Comportamento de um solo colapsível artificialmente cimentado

Esta tese apresenta duas técnicas diferentes de preparação de amostras para produzir corpos-de-prova “ideais”, i.e. amostras artificialmente moldadas nas condições desejadas. O desafio fundamental da moldagem de amostras altamente colapsíveis cimentadas artificialmente é conservar a estrutura porosa com elevado índice de vazios enquanto ocorre a cura do cimento. Na primeira técnica isto é alcançado acrescentandose partículas de poliestireno expandido à mistura de solo. A segunda técnica utiliza duas etapas de preparo de forma que a cura parcial do cimento da primeira etapa de mistura já aconteceu quando a segunda etapa for realizada. Ambas as técnicas são utilizadas para produzir amostras colapsíveis que imitam o comportamento de solos altamente colapsíveis naturais. Ao mesmo tempo, as técnicas permitem a variação controlada dos parâmetros fundamentais que podem influenciar comportamento de colapso do solo. O trabalho apresentado nesta tese analisou os parâmetros que caracterizam e controlam o comportamento mecânico de solos colapsíveis. O programa experimental foi executado em amostras colapsíveis cimentadas artificialmente que possuem as características físicas mais relevantes de solos colapsíveis naturais: elevado índice de vazios, baixo nível de cimentação e condições não saturadas antes da inundação. O programa de laboratório foi fundamentado em ensaios de compressão não confinada, ensaios de condutividade hidráulica, testes para obtenção da curva característica do solo, análises de microscopia ótica, ensaios de cisalhamento direto, ensaios triaxiais, ensaios edométricos convencionais e com sucção controlada e ensaio de compressão isotrópica com controle de sucção Com base nos resultados experimentais, foi possível observar a importante influência do índice de vazios inicial e do teor de adição de cimento no processo de degradação da cimentação (desestruturação do solo) e no fenômeno de colapso por inundação. Isto é importante para se compreender o comportamento mecânico fundamental de solos colapsíveis cimentados e permitir o desenvolvimento de modelos constitutivos apropriados. É apresentado um modelo constitutivo (Wheeler, 2004) baseado em solos não saturados incluindo o efeito de cimentação (bonding) e o processo de desestruturação do solo. O modelo sugerido foi analisado qualitativamente com base nos resultados obtidos do programa experimental.

Estudo de um solo residual de arenito da rodovia RS 239 : ensaios triaxiais servo-controlados

O estudo das propriedades mecânicas dos solos estruturados necessita de equipamentos de laboratório com características específicas. No caso de ensaios triaxiais, os equipamentos devem incorporar técnicas especiais, tais como: medição local de deformações e controle automático de trajetórias de tensão. Caso o solo seja ensaiado na condição não saturada, o equipamento deve ser capaz de controlar a sucção imposta ao corpo de prova. Esta dissertação apresenta a montagem de um equipamento triaxial automatizado para o estudo de solos estruturados, saturados e não saturados, sendo que para a execução de ensaios com diferentes trajetórias de tensões, pequenas modificações devem ser introduzidas no programa. O equipamento foi montado com peças encontradas no mercado nacional e de fácil aquisição. Este equipamento dispõe de medição local de deformações baseada em sensores de efeito Hall, com uma resolução de deformações axiais e radiais da ordem de 10-4. O equipamento utiliza um sistema de válvulas proporcionais para o controle automático das pressões aplicadas. O equipamento assim construído, foi utilizado para estudar o comportamento mecânico de um solo residual de arenito Botucatu oriundo de uma jazida na rodovia RS 239. Este solo apresenta um índice de vazios médio de 0,62. Envoltórias de resistência ao cisalhamento para valores de pico e para valores de deformações axiais >10%, foram determinadas a partir de resultados de ensaios triaxiais. Os resultados dos ensaios também permitiram identificar uma superfície de fluência. O efeito da cimentação, tanto na superfície de fluência como no módulo de Young, foi constatado através da análise das curvas tensão desvio x deformação axial, que mostram claramente uma mudança de comportamento associada à progressiva desestruturação do material.

Análise numérica e experimental do comportamento de fundações superficiais assentes em solo melhorado

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de camadas superficiais de solo melhorado como base de fundações superficiais. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de placa de 30 cm de diâmetro sobre camadas de solo residual compactado e de solo tratado com cimento (teor de 5% de cimento), ambas com 60 cm de espessura. O programa experimental também incluiu a retirada de amostras de campo das camadas de solo melhorado para a execução de ensaios triaxiais drenados (CID) com medida interna de deformações, a fim de obter parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. Uma comparação entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras retiradas em campo e moldadas em laboratório (Rohlfes Junior, 1996) é apresentada. A diferença entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras de campo e laboratório foi significativa para o caso das amostras de solo melhorado com cimento, tal fato é atribuído principalmente a dificuldade de mistura em campo. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga x recalque das placas assentes sobre camadas de solo melhorado. O modelo Pseudo-Elástico Não Linear (Hiperbólico) foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento dos novos materiais. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento carga x recalque do solo natural (Cudmani, 1994). A analise do comportamento de fundações superficiais assentes em solos estratificados, através de simulações numéricas, demonstrou ser eficiente para a previsão do comportamento carga x recalque das mesmas.

Estudo do comportamento de um solo mole tratado com cal, visando seu uso em fundações superficiais

Neste trabalho foi analisada a melhoria nas características de um solo mole quando tratado com cal, bem como a viabilidade técnica de se utilizar este novo material como uma camada suporte de fundações superficiais. O solo estudado classifica-se pedologicamente como Gley Húmico e a jazida localiza-se no município de Canoas/RS, às margens da BR 386. O trabalho teve as seguintes finalidades: realizar um estudo da influência dos diferentes teores de cal sobre as características tensão x deformação do solo tratado; verificar o ganho de resistência com o tempo de cura; modelar o comportamerito tensão x deformação do material tratado; realizar simulações numéricas, através do Método dos Elementos Finitos, do comportamento carga x recalque de fundações continuas flexíveis assentes sobre o novo material. Adotou-se o teor ótimo de cal (obtido pelo método de Eades & Grim, 1966) de 9% e dois valores inferiores de 7% e 5%. Realizaram-se os seguintes ensaios sobre o solo natural e as misturas de solo-cal: limites de Atterberg, compactação, granulometria, difratograma de raio X, permeabilidade (triaxial) e ensaios triaxiais adensados não drenados(CIU). Todos os ensaios foram realizados para três tempos de cura (7, 28 e 90 dias) e os corpos de prova foram curados em câmara úmida. Para modelar o comportamento tensão x deformação do solo melhorado, adotou-se o Modelo Hiperbólico e para o solo natural o Modelo Cam-Clay Modificado. O Modelo Hiperbólico foi implementado no software CRISPSO, desenvolvido na Universidade de Cambridge, Inglaterra. O software foi utilizado em um estudo paramétrico para determinar a influência do processo de estabilização no comportamento carga x recalque de fundações superficiais. Dos resultados obtidos, concluiu-se: que o método de Eades & Grim (1966) não mostrou-se adequado para determinação do teor ótimo de cal; houve, de maneira geral, melhora nas características físicas com o tratamento com cal; não houve ganho de resistência com o tempo de cura; o modelo hiperbólico representou bem o comportamento das misturas de solo cal e a colocação de uma camada de solo tratado apresenta melhoras no comportamento carga x recalque de fundações superficiais contínuas flexíveis.

Erosão hídrica relacionada à condições físicas de superfície e subsuperfície do solo, induzidas por formas de cultivo e de manejo dos resíduos culturais

As diferentes práticas de manejo do solo resultam em diferentes níveis de qualidade da sua estrutura, os quais, por sua vez, resultam em diferentes níveis de erosão hídrica. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes formas de cultivo do solo e de manejo dos resíduos culturais em algumas condições físicas de superfície e subsuperfície do mesmo, em relação à erosão hídrica. Para isto, foi conduzido um experimento em condições de chuva simulada, na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Eldorado do Sul – RS, no período compreendido entre janeiro de 1996 e maio de 2001. Utilizou-se um solo Argissolo Vermelho Distrófico típico, bastante degradado, com declividade média de 8%. Os tratamentos consistiram do cultivo de milho-aveia preta, nos preparos de solo convencional (com e sem incorporação dos resíduos culturais) e semeadura direta; sem cultivo/sem preparo do solo (com e sem cobertura vegetal morta) e preparo convencional sem cultivo. As chuvas foram aplicadas com o simulador de chuva de braços rotativos, na intensidade de 64,0 mm h-1 e duração de 90 minutos. Nas condições deste estudo, observou-se que a incorporação dos resíduos culturais reduziu a erosão hídrica, refletindo uma melhoria da estrutura do solo. O cessamento do preparo do solo permitiu sua superfície reconsolidar-se e ocasionou perda de solo decrescente no tempo, enquanto a perda de água manteve-se sempre elevada. A perda de solo observada nos testes de erosão realizados após o cultivo do milho foi maior do que a observada nos testes realizados após o cultivo da aveia preta.

Parcelamento do solo, a necessidade de uniformizar alguns padrões de projetos das vias urbanas

Este trabalho faz uma análise da legislação sobre o parcelamento do solo nas diferentes instâncias de Governo. São analisadas as diversidades e contradições das leis municipais de parcelamento do solo de onze prefeituras estrategicamente distribuídas no Estado. A análise foca em particular o tratamento da hierarquia viária; as dimensões dos gabaritos viários; as rampas empregadas; o comprimento máximo dos quarteirões nos loteamentos residenciais em função da testada mínima dos lotes e a concordância vertical nas interseções. São analisados também os requisitos técnicos de projeto geométrico de vias urbanas estabelecidas por Órgãos federais e estaduais. A revisão bibliográfica aborda questões fundamentais na urbanização tais como os pedestres, as interseções e a capacidade das vias urbanas, com o propósito de sustentar a proposição de alterações nos requisitos técnicos preconizados pelas legislações sobre o parcelamento do solo urbano. Suprindo lacuna constatada na legislação municipal sobre o parcelamento do solo e, fundamentado em simulação gráfica com veículo de transporte coletivo urbano, o trabalho apresenta tabela com sugestões para o tratamento de curvas verticais nas interseções das vias urbanas nos loteamentos. Com as informações obtidas da análise da legislação, na pesquisa bibliográfica e dos requisitos técnicos constantes nas normas conhecidas, propõe-se dimensões para vias urbanas, comprimento ideal para quarteirões residenciais, valores de taxas de declividade urbana e formas de executar-se a concordância destas rampas nas interseções. Com os valores planimétricos sugeridos fez-se um parcelamento em gleba fictícia e comparou-se os resultados com outros loteamentos projetados na mesma gleba utilizando-se as prescrições das leis municipais estudadas.