Segundo Pinto e Preussler (1980), os materiais que compõe a estrutura de um pavimento, quando sujeitos a carregamento dinâmico de curta duração e submetidos a tensões muito abaixo de sua plastificação, exibem comportamento elástico e não necessariamente linear. Para esses pesquisadores, o módulo de resiliência é o módulo de elasticidade obtido por meio de ensaios laboratoriais, com equipamentos que simulem as condições de campo. Estudos realizados na universidade do Texas para avaliar os métodos, freqüentemente, utilizados em laboratório para estimar as propriedades fundamentais dos materiais, considerando os ensaios de módulo dinâmico (complexo), de módulo de resiliência com carga axial, de módulo de resiliência a flexão e módulo de resiliência a tração indireta, concluíram que o ensaio de tração indireta, por compressão diametral, é o mais indicado para a determinação das características resiliente da misturas asfálticas. As razões que
conduziram a esta conclusão são as seguintes (GONZLAEZ et al ., 1975 apud QUEIROZ E VISSER, 1978, p. 248):
1. a realização do ensaio é relativamente simples;
2. o tipo de amostra e o equipamento são os mesmos utilizados nos ensaios de compressão;
3. a ruptura não é seriamente afetada pelas condições superficiais;
4. a ruptura inicia-se em uma região de tensão de tração relativamente uniforme; 5. o coeficiente de variação dos resultados é baixo, quando comparado com os outros
métodos estudados;
6. o ensaio, no caso do módulo de resiliência é realizado com carga repetida, mas no caso da resistência a tração a carga é estática;
7. o ensaio pode dar informações sobre parâmetros, como: resistência à tração, módulo de resiliência, coeficiente de Poisson, características de fadiga e deformações permanentes.
O módulo de resiliência pode ser utilizado na avaliação estrutural ou no dimensionamento racional de pavimentos por meio de programas destinados à análise mecanística destes, tais como BISAR, CHEVRON, WESLEA, ELSYM5, ABAQUS,
FEPAVE.
Segundo Queiroz e Visser (1978), o conhecimento do módulo de resiliência do revestimento de um pavimento flexível é um importante parâmetro para a determinação do número de repetições do eixo padrão que esse pavimento pode suportar, até a ruptura por fadiga.
Motta e Pinto (1994) recomendam o uso do ensaio de compressão diametral estático (DNER-ME 138/94), como parâmetro de estimativa do módulo de resiliência, aos laboratórios que não dispõem de equipamentos para a realização do ensaio desse parâmetro elástico. Segundo esses autores, para anteprojetos, ou projetos de estradas secundárias é possível a estimativa do módulo de resiliência utilizando este método indireto (expressão 3.15, em MPa) e desta forma, dimensionar os pavimentos mais racionalmente. Com esta finalidade, citam-se ainda as expressões 3.16 e 3.17.
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GONZALEZ, G. W. Et al. (1975). Evaluation of the resilient elastic characteristics of asphalt mixtures using the indirect tensile test. Reseach Reporr 183-6, CHR, The University of Texas at Austin apud
QUEIROZ, C. A. V e VISSER, A. T. (1978). Uma investigação dos módulos de resiliência de
revestimentos betuminosos brasileiros. Grupo de Estudos do Desempenho e Conservação de Pavimentos
R
MR=343+4028σ (n = 96 pontos e R2 = 0,550) (3.15)
MR = 5000 σR (DNER-PRO 269/96) (3.16) MR = 3000 a 3500σR (MOTTA, 1998) (3.17)
Para Motta (1998), de uma forma mais simples, pode-se enunciar que o módulo de resiliência varia com o tipo de ligante asfáltico, sendo maior, quanto menor for a penetração ou maior a viscosidade, contudo, não é muito sensível ao teor de asfalto, considerando a faixa normal de dosagem e quanto a granulometria da mistura, o módulo de resiliência é maior, quanto mais grossa for a faixa adotada.
A variação do módulo de resiliência (25oC), encontrada por Pinto e Preussler (1980), para o CAP 50/60 (teor de asfalto de 4,3% a 6,5% - Capa) foi de 2.700 a 4.300 MPa (27.000 a 43.000 kgf/cm2) e para o CAP 85/100, nas mesmas condições, foi de 1.900 a 3.000 MPa (19.000 a 30.000 kgf/cm2), que segundo estes, foram bastante influenciados pela consistência do ligante. Como pode ser observado, quanto menor a penetração, maior o módulo de resiliência. Vale salientar, que os agregados utilizados por Pinto e Preussler (1980) é do tipo gnaisse e gnaisse granitóide.
O ensaio de módulo de resiliência, normatizado no Brasil pelo DNER-ME 134/94, é baseado no ensaio de resistência à tração por compressão diametral com carregamento repetido, e prescreve o seguinte:
a. corpos-de-prova obtidos diretamente do campo, por meio de sonda rotativa, ou fabricados em laboratório, com D (diâmetro) = 10 ± 0,2 cm e H (altura) entre 3,50 a 6,5 cm;
b. colocação do corpo-de-prova na base da estrutura de suporte, entre dois cabeçotes curvos (Figura 3.08);
c. fixação e ajuste dos LVDTs (Linear Variable Differential Transducer) para a obtenção do registro dos deslocamentos;
d. assentamento correto do pistão de carga e dos cabeçotes no corpo-de-prova; e. fase de condicionamento do corpo-de-prova: aplicação de 200 repetições de uma
carga vertical (F), diametralmente, no corpo-de-prova, de forma a se obter uma tensão de tração (σt) menor ou igual a 30% da resistência à tração (σR),
determinada no ensaio de compressão diametral estático. Recomenda-se a aplicação da menor carga (F) capaz de fornecer um registro mensurável, sendo a
freqüência de aplicação de carga (F) de 60 ciclos por minuto, com duração de 0,1 segundo (Figura 3.09);
f. com as deformações horizontais resilientes (Figuras 3.09 e 3.10), calculam-se os módulos por meio da expressão 3.18. O módulo de resiliência do corpo-de-prova ensaiado será a média aritmética dos valores determinados a 300, 400 e 500 aplicações de carga (F).
Figura 3.08. Montagem do ensaio do Módulo de resiliência
Figura 3.09. Representação das deformações verticais e horizontais no ensaio de módulo de resiliência
Figura 3.10. Parte do gráfico do ensaio do Módulo de Resiliência - adaptado (ASTM D 4123/82; VON QUINTUS et al. 1991)
) 2692 , 0 997 , 0 ( 100∆ + = µ H F MR (3.18)
Considerando o coeficiente de Poisson (µ), 0,30, conforme recomendação do método (DNER-ME 134/94), o módulo pode ser calculado pela expressão 3.19. O método recomenda, também, que quando a temperatura de ensaio não for especificada, o ensaio deverá ser realizado na temperatura de 30 ± 1o
C (corpos-de-prova condicionados nesta temperatura). H F MR ∆ = 100 56848 , 0 (3.19) onde:
MR – módulo de resiliência (MPa);
F – carga vertical repetida aplicada diametralmente no corpo-de-prova (N); µ - Coeficiente de Poisson;
∆ - deformação elástica ou resiliente para 300, 400 e 500 aplicações de carga (cm);
H – altura do corpo-de-prova (cm).
Se as deformações verticais (Figura 3.09) também forem medidas, o coeficiente de
Poisson pode ser estimado para cada mistura ou corpo-de-prova, pela expressão 3.20, no
caso do diâmetro de quatro polegadas (101,6 mm) e pela expressão 3.21 para corpos-de- prova com diâmetro de seis polegadas (152,4 mm) (ROBERTS, F. L. et al.,1991).
27 , 0 59 , 3 − ∆ ∆ = V H
µ para corpos-de-prova com 101,6 mm de diâmetro (3.20) 27 , 0 09 , 4 − ∆ ∆ = V H
µ para corpos-de-prova com 152,4 mm de diâmetro (3.21) onde:
µ - Coeficiente de Poisson;
∆ H- deslocamento horizontal (mm); ∆ V – deslocamento vertical (mm).
Segundo o ASTM D 4123/82, o coeficiente de Poisson resiliente instantâneo, pode ser calculado pela expressão 3.20 ou 3.21, substituindo os valores dos deslocamentos horizontal e vertical recuperáveis totais pelos (horizontal e vertical) recuperáveis instantâneos.
Para Von Quintus et al. (1991), o módulo de resiliência instantâneo para cada ciclo de carregamento deve ser o correspondente a deformação horizontal, medida no período de tempo igual a duas vezes o tempo de aplicação do carregamento, ou seja, nesta pesquisa, após 0,2 segundo do início do ciclo de carregamento.