Tese 3,7 MB

Contributo para o estudo da utilização do deflectómetro de

impacto ligeiro

Jorge Edgar Rodrigues Lopes

Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Júri Presidente: Prof. Doutor José Álvaro Pereira Antunes Ferreira Orientador: Prof. Doutor José Manuel Coelho das Neves Co-Orientador: CAP/ENGAED António Bruno Antunes Vogal: Prof. Doutor Luís Guilherme de Picado Santos

Setembro 2010

A todos aqueles que tornaram este trabalho possível.

i

Resumo

O deflectómetro de impacto ligeiro é um dispositivo portátil e de fácil operação, que pode ser útil

para a avaliação do desempenho de camadas de aterro e de pavimentos de infra-estruturas de

transporte. Vários e importantes estudos têm sido realizados a fim de alcançar uma melhor

compreensão da adequação deste tipo de deflectómetro a esta finalidade. Este é, também, o

objectivo principal deste trabalho, onde se apresenta um estudo desenvolvido pelo Departamento

de Engenharia Civil e Arquitectura do Instituto Superior Técnico (IST), Universidade Técnica de

Lisboa, em colaboração com o Laboratório de Solos e Pavimentos do Grupo de Engenharia e

Aeródromos da Força Aérea Portuguesa (GEAFA). O estudo é composto por duas partes: a

primeira parte envolveu o estudo bibliográfico sobre a descrição e utilização do deflectómetro de

impacto ligeiro e a colocação ao serviço do equipamento do Instituto Superior Técnico

recentemente adquirido; a segunda consistiu num programa experimental para avaliar a

repetibilidade e a reprodutibilidade do uso dos dois tipos de dispositivos: PRIMA 100 LWD e

Dynatest LWD 3031. Os ensaios da parte experimental foram realizados para diversas condições

de compactação in situ, em termos do teor em água e compacidade. O material foi identificado e

caracterizado através de ensaios laboratoriais. Os resultados e conclusões apresentadas neste

trabalho são importantes para uma melhor prática e investigação sobre a utilização do

deflectómetro de impacto ligeiro, no domínio das infra-estruturas de transportes.

PALAVRAS CHAVE: Estrada, Pavimento, Aterro, Leito de Pavimento, Controlo de Qualidade,

Deflectómetro de Impacto Ligeiro

ii

iii

Abstract

The light falling weight deflectometer is a portable and easy operation device that can be useful for

quality construction of transport infrastructures. Many and important research studies are being

performed in order to achieve a better understanding of the suitability of this kind of deflectometer

for this purpose. This is also the main aim of this paper that presents a study developed by the

Department of Civil Engineering and Architecture of “Instituto Superior Técnico” (IST), Technical

University of Lisbon, in collaboration with the Soils and Pavements Laboratory of the Portuguese Air

Force (GEAFA). The study has comprised two parts: the first part of the study has consisted in an

experimental program to assess the repeatability and reproducibility of the use of the two types of

devices: PRIMA 100 LWD and DYNATEST 3031 LWD; and the second part has involved a set of

experiences in order to achieve a new method to assess the construction control of pavements

subgrade layers by the use of a light falling weight deflectometer. The proposed method is based

on a qualitative evaluation of layer performance related to the compaction effectiveness. The tests

were performed for several in situ compaction conditions in terms of water content and density. The

material was identified and characterized by laboratory tests: sieve analysis, plasticity limits and

Proctor. The results and conclusions presented in this paper are important for a better practice and

further research on construction control based on the light falling weight deflectometer, in the

domain of transports infrastructures.

KEY WORDS: Road, Pavement, Subgrade, Quality control, Light falling weight deflectometer.

iv

v

Agradecimentos

A todos aqueles que participaram na realização desta dissertação.

Um agradecimento especial pela disponibilidade, atenção dispensada, conhecimento transmitido e

pela forma humana como encara o ensino ao Prof. Doutor José Manuel Coelho das Neves.

Agradecer, igualmente, pela disponibilidade, por terem sido parte integral deste documento, pela

forma simpática e paciênte que demonstraram ao longo dos ensaios efectuados, a toda a equipa

do GEAFA, destacando a 1SAR/CMI Rosa Casimiro, o 1SAR/CMI Marcia Baptista, o CADJ/CMI

Rui Garcia, o CADJ/CMI Wilson Luis, 1CAB/CMI Bruno Almeida, ainda, ao Manuel Farinha Ramos,

ao Vitor Faria e um agradecimento muito especial ao CAP/ENGAED António Bruno Antunes, pela

sua vontade de ajudar e pelo contributo dado ao desenvolvimento desta dissertação.

Manifesto o meu agradecimento ao Instituto Superior Técnico e ao GEAFA pelo apoio institucional

concedido.

Aos meus pais, irmã, restante família e amigos.

Á Vanessa.

A todos bem hajam.

vi

vii

Índice

1. Introdução ................................................................................................................................... 1

1.1. Enquadramento do tema .................................................................................................... 1

1.2. Objectivos e metodologia ................................................................................................... 2

1.3. Estrutura do trabalho .......................................................................................................... 2

2. Avaliação “in situ” do Comportamento Mecânico ...................................................................... 5

2.1. Características de Comportamento Mecânico .................................................................... 5

2.2. Avaliação “in situ” da Deformabilidade .............................................................................. 7

2.2.1. Metodologia de Avaliação ........................................................................................... 7

2.2.2. Ensaios com Equipamentos Pesados .......................................................................... 8

2.2.3. Ensaios com Equipamentos Ligeiros ......................................................................... 14

2.3. Conclusões ......................................................................................................................... 17

3. Ensaios com o Deflectómetro de Impacto Ligeiro .................................................................... 19

3.1. Evolução histórica ............................................................................................................. 19

3.2. Tipos de Equipamentos ..................................................................................................... 21

3.3. Apresentação dos equipamentos utilizados no estudo .................................................... 23

3.3.1. 3031 LWD – Dynatest ................................................................................................ 23

3.3.2. Prima 100 LFWD – Grontmij‐Carl Bro ........................................................................ 26

3.4. Comparação dos Equipamentos ....................................................................................... 27

3.4.1. Montagem do DIL ...................................................................................................... 28

3.4.2. Especificações ............................................................................................................ 30

3.4.3. Placa de Carga ........................................................................................................... 31

3.4.4. Sistema de Amortecedores ....................................................................................... 32

3.4.5. Componentes adicionais: Massas e geofones ........................................................... 32

3.4.6. Conexões e Software ................................................................................................. 33

3.4.7. Calibração .................................................................................................................. 36

3.4.8. Realização do Ensaio ................................................................................................. 37

3.5. Interpretação dos Resultados dos Ensaios ........................................................................ 38

3.5.1. Factores que Influenciam os Resultados ................................................................... 38

3.5.2. Cálculo do Módulo de Deformabilidade ................................................................... 41

3.6. Conclusões ......................................................................................................................... 43

viii

4. Caso Prático ............................................................................................................................... 45

4.1. Apresentação e descrição do estudo ................................................................................ 45

4.2. Descrição dos locais de ensaio .......................................................................................... 46

4.3. Propriedades do solo......................................................................................................... 47

4.4. Procedimento do ensaio de deflectómetro de impacto ligeiro ........................................ 50

4.5. Avaliação das características “in situ” do solo .................................................................. 52

4.6. Análise e interpretação dos resultados ............................................................................. 56

4.6.1. Considerações iniciais ............................................................................................... 56

4.6.2. Análise comparativa dos equipamentos ................................................................... 57

4.6.3. Análise do Módulo de Deformabilidade ................................................................... 65

5. Conclusões e Trabalhos Futuros ............................................................................................... 69

5.1. Conclusões ......................................................................................................................... 69

5.2. Trabalhos Futuros .............................................................................................................. 70

Bibliografia ........................................................................................................................................ 73

Anexos ............................................................................................................................................... 77

Anexo I – Resultados obtidos in situ e Deflexão Normalizada .......................................................... 79

Anexo II – Análise da Repetibilidade e Reprodutibilidade ................................................................ 89

Anexo III – Módulo de Deformabilidade ........................................................................................... 91

ix

Índice de Figuras

Figura 2.1 – Modelo de Boussinesq .................................................................................................... 6

Figura 2.2 – Exemplo de bacias de deflexão ...................................................................................... 7

Figura 2.3 – Ensaio de carga com placa efectuado pelo GEAFA ....................................................... 9

Figura 2.4 – Esquema de Ensaio de Carga com Placa Estático ...................................................... 10

Figura 2.5 – Esquema de ensaio com deflectómetro de impacto ..................................................... 11

Figura 2.6 – Deflectómetro de impacto ............................................................................................. 11

Figura 2.7 – Esquema do ensaio com a Viga Benkleman ................................................................ 12

Figura 2.8 – Ensaio com a Viga Benkleman ..................................................................................... 13

Figura 2.9 – Dynaflect ....................................................................................................................... 13

Figura 2.10 – Soil Stiffness Gauge – GeoGauge .............................................................................. 15

Figura 2.11 – Dynamic Cone Penetrometer ...................................................................................... 16

Figura 3.1 – TRL Foundation Tester (TFT) ....................................................................................... 19

Figura 3.2 - Sequência temporal da força de impacto exercida pelo DIP e assentamento gerado . 20

Figura 3.3 – Evolução nos dados recolhidos em ensaios com o DIL ............................................... 20

Figura 3.4 – Elementos constituintes do DIL convencional .............................................................. 21

Figura 3.5 – Ensaio com o Loadman ................................................................................................ 22

Figura 3.6 – Ensaio com o DIL 3031 LWD da Dynatest ................................................................... 24

Figura 3.7 – Componentes do DIL 3031 LWD da Dynatest .............................................................. 25

Figura 3.8 - Ensaio com o DIL Prima 100 ......................................................................................... 26

Figura 3.9 – Componentes do DIL Prima 100 ................................................................................... 26

Figura 3.10 – Processo de montagem do DIL 3031 LWD ................................................................ 29

Figura 3.11 – Sistema de mudança de placa de carga do DIL 3031 LWD ....................................... 31

Figura 3.12 – Sistema de mudança de placa de carga do DIL Prima 100 ....................................... 31

Figura 3.13 - Sistema de amortecedores dos DIL ............................................................................ 32

x

Figura 3.14 – Verificação da distância entre os geofones adicionais e a unidade principal ............ 33

Figura 3.15 – Módulo wireless do DIL 3031 LWD ............................................................................. 34

Figura 3.16 – Screen do programa LWD 3031 ................................................................................. 34

Figura 3.17 – Exemplo da informação, in situ, do LWD 3031 ........................................................... 35

Figura 3.18 – Antena Wireless Prima 100 ........................................................................................ 35

Figura 3.19 - Informação in situ do Prima 100 .................................................................................. 36

Figura 3.20 – Sequência de queda da massa no decorrer de um ensaio com 3031 LWD .............. 37

Figura 3.21 – Manípulo de reposicionamento do geofone central do 3031 LWD ............................. 39

Figura 3.22 – Bacia de deflexão perfeita .......................................................................................... 40

Figura 3.23 – Bacias de deflexão com diminuição da deformação registada .................................. 40

Figura 3.24 – Bacia de deflexão com ressalto da placa de carga .................................................... 40

Figura 4.1 – Pista de corrida da Base Aérea de Alverca .................................................................. 46

Figura 4.2 – Mancha de empréstimo do Campo de Tiro de Alcochete............................................. 47

Figura 4.3 – Condições da mancha de empréstimo do Campo de Tiro de Alcochete ..................... 47

Figura 4.4 – Estratificação do pavimento na pista de corrida da Base Aérea de Alverca ................ 48

Figura 4.5 – Curva granulométrica do saibro .................................................................................... 48

Figura 4.6 – Curva de compactação do saibro ................................................................................. 50

Figura 4.7 - Localização e disposição dos pontos de ensaio na pista de corrida da Base Aérea de

Alverca ............................................................................................................................................... 51

Figura 4.8 - Localização e disposição dos pontos de ensaio no Campo de Tiro de Alcochete ....... 51

Figura 4.9 – Ensaio com o gamadensímetro .................................................................................... 53

Figura 4.10 – Ensaio com a garrafa de areia .................................................................................... 54

Figura 4.11 – Relação dos valores de baridade húmida e de teor em água volumétrico entre o

gamadensímetro e a garrafa de areia ............................................................................................... 55

Figura 4.12 – Resultados obtidos nos pontos de ensaio 4, 5 e 6 da 2ª campanha .......................... 57

Figura 4.13 - Correlação das deflexões normalizadas obtidas nos ensaios com os DIL ................. 58

xi

Figura 4.14 - Valores de deflexão normalizada nos oito pontos de ensaio na 1ª campanha ........... 60

Figura 4.15 – Evolução da estabilização da deflexão em função do número de repetições de ensaio

(1ª Campanha) .................................................................................................................................. 61

Figura 4.16 - Valores da deflexão normalizada nos pontos de ensaio 1, 2 e 3 da 2ª campanha..... 62

Figura 4.17 - Evolução da estabilização da deflexão em função do número de repetições de ensaio

(2ª Campanha) .................................................................................................................................. 63

Figura 4.18 – Correlação do módulo de deformabilidade com o estado hídrico .............................. 66

Figura 4.19 - Correlação do módulo de deformabilidade com o estado de compacidade ............... 67

xii

xiii

Índice de Quadros

Quadro 3.1 - Descrição das componentes do DIL 3031 LWD da Dynatest ..................................... 25

Quadro 3.2 - Descrição das componentes do DIL Prima 100 .......................................................... 27

Quadro 3.3 – Especificações técnicas do 3031 LWD e do Prima 100 ............................................. 30

Quadro 3.4 - Pressão aconselhada a aplicar, pela Dynatest, no decorrer de um ensaio, consoante

o tipo de camada ............................................................................................................................... 33

Quadro 3.5 - Coeficientes de Poisson aconselháveis consoante o material a ensaiar .................... 42

Quadro 4.1 – Fracções granulométricas do saibro ........................................................................... 49

Quadro 4.2 – Caracterização da plasticidade do saibro ................................................................... 49

Quadro 4.3 – Classificações do saibro ............................................................................................. 50

Quadro 4.4 – Valores obtidos com o gamadensímetro na 1ª campanha de ensaios ....................... 53

Quadro 4.5 - Valores obtidos com o gamadensímetro na 2ª campanha de ensaios ....................... 53

Quadro 4.6 – Valores da garrafa de areia na 1ª campanha de ensaios ........................................... 54

Quadro 4.7 - Valores da garrafa de areia na 2ª campanha de ensaios ............................................ 54

Quadro 4.8 – Valores corrigidos e obtidos com o gamadensímetro na 1ª campanha de ensaios ... 55

Quadro 4.9 – Valores obtidos com o gamadensímetro na 2ª campanha de ensaios, corrigidos ..... 55

Quadro 4.10 – Análise da repetibilidade e reprodutibilidade dos valores da deflexão ..................... 64

Quadro 4.11 - Análise da repetibilidade e reprodutibilidade dos valores da força de impacto ......... 64

Quadro 4.12 - Valores do módulo de deformabilidade da 1ª campanha .......................................... 65

Quadro 4.13 - Valores do módulo de deformabilidade da 2ª campanha .......................................... 66

Quadro I.1 - 3031 LWD – Base Aérea de Alverca – 1ª Campanha .................................................. 79

Quadro I.2 - Prima 100 – Base Aérea de Alverca – 1ª Campanha ................................................... 81

Quadro I.3 - 3031 LWD – Campo de Tiro de Alcochete – 2ª Campanha ......................................... 83

Quadro I.4 - Prima 100 – Campo de Tiro de Alcochete – 2ª Campanha .......................................... 66

xiv

Quadro II.1 - Análise à Deflexão ....................................................................................................... 89

Quadro II.2 - Análise à Força de Impacto ......................................................................................... 90

Quadro III.1 - 3031 LWD – Base Aérea de Alverca – 1ª Campanha ................................................ 91

Quadro III.2 - 3031 LWD – Campo de Tiro de Alcochete – 2ª Campanha ....................................... 93

xv

Abreviaturas

A – Factor de rigidez da placa de carga;

a – Raio da placa de carga;

CVr – Coeficiente de variação da repetibilidade;

CVR – Coeficiente de variação da reprodutibilidade;

D – Deflexão;

E– Módulo de deformabilidade;

Eeq – Módulo de deformabilidade equivalente;

Emédio – Módulo de deformabilidade médio;

Er- Módulo de deformabilidade à distância r do centro;

P – Pressão de contacto;

r- Distância do sensor ao centro;

Wp – Teor em água no ponto p;

Wopt – Teor em água óptimo.

Simbologia Grega

ε r – extensão reversível ou elástica;

γs – Baridade seca;

γmax – Baridade seca máxima;

ν – coeficiente de Poisson;

σ d – tensão deviatórica;

σ – tensão aplicada.

xvi

xvii

Siglas

AASHTO – American Association of State Highway and Transport Officials

ASTM – American Society for Testing and Materials

CBR – California Bearing Ratio

DCP – Dynamic Cone Penetrometer

DIL – Deflectómetro de Impacto Ligeiro

GEAFA – Grupo de Engenharia e Aeródromos da Força Aérea

FWD – Falling Weight Deflectometer

GDP – German Dynamic Plate

INIR – Instituto de Infra-Estruturas Rodoviárias

IST – Instituto Superior Técnico

LCPC – Laboratoire Central des Ponts et Chaussées

LFWD – Light Falling Weight Deflectometer

LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil

LNEC E – Especificação do LNEC

LSP – Laboratório de Solos e Pavimentos

LWD – Light Weight Deflectometer

NP – Norma Portuguesa

PDA – Personal Digital Assistant

PFWD – Portable Falling Weight Deflectometer

SSG – Soil Stiffness Gauge

TFT – Transport Research Laboratory Foundation Test

US – United States

WASHO – Western Association of State Highway Organizations

xviii

CONTRIBUIÇÃO PARA O ESTUDO DA UTILIZAÇÃO DO DEFLECTÓMETRO DE IMPACTO LIGEIRO

1

1. Introdução

1.1. Enquadramento do tema

A avaliação estrutural de pavimentos rodoviários tem evoluído no sentido de tentar reproduzir, o

mais fielmente possível, a passagem dos rodados dos veículos, permitindo conhecer o

comportamento das camadas face a isso, em termos dos estados de tensão e de deformação

instalados.

Durante muito tempo, a avaliação estrutural dos pavimentos e respectiva fundação foi baseada em

ensaios de carregamento estático, que introduziam grandes forças nos materiais conduzindo-os à

rotura. Contudo, o comportamento real que se observa nos pavimentos quando sujeitos à

passagem do tráfego é diferente. Assim, houve a necessidade de melhorar a forma como os

equipamentos efectuavam a auscultação, surgindo os ensaios de carga dinâmica, que permitem

assim considerar o comportamento cíclico dos materiais devido às solicitações do tráfego. Foram

então desenvolvidos, pelos diferentes fabricantes, vários tipos de equipamentos que cumprem este

objectivo, sendo quase todos no geral de grande porte e com uma elevada capacidade de indução

de carga no pavimento.

O Deflectómetro de Impacto Ligeiro (DIL) surge, em meados dos anos 90, como uma ferramenta

de análise com recurso a carga dinâmica mas num formato ligeiro, o que implica uma menor

capacidade de indução de forças sobre os materiais. Por outro lado, tem a vantagem de tornar o

equipamento facilmente transportável e com um baixo custo associado.

Considera-se que o DIL poderá ser uma mais valia na avaliação estrutural de pavimentos,

principalmente em cenários de obra, pois a sua estrutura e forma de funcionamento permitem a

realização de ensaios sem interferir com os trabalhos. O DIL apresenta a desvantagem de pouca

capacidade de carga mas, ainda assim, é uma ferramenta de auscultação que permite caracterizar

fundações ou bases granulares. Este facto pode apresentar vantagens, principalmente na

construção de estradas para baixo tráfego, onde muitas das vezes não ocorre qualquer

auscultação prévia das condições de fundação. Para estes casos, o DIL poderá ser uma boa

ferramenta de análise.

A presente dissertação tem como objectivo contribuir para o estudo do Deflectómetro de Impacto

Ligeiro, que aparentemente tem sido pouco usado em cenários reais no contexto nacional, mas

que se considera ter vantagens para ser potenciada ainda mais a sua utilização.


2

1.2. Objectivos e metodologia

O estudo desenvolvido neste documento pretende analisar a utilização do Deflectómetro de

Impacto Ligeiro na avaliação do desempenho em termos de comportamento mecânico de camadas

compactadas de materiais não-ligados, associadas a pavimentos e camadas de aterro ou mesmo

fundo de escavação. Pretende-se aprofundar o conhecimento sobre a utilização deste

equipamento relativamente a parâmetros, não só associados a características do equipamento e

sua operação mas também relativamente a propriedades e parâmetros de estado do material.

Com vista à concretização destes objectivos, o presente trabalho foi desenvolvido com base na

seguinte metodologia:

• Pesquisa bibliográfica, com o objectivo de aprofundar o conhecimento sobre a análise

estrutural de camadas de pavimento in situ, bem como, perceber qual o enquadramento do

deflectómetro de impacto ligeiro neste tipo de avaliações. Pesquisando que estudos

haviam sido efectuados até à data e quais as suas conclusões.

• Caso prático de estudo, com a realização de ensaios com recurso a dois deflectómetros de

impacto ligeiros de fabricantes diferentes, com posterior análise e interpretação dos

resultados obtidos.

No que diz respeito ao desenvolvimento do caso prático, pretendeu-se contribuir para os seguintes

objectivos mais específicos:

• Análise comparativa entre deflectómetros de impacto ligeiro de fabricantes diferentes.

• Análise da influência de aspectos de operação com influência na qualidade dos resultados,

como por exemplo o número de quedas da massa (força de impacto) associada a uma

estabilização dos resultados da deflexão.

• Análise da repetibilidade e reprodutibilidade entre equipamentos relativamente aos valores

de deflexão e de força de impacto.

• Análise do módulo de deformabilidade calculado para as condições de estado dos

materiais em estudo (estados hídrico e de compacidade).

1.3. Estrutura do trabalho

A presente dissertação encontra-se dividida em cinco capítulos, que estão definidos como:

Capítulo 1: “Introdução” – Faz-se um enquadramento do tema em estudo, indicando os principais

objectivos, metodologia de trabalho e a sua estrutura.


3

Capítulo 2: “Avaliação “in situ” do Comportamento Mecânico” – Neste capítulo caracteriza-se o

comportamento mecânico de camadas de pavimentos, indicando o modelo correntemente aplicado

na sua análise, e os equipamentos de auscultação in situ.

Capítulo 3: “Ensaios com o Deflectómetro de Impacto Ligeiro” – Trata-se de um capítulo onde se

pretende dar a conhecer o deflectómetro de impacto ligeiro, a sua história evolutiva e a norma

associada ao método de ensaio. É objectivo deste capítulo, de forma sucinta, explicar o processo

de montagem do equipamento e identificar as componentes que o integram.

Capítulo 4: “Caso Prático” – Neste capítulo dá-se a conhecer o caso prático de estudo, no qual se

realizaram ensaios com recurso a dois deflectómetros de impacto ligeiros de fabricantes diferentes.

Com os resultados obtidos, efectuou-se uma análise comparativa para as situações estudadas,

bem como, procurou avaliar-se a relação dos módulos de deformabilidade calculados com os

parâmetros de estado do solo (teor em água e baridade).

Capítulo 5: “Conclusões e Trabalhos Futuros” – No capítulo final são apresentadas as principais

conclusões a que se chegou com os ensaios práticos realizados, tentando com isso contribuir para

um maior conhecimento da utilização do deflectómetro de impacto ligeiro. Descrevem-se, ainda,

alguns trabalhos futuros que poderão ajudar ao aprofundamento do estudo iniciado com este

trabalho e da utilização deste equipamento.


4


5

2. Avaliação “in situ” do Comportamento Mecânico

2.1. Características de Comportamento Mecânico

A avaliação in situ das características do comportamento mecânico de camadas de pavimentos e

aterros, é fundamental no projecto de vias de comunicação. A análise estrutural da constituição de

um pavimento e respectiva fundação tem-se desenvolvido de forma a permitir o cálculo de tensões,

deformações e deslocamentos com uma maior aproximação ao comportamento real de uma

estrutura em serviço.

O comportamento mecânico das camadas de um pavimento é, assim, simulado com base em

modelos, onde os atributos para input são valores empiricamente obtidos, ou provenientes de

resultados de ensaios in situ e em laboratório.

Durante muito tempo, esta avaliação foi estabelecida pelo ensaio CBR – “California Bearing Ratio”,

que permitia avaliar a força necessária para fazer penetrar um cilindro de aço, até certa

profundidade e a determinada velocidade. A obtenção do CBR, medida indirecta da resistência do

solo, não representa no entanto com realismo o tipo de solicitações a que uma estrutura rodoviária

está sujeita em serviço. Por isso, houve a necessidade de desenvolver novas abordagens que

representassem melhor o comportamento de um pavimento sujeito ao rolamento de veículos. [1,2]

Actualmente, o projecto de pavimentos baseia-se na análise estrutural das camadas envolvidas,

através da caracterização das mesmas em termos do seu comportamento mecânico traduzido

pelos modelos mais adequados: comportamento elástico, comportamento elásto-plástico,

comportamento viscoso, comportamento visco-elástico, comportamento linear, comportamento não

linear. Outros modelos poderão ser estabelecidos de maior complexidade. No entanto, a prática

corrente de projecto tem privilegiado os modelos mais simples de comportamento, desde que

obviamente conducentes a soluções do lado da segurança, mas que se baseiam em parâmetros

simples e fáceis de obter em estudos de campo ou laboratoriais. É este o caso do comportamento

linear, simplesmente caracterizado por um módulo de deformabilidade e um coeficiente de

Poisson, ainda que associados a outros factores, como por exemplo o valor e frequência da força

aplicada, a temperatura, ou outros, para contemplar indirectamente comportamento não lineares

ou de natureza viscosa que caracterizam certos materiais [1].

Fazendo um pouco de história em modelos de comportamento simples, tem-se a primeira e mais

básica modelação associada à teoria de Boussinesq, desenvolvida em 1885, para o cálculo das

tensões verticais em função de cargas aplicadas num solo. No que respeita à distribuição de

tensões, esta teoria assume os pressupostos da análise elástica [1,3,4]:

• O material é homogéneo.


6

• O material é isotrópico, possuindo as mesmas propriedades elásticas em qualquer

direcção.

• Cada camada é transversalmente infinita.

• As camadas podem ou não ser consideradas ligadas entre si e têm dimensão finita,

excepto a fundação.

• As tensões são caracterizadas pela constantes elásticas E (módulo de elasticidade) e (coeficiente de Poisson).

Este modelo resulta do desenvolvimento de equações diferenciais para cargas aplicadas,

combinadas com a lei de Hooke, fornecendo as tensões a uma profundidade z e afastada da

vertical de aplicação da carga (figura 2.1) [5].

Figura 2.1 – Modelo de Boussinesq [6]

Assim, a tensão de contacto (σ(x,y)), pelo modelo elástico de Boussinesq, é função de elipsóides

que dependem da força de impacto aplicada no solo (P) e a da posição (x,y) (2.1 e 2.2) [4].

(2.1)

Estas aplicações de cargas obrigam o material a deformar-se. Como se considera o solo elástico,

este recupera da energia de deformação que lhe é aplicada. Daqui, resulta um parâmetro bem

conhecido na caracterização de materiais, designado por módulo de deformabilidade. Este, por sua

vez, é obtido com base na relação entre a tensão desviatória e a deformação recuperável (2.2) [7].

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8

Estas representações gráficas, e principalmente o seu valor de pico são usados para a

caracterização da capacidade resistente de um material, sendo obtidos in situ, graças a ensaios de

carregamento do pavimento.

Os ensaios de carregamento são assim realizados com recurso a equipamentos específicos, que

se podem distinguir como destrutivos ou não destrutivos. Onde os primeiros implicam uma recolha

de amostra no local para posteriores ensaios em laboratório, enquanto os segundos baseiam-se

numa análise in situ e sem danificar o pavimento [2].

A classificação dos ensaios “in situ”, numa abordagem clássica, encontra-se divida em ensaios de

cargas rolantes ou pontuais, consoante a forma de aplicação da carga. No caso de equipamentos

de carga pontual, a força pode ainda ser aplicada de forma estática ou dinâmica [2]. Trata-se de

uma classificação que permite distinguir os equipamentos pela forma como transmitem forças ao

pavimento. Contudo, no presente documento efectua-se uma abordagem com base numa

perspectiva diferente relacionada com o carácter portátil do equipamento, a sua facilidade e

rapidez de manuseio e custo associado. Com base nisso, optou-se por uma classificação que os

distingue como pesados ou ligeiros.

Na análise das deformações de camadas de pavimentos é importante ter noção da ordem de

grandeza das deformações expectáveis, permitindo uma boa leitura in situ dos resultados. Assim,

em solos e materiais granulares de pavimentos, de estradas e auto-estradas, são esperadas

deformações na ordem dos 10-4, para fundações na ordem dos 10-2, sendo que nos aterros de

solos moles são de 10-1 [10]. É igualmente relevante percepcionar quais os factores que interferem

nas medições da deformabilidade, como o caso dos parâmetros intrínsecos do solo: granulometria,

características físicas e litológicas; os parâmetros de estado, como o estado de tensão,

compacidade e teor em água, ou ainda, o facto de se tratarem ou não de camadas homogéneas.

Apresentam-se, em seguida, exemplos de equipamentos utilizados neste tipo de análises.

2.2.2. Ensaios com Equipamentos Pesados

Entende-se por equipamento pesado todo aquele que necessita de veículo automóvel para

realização do ensaio ou para se fazer transportar em reboque. São equipamentos que produzem

elevadas cargas de impacto no solo, devido à sua capacidade de mobilização de forças. Existem

diversos instrumentos com estas características, dos quais se destacam:

a) Ensaio de Carga com Placa – carregamento estático.

b) FWD – Falling Weight Deflectometer – carregamento dinâmico.

c) Viga de Benkleman – carregamento quase-estático.


9

d) Dynaflect – carregamento vibratório.

Tratam-se, assim, de ensaios que permitem a obtenção das bacias de deflexão de um pavimento

através de acções de carregamento diferentes. Da bibliografia consultada verificou-se que não

existe uma correlação única dos dados e resultados obtidos por eles.

a) Ensaio de Carga com Placa

O ensaio de carga com placa, ensaio estático, foi um dos primeiros métodos a surgir para a

medição de deformações em função de cargas aplicadas, tendo sido utilizado pela primeira vez em

1948 na avaliação dos aeroportos de Sarnia e Ottawa, no Canadá [11].

Na Figura 2.3 é possível visualizar um ensaio de carga com placa efectuado pelo GEAFA na Base

Aérea do Montijo para a obtenção da capacidade de carga da fundação de uma pista desactiva.

Figura 2.3 – Ensaio de carga com placa

De uma forma genérica, o equipamento consiste numa placa rígida circular que assenta

directamente no solo. A aplicação de carga é conseguida com um macaco hidráulico, tendo uma

célula de carga para medição da força aplicada e deflectómetros ou transdutores de deslocamento

para medição dos deslocamentos verticais. Na Figura 2.4, é possível verificar o esquema de um

ensaio de carga com placa estático.


10

Figura 2.4 – Esquema de Ensaio de Carga com Placa Estático [12]

O ensaio pode seguir por exemplo as normas ASTM D1196-93: Standard Test Method for

Nonrepetitive Static Plate Load Tests of Soils and Flexible Pavement Components, for Use in

Evaluation and Design of Airport and Highway Pavements e a ASTM D1195-93: Standard Test

Method for Repetitive Static Plate Load Tests of Soils and Flexible Pavement Components, for Use

in Evaluation and Design of Airport and Highway Pavements. Outras normas existem, como por

exemplo a norma francesa que permite obter módulos de deformabilidade na descarga, que se

podem associar para avaliar as condições efectivas de compactação da camada.

Como desvantagens do ensaio de carga com placa, apresenta o facto de ser trabalhoso e moroso,

bem como, de custo elevado [11]. Em consequência disso, encontra-se cada vez mais em desuso,

sendo substituído por ensaios mais práticos, simples e rápidos. Trata-se de um equipamento

pesado, na medida em que a realização do ensaio está depende do uso de um camião.

b) Ensaio de Carga com Deflectómetro de Impacto

O “Falling Weight Deflectometer” – FWD – conhecido na literatura portuguesa como deflectómetro

de impacto, é um equipamento cujo princípio de funcionamento (Figura 2.5) consiste na queda

deliberada de uma massa suspensa, sobre amortecedores de borracha, transmitindo impulso a

uma placa de carga que se encontra assente na superfície a ensaiar. Daqui, resulta a produção de

tensões e extensões relativamente comparáveis. O equipamento regista a deflexão originada por

meio de sensores, que deverão ser colocados ao longo da superfície da camada, obtendo assim, a

bacia de deflexão (linha de deslocamentos). [1]


11

Figura 2.5 – Esquema de ensaio com deflectómetro de impacto [adaptado de 13]

O equipamento clássico, trata-se de um reboque que deverá ser atrelado a um veículo, como se

visualiza na Figura 2.6. No entanto, existem actualmente versões que incorporam o equipamento

no interior de carrinhas de dimensões adequadas.

Figura 2.6 – Deflectómetro de impacto [14]

O FWD trata-se de um ensaio não destrutivo, estando normalizado pela ASTM D4694 – “Standard

Test Method for Deflections With a Falling-Weight-Type Impulse Load Device”.

A placa de carga, tipicamente, tem diâmetro de 300 ou 450 mm, sendo que a força a aplicar

deverá, no mínimo, aproximar-se dos 65 kN. [15]

Existem diversos modelos de FWD, consoante as necessidades de carga a aplicar. A Dynatest, por

exemplo, dispõem de modelos como o 800E FWD com massas na ordem dos 50 a 350 kg

provocando forças de impacto entre os 7 e os 120 kN ou, para casos mais pesados, o 8081 com

massa entre os 200 e os 700 kg, provocando um impacto entre os 30 e os 240 kN [16]. Trata-se,

por isso, de um equipamento pesado para auscultação da capacidade resistente de pavimentos.

Este tipo de equipamentos mais pesado é útil na caracterização de pavimentos com maior

capacidade de carga, como é o caso de pavimentos de aeroportos.

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13

Figura 2.8 – Ensaio com a Viga Benkleman [17]

O ensaio é pontual e tem como desvantagem o elevado de tempo de execução, o que não é

compatível com a execução de várias medições de deflexão [11]. Este ensaio, em desuso, tem a

desvantagem de ser realizado com o veículo de ensaio a baixa velocidade, o que não corresponde

às velocidades de circulação do tráfego actualmente.

d) Ensaio Dynaflect

O Dynaflect foi o primeiro aparelho disponível comercialmente a utilizar o modo dinâmico de

carregamento [11].

Trata-se de um equipamento para medição da deflexão num pavimento com a aplicação de uma

carga dinâmica (vibratória), através de rotação, a 480 rpm ou em 8 ciclos por segundo, de duas

rodas de aço, revestidas de borracha, distanciadas a 50,8 cm entre si. A deflexão é medida por

meio de 5 geofones.

O Dynaflect consiste numa unidade que deverá ser atrelada a um veículo (Figura 2.9), sendo que

este deverá disponibilizar uma bateria de 12 volt..

Figura 2.9 – Dynaflect [18]


14

O Dynaflect apresenta como principais desvantagens o facto de não permitir a variação da

frequência, nem do carregamento aplicado, bem como, o facto de não registar a deflexão

directamente no ponto de aplicação de carga [18].

2.2.3. Ensaios com Equipamentos Ligeiros

Entende-se por equipamento ligeiro todo aquele que seja facilmente transportável.

Os equipamentos ligeiros são ferramentas com um desenvolvimento recente. Embora não

substituam os ensaios com equipamento pesado, permitem no entanto uma avaliação também

adequada da deformabilidade de camadas de pavimentos, com um baixo custo associado.

Para o presente estudo, realizaram-se ensaios com recurso a um equipamento deste tipo,

nomeadamente o deflectómetro de impacto ligeiro – DIL.

O surgimento de equipamentos ligeiros ocorreu ainda antes do desenvolvimento do DIL, com

ensaios para medição da rigidez de solos in situ. São exemplos o Clegg Hammer, o Natural

Vibration Method, o Dynamic Cone Penetrometer ou, mais recentemente, o Soil Stiffness Gauge.

Como exemplos de equipamentos ligeiros apresentam-se:

a) Ensaio de Carga com Deflectómetro de Impacto Ligeiro

b) Ensaio com “Soil Stiffness Gauge”

c) Ensaio com “Dynamic Cone Penetrometer”

De acrescentar que, de uma forma geral, são equipamentos que necessitam apenas de um

operador e com poucas manutenções.

a) Ensaio de Carga com Deflectómetro de Impacto Ligeiro

O Deflectómetro de Impacto Ligeiro (DIL), conhecido na literatura estrangeira como Light Weight

Deflectometer (LFWD) ou como Portable Falling Weight Deflectometer (PFWD), é um ensaio

dinâmico de carga com placa, com um princípio de funcionamento idêntico ao FWD, onde a força

de impacto é gerada pela queda de uma massa sobre um sistema de amortecedores, transmitindo

impulso ao solo através de uma placa de carga.

Este equipamento diz respeito ao objecto de estudo da presente dissertação, pelo que será

explorado mais à frente com maior detalhe. As vantagens encontram-se associadas à sua

mobilidade, facilidade de transporte e possibilidade de realização de ensaios em locais de difícil

acesso, como trincheiras de escavação.


15

Devido às semelhanças de tipo de ensaio, vários estudos comparam resultados entre o DIL e o

FWD. Destaca-se o estudo de Kilvac et al. [19] onde o valor obtido de coeficiente de correlação

entre estes equipamentos foi de 0,50 a 0,86. Segundo estes autores, os valores do módulo de

deformabilidade obtidos, com recurso ao DIL, são superiores. A um resultado idêntico também

chegaram Steinert et al. [20].

No capítulo 3 encontra-se desenvolvido o estudo sobre este equipamento.

b) Ensaio com “Soil Stiffness Gauge”

O Soil Stiffness Gauge ou SSG, igualmente conhecido pelo nome de uma marca, a GeoGauge, é

um equipamento não destrutivo e não nuclear de medição da deformabilidade in situ de solos.

O GeoGauge (Figura 2.10) pesa cerca de 10 kg, tem 28 cm de diâmetro e 25,4 cm de altura. Trata-

se de um equipamento com um princípio de funcionamento diferente dos restantes apresentados,

visto que a deformabilidade da camada é avaliada através do recurso a impulsos estáticos [21].

Figura 2.10 – Soil Stiffness Gauge – GeoGauge [22]

Este equipamento encontra-se normalizado pela ASTM, com a norma D6758-02. O ensaio é rápido

de realizar, sendo que, em ambiente de obra, torna-se interessante porque também não provoca

interferência e/ou atraso com significado dos trabalhos [23].

O SSG dispõe de um vibrador que produz pequenas forças que são transmitidas à superfície a

ensaiar por meio de um anel. Registando as velocidades de deformação da superfície para

diferentes valores de frequência. O aparelho vibra em 25 tipos de frequências diferentes, que

oscilam entre os 100 e os 200 Hz.

A avaliação da deformabilidade com recurso a este método é influenciada por condições de

fronteira, especialmente pelas camadas subjacentes à superfície testada, bem como, a rigidez da

camada a ensaiar [23].

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17

2.3. Conclusões

A análise e avaliação dos materiais de camadas de pavimentos e aterros têm-se desenvolvido no

sentido de permitir medir e relacionar tensões, deformações e deslocamentos com uma

aproximação, cada vez maior, ao comportamento real do rolamento de veículos.

Existem diversos equipamentos que cumprem o objectivo da avaliação das características de

deformabilidade dos materiais. Foram descritos alguns, que apresentaram, em geral, diferentes

formas de aplicação de forças. Estes equipamentos foram distinguidos em pesados ou ligeiros,

consoante a sua facilidade de transporte e envergadura. Procurou-se abordar as vantagens e

desvantagens de cada um.

No capítulo seguinte descreve-se com maior aprofundamento as características físicas e de

operação do deflectómetro de impacto ligeiro, intimamente relacionado com o tema e objectivo da

presente dissertação.


18

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22

O DIL trata-se de um equipamento facilmente transportável, que se divide em peças quase sempre

singulares, e com uma montagem rápida e simples. Apresenta uma altura de cerca de 1,40 m, com

um peso aproximado a 20 kg e uma carga dinâmica entre os 15 e os 20 kN [26,31].

Pelo seu tamanho e fácil transporte, o equipamento permite, à partida, uma avaliação estrutural de

camadas em ambiente de obra, sem interferir com os trabalhos.

b) Loadman

O Loadman, representado na Figura 3.5, foi desenvolvido em 1991 pela Al-Engineering Oy da

Filândia [19,27]. O equipamento consiste num tubo metálico, em alumínio, com 1170 mm de

comprimento e 132 ou 300 mm de diâmetro, contendo uma massa livre de 10 Kg no seu interior, e

uma carga dinâmica até aos 23 kN [20].

Figura 3.5 – Ensaio com o Loadman [23]

Durante o teste, o Loadman deverá ser inclinado de forma ao peso correr até se conectar a um

suporte electro-magnético. No local do ensaio, dever-se-á assentar o equipamento e pressionar o

botão existente na sua parte superior, de maneira a provocar a queda do peso sobre a placa,

medindo-se o deslocamento vertical provocado [32].

Segundo Kilvac et al. [19] citando um estudo desenvolvido por Pidwerbesky, a correlação entre o

módulo de deformabilidade obtido com o Loadman e o DIL convencional é estabelecida pela

seguinte equação:

EDIL Convencional = 1,06 x ELoadman + 10 (3.1)

O deflectómetro Loadman, como os demais DIL, é facilmente transportável, não necessita de

calibração para solos diferentes e permite uma obtenção de dados in situ.


23

3.3. Apresentação dos equipamentos utilizados no estudo

O presente estudo baseia-se na análise de dois deflectómetros de impacto ligeiros convencionais,

nomeadamente, o 3031 LWD da Dynatest, pertencente ao Instituto Superior Técnico e o Prima 100

LFWD da Grontmij-Carl Bro, propriedade do GEAFA.

Tratam-se de dois DIL convencionais, pelo que é por isso de esperar que possuam componentes e

especificações idênticas. Assim, pretende-se explorar as possíveis pequenas diferenças

existentes, e os efeitos que estas causam nos resultados de ensaios experimentais. É por isso

importante explorar o conteúdo destes equipamentos, tendo como base as especificações técnicas

indicadas pelas marcas.

3.3.1. 3031 LWD – Dynatest

Por volta dos anos 70, a Dynatest apresentou o seu primeiro DIL como uma nova forma de

determinar o módulo de deformabilidade de agregados de pavimentos. Os avanços tecnológicos

recentes, levaram a marca a redesenhar o equipamento inicial, melhorando e actualizando-o.

Assim, a Dynatest ao lançar o modelo 3031 LWD (Figura 3.6), fê-lo com algumas novidades em

relação a versões anteriores, como por exemplo [25]:

• O equipamento foi redesenhado, tornando o seu uso mais cómodo e prático.

• O sistema de amortecedores foi desenvolvido para optimizar o impulso de carga,

permitindo uma maior facilidade na configuração para massas diferentes, sem a

necessidade de ferramentas adicionais.

• O geofone central contém um mecanismo que permite assegurar a sua verticalidade e

posicionamento.

• O sistema de placa dupla foi desenvolvido de forma a permitir o uso de duas placas de

carga num mesmo ponto sem remoção do equipamento.

• Introdução do programa LWDmod, baseado no Elmod usado nos ensaios com o FWD.

Este programa calcula o módulo de deformabilidade.


24

Figura 3.6 – Ensaio com o DIL 3031 LWD da Dynatest

O DIL subdivide-se em peças quase sempre singulares, sendo rápida a sua

montagem/desmontagem. Esta particularidade, associada a um peso standard de 22 Kg,

constituem as suas grandes vantagens.

No que respeita ao equipamento standard, deverá conter as seguintes componentes:

• Unidade principal com célula de carga, módulo electrónico com compartimento para

bateria.

• Placas de carga com diâmetros variáveis.

• Membrana de borracha de 300 mm de diâmetro.

• Haste guia de queda do peso, parte superior e inferior.

• Manípulo gatilho.

• Massa móvel (10 kg).

• Sensor de deformação (geofone).

• CD de Software.

• Carregador para a bateria (AA, RC6) e 4 baterias recarregáveis.

• Amortecedores.

Podem ainda ser adquiridos equipamentos adicionais, tais como:

• Geofones adicionais.

• Mala de transporte.

• Mala de transporte para equipamento opcional.

• Massa móvel adicional (5 e 10 Kg).

• Carrinho de transporte.

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27

Quadro 3.2 - Descrição das componentes do DIL Prima 100

Componente Designação Funcionalidade

1 Haste Hastes metálicas por onde desliza a massa durante o ensaio, parte superior e inferior

2 Unidade Principal Elemento fulcral do DIL, onde constam o módulo electrónico, de recepção e armazenamento de dados, e o geofone central

3 Amortecedores Elementos sobre os quais a massa cai, amortecendo a sua queda

4 Massa Móvel Massa móvel de 10 kg

5 Placa de Carga Placa de carga de 300 mm

6 Módulo Wireless Módulo para ligação Bluetooth com PDA, com função de envio de dados

A Carl Bro disponibiliza ainda equipamento adicional, como acontece com o Dynatest,

nomeadamente, geofones adicionais, massas móveis extra, mala e carrinho de transporte.

De acrescentar que, na sua versão inicial, os dados eram transferidos apenas para computador

portátil, contudo, na mais recente actualização do equipamento foi incorporado um dispositivo

wireless para ligação bluetooth, trazendo consigo ainda mais vantagens no que respeita a

mobilidade e facilidade de uso.

O Prima 100 utilizado pertence ao GEAFA e tem disponível uma PDA Trimble Juno Series.

3.4. Comparação dos Equipamentos

Um dos pontos fortes do deflectómetro de impacto ligeiro é a sua forma simples de funcionamento

na realização do ensaio.

Reserva-se para os respectivos manuais de instruções, uma descrição pormenorizada e exaustiva

da forma de funcionamento dos equipamentos, contudo, e para que se possa efectuar uma análise

comparativa dos DIL em questão, destacam-se algumas das componentes, as diferenças entre

elas, formas de funcionamento e software utilizado.

Para que o presente documento cumpra o objectivo de contribuir para o uso deste equipamento,

torna-se imprescindível dar a conhecer de forma simples, o processo de montagem do DIL, bem

como, a realização do ensaio com este.


28

3.4.1. Montagem do DIL

O processo de montagem do DIL é rápido de executar e padronizado. Apresenta-se, em seguida, a

montagem do DIL 3031 LWD, de forma genérica, salvaguardando-se, posteriormente, as

diferenças existentes em relação ao Prima 100.

O processo de montagem é o descrito seguidamente:

• Começa-se por colocar a placa de carga sobre a membrana de borracha de 300 mm de

diâmetro (Figuras 3.10a e 3.10b). No caso de inexistência da membrana, a placa deverá

ficar assente directamente sobre a superfície a ensaiar.

• Sobre a placa de carga, fazer assentar a unidade principal do DIL (Figura 3.10c), com a

agulha a indicar a placa de 150 mm (Figura 3.10d).

• O encaixe da unidade principal é feito por rotação (Figura 3.10e). Para tal, gira-se a

unidade de forma a ficar seleccionada a placa de 300 mm (Figura 3.10f). Após o encaixe

realizado, poder-se-á seleccionar o diâmetro de placa pretendido para o ensaio.

• Prossegue-se com a ligação da haste inferior à unidade principal, como se visualiza na

Figura 3.10g.

• Adiciona-se, em seguida, os amortecedores (Figura 3.10h). No 3031 LWD existem

diferentes combinações de amortecedores, consoante o peso da massa de queda, pelo

que se aconselha a consultar o respectivo manual de instruções.

• À semelhança dos amortecedores, a massa é introduzida por deslizamento pela haste; • Conecta-se a parte superior à inferior da haste. • Introduz-se o manípulo gatilho, enroscando-o na altura de queda pretendida.

Assim, após este procedimento o DIL estará montado e pronto a estabelecer ligação com o

aparelho de recolha de dados.

A montagem do Prima 100 apresenta ligeiras diferenças em relação ao 3031 LWD, isto porque, a

ligação da placa de carga à unidade principal é efectuada por aparafusamento, pelo que, dever-se-

á escolher logo à partida o diâmetro de placa pretendido. Existe, ainda, diferença na aplicação dos

amortecedores que, neste caso, é realizada por enroscamento destes.


30

3.4.2. Especificações

Neste capítulo pretende-se dar a conhecer as especificações técnicas dos deflectómetros usados

no caso prático. Assim, no Quadro 3.3 expõem-se as características de cada um deles, com base

nas informações disponibilizadas pelos fabricantes.

Quadro 3.3 – Especificações técnicas do 3031 LWD e do Prima 100

Dynatest 3031 LWD

Prima 100 LFWD

Dimensões Altura Equipamento (m) 1,38 1,28

Peso (equip. standard) (kg) 22 17 Massa Móvel (standard) (kg) 10 10

Massas Móveis adicionais (kg) 5 - 10 5 - 10 Massa Móvel Máx. (kg) 20 20 Altura Queda Máx. (cm) 85 85

Características da Carga Diâmetro da Placa (mm) 100 – 150 – 300 100 – 200 - 300

Gama de Carga (kN) 1 a 15 (> 15 com massa móvel

máx.)

1 a 15

Duração do Impulso de Carga (ms) 15 a 30 15 a 25 Forma do Impulso essenc. Semi-

sinusoidal essenc. Semi-

sinusoidal Tempo de Ascenção * Aprox. 8 mseg

Célula de Carga Exactidão (kPa) 2%± 2 1%± 1

Precisão/Resolução (kN) 0,0003 0,1 Alcance (kN) 0-25 *

Frequência de Alcance (Hz) * 0-400

Sensor de Deflexão Tipo de Sensor Geofone Geofone

Número 1 a 3 1 a 3 Gama de medida (µm) 2200 2200

Frequência de Amostragem/Gama de Frequência (Hz) 4 000 0, 2 – 300

Período de Amostragem (ms) 60-120 * Exactidão (µm) 2%± 2 ±2% Resolução (µm) 0,1 1

* Valores não indicados nas especificações técnicas dos respectivos equipamentos

A norma ASTM indica valores mínimos, que os equipamentos devem cumprir, em algumas das

suas características, nomeadamente, na célula de carga que deverá ter uma precisão de ±0,1 kN,

e no sensor de deflexão, que deverá cumprir como requisito, uma precisão de ±2 µm. Em ambos

os casos, a exactidão deverá ser de ± 2% [33].

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32

3.4.4. Sistema de Amortecedores

O sistema de amortecedores, conhecido na literatura inglesa como “Buffers”, é uma das

componentes onde existe maior distinção entre os modelos.

Os DIL apresentam diferenças na forma, no sistema de aplicação e nos materiais que constituem

os amortecedores. Assim, o 3031 LWD dispõem de um sistema de amortecedores amovível

(Figura 3.13a), com 4 almofadas diferentes que se devem conjugar consoante o peso a usar no

ensaio. No caso do Prima 100, o sistema é fixo (Figura 3.13b), podendo alternar-se apenas entre

dois tipos, com maior ou menor rigidez.

a) 3031 LWD b) Prima 100

Figura 3.13 - Sistema de amortecedores dos DIL

Os amortecedores são cruciais no desempenho do equipamento num ensaio, podendo, por isso,

afectar os resultados obtidos. Um dos factores que, segundo os fabricantes, está dependente do

sistema de amortecedores, trata-se da capacidade do DIL gerar forças de impacto e do tempo de

retorno do ensaio.

3.4.5. Componentes adicionais: Massas e geofones

Os dois modelos de DIL utilizados têm disponível componentes adicionais, para além do

equipamento standard.

São, assim, consideradas componentes adicionais as massas extra de 5 e 10 kg, que se podem

anexar à massa standard, aumentando o peso de queda e implicando uma maior força de impacto.

A massa a usar num ensaio fica dependente da pressão que se pretende atingir, sendo por isso

um critério do operador. Existe uma recomendação da Dynatest, a respeito das pressões a aplicar

consoante o tipo de material, que se apresenta no Quadro 3.4.


33

Quadro 3.4 - Pressão aconselhada a aplicar, pela Dynatest, no decorrer de um ensaio, consoante o tipo de camada [25]

Tipo de Camada Pressão (kPa)

Bases granulares 200 - 300

Sub-bases 100 - 200

Camadas rígidas 50 - 100

Camadas flexiveis 10 - 60

Outras componentes extras tratam-se dos geofones adicionais. São, no total, dois geofones

inseridos numa calha (Figura 3.14), com possibilidade de variação da distância entre eles, mas

estando fixa a distância à unidade principal, em 30 cm.

Figura 3.14 – Verificação da distância entre os geofones adicionais e a unidade principal

No caso de estudo apresentado neste documento, as componentes adicionais usadas foram as

massas extra.

3.4.6. Conexões e Software

No decorrer dos ensaios é imprescindível ter-se um equipamento para armazenamento dos dados

obtidos in situ. Nos deflectómetros em estudo, a recolha de dados é processada por um

“smarthphone” (PDA), que estabelece uma conexão “bluetooth” com o DIL.

O 3031 LWD possui um módulo electrónico associado à unidade principal, e que se representa na

Figura 3.15.


34

Figura 3.15 – Módulo wireless do DIL 3031 LWD

Este módulo envia a informação recolhida dos ensaios para uma PDA, que por sua vez, deverá

conter previamente instalado um software específico para o efeito.

Os DIL apresentam software diferente mas, com funcionalidades, finalidades e output’s em tudo

semelhantes.

No caso do Dynatest, o programa para a PDA denomina-se “LWD 3031”, cujo screen se pode

visualizar na Figura 3.16.

Figura 3.16 – Screen do programa LWD 3031 [adaptado de 25]

Após a execução de um ensaio, as diferentes células ficam devidamente preenchidas (Figura

3.17).

Área do gráfico de deflexão e

pressão

Dados do geofone: distância ao centro de deflexão, deformação registada e cálculo do

E

Barra de Navegação

Registos do sensor de carga


35

Figura 3.17 – Exemplo da informação, in situ, do LWD 3031 [25]

Como se pode verificar, o programa traça instantaneamente o gráfico de deflexão, indica a força de

impacto, a pressão exercida, o valor de deformação e calcula o módulo de deformabilidade

correspondente. Este cálculo baseia-se na fórmula de Boussinesq, considerando a placa flexível e

um coeficiente de Poisson de 0,35.

No caso do DIL da Carl Bro, o módulo electrónico da unidade principal possui entradas para

ligação a computador portátil ou, caso se adquire o equipamento adicional, a uma antena wireless,

como na Figura 3.18.

Figura 3.18 – Antena Wireless Prima 100 [30]

Assim, é possível transferir os dados dos ensaios para uma PDA, melhorando as condições de

transporte e de uso.

O programa que a Carl Bro fornece para o Prima 100, apesar de ter um layot diferente do “LWD

3031”, recolhe e fornece o mesmo tipo de informação, permitindo uma análise instantânea no local

de ensaio. Como se verifica na Figura 3.19, o programa permite visualização do gráfico de


36

deflexão, indica a força de impacto, a pressão exercida, o valor de deformação e calcula o módulo

de deformabilidade correspondente, com base nos mesmos pressupostos que o programa anterior.

Figura 3.19 - Informação in situ do Prima 100 [30]

Ao contrário do que acontece no “LWD 3031”, este programa possibilita a edição de parâmetros,

como o caso do coeficiente de Poisson, do factor de distribuição de pressão e permite ainda definir

o tempo de retorno do ensaio.

3.4.7. Calibração

O deflectómetro de impacto ligeiro, tal como qualquer um dos outros equipamentos mencionados

neste trabalho, necessita de calibrações das suas componentes, contudo, tratam-se de

procedimentos simples.

Assim, as verificações a efectuar segundo a norma ASTM são [33]:

• Sensor de deflexão (geofone) – calibrar o sensor, uma vez por ano, de acordo com as

indicações do fabricante.

• Dispositivo gerador de força (massa, haste guia e unidade principal) – efectuar cinco

quedas, verificando as diferenças de forças de impacto atingidas, a variação não deverá

ser superior a 63% entre elas. Caso se supere esta tolerância, a altura de queda, a limpeza

do local de ensaio e do equipamento, bem como, o sistema de amortecedores, devem ser

verificados.

• Placa de carga – seguir as recomendações dos fabricantes, visto variar consoante a

marca.


37

3.4.8. Realização do Ensaio

Com o equipamento devidamente montado e após garantir que as conexões bluetooth entre o DIL

e a PDA se encontram configuradas1, a realização do ensaio decorrer de forma padronizada,

independentemente da superfície a testar.

Relativamente à realização do ensaio, a norma ASTM indica o seguinte procedimento [33]:

• Posicionar o equipamento no local de teste, garantindo uma superfície plana e lisa,

removendo-se possível material granular solto.

• Colocar, sobre a superfície, a placa de carga e o geofone central (que se encontra

associado à unidade principal), assegurando que se encontram bem assentes.

• Levantar a massa móvel até à altura pretendida, posteriormente dever-se-á deixá-la cair

livremente.

• Executar o procedimento anterior, pelo menos duas vezes, e comparar os resultados.

Na Figura 3.20 demonstra-se a sequência de queda durante um ensaio realizado pelo autor com o

3031 LWD da Dynatest.

Figura 3.20 – Sequência de queda da massa no decorrer de um ensaio com 3031 LWD

O procedimento de ensaio trata-se de um aspecto comum aos dois equipamentos, sendo

partilhadas as recomendações e indicações normativas. Assim, segundo os manuais de instruções,

dever-se-á ter em conta que:

• O ensaio deverá ser repetido até que os resultados mostrem consistência de um ensaio

para o outro.

• É recomendável centrar regularmente o geofone, principalmente se os dados recolhidos

entre ensaios forem díspares. 1 Consultar manuais de instruções dos equipamentos


38

Os fabricantes aconselham ainda, a que se faça um número de ensaios que se achar conveniente,

usando pesos diferentes e o maior número de quedas possível ou até que os resultados da

deflexão sejam estáveis. Ao longo dos ensaios dever-se-á verificar regularmente se as

componentes essenciais do equipamento se mantêm sem sujidade.

Da norma ASTM [33] e das disposições normativas do INIR [34], destacam-se as seguintes

situações a ter em consideração:

• Os ensaios de carga não deverão ser realizados em caso de precipitação.

• Não deverão ser realizados ensaios em superfícies irregulares ou onde a água se encontre

estagnada.

• Dever-se-á ter em atenção o contacto total da placa de ensaio e dos geofones com a

superfície do pavimento. Caso seja necessário, dever-se-á criar uma almofada de areia, de

espessura muito delgada, para regularizar a superfície de contacto da placa e dos

geofones, garantindo um contacto uniforme da placa de carga com o solo.

• Caso haja deslocamento lateral da placa, devido ao impacto da queda da massa, esse

resultado não deverá ser contabilizado.

• A pendente da área de ensaio não deverá ser superior a 6%.

3.5. Interpretação dos Resultados dos Ensaios

3.5.1. Factores que Influenciam os Resultados

De uma forma geral, pode-se dividir os factores que influenciam os resultados em dois grupos, um

relacionado com as condições da camada a ensaiar e outro com o equipamento em si. Assim, no

que respeita a factores externos ao uso do deflectómetro, a medição da deflexão poderá ser

afectada por [11]:

• Factores ambientais, tais como, a temperatura e a humidade.

• Espessura e posição das camadas.

• Teor em água e compactação dos materiais.

• Tipo de materiais que constituem as camadas.

Quanto aos factores relacionados com o equipamento, e excluindo à partida um uso indevido do

DIL, estão relacionados com:

a) Contacto da placa de carga e geofone central.

b) Tipo de sistema de amortecedores.

c) Tempo de retorno dos resultados.

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40

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24, sendo

mente, no


41

De forma geral, importa assinalar que um posicionamento errado da placa de carga ou do geofone,

pode traduzir-se em medições débeis. Tratam-se, assim, de erros associados a uma utilização

incorrecta do equipamento, podendo ser evitados.

b) Sistema de Amortecedores

A escolha do sistema de amortecedores depende, logo à partida, da capacidade da aplicação de

carga que se pretende atingir, visto que, segundo Thom et al. [35], a rigidez dos amortecedores

contribui para uma maior ou menor capacidade de aplicação de tensão pelo equipamento. No seu

estudo, concluiu que o uso de amortecedores mais rijos provoca a redução do tempo de aplicação

da carga máxima, aumentando a força de impacto, que resulta num módulo de deformabilidade

superior. Por outro lado, no caso de amortecedores com menor rigidez, ocorreram alterações no

tempo de pico de carga, reduzindo a capacidade de aplicação de força, contudo, com pouca

alteração no valor do módulo de deformabilidade.

Importa ainda considerar, que este sistema pode ser afectado pela variação de temperatura,

segundo Fleming et al. [8], que concluíram que a uma temperatura mais elevada, os

amortecedores terão tendência a tornar-se menos rijos, razão pela qual, no estudo indicado,

ocorreu um aumento do tempo de retorno do ensaio, de 18 para 20 milissegundos. [8]

De acrescentar que segundo o representante do Prima 100, o sistema de amortecedores usado

por este equipamento, permite atingir um impulso de carga superior ao 3031 LWD, chegando aos

17 kN com massa de queda de 15 kg e aos 22 kN com massa de 20 kg. Para o 3031 LWD, a

Dynatest indica o valor máximo de carga de 15 kN, com o peso de queda de 20 kg.

c) Tempo de Retorno

Num ensaio com o DIL o tempo de retorno expectável, segundo a Dynatest [26], estará entre 15 e

25 ms, contudo, a norma ASTM [33] refere um intervalo com valores superiores, entre 20 e 40 ms.

Thom et al. [35] estudaram o efeito das alterações do tempo de retorno nos resultados obtidos,

concluindo que quando mais baixo for o tempo, maior será o módulo de deformabilidade.

O tempo de retorno é influenciado pelo sistema de amortecedores escolhidos, onde amortecedores

mais rijos implicam uma redução no intervalo.

3.5.2. Cálculo do Módulo de Deformabilidade

A análise da deflexão de um pavimento ou camada granular tem-se tornado uma das principais

formas de avaliação da sua capacidade estrutural.


42

A medição da deflexão de uma superfície permite, a obtenção do módulo de deformabilidade, que

serve como indicador da capacidade resistente. O seu cálculo pode ser efectuado por retro-

análise, envolvendo uma análise em software apropriado e com recurso a valores de comparação

ou, considerando a bibliografia consultada, através das seguintes fórmulas, onde se assume o

meio homogéneo, elástico e linear. Assim, a equação (3.2) destina-se à obtenção do módulo de

deformabilidade em casos de ensaios com recurso ao geofone central, sendo a equação (3.3)

destinada a resultados de ensaios onde se utilizem geofones adicionais, distanciados do ponto

central de impacto.

(3.2)

. (3.3)

Onde:

E – Módulo de Deformabilidade (MPa)

Er – Módulo de Deformabilidade à distância r do centro (MPa)

A – Factor de rigidez da placa de carga; A=2 – placa flexível, A=π/2 – placa rígida

P – Pressão de contacto (kPa)

dr – Deflexão registada no geofone central (mm)

a – Raio da placa de carga (mm)

r – Distância do sensor ao centro (mm)

– coeficiente de Poisson

No Quadro 3.5 apresentam-se os coeficientes de Poisson aconselhados consoante o tipo de

material a ensaiar. Contudo, o manual do Prima 100 indica os seguintes valores do coeficiente:

0,15 para camadas de pavimentos em materiais betuminosos ou de betão e 0,35 para camadas de

areias e bases granulares.

Quadro 3.5 - Coeficientes de Poisson aconselháveis consoante o material a ensaiar [36]

Material Coeficiente de Poisson

Argilas saturadas 0,50

Argila arenosa ou siltosa 0,20 – 0,40

Areia solta 0,40

Areia densa 0,2 – 0.45


43

No caso prático apresentado, o cálculo do módulo de deformabilidade foi efectuado com base na

expressão atrás indicada. Contudo, em casos de pavimentos com várias camadas, dever-se-á

aplicar a retro-análise, onde a interpretação dos resultados ocorre por análise de bacias de

deflexão. Nesta análise é necessário ter conhecimento da carga aplicada, das características do

tipo de material presente, das espessuras das camadas e da gama de valores de módulos de

deformabilidade dos materiais. Esta análise tem por base a comparação da bacia de deflexão

obtida nos ensaios com uma bacia teórica para o local em estudo. A retro-análise segue a norma

ASTM D5858 de 2008: Standard Guide for Calculating In Situ Equivalent Elastic Moduli of

Pavement Materials Using Layered Elastic Theory [13]. Este é um método essencialmente utilizado

para ensaios com recurso ao FWD, embora contudo também é aplicável ao DIL.

De acrescentar que no presente documento, o cálculo do módulo de deformabilidade foi baseado

na expressão (3.2), onde se considerou a placa de carga flexível (A=2) e um coeficiente de poisson

de 0,35.

3.6. Conclusões

O deflectómetro de impacto ligeiro trata-se de um equipamento de avaliação da deformabilidade in

situ com um desenvolvimento histórico recente, e que na versão convencional se apresenta com

um formato semelhante entre fabricantes. O ensaio encontra-se normalizado desde 2007, pela

ASTM E2583-07 – “Standard Method for Measuring Deflections with a Light Weight Deflectometer

(LWD)”, que descreve a forma de utilização, atribui requisitos mínimos às suas características e

define especificações para algumas das componentes.

Este equipamento subdivide-se em peças, quase sempre singulares, com funções específicas e

cujo funcionamento, muitas das vezes, pode influenciar o rigor dos resultados obtidos. Por esse

motivo, pretendeu-se dar a conhecer as características de um deflectómetro ligeiro, com base

numa descrição comparativa entre dois modelos distintos, para um maior contributo no

conhecimento da sua utilização.

O DIL trata-se de uma ferramenta facilmente transportável, com um processo de montagem rápido

e uma aplicação simples, apresentando uma forma de funcionamento que permite a obtenção e

tratamento de dados in situ.

Os factores que influenciam as suas medições foram já alvo de estudos, o que permite minimizar

os erros de utilização do equipamento.


44

A análise da capacidade estrutural é efectuada no local de ensaio, com recurso a software

específico, permitindo a determinação instantânea do módulo de deformabilidade da camada a

testar.


45

4. Caso Prático

4.1. Apresentação e descrição do estudo

Pretendendo-se com este trabalho contribuir para o estudo da utilização do deflectómetro de

impacto que tem ainda, em Portugal, uma utilização restrita, foi desenvolvido um estudo

experimental com dois objectivos principais:

Proceder a uma análise comparativa de dois equipamentos de fabricantes diferentes,

nas mesmas condições de utilização em termos de repetibilidade e de

reprodutibilidade.

Estabelecer relações entre os resultados obtidos nos ensaios, nomeadamente em

termos de caracterização da deformabilidade das camadas ensaiadas através do

correspondente módulo de deformabilidade, e as condições de estado dessas mesmas

camadas (estado hídrico e de compacidade).

Para tal, no estudo experimental foram utilizados dois deflectómetros distintos:

Modelo 3031 LWD da empresa Dynatest.

Modelo Prima 100 da empresa Carl Bro.

Foram realizadas duas campanhas de ensaios, em instalações militares da Força Aérea

Portuguesa:

A 1ª campanha foi realizada no dia 27 de Março de 2010, na pista de treino de corrida

da Base Aérea de Alverca.

A 2ª campanha decorreu no dia 21 de Maio de 2010, na mancha de empréstimo do

Campo de Tiro de Alcochete.

Em cada local, os ensaios foram realizados em diferentes pontos de ensaio, que foram

devidamente identificados. Nos ensaios utilizou-se sempre a mesma metodologia. Em

complemento, foram realizados ensaios em laboratório e in situ para conhecimento das principais

propriedades do solo ensaiado.

O trabalho experimental foi desenvolvido em estreita colaboração com o Laboratório de Solos e

Pavimentos do Grupo de Engenharia e Aeródromos da Força Aérea (GEAFA), que autorizou o

acesso às instalações militares, disponibilizou o equipamento Prima 100 da CarlBro, bem como,

realizou os ensaios de caracterização do solo, quer em laboratório quer in situ.


46

4.2. Descrição dos locais de ensaio

Como já foi referido, o estudo experimental desenvolvido nas duas campanhas de ensaios foi

realizado em bases militares da Força Aérea Portuguesa.

A selecção dos locais de ensaio, para além da disponibilidade de acesso, procurou ter em conta a

facilidade de identificação e caracterização das condições geométricas e físicas desses mesmos

locais e das condições de compactação do solo a ser ensaiado.

A primeira campanha de ensaio foi realizada na pista de corrida inserida na Base Aérea de Alverca

(Figura 4.1). A pavimentação desta pista consiste numa camada horizontal e homogénea de saibro

assente no solo local através de uma fina camada de areia, ao longo de toda a largura e extensão.

Desta forma, este local de ensaio configurou um meio estratificado constituído por uma camada

superficial assente num meio semi-infinito.

Figura 4.1 – Pista de corrida da Base Aérea de Alverca

Por razões associadas à sua utilização, a pista apresentava duas zonas distintas em termos das

características de compactação. Efectuou-se, assim, um reconhecimento inicial com recurso ao

gamadensímetro o que permitiu seleccionar oito pontos de ensaio com características de

compactação diferentes.

A segunda campanha foi efectuada na mancha de empréstimo do solo utilizado na pavimentação

da pista de corrida da primeira campanha. Este local pertence ao Campo de Tiro de Alcochete

(Figura 4.2).


47

Figura 4.2 – Mancha de empréstimo do Campo de Tiro de Alcochete

As características desta mancha de empréstimo permitiram ter um local de ensaio que configurou

um meio único (não estratificado), homogéneo e semi-infinito. Também de acordo com um

reconhecimento preliminar do local com recurso ao gamadensímetro, foi possível distinguir zonas

com diferentes características de compactação, aliás potencialmente fáceis de detectar pela sua

proximidade em relação a locais onde se encontrava água acumulada à superfície (Figura 4.3).

Deste reconhecimento inicial, resultou a escolha de seis pontos de ensaio.

a) Zona visualmente seca b) Zona com água estagnada

Figura 4.3 – Condições da mancha de empréstimo do Campo de Tiro de Alcochete

4.3. Propriedades do solo

Pelo exposto anteriormente, em ambos os locais das campanhas de ensaio efectuadas, foi

estudado sempre o mesmo solo identificado como saibro.

Com este material foram realizados ensaios em laboratório para identificação das suas

características de compactação nos locais dos ensaios:

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b

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O

48

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o LNEC E


49

Da análise da curva granulométrica, verifica-se que o solo apresenta uma granulometria contínua e

com as fracções granulométricas indicadas no Quadro 4.1.

Quadro 4.1 – Fracções granulométricas do saibro

Fracção Granulométrica Dimensão das Partículas (mm) %

Silte e Argila Até 0,06 15,8

Areia Até 2 68,0

Seixo ou Cascalho Até 60 16,2

Calhau 150 -

Pedra 150 -

Verifica-se que o saibro apresenta um diâmetro efectivo D10 aproximadamente de 0,074 mm,

correspondendo ao peneiro de malha mais apertada. Quanto à uniformidade e curvatura, concluiu-

se que o solo se encontra bem graduado, com Cu=11,36 > (4 a 6), e 1 < Cc=2,8 < 3, e com uma

curva que se apresenta regular. O diâmetro máximo, Dmáx, é de 9,51 mm.

a) Limites de consistência

A caracterização da plasticidade baseou-se na determinação na determinação do limite de liquidez

e do limite de plasticidade segundo a norma portuguesa NP 143: 1969.

Assim, para o solo em questão, foram determinados os limites apresentados no Quadro 4.2.

Quadro 4.2 – Caracterização da plasticidade do saibro [37]

LL – Limite Liquidez LP – Limite Plasticidade Índice Plasticidade - IP=LL-LP

27 % 16 % 11 %

a) Ensaio de compactação

O ensaio de compactação tipo Proctor seguiu a especificação do LNEC E 197: 1966. O ensaio foi

realizado com compactação pesada em molde pequeno. A curva de compactação obtida neste

ensaio para o saibro é apresentada na Figura 4.6.


50

Figura 4.6 – Curva de compactação do saibro [37]

Da análise da curva de compactação, conclui-se que o teor em água óptimo e a baridade seca do

solo são, respectivamente, 8,5% e 2,07 g/cm3.

b) Classificação do solo

Da análise das características anteriormente indicadas, apresenta-se no Quadro 4.3 as

classificações ASTM, AASHTO e SETRA/LCPC do saibro.

Quadro 4.3 – Classificações do saibro [38]

ASTM AASHTO SETRA/LCPC

A-2-6(0) SC – Areia Argilosa B6

4.4. Procedimento do ensaio de deflectómetro de impacto ligeiro

Na realização dos ensaios de deflectómetro de impacto ligeiro, nas duas campanhas, procurou

seguir-se sempre procedimentos iguais.

Genericamente e conforme já foi referido anteriormente, foi realizada inicialmente uma prospecção

das condições de compactação do saibro nos locais de ensaio com recurso ao gamadensímetro.

Foi com base nesta informação obtida que se seleccionaram os diferentes pontos. Em cada ponto

de ensaio, foi utilizado em primeiro lugar o deflectómetro Modelo 3031 LWD da Dynatest,

seguindo-se a utilização do Modelo Prima 100 da CarlBro.

Na 1ª campanha, realizada na pista de corrida da Base Aérea de Alverca, a distribuição de pontos

de ensaio adoptada foi a que se representa na Figura 4.7.

Fi

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realizados

ca “in situ”


52

pelo método da garrafa de areia. A determinação do teor em água desses locais foi concretizada

pela secagem em estuda das amostras colhidas nesses locais.

Os valores obtidos permitiram estabelecer correlações de ajuste dos valores obtidos pelo método

nuclear.

Relativamente às componentes dos deflectómetros usados, adoptaram-se as mesmas

configurações nas duas campanhas:

Utilização da placa de carga de 300 mm.

Medição dos deslocamentos com recurso ao geofone localizado no centro da placa.

De salientar que, antes da realização dos ensaios em cada campanha, foram efectuadas quedas

experimentais com o objectivo de equiparar, entre os dois equipamentos, as forças de impacto e

respectivas tensões de contacto da placa sobre o solo. Verificou-se que, para a mesma força de

impacto aplicada na placa, o Dynatest necessitava do dobro do peso do Prima 100, isto é, a força

de impacto nos ensaios esteve quase sempre compreendida entre 9 e 10 kN, o que correspondeu

no Prima 100 à utilização da massa de 10 kg e no Dynatest á utilização da massa de 20 kg.

4.5. Avaliação das características “in situ” do solo

A avaliação das condições in situ do saibro nos locais de ensaio foi realizada recorrendo ao

método nuclear, através da medição do teor em água e da baridade húmida do solo com aparelho

gamadensímetro da marca Troxler. Estes valores foram posteriormente corrigidos com base no

estudo comparativo efectuado pelo método da garrafa de areia, conforme já foi mencionado

anteriormente.

c) Método Nuclear (Gamadensímetro)

O ensaio com o gamadensímetro (Figura 4.9) baseou-se na norma ASTM D6938 – “Standard Test

Method for In-Place Density and Water Content of Soil and Soil-Aggregate by Nuclear Methods

(Shallow Depth)”. Este método é muito corrente na avaliação das características de compactação

de camadas compactadas, pela sua facilidade de operação, rapidez e forma de obtenção dos

resultados.


53

Figura 4.9 – Ensaio com o gamadensímetro

Como já foi referido, em cada ponto de ensaio realizou-se uma medição com recurso ao

gamadensímetro, registando-se o teor em água e a baridade húmida in situ. Assim, para a 1ª

campanha de ensaios, os valores obtidos apresentam-se no Quadro 4.4.

Quadro 4.4 – Valores obtidos com o gamadensímetro na 1ª campanha de ensaios

Ponto de ensaio Teor em água w (%) Baridade húmida (g/ cm3) 1 6,2 2,05 2 7,3 2,01 3 7,4 2,004 7,1 2,01 5 6,4 2,05 6 5,8 2,07 7 6,2 2,05 8 6,3 2,05

Na 2ª campanha efectuada, no Campo de Tiro de Alcochete, os resultados obtidos foram os

apresentados no Quadro 4.5.

Quadro 4.5 - Valores obtidos com o gamadensímetro na 2ª campanha de ensaios

Ponto de ensaio Teor em água w (%) Baridade húmida (g/ cm3) 1 4,8 1,94 2 5,6 1,89 3 5,3 1,92 4 7,1 1,76 5 10,4 1,85 6 6,5 1,76


54

a) Método da garrafa de areia

Os ensaios com a garrafa de areia (Figura 4.10) foram realizados com o principal objectivo de

validar e calibrar a informação proveniente do método do gamadensímetro, tendo-se efectuado

esta aferição apenas em alguns dos pontos de ensaio.

Figura 4.10 – Ensaio com a garrafa de areia

A realização deste ensaio seguiu a norma ASTM D1556 – “Standard Test Method for Density and

Unit Weight of Soil in Place by the Sand-Cone Method”, e a norma portuguesa do LNEC E

204:1967.

Na 1ª campanha de ensaios, foram efectuadas três medições (pontos 3, 6 e 8), uma em cada

extremidade da pista de corrida e outra no seu centro. Os resultados obtidos encontram-se no

Quadro 4.6.

Quadro 4.6 – Valores da garrafa de areia na 1ª campanha de ensaios

Ponto de ensaio Teor em água w (%) Baridade húmida (g/ cm3) 3 6,9 2,02 6 5,5 2,25 8 6,4 2,01

Na 2ª campanha de ensaios, foram realizadas duas medições, nos pontos 2 e 6. Os resultados

obtidos são apresentados no Quadro 4.7.

Quadro 4.7 - Valores da garrafa de areia na 2ª campanha de ensaios

Ponto de ensaio Teor em água w (%) Baridade húmida (g/ cm3) 2 3,7 2,03 6 5,6 1,92


55

a) Análise dos resultados

Com base nos valores atrás indicados, procedeu-se ao estabelecimento de uma relação entre os

dois ensaios. Representa-se na Figura 4.11a a relação entre as baridades húmidas, e na Figura

4.11b a relação entre os teores em água volumétricos.

a) Relação dos valores da baridade húmida b) Relação dos valores da massa volúmica de água

Figura 4.11 – Relação dos valores de baridade húmida e de teor em água volumétrico entre o gamadensímetro e a garrafa de areia

A relação entre os dois métodos foi obtida através de uma ponderação das suas correlações,

chegando-se a valores de baridade seca e de teor em água corrigidos para o gamadensímetro.

Estes valores encontram-se representados no Quadro 4.8 para a 1ª campanha, e no Quadro 4.9

para a 2ª campanha.

Quadro 4.8 – Valores corrigidos e obtidos com o gamadensímetro na 1ª campanha de ensaios

Ponto de ensaio Teor em água w (%) Baridade seca (g/ cm3)) 1 6,4 1,95 2 7,4 1,89 3 7,5 1,88 4 7,3 1,89 5 6,6 1,94 6 6,0 1,97 7 6,4 1,95 8 6,5 1,94

Quadro 4.9 – Valores obtidos com o gamadensímetro na 2ª campanha de ensaios, corrigidos

Ponto de ensaio Teor em água w (%) Baridade seca (g/ cm3)) 1 5,0 1,87 2 5,8 1,81 3 5,5 1,84

1,0

1,5

2,0

2,5

1,0 1,5 2,0 2,5

Barida

de húm

ida

(g/cm3) ‐GA

Baridade húmida (g/ cm3)‐ gamadensímetro

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20Teor

em

águ

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lum

étric

o (cm

3 /cm

3 ) ‐

GA

Teor em água volumétrico (cm3/cm3)‐gamadensímetro


56

Serão estes os valores das características de compactação dos pontos de ensaio que serão

utilizados, posteriormente, na análise e interpretação dos resultados dos ensaios com os

equipamentos de deflectómetro de impacto portátil.

4.6. Análise e interpretação dos resultados

4.6.1. Considerações iniciais

A análise e interpretação dos resultados dos ensaios teve por base os valores obtidos in situ nas

duas campanhas efectuadas com os DIL. Contudo, sabe-se à partida que poderão existir valores

aberrantes, provenientes de erros de medição ou de execução dos ensaios, que afectam essa

mesma análise e que por isso têm que ser eliminados. Sabendo-se que não existem à partida

indicações sobre os critérios de selecção dos pontos a excluir da análise, no entanto, considerou-

se adequado utilizar os seguintes critérios:

• Rejeição dos valores obtidos na primeira queda em todos os pontos de ensaio, seguindo a

indicação dos manuais de instruções dos equipamentos [26,31].

• Rejeição dos valores correspondentes a quedas, em que a variação da força de impacto

seja superior a ± 3% da força de impacto da queda anterior [33].

Assim, dos resultados dos ensaios das campanhas foram excluídos da análise valores pontuais

que se enquadravam nos pressupostos atrás referidos mas, foram igualmente excluídos locais de

ensaio, nomeadamente os pontos de ensaio 4, 5 e 6 da 2ª campanha. Esta rejeição justificou-se

pelo comportamento, de carácter excepcional, observado nos resultados obtidos. Para

compreender as razões desta rejeição, apresentam-se na Figura 4.12, os valores da deflexão

normalizada obtidos das repetições de quedas sucessivas da massa de ensaio efectuadas nestes

locais.

Em cada ensaio e para cada queda da massa, foi medida a força de impacto e a correspondente

deflexão no geofone central da placa de ensaio. Tendo em conta a variação da força de impacto,

procedeu-se à normalização da deflexão obtida para a força considerada padronizada em todos os

ensaios, realizados com os dois equipamentos de ensaio.


57

Figura 4.12 – Resultados obtidos nos pontos de ensaio 4, 5 e 6 da 2ª campanha

Verificou-se, assim, que os valores de deflexão, em termos da repetibilidade do ensaio com o 3031

LWD, evidenciaram uma tendência clara de diminuição até um certo patamar de estabilização.

Posteriormente, quando se efectuava o ensaio com o Prima 100, os registos de valores iniciais de

deflexão deste, eram próximos do patamar final do 3031 LWD e, ao longo das sucessivas quedas,

observavam-se apenas pequenas variações. Atribui-se este comportamento excepcional, ao

possível e provável facto da energia libertada no ensaio com o 3031 LWD ter provocado a

compactação do solo e, como o Prima 100 efectuava as quedas posteriormente, terá encontrado o

solo já num estado mais compactado. Assim, optou-se por excluir os pontos de ensaio referidos.

4.6.2. Análise comparativa dos equipamentos

Um dos objectivos desta dissertação é a comparação entre os dois equipamentos usados nos

ensaios de campo e, para tal, foram realizadas análises comparativas, nomeadamente, de

correlação da deflexão, da influência do número de quedas da massa e uma análise de

repetibilidade e reprodutibilidade.

Para as duas primeiras análises, foram usados os valores da deflexão normalizados que

correspondem, conforme já explicado anteriormente, à transformação dos valores medidos para

uma força de impacto padronizada. Tal procedimento permite uma comparação directa mais

adequada dos resultados medidos nos dois equipamentos. Assim, a força de impacto para a qual

as deflexões foram normalizadas foi de 9,9 kN, correspondendo a uma pressão de 140 kPa. Este

300

350

400

450

500

550

600

650

0 5 10 15 20 25

Deflexão Normalizad

a (µ

m)

Nº de repetições

Δ 3031 LWD Ο Prima 100

Ponto 4

Ponto 4

Ponto 5

Ponto 5

Ponto 6

Ponto 6


58

valor base corresponde à média de todos os valores das forças de impacto atingidas nas duas

campanhas.

Na análise de repetibilidade e reprodutibilidade foram usados os valores directamente medidos

pelos geofones e que se encontram no Anexo I, os valores de deflexão normalizada encontram-se

igualmente apresentados neste anexo.

a) Correlação entre as deflexões normalizadas

Uma das análises escolhidas de comparação dos dois equipamentos baseou-se na correlação dos

valores normalizados da deflexão obtidos. Para tal, e tendo em consideração os resultados de

todos os pontos de ensaio, representa-se na Figura 4.13 a correlação obtida.

Figura 4.13 - Correlação das deflexões normalizadas obtidas nos ensaios com os DIL

A análise de regressão linear dos dados permitiu obter uma correlação, expressa em termos de R2,

de 0,98. Este resultado indica que existe uma relação aceitável entre os resultados dos dois

equipamentos. Para as condições de ensaio estudadas, para os equipamentos utilizados e para a

metodologia seguida nas comparações de resultados, as deflexões normalizadas estão

relacionadas entre si através da seguinte expressão:

D3031 LWD = DPrima 100 + 44 (4.1)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Deflexão (µm) ‐

3031

LWD

Deflexão (µm) ‐ Prima 100


59

b) Estudo da influência do número de quedas da massa

Um dos aspectos da metodologia de ensaio a esclarecer está relacionado com o número mínimo

de quedas que é necessário garantir para que haja estabilização de valores da deflexão medida

em cada ensaio.

A norma ASTM é omissa sobre este aspecto, sendo que apenas os manuais de instruções dos

equipamentos indicam para que sejam efectuadas repetições até que os valores de deflexão sejam

estáveis, sem quantificar este critério. De facto, considera-se que é subjectivo quantificar um

número ideal de repetições, contudo, pretendeu-se analisar os resultados obtidos no estudo

experimental com vista a esclarecer melhor esta necessidade.

Assim, na 1ª campanha de ensaios as condições de repetibilidade foram analisadas para uma

sequência de quedas, da massa variável entre 11 e 25 pancadas. Na Figura 4.14 encontram-se

representados os valores obtidos de deflexão normalizada nos oito pontos de ensaio e respectivas

repetições.


60

Figura 4.14 - Valores de deflexão normalizada nos oito pontos de ensaio na 1ª campanha

A análise da figura permite constatar que existe uma tendência de estabilização da deflexão para

um determinado valor em cada ponto.

Com vista a percepcionar melhor este comportamento, seleccionaram-se os últimos 5 valores de

deflexão normalizada de cada ponto, calculando a sua média. Esta passou a ser considerada

como uma deflexão de estabilização, com vista ao cálculo da dispersão dos restantes valores em

torno dela. Os valores obtidos, expressos em termos da percentagem de variação de cada valor

em relação ao valor de estabilização calculado, são representados na Figura 4.15.

500

525

550

575

600

625

650

675

700

725

750

775

800

825

850

875

900

0 5 10 15 20 25 30

Deflexão (um)

Nº de repetições


Ponto 1

Ponto 1

Ponto 2

Ponto 2

Ponto 3

Ponto 3

Ponto 4

Ponto 4

Ponto 5

Ponto 5

Ponto 6

Ponto 6

Ponto 7

Ponto 7

Ponto 8

Ponto 8


61

a) Ponto 1 b) Ponto 2

c) Ponto 3 d) Ponto 4

e) Ponto 5 f) Ponto 6

g) Ponto 7 h) Ponto 8

Figura 4.15 – Evolução da estabilização da deflexão em função do número de repetições de ensaio (1ª Campanha)

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD

‐15‐10‐5051015

0 20%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD


62

Analisando os resultados obtidos de dispersão das deflexões, é notório que existe um

comportamento geral de estabilização para os dois equipamentos e que se pode concluir que o

3031 LWD tende a estabilizar com os valores a decrescer, enquanto o Prima 100 apresenta uma

estabilização com valores a crescer.

Na 2ª campanha de ensaios o procedimento foi idêntico, sendo que na Figura 4.16 se pode

visualizar os valores de deflexão normalizada, obtidos nos três pontos considerados.

Figura 4.16 - Valores da deflexão normalizada nos pontos de ensaio 1, 2 e 3 da 2ª campanha

Com base nestes dados, procedeu-se, tal como anteriormente, ao cálculo de um valor de deflexão

de estabilização, para uma análise de dispersão em torno dela (Figura 4.17).

a) Ponto 1 b) Ponto 2

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

0 5 10 15 20 25 30

Def

lexã

o (µ

m)

Nº de repetição


Ponto 1

Ponto 1

Ponto 2

Ponto 2

Ponto 3

Ponto 3

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD

‐15‐10‐5051015

0 20

%

Nº de repetições

Prima 100

3031 LWD


63

c) Ponto 3

Figura 4.17 - Evolução da estabilização da deflexão em função do número de repetições de ensaio (2ª Campanha)

O comportamento dos equipamentos na 2ª campanha foi idêntico ao observado na 1ª campanha,

onde o 3031 LWD apresenta uma aproximação a um valor estável de deflexão, mas com valores

superiores a esta, enquanto o Prima 100 efectua uma aproximação com valores abaixo.

Pode ainda dizer-se que, embora haja uma tendência de estabilização comum aos dois

equipamentos, de forma diferentes, o valor final não é exactamente o mesmo.

O comportamento evidenciado, de maior ou menor rapidez de estabilização pode estar relacionado

com as condições de compactação do solo, embora o número limitado de pontos de ensaio

utilizado neste estudo não permita tirar conclusões seguras a este respeito.

Assim, considera-se que não é possível concluir claramente acerca do número de repetições de

quedas ideal, o qual terá que ser avaliado caso a caso. Verfica-se, contudo, que a dispersão não

ultrapassa os 15%, mantendo-se no geral entre os 5 e os 10%.

c) Análise de repetibilidade e reprodutibilidade

Conceptualmente, a análise da reprodutibilidade, nos casos em que se efectuam leituras repetidas

de um mesmo item, representa a medição da variação dos resultados causada por alterações do

comportamento do operador num ensaio, sendo caracterizada pelo coeficiente de variação da

reprodutibilidade. Por outro lado, a análise da repetibilidade representa a variação das medições,

sendo usualmente utilizada como forma de avaliar a precisão de um determinado equipamento, e é

caracterizada pelo coeficiente de variação da repetibilidade.

As variáveis sobre as quais se realizou esta análise foram o valor de deflexão em cada ponto de

ensaio, e a respectiva força de impacto.

A este respeito, a norma ASTM E 2583 apenas dá indicações de coeficientes para as situações de

ensaio com operador único, e com uso de apenas um equipamento. Para as condições aí

referidas, é apresentado um coeficiente de reprodutibilidade entre 15 e 35%. Esta é assim, a única

‐15

‐10

‐5

0

5

10

15

0 20

%

Prima 100

3031 LWD


64

situação prevista na norma, que faz referência a estudos sobre a reprodutibilidade entre

equipamentos, indicando como data esperada de divulgação de resultados o mês de Dezembro de

2009 [33]. Contudo, não se encontraram indicações de que esses valores fossem já divulgados.

No Anexo II encontram-se as análises efectuadas aos dados dos ensaios com os DIL, sendo que

no Quadro 4.10 são apresentados os valores de repetibilidade e reprodutibilidade da deflexão.

Quadro 4.10 – Análise da repetibilidade e reprodutibilidade dos valores da deflexão

Pontos CVr CVR Repetibilidade (%)

Reprodutibilidade (%)

1ª campanha

1 0,033 0,102 3,26 10,16 2 0,013 0,043 1,30 4,34 3 0,012 0,027 1,17 2,72 4 0,011 0,064 1,15 6,40 5 0,007 0,038 0,71 3,77 6 0,017 0,111 1,75 11,11 7 0,006 0,059 0,58 5,93 8 0,017 0,017 1,69 1,75

2ª campanha

1 0,078 0,239 7,79 23,91 2 0,027 0,070 2,67 6,98 3 0,024 0,090 2,39 8,95

Relativamente à análise feita sobre a força de impacto nos ensaios, os valores obtidos estão

dispostos no Quadro 4.11.

Quadro 4.11 - Análise da repetibilidade e reprodutibilidade dos valores da força de impacto

Pontos CVr CVR Repetibilidade (%)

Reprodutibilidade (%)

1ª campanha

1 0,021 0,021 2,13 2,10 2 0,012 0,013 1,23 1,32 3 0,010 0,011 1,05 1,12 4 0,008 0,010 0,84 1,00 5 0,009 0,009 0,94 0,90 6 0,007 0,011 0,70 1,06 7 0,007 0,012 0,69 1,16 8 0,011 0,016 1,10 1,60

2ª campanha

1 0,034 0,042 3,39 4,19 2 0,018 0,031 1,78 3,10 3 0,045 0,044 4,48 4,37


65

Das análises realizadas resulta um intervalo entre 0,5 e 7% da repetibilidade da deflexão e entre

0,7 e 4,5% para a força de impacto, relativamente à reprodutibilidade entre 1,7 e 24% e entre 0,9 e

4,5%, respectivamente.

O maior intervalo diz respeito à reprodutibilidade da deflexão, devido ao valor no ponto 1 da 2ª

campanha, que se apresenta distante dos restantes, tendo como possível justificação a dispersão

de valores obtidos com o Prima 100, como se verifica na Figura 4.17a.

4.6.3. Análise do Módulo de Deformabilidade

A determinação do módulo de deformabilidade, E, foi efectuado para cada ponto de ensaio, tendo

como base a equação (3.2), onde se considerou a placa flexível, um raio de placa de carga de 150

mm e um coeficiente de Poisson de 0,35.

No Anexo IV encontram-se dispostos os valores do módulo de deformabilidade para os vários

pontos e respectivas repetições de quedas.

O cálculo deste módulo teve como base os valores medidos de deflexão com o 3031 LWD, nas

duas campanhas realizadas. Tentou-se assim, encontrar um valor de E que fosse minimamente

representativo de cada ponto de ensaio. Considerando que se verificou uma tendência para a

estabilização da deflexão, achou-se um Emédio, com base nas cinco últimas medições de deflexão

em cada ponto, tal como já se tinha considerado no estudo da influência do número de quedas da

massa.

No Quadro 4.12 apresentam-se os módulos de deformabilidade da 1ª campanha de ensaios,

tratando-se neste caso de um E equivalente (Eeq), pois o saibro ensaiado encontrava-se num meio

estratificado.

Quadro 4.12 - Valores do módulo de deformabilidade da 1ª campanha

Ponto de ensaio Módulo de deformabilidade equivalente, Eeq (MPa) 1 58 2 47 3 55 4 58 5 65 6 61 7 65 8 58


66

Relativamente à 2ª campanha de ensaios, decorrida num meio homogéneo semi-infinito, procedeu-

se de forma igual ao cálculo do módulo de deformabilidade, cujos valores obtidos são

apresentados no Quadro 4.13.

Quadro 4.13 - Valores do módulo de deformabilidade da 2ª campanha

Ponto de ensaio Módulo de deformabilidade, E (MPa) 1 179 2 162 3 157

Considerou-se importante relacionar os módulos calculados com as diferentes condições de

estado do saibro em cada ponto de ensaio. Para tal, e considerando os teores em água e as

baridades secas corrigidas, obtidas no item 4.5.c, efectuou-se a correlação entre os módulos de

deformabilidade e a diferença de teor em água de cada ponto (Wp) com o teor em água óptimo

(Wopt), bem como, da variação percentual da baridade seca (ɣs) em relação à baridade seca

máxima. Nas Figuras 4.18 e 4.19, respectivamente em relação ao estado hídrico e ao estado de

compacidade, encontram-se essas correlações.

Figura 4.18 – Correlação do módulo de deformabilidade com o estado hídrico

‐50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

‐4 ‐3 ‐2 ‐1 0 1Mód

ulo

de d

efor

mab

ilida

de -

E (M

Pa)

wp-wopt (%)


67

Figura 4.19 - Correlação do módulo de deformabilidade com o estado de compacidade

Desta análise, confirma-se a existência de uma certa influência dos parâmetros de estado do solo

no módulo de deformabilidade, sendo a correlação de 0,6629 entre o módulo de deformabilidade e

o estado hídrico, e de 0,5362 com o estado de compacidade. Contudo, não é possível concluir

sobre uma tendência clara deste comportamento, tendo em conta o número limitado de resultados

que suportam esta análise.

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

86 88 90 92 94 96Mód

ulo

de d

efor

mab

ilida

de

-E (M

Pa)

(ɣs/ɣmax)x100 (%)


68


69

5. Conclusões e Trabalhos Futuros

5.1. Conclusões

Apresentam-se agora as principais conclusões do estudo da aplicação do deflectómetro de

impacto ligeiro, na caracterização do comportamento mecânico de camadas de pavimentos e de

camadas de aterro compactadas.

A análise da aplicação deste ensaio foi baseada num caso prático de estudo decorrido em duas

campanhas de prospecção em Bases Militares da Força Aérea Portuguesa, com a colaboração do

LSP do GEAFA.

Os objectivos mais específicos aos quais este documento se propunha, de forma a contribuir para

o estudo da utilização do DIL, eram:

• Análise comparativa entre dois deflectómetros de impacto ligeiro de fabricantes diferentes;

• Análise da influência do número de quedas da massa (força de impacto).

• Análise da repetibilidade e reprodutibilidade entre equipamentos.

• Análise do módulo de deformabilidade calculado para as condições estudadas.

Para o efeito, nas duas campanhas práticas foram seleccionados pontos de ensaio envolvendo um

saibro, cujas principais propriedades foram estudadas em laboratório, bem como foram avaliadas

in situ as reais condições de compactação deste solo nos locais de estudo, recorrendo à utilização

do gamadensímetro e da garrafa de areia.

Os DIL utilizados no estudo foram os modelos 3031 LWD da Dynatest e Prima 100 da Carl Bro,

sendo que dos resultados obtidos com a sua utilização foi possível chegar às seguintes conclusões

principais:

• Da análise comparativa dos resultados da deflexão normalizada, conclui-se que existiu

uma boa relação entre os resultados obtidos. Contudo, constatou-se que os valores de

deflexão medida foram diferentes entre os equipamentos mas com diferenças sempre

constantes. Este facto sugere que as diferenças encontradas podem estar associadas a

factores constantes, intrínsecos aos próprios equipamentos.

Da análise dos resultados apresentados no Anexo I, verifica-se que para além dos valores

de deflexão, as maiores diferenças encontradas dizem respeito ao tempo de retorno do

ensaio, onde o 3031 LWD apresenta tempos consideravelmente superiores ao Prima 100.

Ora, sabendo à partida que tempos de retorno mais curtos conduzem a registos de

deformabilidade inferiores e, naturalmente, a módulos de deformabilidade calculados mais


70

elevados, considera-se, então que aquela constatação é consistente com os resultados

obtidos no presente estudo, onde o Prima 100 com tempos de retorno mais curtos registou

deformações mais pequenas. Estes resultados permitem ainda concluir, que o Prima 100

apresenta um sistema de amortecedores mais rijo que o 3031 LWD, diminuindo o seu

tempo de retorno.

• No que diz respeito à influência do número de quedas da massa de ensaio, nos resultados

dos ensaios era expectável que fosse evidenciada uma clara tendência para um valor de

deflexão. Este objectivo não foi atingido de forma a se estabelecer uma regra, pois a

tendência nem sempre era evidente nos casos com maior número de repetições.

• Da análise de repetibilidade e reprodutibilidade dos equipamentos estudados, conclui-se

que os valores do coeficiente de variação de repetibilidade estão entre, aproximadamente,

1 a 3%, para a deflexão, e entre 1 e 4%, para a força de impacto. Por sua vez, o

coeficiente de variação da reprodutibilidade esteve entre 4 e 24%, para a deflexão, e de 1

a 4%, para a força de impacto. Constata-se uma maior variação associada à

reprodutibilidade da deflexão.

• Por último, verificou-se que o valor do módulo de deformabilidade calculado apresenta ter

relação com os parâmetros de estado do solo. Esta constatação, deverá ser validada

efectivamente com maior número de ensaios em condições de estado diferentes e para

outros tipos de materiais. Considera-se que um maior conhecimento desta influência

poderá potenciar uma maior utilização do equipamento para controlo de qualidade

baseada no desempenho das camadas do pavimento, em termos de deformabilidade.

5.2. Trabalhos Futuros

O presente documento pretende contribuir para o aprofundamento do conhecimento na utilização

do deflectómetro de impacto ligeiro com vista à caracterização mecânica de camadas de materiais

não ligadas, associadas a aterros e camadas de pavimentos. Contudo, e considerando que, em

alguns casos, a informação sobre este equipamento é ainda limitada, sugere-se a realização de

novos estudos, com vista à obtenção de uma maior quantidade de resultados e em diferentes

circunstâncias.

Assim, deixam-se algumas indicações de possíveis análises futuras a serem efectuadas com

recurso ao DIL, nomeadamente:

• Avaliação e calibração dos valores obtidos da análise de repetibilidade e reprodutibilidade

comparativa entre DIL’s.


71

• Validação da correlação entre o módulo de deformabilidade e os respectivos valores de

teor em água e baridade seca, ensaiando solos com maior variação dos seus parâmetros

de estado.

• Estudo da variação da deflexão consoante o número de quedas da massa de ensaio,

sugerindo-se que se aumente o seu número, com a finalidade de verificar a real existência

de tendência de comportamento.


72


73

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76


77

Anexos


78


79

Anexo I – Resultados obtidos in situ e Deflexão Normalizada

Quadro I.1 - 3031 LWD – Base Aérea de Alverca – 1ª Campanha

Valor rejeitado

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada (µm) Ponto Ensaio

nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada (µm)

1

1 9,3 131,2 34 792 845

2

1 9 126,8 35 946 1044

2 9,7 136,6 34 679 696 2 9,5 133,9 34 833 871

3 9,6 136,5 34 661 678 3 9,5 133,9 34 792 828

4 9,7 137,3 34 661 674 4 9,7 137,9 33 795 807

5 9,8 139,1 34 655 659 5 9,8 138,5 33 792 801

6 9,8 138,2 34 646 654 6 9,8 139,1 33 790 795

7 9,8 138,3 34 644 652 7 9,6 136,2 33 782 804

8 9,8 138 34 643 652 8 9,8 138,9 33 791 797

9 9,8 138,9 34 649 654 9 9,8 138,2 33 785 795

10 9,8 138,6 34 645 652 10 9,8 138,6 33 780 788

11 9,8 139 34 639 644 11 9,8 139,2 33 777 781

12 9,9 140 34 637 637 12 9,8 138,3 34 780 790

13 9,8 139,1 34 637 641 13 9,6 136,2 33 770 791

14 9,8 139,1 34 640 644 14 9,7 137,8 33 778 790

15 9,8 138,2 34 637 645 15 9,7 136,9 33 762 779

16 9,8 138,4 34 637 644 16 9,7 137,8 34 785 798

17 9,8 138,6 34 626 632 17 9,8 138,4 33 765 774

18 9,8 139,3 34 632 635 18 9,7 137,6 34 789 803

19 9,9 139,5 34 634 636 19 9,7 137,9 33 766 778

20 9,9 140 34 631 631 20 9,8 138,3 34 780 790

21 9,9 139,4 34 627 630 21 9,8 138,4 33 768 777

22 9,7 137,8 34 626 636


80

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


3

1 9,4 133,7 34 767 803

4

1 9,3 131,6 34 888 945

2 9,8 138,6 34 694 701 2 9,7 137,8 34 675 686

3 9,7 137,1 33 685 699 3 9,8 139 34 660 665

4 9,7 137,8 34 672 683 4 9,8 138,9 34 645 650

5 9,9 139,5 34 674 676 5 9,9 139,5 33 647 649

6 9,8 138,6 33 675 682 6 9,9 139,4 34 637 640

7 9,9 139,7 34 664 665 7 9,8 139,3 34 635 638

8 9,9 140,2 33 673 672 8 9,9 140,3 34 631 630

9 10 141,2 33 671 665 9 9,9 140,3 34 636 635

10 9,9 139,6 33 667 669 10 10 141 34 633 629

11 9,9 139,4 33 664 667 11 9,9 140,3 33 636 635

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


5

1 9,4 132,7 34 610 644

6

1 9,5 134,5 34 734 764

2 9,7 136,9 34 581 594 2 9,8 139,1 34 648 652

3 9,7 137,8 33 570 579 3 9,8 139,2 34 631 635

4 9,7 137,8 33 575 584 4 9,9 140 33 623 623

5 9,8 138,2 34 569 576 5 9,9 140,2 34 618 617

6 9,8 138,1 34 573 581 6 10 140,8 33 618 614

7 9,8 138,8 34 567 572 7 9,9 140 33 613 613

8 9,8 139,1 33 568 572 8 10 141 33 613 609

9 9,9 139,6 34 569 571 9 9,9 140,6 33 611 608

10 9,9 139,9 33 569 569 10 9,9 140,4 33 609 607

11 9,8 138,6 34 565 571 11 9,9 140,3 34 604 603

12 9,9 139,6 34 570 572 12 9,9 140,3 33 605 604

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


7

1 9,8 138,2 33 627 635

8

1 9,6 135,7 34 694 716

2 9,8 138,6 34 579 585 2 9,8 139,3 35 637 640

3 9,9 140,4 34 574 572 3 9,8 139,3 34 628 631

4 10 141,6 33 578 571 4 9,8 139 34 624 628

5 10 141,8 33 576 569 5 9,8 138 35 618 627

6 9,9 140,7 34 570 567 6 9,7 137,1 35 615 628

7 10 141,3 33 573 568 7 9,7 137,2 35 617 630

8 10 141,6 34 572 566 8 9,8 138,9 35 618 623

9 10 141,2 33 580 575 9 9,9 139,8 34 633 634

10 10 142 34 575 567 10 10 140,8 34 629 625

11 10,1 142,6 33 581 570 11 9,8 139 34 638 643

12 10 142,1 34 642 633


81

Quadro I.2 - Prima 100 – Base Aérea de Alverca – 1ª Campanha

Valor rejeitado

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

1

1 9,45 133,79 7,5 595,57 623

2

1 9,41 133,15 11 754,5 793

2 9,2 130,27 10,5 527,27 567 2 9,64 136,42 10,5 735,56 755

3 9,17 129,81 10,5 530,09 572 3 9,81 138,79 11 735,24 742

4 10,15 143,72 10,5 583,41 568 4 9,82 139,05 10,5 733,07 738

5 9,71 137,38 10,5 540,33 551 5 9,88 139,79 10,5 736,04 737

6 6,53 92,38 11,5 387,16 587 6 9,99 141,34 10,5 748,5 741

7 9,62 136,12 10,5 530,08 545 7 9,62 136,11 10,5 734,2 755

8 9,8 138,74 10,5 537 542 8 9,46 133,9 10 723,44 756

9 9,87 139,64 10,5 544,94 546 9 9,5 134,46 10,5 728,12 758

10 9,54 134,97 10,5 525,36 545 10 9,73 137,68 10,5 727,11 739

11 9,57 135,49 10,5 536,24 554 11 9,63 136,25 10,5 730,6 751

12 9,65 136,55 10,5 540,72 554 12 9,67 136,83 11 729,79 747

13 974,039 137,79 10,5 546,59 555 13 9,65 136,64 11 733,34 751

14 9,76 138,15 10,5 551,83 559 14 9,74 137,84 11 736,35 748

15 10,15 1436,14 10,5 574,92 56 15 9,42 133,31 10,5 728,06 765

16 9,84 139,34 10,5 574,33 577 16 9,51 134,61 10,5 720,83 750

17 9,77 138,29 11 557,57 564 17 9,62 136,12 11 742,17 763

18 9,75 137,95 11 562,81 571 18 9,57 135,44 10,5 740,06 765

19 9,68 136,99 10,5 577,02 590 19 9,62 136,12 11 744,56 766

20 9,64 136,46 10,5 574,83 590 20 9,66 136,7 11 758,63 777

21 9,99 141,4 10,5 592,08 586 21 9,56 135,31 10,5 752,4 778

22 10,09 142,86 11 596,24 584

23 9,64 136,42 10,5 573,63 589

24 9,78 138,49 11 584,05 590

25 10,15 143,73 11 598,02 583

26 9,95 140,82 10,5 585,08 582


82

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

3

1 9,37 132,57 11,5 668,68 706

4

1 9,32 131,86 10 727,1 772

2 9,8 138,66 10,5 638,17 644 2 6,41 90,73 11,5 446,57 689

3 9,72 137,63 10,5 646,06 657 3 9,74 137,79 10,5 580,67 590

4 9,75 138,03 10,5 647,06 656 4 9,7 137,25 10,5 574,74 586

5 9,62 136,12 10,5 649,82 668 5 9,77 138,29 10,5 578,68 586

6 9,59 135,69 10 653,64 674 6 9,75 137,99 10,5 576,93 585

7 9,87 139,69 10 656,9 658 7 9,81 138,84 10,5 579,85 585

8 9,83 139,17 11 652,59 656 8 9,75 137,99 11 576,21 585

9 9,84 139,3 10 650,54 654 9 9,75 138,05 10,5 598,38 607

10 9,92 140,4 10 657,27 655 10 9,96 140,98 10,5 585,69 582

11 9,85 139,39 10,5 654,68 658 11 9,98 141,23 11 585,27 580

12 9,82 138,98 11 594,56 599

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

5

1 10,6 150,05 8,5 649,87 606

6

1 9,41 133,24 12 568,67 598

2 9,76 138,09 10,5 561,94 570 2 9,75 137,97 10,5 528,38 536

3 9,85 139,35 11 558,74 561 3 9,82 138,97 11 529,23 533

4 9,97 141,07 10,5 549,5 545 4 9,76 138,13 11 527,36 534

5 9,68 137,05 10 538,54 550 5 9,68 136,99 10,5 520,99 532

6 9,78 138,49 10,5 541,1 547 6 9,66 136,78 10,5 518,59 531

7 10,01 141,67 10,5 542,75 536 7 9,74 137,84 11 522,9 531

8 9,79 138,52 10 532,56 538 8 9,81 138,83 11 529,35 534

9 9,78 138,45 10 539,11 545 9 9,85 139,48 11 539,64 542

10 9,78 138,38 10 543,02 549 10 9,86 139,59 11 533,38 535

11 9,88 139,78 11 536,31 537 11 9,89 139,91 11,5 533,64 534

12 9,82 139,05 11 530,73 534

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

7

1 9,43 133,52 10 550,95 578

8

1 9,56 135,36 11 651,49 674

2 9,79 138,62 11 525,98 531 2 9,75 137,93 10,5 604,53 614

3 9,83 139,16 10,5 528,21 531 3 9,89 139,95 10,5 607,15 607

4 9,8 138,68 11 527,22 532 4 9,98 141,25 10 614,98 610

5 10,00 141,56 10,5 535,45 530 5 9,95 140,84 10,5 613,93 610

6 9,9 140,17 11 529,66 529 6 10,04 142,1 11 640,93 631

7 9,82 138,99 11 526,92 531 7 10,08 142,62 11 631,97 620

8 9,93 140,58 11 532,49 530 8 10,10 142,94 10,5 624,81 612

9 9,92 140,45 10,5 531,17 529 9 10,09 142,86 10,5 635,19 622

10 9,84 139,31 11 529,7 532 10 10,09 142,83 10,5 636,03 623

11 9,74 137,91 11 527,66 536 11 10,04 142,15 10 621,95 613

12 9,83 139,19 11 528,31 531 12 10,03 141,96 10,5 639,69 631


83

Quadro I.3 - 3031 LWD – Campo de Tiro de Alcochete – 2ª Campanha

Valor rejeitado

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

1

1 9,6 135,8 41 261 269

2

1 9,9 139,6 40 299 300

2 10,1 142,9 41 228 223 2 6,4 90,8 60 136 210

3 10,1 143,4 41 219 214 3 10,1 142,8 36 239 234

4 10,1 143 40 231 226 4 10,1 143,1 41 241 236

5 10,1 143,3 41 229 224 5 10,1 143,2 40 239 234

6 10,1 142,2 41 218 215 6 10,1 142,7 36 224 220

7 10,0 141,4 60 212 210 7 10,1 142,8 35 246 241

8 10,0 141,5 36 213 211 8 10,1 143,4 36 226 221

9 10,1 142,6 35 210 206 9 10 141,5 36 223 221

10 10,2 144,2 36 211 205 10 10,1 142,3 36 241 237

11 10,2 144,3 36 212 206 11 10,1 142,7 35 237 233

12 10,2 144 35 213 207 12 10,1 142,6 36 228 224

13 10,2 144,2 35 211 205 13 10,1 142,9 36 234 229

14 10,2 145 36 212 205 14 10,1 142,6 37 237 233

15 10,3 145,3 35 212 204 15 10,1 142,7 36 230 226

16 10,2 143,9 36 211 205 16 10 141,7 36 236 233

17 10,2 143,7 36 212 207 17 10,1 142,3 37 234 230

18 10,2 144,2 36 212 206 18 10,1 143,4 37 237 231

19 10,2 144,8 36 213 206 19 10,1 142,8 37 228 224

20 10,2 144,7 36 213 206 20 9,9 140,4 37 222 221

21 10,2 144 35 212 206 21 10,1 143 33 132 129


84

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

3

1 9,7 137,2 36 349 356

4

1 9,7 136,7 39 879 900

2 9,8 138,1 36 255 259 2 10,2 144 37 621 604

3 9,6 136,5 38 252 258 3 10,2 144,7 36 571 552

4 9,8 138,8 37 254 256 4 10,2 144,8 36 549 531

5 6,6 93,9 60 135 201 5 10,3 145,6 36 534 513

6 10,2 143,9 40 246 239 6 10,1 142,9 36 514 504

7 10,1 143,4 36 246 240 7 10,3 145,3 36 514 495

8 9,8 139,2 39 241 242 8 10,2 144,8 36 495 479

9 9,8 139,3 39 243 244 9 10,2 144 35 496 482

10 9,9 140 40 241 241 10 10,3 145,4 36 494 476

11 10,1 143,3 39 240 234 11 10,2 144,9 36 494 477

12 10,1 143 35 242 237 12 10,3 145,9 36 490 470

13 9,9 140,1 36 241 241 13 10,3 145 35 488 471

14 9,8 138,7 37 238 240 14 10,1 143,4 35 495 483

15 9,9 140,2 37 239 239 15 10,2 144,4 35 487 472

16 9,9 140,3 37 233 233 16 10,2 144,4 36 479 464

17 9,7 137,8 38 230 234 17 10,1 143,4 36 490 478

18 9,9 139,4 37 233 234 18 10,3 145,7 36 487 468

19 9,8 138,3 37 234 237 19 10,2 144,8 36 475 459

20 10,1 143 36 237 232

21 9,7 137,1 39 229 234


85

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


nº Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

5

1 9,6 135,1 53 950 984

6

1 9,6 135,7 46 1119 1154

2 10,2 144,7 38 646 625 2 10,1 142,8 38 630 618

3 10,2 144,5 39 598 579 3 10 142 41 552 544

4 10,1 143,2 37 571 558 4 10,1 142,8 40 533 523

5 10,2 144 39 568 552 5 10,1 142,6 40 509 500

6 10,3 145,2 37 560 540 6 10,1 142,5 39 494 485

7 10,1 143,2 40 544 532 7 10,1 142,6 39 495 486

8 10,2 144,4 37 540 524 8 10,1 143,5 40 488 476

9 10,2 144,9 37 540 522 9 10,1 142,8 40 481 472

10 10,2 144,9 38 534 516 10 10,1 142,5 41 467 459

11 10,3 145,2 39 526 507 11 10,1 142,7 40 470 461

12 10,3 145,7 37 526 505 12 10,1 142,6 38 468 459

13 10,2 144,8 37 536 518 13 10,1 143,6 40 466 454

14 10,2 144,7 36 530 513 14 10,2 144 39 464 451

15 9,9 140,1 42 513 513 15 10,1 143 39 459 449

16 10,1 142,3 41 508 500 16 10,1 143,4 41 461 450

17 10,1 142,6 39 512 503 17 10,1 143,2 40 457 447

18 10,1 143 39 520 509 18 10,1 143,4 41 456 445

19 10 142 41 511 504 19 10,1 143,3 40 456 445

20 10 141,9 37 499 492 20 10,1 142,3 40 447 440

21 10,1 142,4 40 527 518 21 10,1 143,3 39 449 439


86

Quadro I.4 - Prima 100 – Campo de Tiro de Alcochete – 2ª Campanha

Valor rejeitado

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada (µm) Ponto Ensaio nº Força

(kN) Pressão

(kPa) Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

1

1 10,51 148,73 11 184,66 174

2

1 10,29 145,65 11,5 248,95 239

2 10,3 145 11 140 135 2 10,4 147 11 217 206

3 10,3 146 11 155 148 3 10,4 148 12 208 197

4 10,1 143 11 127 124 4 10,3 146 12 205 197

5 10,3 145 11 133 128 5 10,4 146 12 199 191

6 10,4 147 11 138 131 6 10,3 146 12 205 197

7 10,1 143 11 147 144 7 10,3 146 11 214 206

8 10,1 143 11 153 150 8 10,3 146 11 214 205

9 10,2 144 11 159 154 9 10,3 146 12 214 205

10 7,4 105 12 131 175 10 10,3 146 11 213 204

11 10,2 144 12 163 159 11 10,4 147 12 216 206

12 10,3 146 12 162 156 12 10,4 148 12 217 205

13 10,3 146 11 171 165 13 7,5 107 12 154 202

14 10,2 144 11 175 169 14 10,5 149 11 216 203

15 10,3 146 11 164 157 15 10,4 147 11 218 208

16 10,3 145 11 162 156 16 10,4 148 11 209 199

17 7,5 106 12 133 175 17 10,5 148 12 217 205

18 7,4 105 12 131 175 18 10,5 148 12 217 205

19 10,1 143 12 174 170 19 10,4 147 12 215 205

20 10,4 147 11 181 172 20 10,5 148 12 217 205

21 10,4 147 12 180 171 21 10,5 148 12 217 205

22 10,4 147 11 176 168 22 10,3 146 12 215 207

23 10,4 147 12 168 160

24 7,4 105 12 132 176

25 10,4 146 12 182 174


87

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


(kN) Pressão

(kPa) Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

3

1 10,14 143,49 11,5 217,62 212

4

1 9,89 140,04 11,5 480,79 481

2 10,5 149 11 219 206 2 10,3 145 11 478 460

3 10,5 148 11 215 203 3 10,3 146 11 486 466

4 10,6 150 12 216 202 4 10,4 147 11 469 447

5 10,5 149 11 213 200 5 10,0 141 11 443 438

6 10,6 150 11 213 199 6 9,8 139 12 434 436

7 10,6 150 11 213 199 7 7,3 103 12 367 497

8 10,6 150 12 213 199 8 10,0 141 12 450 446

9 10,5 148 11 211 199 9 10,1 143 12 448 440

10 10,5 148 12 213 201 10 10,0 141 12 446 441

11 10,6 150 12 210 197 11 9,9 140 11 430 428

12 10,4 147 11 210 199 12 10,1 142 11 444 437

13 10,4 148 11 213 201 13 10,4 147 12 452 431

14 10,5 149 11 212 199 14 10,0 142 12 437 432

15 10,6 150 12 215 200 15 9,9 140 11 447 447

16 10,6 150 11 214 200 16 10,0 141 11 441 438

17 10,6 150 11 212 198 17 10,0 142 12 442 437

18 10,6 150 11 213 199 18 10,3 145 11 450 434

19 10,7 151 11 213 198 19 9,9 140 11 432 433

20 10,3 145 12 208 200 20 10,1 143 12 437 430

21 10,5 149 12 213 200 21 10,0 141 12 436 432

22 10,5 149 12 212 199 22 10,0 142 11 438 432


88

Ponto Ensaio nº

Força (kN)

Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)


(kN) Pressão

(kPa) Pulse (ms)

Defl. (µm)

Defl. normalizada

(µm)

5

1 9,95 140,87 11,5 606,89 603

6

1 10,45 147,97 11 438,26 415

2 10,3 146 11 548 526 2 10,3 145 11 437 420

3 10,2 144 11 551 535 3 10,4 147 11 425 406

4 7,3 103 12 447 607 4 10,3 146 12 428 411

5 10,2 145 11 540 523 5 10,3 146 11 426 408

6 10,4 147 12 537 513 6 10,4 147 12 434 415

7 10,2 145 11 525 508 7 10,5 148 12 418 395

8 10,2 144 12 525 512 8 10,4 148 12 406 385

9 10,3 146 11 526 504 9 9,9 140 12 386 385

10 10,2 144 12 527 511 10 10,4 147 12 425 406

11 10,0 141 12 520 514 11 10,4 147 12 413 395

12 10,0 141 12 523 517 12 10,2 145 12 409 395

13 10,1 142 12 514 506 13 10,3 146 12 383 368

14 10,0 141 12 506 502 14 10,4 147 12 386 367

15 10,1 143 11 512 501 15 10,4 147 11 379 360

16 10,2 145 12 514 497 16 7,6 107 13 312 407

17 10,1 144 12 507 494 17 10,4 146 12 387 370

18 10,1 144 12 509 496 18 10,4 147 11 394 375

19 10,1 143 11 507 497 19 10,4 147 12 387 369

20 10,1 143 12 506 496 20 10,5 148 12 381 359

21 10,1 142 12 505 498 21 7,7 108 12 320 413

22 10,1 143 11 503 492 22 10,5 148 12 383 362

23 10,4 147 12 387 368


89

Anexo II – Análise da Repetibilidade e Reprodutibilidade

Quadro II.1 - Análise à Deflexão

DEFLEXÃO

3031 LWD Prima 100

P yi yi2 ni yi yi2 ni Y T1 T2 T3 ∑ ni

T4 ∑ ni2 T5 Sr2 Sr SL2 SR2 SR Cvr CvR

Alverca

1 642 412409 21 560 313807 24 601 26930 16191954 45 1017 16540 385 19.61 3345 3729.92 61 0.033 0.102

2 780 608975 19 736 541554 20 758 29545 22401602 39 761 3613 98 9.88 984 1081.20 33 0.013 0.043

3 674 454141 10 651 423375 10 662 13246 8775166 20 200 1087 60 7.77 264 324.10 18 0.012 0.027

4 638 406406 8 583 340003 10 610 10931 6651283 18 164 788 49 7.02 1474 1523.48 39 0.011 0.064

5 570 324330 10 540 291990 8 555 10018 5579225 18 164 251 16 3.96 423 438.48 21 0.007 0.038

6 618 381362 11 529 279379 11 573 12607 7268150 22 242 2005 100 10.01 3950 4050.08 64 0.017 0.111

7 575 331136 9 529 280204 11 552 11002 6062468 20 202 186 10 3.21 1062 1071.97 33 0.006 0.059

8 627 393357 11 621 385854 9 624 12490 7799609 20 202 2014 112 10.58 7 118.64 11 0.017 0.017

Alcochete

1 215 46311 20 156 24257 24 185 8042 1508380 44 976 8767 209 14.45 1758 1966.60 44 0.078 0.239

2 233 54496 19 213 45369 21 223 8908 1988179 40 802 1348 35 5.96 207 242.68 16 0.027 0.070

3 241 57954 19 213 45369 21 227 9047 2053879 40 802 1119 29 5.43 383 412.64 20 0.024 0.090

DEFLEXÃO

3031 LWD Prima 100

P Si ni Si ni

Alverca

1 13 21 24 24 2 10 19 10 20 3 9 10 6 10 4 6 8 8 10 5 3 10 5 8 6 13 11 6 11 7 4 9 3 11 8 9 11 12 9

Alcochete

1 6 20 19 24 2 7 19 5 21

3 7 19 2 21


90

Quadro II.2 - Análise à Força de Impacto

FORÇA

3031 LWD Prima 100

P yi yi2 ni yi yi2 ni Y T1 T2 T3 ∑

ni T4 ∑ ni2 T5 Sr2 Sr SL2 SR2 SR Cvr CvR

Alverca

1 9.80 96 21 9.76 95 24 9.78 439.91 4300.48 45 1017 1.859 0.043 0.208 -

0.001 0.042 0.205 0.021 0.021

2 9.73 95 19 9.66 93 20 9.69 378.00 3663.75 39 761 0.527 0.014 0.119 0.002 0.016 0.128 0.012 0.013

3 9.85 97 10 9.78 96 10 9.81 196.29 1926.51 20 200 0.190 0.011 0.103 0.001 0.012 0.110 0.010 0.011

4 9.89 98 8 9.80 96 10 9.85 177.13 1743.09 18 164 0.109 0.007 0.083 0.003 0.010 0.098 0.008 0.010

5 9.81 96 10 9.83 97 8 9.82 176.77 1735.98 18 164 0.135 0.008 0.092 -

0.001 0.008 0.088 0.009 0.009

6 9.90 98 11 9.79 96 11 9.84 216.54 2131.42 22 242 0.094 0.005 0.069 0.006 0.011 0.104 0.007 0.011

7 9.99 100 9 9.85 97 11 9.92 198.30 1966.23 20 202 0.085 0.005 0.069 0.009 0.013 0.115 0.007 0.012

8 9.83 97 11 10.00 100 9 9.91 198.07 1961.73 20 202 0.213 0.012 0.109 0.013 0.025 0.158 0.011 0.016

Alcochete

1 10.16 103 20 9.79 96 24 9.97 438.13 4364.11 44 976 4.788 0.114 0.338 0.060 0.174 0.418 0.034 0.042

2 9.88 98 19 10.25 105 21 10.07 403.05 4062.57 40 802 1.222 0.032 0.179 0.065 0.097 0.312 0.018 0.031

3 10.53 111 19 10.53 111 21 10.53 421.21 4435.43 40 802 8.453 0.222 0.472 -

0.011 0.211 0.460 0.045 0.044

FORÇA

3031 LWD Prima 100

P Si ni Si ni

Alverca

1 0.07 21 0.28 24

2 0.09 19 0.14 20

3 0.10 10 0.11 10

4 0.06 8 0.09 10

5 0.07 10 0.11 8

6 0.06 11 0.07 11

7 0.06 9 0.07 11

8 0.10 11 0.12 9

Alcochete

1 0.08 20 0.45 24

2 0.20 19 0.16 21

3 0.68 19 0.09 21


91

Anexo III – Módulo de Deformabilidade

Quadro III.1 - 3031 LWD – Base Aérea de Alverca – 1ª Campanha

Ponto Ensaio nº Pressão (kPa)

Pulse (ms)

Defl. (µm)

E (MPa) Ponto Ensaio nº Pressão

(kPa) Pulse (ms)

Defl. (µm)

E (MPa)

1

2 136.6 34 679 53

2

3 133.9 34 792 45

3 136.5 34 661 54 4 137.9 33 795 46

4 137.3 34 661 55 5 138.5 33 792 46

5 139.1 34 655 56 6 139.1 33 790 46

6 138.2 34 646 56 7 136.2 33 782 46

7 138.3 34 644 56 8 138.9 33 791 46

8 138 34 643 57 9 138.2 33 785 46

9 138.9 34 649 56 10 138.6 33 780 47

10 138.6 34 645 57 11 139.2 33 777 47

11 139 34 639 57 12 138.3 34 780 47

12 140 34 637 58 13 136.2 33 770 47

13 139.1 34 637 57 14 137.8 33 778 47

14 139.1 34 640 57 15 136.9 33 762 47

15 138.2 34 637 57 16 137.8 34 785 46

16 138.4 34 637 57 17 138.4 33 765 48

17 138.6 34 626 58 18 137.6 34 789 46

18 139.3 34 632 58 19 137.9 33 766 47

19 139.5 34 634 58 20 138.3 34 780 47

20 140 34 631 58 21 138.4 33 768 47

21 139.4 34 627 59

22 137.8 34 626 58


92


Pulse (ms)

Defl. (µm)


(kPa) Pulse (ms)

Defl. (µm)

E (MPa)

3

2 138.6 34 694 53

4

4 138.9 34 645 57

3 137.1 33 685 53 5 139.5 33 647 57

4 137.8 34 672 54 6 139.4 34 637 58

5 139.5 34 674 54 7 139.3 34 635 58

6 138.6 33 675 54 8 140.3 34 631 59

7 139.7 34 664 55 9 140.3 34 636 58

8 140.2 33 673 55 10 141 34 633 59

9 141.2 33 671 55 11 140.3 33 636 58

10 139.6 33 667 55

11 139.4 33 664 55


Pulse (ms)

Defl. (µm)


(kPa) Pulse (ms)

Defl. (µm)

E (MPa)

5

3 137.8 33 570 64

6

2 139.1 34 648 57

4 137.8 33 575 63 3 139.2 34 631 58

5 138.2 34 569 64 4 140 33 623 59

6 138.1 34 573 63 5 140.2 34 618 60

7 138.8 34 567 64 6 140.8 33 618 60

8 139.1 33 568 64 7 140 33 613 60

9 139.6 34 569 65 8 141 33 613 60

10 139.9 33 569 65 9 140.6 33 611 61

11 138.6 34 565 65 10 140.4 33 609 61

12 139.6 34 570 64 11 140.3 34 604 61


Pulse (ms)

Defl. (µm)


(kPa) Pulse (ms)

Defl. (µm)

E (MPa)

7

3 140.4 34 574 64

8

2 139.3 35 637 58

4 141.6 33 578 65 3 139.3 34 628 58

5 141.8 33 576 65 4 139 34 624 59

6 140.7 34 570 65 5 138 35 618 59

7 141.3 33 573 65 6 137.1 35 615 59

8 141.6 34 572 65 7 137.2 35 617 59

9 141.2 33 580 64 8 138.9 35 618 59

10 142 34 575 65 9 139.8 34 633 58

11 142.6 33 581 65 10 140.8 34 629 59

11 139 34 638 57

12 142.1 34 642 58


93

Quadro II.2 - 3031 LWD – Campo de Tiro de Alcochete – 2ª Campanha


Pulse (ms)

Defl. (µm)


(kPa) Pulse (ms)

Defl. (µm)

E (MPa)

1

2 142.9 41 228 165

2

2 90.8 60 136 175

3 143.4 41 219 172 3 142.8 36 239 157

4 143 40 231 163 4 143.1 41 241 156

5 143.3 41 229 165 5 143.2 40 239 158

6 142.2 41 218 172 6 142.7 36 224 168

7 141.4 60 212 175 7 142.8 35 246 153

8 141.5 36 213 175 8 143.4 36 226 167

9 142.6 35 210 179 9 141.5 36 223 167

10 144.2 36 211 180 10 142.3 36 241 156

11 144.3 36 212 179 11 142.7 35 237 158

12 144 35 213 178 12 142.6 36 228 165

13 144.2 35 211 180 13 142.9 36 234 161

14 145 36 212 179 14 142.6 37 237 159

15 145.3 35 212 180 15 142.7 36 230 164

16 143.9 36 211 179 16 141.7 36 236 158

17 143.7 36 212 178 17 142.3 37 234 160

18 144.2 36 212 179 18 143.4 37 237 159

19 144.8 36 213 179 19 142.8 37 228 165

20 144.7 36 213 179 20 140.4 37 222 166

21 144 35 212 178


Pulse (ms)

Defl. (µm)

E (MPa)

3

2 138.1 36 255 143

3 136.5 38 252 142

4 138.8 37 254 144

6 143.9 40 246 154

7 143.4 36 246 154

8 139.2 39 241 152

9 139.3 39 243 151

10 140 40 241 153

11 143.3 39 240 157

12 143 35 242 155

13 140.1 36 241 153

14 138.7 37 238 153

15 140.2 37 239 154

16 140.3 37 233 158

17 137.8 38 230 158

18 139.4 37 233 157

19 138.3 37 234 155 20 143 36 237 159

21 137.1 39 229 158


94

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Tese 3,7 MB