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  • Contributoparaoestudodautilizaododeflectmetrode

    impactoligeiro

    JorgeEdgarRodriguesLopes

    Dissertao para a obteno do Grau de Mestre em

    Engenharia Civil

    Jri Presidente: Prof. Doutor Jos lvaro Pereira Antunes Ferreira Orientador: Prof. Doutor Jos Manuel Coelho das Neves Co-Orientador: CAP/ENGAED Antnio Bruno Antunes Vogal: Prof. Doutor Lus Guilherme de Picado Santos

    Setembro 2010

  • A todos aqueles que tornaram estetrabalhopossvel.

  • i

    Resumo

    O deflectmetro de impacto ligeiro um dispositivo porttil e de fcil operao, que pode ser til

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

    transporte. Vrios e importantes estudos tm sido realizados a fim de alcanar uma melhor

    compreenso da adequao deste tipo de deflectmetro a esta finalidade. Este , tambm, o

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

    de Engenharia Civil e Arquitectura do Instituto Superior Tcnico (IST), Universidade Tcnica de

    Lisboa, em colaborao com o Laboratrio de Solos e Pavimentos do Grupo de Engenharia e

    Aerdromos da Fora Area Portuguesa (GEAFA). O estudo composto por duas partes: a

    primeira parte envolveu o estudo bibliogrfico sobre a descrio e utilizao do deflectmetro de

    impacto ligeiro e a colocao ao servio do equipamento do Instituto Superior Tcnico

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

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

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

    de compactao in situ, em termos do teor em gua e compacidade. O material foi identificado e

    caracterizado atravs de ensaios laboratoriais. Os resultados e concluses apresentadas neste

    trabalho so importantes para uma melhor prtica e investigao sobre a utilizao do

    deflectmetro de impacto ligeiro, no domnio das infra-estruturas de transportes.

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

    Deflectmetro de Impacto Ligeiro

  • ii

  • iii

    Abstract

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

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

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

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

    Department of Civil Engineering and Architecture of Instituto Superior Tcnico (IST), Technical

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    domain of transports infrastructures.

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

  • iv

  • v

    Agradecimentos

    A todos aqueles que participaram na realizao desta dissertao.

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

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

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

    forma simptica e pacinte que demonstraram ao longo dos ensaios efectuados, a toda a equipa

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

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

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

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

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

    concedido.

    Aos meus pais, irm, restante famlia e amigos.

    Vanessa.

    A todos bem hajam.

  • vi

  • vii

    ndice

    1. Introduo...................................................................................................................................1

    1.1. Enquadramentodotema....................................................................................................1

    1.2. Objectivosemetodologia...................................................................................................2

    1.3. Estruturadotrabalho..........................................................................................................2

    2. AvaliaoinsitudoComportamentoMecnico......................................................................5

    2.1. CaractersticasdeComportamentoMecnico....................................................................5

    2.2. AvaliaoinsitudaDeformabilidade..............................................................................7

    2.2.1. MetodologiadeAvaliao...........................................................................................7

    2.2.2. EnsaioscomEquipamentosPesados..........................................................................8

    2.2.3. EnsaioscomEquipamentosLigeiros.........................................................................14

    2.3. Concluses.........................................................................................................................17

    3. EnsaioscomoDeflectmetrodeImpactoLigeiro....................................................................19

    3.1. Evoluohistrica.............................................................................................................19

    3.2. TiposdeEquipamentos.....................................................................................................21

    3.3. Apresentaodosequipamentosutilizadosnoestudo....................................................23

    3.3.1. 3031LWDDynatest................................................................................................23

    3.3.2. Prima100LFWDGrontmijCarlBro........................................................................26

    3.4. ComparaodosEquipamentos.......................................................................................27

    3.4.1. MontagemdoDIL......................................................................................................28

    3.4.2. Especificaes............................................................................................................30

    3.4.3. PlacadeCarga...........................................................................................................31

    3.4.4. SistemadeAmortecedores.......................................................................................32

    3.4.5. Componentesadicionais:Massasegeofones...........................................................32

    3.4.6. ConexeseSoftware.................................................................................................33

    3.4.7. Calibrao..................................................................................................................36

    3.4.8. RealizaodoEnsaio.................................................................................................37

    3.5. InterpretaodosResultadosdosEnsaios........................................................................38

    3.5.1. FactoresqueInfluenciamosResultados...................................................................38

    3.5.2. ClculodoMdulodeDeformabilidade...................................................................41

    3.6. Concluses.........................................................................................................................43

  • viii

    4. CasoPrtico...............................................................................................................................45

    4.1. Apresentaoedescriodoestudo................................................................................45

    4.2. Descriodoslocaisdeensaio..........................................................................................46

    4.3. Propriedadesdosolo.........................................................................................................47

    4.4. Procedimentodoensaiodedeflectmetrodeimpactoligeiro........................................50

    4.5. Avaliaodascaractersticasinsitudosolo..................................................................52

    4.6. Anliseeinterpretaodosresultados....................................................................