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Título: Comportamento mecânico de solos artificialmente cimentados: ensaios modelagem e aplicação
Título em inglês: Soil mechanical behavior artificially cemented: essays modeling and application
Autor(es): Oliveira, Alex Duarte de
Orientador(es): Silva Filho, Francisco Chagas da
Palavras-chave: Geotecnia
Fundações
Resistência de materiais
Data do documento: 30-Jul-2015
Citação: OLIVEIRA, A. D. (2015)
Resumo: Considerando a semelhança existente entre o comportamento mecânico dos solos artificialmente cimentados e dos maciços rochosos, o presente trabalho propõe uma metodologia para a obtenção das envoltórias de resistência dos solos artificialmente cimentados, utilizando o critério de ruptura geral de Hoek-Brown. A metodologia proposta consiste, basicamente, em realizar dois ensaios triaxiais, um com o solo não cimentado e outro com o solo cimentado com um teor de cimento elevado, e estimar as envoltórias de resistência para os teores de cimento intermediários, através das equações desenvolvidas. Para o desenvolvimento da metodologia, inicialmente, foram realizados ensaios de compressão simples e triaxiais não drenados, com o objetivo quantificar a influência do fator vazio/cimento (n/Civ) sobre os parâmetros de resistência das misturas cimentadas utilizadas. A partir dos resultados dos ensaios de resistência e da equação geral do critério de Hoek-Brown, foram desenvolvidas equações para calcular os parâmetros da envoltória (a, m, s), em função do fator vazio/cimento. A metodologia proposta foi aplicada aos resultados dos ensaios triaxiais apresentados em outros quatro trabalhos e os resultados mostraram que a envoltória de Hoek-Brown é adequada para representar a resistência dos solos artificialmente cimentados, sendo capaz de incorporar os efeitos causados pela tensão confinante e pelo nível de cimentação. As envoltórias estimadas e as obtidas com os ensaios triaxiais ficaram bem próximas, indicando que a metodologia proposta pode ser empregada com um razoável grau de confiabilidade. Os resultados obtidos com a metodologia proposta foram utilizados para simular, através do Método dos Elementos Finitos, o comportamento carga-recalque e a variação do fator de segurança de uma fundação superficial assente sobre um sistema de dupla camada, sendo a superior cimentada. As simulações foram realizadas utilizando como variáveis o teor de cimento da camada reforçada e a relação entre a altura da camada cimentada (H) e o diâmetro da fundação (D). Os resultados obtidos mostram que a utilização de camadas artificialmente cimentadas eleva consideravelmente as tensões verticais necessárias para um recalque relativo específico e, também, o fator de segurança da fundação. Com isso, a execução de fundações superficiais, em substituição a fundações profundas, torna-se viável.
Abstract: Considering the similarity between the mechanical behavior of artificially cemented soils and rock masses, this study proposes a methodology to obtain the envelopes resistance of artificially cemented soils, using the Hoek-Brown failure criterion. The proposed methodology consists basically in performing two triaxial tests, with the soil non-cemented and cemented with a high cement content, and estimate the strength envelopes for intermediate cement contents, using the equations presented in this research. To develop the methodology, initially, a number of unconfined compression tests and triaxial tests were carried out in order to quantify the influence of the porosity/cement ratio (n/Civ) on the strength parameters of the cement mixtures used. From the tests results and the Hoek-Brown failure criterion, new equations were developed to calculate the envelope parameters (a, m, s), as functions of porosity/cement ratio. The proposed method was applied to triaxial tests data presented in four different studies and the results showed that the Hoek-Brown envelope is suitable to represent the resistance of artificial cemented soils, being able to incorporate the effects caused by the confining pressure and by the cement content. The envelopes estimated and those obtained from the triaxial tests were very close, indicating that the proposed methodology can be used with a reasonable degree of reliability. The results obtained with the proposed methodology were used to simulate, by the Finite Element Method, the pressuresettlement behavior and the variation of the safety factor of a shallow foundation bearing on a double-layered system formed by an artificially cemented soil layer overlaying a soil stratum. The simulations were performed using as variables the cement content of the enhanced layer and the relationship between the thickness of the treated layer (H) and the diameter of the foundation (D). The results show that the use of artificially cemented layers considerably increases the vertical pressure required for an specific settlement and also the foundation safety factor. Thus, the execution of shallow foundations, replacing deep foundations, becomes feasible
Descrição: OLIVEIRA, A. D. Comportamento mecânico de solos artificialmente cimentados: ensaios modelagem e aplicação. 2015. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Geotecnia) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/14599
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