4 000
N
"" 2 000
o 12 13 14 15 16 17 18 19 20
l 000
o
- 1000
_2 000
,;t _3 000
"" _4 000
_:5 00 O
_6 000 12 13 14 15 16 17 18 19 20
h u m ;· d o d e - (%)
FIG.5.2.6 - Variação dos coeficientes KI • K2 , K3 e K4 de Mr=f (Úd)
com o umidade (hl. Argi lo vermelha_ PR.
onde:
Mr
od
80
. 2 = módulo resiliente, kgf/cm
tensão-desvio repetida, kgf/cm2
Me N = coeficientes determinados experimentalmente, adimen-
sionais.
Nas figuras 5,2.7 e 8 tem-se, o módulo rési-
liente "versus" intenstdade de tensão-desvio plotado na escala
log-log. Observa-se qve houve sempre um decréscimo do módulo re
siliente com o acréscimo da tensão-desvio. Talvez por ser pequ~
no o número de pontos para o cálculo dos coeficientes Me N pelo
método dos mínimos quadrados, nem sempre se obteve boa correla
ção, conforme se verifica na tabela 5.2.2. Observa-se, também,
que o coeficiente M sempre diminuiu da condição mais seca para a
mais Úmida, enquanto que para o coeficiente N não houve uma ten
dência geral de acréscimo ou decréscimo com o aumento da umidade
porem, este sempre foi negativo indicando assim um aumento do mó
dulo resiliente com o decréscimo da tensão-desvio. Analisando-1
se estes coeficientes~ possível que o expoente N dependa somen-
te do tipo de solo enquanto que M seja função do teor de umidade
da amostra. Na figura 5.2.9 estão plotadas as variações dos coe
ficientes Me N com o acréscimo de umidade, para as argilas ver
melhas-MG e PR.
b- Efeito da umidade na relação entre as deforma
ções axiais permanentece recuperável e o nume
ro de aplicações de carga.
Com o' objetivo de verificar o efeito da umida,
de na deformação axial permanente e na deformação axial recuperi !
81
60 000
(\J
E o ' ... e, .,,
"' - 10 000
·~ ·~
e:
"' ,,
.. "' "' ...
~ ~
~~ V,,
o ::, 'O •O ::;;
'ººº
l)::~J º...: ' !; a;,:0.21 k ,..,~ .. o,r:,. ~·
()JoçÕoo ooro:,=o.t • l.eoBo -· ,..,,,_. lnt. tntre ~plic. cor, º' 2.BE ..,_ 1'-· • ......:.s.,•J
•• .._!o ...
1 00 ::;; º·' 0.2 0.4 o.6 o.e 1.0 2.0
(Jd_ Tensão_ desvio_ ( kgf/cm2)
(a)_ Módulo resiliente (Mr) "versus" tensão_desvio(Ud).Argila amarela_ RJ.
(\J
E ~ ... e, -"'
"' -e: .,
o ::,
'O
60 000
'º 000
•o 1000
~ 400
t!'3=0.211c
Ouroçõo
lnt entra
~,., 1 1 1 ~.,. 1 1 1 !~'[ -a,,,, . "'-I'> 1 _:,,c"'>J-"':'"" 1'-'~ 1!-;;.,_,,~
,r.,, ' .. ~--~ .. 'º!!-º- - f--. ,'5',,-~
1919:-,--;
I"
f/cm2
do coroo: 0.14:, Q,
oplic. COI 00=2. los. ··-
0.1 02 0.4 o.e o.e 1.0 2.0
ÚCL Tensão_desvio_ (kgf/cm2)
(b) _ Módulo resiliente(Mr) "versus" tensão_desvio((Jd). Argila vermelho_RJ.
FIG.5.2.7_ Efeito da umidade(h) no relacionamento módulo resiliente(Mr)
"versus" tensão _desvio(Úd ).
N
E o ' .... "' .,,_
Q) -e: ., <I)
"' o :, "O
·o :a:
JO ooo
1000
82
' • ' • • •
h: f30,r. 1 º•A Y:s-, . - .787 0ft. 3
-· cm, s.:.""2•/.
f""
"=,s-,.r:\r:s=11 li.·,,. · . · ~cm.3, S=lb•.r. -·~.~.,~J~ ,.· ' t.;,,., •
•, "º'•' •_e;;; -. 3- 1-·s,,. • . .., ~.
ff.: =0.21 kgf/cm2
Ouroçõo do coroo: 0.14:,e,;).
~ 100
lnt entrí (11:llÍc. crga:l86i'e,i '
0.1 0.2 o.4 o.6 a.e 1.0 2.0
CTd _Tensão_ desvio _ ( kg f/cm2)
(a)_ Módulo resiliente(Mr) "versus" tensão_desvio(\,d).Argila vermelha _MG.
N
E o
' .... "' .,,_
Q) -e: .,
<I)
"' ~
o :,
"O
·o :a:
1 00 O
h=~9:,. f:s::r.re2gf'/c,n3, s=as•"' -··-·-· ..... Ci; ; 0-21 k0f{cm2 e r • .... Duração do cargo: 0-14:ug.
1nt. eontr~ oplic. co oo = .ss,u. ---+--t
1 1
400L-~~+-l--<~+-+-H--l-+I..-~~+-' 0.1 0.2 o.4 o.6 o.e LO 2.0
Gel_ Tensão_desvio_ ( kgf/cm2)
(b) _ Módulo resiliente(Mrl "versus" tensão_desvio(Ud) Argila vermelha_PR.
FIG.5.2.8_ Efeito da umidade(h) no relacionamento módulo resiliente(Mr 1 "versus" tensão_desvia(udl.
83
h ys s Mr = M odN DESCRIÇÃO Condição
(gf/cm~ (%) (%) M N r
B 20,6 l,f 98 94 4720 -1,025 0,96
Argila amarela-RJ
c 23,5 1,608 93 13PO -0,383 0,95
1
A 14, 1 1,712 66 26360 -0,457 0,97
Argila vermelha-RI
B 17,2 1,767 8P 9680 -1,004 0,99
A 13,0 1, 7P7 62 4100 -o, 153 0,83
Argila vermelha-~IG c 16,0 1,784 82 1800 -0,123 0,85
D 17,8 1,746 87 1200 -0,522 0,96
A 12,7 1,727 64 16700 -1,422 0,99
Argila vermelha-PR B 14, 7 1,755 76 4500 -0,392 0,98
c 15,9 1,782 86 1276 -o ,06, 0,51
TABELA 5. 2. 2. - Sumário dos coeficientes M e N da relação ~h· = M ol, p~
ra diversas umidades de compactação
o
-0·2 O
-º· 40
_Q.60
z -º· 80
- 1.00
_ 1.2 O
- l.40
_.[.60
12
20 000
1 B 000
16 000
14 000
12 000
10 000
:::; e ooo
6 000
4 000
2 000
o 12
FIG,5.2.9- Variação Mr= M(JdN
84
I
/
I /
I I
/ /
I /
/
i 13 14 15 16 17 18 19 20
h - Um d a d e - (%)
0 _ Ar oito v•rm•lho_MG
8 - ATO Í to >.iermelho .. PR
' a; : 0:~21 kOffcm2
\ ouroç,Qo da eorga:o.r4ug.
\ lnt. t-ntre oplic. coroo= 2. es~,o
\ \ \ \
13
dos
com
\ \ \
' 14 IS 10 17 ,. h _ U m d a d e - (%)
coeficientes M
a umidade(h).
e
19 20
N da relação
85
vel, realizaram-se ensaios de carga repetida em amostras das ar
gilas vermelhas-RJ e MG e argila amarela-RJ, mantendo-se cons
tante, no decorrer de todos os ensaios, o nível de tensão, in
tervalo entre aplicações de carga e duração da carga.
Na figura 5.2.10, plotaram-se, numa escala se
mi-log, os resultados dos ensaios de duas amostras de umidade
(h) 17 e 18,9%, pesos específicos aparentes secos (ys) 1,781 e
1,717 gf/cm3 e graus de saturação (S) 88 e 89%, da argila verm.tc_
lha-RJ, submetidas a uma tensão-desvio de O, 76 kgf/cm2 e, tensão
confinante igual a O ,21 kgf/cm2. Nesta figura observa-se que
as razões das deformações permanentes e recuperáveis, correspo~
dentes à primeira aplicação de carga, e umidades de 17% e 18,9%,
são,respectivamente, 1/3,7 e 1/4,1. O acréscimo da deformação~
xial permanente de 1 a 10 3 àplicações de carga foi de aproxima
damente 178% tanto para a umidade,de 17% como para a de 18,9%. A
deformação axial recuperável apresentou decréscimos, de 1 a 10 3
aplicações, de 70% e 38%, respectivamente, para as umidades de
18,9% e 17%. Para 10 5 aplicações de cargà, o aumento da umidade
de 17% para 18 ,9% acarretou uma razão de deformação permanente
de 1/3,8 e de deformação recuperável de 1/23.
Para se verificar a influência da umidade nos
coeficientes K, A, K' e A' da relação do ítem anterior 5,1, en
tre deformações axiais permanente e recuperável com o número de
aplicações de carga, os elementos da figura 5.2.10, foram plot~
dos em escala log-log na figura 5.2.11. A correlação linear p~
de ser usada razoavelmente bem. Observa-se este mesmo tipo de
correlação nas figuras 5. 2 .12 e 13, para as argilas amarela - RJ
vermelha-MG
o
• 10
st 15
' o X 20
2"
o >(
o 30
o ,. o ... o 40
"' Q.
"' " 45
o 10 'º o-o E
" ... o ... "' o "º
••
"' 70
75
80
86
N _ Número de aplicações 10 K>2 1a3
E.r .
<o
• ' 17°/o
EJ Ís: 1. 781 ottcrn3
s ' ee•1.
• ' 18.9°/o
~ 1(, o 1,717 Oftcm5
• ' 89 .,.
Ud=0.76 kgt/crn2
Ü3: 0.21 Mflem2
Duração do coroo= 0.14 seg.
lnt. •ntre op!Íc. coroo : 0.86 s•g.
de carga ro4
FIG.5.2.IO_ Efeito da umidade (h} na deformação permanente(Ep
e deformação recuperável (Er). Argila vermelha _ RJ.
ro•
st, Q 90
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E 8.
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e .!,? ... l "'
18
10 -
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-t-(Íd : º· 76
G, : 0.21
87
1 1 , 5: 99•/
Á= ,e.~·,~· t s= 1. 11 r ot'.cm . , -~-
h' ,1•1 •. 1 __ ..5=,1• ret of~m~ •.,.5 ~
8_801
~
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k0f/cm2
kgf/cm2
"' Q Ou roç.ão •• ca go: 0.14 seg .
o.o 1 lnt. entre oplic. ' ' .
ooroo=o.ae.seg. . . . . . 10
N _ Número 10•
de
. ' ' 1o> o plicoções de
~
- - ...........
' ' ' 10•
cargo
'
( o ) Deformação específico
ro de aplicações de axial permanente (E p) "versus"
<1; Q ><
1
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90
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-~ ,'!:: u 8. ~ li ~ no
1 ... l.,,J
cargo (N ).
~
' fi: 18.9•/o' ts: 1. 7 7gflcm3 ._s= 89 • ~
• 'l) ....
'
-Q rr - l'l'•/• ~~. '.c.Y~: 1.1a,
Of/c171.5 ~ .
s~ ª'º/• .. o
·r---n-. : 0. 76 kgttcm2
Ú3 : 0.21 k0f/cm2
Duroçõo da cargo: O, 14seg.
1 lnt. entre oplic.l coroo= o. acs seo. ' ' . . . .
10 io2 ,o• . N.Número de opl icoçães de
-
.
. ' ' ia• cargo
.
( b) - D eformocõo específico oxio 1 recuperável (é:r) "versus" ro de aplicações de cargo ( N).
.
' . . ia•
núme_
~
.
núme~
FIG.5.2.11. Efeito da umidade (h) na deformação permonente(t:p
e deformação recuperável (é:r). Argila vermelh-o_ RJ.
õ . ;; o
o .2 .'!: o CIJ
6l- 1 O ., o '8.
j ., o
1 o.
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88
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' 5:94•/o
h: .. -· ~-·'~ ·/;\b'. ~. .614.,.,g,~C~.
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~ 0 0 l;.I
, .ei;s f , ...... 3 5:9~•,. .. 2'-!º'~~-
y,= ,g ·.,. . . .
"' ~
~
-1-Ôd= 0.75 kOf/cm2
G;= 0.21 kgf/c::m2
Ouroçôo Cio coroo : o. 14 s.o.
lnt entre oplic. coroo= 0.86HQ.
' ' ' '' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' 10 102 103 104
N _ Número de opliccções de cargo
(o) - Deformação específico ro de aplicações de
axial permanente (E. p) "versus"
100 ~ o
X
' ;; ·ê ., a. :,
'º o ., L
õ .,, o o
.!,? .... 'õ 8. 1/l o 'º o o E b ~ o.o ' L
<.u
( b 1
carga (N).
' ' .?3 .:, 0 /o, D 0 - - rs=,.e,. fH/cn,3
r,,. ·,,;o ... • _s_= 94 •,. o
-""' ~
h= ,2!· 1 •1., r, : '· ses Oft cm'
' s: 9e; - 0,. A
--Õd= o. 75 kQf/cm2
G', ' 0.21 k9f/cm2
Ouroçao do corvo = o. t4ng.
1 lnt. entre oplic. coroo=o-86,tg.
' ' '. ' ' . ' ' ' . ' ' 10 10 2 10' 1 o4 ' N _ Número de aplicações de carga
Deformação específica
ro de aplicações de
axia 1 recuperável (Er J "versus"
carga (N )_
'
' '
núme_
' '
núme_
FIG.5.2.12_ Efeito da umidade (h) na deformação permanente(Ep)
e deformação recuperável (.fr). Argila amarela _ RJ.
<!: Q 900
X
~ :!' o E e.:;;
-~ X o
o _!,
l
100
"' 10
"' o
10 (.). o E ~ "' o ' e.
<,J
89
h: 1S.6°{o, l's~ .1., 7 gt/Cm3 ,s: 59•1. . . . . . . .
-~ -=.,;.,
h: 17.4°/o, ts: 1. 7~7gf/c~, s=e~,~-. . . . ~ e
~
r,: Jn6ottcm3 ,s = 82 •,. h=l6.2~/o,
•
~(Íd :: 1.42 kgftcrn'
G; : 0.21 kgf/cml
Duração da coroo=o.14 seg.
lnt entre oplic. coroa: 0.815 seg.
' '. ' ' ' ' 10 102 ' ' • • 103 104 ' N _ Número de aplicações de carga
la ) Deformação especifico
ro de aplicações de axial permanente lEP) "versus" cargo lN ).
<t, Q
9 o 1
X o h=1e.s•, •. ~-•=_ l.737gf,cm3 ,s-=es .. ,.,
~ . - .,;., _..:.. .... . h - 17.4 ., •• rs= l. 757oflcm3, s: 86º/o
e o . .;. "'" h:: 16.2°/o, t"~=l.7~6gf/cm3, S.=82º/o
1.
1
L...-6d= 1.42 kgf/cm2
G,, 0.21 kQf/cm2
Duroçõo da corgo=0.14seo.
. OI tnt entre optic. coroo=o.e6 seg .
' ' ' ' ' ' ' 10 102 10• 10•
N_ Número de aplicações de cargo
l b) - Deformação específica axial recuperável (Er) versus'" ro de o plicações de cargo (N).
• 10•
núme_
' 10•
núme_
FI G.5.2.13_ Efeito da
e deformação
umidade (h) na
recuperável (Er)
deformação permanente (<':p
Argila vermelha_ MG.
90
A tabela 5.2.3 contém uma lista dos coéfi-
cientes K, A, K' e A' determinados experimentalmente pelo méto
do dos mínimos quadrados para duas condições de umidade das ar
gilas vermelha-RJ (h= 17% e 18,9%) e amarela.-RJ (h=21·,1i e 23;5%)
e:três condições de umidade da argila vermelha-MG (h= 16,2;17,4
e 18,6%). Pelo motivo exposto no item anterior (5.l), estes co!
ficientes foram determinados somente até 10000 aplicações. Ve~
rifica-se que nem sempre a equaçao se adapta à relação entre de
formação axial recuperâvel e o numero de aplicações de carga,c~ '
mo e o caso da argila vermelha-MG na umidade de 16,2%, (coefi-:
ciente de córre lação de O, 48) .
Verifica-se que os coeficientes K e K' aumen
tam com o acréscimo da umidade (tabela 5.2.3) para as três argf
las ensaiadas. O coeficiente A apresenta a mesma tendência de
K e K', enquanto que A' não apresenta tendência definida deva
r1açao. Para melhor visualizar a variação desses coeficientes
em função do acrésci~o da umidade, os valores de K, A, K' e A'
correspondentes a cada valor de umidade foram plotados em esca
la aritmética, para a argila vermelha-MG, (figuras 5.2.14 e 15).
A fim de saber se o valor da tensão-desvio re
petida aplicada as amostras é bem menor do. que a tensão-desvio
mâxima ou da tensão-desvio para 5% de deformação espeéífica,re~
lizaram-se ensaios triaxiais não adensados e não drenados (UU)
em amostras de solos de características semelhantes às utiliza
das nos ensaios de carga repetida. A tabela 5.2.4 apresenta a
razão da tensão-desvio repetida {odr) para a tensão determinada
no ensaio triaxial não adensado e nao drenado (ods), nas diver
sas condições de umidade e peso específico aparente seco das
Condições das amostras ad Ep = K N/\ sr = K' /\' N
DESCRIÇAO " h ys s kgf/cm~ K X 10-4
/\ " X 10-4 A' r' (gf/cm3)
r . (%) •· ( %)
17 1. 781 88 93 0.058 0.95 4.6 -0.207 0.98
Argila vermelha - RJ O. 76
18.9 1. 717 89 29.9 0.072 0.99 14.6 -0.046 0.96 .
21. l 1.688 95 11.5 0.086 0.98 5.5 -0.123 O. 99 /\rgila amarela - R.J
0,75
23.3 l.614 94 49.3 0.121 0.93 39.1 "0.168 0.96
16.2 l. 776 82 12.9 0.028 0.92 12.3 -0.007 0.48
Argila vermelha - MG 17.4 1. 757 86 1.42 29.8 0.039 0.98 21.5 -0.026 0.87
18. 6 1. 737 89 80.3 0.044 0.94 37.7 -0.049 0.93
TABELA 5.2.3 - Sumário elos coeficientes da relação deformação permanente (sp) e deformação recuperável (Er) "versus"
ní'rrnero de aplicações de carga (N)
<r
s;t 1
o >(
92 0.10
0.08
0.06
0.04
0.02 "
o
'" 16 17 18 19
h_ Um i d o d e - (%)
100----------------------~
90
80
70
60
50
40
'º
20
10
Úd = J. 42 kOf/cn,!
Ú3 = o. 21 kgf/cm.2
Ouraç:cio do cargo: O 14s-o.
lnt entre oplic. corvo: 0.86:ieg.
o '-----,f---+---+---+--------,---+---' '" 16 17 18 19
h _ Um d o d e _ (%)
F IG.5.2.14- V ori oç ão dos coeficientes K e A de t:p= K NA com o
umidode(h). Argila vermelho_ MG.
93
o
-0.02
- 0.04
<l'.
- 0.06
-a.os
- o.o 1
15 16 17 18 19
h - u m 1 d a d e - (%)
80
Ú(I = 1.42 fl:Oftcrn2
70 a; = 0.21 k:gflcm2
Ouroçõo do carga = O .14 ,eg.
60 tnt. en1r• (1 pi ic. coroo.= o. 86 ,.g.
st I)
' o 50
X
40
"' 30
20
'º o
15 16 17 18 19
h - u m i d a d e - (%)
FIG.5.2.15_ Variação dos coeficientes K' e A' de lr•K'NA' com a
umidade(h). Argila vermelha_ MG.
94
amostras, e tensão confinante de 0,21 kgf/cm 2 . Observa-se que
as maiores razões foram obtidas para a argila vermelha-MG (0,30-
·o, 33 - O, 32), mesmo assim, valores estes razoavelmente baixos·
Verificou-se neste estudo o significante efe!
to da umidade nas características das deformações permanentes e
recuperáveis de solos argilosos ensaiados dinamicamente e que a
equação potencial para diversas condições de umidade, pode ser
usada na estimativa das deformações que ocorrem no subleito ena
camada de reforço de subleito, quando estes são.solos argilosos.
5.3 - EFEITO DO MÉTODO DE COMPACTAÇÃO NA RELAÇÃO ENTRE O MÓDULO
RESILIENTE E A INTENSIDADE DA TENSÃO-DESVIO.
Com o propósito de pesquisar o efeito do método
de compactação no módulo resiliente, realizaram-se ensaios tri~
xiais dinâmicos de acordo com a metodologia descrita no capítu
lo 4, ·em amostras de argila amarela-RJ preparadas por amassameE:
to e por impacto. No capítulo 2, viu-se que a compactação por
impacto causa deformações cisalhantes menores (menor grau de dis
persão das partículas argilosas) .do que a compactação por amas
samento, e que as argilas altamente plásticas não· têm sua resis
tência muito influenciada pelo método de compactação. Nestape~
quisa obtiveram-se resultados significativos, conforme veremos a
seguir.
O método de compactação por amassamento foi seme
lhante ao descrito no capítulo 4. Utilizou-se, porém, apenas
5/6 da quantidade de solo necessária para atingir o peso especf
fico aparente seco máximo na umidade Ótima do ensaio Proctor ln
95
Condições das amos tra.c odr odr/crds
DESCRIÇÃO h ys s (kgf/on2)
( %) (gf/cm3) (%)
17 1,775 88 0,76 0,15
Argila vermelha - RJ
18,7 1,733 90 0,76 0,20
21,1 1,689 95 0,75 0,07
Argila amarela - RJ
23,5 1,617 94 0,75 O,H
16 1,787 83 1,42 O, 30
Argila verlll3lha - ~x:; 17,2 1,764 86 1,42 0,33
18,6 1,745 90 1,42 O ,32
• TABELc\. 5, 2. 4. - Sumário da razao da tensão-desvio repetida (crdr) para
a tensão-desvio máxima ou a tensão, ã deformação espe
cífica de 5% (ods)
96
termediirio. Isto se deveu ao fato de nao. ter sido possível
atingir o peso especifico aparente seco miximo, mesmo com o au
mento do nümero de golpes por camada, em corpos-de-prova de 10
cm de altura, uma vez fixado o nümero de camadas em cinco. O
nümero de golpes por camada para a obtenção de corpos-de-prova
de 5 cm de diâmetro por 10 cm de altura foi de 25.
Utilizou-se o aparelho reduzido de compactáção dj
vulgado pelo Eng9 Carlos de Souza Pinto para a obtenção de cor
pos-de-prova de 10.cm de altura, por impacto. Após virias ten
tativas de chegar ao peso específico aparente seco miximo, na
umidade Ótima, da curva de compactação por amassamento, fixou
se em três o nümero de camadas e três golpes por camada. A to
lerância estabelecida foi de 0,5% na umidade e 0,03 gf/cm3 no
peso especifico. A figura 5.3.1.b mostra a curva de compacta
ção média dos pontos obtidos por amassamento e por impacto.
Realizaram-se ensaios triaxiais drenados de car
ga repetida próximo à umidade Ótima e no ramo Ümido da curva de
compactação. Na figura 5 .. 3.L.a t.em-se o módulo resiliente "versus"
a intensidade da tensão-desvio próximo ao ponto Ótimo no ramos~
co Ch= 24,6%, ys= 1,503 gf/cm3 e S= 83%) .. Embora se tenha des
prezado o ponto referente ã tensão-desvio de 0,.3:5.· kgf/cm2 no
traçado da reta obtida para.a amostra compactada por' -iilipacto
(ver causas de erro e limitaç6es do aparelho - referência 131ve
rifica-se que não houve ifeito significativo do método de com
pactação no módulo resiliente, o que era de se esperar. Porém,
este efeito é muito mais pronunciado no ramo Ümido,figura 5.3.2,
onde verificam-se acréscimos de aproximadamente 167% (figura
5.3.2.a) e 200% do módulo resiliente obtido em corpos-de-prova
N E !< ~
o,
"
"' -e
"' <n
"' ~ o
:,
"O
•O
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~
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3 000
2 800
2 60 O
2 400
2 200
2 000
l 800
1 60 O
1 400
1 200
1 000
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., -e ~ o Q. o
o
·"' -~ o ., Q.
"' "' o "' "' Cl.
o
e
h : 24.6 "'º rs: 1. 5 03 gf/c rri.3
S : 83 .,.
CT;= 0.21 kgftcm3
97
Duroçiio do coroo= 0.14seg.
lnt. entre oplic. cargo-:. 2.86~itg.
f- Ponto nõo considerado no troçado do reto
0.2 0.4 0.6 o.e 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
(id _ Tensão_ desvio _ ( kgf/cm2)
(a) - Condição A
2.0 2.2
1. 560 r----c--------c---------s::-------,
1. S25
1. 500
1. 400
1. 300
20
/ /
/
e, Impacto
-------,-
~: /
/ /
1
1
ê Amo:uomento
21 22 24 25 25.5 26 27
h _ u m d a d e _ (%)
26 29 30
(b) _ e o n d ç õ e s d e compactação
2.4
FIG.5.3.1 _ Efeito do método de
to módulo resiliente
Argila amare Ia _ RJ.
compactação
(Mr) "versus"
no relacionamen. tensão_ desvio(Vd).
N E <.J
' .... O>
""
CI> +-e CI>
"' CI> ...
o :, 'O ·o :;
... :;
N E ~ .... O>
"" .. +-e .,
o :,
2 600
2 400
2 200
2 000
1 800
1 600
1 400
1200
1 000
800
98
h = 2:5.9 •10
1":s: 1. 5 ( 4 9f/cm3
s : 90•10
G;: 0.21 k0f/cm2
Duroçõo do caroo=0.14,eg. lnt. entra optic. co..-go: 2.86 seo.
600L.-1-~t--+---+-+---+--<l-+---+-+---+--<>--+---+-t--+-<-+--+-t--+---+-+--'
1 600
1 400
1 200
1 000
800
600
o 0.2 0.4 0.6 o.o 1.0 1.2 l4 1.6 ... 2.0 22
G"d _ Tensão_desvio _ ( kgf/cm2)
(o} _ e o n d ç ã o B
h = 26.8•/e
r,: t. :soo Qf/em3
S : 90•, •
G3= 0.21 kgf/cm2
Ouroc;ão do c:orgo: 0.14Hg.
lnt. entre optic. coroo : 2.86 :seg .
2.4
'O 400
·o :;
200
o L--+--<-+--+-t--+---+-+--+-t-+---+-+--+-1--+---+-+---+--<-+--+-+--' o 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 ... 2.0 2.2 2.4
(Jd _ T e n s ã o _ d e s v i o _ ( k gf/cm2 }
( b} - e o n d ç ã o e I;_ Ponto não considerado no troçado do curvo
FIG.5.3.2_Efeito do método de
to módulo resiliente
Argila amarelo _RJ.
compactação
(Mr) "versus"
no relocionamen.
tensão_ desvio(CÍd).
99
compactados por amassamento em relação aos COIJlpactados por 'iin-
2 pacto, para uma tensão-desvio de 0,70 kgf/cm. Estio marcados
na figura 5.3,2.b pontos anômalos que foram desprezados no tra
çado da curva de correlação.
O modelo lü'-'Iine.ar apenas se esboçou no caso do
ponto A e compactação por amassamento. Por este motivo não se
pôde determinar os coeficientes K.
Contrariamente ao que encontraram Seed e Chan (23)
em argilas muito plásticas, aqui o método de compactação influe~
ciou bastante o módulo resiliente das argilas ensaiadas .para umj._
dades acima da Ótima ou seja, o comportamento do solo, sob este
aspecto, não é o de uma argiia tipo CH.
5.4.- INFLIJENCIA DO INTERVALO ENTRE APLICAÇÕES DE CARGA NA DEFOf
MAÇÃO AXIAL PERMANENTE E NA DEFORMAÇÃO AXIAL RECUPERÁVEL
Conforme foi mencionado no capítulo 2, a influên
cia do intervalo entre aplicaçôes de carga na deformação axial é
mais significativa para amostras compactadas no ramo Úmido da
curva de compactação, porém mesmo para a umidade Ótima de campa~
tação há uma ligeira influência.
A fim de investigar a influência do intervalo en
tre aplicações de carga nas deformações axiais, permanente e re
cuperável, de solos argilosos, realizaram-se ensaios triaxiai~
drenados de carga repetida em duas amostras de argila amarela-RJ
a uma umidade de, 21, 1 % (um pouco acima da umidade Ótima-2 O, 6 %) ,
correspondendo a um grau de saturação de 95% e peso ·espé~ífico
aparente seco de 1,691 gf/cm3 . Manteve-se a tensão-desvio de
100
2 1,40 kgf/cm constante no decorrer do ensaio~ de duração de
0,14 segundo. Os intervalos entre aplicações· de carga utiliza
das neste estudo foram: 2,86 segundos (20 aplicações por minu
to) e O, 86 segundo (óO aplicações por minuto).
A figura 5.4.1.a mostra a comparaçao das deforma
çoes axiais permanentes causadas pela aplicação da tensão-des
vio repetida para os dois intervalos entre aplicações de carga
citados acima. Observa-se que atê 20 aplicações de carga as de
formações axiais permanentes foram idênticas para os dois inter
valos, porêm a ·partir deste número de aplicações, o acrêscimo
da deformação axial permanente com o número de aplicações decaE'
ga tornou-se menos acentúado para o intervalo entre aplicações
de carga de 2,86 segundos. Contudo no final de 100000 aplica
ções de carga as deformações axiais permanentes foram pratica
mente iguais para os dois intervalos. Investigações anteriores
(capítulo 2) mostraram que para amostras de argila siltosa com
umidades abaixo da Ótima ou próxima a esta submetidas a carreg~
mento dinâmico, acima de pelo menos 100000 aplicações de carga;.
a deformação axial total da amostra depende somente do número de
aplicações de carga e independe do intervalo entre aplicações de
carga (dentro de uma variação de frequência de 3 a 20 aplicações
por minuto). Embora tenha-se mencionado apenas a influência do
intervalo entre aplicações de carga na deformação axial perma
nente, comportamento semelhante ao encontrado para a argila si!
tosa foi verificado para a argila amarela-RJ, aqui estudada.
A influência do intervalo entre aplicações de caE
gana deformação axial recuperável para as mesmas condições an-
<t, Q X
'
1 il 1
N _ Número de aplicações de cargo 1 10 102 103 104 1 o5
o ~-J_-.J.....J..-Y---''--'--L..-4---''---''--L..4---'---''-'-4---'----''--'-L..,
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1
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20
25
30 r.=21.1º/o
'5
r,: 1.691 gf/cm3
s= 95 º'º Ci"d: 1. 40 kgf/cm2
(fa= 0.21 kgf/cm2 40'+-~-~---~~~----+-------+-------1---------4
Ou roçõo do coro =0.14 seg.
45L....------'--------'--------'---------'-------'
{ a ) - Deformação espec,"fico ro de opli coções de
axial permonente{Ep) cargo ( N ).
" versus" nú me~
si" ' o
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10 o-
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1
N_ Número de aplicações de cargo 1 10 102 103 1a4 ,a5
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•
=0.21 kgf/cm2
Duração do coroo= 0.14 seg.
14'--------'--------''---------''---------'-------'
,{ b ) - De for maçãa específica
ro de aplicações de
axial recuperável (é:r)
carga I N). "versus" núme_
FIG.5.4.L Efeito do intervalo entre aplicações de carga{ f) no deforma_
çõo permanente{E.p) e deformação recuperóvel{Er).Arg. amarelo_RJ
102
teriores está apresentada na figura 5.4.1.b. Para a primeira
aplicação de caiga a deformação axiãl recuperável para o inter
valo de 2,86 segundos foi maior que para o intervalo de 0,86 s~
gundos, talvez devido a imperfeições no tópo e na base da amos
tra, porém ap6s 5 aplicações de carga a influ~ncia do intervalo
entre aplicações de carga torna-se mais significativo. Confor
me pode-se observar nesta figura, a deformação axial recuperá=
vel diminuiu com o número de aplicações de carga e foi menor p~
ra o intervalo entre aplicações de carga de 2,86 segundos que
para o intervalo de O, .86 segundo .As deformações axiàis · recuperá
veis ap6s 100000 aplicações foram um pouco diferentes para os
dois intervalos ao contrário do encontrado para a
axial permanerite.
. "deformação
A relação das deformações axiais permanente e re
cuperável com o número de aplicações de carga, na escala· log
log, para os dois intervalos de aplicações de carga.estudados,
está apresentada na figura 5.4.2. Os coeficientes K, A, K' e/>!
determinados nos ítens anteriores para as diversas condições de
umidade e de tensão-desvio- foram também calculados para ·estes
dois intervalos e seus valores estão apresentados na tabelâ·5. 4 .1.
Observa-se nesta tabela que embora o coeficiente K tenha · sido
maior para o intervalo de 2,86 segundos do que para o intervalo
de 0,86 segundo, o coeficiente A, que dá a inclinação da reta,
foi maior para o intervalo de 0,86 segundo.
Analisando-se em termos percentuais o acréscimo
ou decréscimo dos coeficientes da tabela 5.4.1, verifica-se que
os coeficientes K e A que relacionam deformação axial permanen-
st, Q 90
X
i e ~ ~ à; O. 10
º ·x o
o .!d ... 'ü is. "' "' o
I ~ .e "' o
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103
nn
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n - "", .I "/p
f.s= 1.691 gftcm3
s :: 95 °/o
Úd: 1.40 ll:gf/cm2
Ú3:: 0.21 kQf/cm.::
Duração do corgo=o. 14.seo. . . . 10 102
N • N úmero de
~
-
. . 10'
aplicações de
. - •• t= 2.e6
t0•
carga
• -s•o-
.
(a l - Deformação específica
ro de aplicações de
axial permanente l Ep) "versus"
sr oo
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carga {NJ.
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n - .::1.1 -,.
rs:: l.691 gf/cm~
5 :: 95 °/o
Cíd:: L40. koftcm2
G3:: 0.21 kQf/e,n2
Ouroçõo do carga= o.14ug. . . 'º N
' ,o• Número de
. . 10'
aplicações
- --
. de
D eformoçõo específica
ro de aplicações de
axia 1 recuperável IE.r J
carga {NJ.
ç;:: .... ... -- fc
ia• carga
2. 86
'
"versus"
.
. 105
núme_
. ,a•
núme_
F I G.5.4.2- Efeito do intervalo entre aplicações de carga{ f) na deforma_
çõo permanente( E.p l e deformação recuperável(~rl. Arg. amarela .RJ.
104
Intervalo entre aplicações EP = K ~ ET = K' A' N
de carga K .& r K' A' r'
X 10-4 X 10-4
2,86 segIB1dos 13,6 0,081 0,93 8,3 -o, 116 0,97
0,86 seg=dos 12,8 0,112 0,98 7,9 -0,087 0,97
,,
TABELA 5.4.1. - Sumário dos coeficientes das relações entre defonnação pe_:::
rnanente (Ep) e deformação recuperável "versus" número de
aplicações de carga (N)
105
te com o numero de aplicações de carga,K diminuiu de, aproxima-
damente, 6% e A aumentou de 38%, do intervalo entre aplicações
de carga de 2,86 segundos para o de 0,86 segurido. Quantos aos
coeficientes K' e A' da deformação axial recuperável, K' decres
ceu de 5% e A' (em valor absoluto) aumentou de 33%, respectiva
mente, do intervalo maior para o menor. Observa-se com isto que
os coeficientes A e A' foram mais influenciadas·nesta ·relação
que· os coeficientes K e K', porém os acréscimos de A e A' nao
foram tão significativos pois calculando~~e as deformações axiais
permanentes e:recuperâveis ·· apos 100000 .aplicações com as equações
obtidas, verificam-se acréscimos de 34% e 32%, respectivamente,
para os intervalos entre aplicações de carga de 2,86 segundo e
0,86 segundo.
A fim de verificar o acréscimo de resistência com
o tempo para as mesmas condições de umidade, saturação e peso e1 . #.
pecífico aparente seco nas quais foram feitos os ensaios dinãmi
cos, realizaram-se ensaios triaxiais não adensados e não drena
dos (UU) em amostras de solo a uma velocidade de 0,65 mm/seg sob
uma pressao confinante de 0,21 kgf/cm 2 . As amostras utilizadas
neste estudo foram ensaiadas após diferentes períodos de repou
.so em seguida .. à· compactação, períodos estes que se procurou r~
lacionar ao tempo total de duração dos ensaios dinâmicos mais o
período de repouso entre a compactação e o início do ensaio di
nâmico (17 horas) •. Desta maneira realizaram-se os ensaios tria
xiais não adensados e nao drenados em pelo menos duas amostras
para 45 horas (correspondente ao tempo gasto após a compactação
atê o fim do ensaio dinâmico com intervalo de aplicações de ca.!:
ga de 0,86 segundo) e 104 horas. Houve uma variação muito pe-
106
quena de resistência do solo para a deformação específica de 5%.
Isto ·era de se esperar pois que no ensaio dinâmico a deformação
total (sorna das deformações permanente e recuperável) difere mui
to pouco a 100000 repetições para os dóis intervalos.
Pelo exposto neste Ítem conclui-se que para valo
res de umidade próximos a umidade Ótima a influência do interva
lo entre aplicações de carga na deformação axial permanente e de
formação axial recuperável é insignificante.
5.5.- EFEITO DO TEMPO DE CURA (TIXOTROPIA) NA DEFORMAÇÃO
PERMANENTE E DEFORMAÇÃO AXIAL RECUPERÁVEL
Para estudar o efeito do tempo de cura em·
AXIAL
amos-
tras compactadas, realizaram-se ensaios triaxiais drenados de car
ga repetida em três amostras semelhantes de argila verrnelha-RJ,
com intervalos de tempo decorrido entre a compactação e o ensaio
de 17 horas, 10 e 20 dias, a·urna umidade de 16,9% (próxima à urnl
dade Ótima de compactação) correspondente a um grau de saturação
de 88% e peso específico aparente seco de 1,780 gf/crn3 . A ten-2 são-desvio repetida de valor médio igual a 0,77 kgf/crn e de du-
ração igual a 0,14 segundo, foi mantida constante no decorrer de
cada ensaio até 100000 aplicações de carga para o intervalo de
aplicações de carga de 0,86 segundo (correspondente a urna,. fre
quência de 60 aplicações por minuto).
Mencionou-se no capítulo 2 a importância da estr~
tura incial das partículas e do método de compactação no compor
tamento tixotrÓpico de argilas compactadas. Embora o método de
compactação utilizado na preparação das amostras não tenha tanto
107
significado, em termos de induçio de deformações ··ci~àlhantes ·
quanto o método de compactaçio por amassamento ,_ e por estar · a
umidade pr6xima da 6tima,. onde o efeito tixotr6pico nio e, tio
pronunciado, o comportamento do solo no que diz respeito ao ga
nho de resistência tixotr6pica foi verificado quanto i deforma
çao axial permanente e a deformaçio axial recuperável.
A figura 5.5.1.a ilustra a relàçiõ da deformaçio
axial permanente com o nümero de aplicacões de ~arga para as con . -dições citadas acima. Observa-se nitidamente a reduçio na ·de
formaçio devido ao ganho de resistência ap6s a compactaçio.Qua~
to ao efeito tixotr6pico na deformaçio axial recuperável, figu
ra 5.5.1.b, verifica-se que abaixo de, aproximadamente, 400 apli
cações de carga, o acréscimo no tempo de cura causou uma reduçio
na deformaçio axial recuperável e que para nümero de aplicações
maiores que 400, as deformações a:iciàis recuperáveis foram prati
camente iguais. A destruiçio do ganho de resistência tixotr6pj
ca das amostras curadas, . induzida pela deformaçio, já citada no
capítulo 2, ocorreu para um nümero de aplicações de carga bas
tante pequena talvez devido ao fato de que a carga repetida apli
cada is amostras tenha sido relativamente elevada;
Na figura s:s.z as relações da deformaçio ·'axial
permanente e da deformaçio axial recuperável com o nümero de apli
cações de carga encontram-se plotados na escara logc-log. Os co~
ficiéntes K, A, K' e A' da equaçio potencial mencionada nos·ítens.
anteriores foram também determinados e encontram-se na tabela
5. 5 .1. O coeficiente K diminuiu sempre com o acréscimo do tempo
de cura, porém este decréscimo nio foi significativo pois que do
st ' o Q X
1
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N _ Número de aplicações 10 102 103
' ' ' ' ' . - ~ ' .. ' . " -
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h = 16.9 º'º ts= 1. 780 gftcm3
de
'
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.
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10 Dias
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( b ) _
<í•, o. 77 kgftcm2
a;' 0.21 kgf/cm2
Duração do coroa= 0.14 :seg.
lnt. entre aptic. coroo= o. 86 seo.
Deformação específica ro de aplicações de
axial permanente ( f_p) carga (NJ.
N_ Número de
' ' 'º 102
.
aplicações
'º' . . .
. 20 Dias ~. I . ":' . .
.... ,:;;..,-
~-, - ,r-.
_,
~ h: 16.9 º'· ·~: 1. 780 gf/cm)
s ' e 8 º/o
()d' 0.7l kof/cm 2
-~= 0.21 kgfli::m2
ourocõo do coroo= 0.14seg.
1nt. entre oplic. coroo: 0.86 seo.
de
" versus"
car~a 10
.
núme_
. ---·
Deformação específica ro de aplicações de
axial carga
recuperável (l:.r) ( N).
" versus 11 núme_
FIG.5.5.1 _ Efeito do tempo de curo ( tixotropia) na deformação per.
manente(l:.p) e deformação recuperável(&)_ Argila vermelha_ RJ.
~
' Q X
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. ~ X o
o .2 .'!= ~ e. 8l o
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109
.. . . .
,,.
. <U
A "'"ô·· ' -~
.. = "' " º'· ,s= 1. 780 gftcm3
s = 88 º'º (Íd' 0.77 kgftcm2
Ú3 = 0-21 t:gf/cm2
Ouroçõo do caroo = o. 14 ug.
lnt. •ntre optic. cargo =o. 16 seg. . . . . . . . . • 10 102 ,o~ 104
N _ N ú m e ro de o pi i c ações d e c o rgo
- . - -
' '
{o) - Deformação específico
ro de aplicações de
ax.ial permanente (E.p) "versus"
o " :-t:
•
O 0-01 :g_ 8l o
10 (> o E
~0.001
' ~ w
carga (N l.
- t7 N--J9 Dia~ • ..--. 2" o • -- ... a
' ê & ..... - o --.. ª"
~ y
.. = ' .. a º'·
ts = 1. 780 c;iftcm3
s : 88 °/o
(Íd: 0.77 kgf/cm2
Ó3' 0-21 kgf/cm2
Duror;:ão do cargo =0.14Hg.
lnt. •ntr. op1ic. coroo= o.86 seg. . . ' 10 102 103 104 '
N_ Número de aplicações de cargo
(b)- Deformação específico axial recuperável (Er) "versus"
ro de aplicações de cargo {N l.
.
' '
n úme_
. to'
núme_
FIG.5.5.2- Efeito do tempo de curo ( tixotropio) no deformação per.
monente(Ep) e deformação recuperável(Er). Argila vermelho_ RJ.
110
= K ~ A' Ep Er = K' N
TE~l'O DE CURA K A r K' A' r'
X 10-4 X 10 -4
17 horas 9,3 0,058 0,95 4,6 -0,207 0,9R
10 dias 4,4 0,054 0,93 3,3 -0,173 0,94
20 dias 1,47 0,07R 0,98 2,0 -o ,110 0,92
TABELA 5.5.l - Sumário dos coeficientes da relação defonnação pennanente
(Ep) e defonnação recuperável (Er) "versus" rnJ111ero de
aplicações de carp,a (N).
111
tempo de cura de 17 horas para o de 20 dias K decresceu de 16%
Quanto ao coeficiente A não se observou uma tendência de varia-
çao geral pois este diminuiu do tempo de cura de 17 horas para o
de 10 dias é aumentou do de 10 dias para o de 20 dias. O coe
ficiente K' decresceu com o acréscimo do tempo de cura, bem co
mo A' (em valor absoluto). Para melhor ~isualizar o acféscimo
ou decréscimo desses coeficientes, plotaram-se os valores de K,
A, K' ,e A' em função do tempo de cura, figura 5.5.3.
Paralelamente aos ensaios triaxiais dinimico~rea
lizaram~se ensaios triaxiais nao adensados e não drenados (UU)
em pelo menos duas amostras para cada uma das condiç6es anteri~
res ou seja: 17 horas, 10 dias e 20 dias de cura. O "objetivo de~
ses ensaios foi o de tentar determinar em ensaios estiticos o
provivel ganho de resistência tixotrópica após cada período de
cura, para deformaç6es inferiores a 5 %. Contudo, c·omo era de
se esperar, houve uma insignificante variação na resistência do
solo. Deve-se levar em conta que nos ensaios dinimicos as ten
s6es aplicadas repetidamente as amostras são bem menores·do que
a resistência máxima do solo (a relação entre··a tensão-desvio r~
petida e a tensão-desvio.mixima do ensaio estático para o tempo
de cura de 17 horas foi de 0,15) e que as deformaç6es ·· obtidas
após 100000 aplicaç6es de carga são muito pequenas (para 17 ho
ras de cura a deformação foi de aproximadamente 0,2%). Dai por
que o. provivel ganho de resistência com o aumento do tempo de
cura após a compactação, pode ter. sido perdido nas 400 aplica
çoes de carga iniciais do ensaio de carga repetida, para o caso
da deformação axial recuperável, enquanto que para a deformação
axial permanente este ganho de resistência foi mais visível.
112
O. 1 O
0.08
º· 06
0,04
0.02
o o • 10 15 20 25
Te _ Te m p o d e eu ra _ ( dias)
o
• 0.1 00
<t
- 0.200
- 0.300
o • 10 " 20 2S
Te Tempo de cura_ (dias)
40-1-
50 Q)
20
10 -r,\._ K
<'.:)......!L ~ o -----..:i-----
o
FIG. 5.5.3 _ Variação dos A' e Er=K'N
verme lha _ RJ.
5 10 .. 20 25
Te Tempo de cura_ (dias)
coeficientes K, A
com o tempo
K' e A'
de cura
de ép=K NA
Te). Argila
- ,-
113
Os resultados anteriores indicam, portanto, que a
var1açao das características de deformação, permanente e recupe
rável, no período de repouso entre a compactação e a solicitação
pelas cargas, traz dificuldades aos ensaios dinãmicos de
argilosos e sua interpretação para finalidade de projeto.
solos
114
CAPfTULO VI
OUTRAS RELAÇÕES
Ensaios ditos estáticos tais corno o Índice de
suporte California,eo valor R do estabilÕrnetro de - Hveern
ainda são muito usados para avaliar as características dos mate
riais de um pavimento, embora no campo sejam os pavimentos sub
metidos a carregamentos dinâmicos. Por~rn, nos Últimos anos, es
pecial atenção tem sido dada ao desenvolvimento de métodos de
projeto de pavimentos baseados nas características dos solos
óbtidos de ensaios de carga repetida.
O propósito desse capítulo é o de apresentar a
relação entre a intensidade ~a tensão-desvio repetida e a defor
mação axial permanente acumulada, para um determinado número de
aplicações de carga, e a variação da deformação axial permanen
te acumulada com o CBR, sendo que a primeira relação foi desen
volvida por Barksdale (1) para predizer o afundamento da trilha
de rodas dos pavimentos.
6.1 - RELAÇÁO ENTRE A INTENSIDADE DA TENSÁO-DESVIO REPETIDA E A
DEFORMAÇÃO AXIAL PERMANENTE ACUMULADA
Conforme foi mencionado no capítulo 4, o sublei
to e a camada de reforço do subleito de um pavimento sao subme
tidos a tensões relativamente pequenas se comparadas à resistên
eia do solo. Porém, nem sempre é possível simular o nível de
tensão que ocorre na realidade, ainda mais quando se trata de
medir deformações permanentes. Portanto, se a deformação perrn~
nente a baixos níveis de tensão pudesse ser deduzida das defor-
115
maçoes medidas a tensões. grimdes;ta,is dificú1dades de ·medições
poderiam ser:·_minimizadas.
A impossibilidade de medir deformações perma
nente para tensões-desvio menores do que 0,35 kgf/cm 2 , devido
às limitações do aparelho usado neste estudo, fez com que se
procurasse estabelecer uma relação entre a tensão-desvio e a
deformação axial permanente acumulada apôs 10000 aplicações de
carga.
Segundo Barksdale (1) para se estudar o afunda
mento da trilha de roda, provavelmente o melhor meio de se apr~
sentar ensaios de carga repetida é através de uma curva ten-
são-deformação análoga à curva determinada em ensaios estáti
cos. Conhecendo-se as características tensão-deformação dos dl
ferentes materiais que compõem a estrutura, a várias umidades e
pesos específicos aparentes secos, tem-se a indicação das· ca
racterísticas de ruptura dos materiais quando submetidos a um
determinado número de aplicações de carga.
Para estudar a relação entre a tensão-desvio re
petida e a deformação axial permanente acumulada, Ba'rksdale (1)
ensaiou um solo residual de granito gnaíssico. As curvas ten
são-deformação foram traçados apôs 100000 aplicações de carga
e estas exibiram urna característica tipicamente não linear ou
seja de forma hiperbólica. Barksdale observou para este caso
especifico de material granular que a deformação plástica era
muito dependente da tensão-confinante.
Utilizando este mesmo conceito, Monismith (10)
116
sugeriu uma equaçao para desenvolver o relacionamento entre ten
são-desvio repetida e deformação axial permanente acumulada após
um número particular de aplicações de carga, para solos de gra
nulometria fina estudado em sua investigação. A equação propoE_
ta é da forma:
cra = (1)
onde:
ªa= tensão axial repetida a Ep = deformação axial permanente acumulada para um numero
específico de aplicações de carga
l,m= coeficientes determinados experimentalmente
A equação (1) pode também ser expressa como:
_ur__ =
cra
à l+m Ep
a/ - a Se Ep cra e plotado como uma função de Ep , uma linha reta
obtida. O intercepto dessa linha com o eixo Epa /da conduz
(2)
e
ao
valor de 1 enquanto que o valor de m é a inclinação da ''lifthà.
Usando a técnica dos mínimos quadrados os dados experimentais fs>_
ram analisados de acordo com a equaçao (1). Com isto uma rela
çao hiperbólica foi encontrada após 10000 aplicações· de carga
para cada nível de tensão a que estava sendo submetida cada amos
tra.
Com o objetivo de investigar a relação entre a
tensão-desvio repetida e a deformação axial permanente acumula
da, plotaram-se os resultados dos ensaios de carga . crêpetida
após lOOOOde carga para as argilas mostradas no capítulo 5.1.
117
Porém, julgou-se mais simples, ao invés de usar a equaçao (1),
adotar uma equação potencial:
e 3)
onde:
oa; tensão axial repetida
El; deformação axial permanente acumulada para um numero es
pecífico de aplicações de carga
B,C; coeficientes determinados experimentalmente
Embora a determinação dos coeficientes B e C to.r
ne necessário uma anamorfose da equação (3), esta é um modelo
simples pois se o coeficiente C for menor que a unidade, tem-se
urna hipêrbóle equilátera.
A figura 6.1.1 ilustra a relação entre tensão-
desvio repetida e deformação axial permanente acumulada apos
10000 aplicações de carga para duas condições de umidade da ar
gila arnarela-RJ. Observa-se que para a umidade de 21% a rela
ção hiperbólica não foi encontrada, mas o foi para a umidade de
23,2%. Na figura 6.1.2 verifica-se que para as argilas verme
lhas-RJ e PR de umidades 18,8% e 18,7%, respectivamente, encon
trou-se praticamente uma reta para ambos os casos.
A tabela 6.1.1 contem os coeficientes da equa
çao (3) determinados pelo método dos mínimos quadrados para as
três argilas anteriormente citadas. Embora o número de pontos
para a determinação desses coeficientes seja bastante reduzido,
os coeficientes de correlação (r) indicam que esta equação po
tencial se ajusta razoavelmente bem aos dados. Observa-se nes-
N E ~ ... "' ""
o > "' Q)
" 1 o
IO
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1-
1
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1.6
N 1.4 E ~ ~ 1.2 o,
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" º·" o
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a E.p -
l 1 P
h : 21 .,.
k':s= l.692gftern5
S = 95•1 •
Ú3: 0.21 kgftcm2
ourocão do coroo =o.14seg.
lnt. entre oplic. coroo: 0.86 seg.
4 • 12 16 20
D eformoção específico o pós 0.000 aplicações
24
axial de
•• 32 56 40
permanente acurruloda carga _ x 10.4 ·
(oi_ Argila amarelo _ RJ
h: 23.2 °/o
Õs= l.618 gf/cm3 S = 9 4 .,.
cr3: 0.21 kgftcm2
Duração do cargo: 0.14 n,g.
lnt. entre,oplic. coroo=0.86:seg.
o 20 40 60 80 100 120 140 I ISO 180 200 220 240
ti - Deformação específico axial após 10.000 aplicações de
(b)_ Argila Amarelo
permanente acumulada cargo _ x 10-4.
RJ ,,
FIG.6.1.1 _ R e I o ç õ o entre tensão-desvio (Úd) e defc,rm ação
específico axia I acumulada ( E. g ),
N E ~ .... "' "' o
~ (l) "O
1
o 10
"' e (l) f-
G
o
~ (l)
"O
1 o
IO
"' e (l)
f-
119
1. 6 ~--------------------~
1. 4
1.2
ri.=18.8°/o
!"s= 1.728 of/cm3
S = ae•to {i'3= 0.21 koftcm 2
"
Ouroç:õo do ccrroo=o 14seo.
1. o lnt entre oplic. coroo=0-86,eci,
o.e
o 10 20 30 40
Deformação específica a pós 10000 aplicações
50 60 70 80 90
axial permanente acumulado de carga _ x 10-4.
(a)_ Arg la vermelha_ RJ
l ~ 6 ~------------------------~---~
1. 4
1. 2
1, O
o. 8
0.6
o. 4
0.2
o o
h : l 8. 7 .,.
rs :: 1. 72 4 gf/cm3
S : 92 •to
Ci3 :: O. 21 kgf/cm2
Ouroçõo do cargo =0.14 seg.
lnt. enire optic. coroo= 0.86_ seg.
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 a
l:p - Deformação específica axial após 10 000 aplicações de
permanenre acumulada carga_ x 10-4.
(b) _ Argila vermelha_ PR
FIG. 6.1. 2 _ R e I a ç ã o específica
entre tensão_desvio (Úd) a
axial acumulada (E.p l.
e deformação
120
Condições das amostras odr = B Eai\
DESCRIÇÃO p
h ys s B A r
(%) gf /cm3) ( t) X 10-4
"
21 1,692 95 49 1,607 0,99 Argila amarela-RI
23,2 1:,618 93 230 0,746 0,97
~ í
Argila vermelha-RJ 18,8 l; 728 8P 166 1,010 0,95
Argila vermelha-PR 18,7 li\ 724 92 43 1,080 0,99
TABELA b .1.1. - Sumário dos coeficientes da relação tensão-desvio (od) "versus"
deformação axial permanente acumulada (Epª)
121 sa tabela, que somente para a argila amarela-RJ de umidade 23,2%,
o coeficiente C foi menor que a unidade o que implica numa hi
pérbole equilátera. Os coeficientes C maiores do que a unida
de foram obtidos para as amostras com umidade próxima a Ótima
(argila amarela-RJ, h= 21%) ou 2% e 1,6% acima da Ótima, arg1-
lasvermelha~~RJ e PR, respectivamente. Parece provável que em
condições de umidade muito elevada possa-se encontrar uma hi
pérbole, embora as características dos solos também possam in
fluir nos valores desses coeficientes.
O método simplificado para predizer a profúndi_
dade da trilha de roda proposto por Barksdale (1) será aqui br~
vemente apresentado. Este método fai uso da teoria das camadas
de elasticidade não-linear e das propriedades tensão-deformação
plástica,obtidas dos ensaios de carga repetida. Para predizer
o total da deformação da trilha de roda que poderá ocorrer após
um certo número de repetições, cada camada da estrutura é divi
dida em várias subcamadas e a tensão principal maior, o1 ,e a
pressao confinante, o3,sao então calculadas no centro de cada
subcamada abaixo da carga, como ilustrado na figura 6.1.3. As
tensões devem ser calculadas usando uma teoria elástica não-li
near ou viscoelástica rião-linear. As deformações plásticas po
dem então ser calculadas no centro de cada subcamada, usando um
número desejado de aplicações de carga, pela lei tensão-deform~
ção plástica hiperbólica, ou então, fazendo-se uma interpolação
direta das curvas tensão-deformação plástica de laboratório. A
profundidade total da trilha de roda é então obtida pelo somâtó
rio de todos os produtos das deformações plásticas médias no
centro de cada sub~camada pela espessura de cada sub-camada. Is
to é matematicamente expresso por:
121
!! ~ • e
_L N ,e ;
2 ,
• 4
• • • • ., G", e • o • 'O • o -~ -------- - ------- -• -4-b • • " b CÍ3 e o
• • • ------- ------ ---· -• •
4 o ' " e ~ • .. • "• •
' •
-1-.. e, e o
~
_!_ ------ ---------- .--1- Q
e Ú3 , .e " n
FIG. 6.1.3_ 1 d ealização de uma estruro de
da profundidade um pavimento
para
fada.
o cálculo
( Barksdale - 19721.
da trilha ée
onde:
óp total
=
123 n ,;
i=l l
csl? . hi) l
( 4)
ó~otal= profundidade total do afundamento da trilha de roda
abaixo do centro da carga
-p = E: • l
deformaçio plástica média na i~sima sub~camada
hi = espessura da iésirna sub-camada
n = número total de sub-camadas
Este método pode ser aplicado tanto para cama
das nao. e~tãbiiizadas como estabilizadas. Por outro lado,a'firn
de cónsiderar os efeitos das variações nas propriedades dos ma
teriais com o tempo, o processo acima pode ser usado para qual
quer numero de aplicações de carga. A diferença nas deforrna
çoes plásticas entre incrementas sucessivos pode ser sornado pa
ra dar a deforrnaçio permanente total que ocorrerá na estrutura
do pavimento.
Verifica-se, com o exposto acima, que embora a
relaçio hiperb5lica nio tenha sido encontrada para tr~s casos
das argilas ensaiadas, este pode ser aplicado para a deterrnina
çao da profundidade da trilha de roda usando o método .proposto
por Barksdale (1) bastando para isto conhecer a relaçio tensio
deformaçio plástica para as outras camadas que compõem o pavi
mento.
6.2 - VARIAÇÃO DA DEFORMAÇÃO AXIAL PERMANENTE ACUMULADA COM O
!NDICE CBR
Sendo o ensaio CBR, utilizado para o dirnension~
menta de pavimentos, muito difundido, julgou-se oportuno corre-
124
lacioná~lo com parâmetros obtidos de ensaios dinâmicos os quais
permitam simular melhor as solicitações de campo. No caso de
solos arenosos Preussler (13). obteve razoável correlação do ín
dice CBR com o módulo resiliente de amostras compactadas acima
do teor Ótimo de umidade. Procurou-se aqui uma relaçâo com a
deformação axial permanente acumulada a 10000 repetições em so
los argilosos, e umidade superior ou bastante próxima da Ótimo
de compactação, determinada segundo método descrito no capítulo
3.
Realizaram-se ensaios CBR com embebição, para
quatro pontos da curva de compactação, energia In ter.'e Nórmal ,com
a argila amarela-RJ e as argilas vermelhas-RJ, MG e PR; a se
guir traçaram-se as curvas de CBR "versus" umidade.
Paralelamente aos ensaios CBR, realizaram-se e~
saios triaxiais drenados de carga repetida em amostras de solo
submetidas a tensão-desvio de, aproximadamente, 1,40 kgf/cm 2 ,
constante no decorrer de tada ensaio e tensão confinante igual
a 0,21 kgf/cm 2. Determinaram-se as deformações axiais perma
nentes acumuladas após 10000 aplicações de carga para uma condl
ção de umidade da argila vermelha-RJ, três condições de umidade
da argila amarela-RJ e argila vermelha-MG. e du,is da argila ver
melha-.PR. Para cada uma dessas umidades determinou-se o corres
pondente valor de CBR através da curva CBR "versus" umidade. A
tabela 6.2.1 apresenta para cada uma das umidades, a deformação
axial permanente acumulada e o CBR.
A figura 6.2.1 ilustra a variação da deformação
axial permanente acumulada após 10000 aplicações (Eª) com o p
DESCRIÇÃO
Argila amarela-RJ
Argila vcrmelha-RJ
Argila vermelha-MG
Argila vermelha-OR
125
CONDIÇÃO DAS AMJSTRAS
h
( %)
20,2
21,0
ys S 3 (g.f/cm ( %)
1,714 94
1,695 ' 96
23,6 1,613 95
18,6 1,708 86
!
a E:p
-4 X 10
15,06
1 33, 82
210,30
63,48
16, 2 . l, 776 , 82 17, 09
17,4 1,757 86
18,6 1,737 89
16,0 1,781 87
18,9 1,725 93
!
41,85
116, 72
25,19
1 1
1 209,20
CBR
(%)
30
18
5
8
16
13
8 j
17,S
9
TABELA 6. 2 .1 - Sumário dos valores da deformação axial permanente acu
mulada após 10.000 aplicaçoes de carga (1cpª) e CBR.
l 26
220
o 0' <S> 'O .11 200 Íd : ,1. 4·0 1kgf/cm2 :::, E a;: 0.21 k(lf/cm2
a o 1&0 1Duroção do cargo: 0.14 :seo.
<t 'lnt. entre op1io. coroo = 0.86390,. ' Q) o -e X 160
Q) e o E o 140 ~ "' Q) ~ a. o
" .2 CI> 120 X " o
o "' 100
" 18 :-E <> g o
" a.·= 80
"' g. Q)
ºº '8 8 60
gQ ~ o "' .._ •O CI> a.
40
o o 20
o a. w
o o 10 20 50
e B R - (%)
0 - A rgilo amarelo. RJ
ll' - A roi to vermelho. RJ
6 Argila vermelho.Me
<S> Argila vermelho.PR
FIG.6.2.1 _ Variação per mo ne nte aplicações C B R (%).
do deformação acumulado
de cargo re.g 1
40 50
especifico axial após 10000
e om o
127
CBR. Embora nenhuma tentativa tenha sido feita para correlaci.9.
nar a deformação (E:) com o CBR, verifica~se que, para valo
res de CBR inferiores a 15%, há um acréscimo pronunciado da de
formação axial permanente acumulada com o decréscimo do CBR; con
tudo, para valores .de CBR superiores a este a variação da defo.E_
maçao axial permanente acumulada com ,o CBR não é tão significa
tiva.
128
CAP!TULO VII
CONCLUSÕES E SUGESTÕES DE PESQUISA
7.1 - CONCLUSÕES
Baséarido-"se nos resultadõs obtidos nesta investig~
çao, as seguintes conclusões são apresentadas:
1 - O módulo resil,iente dos solos argilosos compactados mostrou
se bastante influenciado pela intensidade da tensão-desvio e
pouco pela da tensão-confinante, confõrme a experiência existente.
2 - A correlação entre o módulo resiliente e a tensão-desviopode
ser representada por um modelo bi-linear na maioria dos ca
sos e, as vezes, por um modelo linear. O modelo bi-linearem
que o módulo decresce muito com a tensão-desvio para valores
pequenos desta é mais comum próximo do Ótimo da curva de com
pactação, considerados os quatro solos estudados e as condi
ções de compactação adotadas.
3 - As deformações axiais,permanente e recuperável, medidas no
ensaio triaxia1 dinãmico dependem do nGmero de aplicações
(N) de carga, aquelas crescendo cumulativamente com N e es
tas diminuindo com N. As equações representativas têm a for
ma:
A A' Ep = K N e Er = K' N , e podem ser utilizadas na previsão
das deformações do subleito e do reforço do subleito, se ar
gilosos.
4 - O efeito da umidade de compactação e ·bàstante· ·· ·signifi-
cativo na relação entre o módulo resiliente e a intensi
dade da tensão-desvio e, geralmente, para valores de ·umidade
elevados o módulo resiliente quase não varia com o acréscimo
da tensão-desvio. Este efeito é também relevante nos valo-
129
res das constantes K e K' que das equaçoes que relacionam a
deformação axial permanente e a d~formação axial recuperi
vel com o numero de aplicações de carga, pois estes coefi-
cientes aumentam com o acréscimo da umidade enquanto que
A e A' praticamente não variam.
5 - A influência do método de compactação (impacto e amassamen
to) na relação entre o módulo resiliente e a intensidade da
tensão-desvio é significativa para umidades acima da umida
de Ótima de compactação. Abaixo da ótima pouca influência
tem o método de compactação. Este fato espelha, na verdade,
a influência da estrutura do solo argiloso :compactado.
6 - A variação do intervalo entre aplicações de carga (0,86 a
2,86 s), para umidades próximas à umidade ótima, pouca in
fluência tem nos valores dos coeficientes K, A, K', e A' das
expressões matemiticas das deformações em função do numero
de repetições.
7 - Notou-se a influência do tempo de cura nos valores de defoE
mação axial permanente que evidencia um efeito de natureza
tixotrÓpicà, porém para a deformação axial recuperivel este
efeito não foi muito significativo.
8 - A relação entre a intensidade da tensão-desvio e a deforma
ção axial permanente acumulada pode ser usada para a estima
tiva do afundamento da trilha de rodas segundo procedimento
proposto por Barksdale (1), embora a relação não seja neces
sariamente hiperbólica.
9 - Uma curva de variação Única da deformação axial permanente
(Epª) acumulada após 10000 repetições com o valor do índice
CBR pôde ser obtida para as quatro argilas ensaiadas,em que
130
há forte decréscimo da deformação com o CBR para valores des
te até 15%.
7.2 - SUGESTOES DE PESQUISA
1 - Prosseguimento dos ensaios triaxiais dinâmicos para investi
gar as características das deformações axiais permanente e
recuperável com o número de aplicações de carga em outros ti
pos de solos argilosos compactados.sob várias condições de
umidade e submetidas a pequenos níveis de tensão, tal que
posteriormente se possa estabelecer correlações entre os
coeficientes K, A, K' e A' que compõem as equações poten
ciais citadas anteriormente e as variávéis tensão-desvio e
umidade, com base em maior número de materiais.
2 - Verificar se o modelo bi-linear que correlaciona o módulo re
siliente com a intensidade de tensão-desvio é representati
vo para outros tipos de argila, e em que condições de com
pactação.
3 - Analisar a relação entre a tensão-desvio repetida e a defo:!:
maçao axial permanente acumulada após 10000 aplicac;ões de
carga para vários tipos de solo.
4 - Pesquisar para várias argilas a relação entre deformação
axial permanente acumulada após 10000 aplicações de carga e
CBR tal que se possa estabelecer uma correlação entre esses
dois parâmetros.
5 - Realizar ensaios nao drenados de carga repetida em argilas
saturadas para que se tenha um conhecimento mais profundo
do desenvolvimento de pressão neutra em solos argilososquan
do submetidos a um carregamento dinâmico.
131
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