Estudo dos efeitos do tamanho de corpos-de-prova no módulo de resiliência de quatro solos

Abstract

Os parâmetros obtidos nos resultados de ensaios triaxiais de módulo de resiliência em solos têm sido cada vez mais utilizados no dimensionamento de pavimentos. Estes parâmetros são fundamentais em análises estruturais e mecanísticas de pavimentos. Pelas normas atuais o ensaio pode ser realizado em diversos tamanhos de corpo-de-prova contanto que respeite a relação entre diâmetro por altura 1:2 e a relação tamanho máximo de partícula por diâmetro do corpo-de-prova 1:5. O objetivo deste trabalho é compreender como variam os resultados de módulo de resiliência quando os ensaios são realizados em diferentes tamanhos de corpode- prova. Para realizar esta pesquisa foram utilizados quatro solos distintos ensaiados em corpos-de-prova de 7,5 x 15 cm, 10 x 20 cm e 15 x 30 cm. Os solos escolhidos foram uma areia, um solo arenoso fino laterítico, um solo argiloso e um solo residual de granito (saibro). Todos os quatro solos são utilizados como materiais para pavimentação e são provenientes do estado do Rio Grande do Sul. Os materiais foram caracterizados por ensaios de granulometria, peso específico real dos grãos e limites de liquidez e plasticidade. Foram realizados ensaios de compactação nas energias normal e intermediária obtendo-se assim os parâmetros de compactação para os ensaios triaxiais. Em dois dos quatro solos da pesquisa ainda se realizou ensaios de classificação MCT. Os ensaios triaxiais foram realizados com os quatro solos, em três tamanhos e com duas energias de compactação, totalizando 24 ensaios. Após revisão bibliográfica sobre modelos matemáticos de regressão, decidiu-se interpretar os resultados pelos modelos Tensão Confinante, Tensão Desvio, Modelo Teta e Modelo Composto. Dentre os quatro modelos utilizados, o Modelo Composto obteve os melhores resultados de ajuste. Realizaram-se análises dos parâmetros obtidos nos modelos pela variação do tamanho de corpo-de-prova, onde se observou um pequeno aumento dos valores de MR quando ensaiados em corpos-de-prova maiores. Realizou-se ainda uma comparação estatística entre os resultados dos ensaios triaxiais em que a principal conclusão foi de que a areia, dentre os quatro solos estudados, é considerada o único material que não varia seus módulos conforme o ensaio é realizado em diferentes tamanhos de corpo-de-prova.

The results of resilient modulus test of soils have been increasingly used in pavement design, once they are fundamental in structural and mechanistic analysis of pavements. By the current standards/protocols, the test may be performed in various sizes of test specimens as long as it respects the relationship between diameter and height ratio 1:2 and the relationship between maximum particle size and diameter of the test specimen 1:5. The aim of this study is to understand how the results of resilient modulus vary when the tests are conducted in different sizes of test specimen. In order to conduct this research, four different types of soil were used and tested in specimens of 7.5 x 15 cm, 10 x 20 cm and 15 x 30 cm. The soils chosen were sand, fine sandy lateritic soil, clayey soil and residual soil of granite (gravel). All the four soils are used for pavement materials and are original from the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The tests carried out for characterization of the materials include: grain size distribution, physical characterization and Atterberg limits. Proctor compaction test were performed in two different energies, thus obtaining the compression parameters for the compaction of the specimen. Additionally, in two of the four soils of the research, experiments of MCT classification were carried out. The resilient modulus tests were performed with the four soils in three sizes and in two compaction energies, totalizing 24 experiments. After reviewing the literature on regression mathematical models, it was decided to interpret the results from models of Confining Pressure, Deviation Stress, Teta Model and Composted Model. Among the four models used, the Composted Model showed the best fitting results. Analysis were performed considering coefficients obtained in the models versus the size of the specimen. A small increase in resilient modulus values was noticed for experiments performed with larger samples. A statistical comparison between the results of the resilient modulus tests was performed, and the main conclusion was that the sand is considered the only material among the four soils that do not vary its modules as the test is performed on different sizes of specimen.