· ENSAIOS TRIAXIAIS DINÂMICOS DE SOLOS ARGILOSOS

- Margareth Svenson -

TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇAO DOS PROGRAMAS DE:

PÕS-GRADUAÇAO DE ENGENHARIA DA UNI\~RSIDADE FEDERAL DO RIO DE

JA;~EIRO, COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇAO

DO GRAU DE MESTRE EM CIENCIA (M.Sc.)

Aprovada por:

~~ acques de Medina

(orientador)

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL MARÇO DE 1980

l

Em memória a Gustavo, meu pai

A minha mãe pelo carinho e dedicação

ll

AGRADECIMENTOS

- Ao Prof. Jacques de Medina pela orientação e interesse demostra

do durante a pesquisa.

Ao Eng 9 Ernesto Preussler pela assistência e sugestões nos pri­

meiros meses de trabalho.

- Ao Instituto de Pesquisas Rodoviiriis, pelo patroc{nio.

- Ao Eng 9 Salomão Pinto, pela colaboração prestada nas coletas de

amostras.

- Ao Eng 9 Fernando Metello e à Engª Laura Maria Goretti da Motta

pela colaboração no desenvolvimento deste trabalho, incentivo e

compreensao.

- Ao técnico Amauri Cavalcanti de Lima, pela participação eficien

te nos trabalhos de laboratório.

- Aos técnicos do laboratório da ârea de Mecânica dos Solos, esp~

cialmente Imaculada, Sérgio e Álvaro pelo apoio e participação

nos trabalhos de laboratório.

- À Sandra pela datilografia.

Aos professores da ârea de Mecânica dos Solos pelo esclarecirrie_!!:

to das dúvidas surgidas no decorrer deste trabalho.

iii

SINOPSE

Ensaios triaxiais dinâmicos drenados foram reali­

zados em amostras compactadas não saturadas de quatro solos ar­

gilosos residuais provenientes de subleitos e camadas de refor­

ço de subleito dos pavimentos das rodovias BR-040/RJ,BR-116/MG,

e BR-277/PR.

Os ensaios realizados visaram a dois objetivos:e~

tudar a influência das tensões aplicadas e condições de compac­

tação no módulo resiliente, e verificar a influência da intensi

dade da tensão,da umidade de compactação, e do intervalo entre

compactação e aplicação de carga (tixotropia) na correlação en­

tre deformações permanentes erecuperâv.ei.s., e o número de aplic.!:l:

ções de carga.

Relações bi- lineares ê ·lineares ·.foram: obtidas .. éntre _o

módulo resiliente e·a'tensão-desvio. Pouca influência tem a tensão con

finante.

Expressões matemâticas foram estabelecidas entre

as deformações axiais, permanente acumulada e recuperável, e o

número de aplicações de carga. As do primeiro tipo permitem cal

cular a contribuição da camada na deformação permanente do pavl

menta (afundamento da trilha).

Encontrou-se uma relação entre a deformação axial

permanente acumulada e o CBR, comum aos quatro solos ensaiados

em diferentes condições de moldagem.

lV

Esta pesquisa faz parte de um projeto amplo de es

tudo de mecânica dos pavimentos financiado pelo Instituto de

Pesquisas Rodoviárias, e que tem o apoio deste Órgão para os

trabalhos de campo.

V

ABSTRACT

Drained triaxial dynamic test were performed

with non saturated compacted samples of four clay residual soils

form subgrade and improved subgrade layers. The soil samples

were taken from pavements at federal highways BR-040/RJ,BR-116/

MG, and BR-277/PR.

Testing aimed at two objectives: to study the

effect of applied stresses and compaction conditions on the

resilient modulus,and to verify the effects of stress magnitude,

compaction moisture, and delay between compaction and testing

(thixotropy), on the correlation between deformations - recover­

able and permanent - and the number of load applications.

Bi-linear and linear correlations between

resilient modulus and the deviator stress were obtàined. Confining

pressure has little influence on the modulus.

Mathematical expressions were estabilished between

permanent and resilient axial deformations and the number of

load applications. Those referring to permanent cumulated

deformations permit us to calculate the contribution of each

layer to the total permanent deformation of the pavement structure

(rutting at wheel paths).

A relation was found between the permanent axial

deformation and the CBR value, which is common to the four soils

tested at different compaction conditions.

vi

This research is part of a project on mechanics

of pavements sponsored by the Road Research Institute, which

also gives the necessary support for all the field work.

vii

!NDICE

Dedicatória------------------------------------------------ i

Agradecimentos--------------------------------------------- 11

Sinopse---------------------------------------------------- iii

Abstract --------------------------------------------------- v

!ndice ----------------------------------------------------- v11

I INTRODUÇAO ----------------------------.-------------- 1

II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA-------------------------------- 6

III- CARACTER!STICAS DOS SOLOS ESTUDADOS------------------ 28

IV - METODOLOGIA------------------------------------------ 33

V

4.1 - Preparação de amostras e processo de compactação 35

4.2 - Equipamento------------------------------------ 39

4.3 - Método de ensaio para solos argilosos---------- 42

ANÁLISE DOS RESULTADOS 46

5.1 - Efeito da intensidade da tensão---------------- 48

5.1.a - Efeito da intensidade da tensão (cr) no módulo

resiliente ----------------------------------- 49

5.1.b - Efeito da intensidade da tensão-desvio na rela

ção entre deformação axial permanente e defor­

mação axial recuperável e o número de aplica­

çoes de carga-------------------------------- 52

5.2 - Efeito da umidade e do peso específico aparente

seco ao longo da curva de compactação---------- 69

5.2.a - Módulo resiliente "versus" intensidade de ten­

são-desvio----------------------------------- 69

5.2.b - Efeito da umidade na relação entre as deforma­

ções axiais permanente e recuperável e o núme-

ro de aplicações de carga-------------------- 80

Vlll

5.3 - Efeito do método de compactação na relação en~

tre o m6dulo resiliente e a intensidade da ten são-desvio

5.4 - Influência do intervalo entre aplicações de ca!

gana deformação axial permanente e na deform~

94

ção axial recuperável ------------------------ 99

5.5 - Efeito do tempo de cura (tixotropia) na defor-

mação axial permanente e deformação axial rec~

perâvel -------------------------------------- 106

VI - OUTRAS RELAÇÕES------------------------------------ 114

6.1 - Relação entre a intensidade da tensão-desvio re

petida e a deformação axial permanente acumul~

da------------------------------------------- 114

6.2 - Variação da deformação axial permanente acumu-

lada com o Índice CBR ------------------------ 123

VII- CONCLUSÕES E SUGESTÕES DE PESQUISA----------------- 128

7.1 - Conclusões----------------------------------- 128

7.2 - Sugestões de pesquisa------------------------ 130

REFER;NCIASBIBLIOGRÁFICAS--------------------------------- 131

1

CAPfTULO I

INTRODUÇÃO

A maioria dos mêtodos de projetos de pavimentos

flexíveis sao baseados nas características dos solos e materiais

obtidos de ensaios estáticos. Porêm,na realidade, as várias cama

das que compõem a estrutura de um pavimento são submetidas a ten

sões normais e cisalhantes repetidas, devido ao movimento do trá

fego. Como resultado da ação dessas tensões repetidas ocorrem no

pavimento deformações permanentes acumuladas e deformações recu­

peráveis, cujas grandezas dependem do número de solicitações.

Quando uma carga de veículo em movimento passas~

bre um ponto da estrutura de um pavimento, as várias camadas são

submetidas a variações de tensão similares às mostradas na figu-

ra 1.1 (11). A grande variação e na tensão normal

pois tensões de tração atuam na base da camada mais

horizontal

rígida.

Essas tensões transientes são sobrepostas à pressão devido ao

peso das camadas superiores, sendo que a pequenas profundidades

(camada de revestimento), esta é muito pequena, enquanto que as

tensões transientes são elevadas.

Pode-se considerar que a ruptura de um pavimento

se dá quando as defonnações das camadas que o compoem são suficien

temente grandes de modo a causar uma superfície irregular ou

fissuras no material do revestimento. O modelo de ruptura que

corresponde à excessiva deformação plástica tem sido aceito há

muitos anos, porém é recente a preocupação com a possibilidade

de fissuras nos pavimentos resultante de excessivas deformações

FIG. 1. 1 _

o E L o e

18 o <I)

e 11>

o +- +-

L

o Q)

-o >

o E o <I) . ., L o <(

o E L

o e

o o +-

10 e <I) o e 11> N +- L

o o "O .e

o .ê o <I) . ., L o <(

o 10

<I)

e

" +-

' o o +-L 11> > o

" -o +- o e L

o .e o o E -~ L o o

e 18 <I)

e 11> 1-

Variações dos menta devido o

2

T e m p o

i

T e i

m

tensões de um elemento de um po V 1 _

passagem de uma carga móvel.

3

elásticas, mui tas vezes até sem qualquer deformação plástica si_g

nificativa.

Seed e outros (25) mencionam que Hveem, ao investi

gar rupturas de pavimentos flexíveis ap6s um pequeno numero de

solicitações, verificou que, mesmo quando as camadas do pavime~

to eram adequadamente projetadas, em termos de deformação perm~

nente, poderia haver ruptura por fadiga. A fadiga é causada p~

la ação de cargas repetidas em um prolongado período de tempo.

Hveem mostrou que se fosse possível predizer a deflexão "elásti

ca" do pavimento, este problema poderia ser evitado, mas para

isto as propriedades elásticas dos solos deveriam ser determina

das. Para evitar confusão com o m6dulo de Young (E), determina

do estaticamente, Hveem criou o termo"m6dulo resiliente" -(Mr).

A deformação permanente do pavimento é a combina­

çao de dois diferentes mecanismos, ou seja, densificação (vari~

çao de volume) e deformações cisalhantes repetidas · (deformação

plástica sem variação de volume). Enquanto que a deformação pe_E

manente resultante da densificação do solo poder ser reduzida se

obedecidas as especificações de compactação, a deformação cisa­

lhante repetida (escoamento plástico) é um mecanismo que se ad­

mite no dimensionamento de pavimentos flexíveis. Em vista da di­

ficuldade de se determinar os parâmetros de resistência ao cisa

lhamente sob a ação de cargas repetidas, estes são, na ma1or1a

das vezes, determinados estaticamente.

Com relação aos processos para minimizar ou esti­

mar a deformação permanente no subleito de um pavimento, devido

a um carregamento repetido (comumente denominado afundamento da

4 trilha de roda), até o presente momento somente duas abordagens

fo~arn feitas para examinar este tipo de deformação. A primeira

abordagem é adotada no dimensionamento de pavimentos (4.5) con­

siderados corno urna estrutura de três camadas elásticas (revesti

menta de concreto asfáltico, base granular e subleito) e cujos

Índices de resistência dos solos podem ser definidos a partir

do CBR. Deformações excessivas no subleito e na base granular,

e fissurarnento das camadas de misturas betuminosas sao conside­

radas condições críticas de ruptura. Considera-se que o fissu­

rarnento na superfície pode ser evitado limitando-se as tensões

e deformações de tração nesta camada, enquanto que arupttiranas

camadas granulares pode ser impedida limitando-se a deformação

de compressão vertical nessas camadas a um valor tolerável asso

ciado a um número específico de aplicações de carga. A outra

abordagem (1) envolve a estimativa do afundamento da trilha de

roda que pode ocorrer na estrutura do pavimento, usando parâme­

tros dos materiais caracterizados em ensaios dinãrnicos de labo­

ratório com um processo de análise apropriado.

No desenvolvimento do projeto de pavimentos flexi

veis é,portanto, de suma importância urna caracterização adequa­

da dos materiais constituintes das várias camadas, no contexto

em que cada urna delas se apresenta na estrutura. Esta caracte­

rização em ensaios dinâmicos que melhor simulem o estado de ten

soes no campo, deve ser feita para a determinação de constantes

elásticas (módulos resilientes) e tensões e deformações críti-

cas, consoante um critério de ruptura. Para isto é de grande

importância, a consideração das correlações determinadas a par­

tir dos ensaios dinâmicos de laboratório. Estudou-se aqui, sob

5

esses aspectos, as características de deformação permanente e

deformação recuperável de solos que compoem camadas de reforço

e subleitos, como contribuição para atingir métodos mais racio

nais de dimensionamento de pavimentos flexíveis.

6

CAPfTULO II

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Muitos investigadores pesquisaram em laboratório

o comportamento de solos argilosos submetidos a um carregamento

repe:ddo ém" células triaxiais. Nestas investigações< as ·tensões•repéti

das aplicadas em amostras de solo têm duração e frequência cor­

respondentes às que ocorrem nos pavimentos.

A deformação total no ensaio de compressao tria­

xial de carga repetida, compreende . dois tipos de deformação:

deformação permanente (E) e deformação recuperivel (E) p r que para esta determina-se o módulo resiliente (Mr):

onde:

Mr = Gd Er

Mr = módulo de deformação resiliente, em kgf/cm 2

ªd= tensão desvio aplicada repetidamente, em kgf/cm 2

sendo

Er = deformação específica axial recuperivel correspondente

a um número particular de repetições

Na figura 2.1 sao mostrados alguns resultados de-

terminados por Seed e outros (24) onde se mostra a deformação

total, a deformação permanente, a deformação recuperivel e o mó

dulo resiliente em função do número de aplicações de carga.

Com base nestas pesquisas serao relacionados a se

gu1r alguns fatores que possuem significante efeito na deforma-

·º X o

o .!,! .... . õ 8. "' "' o "' <> o E } "' o

1 ..,

" X o

..: UJ

., -e ..

.2 ::,

:g :E

FIG. 2.1 _

7

N _ Número de aplicações de carga 1 10 102 105 104 105

ºí-----+-----'l-----+-----1-----,

,-1-:..:"::....:':_:l'._'.5:.:_·_:47º:..'·=--------J.-----+-----+~::,,,O..:::::--l h= t.96"o oftcm5

(f'3 : o. 2s kgf/cm2

• (íd: o. 70 kgftcm2

Duroçõo do coro:,: 0.25 HO. fl're1;1uincio de aptic. coroo = 201 min. 7 .__.:_ ___ .:_ _ _:_ ______ ...J.. ____ _o. ____ _.

1 o

0.2

0.4

N_Número 10

de aplicações 102 103

de carga 104 io•

--- ~ ~ o.o

º·"

o.o

2 l ºº

1 7 50

~ ----1 400 --.._____ / ~

1 O so

7 00

3 50

o 10 10 2 ' 10

apl icacões

.. 10

N_ Número de de carga

Resultados típicos

carga repetida

Road Test"

de um

com um (Seed e

ensaio de compressão

solo do su bleito d a

outros_ 19621.

./

io•

trio xial " A A

de

S H O

8

çao permanente (ou total) e deformação recuperável, e que, pos-

teriormente (capítulo 5), serão analisados para outros tipos de

argila estudadas nesta pesquisa.

2:1 - INTENSIDADE DE TENSÃO

Estudos realizados anteriormente por Seed e ou­

trbs (23,24) e Kawakani (8) indicaram que para solos argilosos

o efeito de tensões mais significativo é o da tensão-desvib axial

aplicada à amostra de solo durante o ensaio, e que as caracte­

rísticas de deformação sao.pouco atingidas pela grandeza da ten

são confinante.

Para o relacionamento módulo resiliente "versus"

intensidade de tensão-desvio, verificou-se (24) que para peque­

nos níveis de tensão, o módulo resiliente decrescia rapidamente

com o acréscimo da tensão-desvio, contudo, acima de· um determi­

nado valor de tensão, este acréscimo tornava-se menos acentuado.

Baseando-se no trabalho de Duncan e outros, Hicks

(7) utilizou um modelo elástico bi-linear para a determinação

do módulo resiliente (Mr) em função da tensão-desvio, cujas equ~

- -çoes sao:

Mr = K2 + K3 [K 1 - (cr 1-cr 3)] para K1> (cr 1 -cr 3) (2.1)

Mr = K2 + K4 [Ca1-o 3)- K1] para K1< (o 1-o 3) (2.2)

A ·., definição .das constan,tes, "- , K1 , K2·, K3 e K4

para os valores medidos do módulo resiliente (Mr), de acordo com

o modelo mencionado acima, é ilustrado na figura 2.2. Desta ma

neira o módulo resiliente é apenas urna função da tensão-desvio,

N E

~ "' -"'

"' -e

"'

o

::,

,::,

•O

:e K2 --------

9

--r-~--1

1

1

1

1 1 1 •,

Úd _ Tensão_ desvio _ ( kgf/cm 2)

Mr = K2 + K3 [K,- (if,-ú3 1)

Mr = K2 + K4 [{ú,-<f,) - K,]

para K1>1u,-u3 J

para K, < (Oj - a; l

FIG. 2.2 _ Modelo usado poro solos argilosos. ( Hicks_l970).

10

e o coeficiente de Poisson para o material argiloso e considera

do constante.

Verificou-se também (24,25) que para a deformação

axial recuperâvel em função do número de aplicações, havia um

decréscimo da deformação com o aumento do número de aplicações

de carga para um mesmo nível de tensão, na maioria dos casos,:se!!:

do que este decréscimo tornava-se menos pronunciado para

sões-desvios pequenas.

ten-

De acordo com vârios Autores (19,20,21,24,25) a

deformação axial total de amostras de solos argilosos, submeti­

das a tensões repetidas inferiores à tensão rnâxirna de ruptura,

aumenta com o número de aplitações de carga e é bastante iftflüen

ciado pela intensidade da tensão-desvio (figura 2.1.a). Quanto

maior a tensão-desvio mais significativo é o acréscimo da defor

rnaçao axial total.

Embora a deformação axial total de urna argila com

pactada, sob condições constantes, cresça continuamente com o

aumento do número de aplitações de carga, observou-se (19) que

esta deformação produzida pode variar muito dependendo de sua

história de tensões, e, em geral, parece que um acréscimo gra­

dual na grandeza da tensão aplicada pode, causar menores defor­

mações do que a aplicação direta de urna tensão mais elevada.

Seed e outros (2D)realizararn estudos de solos ar­

gilosos parcialmente saturados em amostras submetidas a um car­

regamento repetido antes de serem levadas à ruptura em ensaios

de resistência normal. Observou-se que a resistência dessas

11

amostras foram bem maiores do que as nao submetidas a este car­

regamento repetido prévio, sendo porém pequenas as deformações.

Desta maneira o acréscimo de resistência devido à aplicação de

cargas repetidas pode ser atribuído parcialmente ao acréscimo do

peso especifico aparente seco das amostras durante o ensaio. Es

te enrije cimento, segundo Seed ( 20) , parece estar assocútdo pri~

cipalmente ao número de aplicações e à grandeza da tensão repeti­

da aplicada, e o efeito do carregamento.repetido nas caracteris

ticas tensão-deformação de.pende do···gràu dec saturação. A variação

nestas caracteristicas de deformação também está possivelmente

associada a variações na distribuição de umidade e arranjo es­

trutural das particulas ou a um acréscimo da resistência à de­

formação causada pela tixotropia.

Na maioria dos estudos de amostras de solos argi­

losos submetidas a um carregamento repetido, nenhuma tentativa

foi feita para ~eparar a deformação axial permanente da deforma

çao axial total, e nenhum relacionamento constitutivo da defor-

maçao com o numero de aplicações foi desenvolvido. Porém,

Monismith e outros (10), recentemente, desenvolveram uma rela-

ção da def·ormação

çoes de carga,

onde:

axial permanente com o enÚmero de aplica­

da forma:

Ep = deformação axial permanente acumulada

N = número de aplicações de carga

K,A= coeficientes determinados experimentalmente

Assim, a partir dos resultados dos ensaios que realizaram, os

coeficientes K e A eram determinados pelo método dos minimos qua

12

drados, dada a relação linear obtida em escala log-log.

A tabela 2.1 contêm uma lista dos coeficientes p~

ra uma série de amostras de argila siltosa ensaiadas em várias

umidades e pesos específicos aparentes secos a tensões-desvios

variando de 0,21 a 1,4 kgf/cm 2 , determinados por Monismith e ou

tros (10). Segundo Monismith e possível que o coeficiente A de

penda somente do tipo de solo enquanto K é função do nível de

tensão, hist6ria de tensões, e condições de umidade, etc.

2.2 - UMIDADE DE COMPACTAÇÃO E PESO ESPECIFICO APARENTE SECO

Pesquisas realizadas pelo Professor Seed e seus

colaboradores na Universidade da California, Berkeley (24) mos

traram que a deformação resiliente de amostras de argila compa~

tada a diferentes teores de umidade e mesmo peso específico ap~

rente seco (obtido com diferentes energias de compactação), va­

riam com o teor de:umidade e com o método de compactação (amas­

samento e estático), essas variações sendo pequenas abaixo do

teor 6timo e crescendo muito acima do 6timo. (Figura 2.3).

Em amostras de elevado grau de saturação pequenas

variações de umidade e peso específico acarretam variações gra~

des na deformação resiliente ou recuperável e, consequentemente,

no m6dulo resiliente. Isto decorre nas modificações da estrutu

ra do solo. As amostras compactadas por amassamento apresentam

deformações resilientesmaiores do que as compactadas estatica­

mente, no ramo Úmido da curva de compactação.

Quanto à deformação permanente, pode-se reportar

aos resultados de ensaios dinâmicos obtidos por Monismith e ou

13

CCNDIÇOES DAS MOSTRAS TENSAO-DESVIO Ep = Kif

REPETif'A

h ys (kgf/cm2J -4

(%) 3 K x 10 A

(gf/cm )

16, 7 1,792 O ,35 O ,168 0,184

16, 8 l, 792 O, 70 O, 306 O ,185

16 ,5 1,792 1,40 1,28 0,156

19,8 1,712 0,21 0,378 0,212

19 ,3 1,712 0,35 1,22 0,145

19, 7 1,712 O, 70 4,57 0,193 ,,

19, 3 1,712 1,40 39 ,5 O ,185

16 ,4 1,712 O ,35 0,0467 0,332

16,5 1,712 0,70 O ,746 0,163

16,1 1,712 1,40 1,73 0,154

TABELA 2.1 - Sumário dos coeficientes da relação entre de­

formação permanente e número de repetições Pi-i

ra lUila argila siltosa (LL= 35, IP= 15

~bnismith e outros - 1975).

.; >

·o ... ., Cl. ::, o ., ... o ·;;; o o o

.'!: o ., Cl.

"' ., o

10 <.> o E ... o ... "' a

... UJ

o o "' "' 2 e "' ... o Cl. o

o

14

0.6

O';= 0.25 kgf/cm2

1 1 / Yd: o.so kgf/cm2

1- Frequinoio de oplicoçõo de coro.a:: zo /minuto 0.5

;e o

0.4

"' ., 10 <.> o º·' -~ e. o

0.2

Compo ctoção por omo3sall'lento I ' 1 1

o o o

1 1 1 J 1

Compoctoçõo e:s,ótico 1 ) o (l)

1 ./ /

--' -r __......, 0.1

"' ' ·o e. o

: o

" 14 IS 16 17 18 19 20

h _ U m d o d e {%)

1 , 98 O ,-----.-----.----,---"<"'"-r----r----.,-----,

1.91 5

.• ~ 1 . e 4 6 f.:..;J~!L..!!JL'-2.!!l.ll.!!.!~!.E.2..!~~l:é~;::==+i;::==:i::===I ...,.... t- srou de com octo ão ::95°1. 0 Todos os omo~tro:s nest• pco es~cífic;o ., Cl.

"' Q.I 1. 81 2 1------l-----+------t-----+----+---'.d-------l

o "' .,

Q.

' .,'.:: 1. 77 8 '----''----'-----"----...L..----'----~-----'

13 14 15 20 16 17 18 19

h _ U m i d o d e - {%)

FIG. 2.3 _ Efeito do método de compoctoçâo no re_

siliencio Solo dosubleito do "AASHO

Rood Test".(Seed e outros_l962l.

15

tros (10) em amostras de argila siltosa compactada. Para o mes

mo peso específico aparente seco e tensões-desvios repetidas

iguais; obtiveram deformações permanentes tanto maiores quanto

maior a umidade de compactação. Os coeficientes K e A, mencio­

nados anteriormente, constam da tabela 2 .1. Para as umidades de

19, 7% e 16, 5%, peso específico 1,712 gf/cm3, e tensão-desvio de

0,70 kgf/cm2

, os coeficientes K são 4,57 x 10-4 e 0,746 x 10- 4 ,

e os coeficientes A são 0,103 e 0,163, respectivamente.

2.3 - MIÕTODO DE COMPACTAÇÃO

Pesquisas realizadas em solos coesivos (23) mos­

traram a influência dos diferentes métodos de compactação nas

propriedades dos solos devido ao arranjo das partículas e o de

senvolvimento da poro-pressão. A variação do arranjo dás partí

culas para as diversas umidades e pesos específicos

secos da curva de compactação, tende a produzir uma

aparentes

estrutura

floculada das partículas no ramo seco e na estrutura dispersa no

ramo Úmido, ou seja, com o aumento da umidade há um acréscimo

progressivo da orientação das partículas (aumento do grau de di~

persão). Pará amostras compactadas no ramo Úmido da curva de

compactação haverá um maior desenvolvimento de poro-pressão de­

vido ao aumento do grau de dispersão.

As. deformações induzidas durante a compactação

sao os principais responsáveis pela influência do método de com

pactação nas propriedades do solo (23). Nas amostras compacta­

das no ramo seco todos os métodos de compactação produzem defo~

maçoes cisalhantes de pouca monta e, consequentemente, estrutu­

ras floculadas. No ramo Úmido, porém, o método de compactação

16

· por amassamento ("kneading") causa maiores deformações cisalhan

tes (maior grau de dispersão) e maiores poro-pressões; a compa~

tação por impacto causa deformações cisalhantes ligeiramente m~

nores e poro-pressões menores do que as produzidas por amassa­

mento.

No que diz respeito a resistência relativa doso

lo verificou-se (23) que para amostras de uma argila siltosa com

pactadas no ramo seco, o método de compactação :: tem.··· pouco efe i_

to na resistência do solo, porem, para amostras compactadas no

ramo Úmido a influência do método de compactação é considerá-

vel, para pequenos valores de deformação específica da ordem de

5• ' . Na figura 2.4 observa-se este efeito para quatro diferen-

tes métodos de compactação; para as mesmas amostras compactadas

no ramo Úmido, as resistências determinadas aáltas deformações e~

pecíficas não são, apreciavelmente, afetadas pelo método de com

pactação. Estudos similares para a verificação da influência do

método de compactação na estabilidade (Valor "R" do estabilôme­

tro de Hveen) de solos argilosos foram também realizados por o~

tros pesquisadores (15) e as observações feitas acima foram se­

melhantes.

Seed e Chan (23) pesquisaram, também, o efeito do

método de compactação para outros tipos de argila, e verifica­

ram que este efeito varia muito com o tipo de solo, como se po­

de ver na figura 2.5, onde os métodos de compactação estático e

amassamento produzem efeitos bastantes pronunciados para peque

nas deformações (figura 2.5.a) e efeito praticamente insignifi­

cante para grandes deformações, embora para o caso da argila al

tamente plástica efeitos semelhantes são verificados tanto para

• o >

·.;: 4

.!=

" ~ • o o 2 e

'"' +-

"' "üj

" o::

17

Urnidod• 'Ra,no ,eco' ótimo

h_ Umidade_(%)

[o)_ Baixos deformações

o . =: +­o

"' ~

·º " e

'"' ,+-. !Q

"' .. o::

5.--~-~~---~-~-~ umidade

'Ramo MOO' ótimo 'Aorno úmido'

•>--~--+:: ~

• l---t----1 ~ ~ 2 f--+--+%Com--~-.-,-to-·,-~~.~v~,---<_ ~ I to<io

o L--L--.l....<"'-.L..-.L..-..1.--..J 12 14 ,. 18 20 22 24

h _Um ido d e _ (%)

(bl _ Altos deformações

FIG. 2.4- Influência do método de compactação no res,s_

ci E o u ., e +-8 E o

"' "O

o . =: +--º "' ~ ·º " e

'"' +-• !Q

"' "' o::

têncio de uma argila siltoso. (Seed e Chon_ 1961).

Noto: Resi:,tincio relativo: resi3tincia nõo drenado eh uino omo3tro compactado por

o +-e

" E o ::l ê o ~ o o.

" "' +-e ê o

" -o +-"' "'

qualquer miitodo de eompoctoção / reli3tincio de amos. tro3 de mesmo umidade • mesmo pe:,o •3peci'fico pre. porodoJ por omo.s3omento.

4,0 1

1\ 1 3,5 1

1 '\ 1 Argito >... 1 silfO:IO -'.

5,0

~ 1 ·..:r '

2.5

' Roma seco' ·o, ' Ramo fmido' ~ OI

2,0 u Arcilo oreno j

' .,,-

" , ..

.,..,V ' -1 - - -- . ' ~ 1 ArtiiJo r.nuito/ 1 D103ft00

1

1,0

0,5

1 1 o

54521012'345

h _ U m i d o d e _ (%1

(o)_ Baixos deformações

ci E o o

"' e t;

ê o

"' "O

g ·.;: o .; ~

·º " ,iii +-., ·;;; "' o::

4,0

' 1 _g 3,5 1

e ' " 1

E ,,o 5l ., ê 2,5

o

1

º' EI :~,

'Ramo seco' ., 'Roma úmido'

b 2,0

o. 1,5

"' "' +- '·º e ê o °'" o ·.;: _g o "'

1 ' ' ::• ' 1 1 1 UI

:siltOJO 1 A ilO or.no10 -~l.1bv1ifo 1

\ \ 1 ~

: Ar~~lo .mu·i~ 1

o.st1co

1 1 1

"' 5 4 :5 2 1 O 2 3 4 5

h _ U mi d o de_ (%)

( b) _ AI tos deformoç ões

FIG.2.5 _Influência do método de compactação no res1s_

têncio de plástico.

orgi los ( Seed e

siltoso, arenoso Chon_l961).

e muito

18

pequenas quanto para grandes deformações.

Seed, Chan e Lee (24) estudaram as característi­

cas resilientes de uma argila siltosa compactada poramassamento e·e!

tatieamente.Verificaram que para amostras compactadas em umidade

inferior à Ótima, as deformações resilientes dos ensãios tria­

xiais de cargas repetidas eram aproximadamente as mesmas, porem,

no ramo Úmido e mesmo peso específico aparente seco as deforma

ções resilientes são muito diferentes (figura 2.3). Quanto a

influência do método de compactação na relação entre o módulo

resiliente e a intensidade da tensão-desvio, observaram que no

grau de saturação de 95%, o módulo resiliente, na tensão-desvio

de 0,21·kgf/cm2 de amostras compactadas estaticamente foi qua­

tro vezes maior do que o de amostras compactadas por amassamen­

to; observaram ainda que a tensão-desvio de 2,2 kgf/cm 2 nao se

nota praticamente qualquer diferença nos módulos.

2.4 - TEMPO DE CURA (TIXOTROPIA)

Tem-se verificado que amostras de argila compac­

tadas a graus de saturação grandes, por métodos de compactação

que in-du:;;::ein: · tensões cisalhantes consideráveis, e deixadas a

curar sem perda de umidade, apresentam um aumento da resistên­

cia ao cisalhamento, se comparadas a amostras que não ficaramem

repouso antes de aplicadas as cargas (18). Este fenômeno é co­

nhecido por tixotropia, e atribue-se a uma variação progressiva

do arranjo das partículas de uma estrutura dispersa a outramais

floculada, sem variação da composição de solo (10).

Hipóteses têm sido apresentadas para explicar a

causa do comportamento tixotrópico; uma delas (9) é de que a

19

energia interna e as condições de tensão(poro pressão) num solo

tixotrópico, imediatamente apos o amolgamento ou compactação,não

são as de equilíbrio.

Vários fatores influenciam o comportamento tixo­

trôpico. No caso de argilas compactadas (9,18) pode-se dizerque

a estrutura inicial do solo e o método de compactação são fato­

res de grande importância.

Seed e Chan (24) estudaram o efeito do tempo de

cura em amostras de argila siltosa compactadas por amassamento

e submetidas, apôs períodos de cura diferentes, a um carregame~

to repetido. Conforme pode-se observar na figura 2.6.a, a de­

formação total diminue devido ao ganho de resistência tixotrópt

ca, quando o período de cura aumenta. Quanto à deformação rec~

perável, em função do numero de aplicações de carga (figura

2.6.b) o acréscimo do tempo de cura causou uma redução somente

até um determinado número de aplicações (aproximadamente 40000)

porem, para números de aplicações maiores a deformação recuperi

vel não é tão afetada pelo acréscimo do tempo de cura observado

antes da aplicação da tensão repetida. Isto é, provavelmente,d~

vido ao fato de que as deformações induzidas pelo carregamento

repetido progressivamente destroem, em grande parte, o ganho de

resistência tixotrôpica de amostras curadas. A figura 2.6.cmos

tra a relação entre o módulo resiliente e o numero de aplica­

ções de carga, para diversos tempos de cura apos a compactação.

2.5 - INTERVALO ENTRE APLICAÇÕES DE CARGA

Pesquisas feitas (18) mostraram que solos argilQ

sos compactados apresentam, frequentemente, um acréscimo de re-

20

N - Número de o plicoções de cargo ol 10 10 2 103 104 1rf>

~ !!..

e ·;; e e o :~ o .. Q.

gj

o • 10 <> e E • ... o .... a;= 0.2~ kgV mZ .. Cl 7 (ra: O.TO k

1 UJ

8 Fr•quinci(I f!' oplic. carga: 20/min.

(o)

N - de oplicoçõ~s de co~go . 5! 0.21 102 . 10 10 10•

X e e 0.4 . 5! ~ .'!: o o .. 1 e. - 0.6

"' .. " >

•C 50 dias 18

... 0.8 o

" o- Q. ó 1 4 dia:, e E :,

3 dioa o • -... " 21 horas .e ... ..

Cl 8 - 7 horas

..! 1.2 ,. minutos

UJ ( b) 3SO

N° E -11 .... C1

.>C

1 ., -e .. "'

21 O .. ... o :, ,,

140 ·o :;;

... :;;

' 10 " 10 10 10• N_ Número de aplicações de cargo

( c)

FIG. 2.6 - Efeito tixotrópico nos característicos res1l1entes. Solo do sub_ leito do "AA S H O Rood Test " . ( Seed e outros_ 1962 ) .

21

sistência com o tempo decorrido apos a compactação. O fenômeno

tem a ver com o efeito tixotrópico. sem variação de umidade,

que pode ser bastante pronunciado quando o grau de saturaçao

é alto.

Se o solo ensaiado dinamicamente for tixotrópi­

co, -seria de se esperar que o período de repouso en­

tre aplicações de carga pudesse ter um eféito significante na

relação entre a deformação axial total e o número de aplicações

de carga. Portanto, se os intervalos entre aplicações forem

grande (baixa frequência) podem os solos tixotrópicos ganhar

mais resistência do que ganhariam a intervalos de aplicações de

carga pequenas (alta frequência) e, consequentemente sofrerem

menores deformações.

Admitida a hipótese acima, Seed e Chan (19) rea­

lizaram ensaios de carga repetida em uma argila siltosa compac­

tada. Neste estudo ensaiaram~se amostras de, aproximadamente,o

mesmo peso específico aparente seco, porém com umidades difereg

tes, e com a mesma tensão repetida, mas a intervalos entre apll

caçoes de carga variadas (frequências de 3 a 20 aplicações por

minuto). Para as amostras de baixo grau de saturação, a varia­

ção do intervalo entre aplicações de carga não modificou as ca­

racterísticas da deformação axial. Porém, para a umidade cor­

respondente à Ótima de compactação 'uma ligeira influência na de

formação axial, devido a variação do intervalo entre aplicações

de carga, foi observada. Finalmente, para um grau de saturação

elevado (951) a influência da variação do intervalo entre apli­

cações de carga foi mais significativa; verificou-se que a in-

22

fluência do intervalo entre aplicações de carga dependia, tam­

bém, do tempo de cura após a compactação das amostras.

As figuras 2.7 e 2.8 mostram os resultados deter

minados por Seed e Chan (19) para as condições de alto e baixo

graus de saturações, respectivamente.

Seed e Chan (19) verificaram entãoque para amos­

tras de argila siltosa com urnidades abaixo da Ótima e próxima a

esta, grau de compactação de 95% do método AASHO modificado, e

número de repetições de carga de nà mínimo 100000, a deformação

axial da amostra depende somente do numero de aplicações de car

ga dentro de urna variação de frequência de 3 a 20 aplicações por

minuto (duração de carga igual a 1,0 segundo); um número limita

do de ensaios indicaram que esta conclusão é também válida para

frequências menores.que 1 aplicação por minuto.

2.6 - NÜMERO DE APLICAÇÕES DE CARGA

Cabe aqui salientar tão somente que Seed e Chan

(24) verificaram que a deformação recuperável e o módulo resi­

lien te de, soló argilo-so compactado e énsàiado · a ·determina-da tens ão-des­

vio repetida, não se ·mantém constante, mas varia consideravelmente

com o número de aplicações de carga. A figura 2.1 ilustra este

fato.

Nos ensaios realizados por Seed e Chan (24) par~

ce que, em geral, as maiores deformações recuperáveis (figura

2.1.b) desenvolveram-se entre 1 e 5000 aplicações de carga. Em

alguns casos, a deformação recuperável· após 100000 aplicações de

tensão foi somente de 30% do valor máximo desenvolvido entre 1

o ·;;; o

o .':! ... 'õ "' Q.

" "' o 'º (.). o E ~

o ... "' o

' uJ

23

N _ Número de aplicações de carga 10 ,oZ 103 104 105

º~-----+-------+-----+------+-----~

En:saiol r.aii:zod03 lJ'n mi, apÓI o canpactaçõo 5 +-c:.-=,-., ••. .-s-.-, o""."'15=1.---'---.--'--'--+=-.c-c-::::,;1--=--"C,

• 7

S: 95 ºIG

~,o-------+-----+---,,""--+--::a..=~ Üd:: o. 71 kgfit:m2

Duroçõo da corgo=0.33ug.

FIG. 2.7 _ Efeito do intervalo entre aplicações de carga (frequência)

na de

deformação saturação

de uma ( see d e

argila siltosa Chan_ 1958).

com ai to grau

N _ Número· de aplicações de carga

'º ,a• 104 10 5

0,-----+-----t-----t-----+-----...,

~ e.. ' o

·;;; o

o .2 .'!: o "' Q.

" (1J

o 'º o o E ~ o ... "' o UJ

2

'

4

h : 14.2 ., •

t:s = 1.767 gf/cm

s·= 63º'• J O';= o Üd:: 2.99 kgf/cm2

Duração do coroo= 0.33 :no.

FIG. 2. 8 _ Efeito do intervalo entre

n_a d e formação de uma

de saturação . ( Seed e

IAPli::oção por 2ominut03

' ....,._,~-Ai*oac:õa., por rmuto

1

20Apicoçõn.i,or miro

aplicações de carga (frequência) argila siltosa com baixo grau Chan _ 1958 ).

24

e 1000 aplicações de tensão.

Raymond e outros (14) verificaram que o módulo re

siliente decresce, inicialmente, com o número de repetições de

carga, e, após 100000 aplicações mantem-se aproximadamente cons­

tante.

2.7 - HISTÕRIA DE TENSÕES

A deformação axial devido ao efeito combinado de

tensões repetidas de diferentes grandezas é de suma importância,

pois esta é a situação encontrada na prática. Em vista disto,

Seed e Chan (19) estudaram o efeito da variação de tensão-desvio

durante um carregamento repetido.

Do estudo realizado por Seed e Chan (19) a figura

2.9a mostra os resultados obtidos de uma série de ensaios de duas

amostras identicas de uma argila siltosa de grau de saturação de

91%. As amostras foram submetidas a uma tensão confinante de

1 kgf/cm 2 .e a

0,39 kgf/cm 2.

uma série de aplicações di tensão-desvio igual a

Após 100 aplicações da tensão-desvio as duas amos

tras haviam se deformado de aproximadamente 1%. Neste estágio,a

tensão-desvio da amostra 1 foi aumentada para 0,5 kgf/cm 2 ; en­

quanto que a amostra 2 somente após 10000 aplicações da tensão­

desvio de 0,39 kgf/cm2 teve esta aumentada para 0,5 kgf/cm2 .

Observa-se na figura 2.9a que a deformação axial da amostra2 au­

mentou muito menos do que a da amostra 1, após o acréscimo dado

à tensão-desvio.

A comparaçao da progressao da deformação axial sob

a tensão-desvio de 0,5 kgf/cm 2 das duas amostras está ilustrada

FIG. 2.9

~ ~

o X o o

.2 ... "õ ., e. "' ., o 'º <> o E ... o ... "' a

w

~ ~ ...! o

·x o o o

.'!, o "' e.

"' "' o 'º g ... ./? "' o

1 o

2

'

4

~

25

N _ Número 10

de aplicações de carga ,o• 102 103

~

~ 0-d' o. 39 k<)ftcm2

~

~ ~---- ....._

' li. '0 "'

,o•

"ll.,-0 t· <fd=0.50k0f/cm2 ~ ....

"-........ --a,_ -- .. 1,....

l'I : 19.8! 0,2 ., • . --- ·-h: 1. 790 gf/cm3

s : 91 .,.

ir, ' '·º kgf/cm2

DurQÇÕO do cargo: 0.2 aeg. FreQUincio de apeie. coroo= 201min.

(a)

N _ Número de aplicações de carga 10 1~ 103 1~ 105 o'~ ____ ...;..:.._ ___ ....:,::.._ ___ ....:,:;_ ___ --!------,

rao.stro previonwnte ~ubmetidoe o 10000 op1icoçõ.s de trd:

~------t-=:,,...,;:o--,jf----.L_ =o.39 koftcm2

Amostroa pr.viomentt submttidO:s o 100 oplicoçõe:ii de CT"d:Q.39kgf/cm

2

w ,L ____ _L ____ .L ____ ...1.... ____ ...1....---~

( b)

_ (a) _ Efeito do acréc,mo da tensão_ desvio ( (í d) d u_ rante um carregamento repetido.

(b) _ Comparação das deformações das

o acréscimo da tensõo_desvio de ( Argila siltosa_ Seed e Chan

amostras sob

0.50 kgf/cm2. - 1958 ).

26

na figura 2.9.b. Observa-se que a amostra 1 se deformou conti­

nuamente sob a tensão repetida de 0,5 kgf/cm 2 enquanto que a

amostra 2 se deformou durante as 10000 primeiras aplicações, e

após 100000 aplicações a deformação axial da amostras 2 foi me­

nor da amostra 1.

Seed e Chan.(19) mostraram com isto, que a apli­

caçao de uma série de tensões repetidas de diferentes grandezas

em amostras de argila compactada pode produzir um considerável

efeito de enrijecimento. Conforme foi mencionado anteriormente

no estudo do efeito da intensidade da tensão, o efeito do enr1-

jecimento não é atribuido simplesmente a um acréscimo do peso

especifico aparente seco devido a um carregamento repetido, em­

bora isto possa ser produzido em algumas amostras com baixo grau

de saturação (20).

Nessa investigação (19) atribuiu-se o acréscimo

de resistência à deformação, sob uma série de tensões repetidas,

a um provável rearranjo estrutural das partículas. A aplicação

da tensão repetida pode, por exemplo, expulsar a água adsorvida

(água retida por forças fÍsico-quimicas) das partículas de argl

la, aumentar os pontos de contato e causar, assim, um ~créscimo

de resistência à deformação.

Segundo esses autores (19) dos resultados obtidos

nesse estudo parece que o número de aplicações necessário para

produzir qualquer efeito apreciável de enrijecimento ê maior que

1000 e grandes variações nas características da deformação po­

dem ser produzidas por um número de aplicações da Órdem de 10000

a 100000.

27

2.8 - DURAÇÃO DA APLICAÇÃO DE CARGA

Pouca atenção tem sido dada ã possível influência

da duração da aplicação da carga no comportamento do solo. Nas

rodovias essa duração não varia muito quando o tráfego flue sem

grandes variações de velocidade. Nas áreas de estacionamento PQ

de-se considerar o efeito predominante das cargas estáticas. Nas

vias urbanas sinalizadas há grandes variações de velocidade.

Com o· objetivo de investigar a deformação axial

de amostras de solo compactados, quando submetidos a um carrega­

mento dinâmico de diferentes intervalos entre aplicações de car­

ga e diferentes durações de carga, Seed e Chan (22) observaram

que tanto para areias quanto para argilas, o efeito da duração

de carga depende do intervalo entre aplicações de carga.

28

CAPfTULO III

CARACTER!STICAS DOS SOLOS ESTUDADOS

Os materiais estudados nesta pesquisa de labora­

tório sao quatro argilas de camadas de reforço e/ou subleito de

pavimentos das rodovias BR-040/RJ (próximo a Três Rios) ,BR-116/

MG (Km 282) e BR-277 (trecho Curitiba-Paranaguâ).

Fez-se a amostragem nas rodovias e em jazidas ou

com o objetivo de se estudar, em laboratório, o comportamento de

amostras compactadas quando submetidas·a um carregamento dinâmi

co. Os resultados dos ensaios dinâmicos realizados, serão apr~

sentados no capítulo 5.

Após a secagem desses materiais ao tempo e o seu

destorroamento, realizaram~se ensaios de caracterização física.

Na tabela 3.1 encontram-se os resultados desses ensaios. Obser­

va-se que o .material de menor fração argilosa e a argila verme­

lha da rodovia BR-116/MG, e a dé maior fração argilosa é à arg.!_

la amarela da rodovia BR-040/RJ.

Objetivando uma melhor caracterização dos mate­

riais utilizados neste estudo quanto à resistência ao cisalha­

mento, realizaram-se ensaios não adensados e não drenados (UU)

na umidade Ótima e peso específico aparente seco máximo de cada

curva de compactação obtida conforme a metodologia de ensaio de~

crita no capítulo 4. A tabela 3.2 apresenta os resultados des

ses ensaios, onde as argilas são referenciadas apenas pela sua

coloração e localidade.

29

Realizaram-se, tambêm, análises químicas, na Di­

visao de Pesquisas do Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR).

Os resultados dessas análises encontram-se na tabela 3.3.

' em peso passando nas LL Compactação ' DESCRI Çi\O yg peneiras em mm ------ Energia/Interme

~--------------- LP LC cliâria/normal*~

LOCAL (gf/cm3)

--- -- y max. h ot 4,8 2,0 0,42 O ,075 s 3 TP (gf/cm·) ( %)

Argila amarela-Res.gnaissc 56

Reforço, sub lei to-BR-040 /R._ 2, 70 100 98 88 63 29 21 1,699 20,3 27

Três Rios

Argila vermelha-Res.gnais. 43 * * Reforco,subleito-BR-040/R 2,71 100 98 85 57 24 14 1,754 17

Três Rios* 19

Argila vermelha-Res.gnais. 47 32 * *

Sub lei to-BR-116/MG 2,73 100 99 78 54 15 27 1,774 17,7

M .. iriaé*

.

Argila vermelha-Res.arenit 45

Reforço, suble.i to-BR-277 /Pf 2 ,65 100 90 64 53 25 32 1,762 15 20

Curi tiba-Paranaguá

TABELA 3.l - CJ\RJ\CTERfSTICAS FfSTCAS

CBR EA

( ~) ( %)

28 2

12 4

16 7

14 12

Classific.1Çã(

IIRB

--------uses

A-7 (16) ..

(]j

A-7 .(9)

CL

A-7 e si ML/CL

J\- 7 ( PJ CL

C,.I o

* CONDIÇOES DAS AMOSTRAS admáx. c <j,

DESCRIÇÃO

h ys s (kgf/cm2: (kgf/cnf)

e~) (gf/cm3) e i) (grau)

Argila amarela-RJ 20,8 1,691 94 11,8 4,0 22

Argila vermelha-R.J 16,9 1,763 85 5,2 l , 8 23

Argila vermelha-~K; 14,4 1,808 77 5,6 1,7 27

Argila vermelha-PR 16,3 l, 761 86 5,3 1,2 33

* 03 = 0,21 kgf/cm2

TABELA 3.2 - Características quanto à resistência ao cisalhamento

Si 02 i\12 O 3 Fez o3 K i. Kr pH Matéria

DESCRIÇÃO 'lrgânica Cloretos Sulfatos ci) e i) e i) (%)

. Argila amare la-RJ 37,4 33,15 9,0 1,91 1,44 5,20 0,28 ausência - . ausenc1a .

Argila vermelha-RJ 37,26 30,60 11, 70 2,07 1,66 5,20 0,08 ausência - . ausenc1a

Argila verme lha-~lG 19,28 16,32 7,20 2,0 1,56 4,20 O, 34 ausência - . ausenc1a

Argila vermelha-PR 39,62 33,15 8,40 2,03 l, 74 4,0 O ,62 traços ausência

TABELA 3. 3 - ANÁLISE QUfMICA

33

CAPfTULO IV

METODOLOGIA

Desde que o principal objetivo desta pesquisa foi

o de verificar as características de deforrnabilidade de ; solos

argilosos compactados quando submetidos a cargas repetidas, se­

rnelhanternente ào que ocorre nas rodovias, foi preciso desenvol­

ver procedimentos de compactação e preparação das amostras, e

de ensaio triaxial dinâmico, que simulassem tanto quanto possí­

vel as condições de campo. Os fatores que afetam a deforrnabili

dade dos solos argilosos estão comentados no Capítulo 5.

As várias camadas do pavimento estão submetidas

a var1açoes de tensões principais conforme indicado na figura

1.1. Porém as técnicas de ensaio existentes nao sao capazes de

reproduzir este modelo exatamente. Há a dificuldade de aplica­

ção simultânea de tensões normais e tensões cisalhantes no cor­

por-de-prova ensaiado; no ensaio triaxial dinâmico pode-se pul­

sionar as duas tensões normais, o1

e o 3 , porem nao se pode fa­

zer o mesmo com as tensões cisalhantes. Outra dificuldade e a

aplicação de tensões de tração, corno as que ocorrem na parte 1n

ferior das camadas superiores mais rígidas, junto com as outras

tensões, porém este problema sai fora dos objetivos deste estu­

do.

O pulsionarnento das tensões verticais e horizon­

tais, ambas principais, está representado na figura 4.1, sendo

que estas tensões devem soprepor-se às pressões decorrentes do

material sobrejacente, ou seja, as pressões produzidas pelas

o o r ... " >

o 'º "' e

"' 1--

o ::,

•a, o o e o 'li! "' " ... a.

34 .,

1

·+ .+, 1 . \ . : . \ 1

1 ' , \ , 1 \ \ _/ ' I

' ,_

Pre33Õo vertical do material sotirepo.,to

- T e m p o

Pre,:s3Õo t'l0rizonra1 do material eobrepo,to

T e m p o

FIG. 4.1 _ Regime de tensão poro um ensaio triaxial de carga repetida.

(a)_ o elemento onde atuam as tensões prinüpais gira

lbl-Elemento sem rotação_ inversão das tensões cisalhantes

FIG. 4,2 _ Tensões 1n situ" abaixo de uma carga m óve 1.

35

camadas superiores do pavimento. O elemento de solo submetido

a tensões normais principais gira conforme sua distância hori­

zontal da carga da roda, ou quando a carga em movimento passa

(figura 4.2.a). Na realidade a amostra que representa um ele­

mento de solo deveria ser submetida âs condições indicadas na

figara 4.2.b.; neste hã tensões cisalhantes cujo sentido se in

verJe quando a carga se desloca e passa pelo ponto considerado.

Somente para o ponto sob a carga as condições de tensão são as

mesmas que no ensaio triaxial dinâmico.

Os ensaios triaxiais de carga repetida sao rea­

lizados em vãrios laboratórios do modo pelo qual foram executa

dos nesta pesquisa, ou seja, com variação de o1 , e mantendo-se

o valor de o 3 constante. Esta técnica, pela sua maior simpli­

cidade, é aceita sem sérias restrições.

4.1 - PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS E PROCESSO DE COMPACTAÇÃO

Obteve-se, inicialmente a umidade Ótima e o pe­

so específico aparente seco mãximo de cada um dos solos estuda

dos, da curva de compactação obtida aplicando-se a· energia

Proctor Inter,.:ce,·N·ormal. A seguir, utilizando-se o eqüipamento

reduzidó de compactação do Engç Carlos de Souza Pinto (12) ,pr~

curou-se moldar corpos-de-prova de 5 cm de diâmetro por 10 cm

de altura de mesmo peso específico e umidade do ensaio de refe

rência. Fixou-se em três o número de camadas na compactação e

variou-se apenas o número de golpes por camada, conforme a ta­

bela a seguir.

36

Descrição Número de golpes

por camada

Argila Amarela-RJ 27

Argila Vermelha-RJ 10

Argila Vermelha-MG 25

Argila Vermelha-PR 30

Fixou-se em! 0,5% a diferença máxima admissível

entre a umidade Ótima encontrada no ensaio de compactação Proc­

tor Inter;. e:Nii.rmai.,e a umidade determinada no ensaio de compact~

çao utilizando o equipamento reduzido. Quanto à diferença en­

tre os pesos específicos aparentes secos encontrados nos dois di'

ferentes ensaios a tolerância foi de 0,03 gf/cm 3 .

Com a determinação das umidades e dos pesos esp~

cíficos aparentes secos de, pelo menos, cinco pontos da curva de

compactação, traçava-se a curva de compactação correspondente â

energia do Proctor Inter,e.N.ornial utilizando o equipamento redu­

zido. Na figura 4.3 e 4 estão as curvas encontradas para os

quatro solos estudados, e observa-se que a curva mais distante

da do Proctor Intermediário foi a da argila vermelha-MG.

37

,ri" 1. 7 20 E ~ ..., a,

l. 7 O

' o o "' 1. gg V>

"' -e 1. 6 8

"' ~ 8 o e. o 1. 64

o " ~-E 1. 520

" :g_ "o C/) ~ "' 1. 80 o V>

"' n. 1. 5BO

' 16 11 18 19 20 21 22 2S 24 20 •• ,:: h - u m i d a d e - (%)

( a J - Argila amarela - RJ.

i 1. 1 eo ;g a,

' 1. 760

o

" "' V> 1. 7 4

~ e .,

1. 72 ~

o e. o

1. 70 o

" ~iE 8 f o 1. eieo ., e. 'I V> .,

'I o 1. 56 V>

'I "' n. ll> 1 1. 540

~ 12 13 14 'º 16 17 18 19 20 21 •• h - u m i d a d e - (%)

1 b l - Ar g i Ia vermelha - R J.

-·-·- Equipo m ento redurido-ê

Proctor lnterm~diório

FIG. 4. 3 _ Comparação entre as curvas de compac.·1

tação obtidas do ensaio Proctor Inter.

e Normal, e do ensaio utilizando o e. quipamento reduzido de compactação.

o o <1> C/)

., -C:

"' ~ o e. o

o .2 ... ~~ e. C/)

<1>

o C/)

<1> a.

38

t. e I o

1. 7 e o

1. 7 50

1. 7 20

1. e so

1. 6 60

1, 6 30

1. 6 O O '---+---1---+--+---+-----,f---+--+--+----' 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

h _ U m i d o d e _ (%)

( o J _ A r g i I o ver rn e Ih o _ M G.

í' 1, 7 90 ----------------------------

~ 1. 7&0 o,

1

o ~ "' "' -e: "' ~ o e. o

o o :~ ! C/)

"' o C/)

1. 76 O

1. 7 4 O

1. 7 20

l. 7 O O

1. 6 e o

W 1. 660 a.

.... / o º· õ

'

1 1 , 6 50 '---f---+---+--+--4------+--_,__, ____ __, ~ 10 li 12 " 14 ,. 17

h _ u m i d o d e (%)

(b)_Argilo vermelho-PR.

-·-·- Equipa~•nto r•duzida_é,

Proctor lnhrmt'diário

18

F I G. 4. 4 _ e o m p o r ó ç õ o ~ n t r e os curvos de

19 20

toção obtidos do ensaio Proctor

compoc.

1 n ter.

e Normal, e quipomento

do enso,o utilizando o e. reduzido de compoctoçõo.

39

Na tabela abaixo estão os valores da umidade Ôti

ma e peso específico aparente seco máximo dos quatro solos estu

dados, segundo o método de compactação que utiliza o equipamen­

to reduzido (12).

Descrição h- . Ysmáximo otimo ( % ) (gf/cm3)

-Argila Amarela-RJ 20,6 1,700

Argila Vermelha-R:.J 16,8 1,760

Argila Verme lha-MG 14,2 1,807

Argila Vermelha-PR 16,1 1,762

Conhecida a curva de compactação determinada com

o equipamento reduzido a quantidade de solo necessário para a

moldagem do corpo-de-prova com 196,35 cm 3 de volume pode ser de

terminada. Foram mantidas as tolerâncias de 0,5% e 0,03 gf/cm3 ,

respectivamente, para umidades e pesos específicos aparentes s~

cos. Como a relação ideal entre a altura do corpo-de-prova e o

diâmetro deveria ser de, aproximadamente, 2, devido ao tamanho

da célula triaxial disponível e as condições necessárias para a

fixação dos transdutores (item 4,2), estabeleceu-se que a dife­

rença entre a altura desejada (10 cm) e a obtida não poderia ser

superior a 0,2 cm.

4.2 - EQUIPAMENTO O equipamento utilizado para o estudo das carac-

40

terísticas das deformações permanentes e recuperáveis é similar

ao desenvolvido por Seed e Fead (21), e montado em 1977, .na

COPPE (13). Consiste de um sistema pneumático de carregamento

que permite aplicar tensões repetidas em amostras de solo com

durações de carga ,de, no mínimo, 0,14 segundo e intervalo .entre

aplicações de carga variado.

No esquema do equipamento mostrado na figura4.5,

as cargas sao rapidamente aplicadas no. topo da amostra na célu­

la triaxial através do pistão ligado a um cilindro de pressão

montado acima da célula triaxial. Este cilindro de pressão es­

tá, conectado a uma válvula "three-way", que ao se abrir permi­

te que o ar sob press~o seja transmitido através do cilindro p~

ra o pistão e, ao fechar-ie,seja removido. O movimento da válvu

la para permitir a entrada ou saída do ar no cilindro é contro­

lado pelo "'timer" que por sua vez aciona o registro automático

do número de aplicações de carga.

Um sistema de vacuo é ligado à base da célula

triaxial com a finalidade de permitir a moldagem de solos aren2

sos e verificar a existência de furos na membrana que envolve a

amostra de solo.

A pressao confinante desejada é aplicada na cama

ra triaxial onde está o corpos-de-prova de 5 cm de diãmetro por

10 cm de altura,p,or um sistema de ar comprimido.

Para a medida das deformações permanentes e re­

cuperáveis dois aneis são colocados ao redor do corpo-de-prova,

estando cada um a 1/4 da altura do corpo-de-prova, a partir do

41

Oispo.sitivo .... con •

trô le do trequincio •

duro cõo 'º tensõo.

1-desvio _"TI N ER"

- .-comprimido

Regulador de pres. Ar ,

V Ó 1 ,i u I o sõo poro optico9ão ... do ten.são-desvio "THREE-WAV"

:::.J -- "

-=, ' ~ .-1 1

1 1

1 1

8 Regulador de pres-

IJr comprimido Amptifieodor são poro aplicoçõoi,. • ... '"" Osciióorofo

I ,. si no 1

" hnsõo continonte

I

I~ 1 ' ,.,.....,

8 , ~ /'C'

f'-' • ~ ~

6

0 ,--•

Sistema o l B poro vácuo ~ ~O) -

~ 1 -

(i) e ilindro ,. pressão 0 A mostro do solo

© Pistão © Alças poro • tixoçõo d os LVOT.s

G) Conexão G) Base

8 Hoste e Suporte central

0 Co beçote 0 Célu I o t ria xio 1

© LVOT @ E strutvro poro .suporte

F I G.4.S_E s quem o do equi pomento para ensa 10s triaxiais de e o rg o repeti do.

42

topo e da base. Acoplados a estes aneis e diametralmente opos­

tos, encontram-se dois transdutores mecano-eletromagnéticos do

tipo LVDT ("linear variable differential transformer") que sao

ligados a um amplificador que, por sua vez, é ligado ao osciló­

grafo. As deformações axiais durante o carregamento repetido

são transformadas em um potencial elétrico, cujo valor é regis­

trado no oscilÓgrafo. A fim de correlacionar as deformações com

o valor registrado, faz-se necessária uma pré-calibração.

4.3 - MIÕTODO DE ENSAIO PARA SOLOS ARGILOSOS

Com o objetivo de determinar as deformações axiais

permanentes e recuperáveis de solos argilosos ou coesivo~ ado­

tou-se um método de ensaio baseado em trabalhos anteriores (27)

que tratam da determinação do módulo resiliente em laboratório.

Após a preparaçao do corpo-de-prova, este era as

sente numa base de 5 cm de diâmetro e sobre ele colocado o cabe

çote ("top cap"). Como se pretendia a condição drenada, foram

colocadas pedras porosas e papel-filtro tanto na parte superior

quanto inferior. Logo após, a membrana era colocada ao redor do

corpo-de-prova e presa nas extremidades para vedação.

O corpo-de-prova era submetido ao vacuo através

de uma linha de vácuo conectada a base da célula triaxial, em CQ

municação com as pedras porosas. Este procedimento foi utiliz.§:

do a fim de detectar vazamentos devido a furos na membrana ou

vedações mal feitas. Esta linha de vácuo era ligada a uma cama

ra de borbulhamento para verificar se ainda havia ar. Após es­

ta verificação, desligava-se o vácuo e os dois aneis metálicos

[alças) com os transdutores LVDT previamente calibrados eram co

43

locados lateralmente no corpo-de-prova.

Durante o ensaio de compressao na condição dren~

da, o corpo-de-prova fica em contato com a atmosfera. A distân

eia entre os aneis era medida e registrada e, a seguir, a célu­

la triaxial fechada~

Escolhia-se o intervalo de tempo entre as aplic~

çoes de carga a ser utilizado no ensaio e aplicavam-se as ten­

soes confinantes e de desvio.

Conforme veremos no capítulo 5 as característi­

cas resilientes de solos argilosos compactados são ligeiramente

afetados pela grandeza da tensão confinante. A pressão confi­

nante usada deveria ser aproximadamente igual as tensões hori­

zontais que ocorrem "in situ". Estas geralmente são da ordem

de 0,07 a 0,35 kgf/cm 2 . Por este motivo o valor médio de 0.21

kgf/cm 2 foi utilizado para todos os ensaios.

Para a determinação do módulo resiliente em fun­

çao da intensidade da tensão-desvio, antes que se começasse a

registrar as deformações recuperáveis, a amostra era submetida

a 200 aplicações de carga.para cada uma das seguintes tensões-

d S ·o · O 53· O 70 e 1,05 kgf/cm 2 . e Vl S. , , , Este condicionamento era

feito para eliminar imperfeições na moldagem e montagem nas pa~

tes superior e inferior do corpo-de-prova. A maior variação do

módulo resiliente com o numero de aplicações de carga, para ca­

da um desses níveis de tensão, ocorre neste condicionamento.

Terminado o condicionamento,a amostra era subme-

44

tida a tensões variadas da seguinte maneira: a tensão confinan-2 .

te de 0,21 kgf/cm era mantida e aplicavam-se 200 repetições p~

ra cada oito diferentes tensões- desvios ou seja: 0,21; 0,35; . 2

0,53; 0,70; 1,05; 1,40; 1,58 e 2,10 kgf/cm. As leituras eram

registradas apôs 200 aplicações de cada um desses níveis de ten

sao.

No caso do ensaio feito para se verificar ava­

riação da deformação permanente e deformação recuperável com o

numero de aplicações de carga, somente um nível de tensão, pre­

viamente escolhido, era utilizado. Contudo a amostra não era

condicionada pois havia interesse em se conhecer as deformações

permanente e recuperável na primeira aplicação de carga. Nes­

te tipo de ensaio o registrador (oscilÔgrafo) era mantido liga­

do durante as 100 primeiras aplicações. Até 1000 aplicações as

leituras eram feitas a cada 100 aplicações e posteriormente de

1000 em 1000.

Apôs o término de cada ensaio, a pressao na cama

ra era reduzida para zero e a célula triaxial desmontada, e os

aneis e os LVDTs removidos. As· 11midades dos co:r:pos-de~prova eram tam­

bém determinadas apôs o ensaio de carga repetida. Para os ensaios

realizados até 100000 aplicações de carga a um mesmo nível de

tensão, tentativas eram feitas para se determinar o acréscimo

dó peso específico aparente seco conhecendo-se: o peso de duas

pastilhas retiradas das extremidades da amostra, o peso do volu

me deslocado de duas cápsulas cheias de mercúrio ao serem colo­

cadas as pastilhas, e a umidade apôs o ensaio. Porém, devido i

imprecisão inerente do método usual para a determinação do peso

específico aparente seco muitas vezes não foi possível detectar

45

nenhum acréscimo, conforme veremos posteriormente.

46

CAP!TULO V

ANÁLISE DOS RESULTADOS

As diferentes variáveis que influenciam as carac­

terísticas de déformações permanentes -e recuperávej§.,bem como o mo

dulo resiliente de solos argilosos foram mencionados no capítulo

2. Dentro do plano experimental aqui realizado cada uma das va­

riáveis foram levadas em consideração tanto pela determinação da

sua influência nas características das deformações permanentes e

recuperáveis e/ou do módulo resiliente, quanto fixando-se alguns

parâmetros tais que o estudo.de seu efeito pudesse ser eliminado.

Essas variáveis serao aqui divididas em três classes baseadas no

plano experimental realizado por Hicks (7) para material granu­

lar, que são:

(1) - Fatores de carga - sao aqueles que descre­

vem a maneira pelo qual a carga~ aplicada

ao material.

(2) - Fatores estruturais - sao aqueles quedes­

crevem o arranjo estrutural das partículas.

(3) - Fatores ambientais - são aqueles que descr~

vem as influências externas, outras que não

de carga, e que podem conduzir a diferenças

nas características das defórmações perma­

nentes e recuperáveis bem como no módulo re­

siliente.

Baseando-se na classificação acima, serao aqui re

lacionados os fatores considerados no estudo de laboratório des-

47

te capítulo para solos argilosos que sao:

Fatores

Carga

Variáveis

- Intensidade de tensão-desvio

- Tensão confinante

- Intervalo entre aplicações

de carga

- Duração da carga

- Número de aplicações de car­

ga

Método de compactação

Estrutural - Tempo de cura

- Peso específico aparente se­

co

Ambiental { Umidade de compactação

Temperatura

Método de tratamento

- fator principal

- fator secundário e

fator fixado

- fator principal

- fator fixado

- fator secundário

- fator principal

- fator principal

- fator principal

- fator principal

- fator fixado

Os fatores principais sao aqueles que foram es­

pecialmente estudados devido à significante influência nas carac

terísticas das deformações permanente e recuperável e/ou na rela

ção entre o módulo resiliente "versus" tensão-desvio. O fator

secundário é aquele que foi estudado apenas com o intuito de

usá-lo no desenvolvimento dos procedimentos de ensaio para as

investigações dos fatores principais.

Dentro deste plano experimental serao aqui anal!

sados os resultados dos ensaios dinâmicos de laboratório das va

riâveis que influenciam as características das deformações per­

manentes e recuperáveis, e do módulo resiliente para solos arg~

losos.

48

5.1 - EFEITO DA INTENSIDADE DE TENSÃO

O subleito e a camada de reforço sao submetidos a

tensões relativamente pequenas se comparadas com a resistência ao

cisalhamento dos solos que compõem estas camadas, porem; , mesmo

nestas condições particulares, os solos argilosos desenvolvem de

formações permanentes e deformações recuperiveis que podem .com­

prometer a estrutura do paviment.o.

Procurou-se ter uma noçao do nível de tensão que

ocorreria nas camadas do .pavimento e no subleito, utilizando-se

as espessuras reais do pavimento no tre~ho estudado da estrada

BR-040 ou seja: revestimento de concreto asfiltico de 10 cm, ba­

se e sub-base de brita graduada de 36 cm total, reforço de argi­

la amarela RJ, de 26 cm e subl~ito de argila vermelha. Para· is

to utilizou-se um programa de elementos finitos (FEPAVE 2). Es­

te programa determina as tensões e deformações em qualquer sist~

ma de camadas de um pavimento, cujos materiais apresentam elastl

cidade linear ou não-linear, sendo a carga considerada uniforme­

mente distribuída numa irea circular representando a irea de con

tato do pneumitico. Considerou-se uma variação de temperatura de

50 °c na.supeifície a 35 ºe na interface revestimento-base. Des

ta maneira verificou-se a uma profundidade de 59 cm '(refor­

ço) uma tensão principal maior (0 1) igual a 0,402 kgf/cm 2 e uma

tensão principal menor (0 3) igual a 0,131 kgf/cm 2 , no centro da

irea carregada. Para a profundidade de 86 cm, que corresponde ao

subleito, estas tensões foram 0,192 kgf/cm 2 e 0,021 kgf/cm2 , res

pectivamente.

Devido a dificuldade de leitura no registrador (o~

49

cilÓgrafo) durante as realizações dos ensaios de carga repetida,

valores relativamente elevados dos níveis de tensões a que estão

submetidos subleitos e ieforço dos pavimentos foram aplicadas aos

corpos-de-prova. Por este motivoos níveis de tensões utilizados foram

baseados em pesquisis feitas anteriormente ou seja de acordo com

a metodologia de ensaio descrita no capítulo 4.

Conforme foi mencionado no capítulo 4, para se in

vestigar o efeito da intensidade de tensão dois tipos de ensaio

foram realizados: o primeiro visa estudar o efeito da intensida­

de de tensão no módulo•résiliente e o segundo no relacionamento

deformação axial permanente e deformação axial recuperável com o

número de aplicações de carga. Desta maneira estes serao anali­

sados neste ítem separadamente.

a- Efeito da intensidade de tensão (à) no módulo

resiliente

Investigações anteriores (8, 24, 25) indicaram

que para solos argíiosos o efeito de tensões mais significativo

e o da tensão-desvio axial aplicada à amostra e que as propried~

des resilientes são pouco atingidas pela grandeza da tensão con­

finante. Procurando-se confirmar estas conclusões para os solos

utilizados nesta pesquisa, realizaram-se ensaios triaxiais drena

dos de carga repetida para verificação do efeito da tensão-desvi'o

(od) e da tensão confinante (03) no módulo resiliente.

Conforme a metodologia de ensaio adotada no ca

pítulo 4, para a determinação do módulo resiliente em solos argi

losos, foram aplicadas tensões-desvios numa amostra de argila am~

rela RJ, para a umidade de 20,6% e peso específico aparente se-

50

co de 1,702 kgf/cm3 . Estas tensões-desvio foram da ordem de 2%

a 12% da tensão-desvio máxima determinada em ensaios triaxiais

não adensados e não drenados (UU) nas mesmas condições acima.

A relação entre módulo resiliente (Mr) e.a tensão-desvio (od)p~

de ser vista na figura 5.1.1. onde se verifica que em níveis

tensão menores que 0,7 kgf/cm 2 há um decréscimo acentuado do

de

mo

dulo resiliente com o acréscimo da tensão-desvio, mas, a partir

deste ponto, o decréscimo se torna menos pronunciado.

Devido i forma da curva encontrada ser seme­

lhante ao modelo elástico bi-linear selecionado por Hicks (7) e

citado no capítulo 2, os coeficientes K1 , K2 , K3 e K4 que com­

poem a equaçao já mencionada (cap. 2) foram aqui determinados,

e seus valores são: 0,71; 5200; 26600 e -2000, respectivamente.

Para a verificação da variação do módulo resi

liente com a pressão confinante, uma amostra de solo semelhante

i utilizada para a determinação do módulo resiliente em função

da tensão-desvio, foi ensaiada, mantendo-se constante a tensão­

desvio de 1,05 kgf/cm 2 durante todo o ensaio e alterando-se a

tensão confinante de 0,21 a 1,05 kgf/cm 2 . A amostra foi condi­

cionada de acordo com a metodologia de ensaio do capítulo 4 e

as leituras foram registradas após 200 aplicações de cada ten­

são confinante (o 3). Pode-se, portanto, verificar através da

figura 5.1.1. que o efeito da tensão confinante (o 3) no módulo

resiliente (Mr) não é significativo, ou seja, houve somente um

ligeiro acréscimo do módulo com o acréscimo da tensão confinan­

te.

Analisando-se, portanto, o efeito que tem a

N E o

' ... cn ..:

Q) -e .. ., .. ...

o

::,

-o ·o ~

51

15 000 ---------------------------------~

14 000

12 000

10 000

e ooo

6 000

Üd x Mr ({I; : 0.21 k9f/c~)

o., --, 1

1 1

:K3

Ki_ ___________

1 ' Ili.

Argila omorekJ _ RJ

h= 20.6ª/o

(.,: 1. 1oz gttcm3

s: 94•,. Intervalo entre oplicoções ~ cargo:: 2.86 segundOl!I

Duraçõo do coroo: 0.14 111gundo

Mr= Kz + K3[K,-(6j- Ci""5I]

Mr' K2 ~K4[ÍIÍ1-ú3l·K1) K1 : 0.71

K2= 5 200

K3: 26 600

K4: •2 000

.,,.1Gj-u3 1 Ki" l<f1-ú3 l

k 4 000 0 -4--~ -0 1 0

0 1 1 1 1 1

2 O 00 .__,__,._..._ ...... _..__,__,,..'•.._._..__,__,._ ........... _,__,__,._ ........... _._ ....... _,_..__,__,

o

F I G.5.1.I_

0.2 0.4 o.o 0.8 1.0 1.2 1.4 1.8 1.8 2.0 2.2

(Í rensõo 1 kgt/cm2J

Efeito da tensão-desvio ((Íd) continante(Cí3 ) no módulo

e da tensão resiliente ( Mr ).

2.4

52

tensão-desvio no m&dulo resiliente e da tensão confinante em

termos percentuais, pode-se notar que h-0uve um decréscimo do

dulo de 62%, quando a tensão-desvio passou de 0,35 kgf/cm 2

mo

a

2 0,70 kgf/cm , enquanto que para os mesmos valores de tensão con

finante houve um acréscimo do modulo resiliente de, apenas,1;5%.

Verifica-se, também, a boa aproximação dos valores do modulo r~

siliente obtidas das curvas (Mr,od) e (Mr,03), para od = 1,05 e

o3= 0,21 kgf/cm 2 , respectivamente, como seria de se esperar, em

que pese a dispersão dos ensaios; tem-se o modulo resiliente de

cerca de 4100 kgf/cm 2.

Devido i significati~a variação do modulo re­

siliente com a- tensão-desvio e ·pequena variação com a tensão· con­

finante, pode-se admitir que o aumento da prõfundidade do ele­

mento de solo abaixo da superfície do pavimento faz diminuir progre~

sivamente a tensão-de.svfo correspondente a carga,e, desta maneira,se o solo_

fosse comp·1etamente homogêneo faria- aúméntá:r · o modulo· resiliente.

b- Efeito da intensidade da tensão-desvio na re­

lação entre deformação axial permanente e de­

formação axial recuperável e o'número de apI2c

táç6ês Be.thrgá.

Baseando-se nos resultados das investigações

citados no capítulo 2, segundo os quais a deformação axial de

amostras de solo argiloso, quando submetidas a tensões repéti

das, torna-se maior com o acréscimo do número de aplicações de

carga, realizaram~se ensaios de carga repetida em três argilas

de diferentes características sob a tensão confinante constante -

de 0,21 kgf/cm2 para três ou quatro tensões-desvios, constantes

no decorrer de cada ensaio. Na realidade qualquer acréscimo da

53

tensão normal vertical sobre um elemento de solo será acompanh~

da de um acréscimo simultâneo da tensão normal horizontal ou

pressão lateral; assim sendo, uma condição de ensaio mais real

seria obtida mantendo-se a relação entre a tensão ptintip~l

maior (o 1) e a tensão principal menor (o 3) constante. Porém co

mo foi visto que os solos argilosos ensaiados dinamicamente sao

essencialmente afetados pela tensão-desvio, e como torna-se bem

mais complicado o ensaio com o3 variável e a análise correspon­

dente, costuma-se manter constante a tensão confinante.

Com base nos resultados dos ensaios apresent~

dos neste ítem, a relação da deformação axial permanente com o

nümero de aplicações de carga proposto por Monismith (10) e ci­

tado no capítulo 2, será aqui estabelecida. Embora uma relação

semelhante a esta não tenha sido estabelecida por Monismith e

outros (10) para a deformação axial recuperável, este procedi­

mento foi aqui desenvolvido devido à grande variação do módulo

resiliente com o nümero de aplicações de carga bem como para pe_I"

mitir estimativa do módulo resiliente para qualquer valor do ni!_

mero de repetições e não apenas conforme descrito no capítulo 4.

Fica, portanto, estabelecido os coeficientes K' e A' nesta nova

relação. Como o módulo resiliente aumenta com o nümero de rep~

tições de carga, e ·tendo.em _vista a dificuldade de se considerar

a história de tensões que simule as condições de estrada, julga

o Autor preferível, e a favor da segurança, ficar com módulos

mais baixos, ou seja os obtidos a nümero de repetições relativa

mente pequenos (p. ex: 1000 repetições ao invés de 10000 repeti

ções) .

A fim de ilustrar a variação da 'deformação

54

axial permanente e da deformação axial recuperável, os resulta­

dos dos ensaios de carga repetida de três corpos-de-prova seme­

lhantes (h; 21%, Ys; 1,691 kgf/cm3 e S; 95%) da argila amarela­

RJ, submetidos a três níveis de tensões constantes no decorrer

de cada ensaio (od; 0,59~- 0,75 e 1,40 kgf/cm 2), foram plotados

numa escala semi-log. A figura 5.1.2 mostra os resultados des­

ses ensaios, onde observa-se um acréscimo da deformação aiial

permanente e um decréscimo da deformação axial recuperável (acré~

cimo do módulo resiliente) com o numero de aplicações de carga.

O maior nível de tensão-desvio aplicada (1,40 kgf/cm2) represeg

ta, para este caso, 88% da resistência determinada num ensaio

triaxial normal (UU), para 6% de deformação específica. Ainda

nessa figura verifica-se que, para a tensão-desvio de 1,40 kgf/

2 d 3 . -cm, e 1 a 10 aplicaçoes de carga o acréscimo da deformação

axial permanente foi de aproximadamente 160% e o dêcrescimo da

deformação axial recuperável foi de 56%. De 1000 a 100000 apll

cações de carga o· acréscimo da deformação axial permanente e o

deciéscimo da deformação axial recuperável foram de 35% e 391,

respectivamente. Observa-se com isso que a maior variação tan­

to da deformação axial permanente quanto da deformação axial r~

cuperável ocorre nas 1000 primeiras aplicações de carga e que

apôs este numero a variação se torna menos pronunciada.

A fim de verificar se as correlações entre de

formações específicas axiais permanentes e o numero de aplic~

ções de carga obedecem razoavelmente à equação sp; KNA, apre­

sentada no Cap. 2, os dados da figura 5.1.2 (a) foram marcados

em escala log-log na figura 5.1.3 (a). A mesma verificação fez­

se com as deformações axiais recuperáveis, e figuras 5.1.2 (b)e

"' º X

' "' -e:

~ e E

8-õ X e

e .\! ·"= ~ " o '8 g l5 ... " o

' a. uJ

55

N _ Número de aplicações de carga 1 10 10

2 103 to4 ~o5

ºr----''--'--'---'-i--''--'---'--'-i--'----'---''-'-+--'---'---'--'-+--'----''-L..L-,

/ m2

2

3

OUroÇõo do cargo: s.g.

40>+,;:::--=::-:=:--:c='====---+-------t------+--------1 lnt. •nt.-.. optic. cor = o.a&uo.

••'-------....J..------'--------1--------,J"-------.J

( a ) - Deformação específica ro de aplicações de

axi ai permanente (Ep l carga ( N).

" versus" nú me_

X

' " > ·e ,._

" §' ~

o .

-

... .

N_ Número 10 . .

' ... .. ___.,

de ,o• aplicações

,o' de carga

,o• 0.59 kgt/cffl

~ Õ. 75 ;aftcm2

1.40 ~-gffcm~ ! ~

" 8 .... ô

8é

.!e X o • / ~

~

o ,:. ~~ ,.-4'

" " ·..:

l .... fil o 'º º o E ~ ~

o

2

• ( b) _

h= 21 °,. l's: 1.691 ""'/"'m' s= 9!5°/o

cf;: 0.21 kgf/cm2

Duroçõo do coroo= 0.14 seg.

fnt. •n1re aplic. co roo=0.86seg

Deformacõo específica ro de aplicaçõ.,; de

axial recuperável (ér l carga I N l

"versus"

~

..

núme_

•

FIG.5.1.2_ Efeito

te lé.p) da

e

tensão-desvio (Ud) na

deformação recuperável deformação permanen_

1 E r ). Argila amarela _ RJ.

/

X

! L

8. .2 1'I o

.!,! ,'t:

!

• o

- ~

" w ~

1

" ,8 . r.'n : 21 .,.

[ L o ... " o

1

.OI a. o Ctj

!s: 1.891 9f/cm3

• = 9!5 º'· (f3: 0.21 kgf/cm 2

ouroçoo da carga=

lnt. entre oplic. ca

' '

56

•

L40 k,1tf/•"'fl'

- : =~ ' ' ...

... o, w -

.14:ug.

oo-=0.86seg.

' ' ' 10 1<>2

N _ Número de

' ' ' ,o• aplicações de

' ' ,o• ' ' 1~

carga

(a l _ Deformação específica

ro de aplicações de

axia 1 permanente (é:p)

carga (N ).

"versus" núme_

V, o x

1

~ '0

~ :, o

" L

. S! X o o o

:-t: o 21. .. " o 'º o. ê L o ... " o

L

90

" ,.

• • •

• : 21 •, •

,s= 1.691 gt/cffr

• ' gs•, • Ú3: 0.21 k11ttcm2 Duração •• cargo

o.o 1 . 1 nt. entre opric. e1 -, -, -,

e

-- • ••••

-o.14sev. roo= o.e6s•o.

-, ' ' 10 102

N _ Número de

- " . - .

--- . ... -• ••

' ' ' ' ' ' 10 3 104

aplicações de carga

•• 1-rn.::

., . ,, • - -

. ' '

( b) - Deformação específica a xia I recuperável (E r 1 carga (N).

"versus" núme_ ro de aplicações de

FIG.5.1.3- Efeito

te I ê. p )

da

e

tensão-desvio (Úd 1 no

deformação recuperável

deformoçõo permanen.

(é r ). Argila amarelo _ RJ.

57

5.1.3 (b). A mesma correlação for verificada para as demais ar

gilas, conforme figuras 5.1.4, 5.1.5, e 5.1.6,

A tabela 5·:1:1 contém uma lista de coeficientes

determinadas para uma série de corpos-de-prova de argila amare­

la-RJ, argilas vermelhas-RJ e PR, ensaiada para várias tensões­

desvios. Verifica-se que a correlação da deformação axial per­

manente e da deformação axial recuperável com o número de apli­

caçoes de carga expresso pela equação de forma potencial se

ajusta razoavelmente bem aos dados experimentais (coeficiente de

correlação elevado). Embora muitos dos ensaios tenham sido fei

tos até 100000 aplicações de carga, as equaçoes foram determi­

das para valores somente até 10000 aplicações. No caso da cor­

relação entre a deformação axial permanente e o número de apli­

cações de carga os coeficiêntes determinados com 100000 e 10000

aplicações foram praticamente os mesmos, mas no caso da deforma

ção axial recuperável, as leituras ap6s 10000 aplicações torna­

ram-se, muitas vezes, impossíveis de obter com a necessária pr!_:

cisão, e acarretaram erros grandes na determinação dos coefi­

cientes. Um exemplo típico desta dificuldade verificou~se, com

a argila amarela-RJ, na umidade de 21% e à tensão-desvio de

0,35 kgf/cm 2 (tabela 5 .. r'.Iefigura 5.1.3), tendo sido impossível

obter leituras ap6s 100 aplicações de caiga e coriséqueritemin-

te determinação dos coeficientes K' e A'.

O coeficiente K da argila amarela-RJ, na umi­

dade igual a 21% (figura 5.1.3 e tabela 5.1.l)decresceu de apro­

ximadamente 54% da tensão de 1,40 para 0,35 kgf/cm2 . Quanto ao

coeficiente A a maior diferença foi entre as tensões-desvios de

1,40 e 0,35 kgf/cm2 , tendo havido um decréscimo de 75% da maior

<l; Q 900 )(

'

1 8. 100

. !2

--

58

. h • . .

.,. o· .. ..

1.32 k ·tcm2

2 . . . ... . .

o . • • . ~

.:. 000....,.,.·

)(

o "

.. ~ ~ r--0-39 kQt/Cm""

o

1 ~ Q)

o ' a.

10

-N w w

• • Z5.Z "Fo

b= 1.618 gt/cm.,)

s ' ~j·to

cr,, 0,21 kgf/cm

Duração do coroo = 0.14Hg.

lnt. •ntre oi,lic. c~rga .:: 0.86 seg.

' . . . . . IO

. . . . . . . ' <.\J N _ Número

io• de

,o• aplicações de

,o• carga

(o ) _ D eformaçõo específica

ro de aplicações de

<t, 900

Q )(

j •O li; Q.

ff 100 Q) ... . !2

X o o

.!,! ... 'ü

10

• " w

-

oxío 1 permanente [ê p l "versus"

carga (Nl.

~ . . 1,32 k·· -

'

. 8. gJ

1g

ê

.. -~ h: 23.2•1."' "' - ~ ~.

(:,: [.618 ottcm' s' 93•/o

... õ;, 0.21 kof/cm2 o .... Q)

ouroç:õo do coroo= .14seg .

o 1 nt. eí1'h'9 QPlic. cor lgo .::o. 96:,~.

' ' . . ... «..J

IO

N _ Número

( b) _ Deformação específica ro de aplicações de

2 10

de

. 3 10

aplicações d e

. .. 10

carga • .

axia I recuperável (Er) corga ( Nl.

"versus"

' ' ,o•

núme.

' ' 10•

núme_

FIG.5.1.4_ Efeito

te! E p l

do

e

tensõo_desvio (Úd) na

deformação recuperável

deforma cão permane n.

(E r l. Argila amarela • RJ.

<t Q >< ' $!

e ~ ~ ... "

00

a. 10

o ·;;: o o

.!!

l "' " ,8 o

j Q)

D

a. l.tJ

o.o

1

1

.

= -"

,; V

h = 1e.5°1.

1s: 1. 728 gf/c~

s : ee•,. ú3= 0.21 kgf,tm2

D\rOÇÕO da caroo= o.

lnt. tn'tre aptic. cort

' '

59

0,1& ftçm•

. "

" ·/crt.2 --

= .... ,:,.., - o.•e --,..._m2 ~ -..

'

14. seg.

lo=o.ses.9. ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ,o2 103 1a4 10

N_ Número de aplicações de cargo

(o ) • Deformação específico

ro de aplicações de

oxio 1 permo nente tê p) ''versus" núme.

00

- c:l 8

'º ·º >< " o 0 V

·ª r---.. ... 'õ "' a. ., Q)

,8

ê õ ... 2l

' o.o

~

1 ... 1 l,J

........_ • • •

h :1a.s•,. k'.s: 1. 12e of/cml5

s : 88°/o

cr .. : o. 21 kgf/cm2

Duração eia carga:(

lnt. entre optic. ca•

' '

carga (NJ.

" ie.l. BG · ; .... ; -. ..

.. "

o.s3 tc ...... tcn,2

.....__ . - .. .... .......__ .

• -.........: ~ o-

14seg. ~ ,2

,1,.,,:QB6 seg., .. - -.....__

-, .T

' ' 10 102 ' ' ' ' ' 103 104 ' ' . N_ Número de aplicações de carga

( b) _ Deformação específico

ro de aplic oç ões de oxia I recuperável (Er)

cargo (NJ. "versus" núme_

FIG. 5.1.5_ E feito

tefEpl

do

e

tensão_ desvio {CÍd) no

deformação recuperável

deformo ção pe rmonen_

( E r). Argila vermelha. RJ.

<t Q 90 o X

' ~ e;

"' e;

~ L

8. 10 o

-

1

•

. A •

"' -. .

- -

h ' 1s.1•,. ta: 1. 724 gf/cm3

s ' 92 .,.

63: 0.21 kgf/cm2

Duração do cargo: 0.14 s•g. lnt. entre opric. corgo: 0.86:ieg.

60

t.42 .. f/Gffl2 ..

. --o.70 ktif/cm

2

.. ~ .. ..

U• v.

w V~-

. . ' IO 1~ . .

io• aplicações de

. ' . 104 . . . N_ Número de carga

(a) _ Deformoçõo específica oxio 1 permanente (E p) "versus" núme_

X

' -~ L ., a. ::, o ., L

·º 1'í

.l:l -~ o "' a. :il

90

10

o. OJ

ro de oplicoções de

...,_,..:.,

G"'

.. ~ .. w V V

h=,B.7-/o

,{,1: 1. 724 gf/cm..,

S : 92°/e

03: º· 21 kQt/cm2

Duroçõo do corge:o.14seg. lnt. entre oplic. coroo= 0.86 seg. . . . . ' IO

N _ Número

carga (Nl.

..

.. io•

de

. . . . 10•

aplicações de

' " -~ -o. 70 -... ~f/ . '-42,

O.••

11:·of"- 2

.

·• . ' 104 . ,o• carga

1 b) _ Deformação específico axial recuperável (é.r) "versus" núme_ ro de aplicações de cargo (N).

FIG.5.1.6_ Efeito

te [êp )

do

e

tensõo.desvio(Úd) na

deformação recuperável

deformação permonen_

(é. r ). Argila vermelha_ PR.

Condições das amostras od EP = K NA ET = K' NA' DESCRIÇÃO h YS :, s 2 K x 10-4 K'x 10-4

(% 1 ,:,f i cm'1) (%) (kgf/cm ) A r A' r'

1,40 12,9 0,112 0,98 7,9 -0,087 0,97

21 1,691 95 0,75 11, 5 0,086 0,98 5,5 -0,123 0,99

0,59· 7,1 O ,111 0,98 3,7 -0,156 0,96

0,35 7,0 0,084 0,96 - - -Argila amarela - R..J

.

1,32 106,4 0,086 O, 89 40 -0,138 O ,99 ,.

23,2 1,618 93 0,75 49, 3 0,121 0,93 39,1 -0,168 0,96

0,56 24,1 0,106 0,99 12,3 -0, 072 0,87

0,39 22,9 0,091 0,97 10,1 -0,081 0,90

0,78 29,9 O, 072 0,99 14,6 -0,046 0,96

Argila vennelha - RJ 18, 5 1,728 88 0,53 14,1 0,094 0,98 6,2 -0,105 0,96

0,3P 9,6 0,092 0,99 3,0 -0,336 0,90

1 ,42 132 ,8 0,055 0,91 57,2 -0,103 0,99

0,70 59,9 0,066 0,95 38,0 -o ,077 0,95 Argila vermelha - PR 18,7 1,724 92

0,54 55,2 O ,067 0,96 31,0 -0,095 0,99

0,37 29,1 O,OPP 0,99 17,8 -0,093 0,99

TABELA S .1.1 - Swnário dos coeficientes da relação deformação pennémentc (Ep) e deformação recuperável (E r) "versus"

nLunero de aplicações de carra

62

tensão para a menor; decréscimo semelhante, 77%, ocorreu entre

as tensões 1,40 e 0,75 kgf/cm 2 . Quanto aos coeficientes K' eA\

houve um decréscimo de aproximadamente 53% em K' e um acréscimo

de 179% em A', da tensão-desvio de 1,40 para 0,585 kgf/cm 2 . Pa

ra melhor visualização do acréscimo ou decréscimo dos coeficien­

tes K, A, K' e A', plotaram-se, para cada caso particular, os v~

lares da tabela 5;1.1 num gráfico, ú1dié:andó a variação desses co~

ficientes com a intensidade de tensão-desvio. Nas figuras 5.1.7,

8,9 e 10 pode-se observar esta variação, embora não se tenha féi

to nenhuma tentativa para correlacionar estes coeficientes com

a intensidade de tensão-desvio, devido ao insuficiente número de

pontos. S possível qu·e os expoentes A e A' dependam somente do

tipo de solo enquanto que K e K' sejam funções das condições de

umidade e do nível de tensão a que foram submetidas as amostras.

Comparando-se os coeficientes K e A da tabela

2.1, do capítulo 2, de~erminados por Monismith para uma argila

siltosa, verifica-se que em condições de umidade semelhantes, o

coeficiente K aumentou com o acréscimo da tensão repetida, en­

quanto que A não teve uma lei de variação definida contínua.Des

ta maneira, observa-se que as tendências encontradas porMonismith

também foram verificadas nas correlações obtidas com as três ar

gilas aqui estudadas.

Concluídos os ensaios levados até 100000 apl!

caçoes de carga, tentou-se determinar o possível acréscimo do

peso específico aparente seco conforme a metodologia do capítu­

lo 4·,, porém'não·se··obteve variação do peso específico. Embora te­

nha se realizado os ensaios na condição drenada, e o tempo gas­

to para aplicar 100000 repetições de carga de duração de 0,14

•

0.14

0.12

<(

0.10

o.os

o.os o

110

100

90

80

70

,;t 60

o X !50

40

"' 30

20

10

63

0.2 0.4 0.6

' -­' --'t;,--

o.a 1.00 1.20

(Íd _ Tensão _ desvio_ (kgf/cm2)

®- h = 2{ º'•, l's = l.69lgf/cm:5, S: 95°/o

Ú3 = o. 21 ltgf/cm2

ouroçõo do coroo= 0.14 ,eo.

lnt. •ntre oplic. corgo=O.SSs•g.

1.40

0----0-"-p-----------sv

0.2 0.4 0.6 o.a 1.0 1.20 1.40

(fd_ Tensão_desvio _ (kgf/cm 2 )

FIG.5.1.7_ Variação dos coeficientes K e A de l:p=KNA com a

intensidade de tensão_desvio (CÍd). Argila amarela_ RJ.

64

- 0.06

- 0.08

- O.to

<( - 0.12

- 0.14

" - 0.16

- O.IS

o 0.2 0.4 0.6 o.e 1.00 1.20 1.40

Ód - Tens ão_ desvio _ ( kgf/cm2)

50

®- h = 2 1•10 ,(,: 1.691 ~f/crn3, S :95•/o

40 Al_h = 23.2°/0,l',=1.68\gf/c~ S =93°/o &-----------t'!I

' o 30

" Ouraç:ão dá coTgo=0.14seg.

20 lnt entre optic. corgo:Q.86 seg

10

------0 e----€>-____ ·~ o

o 0.2 0.4 o.e o.e 1.00 1.20 1.40

Úd Tens õ o_desvi o_ ( ~gf/cm2)

FIG.5.1.8 _ Variação dos coeficientes K' e A' de .Er,K'NA' com a

intensidade de tensão_desvio(ud). Argila amarela_ RJ.

0.12

0.10

o.os

<[

0.06

0.04

0.02

o

140

130

120

110

100

90

<t BO

o X 70

60

"' 50

40

30

20

10

o

o

65

0.2 0.4 o.e o.a 1.0 1.2

(Íd Tensão_ desvio_ (kgf/cm2)

0 _ Argila verm•lho_RJ _ h= 18.;5°/o, ts= 1. 728gf/cm3, S::: 88º/•

Gl_ Argila vermelt\o_PR_ ti= 18.7º/o,Ís= l.724gf/cm3,s::: 92°/o

Cf3 ::: o. 21 ltgftcm2

Duro9õo do cargo= 0.14 seg.

l nt entr• opric. coroo=O.B6 seo.

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

CÍd Tensão_desvio_ (kgf/cm2)

1.40

1.4

F IG.5.1. 9 _ Vori oçõo dos coeficientes K e A de [p= K NA com a

intensidade de tensão_desvio{Úd). Argila vermelha_ RJ e PR.

- 0.04

- 0.06

- 0.08

- 0.10

- 0.12

- 0.14

- 0.16

- 0./8

<t - 0.20

- 0.22

- 0.24

- 0.26

- 0.28

- 0.30

- 0.32

- 0.34

o

60

00

<t 40

' Q X 30

20

10

o

66

1 I 1 I 1 1 1 1 1 1 1 I I 1 I I ~

0.2 0.4 0.6 o.a 1.0 1.2

®-Argila vumeu,o_RJ-h= 1e.,•1.,t.s::1.12eoflcm5,s:ea 0 1.

A - Aro i1 o vermelha - PR - n : i 8. 7°/o, r, =1.724 gf/cm3, 5: 92 .,.

Ü3= o. 21 koffcm2

Duração da corga=O.t4seo.

0.2 o.• o.s o.e 1.0 1.2

Cfd _ Tensão_ desvio _(kgf/cm 2 )

1.4

1.4

FIG.5.1.10_ Voriaçõo

intensidade

dos coeficientes K' e A' de E.r= K'NA' com

de tensão_desvio (Úd). Argila vermelha _ RJ e PR. o

67

segundo com intervalos entre aplicações de carga de 0,86 segun­

do, tenha sido de 28 horas, não houve na grande maioria das ve­

zes, uma perda significativa de umidade no decorrer dos ensaios.

Devido à utilização das amostras para a determinação do peso es

pecífico aparente seco ap6s o ensaio, não se p~de verificar o

acréscimo da resistência à deformação em ensaio triaxial usual

causado pelo carregamento.repetido citado no capítulo 2, bem co

mo para qual dos níveis. de tensão repetida poderia ocorrer um d~.

créscimo da resistência a deformação devido possivelmente à va,­

riação do peso específico aparente seco.

Paralelamente aos ensaios triaxiais drenados

de carga repetida, realizaram-se ensaios triaxiais não adensa­

dos e não drenados (UU) em amostras de características semelhan

tes às dos, ensaios de carga repetida, com o intui to de averiguar

como as maiores tensões repetidas aplicadas nas amostras se si­

tuavam em relação à tensão-desvio máxima ou da tensão-desvio cor

respondente à uma deformação específica da ordem de 5%. A tabe

la Sil.2ilustra a relação entre a maior tensão aplicada no ensaio

de carga repetida (crdr) e a tensão determinada no ensaio tria­

xial não adensado e nao drenado (crds) para uma tensão confinan-

2 te de 0,21 kgf/cm . Verifica-se nessa tabela que a maior rela-

ção encontrada foi para a argila vermelha-PR (crdr/crds= 0,46) i2

to é, a tensão repetida aplicada à amostra foi 46% da

desvio de ruptura.

tensão-

As relações da deformação axial permanente e

da deformação axial recuperável com o nümero de aplicações de

carga, expostmneste ít~m, podem ser utilizadas razoavelmente

68

Condições das amostrJs odr

DESCRIÇÃO h ys s odr/ods

(%) gf/cm3) ( % ) kgf/cm2J

21,1 1,691 95 1,40 0,12 Argila amarela - RJ

23,4 1,619 94 1,32 0,31

Argila vermelha - RJ 18,4 1,744 91 0,78 0,21

Argila verme lha - PR 18,6 1,727 93 1,42 0,46

TABELA 5.1. 2- Sumário da relação entre a tensão-desvio repetida (odr) e

a tensão-desvio máxima ou para uma deformação de 5 % ( ods)

•

69

bem para a estimativa da deformação permanente e deformação re­

cuperável que ocorrem no subleito e na-camada de reforço de um

pavimento, constituídos de solos argilosos .

5.2 - EFEITO DA UMIDADE E DO PESO ESPECfFICO APARENTE SECO AO

LONGO DA CURVA DE COMPACTAÇÃO

Com o prop6sito de estudar o efeito da umidade e

do peso específico aparente seco nas características das defor­

mações permanentes e recuperáveis, bem corno no m6dulo resilien­

te, ensaios triaxiàis drenados de carga repetida foram realiza­

dos de duas maneiras diferentes. Na primeira verificou-se este

efeito na relação entre m6dulo resiliente e intensidade de ten­

são-desvio conforme a metodologia de ensaio apresentada no capi

tulo 4. Na segunda, d:eterminaram-se as deformações axiais per­

manentes e recuperáveis em função do número de aplicações de ca_r

ga, para um mesmo nível de tensao.

Neste estudo somente um esforço de compactação,

pré-estabelecido inicialmente para cada argila, foi utilizado

(capítulo 4). Portanto esta investigação abrange mui to mais o

efeito da umidade nas características das deformações permanen­

te e recuperável, e no m6dulo resiliente do que propriamente o

efeito do acréscimo do-peso específico aparente seco decorrente

de diversas energias d~ compactação. 1

1

a- M6dulo resiliente "versus" intensidade de ten

são-'desvio.

Para investigar o efeito da umidade na rela­

çao entre o m6dulo resiliente e a intensidade de tensão-desvio,

ensaios triaxiais drenados de carga repetida foram realizados na

70

argila amarela-RJ e argilas vermelhas-RJ, MG e PR.

A forma de correlação usual, verificada por

alguns pesquisadores (24,25), do módulo resiliente com a tensão­

desvio nem sempre foi encontrada para os vários pontos da curva

de compactação. Assim sendo, as constantes K1 , K2

, K3

,e K4

es­

tabelecidas conforme o modelo selecionado no capítulo 2 não pu­

deram ser determinadas para todos os casos.

O efeito da umidade no módulo resiliente para

a argila amarela-RJ, foi verificado para três diferentes pontos

da curva de compactação, ou seja, no ramo seco (h= 19,50%, ys=

1,678 gf/cm3 , S= 86%), na umidade Ótima (h= 20,61, ys = 1,698

gf/cm3, S= 941) e no ramo fimido (h= 23,41, ys= 1,608 gf/cm3 ,

S= 93%). Conforme pode-se notar na figura 5.2.1, no ramo seco

(Ponto A) o módulo resiliente cresce com a tensão-desvio, dife­

rentemente do aspecto usual próximo ao Ótimo (ponto B) onde hã

decréscimo grande com a tensão-desvio para valores baixos desta

e pouca variaçao, decrescente, para tensões-desvio superior a

O, 7 kgf/cm2

. No ramo fimido hã pouca variação do módulo resfli'en

- 1 ~ / 2 te, com a tens ao-desvio, decrescente ate cerca de 1, 1 kgf cm e, ' 1

1

depois, constante, sendo o módulo bem menor que o obtido nora-

mo seco e no Ótimo.

Para a argila vermelha-RJ, o comportamento bl

linear típico manifesta-se nos três pontos das curvas de compact_i!:

çoes, mas é quase imperceptível no ponto do ramo fimido (figura

5.2.2).

Procurou-se pormenorizar esse comportamento no

caso do solo argiloso vermelho-MG, figura 5.2.3, com cinco pon-

l8 00.0

16 000

"' E o 14 000

' .... e,, -"'

12 000

a, -e 10 000 a,

v.i e ooo a, L

o

::,

"O ·o :;;;

6 000

4 000

2 000

o o

(o) -

"' E ;js e,, -r o o

" "' " -e

" L o e. o

o .!2 .... -~ e. t o "' "' [l. •

"' ....

( b) -

71

&º'º _,,,, s-::e ..,,,.,,, ~'!, • .;'

._ \. fi! ~e 8; \>:,_p !,., :,.;.,

t\-:;~ A .,.,..,...é, ú3 =0.21 kgflcm2

~ ,-,,, Duroçõo do cargo= 0.14 seg.·

ê.;' lnt. entre oplic. coroo= 2.B6seg.

-&... ·-, • - •. ~. - h : 23.4"/o, [ s= 1.608 gf/cm3 , S = 93•1. ·-·--··-··-· -· -·-·-0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

Úd Tensão_ desvio - ( kgf/cm 2 )

Módulo resiliente (Mr) "versus" t ensõo.desvio ( (í d)

1. 720

B 1. 700 .....,,," I \

1. 680 A/e \ \ "'

/ ,,

\ , o o 1. 660 / \ .

"' . ,, I .. \ / o

1. 640 " / "' \ /

,, \ "o 1. 620

/ -;~ \ ·~ /

1. 600

16 17 18 19 20 21 22 ., 24 2S

h - Umidade - (%)

Condições de compacto çã o

FIG.5.2.1 - Efeito do "versus"

umidade ( h) no rei acionamento módulo resilie nte ( Mr tensõo_desvio(Úd). Argila amarela_ RJ.

72

42000,-~~-,,-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~---;

'\ 3.8 000

N E 34 oo o o

' ~ 30 000

-"'

28 000

CU 24 000 -e Q) 20 000

"' ., L 16 000

o 12 000

::,

"O

•o ::e 6 000

L 4 000

::e o

o

' Ú3 : 0.2 l kgf/cm 2

' Duração do carga: 0.14 seg. ê.' 8 lnt. entre oplic. coroo: 2.86seg.

'\

--.-....... ~. 02 0.4 0.6

<íd -

' ' ' '\

o.e

' ' "', A ' h:14101: ( ......._~ -é_:: t7rzaF/cm3 s·

-- • -6501, --e..- .

8 h= 1 7. 2º/, .,.. .. º• 111 s=1757

___ .f.._ ti= 2Q6•/o, (s=l.6540f/cm3, S=B8°/o ~~-- .

1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2

Tensão_ desvio_ (kgf/cm2J

2.4

(a J _ Módulo resiliente( Mr) "versus" tensão_ desvio ((Íd l.

"' E 1. 78 O

-11 "' !:': 1. 760

' o

/ o

" 1. 74 O

" "' I ., .I 'o - 1. 7 20 A /' o e . "' r . L o

1. 700 a. / o " o

1. 68 O _!

~ .2 / o .'!: / ,; o

" 1. 6 60 a. "' ., o \. 640

"' " Q_

1 1. 62 O

"' 12 13 >a 14 IS 16 17 18 19 20 21 22 23

h - u m 1 d a d e - 1%1

(b) e o n d i ç õ e s

FIG.5.2.2_ Efeito da umidade(h) no

"versus" tensão_desvio(<Íd)_

de compacta çã o

relacionamento módulo resiliente (Mrl

Argila vermelha_RJ.

N

E o

' ... O>

=

"' -e

"' <I)

"' ~ o :>

" ·o ::;;

~

::;;

'% ~ O>

1. o o "' <I)

.e e

"' ~ o Q.

o

o .2 ·'= i Q. <I)

"' o <I)

"' (l_

1.

,'!:

73

5 400 ~---------------------------------,

õ; :: O. 21 kgf/cm2

5 ººº Ouroçõo da cargo: 0.14seg.

lnt êntrl! aplic. cargo:: 2 .86 :leQ.

4 000

5 000

2 000

e h=l6 •to O (s: 1. 784 gffcm 5 , 5:: S2°/o

\ 0

\ \. D

1000

·,.--. h. -·-. ·!7.Sºto, (s=r 746

-,-. -- • ....__ Of/cm3 s=e1• • • -·...:... '/o

___ E = =t1=1s.4•/o.Ís=1.121,...of/cm3,s ~ ~-· _ ·~--· -w-·---·--· -w

400 '-----1---+---+---+---f---+---+---+---+----lf---+--~ o 0.2 0.4

(a) M ó d LÍ lo

0.6 0.8 LO

(Íd _ Tensão_ resiliente( Mr)

1.2 1..4 1..6 1..8 2.0 2.2 2.4

desvio_ (kgf/cm2) "versus" tensão_ desvio (G'"d)

1. 81 O ~----------~~-------.------...---------,

A .,..--'qj-,..__ C

/ '-0,

/ " / '-o o:-/ ~ ~

' º7 . '--...; E

1. 7 2 O

.. _. 'o º·

1. 6 5 O L---+---+---+---+----1~--+---+---+---f---+---+---' 1.0 1.1. 1.2

,.. 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 20 21. 22

h _ U m i d o d e _ (%) .. (b) Condições de compactação

FIG.5.2.3 _ Efeito da umidode(h) no relacionamento módulo resiliente (Mr)

"versus" tensão_desviot<í"d). Argila vermelho -MG.

74

tos da curva de compactação. Três dos cinco pontos mostram o

comportamento típico nitidamente. No teor Ótimo e no ponto de

maior umidade a bi-linearidade ê quase imperceptível ou mesmo

desprezível, e, para estes o módulo pouco varia·c·omatensão·.~desvio:

O solo argiloso vermelho do Paraná mostra a

forma típica da linha Mr "versus" ci"d para os pontos no ramo seco;

no Ótimo e no ramo Úmido pouco variam os módulos com a tensão-des

vio (figura 5.2.4),

Analisando-se o decréscimo do módulo resilien

te com o aumento de.umidade para a tensão-desvio de 1 l<gf/cm 2 ,v~

rifica-se que,para a argila amarela-RJ, a umidade de compactação

ao variar de 19, 5 para 2 3, 5 % , o módulo res i liente caiu de, aproxl-_

/ 2 ~ - / madamente, 14000 para 1400 kgf cm o que da uma relaçao de 1 10.

Para as argilas vermelhas-RJ, MG e PR, do ponto mais seco ao mais

Úmido ensaiado, estas relações foram de 1/3, 1/8 e 1/44,respectivamente.

Comparando-se o módulo resiliente das quatro

arftilas ensaiadas par~ a umidade Ótima ~u próxima a estaj de suas ' .

respectivas curvas de 'compactação, e uma tensão-desvio de 1 kgf/cm2, '

observa-se que o maior módulo resiliente obtido das curvas traç~

das foi de,aproximadamente,8500 kgf/cm 2 para a argila vermelha-R.J.

Para a argila amarela-RJ e argilas vermelhas-MG e PR os módulos

obtidos foram de 4600, 2200 e 1200 kgf/cm2, respectivamente. Portan

to,sob este aspecto analisado, a argila vermelha-PR foi a de ca-

- ractefísticas·res·irientesmais sighificativas;ou seja,a que aprese_g

xou maiores deformações resilien tes.

' A tlabela 5.2.1 contêm uma lista dos coeficien 1

N

E o

' .... e>

"'

1

(1) -e (1)

U> (1) ... o ::, ..,

•O ::;;;

... ::;;;

20 000

18 000

16 000

14 000

12 000

10 000

e ooo

6 000

4 000

2 ººº

75

G; : O. 21 kgf/cm 2

Duração do c:oro:i: 0.14HIJ.

lnt. •ntre oplic. cargo= 2 .86u·g.

e C h= IS.98 /o, l's= 1. 782g6'<:m,,,s:eS"/e

o -· -· ..... _. ·-·-··-·-· ·-··-· -· -·-·-

IL =fl=l8.~/o, ts=1.1,em11t1 cm'.s=~, -©-----©--,-..JóJ -~-----·---·-

o 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2

(Jd _Tensão_ desvio_ ( kgf/cm2)

(a) _Módulo resiliente(Mr) "versus" tensão_desvio(Úd)_

o o (1)

U>

., -e (1) ... o e. o

o o ·..: o ., g-(1)

g

l. 790

1. 700

(1)

a. 1

<ll ,._, 1. 6 60 ~---i----t----+--+---f----i----<'--+--~

li 12 13 14 16 17 18 10 20

h _ U m i d a d e _ (%)

(b) - Condições de compactação

2.4

FIG.5.2.4- Efeito da umidade(h) no relacionamento módulo resiliente (Mr)

Argila vermelha_PR. "versus" tensãa_desvio((Íd ).

76

tes K1 , K2 , K3 e K4 que se p~dé determinar de acordo com o mode

lo selecionado anteriormente (capítulo 2), nas diversas condições

de umidade e peso específico aparente seco da curva de compacta­

çao. Pode-se observar,nesta tabela, que não houve uma tendência

geral de acréscimo ou decréscimo do coeficiente K1 com o aumento

da umidade; no entanto, o coeficiente K2 sempre decresceu da con

<lição mais seca para a condição mais Úmida. Quanto aos ,cóêfi­

cientes K3 e K4 que indicam as inclinações das retas, também.não

se depreende uma regra geral de acréscimo ou decréscimo com o au

menta da umidade, porém observou-se que·, na maioria das vezes ,K 4

foi negativo e mostrou um decréscimo menos acentuado do módulo

resiliente com o acréscimo da tensão (valor absoluto de K4 menor

que K3). Para melhor visualização do acréscimo ou decréstimodos

coeficientes citados acima, plotou-se para as argilas verínelhas­

MG e PR, a variação desses coeficientes com a umidade. Nas figu

ras 5.2.5 e 6 pode-se observar esta variação mas nenhuma tenta­

tiva foi feita para correlacionar estes coeficientes com a umida

de devido a insuficiência de pontos.

O m&dulo resiliente de materiais granulares e

expresso por uma equaçao potencial (7,25) que o correlaciona com

a tensão confinante ou a soma das tensões principais. Tendo em

vista a simplicidade tanto na determinação como na utilização de~

ta equação, dêfiniu-se esta equação potencial para solos argilo­

sos, porem em relação ã tensão-desvio. Para as mesmas condições

utilizadas na determinação dos coeficientes K1 , K2 , K3 e K4 , fo­

ram definidos os coeficientes Me N da equação da forma:

Mr Mo~

77

OOSCRIÇÃO Condi h ys -- ,

çao (%) (gf/ cm

B 20,6 ' 1,698

Argila amarela-RJ

e 23,5 1,608

A 14,1 1,712

Argila vermelha-RI

B 17,Z 1,767

A 13 1,787

Argila vermelha-~!G e 16 1,784

D 17,8 1,746

A 12,7 1,727

Argila vermelha-PR R 14, 7 1,755

e 15,9 1,782

Nota: Mr = K2 + K3 {K1 - (a1-o 3)}

Mr = K2 + K4 { ( o 1-o

3) - K

1}

s Kl Kz (%)

94 O. 71 5200

93 1,03 1200

66 1,19 22100

88 1,02 ,8000

62 0,64 4100

82 0,73 1720

n 0,78 1150

64 1,40 6600

76 1,40 3900

86 O, 70 1200

para (o1-a 3)< K1

para (o1-o3)> K1

K-:, K4

26600 -2000 .,

1200 -70

21P60 -3033

21960 -3000

2860 -316

1140 8

2860 -162

19140 -5190

2040 -880

860 107

TABEIA 5. 2 .1 - Swnário dos coeficientes da relação módulo resiliente (Mr)

"versus" intensidade de tensão-desvio (od), para deversas

wnidades.

78

2.00

l.&O N E " 1.20

' ... O> -"'

0.80 =0 0-

-0-

"' 0.40 a,,0.21 kgf/cm2

Duração do carga:0.14seg.

ln!. o

entre oplic. corga= 2.86seg.

12 (3 14 15 16 17 18 19 20

h - u m d o d e - (%)

10 000

~- K2

"' ~- K3 ',:'. e ooo

"' 6 000

N E ~ 4 000 ... O>

"' 1 2 000

N

"' o 12 13 14 15 16 17 18 19 20

h - u m d o d e - (%)

1 000

o ~ 11)'" ~

<t

"' -'ººº

.2 000

12 13 ,. 15 16 17 18 19 20

h - u m d o d e - (%)

FIG.5.2.5 _ Voriocão dos coeficientes K1 , K2

, K3

e K4

de

com o umidode(hl. Argila vermelho_MG.

'

Mr=f (Ód)

79

1. 6 O

N (f3 = o. 21 kgf/cm2

E Duração da caroo = 0.14 seo. o 1. 2 O

1nt entr!' oplic. coroo= 2.86seg '-... O>

-"' o. 80

"" o 40 12 13 14 15 16 17 18 19 20

20 000

~ ©- •2

18 000 ê- •• \

16 000 \ \

14 000

,<)

"" 12 000

10 000

<li

8 000

N

E o 6 000

'-... O> -"' 4 000

N

"" 2 000

o 12 13 14 15 16 17 18 19 20

l 000

o

- 1000

_2 000

,;t _3 000

"" _4 000

_:5 00 O

_6 000 12 13 14 15 16 17 18 19 20

h u m ;· d o d e - (%)

FIG.5.2.6 - Variação dos coeficientes KI • K2 , K3 e K4 de Mr=f (Úd)

com o umidade (hl. Argi lo vermelha_ PR.

onde:

Mr

od

80

. 2 = módulo resiliente, kgf/cm

tensão-desvio repetida, kgf/cm2

Me N = coeficientes determinados experimentalmente, adimen-

sionais.

Nas figuras 5,2.7 e 8 tem-se, o módulo rési-

liente "versus" intenstdade de tensão-desvio plotado na escala

log-log. Observa-se qve houve sempre um decréscimo do módulo re

siliente com o acréscimo da tensão-desvio. Talvez por ser pequ~

no o número de pontos para o cálculo dos coeficientes Me N pelo

método dos mínimos quadrados, nem sempre se obteve boa correla­

ção, conforme se verifica na tabela 5.2.2. Observa-se, também,

que o coeficiente M sempre diminuiu da condição mais seca para a

mais Úmida, enquanto que para o coeficiente N não houve uma ten­

dência geral de acréscimo ou decréscimo com o aumento da umidade

porem, este sempre foi negativo indicando assim um aumento do mó

dulo resiliente com o decréscimo da tensão-desvio. Analisando-1

se estes coeficientes~ possível que o expoente N dependa somen-

te do tipo de solo enquanto que M seja função do teor de umidade

da amostra. Na figura 5.2.9 estão plotadas as variações dos coe

ficientes Me N com o acréscimo de umidade, para as argilas ver­

melhas-MG e PR.

b- Efeito da umidade na relação entre as deforma­

ções axiais permanentece recuperável e o nume­

ro de aplicações de carga.

Com o' objetivo de verificar o efeito da umida­,

de na deformação axial permanente e na deformação axial recuperi !

81

60 000

(\J

E o ' ... e, .,,

"' - 10 000

·~ ·~

e:

"' ,,

.. "' "' ...

~ ~

~~ V,,

o ::, 'O •O ::;;

'ººº

l)::~J º...: ' !; a;,:0.21 k ,..,~ .. o,r:,. ~·

()JoçÕoo ooro:,=o.t • l.eoBo -· ,..,,,_. lnt. tntre ~plic. cor, º' 2.BE ..,_ 1'-· • ......:.s.,•J

•• .._!o ...

1 00 ::;; º·' 0.2 0.4 o.6 o.e 1.0 2.0

(Jd_ Tensão_ desvio_ ( kgf/cm2)

(a)_ Módulo resiliente (Mr) "versus" tensão_desvio(Ud).Argila amarela_ RJ.

(\J

E ~ ... e, -"'

"' -e: .,

o ::,

'O

60 000

'º 000

•o 1000

~ 400

t!'3=0.211c

Ouroçõo

lnt entra

~,., 1 1 1 ~.,. 1 1 1 !~'[ -a,,,, . "'-I'> 1 _:,,c"'>J-"':'"" 1'-'~ 1!-;;.,_,,~

,r.,, ' .. ~--~ .. 'º!!-º- - f--. ,'5',,-~

1919:-,--;

I"

f/cm2

do coroo: 0.14:, Q,

oplic. COI 00=2. los. ··-

0.1 02 0.4 o.e o.e 1.0 2.0

ÚCL Tensão_desvio_ (kgf/cm2)

(b) _ Módulo resiliente(Mr) "versus" tensão_desvio((Jd). Argila vermelho_RJ.

FIG.5.2.7_ Efeito da umidade(h) no relacionamento módulo resiliente(Mr)

"versus" tensão _desvio(Úd ).

N

E o ' .... "' .,,_

Q) -e: ., <I)

"' o :, "O

·o :a:

JO ooo

1000

82

' • ' • • •

h: f30,r. 1 º•A Y:s-, . - .787 0ft. 3

-· cm, s.:.""2•/.

f""

"=,s-,.r:\r:s=11 li.·,,. · . · ~cm.3, S=lb•.r. -·~.~.,~J~ ,.· ' t.;,,., •

•, "º'•' •_e;;; -. 3- 1-·s,,. • . .., ~.

ff.: =0.21 kgf/cm2

Ouroçõo do coroo: 0.14:,e,;).

~ 100

lnt entrí (11:llÍc. crga:l86i'e,i '

0.1 0.2 o.4 o.6 a.e 1.0 2.0

CTd _Tensão_ desvio _ ( kg f/cm2)

(a)_ Módulo resiliente(Mr) "versus" tensão_desvio(\,d).Argila vermelha _MG.

N

E o

' .... "' .,,_

Q) -e: .,

<I)

"' ~

o :,

"O

·o :a:

1 00 O

h=~9:,. f:s::r.re2gf'/c,n3, s=as•"' -··-·-· ..... Ci; ; 0-21 k0f{cm2 e r • .... Duração do cargo: 0-14:ug.

1nt. eontr~ oplic. co oo = .ss,u. ---+--t

1 1

400L-~~+-l--<~+-+-H--l-+I..-~~+-' 0.1 0.2 o.4 o.6 o.e LO 2.0

Gel_ Tensão_desvio_ ( kgf/cm2)

(b) _ Módulo resiliente(Mrl "versus" tensão_desvio(Ud) Argila vermelha_PR.

FIG.5.2.8_ Efeito da umidade(h) no relacionamento módulo resiliente(Mr 1 "versus" tensão_desvia(udl.

83

h ys s Mr = M odN DESCRIÇÃO Condição

(gf/cm~ (%) (%) M N r

B 20,6 l,f 98 94 4720 -1,025 0,96

Argila amarela-RJ

c 23,5 1,608 93 13PO -0,383 0,95

1

A 14, 1 1,712 66 26360 -0,457 0,97

Argila vermelha-RI

B 17,2 1,767 8P 9680 -1,004 0,99

A 13,0 1, 7P7 62 4100 -o, 153 0,83

Argila vermelha-~IG c 16,0 1,784 82 1800 -0,123 0,85

D 17,8 1,746 87 1200 -0,522 0,96

A 12,7 1,727 64 16700 -1,422 0,99

Argila vermelha-PR B 14, 7 1,755 76 4500 -0,392 0,98

c 15,9 1,782 86 1276 -o ,06, 0,51

TABELA 5. 2. 2. - Sumário dos coeficientes M e N da relação ~h· = M ol, p~

ra diversas umidades de compactação

o

-0·2 O

-º· 40

_Q.60

z -º· 80

- 1.00

_ 1.2 O

- l.40

_.[.60

12

20 000

1 B 000

16 000

14 000

12 000

10 000

:::; e ooo

6 000

4 000

2 000

o 12

FIG,5.2.9- Variação Mr= M(JdN

84

I

/

I /

I I

/ /

I /

/

i 13 14 15 16 17 18 19 20

h - Um d a d e - (%)

0 _ Ar oito v•rm•lho_MG

8 - ATO Í to >.iermelho .. PR

' a; : 0:~21 kOffcm2

\ ouroç,Qo da eorga:o.r4ug.

\ lnt. t-ntre oplic. coroo= 2. es~,o

\ \ \ \

13

dos

com

\ \ \

' 14 IS 10 17 ,. h _ U m d a d e - (%)

coeficientes M

a umidade(h).

e

19 20

N da relação

85

vel, realizaram-se ensaios de carga repetida em amostras das ar

gilas vermelhas-RJ e MG e argila amarela-RJ, mantendo-se cons­

tante, no decorrer de todos os ensaios, o nível de tensão, in­

tervalo entre aplicações de carga e duração da carga.

Na figura 5.2.10, plotaram-se, numa escala se

mi-log, os resultados dos ensaios de duas amostras de umidade

(h) 17 e 18,9%, pesos específicos aparentes secos (ys) 1,781 e

1,717 gf/cm3 e graus de saturação (S) 88 e 89%, da argila verm.tc_

lha-RJ, submetidas a uma tensão-desvio de O, 76 kgf/cm2 e, tensão

confinante igual a O ,21 kgf/cm2. Nesta figura observa-se que

as razões das deformações permanentes e recuperáveis, correspo~

dentes à primeira aplicação de carga, e umidades de 17% e 18,9%,

são,respectivamente, 1/3,7 e 1/4,1. O acréscimo da deformação~

xial permanente de 1 a 10 3 àplicações de carga foi de aproxima­

damente 178% tanto para a umidade,de 17% como para a de 18,9%. A

deformação axial recuperável apresentou decréscimos, de 1 a 10 3

aplicações, de 70% e 38%, respectivamente, para as umidades de

18,9% e 17%. Para 10 5 aplicações de cargà, o aumento da umidade

de 17% para 18 ,9% acarretou uma razão de deformação permanente

de 1/3,8 e de deformação recuperável de 1/23.

Para se verificar a influência da umidade nos

coeficientes K, A, K' e A' da relação do ítem anterior 5,1, en­

tre deformações axiais permanente e recuperável com o número de

aplicações de carga, os elementos da figura 5.2.10, foram plot~

dos em escala log-log na figura 5.2.11. A correlação linear p~

de ser usada razoavelmente bem. Observa-se este mesmo tipo de

correlação nas figuras 5. 2 .12 e 13, para as argilas amarela - RJ

vermelha-MG

o

• 10

st 15

' o X 20

2"

o >(

o 30

o ,. o ... o 40

"' Q.

"' " 45

o 10 'º o-o E

" ... o ... "' o "º

••

"' 70

75

80

86

N _ Número de aplicações 10 K>2 1a3

E.r .

<o

• ' 17°/o

EJ Ís: 1. 781 ottcrn3

s ' ee•1.

• ' 18.9°/o

~ 1(, o 1,717 Oftcm5

• ' 89 .,.

Ud=0.76 kgt/crn2

Ü3: 0.21 Mflem2

Duração do coroo= 0.14 seg.

lnt. •ntre op!Íc. coroo : 0.86 s•g.

de carga ro4

FIG.5.2.IO_ Efeito da umidade (h} na deformação permanente(Ep

e deformação recuperável (Er). Argila vermelha _ RJ.

ro•

st, Q 90

>< ' !!

!! e

E 8.

."§ >< e

e .!,? ... l "'

18

10 -

ê ~

-t-(Íd : º· 76

G, : 0.21

87

1 1 , 5: 99•/

Á= ,e.~·,~· t s= 1. 11 r ot'.cm . , -~-

h' ,1•1 •. 1 __ ..5=,1• ret of~m~ •.,.5 ~

8_801

~

.

k0f/cm2

kgf/cm2

"' Q Ou roç.ão •• ca go: 0.14 seg .

o.o 1 lnt. entre oplic. ' ' .

ooroo=o.ae.seg. . . . . . 10

N _ Número 10•

de

. ' ' 1o> o plicoções de

~

- - ...........

' ' ' 10•

cargo

'

( o ) Deformação específico

ro de aplicações de axial permanente (E p) "versus"

<1; Q ><

1

.J "' e.

90

::, 10 u "' ...

. !2 >< e

-~ ,'!:: u 8. ~ li ~ no

1 ... l.,,J

cargo (N ).

~

' fi: 18.9•/o' ts: 1. 7 7gflcm3 ._s= 89 • ~

• 'l) ....

'

-Q rr - l'l'•/• ~~. '.c.Y~: 1.1a,

Of/c171.5 ~ .

s~ ª'º/• .. o

·r---n-. : 0. 76 kgttcm2

Ú3 : 0.21 k0f/cm2

Duroçõo da cargo: O, 14seg.

1 lnt. entre oplic.l coroo= o. acs seo. ' ' . . . .

10 io2 ,o• . N.Número de opl icoçães de

-

.

. ' ' ia• cargo

.

( b) - D eformocõo específico oxio 1 recuperável (é:r) "versus" ro de aplicações de cargo ( N).

.

' . . ia•

núme_

~

.

núme~

FIG.5.2.11. Efeito da umidade (h) na deformação permonente(t:p

e deformação recuperável (é:r). Argila vermelh-o_ RJ.

õ . ;; o

o .2 .'!: o CIJ

6l- 1 O ., o '8.

j ., o

1 o.

"--'

88

.

' 5:94•/o

h: .. -· ~-·'~ ·/;\b'. ~. .614.,.,g,~C~.

. ..:. ,.,, ____ ,

~ 0 0 l;.I

, .ei;s f , ...... 3 5:9~•,. .. 2'-!º'~~-

y,= ,g ·.,. . . .

"' ~

~

-1-Ôd= 0.75 kOf/cm2

G;= 0.21 kgf/c::m2

Ouroçôo Cio coroo : o. 14 s.o.

lnt entre oplic. coroo= 0.86HQ.

' ' ' '' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' 10 102 103 104

N _ Número de opliccções de cargo

(o) - Deformação específico ro de aplicações de

axial permanente (E. p) "versus"

100 ~ o

X

' ;; ·ê ., a. :,

'º o ., L

õ .,, o o

.!,? .... 'õ 8. 1/l o 'º o o E b ~ o.o ' L

<.u

( b 1

carga (N).

' ' .?3 .:, 0 /o, D 0 - - rs=,.e,. fH/cn,3

r,,. ·,,;o ... • _s_= 94 •,. o

-""' ~

h= ,2!· 1 •1., r, : '· ses Oft cm'

' s: 9e; - 0,. A

--Õd= o. 75 kQf/cm2

G', ' 0.21 k9f/cm2

Ouroçao do corvo = o. t4ng.

1 lnt. entre oplic. coroo=o-86,tg.

' ' '. ' ' . ' ' ' . ' ' 10 10 2 10' 1 o4 ' N _ Número de aplicações de carga

Deformação específica

ro de aplicações de

axia 1 recuperável (Er J "versus"

carga (N )_

'

' '

núme_

' '

núme_

FIG.5.2.12_ Efeito da umidade (h) na deformação permanente(Ep)

e deformação recuperável (.fr). Argila amarela _ RJ.

<!: Q 900

X

~ :!' o E e.:;;

-~ X o

o _!,

l

100

"' 10

"' o

10 (.). o E ~ "' o ' e.

<,J

89

h: 1S.6°{o, l's~ .1., 7 gt/Cm3 ,s: 59•1. . . . . . . .

-~ -=.,;.,

h: 17.4°/o, ts: 1. 7~7gf/c~, s=e~,~-. . . . ~ e

~

r,: Jn6ottcm3 ,s = 82 •,. h=l6.2~/o,

•

~(Íd :: 1.42 kgftcrn'

G; : 0.21 kgf/cml

Duração da coroo=o.14 seg.

lnt entre oplic. coroa: 0.815 seg.

' '. ' ' ' ' 10 102 ' ' • • 103 104 ' N _ Número de aplicações de carga

la ) Deformação especifico

ro de aplicações de axial permanente lEP) "versus" cargo lN ).

<t, Q

9 o 1

X o h=1e.s•, •. ~-•=_ l.737gf,cm3 ,s-=es .. ,.,

~ . - .,;., _..:.. .... . h - 17.4 ., •• rs= l. 757oflcm3, s: 86º/o

e o . .;. "'" h:: 16.2°/o, t"~=l.7~6gf/cm3, S.=82º/o

1.

1

L...-6d= 1.42 kgf/cm2

G,, 0.21 kQf/cm2

Duroçõo da corgo=0.14seo.

. OI tnt entre optic. coroo=o.e6 seg .

' ' ' ' ' ' ' 10 102 10• 10•

N_ Número de aplicações de cargo

l b) - Deformação específica axial recuperável (Er) versus'" ro de o plicações de cargo (N).

• 10•

núme_

' 10•

núme_

FI G.5.2.13_ Efeito da

e deformação

umidade (h) na

recuperável (Er)

deformação permanente (<':p

Argila vermelha_ MG.

90

A tabela 5.2.3 contém uma lista dos coéfi-

cientes K, A, K' e A' determinados experimentalmente pelo méto­

do dos mínimos quadrados para duas condições de umidade das ar­

gilas vermelha-RJ (h= 17% e 18,9%) e amarela.-RJ (h=21·,1i e 23;5%)

e:três condições de umidade da argila vermelha-MG (h= 16,2;17,4

e 18,6%). Pelo motivo exposto no item anterior (5.l), estes co!

ficientes foram determinados somente até 10000 aplicações. Ve~

rifica-se que nem sempre a equaçao se adapta à relação entre de

formação axial recuperâvel e o numero de aplicações de carga,c~ '

mo e o caso da argila vermelha-MG na umidade de 16,2%, (coefi-:

ciente de córre lação de O, 48) .

Verifica-se que os coeficientes K e K' aumen­

tam com o acréscimo da umidade (tabela 5.2.3) para as três argf

las ensaiadas. O coeficiente A apresenta a mesma tendência de

K e K', enquanto que A' não apresenta tendência definida deva­

r1açao. Para melhor visualizar a variação desses coeficientes

em função do acrésci~o da umidade, os valores de K, A, K' e A'

correspondentes a cada valor de umidade foram plotados em esca­

la aritmética, para a argila vermelha-MG, (figuras 5.2.14 e 15).

A fim de saber se o valor da tensão-desvio re

petida aplicada as amostras é bem menor do. que a tensão-desvio

mâxima ou da tensão-desvio para 5% de deformação espeéífica,re~

lizaram-se ensaios triaxiais não adensados e não drenados (UU)

em amostras de solos de características semelhantes às utiliza­

das nos ensaios de carga repetida. A tabela 5.2.4 apresenta a

razão da tensão-desvio repetida {odr) para a tensão determinada

no ensaio triaxial não adensado e nao drenado (ods), nas diver­

sas condições de umidade e peso específico aparente seco das

Condições das amostras ad Ep = K N/\ sr = K' /\' N

DESCRIÇAO " h ys s kgf/cm~ K X 10-4

/\ " X 10-4 A' r' (gf/cm3)

r . (%) •· ( %)

17 1. 781 88 93 0.058 0.95 4.6 -0.207 0.98

Argila vermelha - RJ O. 76

18.9 1. 717 89 29.9 0.072 0.99 14.6 -0.046 0.96 .

21. l 1.688 95 11.5 0.086 0.98 5.5 -0.123 O. 99 /\rgila amarela - R.J

0,75

23.3 l.614 94 49.3 0.121 0.93 39.1 "0.168 0.96

16.2 l. 776 82 12.9 0.028 0.92 12.3 -0.007 0.48

Argila vermelha - MG 17.4 1. 757 86 1.42 29.8 0.039 0.98 21.5 -0.026 0.87

18. 6 1. 737 89 80.3 0.044 0.94 37.7 -0.049 0.93

TABELA 5.2.3 - Sumário elos coeficientes da relação deformação permanente (sp) e deformação recuperável (Er) "versus"

ní'rrnero de aplicações de carga (N)

<r

s;t 1

o >(

92 0.10

0.08

0.06

0.04

0.02 "

o

'" 16 17 18 19

h_ Um i d o d e - (%)

100----------------------~

90

80

70

60

50

40

'º

20

10

Úd = J. 42 kOf/cn,!

Ú3 = o. 21 kgf/cm.2

Ouraç:cio do cargo: O 14s-o.

lnt entre oplic. corvo: 0.86:ieg.

o '-----,f---+---+---+--------,---+---' '" 16 17 18 19

h _ Um d o d e _ (%)

F IG.5.2.14- V ori oç ão dos coeficientes K e A de t:p= K NA com o

umidode(h). Argila vermelho_ MG.

93

o

-0.02

- 0.04

<l'.

- 0.06

-a.os

- o.o 1

15 16 17 18 19

h - u m 1 d a d e - (%)

80

Ú(I = 1.42 fl:Oftcrn2

70 a; = 0.21 k:gflcm2

Ouroçõo do carga = O .14 ,eg.

60 tnt. en1r• (1 pi ic. coroo.= o. 86 ,.g.

st I)

' o 50

X

40

"' 30

20

'º o

15 16 17 18 19

h - u m i d a d e - (%)

FIG.5.2.15_ Variação dos coeficientes K' e A' de lr•K'NA' com a

umidade(h). Argila vermelha_ MG.

94

amostras, e tensão confinante de 0,21 kgf/cm 2 . Observa-se que

as maiores razões foram obtidas para a argila vermelha-MG (0,30-

·o, 33 - O, 32), mesmo assim, valores estes razoavelmente baixos·

Verificou-se neste estudo o significante efe!

to da umidade nas características das deformações permanentes e

recuperáveis de solos argilosos ensaiados dinamicamente e que a

equação potencial para diversas condições de umidade, pode ser

usada na estimativa das deformações que ocorrem no subleito ena

camada de reforço de subleito, quando estes são.solos argilosos.

5.3 - EFEITO DO MÉTODO DE COMPACTAÇÃO NA RELAÇÃO ENTRE O MÓDULO

RESILIENTE E A INTENSIDADE DA TENSÃO-DESVIO.

Com o propósito de pesquisar o efeito do método

de compactação no módulo resiliente, realizaram-se ensaios tri~

xiais dinâmicos de acordo com a metodologia descrita no capítu­

lo 4, ·em amostras de argila amarela-RJ preparadas por amassameE:

to e por impacto. No capítulo 2, viu-se que a compactação por

impacto causa deformações cisalhantes menores (menor grau de dis

persão das partículas argilosas) .do que a compactação por amas­

samento, e que as argilas altamente plásticas não· têm sua resis

tência muito influenciada pelo método de compactação. Nestape~

quisa obtiveram-se resultados significativos, conforme veremos a

seguir.

O método de compactação por amassamento foi seme

lhante ao descrito no capítulo 4. Utilizou-se, porém, apenas

5/6 da quantidade de solo necessária para atingir o peso especf

fico aparente seco máximo na umidade Ótima do ensaio Proctor ln

95

Condições das amos tra.c odr odr/crds

DESCRIÇÃO h ys s (kgf/on2)

( %) (gf/cm3) (%)

17 1,775 88 0,76 0,15

Argila vermelha - RJ

18,7 1,733 90 0,76 0,20

21,1 1,689 95 0,75 0,07

Argila amarela - RJ

23,5 1,617 94 0,75 O,H

16 1,787 83 1,42 O, 30

Argila verlll3lha - ~x:; 17,2 1,764 86 1,42 0,33

18,6 1,745 90 1,42 O ,32

• TABELc\. 5, 2. 4. - Sumário da razao da tensão-desvio repetida (crdr) para

a tensão-desvio máxima ou a tensão, ã deformação espe­

cífica de 5% (ods)

96

termediirio. Isto se deveu ao fato de nao. ter sido possível

atingir o peso especifico aparente seco miximo, mesmo com o au­

mento do nümero de golpes por camada, em corpos-de-prova de 10

cm de altura, uma vez fixado o nümero de camadas em cinco. O

nümero de golpes por camada para a obtenção de corpos-de-prova

de 5 cm de diâmetro por 10 cm de altura foi de 25.

Utilizou-se o aparelho reduzido de compactáção dj

vulgado pelo Eng9 Carlos de Souza Pinto para a obtenção de cor­

pos-de-prova de 10.cm de altura, por impacto. Após virias ten­

tativas de chegar ao peso específico aparente seco miximo, na

umidade Ótima, da curva de compactação por amassamento, fixou­

se em três o nümero de camadas e três golpes por camada. A to­

lerância estabelecida foi de 0,5% na umidade e 0,03 gf/cm3 no

peso especifico. A figura 5.3.1.b mostra a curva de compacta­

ção média dos pontos obtidos por amassamento e por impacto.

Realizaram-se ensaios triaxiais drenados de car­

ga repetida próximo à umidade Ótima e no ramo Ümido da curva de

compactação. Na figura 5 .. 3.L.a t.em-se o módulo resiliente "versus"

a intensidade da tensão-desvio próximo ao ponto Ótimo no ramos~

co Ch= 24,6%, ys= 1,503 gf/cm3 e S= 83%) .. Embora se tenha des­

prezado o ponto referente ã tensão-desvio de 0,.3:5.· kgf/cm2 no

traçado da reta obtida para.a amostra compactada por' -iilipacto

(ver causas de erro e limitaç6es do aparelho - referência 131ve

rifica-se que não houve ifeito significativo do método de com­

pactação no módulo resiliente, o que era de se esperar. Porém,

este efeito é muito mais pronunciado no ramo Ümido,figura 5.3.2,

onde verificam-se acréscimos de aproximadamente 167% (figura

5.3.2.a) e 200% do módulo resiliente obtido em corpos-de-prova

N E !< ~

o,

"

"' -e

"' <n

"' ~ o

:,

"O

•O

:e:

~

:e:

3 000

2 800

2 60 O

2 400

2 200

2 000

l 800

1 60 O

1 400

1 200

1 000

,;;­E ~ o, ---; o o "' <n

., -e ~ o Q. o

o

·"' -~ o ., Q.

"' "' o "' "' Cl.

o

e

h : 24.6 "'º rs: 1. 5 03 gf/c rri.3

S : 83 .,.

CT;= 0.21 kgftcm3

97

Duroçiio do coroo= 0.14seg.

lnt. entre oplic. cargo-:. 2.86~itg.

f- Ponto nõo considerado no troçado do reto

0.2 0.4 0.6 o.e 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8

(id _ Tensão_ desvio _ ( kgf/cm2)

(a) - Condição A

2.0 2.2

1. 560 r----c--------c---------s::-------,

1. S25

1. 500

1. 400

1. 300

20

/ /

/

e, Impacto

-------,-

~: /

/ /

1

1

ê Amo:uomento

21 22 24 25 25.5 26 27

h _ u m d a d e _ (%)

26 29 30

(b) _ e o n d ç õ e s d e compactação

2.4

FIG.5.3.1 _ Efeito do método de

to módulo resiliente

Argila amare Ia _ RJ.

compactação

(Mr) "versus"

no relacionamen. tensão_ desvio(Vd).

N E <.J

' .... O>

""

CI> +-e CI>

"' CI> ...

o :, 'O ·o :;

... :;

N E ~ .... O>

"" .. +-e .,

o :,

2 600

2 400

2 200

2 000

1 800

1 600

1 400

1200

1 000

800

98

h = 2:5.9 •10

1":s: 1. 5 ( 4 9f/cm3

s : 90•10

G;: 0.21 k0f/cm2

Duroçõo do caroo=0.14,eg. lnt. entra optic. co..-go: 2.86 seo.

600L.-1-~t--+---+-+---+--<l-+---+-+---+--<>--+---+-t--+-<-+--+-t--+---+-+--'

1 600

1 400

1 200

1 000

800

600

o 0.2 0.4 0.6 o.o 1.0 1.2 l4 1.6 ... 2.0 22

G"d _ Tensão_desvio _ ( kgf/cm2)

(o} _ e o n d ç ã o B

h = 26.8•/e

r,: t. :soo Qf/em3

S : 90•, •

G3= 0.21 kgf/cm2

Ouroc;ão do c:orgo: 0.14Hg.

lnt. entre optic. coroo : 2.86 :seg .

2.4

'O 400

·o :;

200

o L--+--<-+--+-t--+---+-+--+-t-+---+-+--+-1--+---+-+---+--<-+--+-+--' o 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 ... 2.0 2.2 2.4

(Jd _ T e n s ã o _ d e s v i o _ ( k gf/cm2 }

( b} - e o n d ç ã o e I;_ Ponto não considerado no troçado do curvo

FIG.5.3.2_Efeito do método de

to módulo resiliente

Argila amarelo _RJ.

compactação

(Mr) "versus"

no relocionamen.

tensão_ desvio(CÍd).

99

compactados por amassamento em relação aos COIJlpactados por 'iin-

2 pacto, para uma tensão-desvio de 0,70 kgf/cm. Estio marcados

na figura 5.3,2.b pontos anômalos que foram desprezados no tra­

çado da curva de correlação.

O modelo lü'-'Iine.ar apenas se esboçou no caso do

ponto A e compactação por amassamento. Por este motivo não se

pôde determinar os coeficientes K.

Contrariamente ao que encontraram Seed e Chan (23)

em argilas muito plásticas, aqui o método de compactação influe~

ciou bastante o módulo resiliente das argilas ensaiadas .para umj._

dades acima da Ótima ou seja, o comportamento do solo, sob este

aspecto, não é o de uma argiia tipo CH.

5.4.- INFLIJENCIA DO INTERVALO ENTRE APLICAÇÕES DE CARGA NA DEFOf

MAÇÃO AXIAL PERMANENTE E NA DEFORMAÇÃO AXIAL RECUPERÁVEL

Conforme foi mencionado no capítulo 2, a influên­

cia do intervalo entre aplicaçôes de carga na deformação axial é

mais significativa para amostras compactadas no ramo Úmido da

curva de compactação, porém mesmo para a umidade Ótima de campa~

tação há uma ligeira influência.

A fim de investigar a influência do intervalo en­

tre aplicações de carga nas deformações axiais, permanente e re­

cuperável, de solos argilosos, realizaram-se ensaios triaxiai~

drenados de carga repetida em duas amostras de argila amarela-RJ

a uma umidade de, 21, 1 % (um pouco acima da umidade Ótima-2 O, 6 %) ,

correspondendo a um grau de saturação de 95% e peso ·espé~ífico

aparente seco de 1,691 gf/cm3 . Manteve-se a tensão-desvio de

100

2 1,40 kgf/cm constante no decorrer do ensaio~ de duração de

0,14 segundo. Os intervalos entre aplicações· de carga utiliza­

das neste estudo foram: 2,86 segundos (20 aplicações por minu­

to) e O, 86 segundo (óO aplicações por minuto).

A figura 5.4.1.a mostra a comparaçao das deforma

çoes axiais permanentes causadas pela aplicação da tensão-des­

vio repetida para os dois intervalos entre aplicações de carga

citados acima. Observa-se que atê 20 aplicações de carga as de

formações axiais permanentes foram idênticas para os dois inter

valos, porêm a ·partir deste número de aplicações, o acrêscimo

da deformação axial permanente com o número de aplicações decaE'

ga tornou-se menos acentúado para o intervalo entre aplicações

de carga de 2,86 segundos. Contudo no final de 100000 aplica­

ções de carga as deformações axiais permanentes foram pratica­

mente iguais para os dois intervalos. Investigações anteriores

(capítulo 2) mostraram que para amostras de argila siltosa com

umidades abaixo da Ótima ou próxima a esta submetidas a carreg~

mento dinâmico, acima de pelo menos 100000 aplicações de carga;.

a deformação axial total da amostra depende somente do número de

aplicações de carga e independe do intervalo entre aplicações de

carga (dentro de uma variação de frequência de 3 a 20 aplicações

por minuto). Embora tenha-se mencionado apenas a influência do

intervalo entre aplicações de carga na deformação axial perma­

nente, comportamento semelhante ao encontrado para a argila si!

tosa foi verificado para a argila amarela-RJ, aqui estudada.

A influência do intervalo entre aplicações de caE

gana deformação axial recuperável para as mesmas condições an-

<t, Q X

'

1 il 1

N _ Número de aplicações de cargo 1 10 102 103 104 1 o5

o ~-J_-.J.....J..-Y---''--'--L..-4---''---''--L..4---'---''-'-4---'----''--'-L..,

"' 5 -e ~ e IO-l--------1----------1--------1----------I------~ E ~

"' e.

e X e e o

·.;::

'& "' .,

l ... ., Cl

1

e. ~

15

20

25

30 r.=21.1º/o

'5

r,: 1.691 gf/cm3

s= 95 º'º Ci"d: 1. 40 kgf/cm2

(fa= 0.21 kgf/cm2 40'+-~-~---~~~----+-------+-------1---------4

Ou roçõo do coro =0.14 seg.

45L....------'--------'--------'---------'-------'

{ a ) - Deformação espec,"fico ro de opli coções de

axial permonente{Ep) cargo ( N ).

" versus" nú me~

si" ' o

o ·x e e o :~ o

t o

10 o-

~

1

N_ Número de aplicações de cargo 1 10 102 103 1a4 ,a5

º~--L..--L......I.....L.!---._ _ _,_..,___....,l---'--._-'-'.Yl---'--.__,_-4---'--L...J_L..,

•

=0.21 kgf/cm2

Duração do coroo= 0.14 seg.

14'--------'--------''---------''---------'-------'

,{ b ) - De for maçãa específica

ro de aplicações de

axial recuperável (é:r)

carga I N). "versus" núme_

FIG.5.4.L Efeito do intervalo entre aplicações de carga{ f) no deforma_

çõo permanente{E.p) e deformação recuperóvel{Er).Arg. amarelo_RJ

102

teriores está apresentada na figura 5.4.1.b. Para a primeira

aplicação de caiga a deformação axiãl recuperável para o inter­

valo de 2,86 segundos foi maior que para o intervalo de 0,86 s~

gundos, talvez devido a imperfeições no tópo e na base da amos­

tra, porém ap6s 5 aplicações de carga a influ~ncia do intervalo

entre aplicações de carga torna-se mais significativo. Confor­

me pode-se observar nesta figura, a deformação axial recuperá=

vel diminuiu com o número de aplicações de carga e foi menor p~

ra o intervalo entre aplicações de carga de 2,86 segundos que

para o intervalo de O, .86 segundo .As deformações axiàis · recuperá­

veis ap6s 100000 aplicações foram um pouco diferentes para os

dois intervalos ao contrário do encontrado para a

axial permanerite.

. "deformação

A relação das deformações axiais permanente e re

cuperável com o número de aplicações de carga, na escala· log­

log, para os dois intervalos de aplicações de carga.estudados,

está apresentada na figura 5.4.2. Os coeficientes K, A, K' e/>!

determinados nos ítens anteriores para as diversas condições de

umidade e de tensão-desvio- foram também calculados para ·estes

dois intervalos e seus valores estão apresentados na tabelâ·5. 4 .1.

Observa-se nesta tabela que embora o coeficiente K tenha · sido

maior para o intervalo de 2,86 segundos do que para o intervalo

de 0,86 segundo, o coeficiente A, que dá a inclinação da reta,

foi maior para o intervalo de 0,86 segundo.

Analisando-se em termos percentuais o acréscimo

ou decréscimo dos coeficientes da tabela 5.4.1, verifica-se que

os coeficientes K e A que relacionam deformação axial permanen-

st, Q 90

X

i e ~ ~ à; O. 10

º ·x o

o .!d ... 'ü is. "' "' o

I ~ .e "' o

,0.01 e. UJ

103

nn

a uU

n - "", .I "/p

f.s= 1.691 gftcm3

s :: 95 °/o

Úd: 1.40 ll:gf/cm2

Ú3:: 0.21 kQf/cm.::

Duração do corgo=o. 14.seo. . . . 10 102

N • N úmero de

~

-

. . 10'

aplicações de

. - •• t= 2.e6

t0•

carga

• -s•o-

.

(a l - Deformação específica

ro de aplicações de

axial permanente l Ep) "versus"

sr oo

º X 1

-.; > ·e "' e. ::, 10 o "' ~ o .,, o

8 :<E irl ~ ,g [ ~

* Oo.01

~

w

l b J -

carga {NJ.

=

n - .::1.1 -,.

rs:: l.691 gf/cm~

5 :: 95 °/o

Cíd:: L40. koftcm2

G3:: 0.21 kQf/e,n2

Ouroçõo do carga= o.14ug. . . 'º N

' ,o• Número de

. . 10'

aplicações

- --

. de

D eformoçõo específica

ro de aplicações de

axia 1 recuperável IE.r J

carga {NJ.

ç;:: .... ... -- fc

ia• carga

2. 86

'

"versus"

.

. 105

núme_

. ,a•

núme_

F I G.5.4.2- Efeito do intervalo entre aplicações de carga{ f) na deforma_

çõo permanente( E.p l e deformação recuperável(~rl. Arg. amarela .RJ.

104

Intervalo entre aplicações EP = K ~ ET = K' A' N

de carga K .& r K' A' r'

X 10-4 X 10-4

2,86 segIB1dos 13,6 0,081 0,93 8,3 -o, 116 0,97

0,86 seg=dos 12,8 0,112 0,98 7,9 -0,087 0,97

,,

TABELA 5.4.1. - Sumário dos coeficientes das relações entre defonnação pe_:::

rnanente (Ep) e deformação recuperável "versus" número de

aplicações de carga (N)

105

te com o numero de aplicações de carga,K diminuiu de, aproxima-

damente, 6% e A aumentou de 38%, do intervalo entre aplicações

de carga de 2,86 segundos para o de 0,86 segurido. Quantos aos

coeficientes K' e A' da deformação axial recuperável, K' decres

ceu de 5% e A' (em valor absoluto) aumentou de 33%, respectiva­

mente, do intervalo maior para o menor. Observa-se com isto que

os coeficientes A e A' foram mais influenciadas·nesta ·relação

que· os coeficientes K e K', porém os acréscimos de A e A' nao

foram tão significativos pois calculando~~e as deformações axiais

permanentes e:recuperâveis ·· apos 100000 .aplicações com as equações

obtidas, verificam-se acréscimos de 34% e 32%, respectivamente,

para os intervalos entre aplicações de carga de 2,86 segundo e

0,86 segundo.

A fim de verificar o acréscimo de resistência com

o tempo para as mesmas condições de umidade, saturação e peso e1 . #.

pecífico aparente seco nas quais foram feitos os ensaios dinãmi

cos, realizaram-se ensaios triaxiais não adensados e não drena­

dos (UU) em amostras de solo a uma velocidade de 0,65 mm/seg sob

uma pressao confinante de 0,21 kgf/cm 2 . As amostras utilizadas

neste estudo foram ensaiadas após diferentes períodos de repou­

.so em seguida .. à· compactação, períodos estes que se procurou r~

lacionar ao tempo total de duração dos ensaios dinâmicos mais o

período de repouso entre a compactação e o início do ensaio di­

nâmico (17 horas) •. Desta maneira realizaram-se os ensaios tria

xiais não adensados e nao drenados em pelo menos duas amostras

para 45 horas (correspondente ao tempo gasto após a compactação

atê o fim do ensaio dinâmico com intervalo de aplicações de ca.!:

ga de 0,86 segundo) e 104 horas. Houve uma variação muito pe-

106

quena de resistência do solo para a deformação específica de 5%.

Isto ·era de se esperar pois que no ensaio dinâmico a deformação

total (sorna das deformações permanente e recuperável) difere mui

to pouco a 100000 repetições para os dóis intervalos.

Pelo exposto neste Ítem conclui-se que para valo­

res de umidade próximos a umidade Ótima a influência do interva­

lo entre aplicações de carga na deformação axial permanente e de

formação axial recuperável é insignificante.

5.5.- EFEITO DO TEMPO DE CURA (TIXOTROPIA) NA DEFORMAÇÃO

PERMANENTE E DEFORMAÇÃO AXIAL RECUPERÁVEL

Para estudar o efeito do tempo de cura em·

AXIAL

amos-

tras compactadas, realizaram-se ensaios triaxiais drenados de car

ga repetida em três amostras semelhantes de argila verrnelha-RJ,

com intervalos de tempo decorrido entre a compactação e o ensaio

de 17 horas, 10 e 20 dias, a·urna umidade de 16,9% (próxima à urnl

dade Ótima de compactação) correspondente a um grau de saturação

de 88% e peso específico aparente seco de 1,780 gf/crn3 . A ten-2 são-desvio repetida de valor médio igual a 0,77 kgf/crn e de du-

ração igual a 0,14 segundo, foi mantida constante no decorrer de

cada ensaio até 100000 aplicações de carga para o intervalo de

aplicações de carga de 0,86 segundo (correspondente a urna,. fre­

quência de 60 aplicações por minuto).

Mencionou-se no capítulo 2 a importância da estr~

tura incial das partículas e do método de compactação no compor­

tamento tixotrÓpico de argilas compactadas. Embora o método de

compactação utilizado na preparação das amostras não tenha tanto

107

significado, em termos de induçio de deformações ··ci~àlhantes ·

quanto o método de compactaçio por amassamento ,_ e por estar · a

umidade pr6xima da 6tima,. onde o efeito tixotr6pico nio e, tio

pronunciado, o comportamento do solo no que diz respeito ao ga­

nho de resistência tixotr6pica foi verificado quanto i deforma­

çao axial permanente e a deformaçio axial recuperável.

A figura 5.5.1.a ilustra a relàçiõ da deformaçio

axial permanente com o nümero de aplicacões de ~arga para as con . -dições citadas acima. Observa-se nitidamente a reduçio na ·de­

formaçio devido ao ganho de resistência ap6s a compactaçio.Qua~

to ao efeito tixotr6pico na deformaçio axial recuperável, figu­

ra 5.5.1.b, verifica-se que abaixo de, aproximadamente, 400 apli

cações de carga, o acréscimo no tempo de cura causou uma reduçio

na deformaçio axial recuperável e que para nümero de aplicações

maiores que 400, as deformações a:iciàis recuperáveis foram prati

camente iguais. A destruiçio do ganho de resistência tixotr6pj

ca das amostras curadas, . induzida pela deformaçio, já citada no

capítulo 2, ocorreu para um nümero de aplicações de carga bas­

tante pequena talvez devido ao fato de que a carga repetida apli

cada is amostras tenha sido relativamente elevada;

Na figura s:s.z as relações da deformaçio ·'axial

permanente e da deformaçio axial recuperável com o nümero de apli

cações de carga encontram-se plotados na escara logc-log. Os co~

ficiéntes K, A, K' e A' da equaçio potencial mencionada nos·ítens.

anteriores foram também determinados e encontram-se na tabela

5. 5 .1. O coeficiente K diminuiu sempre com o acréscimo do tempo

de cura, porém este decréscimo nio foi significativo pois que do

st ' o Q X

1

"' 5 - '

" "' " o ,o E ~

"' e. JS

.!2 X o 20 o o

:-E o 25 . s. "' "'

10?

N _ Número de aplicações 10 102 103

' ' ' ' ' . - ~ ' .. ' . " -

'. . ----

h = 16.9 º'º ts= 1. 780 gftcm3

de

'

'

carga ,a•

.. -

.

20 Oio:s

' . -=

10 Dias

'

17 Hor-

' ~

,g 30 •t-·S~~a 8 º/• ·

o ê 35 ~

o .... "' 0_40

1

e. uJ

.

( o ) -

<t o 1 o . X

' "' ·6 ~ s. :, 2 u "' ~ o ·x 3 o o o

:<±: o 4

"' Q. V,

"' -o 'º o- 5 o E ~ -'t o • ~

u.J 7

( b ) _

<í•, o. 77 kgftcm2

a;' 0.21 kgf/cm2

Duração do coroa= 0.14 :seg.

lnt. entre aptic. coroo= o. 86 seo.

Deformação específica ro de aplicações de

axial permanente ( f_p) carga (NJ.

N_ Número de

' ' 'º 102

.

aplicações

'º' . . .

. 20 Dias ~. I . ":' . .

.... ,:;;..,-

~-, - ,r-.

_,

~ h: 16.9 º'· ·~: 1. 780 gf/cm)

s ' e 8 º/o

()d' 0.7l kof/cm 2

-~= 0.21 kgfli::m2

ourocõo do coroo= 0.14seg.

1nt. entre oplic. coroo: 0.86 seo.

de

" versus"

car~a 10

.

núme_

. ---·

Deformação específica ro de aplicações de

axial carga

recuperável (l:.r) ( N).

" versus 11 núme_

FIG.5.5.1 _ Efeito do tempo de curo ( tixotropia) na deformação per.

manente(l:.p) e deformação recuperável(&)_ Argila vermelha_ RJ.

~

' Q X

' ! .. e

~ .. e.

. ~ X o

o .2 .'!= ~ e. 8l o

IO

g ~

,p ., o

90

'º

1 UOI e. UJ

109

.. . . .

,,.

. <U

A "'"ô·· ' -~

.. = "' " º'· ,s= 1. 780 gftcm3

s = 88 º'º (Íd' 0.77 kgftcm2

Ú3 = 0-21 t:gf/cm2

Ouroçõo do caroo = o. 14 ug.

lnt. •ntre optic. cargo =o. 16 seg. . . . . . . . . • 10 102 ,o~ 104

N _ N ú m e ro de o pi i c ações d e c o rgo

- . - -

' '

{o) - Deformação específico

ro de aplicações de

ax.ial permanente (E.p) "versus"

o " :-t:

•

O 0-01 :g_ 8l o

10 (> o E

~0.001

' ~ w

carga (N l.

- t7 N--J9 Dia~ • ..--. 2" o • -- ... a

' ê & ..... - o --.. ª"

~ y

.. = ' .. a º'·

ts = 1. 780 c;iftcm3

s : 88 °/o

(Íd: 0.77 kgf/cm2

Ó3' 0-21 kgf/cm2

Duror;:ão do cargo =0.14Hg.

lnt. •ntr. op1ic. coroo= o.86 seg. . . ' 10 102 103 104 '

N_ Número de aplicações de cargo

(b)- Deformação específico axial recuperável (Er) "versus"

ro de aplicações de cargo {N l.

.

' '

n úme_

. to'

núme_

FIG.5.5.2- Efeito do tempo de curo ( tixotropio) no deformação per.

monente(Ep) e deformação recuperável(Er). Argila vermelho_ RJ.

110

= K ~ A' Ep Er = K' N

TE~l'O DE CURA K A r K' A' r'

X 10-4 X 10 -4

17 horas 9,3 0,058 0,95 4,6 -0,207 0,9R

10 dias 4,4 0,054 0,93 3,3 -0,173 0,94

20 dias 1,47 0,07R 0,98 2,0 -o ,110 0,92

TABELA 5.5.l - Sumário dos coeficientes da relação defonnação pennanente

(Ep) e defonnação recuperável (Er) "versus" rnJ111ero de

aplicações de carp,a (N).

111

tempo de cura de 17 horas para o de 20 dias K decresceu de 16%

Quanto ao coeficiente A não se observou uma tendência de varia-

çao geral pois este diminuiu do tempo de cura de 17 horas para o

de 10 dias é aumentou do de 10 dias para o de 20 dias. O coe­

ficiente K' decresceu com o acréscimo do tempo de cura, bem co­

mo A' (em valor absoluto). Para melhor ~isualizar o acféscimo

ou decréscimo desses coeficientes, plotaram-se os valores de K,

A, K' ,e A' em função do tempo de cura, figura 5.5.3.

Paralelamente aos ensaios triaxiais dinimico~rea

lizaram~se ensaios triaxiais nao adensados e não drenados (UU)

em pelo menos duas amostras para cada uma das condiç6es anteri~

res ou seja: 17 horas, 10 dias e 20 dias de cura. O "objetivo de~

ses ensaios foi o de tentar determinar em ensaios estiticos o

provivel ganho de resistência tixotrópica após cada período de

cura, para deformaç6es inferiores a 5 %. Contudo, c·omo era de

se esperar, houve uma insignificante variação na resistência do

solo. Deve-se levar em conta que nos ensaios dinimicos as ten­

s6es aplicadas repetidamente as amostras são bem menores·do que

a resistência máxima do solo (a relação entre··a tensão-desvio r~

petida e a tensão-desvio.mixima do ensaio estático para o tempo

de cura de 17 horas foi de 0,15) e que as deformaç6es ·· obtidas

após 100000 aplicaç6es de carga são muito pequenas (para 17 ho­

ras de cura a deformação foi de aproximadamente 0,2%). Dai por­

que o. provivel ganho de resistência com o aumento do tempo de

cura após a compactação, pode ter. sido perdido nas 400 aplica­

çoes de carga iniciais do ensaio de carga repetida, para o caso

da deformação axial recuperável, enquanto que para a deformação

axial permanente este ganho de resistência foi mais visível.

112

O. 1 O

0.08

º· 06

0,04

0.02

o o • 10 15 20 25

Te _ Te m p o d e eu ra _ ( dias)

o

• 0.1 00

<t

- 0.200

- 0.300

o • 10 " 20 2S

Te Tempo de cura_ (dias)

40-1-

50 Q)

20

10 -r,\._ K

<'.:)......!L ~ o -----..:i-----

o

FIG. 5.5.3 _ Variação dos A' e Er=K'N

verme lha _ RJ.

5 10 .. 20 25

Te Tempo de cura_ (dias)

coeficientes K, A

com o tempo

K' e A'

de cura

de ép=K NA

Te). Argila

- ,-

113

Os resultados anteriores indicam, portanto, que a

var1açao das características de deformação, permanente e recupe­

rável, no período de repouso entre a compactação e a solicitação

pelas cargas, traz dificuldades aos ensaios dinãmicos de

argilosos e sua interpretação para finalidade de projeto.

solos

114

CAPfTULO VI

OUTRAS RELAÇÕES

Ensaios ditos estáticos tais corno o Índice de

suporte California,eo valor R do estabilÕrnetro de - Hveern

ainda são muito usados para avaliar as características dos mate

riais de um pavimento, embora no campo sejam os pavimentos sub­

metidos a carregamentos dinâmicos. Por~rn, nos Últimos anos, es

pecial atenção tem sido dada ao desenvolvimento de métodos de

projeto de pavimentos baseados nas características dos solos

óbtidos de ensaios de carga repetida.

O propósito desse capítulo é o de apresentar a

relação entre a intensidade ~a tensão-desvio repetida e a defor

mação axial permanente acumulada, para um determinado número de

aplicações de carga, e a variação da deformação axial permanen­

te acumulada com o CBR, sendo que a primeira relação foi desen­

volvida por Barksdale (1) para predizer o afundamento da trilha

de rodas dos pavimentos.

6.1 - RELAÇÁO ENTRE A INTENSIDADE DA TENSÁO-DESVIO REPETIDA E A

DEFORMAÇÃO AXIAL PERMANENTE ACUMULADA

Conforme foi mencionado no capítulo 4, o sublei

to e a camada de reforço do subleito de um pavimento sao subme­

tidos a tensões relativamente pequenas se comparadas à resistên

eia do solo. Porém, nem sempre é possível simular o nível de

tensão que ocorre na realidade, ainda mais quando se trata de

medir deformações permanentes. Portanto, se a deformação perrn~

nente a baixos níveis de tensão pudesse ser deduzida das defor-

115

maçoes medidas a tensões. grimdes;ta,is dificú1dades de ·medições

poderiam ser:·_minimizadas.

A impossibilidade de medir deformações perma­

nente para tensões-desvio menores do que 0,35 kgf/cm 2 , devido

às limitações do aparelho usado neste estudo, fez com que se

procurasse estabelecer uma relação entre a tensão-desvio e a

deformação axial permanente acumulada apôs 10000 aplicações de

carga.

Segundo Barksdale (1) para se estudar o afunda

mento da trilha de roda, provavelmente o melhor meio de se apr~

sentar ensaios de carga repetida é através de uma curva ten-

são-deformação análoga à curva determinada em ensaios estáti­

cos. Conhecendo-se as características tensão-deformação dos dl

ferentes materiais que compõem a estrutura, a várias umidades e

pesos específicos aparentes secos, tem-se a indicação das· ca­

racterísticas de ruptura dos materiais quando submetidos a um

determinado número de aplicações de carga.

Para estudar a relação entre a tensão-desvio re

petida e a deformação axial permanente acumulada, Ba'rksdale (1)

ensaiou um solo residual de granito gnaíssico. As curvas ten­

são-deformação foram traçados apôs 100000 aplicações de carga

e estas exibiram urna característica tipicamente não linear ou

seja de forma hiperbólica. Barksdale observou para este caso

especifico de material granular que a deformação plástica era

muito dependente da tensão-confinante.

Utilizando este mesmo conceito, Monismith (10)

116

sugeriu uma equaçao para desenvolver o relacionamento entre ten

são-desvio repetida e deformação axial permanente acumulada após

um número particular de aplicações de carga, para solos de gra­

nulometria fina estudado em sua investigação. A equação propoE_

ta é da forma:

cra = (1)

onde:

ªa= tensão axial repetida a Ep = deformação axial permanente acumulada para um numero

específico de aplicações de carga

l,m= coeficientes determinados experimentalmente

A equação (1) pode também ser expressa como:

_ur__ =

cra

à l+m Ep

a/ - a Se Ep cra e plotado como uma função de Ep , uma linha reta

obtida. O intercepto dessa linha com o eixo Epa /da conduz

(2)

e

ao

valor de 1 enquanto que o valor de m é a inclinação da ''lifthà.

Usando a técnica dos mínimos quadrados os dados experimentais fs>_

ram analisados de acordo com a equaçao (1). Com isto uma rela­

çao hiperbólica foi encontrada após 10000 aplicações· de carga

para cada nível de tensão a que estava sendo submetida cada amos

tra.

Com o objetivo de investigar a relação entre a

tensão-desvio repetida e a deformação axial permanente acumula­

da, plotaram-se os resultados dos ensaios de carga . crêpetida

após lOOOOde carga para as argilas mostradas no capítulo 5.1.

117

Porém, julgou-se mais simples, ao invés de usar a equaçao (1),

adotar uma equação potencial:

e 3)

onde:

oa; tensão axial repetida

El; deformação axial permanente acumulada para um numero es

pecífico de aplicações de carga

B,C; coeficientes determinados experimentalmente

Embora a determinação dos coeficientes B e C to.r

ne necessário uma anamorfose da equação (3), esta é um modelo

simples pois se o coeficiente C for menor que a unidade, tem-se

urna hipêrbóle equilátera.

A figura 6.1.1 ilustra a relação entre tensão-

desvio repetida e deformação axial permanente acumulada apos

10000 aplicações de carga para duas condições de umidade da ar­

gila arnarela-RJ. Observa-se que para a umidade de 21% a rela­

ção hiperbólica não foi encontrada, mas o foi para a umidade de

23,2%. Na figura 6.1.2 verifica-se que para as argilas verme­

lhas-RJ e PR de umidades 18,8% e 18,7%, respectivamente, encon­

trou-se praticamente uma reta para ambos os casos.

A tabela 6.1.1 contem os coeficientes da equa­

çao (3) determinados pelo método dos mínimos quadrados para as

três argilas anteriormente citadas. Embora o número de pontos

para a determinação desses coeficientes seja bastante reduzido,

os coeficientes de correlação (r) indicam que esta equação po­

tencial se ajusta razoavelmente bem aos dados. Observa-se nes-

N E ~ ... "' ""

o > "' Q)

" 1 o

IO

"' e Q)

1-

1

" \.:,

1.6

N 1.4 E ~ ~ 1.2 o,

"" 1.0

o ;;; 0.8 Q)

" º·" o

10

"' 0.4 e Q)

1-

1 0.2

" b o

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

o o

a E.p -

l 1 P

h : 21 .,.

k':s= l.692gftern5

S = 95•1 •

Ú3: 0.21 kgftcm2

ourocão do coroo =o.14seg.

lnt. entre oplic. coroo: 0.86 seg.

4 • 12 16 20

D eformoção específico o pós 0.000 aplicações

24

axial de

•• 32 56 40

permanente acurruloda carga _ x 10.4 ·

(oi_ Argila amarelo _ RJ

h: 23.2 °/o

Õs= l.618 gf/cm3 S = 9 4 .,.

cr3: 0.21 kgftcm2

Duração do cargo: 0.14 n,g.

lnt. entre,oplic. coroo=0.86:seg.

o 20 40 60 80 100 120 140 I ISO 180 200 220 240

ti - Deformação específico axial após 10.000 aplicações de

(b)_ Argila Amarelo

permanente acumulada cargo _ x 10-4.

RJ ,,

FIG.6.1.1 _ R e I o ç õ o entre tensão-desvio (Úd) e defc,rm ação

específico axia I acumulada ( E. g ),

N E ~ .... "' "' o

~ (l) "O

1

o 10

"' e (l) f-

G

o

~ (l)

"O

1 o

IO

"' e (l)

f-

119

1. 6 ~--------------------~

1. 4

1.2

ri.=18.8°/o

!"s= 1.728 of/cm3

S = ae•to {i'3= 0.21 koftcm 2

"

Ouroç:õo do ccrroo=o 14seo.

1. o lnt entre oplic. coroo=0-86,eci,

o.e

o 10 20 30 40

Deformação específica a pós 10000 aplicações

50 60 70 80 90

axial permanente acumulado de carga _ x 10-4.

(a)_ Arg la vermelha_ RJ

l ~ 6 ~------------------------~---~

1. 4

1. 2

1, O

o. 8

0.6

o. 4

0.2

o o

h : l 8. 7 .,.

rs :: 1. 72 4 gf/cm3

S : 92 •to

Ci3 :: O. 21 kgf/cm2

Ouroçõo do cargo =0.14 seg.

lnt. enire optic. coroo= 0.86_ seg.

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 a

l:p - Deformação específica axial após 10 000 aplicações de

permanenre acumulada carga_ x 10-4.

(b) _ Argila vermelha_ PR

FIG. 6.1. 2 _ R e I a ç ã o específica

entre tensão_desvio (Úd) a

axial acumulada (E.p l.

e deformação

120

Condições das amostras odr = B Eai\

DESCRIÇÃO p

h ys s B A r

(%) gf /cm3) ( t) X 10-4

"

21 1,692 95 49 1,607 0,99 Argila amarela-RI

23,2 1:,618 93 230 0,746 0,97

~ í

Argila vermelha-RJ 18,8 l; 728 8P 166 1,010 0,95

Argila vermelha-PR 18,7 li\ 724 92 43 1,080 0,99

TABELA b .1.1. - Sumário dos coeficientes da relação tensão-desvio (od) "versus"

deformação axial permanente acumulada (Epª)

121 sa tabela, que somente para a argila amarela-RJ de umidade 23,2%,

o coeficiente C foi menor que a unidade o que implica numa hi­

pérbole equilátera. Os coeficientes C maiores do que a unida­

de foram obtidos para as amostras com umidade próxima a Ótima

(argila amarela-RJ, h= 21%) ou 2% e 1,6% acima da Ótima, arg1-

lasvermelha~~RJ e PR, respectivamente. Parece provável que em

condições de umidade muito elevada possa-se encontrar uma hi­

pérbole, embora as características dos solos também possam in­

fluir nos valores desses coeficientes.

O método simplificado para predizer a profúndi_

dade da trilha de roda proposto por Barksdale (1) será aqui br~

vemente apresentado. Este método fai uso da teoria das camadas

de elasticidade não-linear e das propriedades tensão-deformação

plástica,obtidas dos ensaios de carga repetida. Para predizer

o total da deformação da trilha de roda que poderá ocorrer após

um certo número de repetições, cada camada da estrutura é divi­

dida em várias subcamadas e a tensão principal maior, o1 ,e a

pressao confinante, o3,sao então calculadas no centro de cada

subcamada abaixo da carga, como ilustrado na figura 6.1.3. As

tensões devem ser calculadas usando uma teoria elástica não-li­

near ou viscoelástica rião-linear. As deformações plásticas po­

dem então ser calculadas no centro de cada subcamada, usando um

número desejado de aplicações de carga, pela lei tensão-deform~

ção plástica hiperbólica, ou então, fazendo-se uma interpolação

direta das curvas tensão-deformação plástica de laboratório. A

profundidade total da trilha de roda é então obtida pelo somâtó

rio de todos os produtos das deformações plásticas médias no

centro de cada sub~camada pela espessura de cada sub-camada. Is­

to é matematicamente expresso por:

121

!! ~ • e

_L N ,e ;

2 ,

• 4

• • • • ., G", e • o • 'O • o -~ -------- - ------- -• -4-b • • " b CÍ3 e o

• • • ------- ------ ---· -• •

4 o ' " e ~ • .. • "• •

' •

-1-.. e, e o

~

_!_ ------ ---------- .--1- Q

e Ú3 , .e " n

FIG. 6.1.3_ 1 d ealização de uma estruro de

da profundidade um pavimento

para

fada.

o cálculo

( Barksdale - 19721.

da trilha ée

onde:

óp total

=

123 n ,;

i=l l

csl? . hi) l

( 4)

ó~otal= profundidade total do afundamento da trilha de roda

abaixo do centro da carga

-p = E: • l

deformaçio plástica média na i~sima sub~camada

hi = espessura da iésirna sub-camada

n = número total de sub-camadas

Este método pode ser aplicado tanto para cama­

das nao. e~tãbiiizadas como estabilizadas. Por outro lado,a'firn

de cónsiderar os efeitos das variações nas propriedades dos ma­

teriais com o tempo, o processo acima pode ser usado para qual­

quer numero de aplicações de carga. A diferença nas deforrna­

çoes plásticas entre incrementas sucessivos pode ser sornado pa­

ra dar a deforrnaçio permanente total que ocorrerá na estrutura

do pavimento.

Verifica-se, com o exposto acima, que embora a

relaçio hiperb5lica nio tenha sido encontrada para tr~s casos

das argilas ensaiadas, este pode ser aplicado para a deterrnina­

çao da profundidade da trilha de roda usando o método .proposto

por Barksdale (1) bastando para isto conhecer a relaçio tensio­

deformaçio plástica para as outras camadas que compõem o pavi­

mento.

6.2 - VARIAÇÃO DA DEFORMAÇÃO AXIAL PERMANENTE ACUMULADA COM O

!NDICE CBR

Sendo o ensaio CBR, utilizado para o dirnension~

menta de pavimentos, muito difundido, julgou-se oportuno corre-

124

lacioná~lo com parâmetros obtidos de ensaios dinâmicos os quais

permitam simular melhor as solicitações de campo. No caso de

solos arenosos Preussler (13). obteve razoável correlação do ín­

dice CBR com o módulo resiliente de amostras compactadas acima

do teor Ótimo de umidade. Procurou-se aqui uma relaçâo com a

deformação axial permanente acumulada a 10000 repetições em so­

los argilosos, e umidade superior ou bastante próxima da Ótimo

de compactação, determinada segundo método descrito no capítulo

3.

Realizaram-se ensaios CBR com embebição, para

quatro pontos da curva de compactação, energia In ter.'e Nórmal ,com

a argila amarela-RJ e as argilas vermelhas-RJ, MG e PR; a se­

guir traçaram-se as curvas de CBR "versus" umidade.

Paralelamente aos ensaios CBR, realizaram-se e~

saios triaxiais drenados de carga repetida em amostras de solo

submetidas a tensão-desvio de, aproximadamente, 1,40 kgf/cm 2 ,

constante no decorrer de tada ensaio e tensão confinante igual

a 0,21 kgf/cm 2. Determinaram-se as deformações axiais perma­

nentes acumuladas após 10000 aplicações de carga para uma condl

ção de umidade da argila vermelha-RJ, três condições de umidade

da argila amarela-RJ e argila vermelha-MG. e du,is da argila ver­

melha-.PR. Para cada uma dessas umidades determinou-se o corres

pondente valor de CBR através da curva CBR "versus" umidade. A

tabela 6.2.1 apresenta para cada uma das umidades, a deformação

axial permanente acumulada e o CBR.

A figura 6.2.1 ilustra a variação da deformação

axial permanente acumulada após 10000 aplicações (Eª) com o p

DESCRIÇÃO

Argila amarela-RJ

Argila vcrmelha-RJ

Argila vermelha-MG

Argila vermelha-OR

125

CONDIÇÃO DAS AMJSTRAS

h

( %)

20,2

21,0

ys S 3 (g.f/cm ( %)

1,714 94

1,695 ' 96

23,6 1,613 95

18,6 1,708 86

!

a E:p

-4 X 10

15,06

1 33, 82

210,30

63,48

16, 2 . l, 776 , 82 17, 09

17,4 1,757 86

18,6 1,737 89

16,0 1,781 87

18,9 1,725 93

!

41,85

116, 72

25,19

1 1

1 209,20

CBR

(%)

30

18

5

8

16

13

8 j

17,S

9

TABELA 6. 2 .1 - Sumário dos valores da deformação axial permanente acu­

mulada após 10.000 aplicaçoes de carga (1cpª) e CBR.

l 26

220

o 0' <S> 'O .11 200 Íd : ,1. 4·0 1kgf/cm2 :::, E a;: 0.21 k(lf/cm2

a o 1&0 1Duroção do cargo: 0.14 :seo.

<t 'lnt. entre op1io. coroo = 0.86390,. ' Q) o -e X 160

Q) e o E o 140 ~ "' Q) ~ a. o

" .2 CI> 120 X " o

o "' 100

" 18 :-E <> g o

" a.·= 80

"' g. Q)

ºº '8 8 60

gQ ~ o "' .._ •O CI> a.

40

o o 20

o a. w

o o 10 20 50

e B R - (%)

0 - A rgilo amarelo. RJ

ll' - A roi to vermelho. RJ

6 Argila vermelho.Me

<S> Argila vermelho.PR

FIG.6.2.1 _ Variação per mo ne nte aplicações C B R (%).

do deformação acumulado

de cargo re.g 1

40 50

especifico axial após 10000

e om o

127

CBR. Embora nenhuma tentativa tenha sido feita para correlaci.9.

nar a deformação (E:) com o CBR, verifica~se que, para valo­

res de CBR inferiores a 15%, há um acréscimo pronunciado da de

formação axial permanente acumulada com o decréscimo do CBR; con

tudo, para valores .de CBR superiores a este a variação da defo.E_

maçao axial permanente acumulada com ,o CBR não é tão significa­

tiva.

128

CAP!TULO VII

CONCLUSÕES E SUGESTÕES DE PESQUISA

7.1 - CONCLUSÕES

Baséarido-"se nos resultadõs obtidos nesta investig~

çao, as seguintes conclusões são apresentadas:

1 - O módulo resil,iente dos solos argilosos compactados mostrou­

se bastante influenciado pela intensidade da tensão-desvio e

pouco pela da tensão-confinante, confõrme a experiência existente.

2 - A correlação entre o módulo resiliente e a tensão-desviopode

ser representada por um modelo bi-linear na maioria dos ca­

sos e, as vezes, por um modelo linear. O modelo bi-linearem

que o módulo decresce muito com a tensão-desvio para valores

pequenos desta é mais comum próximo do Ótimo da curva de com

pactação, considerados os quatro solos estudados e as condi­

ções de compactação adotadas.

3 - As deformações axiais,permanente e recuperável, medidas no

ensaio triaxia1 dinãmico dependem do nGmero de aplicações

(N) de carga, aquelas crescendo cumulativamente com N e es­

tas diminuindo com N. As equações representativas têm a for­

ma:

A A' Ep = K N e Er = K' N , e podem ser utilizadas na previsão

das deformações do subleito e do reforço do subleito, se ar­

gilosos.

4 - O efeito da umidade de compactação e ·bàstante· ·· ·signifi-

cativo na relação entre o módulo resiliente e a intensi

dade da tensão-desvio e, geralmente, para valores de ·umidade

elevados o módulo resiliente quase não varia com o acréscimo

da tensão-desvio. Este efeito é também relevante nos valo-

129

res das constantes K e K' que das equaçoes que relacionam a

deformação axial permanente e a d~formação axial recuperi­

vel com o numero de aplicações de carga, pois estes coefi-

cientes aumentam com o acréscimo da umidade enquanto que

A e A' praticamente não variam.

5 - A influência do método de compactação (impacto e amassamen­

to) na relação entre o módulo resiliente e a intensidade da

tensão-desvio é significativa para umidades acima da umida­

de Ótima de compactação. Abaixo da ótima pouca influência

tem o método de compactação. Este fato espelha, na verdade,

a influência da estrutura do solo argiloso :compactado.

6 - A variação do intervalo entre aplicações de carga (0,86 a

2,86 s), para umidades próximas à umidade ótima, pouca in­

fluência tem nos valores dos coeficientes K, A, K', e A' das

expressões matemiticas das deformações em função do numero

de repetições.

7 - Notou-se a influência do tempo de cura nos valores de defoE

mação axial permanente que evidencia um efeito de natureza

tixotrÓpicà, porém para a deformação axial recuperivel este

efeito não foi muito significativo.

8 - A relação entre a intensidade da tensão-desvio e a deforma­

ção axial permanente acumulada pode ser usada para a estima

tiva do afundamento da trilha de rodas segundo procedimento

proposto por Barksdale (1), embora a relação não seja neces

sariamente hiperbólica.

9 - Uma curva de variação Única da deformação axial permanente

(Epª) acumulada após 10000 repetições com o valor do índice

CBR pôde ser obtida para as quatro argilas ensaiadas,em que

130

há forte decréscimo da deformação com o CBR para valores des

te até 15%.

7.2 - SUGESTOES DE PESQUISA

1 - Prosseguimento dos ensaios triaxiais dinâmicos para investi

gar as características das deformações axiais permanente e

recuperável com o número de aplicações de carga em outros ti

pos de solos argilosos compactados.sob várias condições de

umidade e submetidas a pequenos níveis de tensão, tal que

posteriormente se possa estabelecer correlações entre os

coeficientes K, A, K' e A' que compõem as equações poten­

ciais citadas anteriormente e as variávéis tensão-desvio e

umidade, com base em maior número de materiais.

2 - Verificar se o modelo bi-linear que correlaciona o módulo re

siliente com a intensidade de tensão-desvio é representati­

vo para outros tipos de argila, e em que condições de com­

pactação.

3 - Analisar a relação entre a tensão-desvio repetida e a defo:!:

maçao axial permanente acumulada após 10000 aplicac;ões de

carga para vários tipos de solo.

4 - Pesquisar para várias argilas a relação entre deformação

axial permanente acumulada após 10000 aplicações de carga e

CBR tal que se possa estabelecer uma correlação entre esses

dois parâmetros.

5 - Realizar ensaios nao drenados de carga repetida em argilas

saturadas para que se tenha um conhecimento mais profundo

do desenvolvimento de pressão neutra em solos argilososquan

do submetidos a um carregamento dinâmico.

131

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