Modelação numérica de uma solução de reforço de solos para fundações de aerogeradores

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Comparação de alguns métodos para o dimensionamento de estacas de brita: aplicação a um caso de estudo

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia geológica (Geotecnia)

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.

Estudos laboratoriais do comportamento de um solo residual arenoso reforçado com fibras de polipropileno, visando à aplicação em estradas florestais

Este trabalho teve como objetivo analisar o comportamento mecânico da mistura de um solo residual jovem de textura predominantemente arenosa reforçado com fibras de polipropileno, com vistas à aplicação em estradas florestais. Como ponto de partida, determinou-se, mediante os resultados de ensaios de compressão não-confinada, realizados em corpos-de-prova compactados na energia do ensaio Proctor Normal, que o quantitativo de 0,75% de fibras com 20 mm de comprimento foi a combinação responsável pelo maior ganho de resistência. Com a mistura solo-fibra composta por essa combinação, foram realizados ensaios triaxiais do tipo CID/Sat em corpos-de-prova compactados na energia anteriormente referida. Através desta pesquisa, foi possível avaliar: (i) a influência da variação da umidade nos parâmetros de resistência mecânica do solo e das misturas solo-fibra e (ii) a influência das fibras nos parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo em estudo. Analisando os resultados, pôde-se concluir que o uso de fibras de polipropileno promoveu um ganho da ordem de 110% na resistência à compressão não-confinada e de 560% na coesão de intercepto do solo estudado.

Reforço de fundações em solos margosos

Os solos de natureza margosa apresentam, frequentemente, características geotécnicas menos favoráveis para funcionarem como terreno de fundação. Dadas as suas especificidades geotécnicas interessa o seu estudo, bem como, a avaliação da aplicabilidade e adequabilidade de diferentes métodos de reforço aos tipos de terreno em análise, que permitam ultrapassar limitações geomecânicas existentes. Na presente dissertação visa-se estudar a caracterização geológica-geotécnica de solos de natureza margosa e analisa-los como material de aterro para fundações. Pretende-se, igualmente, abordar as principais técnicas de melhoramento aplicáveis aos terrenos indicados, expondo os aspectos mais relevantes. Através de um estudo de caso, pretendeu-se analisar a temática escolhida num contexto real. Foi estudado o caso de fundações em aterros margosos que apresentaram comportamentos geotécnicos inadequados e onde foi preconizada a realização de trabalhos de reforço. A obra em estudo está localizada num empreendimento industrial perto de Coimbra e inclui duas ocorrências distintas onde foram implementadas soluções de reforço por jet grouting. As singularidades geotécnicas e estruturais de cada caso exigiram a adopção de diferentes abordagens da técnica, designadamente, soluções de jet grouting vertical e sub-horizontal. Ambos os casos foram analisados no que diz respeito às suas especificidades construtivas, comportamento geotécnico em fase de construção, soluções de reforço executadas e eficácia na mitigação dos problemas existentes.

ESTABILIZAÇÃO DA FRENTE DE TÚNEIS COM INCLUSÕES LINEARES

O reforço da frente de escavação com elementos lineares em fibra de vidro tem vindo a desenvolver-se desde os finais dos anos 80 como um método bastante flexível e de fácil implementação. Os pregos têm a função de ancorar a frente de escavação, controlando a resposta em termos de deformação da cavidade e reduzindo consequentemente o risco de rotura da frente e os assentamentos à superfície. O presente trabalho tem como objectivo contribuir para a melhor compreensão dos fenómenos envolvidos nesta metodologia. Para a concretização desse objectivo foi adoptada uma abordagem tridimensional com modelação individualizada do maciço, das inclusões e da sua interacção. Recorrendo à bibliografia especializada e a alguns resultados numéricos abordou-se nos dois primeiros capítulos os mais relevantes aspectos relacionados com o comportamento de uma frente de escavação não reforçada. Destacaram-se em particular as diferenças entre o comportamento drenado e não-drenado e a importância de cada um dos factores que condicionam tal comportamento, nomeadamente os que definem a geometria da escavação e os que caracterizam o maciço envolvente. O capítulo 3 é dedicado à apresentação da técnica da pregagem da frente de escavação com base na bibliografia da especialidade. Referem-se os princípios básicos de funcionamento dos pregos e algumas das obras de aplicação mais significativas. Descreve-se ainda sucintamente alguns métodos simplificados de pré-dimensionamento. No capítulo 4 avalia-se, com base numa abordagem numérica tridimensional, a eficácia do reforço da frente de escavação. Para um problema típico, representativo das obras mais frequentemente encontradas no Norte de Portugal, faz-se a comparação entre o comportamento de uma frente não reforçada, com o comportamento de uma frente reforçada. As melhorias introduzidas nos deslocamentos do maciço são quantificadas e procede-se à análise das forças mobilizadas nos elementos de reforço. No capítulo 5 generaliza-se as conclusões do capítulo 4 a um campo mais vasto. Avalia-se o efeito da geometria da obra, das características do sistema de reforço e dos parâmetros mecânicos do maciço sobre a eficácia do método de reforço. No capítulo 6 propõe-se um método de pré-dimensionamento baseado no conceito da convergência-confinamento e procede-se à sua validação com base em resultados numéricos existentes.

Resistência ao cisalhamento de solos e taludes vegetados com capim vetiver

Taludes vegetados são mais resistentes contra movimentos de massa e erosão pela água. A vegetação contribui para a estabilidade do solo, principalmente pelo aumento da resistência ao cisalhamento por meio do reforço oferecido pelas raízes. As espécies vegetais que mais têm sido eficientes na estabilização de taludes instáveis são as gramíneas, pertencentes à família Poaceae. Um exemplar dessa família, capim vetiver (Chrysopogonzizanioides (L.) Roberty), tem se revelado muito eficaz nessa estabilização. Com o objetivo de avaliar a melhoria dos parâmetros de resistência ao cisalhamento oferecida ao solo pelas raízes do capim vetiver com o tempo de plantio, realizaram-se experimentos de cisalhamento direto por meio de amostras indeformadas de solo sem vegetação e cultivadas com capim vetiver na idade de um, dois, três e quatro anos de plantio. Também foram realizados experimentos de cisalhamento direto em talude do mesmo solo sem vegetação e com cobertura desse capim. Os resultados do ensaio de cisalhamento direto das amostras de talude de solo foram avaliados por três métodos de equilíbrio limite para verificação de um fator de segurança médio nos taludes. A partir dos ensaios de cisalhamento direto, determinaram-se os parâmetros de resistência ao cisalhamento (intercepto de coesão e ângulo de atrito interno), verificando que o capim vetiver proporcionou incremento de coesão aparente ao solo, sendo esse destacado após três anos de plantio do capim. Esse capim promoveu melhoria nos parâmetros de resistência com consequente elevação do fator de segurança de taludes e aumento da resistência ao cisalhamento de solos, o que auxiliou na estabilização de taludes em planos superficiais de ruptura.

Correção granulométrica de solos para aplicações em estradas florestais: estudo de caso com solos da CENIBRA

Este artigo apresenta um procedimento para estudo do comportamento mecânico de três solos oriundos da empresa CENIBRA S. A., localizada na cidade de Belo Oriente, Minas Gerais, Brasil, para fins de emprego em revestimento primário, reforço de subleito e sub-base de estradas florestais, classificados como argila amarela, argila vermelha e areia. Empregou-se, nesta investigação, a técnica de estabilização mecânica de solos com correção granulométrica. O programa de ensaios de laboratório englobou o uso de várias composições percentuais de solos, com base na mistura entre dois deles, de modo a obter um produto final eficiente para aplicações nas estradas florestais da CENIBRA S. A. Trabalhou-se com os percentuais de 60, 70 e 80% de areia e de 20, 30 e 40% das argilas nas composições das misturas, compactando estas na energia do ensaio Proctor Modificado. A melhor resposta mecânica foi obtida pela mistura de 80% de areia e 20% de argila amarela, com capacidade de carga representada pelo ISC de 63%.

Estudo do comportamento de materiais compósitos fibrosos para aplicação como reforço de base de fundações superficiais

Neste trabalho foram avaliadas as propriedades de resistência e deformabilidade de misturas solo-cimento-fibra. O estudo experimental consistiu de duas etapas, denominadas de etapa de laboratório e etapa de campo. Na etapa de laboratório foi verificada a influência da adição de fibras de polipropileno no comportamento tensão x deformação de um solo arenoso cimentado e não cimentado. Ensaios de resistência à compressão triaxial foram realizados para avaliar os efeitos da porcentagem de fibras, do comprimento das fibras, do diâmetro das fibras, da porcentagem de cimento, da densidade relativa, da tensão de confinamento e da distribuição granulométrica no comportamento do compósito. Na etapa de campo, o comportamento carga x recalque do solo arenoso cimentado reforçado com fibras foi avaliado, juntamente com os mecanismos de ruptura de cada compósito, através da execução de ensaios de placa de 0,30 m e 0,60 m de diâmetro sobre camadas tratadas de 0,30 m de espessura. Os métodos propostos por Vesic (1975), Meyerhof & Hanna (1978) e Thomé (1999) foram utilizados para a previsão da capacidade de suporte das camadas tratadas em campo A partir dos resultados obtidos chegou-se às seguintes conclusões: (1) a influência da inclusão de fibras sobre as propriedades mecânicas do compósito depende fundamentalmente das propriedades da matriz; (2) a porcentagem de cimento e a tensão de confinamento exercem forte influência no comportamento mecânico do material compósito; (3) o efeito da inclusão de fibras é mais evidente para maiores comprimentos e maiores teores de fibras, sendo seu efeito mais pronunciado para materiais compósitos com maiores densidades; (4) a influência das fibras na resistência de pico e última do material depende também do diâmetro das fibras e da distribuição granulométrica do solo; (5) O comportamento carga x recalque do solo cimentado é influenciado pela adição das fibras, alterando principalmente o comportamento pós-pico e o mecanismo de ruptura; (6) os valores de previsão da capacidade de suporte das camadas cimentadas, com e sem reforço de fibras, apresentam boa aproximação com os valores experimentais.

Comportamento de solos reforçados com fibras submetidos a grandes deformações

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de solos reforçados com fibras de polipropileno, submetidos a grandes deformações, que possuam características adequadas para o emprego em liners de cobertura de aterros sanitários e aterros sobre solos moles. O programa experimental consistiu na realização de ensaios triaxiais consolidados drenados com distintas trajetórias de tensões (compressão axial, descarregamento lateral e p’ constante) e isotrópicos com aplicação de altas tensões, em amostras de areia e areia-fibra, como também em ensaios de cisalhamento do tipo ring shear (executados nas matrizes de areia e bentonita, com e sem reforço fibroso) e provas de carga em placa de 0,30 m de diâmetro sobre espessas camadas de areia compactada, reforçada e não reforçada com fibras. Nesta pesquisa busca-se investigar o comportamento tensão-deformação de misturas reforçadas, os efeitos do comprimento, porcentagem, diâmetro e alongamento/ruptura das fibras, tensão de confinamento, granulometria do solo e densidade das misturas, nas propriedades mecânicas do material reforçado, bem como a influência da adição de fibras no comportamento carga-recalque e nos mecanismos de ruptura de uma areia reforçada. A análise global dos resultados permite identificar as alterações provocadas pela inclusão aleatória de fibras de polipropileno às matrizes estudadas. A adição de fibras influencia o comportamento compressivo da areia, aumenta os parâmetros de resistência ao cisalhamento de pico e pós-pico das matrizes estudadas após grandes deslocamentos horizontais, sem quedas significativas de resistência pós-pico no caso da matriz arenosa O desempenho das fibras no interior da massa de solo indica que estas sofrem deformações plásticas de tração, alongando-se em primeira instância, até atingirem a ruptura. O efeito da inclusão de fibras é mais evidente para baixas tensões efetivas médias iniciais, menores diâmetros, maiores comprimentos e maiores teores de fibras, sendo seu efeito mais pronunciado para misturas mais densas. O comportamento carga-recalque do solo arenoso é significativamente influenciado pela adição de fibras, aumentando a capacidade de suporte deste e alterando mecanismos de ruptura.

Análise da influência de um reforço de solo-cimento compactado na extremidade superior de estacas escavadas, sob carregamentos horizontais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ocorrência, comportamento e impactos ambientais provocados pela presença de antimicrobianos veterinários em solos

Antimicrobials, among other veterinary drugs, are used worldwide in industry and agriculture to protect animal health and prevent economic loss. In recent years, they have been detected in various environmental compartments, including soil, surface and groundwater and have become a topic of research interest. Emphasizing this class of compounds, this review presents the different pathways which veterinary drugs enter in the environment, in particular contaminate soils. Also are presented regulatory aspects and guidelines, adsorption/desorption and degradation of these compounds in soils and the consequences of its dispersal in the environment.

Métodos probabilístico e determinístico para diagnóstico da necessidade de subsolagem de solos agrícolas

This paper presents two techniques to evaluate soil mechanical resistance to penetration as an auxiliary method to help in a decision-making in subsoiling operations. The decision is based on the volume of soil mobilized as a function of the considered critical soil resistance to penetration in each case. The first method, probabilistic, uses statistical techniques to define the volume of soil to be mobilized. The other method, deterministic, determines the percentage of soil to be mobilized and its spatial distribution. Both cases plot the percentage curves of experimental data related to the soil mechanical resistance to penetration equal or larger to the established critical level and the volume of soil to be mobilized as a function of critical level. The deterministic method plots showed the spatial distribution of the data with resistance to penetration equal or large than the critical level. The comparison between mobilized soil curves as a function of critical level using both methods showed that they can be considered equivalent. The deterministic method has the advantage of showing the spatial distribution of the critical points.

Resíduos de sisal como reforço em compósitos de polipropileno virgem e reciclado

Foram estudadas as propriedades térmicas e mecânicas de compósitos de polipropileno, virgem e reciclado, reforçados com 30% em massa de fibras residuais de sisal, assim como o perfil de processamento e a morfologia da matriz polimérica. Para tanto, foram determinadas a resistência à tração, o módulo de Young, alongamento na ruptura, e energia de impacto. As amostras também foram caracterizadas por MEV, DMTA e TG. Para ambos os compósitos de polipropileno, virgem e reciclado, com a adição das fibras, o alongamento na ruptura mostrou uma queda significativa, enquanto que a resistência à tração não sofreu grandes variações. Houve um aumento significativo nos valores de tração na ruptura e de energia de impacto com a adição das fibras de sisal na matriz de polipropileno. As análises térmicas mostraram ligações secundárias, como as ligações polares, entre as fibras e a matriz, concordando com o comportamento mecânico dos compósitos. Constatou-se que a temperatura de transição vítrea não variou após a adição da fibra.

Avaliação da cicatrização de feridas em dorso de ratos tratados com mitomicina C tópica e posterior reforço com injetável

Estudo experimental em animais. A mitomicina C vem sendo usada como inibidor de fibroblastos, acarretando, com isso, diminuição do processo cicatricial em feridas cirúrgicas. OBJETIVO: Este trabalho visa avaliar o uso de Mitomicina C para diminuir o processo cicatricial, através de seu uso tópico com reforços posteriores injetáveis. MATERIAL E MÉTODOS: Foi usado um modelo de feridas em dorso de ratos, com retirada circular da pele e cicatrização por segunda intenção. Foram usados 18 ratos, divididos em três grupos: controle; com uso tópico; e com reforço de mitomicina C injetável, mensalmente e por 2 meses. Após 3 meses os animais foram sacrificados e as cicatrizes retiradas cirurgicamente e submetidas a estudo histológico. RESULTADOS: Notou-se sob vários critérios que a cicatrização com o uso tópico é menos intensa, mas ao se usar o reforço injetável os parâmetros voltam a ser comparados ao do grupo controle. DISCUSSÃO: Acreditamos que a administração injetável de mitomicina C nas cicatrizes, pela sua elevada característica tóxica, acarreta destruição tecidual e neoformação cicatricial. CONCLUSÕES: A mitomicina C diminui o processo cicatricial quando usada topicamente, mas acarreta aumento da cicatrização quando nestas feridas são feitos reforços injetáveis.