4.3.1 Caixa utilizada
A caixa utilizada para a confecção dos modelos é mostrada na Figura 4.3. Como se pode observar, a mesma dispõe de uma lateral em acrílico a fim de possibilitar a visualização do modelo enquanto as demais faces são de alumínio. Essa caixa possui dimensões internas de 419 x 203 x 300 mm (comprimento, largura e altura) e rigidez suficiente para a manutenção do estado plano de deformação, já tendo sido utilizada em outras pesquisas de estrutura de solo reforçado com geossintéticos (ex. ZORNBERG, 1994; ARRIAGA, 2003).
FIGURA 4.3 – Caixa utilizada para a confecção dos modelos
Para reduzir o atrito lateral, as faces de alumínio em contato com o modelo foram revestidas com teflon enquanto a parede de acrílico foi revestida com duas camadas de filme transparente de poliéster comercialmente conhecido como mylar
construção dos modelos e servia de referência para acompanhar as deformações no modelo.
A utilização de teflon e mylar tem se mostrado suficiente para reduzir o atrito como mostrado por ZORNBERG (1998b) ao ensaiar modelos de taludes reforçados com geotêxteis em centrífuga. O autor afirma que o efeito do atrito resultante é desprezível baseado nos seguintes aspectos:
i) os rasgos observados nos reforços após ensaio não apresentam curvatura em direção às bordas;
ii) Boa concordância entre os deslocamentos observados através da face de acrílico e os observados dentro da massa de solo quando o modelo foi umedecido e dissecado após ensaio;
iii) Boa concordância entre a superfície de ruptura observada através da face de acrílico e a obtida a partir dos rasgos nos reforços.
Além disso, recentemente, WOODRUFF (2003) duplicou um dos modelos desenvolvidos neste trabalho utilizando, porém, uma caixa de 500 mm de largura (2,5x maior que a largura da caixa utilizada no presente trabalho). Uma outra centrífuga (440g-ton), também disponível na Universidade do Colorado, foi utilizada para acomodar o modelo com essas dimensões. Os mesmos procedimentos para redução de atrito relatados anteriormente foram adotados. Mesmo utilizando uma caixa com largura bem maior, a aceleração na ruptura constatada por WOODRUFF (2003) foi a mesma obtida neste trabalho.
4.3.2 Centrífuga utilizada
A centrífuga utilizada no presente trabalho é mostrada na Figura 4.4. Trata-se de uma centrífuga geotécnica modelo Genisco 1230, 15g-ton, com raio de 1,36m. A capacidade da centrífuga é geralmente limitada ao espaço disponível aos modelos que corresponde a 457 x 457 x 305 mm. A mesma possui braços de rotação simétricos com berços articulados, como mostrado na Figura 4.5, e um total de 56
slip rings. Um motor com 19 kW de potência é responsável por seu funcionamento, sendo controlada manualmente (KO, 1988b).
FIGURA 4.4 – Centrífuga utilizada
4.3.3 Instrumentação dos ensaios
4.3.3.1 LVDT’s
O deslocamento vertical no topo dos muros foi acompanhado através de LVDT’s fabricados pela Schaevitz Sensors (modelo DC-EC500, curso de 25,4 mm). Dois LVDT’s, posicionados no centro em relação à largura do muro, foram empregados em alguns ensaios para registrar os recalques a cerca de 40 e 100 mm da crista do muro. O LVDT a 40 mm (LVDT 1, ver Figura 4.2) foi empregado em todos os ensaios e os dados registrados foram utilizados para auxiliar a detecção do momento de ruptura, como será visto no item 4.8.1.1.
O sinal do LVDT era transmitido através dos slip rings para um sistema de aquisição externo à centrífuga que permitiu o registro dos deslocamentos com uma resolução de 0,01 mm.
4.3.3.2 Sistema de aquisição de imagens
Como as mantas utilizadas neste trabalho eram extremamente frágeis, devido à necessidade de baixa resistência imposta pelas leis de escala, a instrumentação das mantas era impossível. A instrumentação com strain gages, por exemplo, provocaria um enrijecimento considerável na região de fixação e uma conseqüente concentração de tensão que invalidaria os dados obtidos.
Assim, o procedimento adotado para avaliar a deformação da estrutura foi baseado na aquisição de imagens do modelo, possível pela existência da face transparente da caixa de ensaios. O movimento de marcos de areia colorida, distribuídos ao longo dos reforços, foi obtido através de uma câmera fotográfica posicionada dentro da centrífuga em uma plataforma presa ao berço (ver Figura 4.6).
As imagens foram enviadas através dos slip rings para um computador externo equipado com uma placa de vídeo podendo então ser visualizadas durante o ensaio e gravadas em tempos pré-determinados.
A câmera utilizada, produzida pela JAI cameras, é monocromática e possui resolução de 1300 (h) x 1030 (v) pixels, o que permite uma resolução de 0,15 mm para obtenção de deslocamentos no modelo.
câmera fotográfica
FIGURA 4.6 – Modelo posicionado dentro da centrífuga pronto para ensaio.
4.3.3.3 Sistema para obtenção da temperatura
Como as mantas poliméricas utilizadas nos modelos podiam ter o comportamento alterado devido a variações de temperatura, a mesma foi monitorada em todos os ensaios. Essa questão poderia ser relevante para a análise dos dados pela possibilidade de aquecimento do ambiente em virtude do funcionamento prolongado da centrífuga em alguns ensaios.
Como não existia um sistema para medir temperatura dentro na centrífuga, tornou-se necessário desenvolver tal sistema. Com relação a essa questão, a utilização do sistema de aquisição disponível (utilizado para os LVDT’s) não foi possível, pois o mesmo não permitia a implementação de um módulo com essa finalidade.
O sistema de aquisição utilizado foi um sistema remoto da National
Instruments ainda em fase de implementação na centrífuga. Nesse dispositivo, os
módulos de aquisição, localizados dentro da centrífuga, eram ligados a um computador também localizado dentro da centrífuga. Os sinais eram enviados através
de um sistema remoto para um computador externo, podendo ser monitorados durante os ensaios.
Além de termopares, dois módulos extra foram adquiridos para permitir o registro de temperatura, os módulos SCXI-1102 e SCXI SCXI-1300, responsáveis, respectivamente, pela leitura dos termopares e pela leitura da temperatura utilizada para a compensação da junta fria. Uma rotina utilizando-se o software LabVIEW 7 foi ainda desenvolvida, como parte do presente trabalho, para permitir o controle dos módulos de aquisição.
A Figura 4.7 mostra os termopares tipo T, produzidos pela Omega
Engineering Inc., que foram utilizados. A distribuição dos quatro termopares (T1 a T4) adotada nos modelos é mostrada na Figura 4.7. A temperatura do ambiente externo próximo à centrífuga foi acompanhada em todos os ensaios através de um termômetro digital.
FIGURA 4.7 – Distribuição dos termopares no modelo, sem escala – dimensões em mm (a) corte esquemático (b) vista superior.