Análise dinâmica de solos submetidos à ação simultânea das três componentes da excitação na base rochosa

Durante a análise sísmica de estruturas complexas, o modelo matemático empregado deveria incluir não só as distribuicões irregulares de massas e de rigidezes senão também à natureza tridimensional da ecitação sísmica. Na prática, o elevado número de graus de liberdade involucrado limita este tipo de análise à disponibilidade de grandes computadoras. Este trabalho apresenta um procedimento simplificado, para avaliar a amplificação do movimento sísmico em camadas de solos. Sua aplicação permitiria estabelecer critérios a partir dos quais avalia-se a necessidade de utilizar modelos de interação solo-estrutura mais complexos que os utilizados habitualmente. O procedimento proposto possui as seguientes características : A- Movimento rígido da rocha definido em termos de três componentes ortagonais. Direção de propagação vertical. B- A ecuação constitutiva do solo inclui as características de não linearidade, plasticidade, dependência da história da carga, dissipação de energia e variação de volume. C- O perfil de solos é dicretizado mediante um sistema de massas concentradas. Utiliza-se uma formulação incremental das equações de movimento com integração directa no domínio do tempo. As propriedades pseudo-elásticas do solo são avaliadas em cada intervalo de integração, em função do estado de tensões resultante da acção simultânea das três componentes da excitação. O correcto funcionamento do procedimento proposto é verificado mediante análises unidimensionais (excitação horizontal) incluindo estudos comparativos com as soluções apresentadas por diversos autores. Similarmente apresentam-se análises tridimensionais (acção simultânea das três componentes da excitação considerando registros sísmicos reais. Analisa-se a influência que possui a dimensão da análise (uma análise tridimensional frente a três análises unidimensionais) na resposta de camadas de solos submetidos a diferentes níveis de exçitação; isto é, a limitação do Princípio de Superposisão de Efeitos.

Mapeamento e caracterização geomecânica das unidades geotécnicas de solos oriundos dos granitos, gnaisses e migmatitos de Porto Alegre

O trabalho consta do estudo do meio físico geotécnico do município de Porto Alegre visando a identificação e caracterização de unidades geotécnias, formadas por associações de solos com características físico-morfológicas e origem semelhantes. As unidades geotécnicas são definidas por um estudo de escritório baseado em levantamentos geológicos, pedológicos, topográficos e geográficos e também com o auxílio de fotografias aéreas, acompanhado de uma investigação de campo com a amostragem de perfis das diferentes unidades estimadas. Uma carta com a ocorrência das unidades geotécnicas e com a representação das estruturas geológicas de maior importância geotécina é construída. Destaque é dado ás unidades geotécnicas de solos subtropicais oriundos dos granitos, gnaisses e migmatitos. E executada uma avaliação das características físicas (mineralogia, granulometria, plasticidade, e índices físicos) e propriedades geotécnicas (compressibilidade, colapsividade e resistência ao cisalhamento) dos solos dos principais horizontes de perfis típicos destas unidades. São utilizados ensaios de caracterização, análises mineralógicas de rochas por lâminas delgadas, análises mineralógicas de argilas por meio de difratograma de raio X, ensaios de compressão confinada e ensaios de cisalhamento direto. Os resultados são apresentados em função dos principais horizontes de solos das unidades geotécnicas , são eles horizontes saprolíticos, formados por solo residual que ainda apresentam minerais primários e vestígios estruturais da rocha de origem e horizontes superficiais muitas das vezes laterizados. A análise foi feita à luz dos processos de formação e dos decorrentes fatores que determinam o comportamento geotécnico destes solos de intemperismo subtropical.

Estudo de solos subtropicais visando o emprego na construção de habitações de baixo custo

Esta pesquisa visa o estudo de características físicas e mecânicas de solos subtropicais, para aplicação na construção de habitações de baixo custo, abordando-se principalmente a técnica de construção com paredes monolíticas compactadas. A opçao pelo estudo do solo, realizado sem a adição de estabilizantes fisico-químicos, baseia-se no fato de que a mesma nem sempre é necessária, embora seja vital em alguns casos. Através da revisão de literatura, são ressaltadas as propriedades dos solos consideradas importantes para construção deste tipo de moradia, bem como os fatores envolvidos na durabilidade da mesma. Foi realizado o estudo de jazidas de solos, pertencentes a algumas das unidades geotécnicas da região metropolitana de Porto Alegre, levando-se sempre em conta este tipo de aplicação. Para tanto, são realizados ensaios laboratoriais de caracterização física dos solos, bem como de comportamento mecânico, testando-se resistência à compressão simples e à erosão, e absorção por capilaridade. Além disso, é feita a análise qualitativa da durabilidade de blocos compactados frente a exposição ao tempo. Estes blocos visam simular a condição de pequenos segmentos de paredes. Os resultados obtidos são analisados e comparados com as recomendações da prática deste tipo de construção, avaliando-se a validade das mesmas para o caso de solos tropicais e subtropicais

Caracterização de goethita e hematita em solos poligenéticos

Em 20 amostras de horizontes B latossólicos, uma de B Plíntico, uma de B incipiente e uma de saprolito, foram avaliados dois procedimentos de extração de óxidos de ferro pedogênicos por ditionito-citrato-bicarbonato de sódio. O procedimento DCB80, com quatro extrações sucessivas a 80oC, extraiu aproximadamente 90% do Fed na primeira extração, sendo mais efetivo que o DCB20, em uma única extração a temperatura ambiente, que teve sua eficiência reduzida com o aumento da substituição por Al3+ na goethita. A substituição por Al3+ na goethita determinada por DCB80 superestimou os valores em relação aos estimados por DRX conforme aumentaram as extrações. Em amostras hematíticas, esta estimativa foi prejudicada pela presença de maghemita que dissolveu juntamente com a hematita. As amostras também foram submetidas a dissoluções seletivas por DCB20 em intervalos de tempo entre 5 e 3840 minutos. A segmentação das curvas de solubilização do ferro pelo tempo de dissolução das amostras demonstrou que populações de goethita de solos poligenéticos são heterogêneas quanto a características como substituição por Al3+ e cristalinidade, que combinadas condicionam a estabilidade da goethita à dissolução por redução. Populações de hematitas de solos poligenéticos caracterizaram-se pela homogeneidade dos cristais, semelhantemente a populações de goethitas oriundas de ambientes pedogênicos jovens. A hematita apresentou uma menor resistência à dissolução por redução em relação à goethita, exceto quando a última combinou baixa substituição por Al3+ e baixa cristalinidade. O fracionamento de populações heterogêneas de goethita pode ampliar a utilização deste óxido como mineral indicador ambiental e de processos pedogenéticos em solos poligenéticos, bem como possibilitar um melhor entendimento do comportamento químico e físico desses solos.

Estudo da agregação de copolímeros anfifílicos de poliestireno e Poli[5-(N,N-Dialquilamino) Isopreno]

As propriedades em solução e a auto-associação de copolímeros em bloco de estireno e 5- (N,N-dialquilamino)isopreno foram estudados. Copolímeros di e tribloco são formados por um longo bloco de poliestireno, com um ou dois blocos menores de poli[5-(N,Ndialquilamino) isopreno] em uma ou ambas as extremidades. A polaridade do solvente é determinante na afinidade deste com um ou ambos blocos constituintes do polímero e, conseqüentemente, afetará as propriedades dinâmicas e estruturais do mesmo. Após a quaternização dos sistemas com dimetil sulfato, os agregados foram preparados pela prévia dissolução dos polímeros em um solvente orgânico e subsequente adição de água para induzir a agregação das cadeias insolúveis de PS. Solventes puros (DMF, THF e dioxano), bem como misturas de DMF e THF foram empregados como solvente comum. A concentração crítica de água (cwc) e as morfologias foram estudadas em função da natureza do solvente comum, da concentração inicial, arquitetura e massa molecular do copolímero, por espalhamento de luz estático e microscopia eletrônica de transmissão (MET), respectivamente. Determinou-se que tanto a cwc quanto as morfologias, são predominantemente influenciadas pela natureza do solvente comum. Alguns resultados inesperados foram encontrados para os copolímeros tribloco, incluindo a descoberta de uma nova morfologia formada a partir desse tipo de copolímero- a morfologia bowl-shape. Os agregados bowl-shaped, são essencialmente esferas bastante polidispersas, contendo um vazio alocado assimetricamente em seu interior. A fase contínua é composta de um arranjo de micelas inversas (núcleo de PAI e coroa de PS), sendo que as cadeias hidrofílicas de PAI circundam toda a estrutura na interface polímero/água. Acredita-se que a formação desta morfologia está sob controle cinético e não representa uma estrutura de equilíbrio. Foi proposto um possível mecanismo para a formação deste novo tipo de agregado.

Automação de equipamento triaxial visando o estudo de solos tropicais cimentados

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um equipamento de ensaios triaxiais, com aquisição automática de dados e controle automático de trajetórias de tensões, e resultados de ensaios utilizando este equipamento. Medidores locais de deformaçòes axial e radial foram utilizados viabilizando a análise do comportamento de solos a baixos níveis de deformações. O equipamento foi construído com componentes já existentes e elementos de baixo custo. Um programa de controle foi desenvolvido para controlar tanto trajetórias lineares de tensões como a trajetória de deformação radial nula. O sistema foi desenvolvido visando o estudo de solos tropicais cimentados, tendo sido utilizado na execução de ensaios triaxiais em um solo residual regional de arenito - arenito Botucatu. Os resultados evidenciam a adequabilidade do sistema construído ao estudo proposto tornando possível a determinação de importantes características de comportamento deste solo.

Estudo do comportamento de fundações superficiais assentes em solos tratados

Este trabalho é parte integrante de uma linha de pesquisa destinada ao estudo de viabilidade técnica de melhoramento artificial de camadas de solo. Objetiva-se com este trabalho contribuir para a viabilização de uso de solos melhorados para suporte de fundações superficiais. O estudo baseou-se em resultados experimentais de provas de carga em placas circulares de 0,30m e 0,60m de diâmetro sobre camadas de solo melhorado com cimento (teor de 5%) de 0,15m, 0,30111 e 0,60m de espessura. Os diâmetros das placas (D) e as espessuras das camadas de solo melhorado com cimento (H) foram fixados de forma a obter-se três valores distintos da relação H/D, correspondendo a 0,5, 1 e 2. Os resultados, representados adimensionalmente através de relações entre a tensão normalizada e o recalque relativo, demonstram a influência da espessura da camada de solo melhorado no comportamento de fbndações superficiais submetidas a carregamento vertical. Uma correlação de natureza semiempirica é desenvolvida de forma a permitir a previsão da magnitude de recalques e tensões de ruptura de sapatas a partir de resultados de ensaios de placa. Foram também avaliados a aplicabiidade de modelos analíticos para fundações superficiais assentes em perfis de solos não homegêneos com características coesivo-fnccionais. Neste sentido, apresenta-se urna comparação quantitativa e qualitativa entre os diversos métodos de previsão da capacidade de suporte e recalques, bem como uma validação das proposições através de comparações entre resultados calculados e medidos experimentalmente em campo. Os principais resultados obtidos na pesquisa são: [a] melhora de desempenho das fundações quando apoiadas em solos tratados, [b] dificuldade de previsão das cargas de ruptura e níveis de recalques em fundações apoiadas em solos estratifcados através de métodos analíticos, refletindo a complexidade deste problema de interação solo-estrutura e [c] desenvolvimento de uma metodologia semi-empírica para estimativa do comportamento de fùndações superíiciais com base em resultados de ensaios de placa.

Dessorção do herbicida atrazina e atividade microbiana em duas classes de solos do Estado do Rio Grande do Sul

A atrazina (ATZ) foi utilizada em experimentos de laboratório para estudos de mineralização e dessorção em amostras de Argissolo Vermelho (PV) e Vertissolo Ebânico (VE), sob campo nativo, com o intuito de identificar os atributos do solo que afetam estes processos. A influência da umidade do solo sobre a atividade microbiana foi avaliada variando-se os teores de umidade em 20, 40, 65 e 85% da capacidade de água disponível do solo (CAD) e aplicando-se 1,5 kg de princípio ativo ha-1 (menor dose recomendada (DR)). Para a avaliação do efeito das doses do herbicida ATZ sobre a atividade microbiana e sobre a taxa de degradação do herbicida foram feitas aplicações de 1x, 2x, 4x, 7x e 10x a DR. Na avaliação do efeito da matéria orgânica sobre a atividade microbiana e sobre a taxa de degradação da ATZ foi feita a aplicação de 10x a DR. Num estudo adicional foram testados quatro métodos de desinfestação de solos (fumigação, tindalização, autoclavagem e irradiação em forno de microondas). A determinação da ATZ na solução foi feita por cromatografia gasosa em extratos de metanol. A atividade microbiana foi monitorada pela evolução de CO2 e a microbiota foi avaliada pela contagem de unidades formadoras de colônias Os resultados indicam que a população microbiana apresenta maior atividade entre 65 e 85% de umidade da CAD e que o aumento das doses de aplicação da ATZ não provoca alterações relevantes na atividade microbiana. Aproximadamente 70% do herbicida aplicado fica sorvido ao solo, independentemente de dose de ATZ aplicada e da classe de solo estudada (PV e VE). As taxas de degradação da ATZ lábil foram baixas e dependentes de doses e tipos de solos, sendo maiores em doses mais elevadas e em solos com maior teor de C. Dentre os métodos de desinfestação, a irradiação em forno de microondas foi o mais adequado, uma vez que apresentou um comportamento similar à testemunha quanto à sorção do herbicida e foi eficiente na redução da população microbiana do solo.

Simulação pelo modelo Century do impacto da agricultura no estoque de carbono orgânico de solos do Planalto Rio-Grandense

Este estudo teve por objetivo estimar, pelo modelo CENTURY, a alteração no estoque de carbono orgânico (CO) de solos do Planalto do Rio Grande do Sul durante o período de expansão da agricultura e o potencial de recuperação do estoque de CO através de diferentes sistemas de manejo. Foram utilizados solos de cinco Unidades de Mapeamento (UM), sob vegetação original de campo e floresta: LATOSSOLO VERMELHO Distófico típico (UM Cruz Alta e Passo Fundo), LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico típico (UM Santo Ângelo e Erechim) LATOSSOLO BRUNO Alumínico câmbico e (UM Vacaria). Avaliou-se a expansão da agricultura nas UM, a variação no conteúdo de CO dos solos por decomposição microbiana e erosão e a emissão ou seqüestro de CO2 em cenários de manejo com diferentes adições de C, métodos de preparo do solo e perdas de solo por erosão. Durante o período de expansão da agricultura (1900-1980), o uso de sistemas de cultura com baixa adição de C, pousio, queima de resíduos e preparo convencional do solo, ocasionou reduções estimadas de 31 a 45% no estoque original de CO dos solos. Com a melhoria nos eventos de manejo a partir de 1981, houve a recuperação parcial no estoque de CO. Considerando o balanço de CO e CO2 para a região em estudo (52506 km2), o cenário de manejo 1 (PC trigo/soja com queima) apresentou perda total estimada de 159517,0x103 Mg de CO e emissão de 299562,10x103 Mg de CO2 à atmosfera. Nos demais cenários, foram estimados incrementos de CO em relação ao cenário 1, atingindo, em 2050, valores correspondentes a 68,5% (cenário 2 - PR trigo/soja sem queima), 92,7% (cenário 3 - PD trigo/soja, aveia/soja, aveia/milho) e 98,1% (cenário 4 - PD trigo/soja, aveia/milho) do estoque original de CO. Devido a alta adição anual de C (6,0 Mg ha-1) e uso do plantio direto, o cenário 4 apresentou seqüestro líquido de 52173,32x103 Mg de CO2.

Estudo do comportamento mecânico de solos lateríticos da formação barreiras

Os solos residuais tropicais são solos que tem sido objeto de pesquisa devido às suas peculiaridades em relação aos solos sedimentares. Estes solos sofrem alterações de suas características devido às condições geológicas nas quais são formados e em consequência apresentam uma composição mineralógica diferenciada. O presente trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento mecânico de três solos residuais tropicais pertencentes a jazidas do Estado da Paraíba, no nordeste do Brasil O comportamento mecânico foi avaliado em termos de resistência ao cisalhamento e compressibilidade na condição compactada (não saturada) e após foi realizada uma análise conjunta de tais propriedades com as características químicas e mineralógicas dos solos. O programa experimental constou de ensaios edométricos e ensaios de cisalhamento direto nas condições saturadas e não saturadas. Este trabalho apresenta ainda uma análise dos vazios existentes nas várias condições de compactação, através da técnica de porosimetria por intrusão de mercúrio e microscopia ótica. Os resultados mostraram que o comportamento mecânico não saturado recebe a influência da densidade e do teor de umidade inicial de compactação, bem como da composição química-mineralógica e do tipo de poro presente na estrutura. Foi verificada a influência da sucção nos parâmetros de resistência ao cisalhamento não saturados e nas características de compressibilidade.

Estacas escavadas de pequeno diâmetro nos solos argilosos da formação "Libertad", Uruguai

O estado atual do conhecimento na Engenharia de Fundações é baseado em trabalhos teóricos que fundamentam os problemas de interação solo-estrutura, em resultados de provas de carga e em soluções numéricas. Boa parte da bibliografia é dedicada a estacas cravadas, sendo as referências a trabalhos em estacas escavadas de pequeno diâmetro muito reduzidas. No Uruguai é freqüente a utilização de estacas escavadas de pequeno diâmetro; uma característica particular é que geralmente na execução das estacas utiliza-se concreto apiloado. Entre 1995 e 1999, o Instituto de Estruturas e Transporte da Faculdade de Engenharia de Montevideo, desenvolveu um programa de pesquisa nos solos argilosos da formação geológica “Libertad”, muito comum na região sul do Uruguai, a mais urbanizada do pais. Foram executadas 46 provas de carga em estacas de pequeno diâmetro, 34 à tração e 12 à compressão. A grande maioria foram levadas até à ruptura, sendo este um dos fatores que diferencia o presente estudo de outros trabalhos, uma vez que provas de carga em estacas são normalmente ensaiadas para carregamentos de 2 vezes a carga de trabalho. Esta pesquisa constitui-se em uma contribuição inédita, por tratar-se do primeiro trabalho sistemático relacionado à avaliação do desempenho de fundações dentro da prática de engenharia no Uruguai No presente trabalho diferentes critérios de interpretação da curva carga-recalque são avaliados, sendo complementarmente analisada a influência da relação comprimento/diâmetro na deformabilidade do sistema solo-estaca. Foram aplicados ainda, vários métodos de previsão da capacidade de carga com base nos ensaios SPT e CPT, estudando-se assim a validade da aplicação destes métodos à realidade uruguaia. O método de Philipponnat (1986), apresentou o melhor desempenho entre todos os métodos de previsão de capacidade de carga analisados. Porém trata-se de um método baseado no CPT, não muito utilizado na prática uruguaia. Por este motivo, recomendase os métodos de Decourt e Quaresma (1978) ou Cabral (1987); estes dois métodos utilizam os resultados do ensaio SPT, ferramenta mais utilizada no Uruguai para projeto de fundações que o CPT.

Estudo da agregação de surfactantes aniônicos em presença de (hidroxipropil)celulose

As técnicas de espectrofluorimetria, viscosimetria e espalhamento de luz têm sido utilizadas no estudo da agregação de diferentes surfactantes aniônicos em presença de 0,5% (m/v) de (hidroxipropil)celulose, no regime diluído (HPC Mw = 173000 g/mol), e em moderada força iônica (NaCl 0,1 M). Admitindo-se uma faixa geral de concentração, entre 10-5 e 10-2 mol.L-1, foram empregados neste estudo os surfactantes colato de sódio (CS), deoxicolato de sódio (DC), derivados dos sais bilares, e o alquilsintético dodecil sulfato de sódio (SDS). O polímero HPC contribui diferentemente no processo de agregação de cada surfactante, evidenciado pela mudança dos valores da concentração de agregação crítica, C1, em relação à concentração micelar crítica (cmc), obtidos pela técnica de espectrofluorimetria. Ambos os valores de C1 diminuem com respeito à cmc para SDS, bem como para DC, enquanto um ligeiro aumento é observado para CS. Os dados de viscosidade relativa, ηrel, indicam um aumento substancial da viscosidade dos sistemas HPC/sais biliares a altas concentrações de surfactante. Diferentemente, para o sistema HPC/SDS, os valores de ηrel passam por um máximo a 3 mmol.L-1 em agregados e decresce a valores abaixo da viscosidade da solução polimérica livre de surfactante. As medidas da temperatura de turbidez (Tturb), por espalhamento de luz, para os sistemas HPC/sais biliares, mostraram um crescimento gradual de Tturb em função do aumento da concentração de surfactante, de 37 oC (0,5% HPC/NaCl 0,1 M) até estabilizar-se em torno de 50o C, para concentrações mais elevadas. Por outro lado, para HPC/SDS, a Tturb cresce acentuadamente, superando a temperatura de 100 oC a contrações maiores do que 20 mmol.L-1. Através do espalhamento de luz dinâmico, verificou-se a existência de dois modos difusivos (rápido e lento) para todos os sistemas estudados. A principal contribuição é proveniente do modo rápido, exceto na faixa de concentração entre C1 e a concentração de saturação, C2, na qual ambos os modos contribuem igualmente. Esses modos estão relacionados inicialmente a agregados HPC/surfactante e a “clusters” do polímero e, posteriormente, a agregados HPC/surfactante e micelas livres. Os resultados indicam uma interação HPC/SDS mais efetiva do que HPC/DC ou HPC/CS, fato este relacionado à estrutura dos agregados formados. Comparativamente, os agregados HPC/sais biliares são menores, possuem menor densidade de carga e são mais rígidos do que os agregados de HPC/SDS.

Comportamento de solos reforçados com fibras de polipropileno

A utilização de fibras como reforço de solos é uma técnica relativamente nova e promissora, fundamentada na tecnologia dos materiais compósitos, onde se busca criar um novo material com propriedades e características específicas através da combinação de dois ou mais materiais conhecidos. No presente trabalho, busca-se avaliar as influências provocadas pela inserção de fibras de polipropileno (teor de 0,5%) de dois comprimentos (12 e 36mm) e cimento (teor de 7% em relação ao peso de material seco) a três solos (uma argila, uma areiasiltosa e uma areia), através de ensaios triaxiais drenados e ensaios de condutividade hidráulica (estes restritos às misturas com argila). A análise global dos resultados permitiu a identificação de padrões de comportamento dos solos reforçados, que independem do tipo de solo, e outros que dependem fundamentalmente das características do solo empregado.