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DNIT
/2009 NORMA DNIT ______- ME
Pavimentos flexíveis - Solos - Determinação do módulo de resiliência – Método de ensaio
MINISTÉRIO DOS TRANSPORTES
DEPARTAMENTO NACIONAL DE INFRA-ESTRUTURA DE
TRANSPORTES
INSTITUTO DE PESQUISAS RODOVIÁRIAS
Rodovia Presidente Dutra, km 163 Centro Rodoviário – Vigário Geral
Rio de Janeiro – RJ – CEP 21240-000 Tel/fax: (21) 2472-4500
Autor: Instituto de Pesquisas Rodoviárias - IPR
Processo: 50607.000138/2009-02
Origem: Revisão da Norma DNER - ME 131/94.
Aprovação pela Diretoria Colegiada do DNIT na reunião de / / .
Direitos autorais exclusivos do DNIT, sendo permitida reprodução parcial ou total, desde que citada a fonte (DNIT), mantido o texto original e não acrescentado nenhum tipo de propaganda comercial.
Palavras-chave: Nº total de páginas Solos, Módulo de resiliência 9
Resumo
Este documento estabelece os procedimentos
metodológicos para determinar os valores do módulo de
resiliência de solos para várias tensões aplicadas, de
utilidade para projeto de pavimentos flexíveis.
Abstract
This document presents the procedure for determination
of the soil resilient modulus for various tensions applied,
for flexible pavement design. It describes the apparatus
and conditions for the obtention of result.
Sumário
Prefácio................................................................... 1
1 Objetivo .......................................................... 1
2 Referências normativas .................................. 1
3 Definição ......................................................... 2
4 Aparelhagem ................................................... 2
5 Amostra .......................................................... 2
6 Preparação do corpo-de-prova......................... 3
7 Montagem do ensaio ....................................... 3
8 Aplicação de cargas repetidas ......................... 3
9 Resultados ...................................................... 4
Anexo (Normativo) Figura 1 ..................................... 5
Anexo (Normativo) Figura 2 ..................................... 6
Anexo (Normativo) Figura 3 ..................................... 7
Anexo (Informativo) Bibliografia................................ 8
Índice geral ............................................................. 9
Prefácio
A presente Norma foi preparada pelo Instituto de
Pesquisas Rodoviárias – IPR, para servir como
documento base, visando estabelecer os procedentes
para a realização do ensaio para determinação do
módulo de resiliência dos solos. Está formatada de
acordo com a Norma DNIT 001/2002-PRO, cancela e
substitui a Norma DNER-ME 131/94.
1 Objetivo
Este método prescreve o modo pelo qual se determinam
os valores do módulo de resiliência de solos para várias
tensões aplicadas, utilizando o equipamento triaxial de
carga repetida.
2 Referências normativas
Os documentos relacionados a seguir são
indispensáveis à aplicação desta norma. Para
referências datadas, aplicam-se somente as edições
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx 2
citadas. Para referências não datadas, aplicam-se as
edições mais recentes do referido documento (incluindo
emendas).
a) BRASIL. Departamento Nacional de estradas
de Rodagem. DNER-ME 131/94: Solos:
determinação do módulo de resiliência de
solos: Rio de Janeiro: IPR, 1994.
b) BRASIL. Departamento Nacional de Infra-
Estrutura de Transporte. DNIT 001/2002-PRO:
elaboração e apresentação de normas do
DNIT: procedimento. Rio de Janeiro: IPR,
2002.
3 Definição
Módulo de Resiliência (MR) dos Solos
É a relação entre a tensão-desvio (d
σ ), aplicada
repetidamente em uma amostra de solo e a
correspondente deformação específica vertical
recuperável ou resiliente (r
ε ):
r
dMR
ε
σ=
4 Aparelhagem
Está esquematizada no Anexo - Figura I, sendo
constituída:
a) Prensa: estrutura de suporte, base ou suporte
vertical da célula triaxial, cilindro de pressão a
ar comprimido com pistão de carga;
b) Célula ou câmara triaxial para ensaiar
amostras de solo sob ação de cargas verticais
repetidas;
c) Sistema pneumático de carregamento,
composto de:
• Válvulas reguladoras de pressão de ar
comprimido para aplicação da tensão-desvio
(σd), e da tensão confinante (σ3);
• Válvula de três vias do carregamento vertical
(pressão de ar, tempo de carregamento e
frequência);
• Temporizador eletrônico para controle do
tempo de abertura da válvula e frequência
de aplicação do carregamento.
d) Sistema de vácuo com a finalidade de verificar
a presença de furos na membrana que envolve
a amostra;
e) Sistema de medição do deslocamento vertical
do corpo-de-prova sob carregamento repetido,
constituído de:
• Dois transdutores mecânico –
eletromagnéticos tipo LVDT (“linear variable
differential transformer”);
• Par de alças leves (de alumínio ou acrílico)
para fixação dos LVDT na amostra;
• Oscilógrafo e amplificador (condicionador)
do sinal elétrico gerado pelos transdutores.
O princípio de funcionamento dos transdutores
LVDT consiste em transformar as deformações
axiais durante o carregamento repetido em
potencial elétrico, cujo valor é registrado no
oscilógrafo. Uma pré-calibração é necessária, a fim
de correlacionar as deformações com os valores
dos registros;
5 Amostra
5.1 Amostra indeformada
As amostras indeformadas são obtidas de blocos
escavados ou amostras shelby do subleito ou camadas
do pavimento. Aproveita-se o solo restante da parte
mais próxima do corpo-de-prova para determinação do
teor de umidade. Mede-se o diâmetro e a altura do
corpo-de-prova com paquímetro, tirando-se a média
aritmética de três ou mais leituras. Pesa-se o corpo-de-
prova com aproximação de 0,01g.
5.2 Amostra deformada
Preparação da amostra
No caso de solo ou material praticamente sem
pedregulho, procede-se à secagem ao ar,
destorroamento em almofariz com pilão de ponta
recoberta por borracha, quarteamento, peneiramento na
peneira de malha 4,8mm (peneira no. 4).
Molda-se o corpo-de-prova nas condições de umidade
ótima e densidade máxima determinadas na curva de
compactação, utilizando a energia especificada.
Conhecida a umidade higroscópica, toma-se uma fração
do solo preparado que seja suficiente para preencher o
molde de compactação no volume previsto e
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx 3
acrescenta-se a quantidade de água necessária para
atingir a umidade ótima. Mistura-se bem até obter uma
massa homogênea, o mais rapidamente possível a fim
de evitar a evaporação da água. O material
homogeneizado é colocado num saco plástico
hermeticamente fechado, que se leva à câmara úmida
por um prazo de 12 horas, no mínimo, antes da
compactação.
No caso de solo pedregulhoso e brita, em que o ensaio
é feito em corpo-de-prova de 100mm ou de 150mm de
diâmetro, obedecida a relação de diâmetro máximo para
diâmetro do corpo-de-prova de 1:5, pode-se ter que
fazer o escalpo de pequena fração grossa. O tempo de
permanência num saco colocado na câmara úmida deve
ser de, no mínimo, 6 horas.
Quando se procede o escalpo na peneira de malha
19,1mm (3/4”), substitui-se a fração eliminada por igual
peso da fração entre ¾” e a peneira de malha 4,8mm
(no. 4). Quando o escalpo se fizer na peneira de 9,5mm
(3/8”), substitui-se a fração eliminada por igual peso da
fração entre 3/8” e a peneira de malha 2,4mm (no. 8).
6 Preparação do corpo-de-prova
É feita por compactação dinâmica ou impacto de um
soquete, à energia especificada.
a) Coloca-se um molde cilíndrico tripartido de aço
endurecido, de dimensões internas iguais às do
corpo-de-prova que se vai compactar, preso a
uma base de aço por três parafusos;
b) Colocam-se duas braçadeiras de aço
envolvendo o cilindro tripartido, apertadas por
meio de parafusos, de modo que as partes do
molde não se separem durante a compactação;
c) Compacta-se o solo ou brita no molde tripartido
de 100 x 200mm ou no de 150 x 300mm;
acrescenta-se o anel complementar nas
últimas camadas;
d) Pesa-se o corpo-de-prova no molde com as
braçadeiras;
e) Leva-se o conjunto à base da câmara triaxial,
desapertando-se os parafusos das braçadeiras,
e retira-se cada uma das partes do molde,
deslizando-as pela superfície lateral do corpo-
de-prova.
7 Montagem do ensaio
A montagem do ensaio compreende as seguintes
etapas:
a) Colocação da membrana de borracha
envolvente e o cabeçote sobre o corpo-de-
prova;
b) Colocação do transdutor LVDT, preso ao
cabeçote superior e apoiado numa haste guia,
que se estende até a base onde se encontra o
parafuso que se aciona externamente à célula;
c) Colocação do corpo da câmara (o invólucro
cilíndrico) e da placa superior de vedação;
d) Ajuste dos transdutores com o auxílio do
oscilógrafo.
8 Aplicação das cargas repetidas
8.1 Condicionamento
Antes de iniciar o ensaio propriamente dito de
determinação do módulo de resiliência, aplica-se uma
sequência de carregamentos dinâmicos com a
finalidade de eliminar as grandes deformações
permanentes que ocorrem nas primeiras aplicações de
tensão desvio e de reduzir o efeito da história de
tensões no valor do módulo de resiliência. A freqüência
das cargas repetidas é de 1Hz (60 ciclos por minuto) e a
duração é de cerca de 0,10 segundo.
Aplica-se 500 repetições para cada tensão desvio, na
sequência constante da Tabela 1.
Tabela 1
Seqüência de tensões para fase de condicionamento
Tensão
Confinante
σ3 (kPa)
Tensão Desvio
σd (kPa)
Razão de
Tensões
σ1/σ3
20,7 20,7 2
68,9 68,9 2
102,9 309,0 4
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx 4
8.2 Determinação do módulo de resiliência
Após a fase de condicionamento é iniciado o
procedimento para determinação do módulo de
resiliência, aplicando-se a sequência de 18 pares de
tensões indicada na Tabela 2, obtendo-se as leituras
das deformações específicas após 10 repetições de
carga.
Tabela 2
Sequência de tensões para determinação do módulo
de resiliência
σ3 (kPa) σd (kPa) σ1/σ3
20,7
20,7 2
41,4 3
62,1 4
34,5
34,5 2
68,9 3
102,9 4
50,4
50,4 2
102,9 3
155,2 4
68,9
68,9 2
137,9 3
206,8 4
102,9
102,9 2
206,8 3
309,0 4
137,9
137,9 2
274,7 3
412,0 4
9 Resultados
Com os valores obtidos são calculados os módulos de
resiliência para cada par de tensões, através das
expressões:
R
dMR
ε
σ=
0H
h
R
∆=ε
Onde:
MR = módulo de resiliência, kPa;
=d
σ Tensão desvio aplicada repetidamente, kPa;
=R
ε Deformação específica resiliente;
=∆h deformação resiliente registrada no oscilógrafo,
cm;
=0
H distância entre alças, cm.
_________________/Anexo A
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx 5
DISPOSITIVO PARA CON-TROLE DA FREQÜÊNCIA EDURAÇÃO
1 - CILINDRO DE PRESSÃO
2 - PISTÃO DE CARGA
3 - CONEXÃO
4 - HASTE
5 - CABEÇOTE
6 - LVDT
7 - CORPO-DE-PROVA
8 - ALÇAS PARA FIXAÇÃO DOS LVDT
9 - BASE
10 - SUPORTE CENTRAL
11 - CÉLULA TRIAXIAL
12 - ESTRUTURA DE SUPORTE
FIGURA 1 - ESQUEMA DO EQUIPAMENTO TRIAXIAL DE CARGA REPETIDA
SISTEMA
PARA VÁCUO
REGULADOR DE PRES-
SÃO PARA APLICAÇÃO
DA TENSÃO CONFINANTE
REGULADOR DE PRES-
SÃO PARA APLICAÇÃO
DA TENSÃO DESVIO
AR
CO
MP
RIM
IDO
AR CO
MP
RIM
IDO
AMPLIFICADOR
DE SINALOSCILÓGRAFO
VÁLVULA
“THREE - WAY”
DISPOSITIVO PARA CON-
TROLE DA FREQÜÊNCIA E
DURAÇÃO DA TENSÃO
DESVIO - “TIMER”
ANEXO NORMATIVO - FIGURAS
1
2
3
4
5
6
11
78
9
10
12
Anexo A (Normativo)
Figura 1. Aparelhagem para Determinação do Módulo de Resiliência dos Solos.
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx 6
Anexo B (Normativo)
Figura 2 Módulo de Resiliência Versus Tensão Confinante
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx 7
Anexo C (Normativo)
Figura 3 Módulo de Resiliência Versus Tensão Desvio
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx 8
Anexo A (Informativo)
Bibliografia
a) Medina, J. e Motta, L. M. G. Mecânica dos
Pavimentos, 2. Ed. Rio de Janeiro, 2005.
b) Pinto, S. e Preussler, E.S. Módulos resilientes
de concretos asfálticos. _____in Anais do 5º
Encontro de Asfalto do Instituto Brasileiro de
Petróleo – 1980.
c) Preussler, E.S. e Pinto, S. – Proposição de
método para projeto de reforço de pavimentos
flexíveis, e considerando a resiliência. _____In
Anais da 17ª Reunião Anual de Pavimentação
da ABPv – 1982
_________________/Índice geral
NORMA DNIT xxx/xxxx–xx 9
Índice geral
Abstract 1
Amostra deformada 2
Amostra indeformada 5.1 2
Amostra 5 2
Anexo A (Informativo) Bibliografia 8
Anexo A (Normativo) Figura 1 5
Anexo B (Normativo) Figura 2’ 6
Anexo C (Normativo) Figura 3 7
Aparelhagem 4 2
Aplicação de cargas repetidas 8 3
Condicionamento 8.1 3
Definição 3 2
Determinação do módulo de
Resiliência 8.2 3
Índice geral 9
Montagem do ensaio 7 3
Objetivo 1 1
Prefácio 1
Preparação do corpo-de-prova 6 3
Referências normativas 2 1
Resultados 9 4
Resumo 1
Sumário 1
Tabela 1 – Sequência de tensões
em fase de condicionamento 3
Tabela 2 - Sequência de tensões
para determinação do módulo
de resiliência 4
_________________
