BASTOS, I. J. F. S. Uma proposta de envoltória de resistência ao cisalhamento para solos arenosos artificialmente cimentados na região metropolitana de Fortaleza. 2017. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)-Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Geotecnia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Edineuza Silva (edineuza@deha.ufc.br) on 2017-07-03T12:19:13Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_ijfsbastos.pdf: 3287121 bytes, checksum: ac9e185b10ef5a4be2ce8b319db6b028 (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Prezado Ícaro, Existe uma orientação para que normalizemos as dissertações e teses da UFC, em suas paginas pré-textuais e lista de referencias, pelas regras da ABNT. Por esse motivo, sugerimos consultar o modelo de template, para ajudá-lo nesta tarefa, disponível em: http://www.biblioteca.ufc.br/educacao-de-usuarios/1234-templates Vamos agora as correções sempre de acordo com o template: 1. Retirar a numeração das paginas pré-textuais. Elas são contadas, mas só devem ser numeradas a partir da introdução. 2. Na capa retire a área de concentração, assim como o nome do estado, apenas a cidade e o ano da defesa devem constar. 3. Na folha de rosto retire o nome do estado, apenas a cidade e o ano devem constar. 4. Na ficha catalográfica, no nome do programa coloque Geotecnia pois é sua área de concentração. 5. No sumário não faça recuo na margem. Observe o alinhamento a esquerda, conforme está no template. Observe também o uso de negrito, maiúsculo e itálico nas seções. 6. Na lista de REFERÊNCIAS a palavra deve ser centralizada na folha, toda maiúscula e em negrito. A ABNT recomenda que o titulo deve ser em negrito. No entanto, nas referencias de artigos de revistas o nome da revista é que fica em negrito. Deixe espaço depois das informações de volume, numero e páginas. Ex. v. 99, n. 1, p. 75-93 Corrija em toda a lista. Não precisa numerar as referencias, já que elas estão em ordem alfabética. Retire a numeração em toda a lista. Atenciosamente, Marlene Rocha 3366-9620 on 2017-07-19T14:27:10Z (GMT) / Submitted by Edineuza Silva (edineuza@deha.ufc.br) on 2017-07-28T17:38:23Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_ijfsbastos.pdf: 3287121 bytes, checksum: ac9e185b10ef5a4be2ce8b319db6b028 (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Prezado Icaro, só posso liberar seu nada consta, se vc realizar as alterações que solicitei antes e que não foram efetuadas. sugerimos consultar o modelo de template, para ajudá-lo nesta tarefa, disponível em: http://www.biblioteca.ufc.br/educacao-de-usuarios/1234-templates. Vamos a elas: 1. Retirar a numeração das paginas pré-textuais. Elas são contadas, mas só devem ser numeradas a partir da introdução. 2. Na capa e folha de rosto: Colocar na parte inferior da folha apenas a cidade(sem o estado) e o ano da defesa. 3. No resumo e Abstract retire o paragrafo inicial. 4. O sumário deve ser em negrito, sem paragráfos e com o alinhamento da margem a esquerda, que deve ser igual ao que vc fez na lista de abreviaturas e siglas. De modo que quando aumentar o número de dígitos elas fiquem no mesmo alinhamento de quando tinham um dígito. As seções: Seção primária (com 1 dígito) devem ser todo em Maiúsculo e em negrito Ex. 1 INTRODUÇÃO Seção secundária (2 digitos) devem ser Maiúsculo-minúsculo, negrito Ex. 1.1 Objetivos da pesquisa Seção terciária (3 digitos) Maiúsculo-minúsculo, negrito, itálico Ex. 2.3.1 Solos Quando o título da seção não couber na mesma linha, sua continuação deve ficar na mesma margem da primeira letra da linha de cima. Ex. 6.1.2 proposta de......Fredlund deve ficar em baixo da letra P de proposta e não voltar para baixo do numeral como vc colocou. Atenciosamente, Marlene 3366-9620 on 2017-08-02T17:43:01Z (GMT) / Submitted by Edineuza Silva (edineuza@deha.ufc.br) on 2017-10-19T12:10:03Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_ijsbastos.pdf: 3284791 bytes, checksum: 6dbaa78d08bc2b77e896dc03b984486c (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Neuza: CORRIJA o nome do arquivo para 2017_dis_ijfsbastos. Prezado Icaro, já solicitei anteriormente que vc realizasse as alterações de acordo com o template disponível em: http://www.biblioteca.ufc.br/educacao-de-usuarios/templates/ Gostaria de lembrar que o nada consta só poderá ser enviado após essas alterações serem realizadas. Só para esclarecimento, vou citar algumas dessas alterações: Na capa e folha de rosto não se coloca o estado. Apenas a cidade e o ano da defesa; A área de concentração não deve vir na capa; as referencias estão fora do padrão etc Aguardo envio do arquivo já com as alterações Att. Marlene Rocha mmarlene@ufc.br on 2017-10-20T16:34:11Z (GMT) / Submitted by Edineuza Silva (edineuza@deha.ufc.br) on 2017-10-20T18:12:26Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_ijsbastos.pdf: 3284791 bytes, checksum: 6dbaa78d08bc2b77e896dc03b984486c (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Neuza alterar o nome do arquivo para 2017_dis_ijfsbastos Pedir autor para corrigir a dissertação novamente. Marlene mmarlene@ufc.br on 2017-10-23T11:40:57Z (GMT) / Submitted by Edineuza Silva (edineuza@deha.ufc.br) on 2017-11-01T13:18:03Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_ijfsbastos.pdf: 3289951 bytes, checksum: 1c62711f82b1402273c183fb9276d359 (MD5) / Rejected by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br), reason: Arquivo continua sem alterações. Devolver para ele corrigir o que já pedi. Marlene on 2017-11-07T12:52:08Z (GMT) / Submitted by Edineuza Silva (edineuza@deha.ufc.br) on 2017-11-07T17:20:55Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_ijfsbastos.pdf: 3300845 bytes, checksum: 8df1ac7ed19d649acf47060ed355e3c4 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-11-07T17:47:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_ijfsbastos.pdf: 3300845 bytes, checksum: 8df1ac7ed19d649acf47060ed355e3c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-07T17:47:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_ijfsbastos.pdf: 3300845 bytes, checksum: 8df1ac7ed19d649acf47060ed355e3c4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-14 / Soils are particulate materials, which are often characterized by low shear strength. This aspect generally justifies adaptations in the geotechnical design to this characteristic, which may be even more problematic with soft sands, usually what occurs in surface layers throughout the Fortaleza Metropolitan Area (RMF). Therefore, the soil improvement procedure with addition of small fractions of cement can be extremely important. The adopted cement content should be such as to bring, for instance, a more economically and viable alternative to the geotechnical design of a surface foundation. In this case, the foundation geometric design, for example a shallow, will mainly depend on its load capacity, which will also depend on terrain's resistance properties. In the load capacity calculations, it is used geotechnical models pioneered proposed by Terzaghi that consider the most suitable soil rupture criterion is the one from Mohr-Coulomb. However, regarding soils artificially improved with cement that presents a substantial strength gain for each cement content, new Mohr-Coulomb strength parameters like cohesion and friction angle were obtained. This research proposes a modified Mohr-Coulomb envelope for artificially cemented soils. The proposal is based on the creation of two different functions to relate cohesion and friction angle with the cement content, very similar to what Fredlund et (1978) proposed for unsaturated soils improved by suction. In order to assess the proposed functions, triaxial shear tests were performed in sand with several cement contents. Adjustments were very similar. In addition, the envelope was applied for other tests published in the literature, proving the validity of this research proposal. Ultimately, the resistance envelope for cemented soils was applied in two hypothetical situations, a surface foundation and a slope. In both cases the main focus was on identify the most viable cement content in terms of safety and economy. / Os solos são materiais particulados, o que muitas vezes caracteriza-se por uma baixa resistência ao cisalhamento. Esse aspecto justifica, na maioria das vezes, adaptar o projeto geotécnico à essa característica que pode ser ainda mais problemática no caso de areias fofas, como ocorre frequentemente em camadas superficiais em várias partes da região metropolitana de Fortaleza. Assim sendo pode ser extremamente importante o procedimento de melhoramento do solo com a adição de pequenas frações de cimento, o teor a ser adotado deve ser de tal forma a trazer uma alternativa mais viável economicamente ao projeto geotécnico de uma fundação superficial, por exemplo. Nesse caso o dimensionamento geométrico da fundação, por exemplo, uma sapata, dependerá principalmente de sua capacidade de carga que será função também das propriedades de resistência do terreno. No cálculo da capacidade de carga utilizam-se os modelos geotécnicos propostos pioneiramente por Terzaghi e consideram que o critério de ruptura do solo mais adequado é o de Mohr-Coulomb. Entretanto, no caso dos solos melhorados artificialmente com cimento que apresentam ganhos substanciais de resistência, para cada teor de cimento ter-se-ia novos parâmetros de resistência de Mohr-Coulomb, a coesão e o ângulo de atrito. A presente pesquisa propõe uma envoltória modificada de Mohr-Coulomb para solos artificialmente cimentados. A proposta tem como base a criação de duas funções para relacionar a coesão e o ângulo de atrito com o teor de cimento, sendo semelhante ao que propuseram Fredlund et al. (1978) para solos não-saturados melhorados pela sucção. Para aferir as funções propostas foram realizados ensaios de cisalhamento triaxial em uma areia com vários teores de cimento e os ajustes se mostraram bastante concordantes. Além disso, aplicou-se a envoltória para outros ensaios publicados na literatura, comprovando a validade da proposição. Por fim, aplicou-se a envoltória de resistência para solos cimentados a dois problemas hipotéticos, uma fundação superficial e um talude, ambos os casos com o objetivo de identificar o teor de cimento mais viável em termos de segurança e economia.

Os ensaios em solos sob altas pressões tiveram seu interesse renovado nos últimos anos em parte devido a trabalhos que anseiam por uma investigação mais profunda da mecânica dos solos fundamental a altas pressões para aplicação de modelos constitutivos em solos granulares. Para desenvolvimento desses modelos é necessária uma completa compreensão do comportamento volumétrico dos solos, assim como a aplicação da teoria do estado crítico aos mesmos, o que requer ensaios em níveis de tensões que são ordens de magnitude maiores que os aplicados na maioria das estruturas de engenharia no caso de solos arenosos. Este trabalho estudou o comportamento mecânico de materiais compósitos constituídos a partir da utilização de um solo arenoso, cimento Portland CP-V e fibras de polipropileno sob altas pressões. O solo utilizado foi uma areia fina de granulometria uniforme extraída de uma jazida localizada no município de Osório - RS. Ensaios de compressão isotrópica sob altas pressões foram realizados em amostras de areia, areia-fibra, areia-cimento e areia-cimentofibra, em uma variedade de volumes específicos iniciais. Os resultados indicaram mudanças no comportamento do material não reforçado devido à inclusão de fibras e/ou cimento. Foram observadas linhas de compressão normal distintas e paralelas para cada mistura. Os comprimentos das fibras, medidos após a aplicação de altas tensões, mostraram que algumas fibras sofreram quebra e outras extensão, indicando que as fibras trabalham em compressão isotrópica. Um aumento do modulo volumétrico devido à presença de ambos: fibras e cimento foi observado. Uma redução na quebra das partículas devido à presença de fibras também foi observada. Para o estudo do estado crítico, ensaios triaxiais isotropicamente consolidados drenados levados a deformações cisalhantes de até 40% foram realizados. As envoltórias de estado crítico dos materiais reforçados no plano p': q apresentaram-se bi-lineares. As linhas de estado crítico no plano v:lnp' para a areia com e sem reforço mostraram-se inicialmente distintas e curvilíneas certo nível de tensões, a partir do qual convergiram para uma única LEC. O material cimentado apresentou o mesmo comportamento do material não cimentado no estado crítico, assim como o material cimentado reforçado em relação ao solo reforçado sem cimentação. Mesmo a tensões confinantes baixas as fibras apresentaram alongamento e ruptura para o nível de deformações cisalhantes atingidas. O aumento da tensão de confinamento ocasionou progressiva ruptura das fibras e a perda gradual da sua atuação benéfica sobre o comportamento do solo. A cimentação pode aumentar a eficiência deste sistema melhorando o ancoramento das fibras, permitindo que as fibras atuem mais efetivamente na matriz, ao menos para as tensões mais baixas. / Nowadays the interest in soil testing under high stresses has been renewed dueto the greater depths reached by foundation structures as well as the need of a better understanding of fundamental soil behaviour and its application in soil models for granular materiais. To develop these models it is necessary a complete understanding of the volumetric behaviour of soils and the application of Critical State theory, which for granular materiais require triaxial tests at stresses much higher than those typical on the majority of the engineering structures. This work studied the mechanical behaviour of composite materiais, using sand, Portland cement CP-V and polypropylene fibres, under high stresses. The soil used in this study is an uniform fine sand extracted from a quarry in Osório - RS. High stress isotropic triaxial tests were undertaken in samples of sand, sand-fibre, sand-cement and sand-cement-fibre in a variety of initial specific volumes. Comparison between the test results indicated changes on the behaviour of the un-reinforced material due to the inclusion of fibres and/or cement. Distinct and parallel normal compression lines were observed for every mixture. The fibre lengths, measured after high pressure application, have shown that some fibres suffered an elongation and others were broken, indicating that fibres work in tension under isotropic compression. An increase in bulk modulus was observed in the presence of both: fibres and cement. Reduced amounts of particle breakage were also found in the mixtures containing fibres. To better determine critical state the samples were sheared up to 40% of shear deformation after the isotropic consolidation took place. The critical state envelopes of the reinforced materials, in the stress space p': q, have shown a bi-linear behaviour. The critical state line in the space v:lnp' for the sand and reinforced sand was distinct and curved and converged to a stress threshold, becoming linear and unique. On the critical state the cemented material have shown the same behaviour as the uncemented soil. The same happened to the cemented reinforced material related to the reinforced soil. It can be seen that even at small stresses the fibres present elongation and rupture after reaching high strains. The increase in confining stress led to a progressive rupture ofthe fibres anda gradual loss of the benefit of having fibres mixed in the soil. Cementation can increase the efficiency of the system, improving the bonding between fibres and soil particles, this allow the fibres to be more effective in the soil matrix, at least at low stress levels.

Com o crescimento dos grandes centros urbanos e expansão da ação do homem sobre a natureza, muitos projetos de engenharia se tornam inviáveis devido a inexistência de solos que atendam as solicitações necessárias no local, elevados custos de transporte e excessivos danos ambientais. Uma das alternativas existentes é a melhoria das condições destes solos e entre as múltiplas técnicas para melhoramento encontram-se os solos artificialmente cimentados, os quais têm como uma de suas mais corriqueiras utilizações em campo a resistência a solicitações cíclicas, principalmente na construção de pavimentos, o reforço de áreas suscetíveis a sismos e a fundação de estruturas costeiras. Assim esta pesquisa estuda o comportamento cíclico de uma determinada areia artificialmente cimentada, aferindo sua resistência a compressão simples, módulo cisalhante, sucção e focando nos parâmetros módulo de resiliência e vida de fadiga e busca correlacioná-los com a razão porosidade/teor volumétrico de cimento. Para tanto, foi projetado e construído um equipamento para realização dos ensaios de fadiga e calibrado outro equipamento já existente para execução de ensaios de módulo de resiliência conforme a norma vigente. Em conjunto com os resultados dos ensaios, são apresentadas uma relação de previsão do módulo com base no modelo composto de estado de tensões e correlações satisfatórias dos parâmetros cíclicos obtidos com a razão porosidade/teor volumétrico de cimento, comprovando a possibilidade de seu uso na previsão do comportamento e dosagem deste solo-cimento. / With the growth of large urban centers and expansion of human activities, many engineering projects become infeasible due to the absence of soils that meet the necessary requests on site, high transportation costs and excessive environmental damage. One of the alternatives is to improve the conditions of these soils and, among multiple improvement techniques, the artificially cemented soil is highlighted. This practice has one of its most usual applications on the field to improve materials strength to cyclic loads, especially in pavement designs, reinforcement of areas susceptible to earthquakes and foundations of coastal structures. This research studies the cyclic behavior of a artificially cemented sand, checking its compressive strength, shear modulus, suction and focusing on the resilient modulus and fatigue life parameters. Additionally it seeks to correlate them with the porosity/volumetric cement content ratio. To this end it was designed and built a device for carrying out the fatigue tests and calibrated another existing equipment to run resilient modulus tests according to current standards. Along with the tests results, a modulus prediction relationship is shown based on the composite model of stress state and good correlations of cyclic parameters obtained with the porosity/volumetric content of cement ratio are observed proving the possibility of its use for predicting behavior and dosage of this soil-cement.

[Truncated abstract] Characterising the behaviour of calcareous sediments that possess some degree of bonding between their constituents has attracted worldwide research interest in recent years. Although many recent studies have made significant contributions in delineating the behaviour of these sediments, there is still paucity of information particularly on the cyclic behaviour of cemented calcareous soils. This thesis describes in detail the characteristic features of cemented calcareous soils and proposes methods for characterising their cyclic behaviour. Two different calcareous soils Goodwyn (GW) and Ledge Point (LP) soils representing extreme depositional environments were examined in this study. Artificially cemented sample were created using the CIPS (Calcite Insitu Precipitation Systems) technique, considering its superiority over other most commonly available cementation techniques in replicating the natural pattern of cementation, and the behaviour of natural calcarenite under monotonic loading conditions. The experimental program involved triaxial testing of both uncemented and calcite-cemented calcareous soils under different loading conditions, i.e. isotropic compression tests to high-pressure (16 MPa), monotonic shearing tests, undrained cyclic shearing tests and undrained monotonic post-cyclic shearing tests. Significant emphasis has been placed on the cyclic behaviour of these soils. Internal submersible LDVTs were used for the accurate and continuous measurement of strain down to about 10-5

[Truncated abstract] Characterising the behaviour of calcareous sediments that possess some degree of bonding between their constituents has attracted worldwide research interest in recent years. Although many recent studies have made significant contributions in delineating the behaviour of these sediments, there is still paucity of information particularly on the cyclic behaviour of cemented calcareous soils. This thesis describes in detail the characteristic features of cemented calcareous soils and proposes methods for characterising their cyclic behaviour. Two different calcareous soils Goodwyn (GW) and Ledge Point (LP) soils representing extreme depositional environments were examined in this study. Artificially cemented sample were created using the CIPS (Calcite Insitu Precipitation Systems) technique, considering its superiority over other most commonly available cementation techniques in replicating the natural pattern of cementation, and the behaviour of natural calcarenite under monotonic loading conditions. The experimental program involved triaxial testing of both uncemented and calcite-cemented calcareous soils under different loading conditions, i.e. isotropic compression tests to high-pressure (16 MPa), monotonic shearing tests, undrained cyclic shearing tests and undrained monotonic post-cyclic shearing tests. Significant emphasis has been placed on the cyclic behaviour of these soils. Internal submersible LDVTs were used for the accurate and continuous measurement of strain down to about 10-5

Com o crescimento dos grandes centros urbanos e expansão da ação do homem sobre a natureza, muitos projetos de engenharia se tornam inviáveis devido a inexistência de solos que atendam as solicitações necessárias no local, elevados custos de transporte e excessivos danos ambientais. Uma das alternativas existentes é a melhoria das condições destes solos e entre as múltiplas técnicas para melhoramento encontram-se os solos artificialmente cimentados, os quais têm como uma de suas mais corriqueiras utilizações em campo a resistência a solicitações cíclicas, principalmente na construção de pavimentos, o reforço de áreas suscetíveis a sismos e a fundação de estruturas costeiras. Assim esta pesquisa estuda o comportamento cíclico de uma determinada areia artificialmente cimentada, aferindo sua resistência a compressão simples, módulo cisalhante, sucção e focando nos parâmetros módulo de resiliência e vida de fadiga e busca correlacioná-los com a razão porosidade/teor volumétrico de cimento. Para tanto, foi projetado e construído um equipamento para realização dos ensaios de fadiga e calibrado outro equipamento já existente para execução de ensaios de módulo de resiliência conforme a norma vigente. Em conjunto com os resultados dos ensaios, são apresentadas uma relação de previsão do módulo com base no modelo composto de estado de tensões e correlações satisfatórias dos parâmetros cíclicos obtidos com a razão porosidade/teor volumétrico de cimento, comprovando a possibilidade de seu uso na previsão do comportamento e dosagem deste solo-cimento. / With the growth of large urban centers and expansion of human activities, many engineering projects become infeasible due to the absence of soils that meet the necessary requests on site, high transportation costs and excessive environmental damage. One of the alternatives is to improve the conditions of these soils and, among multiple improvement techniques, the artificially cemented soil is highlighted. This practice has one of its most usual applications on the field to improve materials strength to cyclic loads, especially in pavement designs, reinforcement of areas susceptible to earthquakes and foundations of coastal structures. This research studies the cyclic behavior of a artificially cemented sand, checking its compressive strength, shear modulus, suction and focusing on the resilient modulus and fatigue life parameters. Additionally it seeks to correlate them with the porosity/volumetric cement content ratio. To this end it was designed and built a device for carrying out the fatigue tests and calibrated another existing equipment to run resilient modulus tests according to current standards. Along with the tests results, a modulus prediction relationship is shown based on the composite model of stress state and good correlations of cyclic parameters obtained with the porosity/volumetric content of cement ratio are observed proving the possibility of its use for predicting behavior and dosage of this soil-cement.

Os ensaios em solos sob altas pressões tiveram seu interesse renovado nos últimos anos em parte devido a trabalhos que anseiam por uma investigação mais profunda da mecânica dos solos fundamental a altas pressões para aplicação de modelos constitutivos em solos granulares. Para desenvolvimento desses modelos é necessária uma completa compreensão do comportamento volumétrico dos solos, assim como a aplicação da teoria do estado crítico aos mesmos, o que requer ensaios em níveis de tensões que são ordens de magnitude maiores que os aplicados na maioria das estruturas de engenharia no caso de solos arenosos. Este trabalho estudou o comportamento mecânico de materiais compósitos constituídos a partir da utilização de um solo arenoso, cimento Portland CP-V e fibras de polipropileno sob altas pressões. O solo utilizado foi uma areia fina de granulometria uniforme extraída de uma jazida localizada no município de Osório - RS. Ensaios de compressão isotrópica sob altas pressões foram realizados em amostras de areia, areia-fibra, areia-cimento e areia-cimentofibra, em uma variedade de volumes específicos iniciais. Os resultados indicaram mudanças no comportamento do material não reforçado devido à inclusão de fibras e/ou cimento. Foram observadas linhas de compressão normal distintas e paralelas para cada mistura. Os comprimentos das fibras, medidos após a aplicação de altas tensões, mostraram que algumas fibras sofreram quebra e outras extensão, indicando que as fibras trabalham em compressão isotrópica. Um aumento do modulo volumétrico devido à presença de ambos: fibras e cimento foi observado. Uma redução na quebra das partículas devido à presença de fibras também foi observada. Para o estudo do estado crítico, ensaios triaxiais isotropicamente consolidados drenados levados a deformações cisalhantes de até 40% foram realizados. As envoltórias de estado crítico dos materiais reforçados no plano p': q apresentaram-se bi-lineares. As linhas de estado crítico no plano v:lnp' para a areia com e sem reforço mostraram-se inicialmente distintas e curvilíneas certo nível de tensões, a partir do qual convergiram para uma única LEC. O material cimentado apresentou o mesmo comportamento do material não cimentado no estado crítico, assim como o material cimentado reforçado em relação ao solo reforçado sem cimentação. Mesmo a tensões confinantes baixas as fibras apresentaram alongamento e ruptura para o nível de deformações cisalhantes atingidas. O aumento da tensão de confinamento ocasionou progressiva ruptura das fibras e a perda gradual da sua atuação benéfica sobre o comportamento do solo. A cimentação pode aumentar a eficiência deste sistema melhorando o ancoramento das fibras, permitindo que as fibras atuem mais efetivamente na matriz, ao menos para as tensões mais baixas. / Nowadays the interest in soil testing under high stresses has been renewed dueto the greater depths reached by foundation structures as well as the need of a better understanding of fundamental soil behaviour and its application in soil models for granular materiais. To develop these models it is necessary a complete understanding of the volumetric behaviour of soils and the application of Critical State theory, which for granular materiais require triaxial tests at stresses much higher than those typical on the majority of the engineering structures. This work studied the mechanical behaviour of composite materiais, using sand, Portland cement CP-V and polypropylene fibres, under high stresses. The soil used in this study is an uniform fine sand extracted from a quarry in Osório - RS. High stress isotropic triaxial tests were undertaken in samples of sand, sand-fibre, sand-cement and sand-cement-fibre in a variety of initial specific volumes. Comparison between the test results indicated changes on the behaviour of the un-reinforced material due to the inclusion of fibres and/or cement. Distinct and parallel normal compression lines were observed for every mixture. The fibre lengths, measured after high pressure application, have shown that some fibres suffered an elongation and others were broken, indicating that fibres work in tension under isotropic compression. An increase in bulk modulus was observed in the presence of both: fibres and cement. Reduced amounts of particle breakage were also found in the mixtures containing fibres. To better determine critical state the samples were sheared up to 40% of shear deformation after the isotropic consolidation took place. The critical state envelopes of the reinforced materials, in the stress space p': q, have shown a bi-linear behaviour. The critical state line in the space v:lnp' for the sand and reinforced sand was distinct and curved and converged to a stress threshold, becoming linear and unique. On the critical state the cemented material have shown the same behaviour as the uncemented soil. The same happened to the cemented reinforced material related to the reinforced soil. It can be seen that even at small stresses the fibres present elongation and rupture after reaching high strains. The increase in confining stress led to a progressive rupture ofthe fibres anda gradual loss of the benefit of having fibres mixed in the soil. Cementation can increase the efficiency of the system, improving the bonding between fibres and soil particles, this allow the fibres to be more effective in the soil matrix, at least at low stress levels.

Os ensaios em solos sob altas pressões tiveram seu interesse renovado nos últimos anos em parte devido a trabalhos que anseiam por uma investigação mais profunda da mecânica dos solos fundamental a altas pressões para aplicação de modelos constitutivos em solos granulares. Para desenvolvimento desses modelos é necessária uma completa compreensão do comportamento volumétrico dos solos, assim como a aplicação da teoria do estado crítico aos mesmos, o que requer ensaios em níveis de tensões que são ordens de magnitude maiores que os aplicados na maioria das estruturas de engenharia no caso de solos arenosos. Este trabalho estudou o comportamento mecânico de materiais compósitos constituídos a partir da utilização de um solo arenoso, cimento Portland CP-V e fibras de polipropileno sob altas pressões. O solo utilizado foi uma areia fina de granulometria uniforme extraída de uma jazida localizada no município de Osório - RS. Ensaios de compressão isotrópica sob altas pressões foram realizados em amostras de areia, areia-fibra, areia-cimento e areia-cimentofibra, em uma variedade de volumes específicos iniciais. Os resultados indicaram mudanças no comportamento do material não reforçado devido à inclusão de fibras e/ou cimento. Foram observadas linhas de compressão normal distintas e paralelas para cada mistura. Os comprimentos das fibras, medidos após a aplicação de altas tensões, mostraram que algumas fibras sofreram quebra e outras extensão, indicando que as fibras trabalham em compressão isotrópica. Um aumento do modulo volumétrico devido à presença de ambos: fibras e cimento foi observado. Uma redução na quebra das partículas devido à presença de fibras também foi observada. Para o estudo do estado crítico, ensaios triaxiais isotropicamente consolidados drenados levados a deformações cisalhantes de até 40% foram realizados. As envoltórias de estado crítico dos materiais reforçados no plano p': q apresentaram-se bi-lineares. As linhas de estado crítico no plano v:lnp' para a areia com e sem reforço mostraram-se inicialmente distintas e curvilíneas certo nível de tensões, a partir do qual convergiram para uma única LEC. O material cimentado apresentou o mesmo comportamento do material não cimentado no estado crítico, assim como o material cimentado reforçado em relação ao solo reforçado sem cimentação. Mesmo a tensões confinantes baixas as fibras apresentaram alongamento e ruptura para o nível de deformações cisalhantes atingidas. O aumento da tensão de confinamento ocasionou progressiva ruptura das fibras e a perda gradual da sua atuação benéfica sobre o comportamento do solo. A cimentação pode aumentar a eficiência deste sistema melhorando o ancoramento das fibras, permitindo que as fibras atuem mais efetivamente na matriz, ao menos para as tensões mais baixas. / Nowadays the interest in soil testing under high stresses has been renewed dueto the greater depths reached by foundation structures as well as the need of a better understanding of fundamental soil behaviour and its application in soil models for granular materiais. To develop these models it is necessary a complete understanding of the volumetric behaviour of soils and the application of Critical State theory, which for granular materiais require triaxial tests at stresses much higher than those typical on the majority of the engineering structures. This work studied the mechanical behaviour of composite materiais, using sand, Portland cement CP-V and polypropylene fibres, under high stresses. The soil used in this study is an uniform fine sand extracted from a quarry in Osório - RS. High stress isotropic triaxial tests were undertaken in samples of sand, sand-fibre, sand-cement and sand-cement-fibre in a variety of initial specific volumes. Comparison between the test results indicated changes on the behaviour of the un-reinforced material due to the inclusion of fibres and/or cement. Distinct and parallel normal compression lines were observed for every mixture. The fibre lengths, measured after high pressure application, have shown that some fibres suffered an elongation and others were broken, indicating that fibres work in tension under isotropic compression. An increase in bulk modulus was observed in the presence of both: fibres and cement. Reduced amounts of particle breakage were also found in the mixtures containing fibres. To better determine critical state the samples were sheared up to 40% of shear deformation after the isotropic consolidation took place. The critical state envelopes of the reinforced materials, in the stress space p': q, have shown a bi-linear behaviour. The critical state line in the space v:lnp' for the sand and reinforced sand was distinct and curved and converged to a stress threshold, becoming linear and unique. On the critical state the cemented material have shown the same behaviour as the uncemented soil. The same happened to the cemented reinforced material related to the reinforced soil. It can be seen that even at small stresses the fibres present elongation and rupture after reaching high strains. The increase in confining stress led to a progressive rupture ofthe fibres anda gradual loss of the benefit of having fibres mixed in the soil. Cementation can increase the efficiency of the system, improving the bonding between fibres and soil particles, this allow the fibres to be more effective in the soil matrix, at least at low stress levels.

Com o crescimento dos grandes centros urbanos e expansão da ação do homem sobre a natureza, muitos projetos de engenharia se tornam inviáveis devido a inexistência de solos que atendam as solicitações necessárias no local, elevados custos de transporte e excessivos danos ambientais. Uma das alternativas existentes é a melhoria das condições destes solos e entre as múltiplas técnicas para melhoramento encontram-se os solos artificialmente cimentados, os quais têm como uma de suas mais corriqueiras utilizações em campo a resistência a solicitações cíclicas, principalmente na construção de pavimentos, o reforço de áreas suscetíveis a sismos e a fundação de estruturas costeiras. Assim esta pesquisa estuda o comportamento cíclico de uma determinada areia artificialmente cimentada, aferindo sua resistência a compressão simples, módulo cisalhante, sucção e focando nos parâmetros módulo de resiliência e vida de fadiga e busca correlacioná-los com a razão porosidade/teor volumétrico de cimento. Para tanto, foi projetado e construído um equipamento para realização dos ensaios de fadiga e calibrado outro equipamento já existente para execução de ensaios de módulo de resiliência conforme a norma vigente. Em conjunto com os resultados dos ensaios, são apresentadas uma relação de previsão do módulo com base no modelo composto de estado de tensões e correlações satisfatórias dos parâmetros cíclicos obtidos com a razão porosidade/teor volumétrico de cimento, comprovando a possibilidade de seu uso na previsão do comportamento e dosagem deste solo-cimento. / With the growth of large urban centers and expansion of human activities, many engineering projects become infeasible due to the absence of soils that meet the necessary requests on site, high transportation costs and excessive environmental damage. One of the alternatives is to improve the conditions of these soils and, among multiple improvement techniques, the artificially cemented soil is highlighted. This practice has one of its most usual applications on the field to improve materials strength to cyclic loads, especially in pavement designs, reinforcement of areas susceptible to earthquakes and foundations of coastal structures. This research studies the cyclic behavior of a artificially cemented sand, checking its compressive strength, shear modulus, suction and focusing on the resilient modulus and fatigue life parameters. Additionally it seeks to correlate them with the porosity/volumetric cement content ratio. To this end it was designed and built a device for carrying out the fatigue tests and calibrated another existing equipment to run resilient modulus tests according to current standards. Along with the tests results, a modulus prediction relationship is shown based on the composite model of stress state and good correlations of cyclic parameters obtained with the porosity/volumetric content of cement ratio are observed proving the possibility of its use for predicting behavior and dosage of this soil-cement.

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 / Considerando a semelhanÃa existente entre o comportamento mecÃnico dos solos artificialmente cimentados e dos maciÃos rochosos, o presente trabalho propÃe uma metodologia para a obtenÃÃo das envoltÃrias de resistÃncia dos solos artificialmente cimentados, utilizando o critÃrio 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 envoltÃrias de resistÃncia para os teores de cimento intermediÃrios, atravÃs das equaÃÃes desenvolvidas. Para o desenvolvimento da metodologia, inicialmente, foram realizados ensaios de compressÃo simples e triaxiais nÃo drenados, com o objetivo quantificar a influÃncia do fator vazio/cimento (n/Civ) sobre os parÃmetros de resistÃncia das misturas cimentadas utilizadas. A partir dos resultados dos ensaios de resistÃncia e da equaÃÃo geral do critÃrio de Hoek-Brown, foram desenvolvidas equaÃÃes para calcular os parÃmetros da envoltÃria (a, m, s), em funÃÃo 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 envoltÃria de Hoek-Brown à adequada para representar a resistÃncia dos solos artificialmente cimentados, sendo capaz de incorporar os efeitos causados pela tensÃo confinante e pelo nÃvel de cimentaÃÃo. As envoltÃrias estimadas e as obtidas com os ensaios triaxiais ficaram bem prÃximas, indicando que a metodologia proposta pode ser empregada com um razoÃvel grau de confiabilidade. Os resultados obtidos com a metodologia proposta foram utilizados para simular, atravÃs do MÃtodo dos Elementos Finitos, o comportamento carga-recalque e a variaÃÃo do fator de seguranÃa de uma fundaÃÃo superficial assente sobre um sistema de dupla camada, sendo a superior cimentada. As simulaÃÃes foram realizadas utilizando como variÃveis o teor de cimento da camada reforÃada e a relaÃÃo entre a altura da camada cimentada (H) e o diÃmetro da fundaÃÃo (D). Os resultados obtidos mostram que a utilizaÃÃo de camadas artificialmente cimentadas eleva consideravelmente as tensÃes verticais necessÃrias para um recalque relativo especÃfico e, tambÃm, o fator de seguranÃa da fundaÃÃo. Com isso, a execuÃÃo de fundaÃÃes superficiais, em substituiÃÃo a fundaÃÃes profundas, torna-se viÃvel.