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Equipamento triaxial cúbico para ensaios em solos saturados e não-saturados com sucção matricial controlada / Equipment cubic triaxial for rehearsals in saturated soils and no saturated with suction controlled matricBotelho, Betania Severino 20 March 2007 (has links)
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Previous issue date: 2007-03-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In tropical countries, like Brazil, soils in non saturated condition are frequently encountered. Besides, the majority of geotechnical works load the ground according to stress paths in which the three principal stresses are different and vary independently. Therefore, the need to develop equipments able to test in the laboratory non saturated soil samples following these stress paths. In this thesis, a new cubic triaxial cell is presented. The equipment was developed to test soil samples in dry, saturated or with matric suction controlled conditions. Results of a test program realized with the new equipment in a young residual soil samples are presented. A bibliographic review is made dealing with axisymmetrical and cubical triaxial equipments able to test soil samples in non saturated conditions, and principal features of non saturated soil behavior. Following, components of the cubical triaxial device are described in full detail and, in the next Chapter, the main characteristics of the young residual soil tested, as well as the methodology used during the test program, are presented. Finally, test results are presented and discussed, including tests with saturated and non saturated soil samples, realized in conventional stress paths in which two principal stresses are equal, and in non conventional stress paths in which the three principal stresses vary independently. The main conclusions state that the developed equipment is working adequately and seems to be appropriate to study the behavior of non saturated soils. / Em países de clima tropical como o Brasil, frequentemente, se encontram solos em condições não-saturadas. Além disso, a maioria das obras geotécnicas solicita o solo em trajetórias de tensão nas quais as três tensões principais são diferentes e variam independentemente. Daí a necessidade de se construir equipamentos capazes de ensaiar no laboratório amostras de solos não saturados seguindo essas trajetórias de tensão. Nesse trabalho, um novo equipamento triaxial cúbico é apresentado. O equipamento foi desenvolvido para ensaiar amostras de solo em condições secas, saturadas ou com sucção matricial controlada. Faz-se uma revisão bibliográfica sobre equipamentos triaxiais assimétricos e cúbicos capazes de ensaiar solos não-saturados, e sobre aspectos importantes do comportamento de solos não saturados. Em seguida, apresentam-se e descrevem-se todos os elementos que compõem a célula triaxial cúbico sedo feita uma descrição detalhada de todo o equipamento. O Capítulo seguinte apresenta as principais características do solo residual jovem ensaiado, bem como a metodologia usada durante a realização do programa de ensaios. Finalmente, apresentam-se e discutem-se os resultados dos ensaios realizados com o solo residual em condições saturadas, não saturadas, em trajetórias de tensão convencionais, em que duas tensões principais são iguais, e em trajetórias não convencionais, nas quais as três tensões principais variam independentemente. As principais conclusões apontam que o equipamento desenvolvido está funcionando adequadamente e parece ser muito apropriado para estudar o comportamento de solos não saturados.
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[en] STRESS - STRAIN BEHAVIOR OF A GNEISS RESIDUAL SOIL USING THE CUBIC TRIAXIAL CELL / [es] COMPORTAMIENTO TENSIÓN X DEFORMACIÓN EN SUELOS RESIDUALES / [pt] COMPORTAMENTO TENSÃO X DEFORMAÇÃO DE SOLOS RESIDUAIS NO EQUIPAMENTO TRIAXIALMARCONI SOARES ALEIXO 23 April 2001 (has links)
[pt] O conhecimento do comportamento de solos residuais é de
grande importância para projetos geotécnicos no Brasil e,
em particular, na região do Rio de Janeiro, tendo em vista
que o clima tropical e as características geológicas
favorecem a ocorrência de mantos residuais de grande
espessura. O presente trabalho trata do estudo do
comportamento tensão-deformação de um solo residual
proveniente de um perfil de alteração de rocha gnáissica do
maciço da Tijuca, Rio de Janeiro. Como os solos residuais
gnáissicos preservam as foliações herdadas da rocha matriz,
investigou-se em particular a relevância de se considerar a
ocorrência de anisotropia nas características de
resistência e deformabilidade destes solos.
No estudo foi utilizado o equipamento triaxial cúbico
desenvolvido na PUC-Rio. Este equipamento possibilita o
controle independente das três tensões principais, sendo
mais adequado para a reprodução das trajetórias de tensões
tridimensionais, usualmente associadas com obras
geotécnicas no campo, e em particular, para estudos sobre
as características de anisotropia de solos.
O programa experimental constou de ensaios de compressão
axial e hidrostática, sob condições drenadas de
carregamento, utilizando o equipamento triaxial cúbico.
Foram realizados também ensaios oedométricos convencionais,
de modo a se obter as características de compressibilidade
do solo. Foram moldados corpos de prova a partir de blocos
indeformados, paralelos e perpendiculares à foliação
observada no solo, o que possibilitou a análise dos
resultados para direções distintas de carregamento. Para
efeito de comparação sobre a relevância do arranjo
estrutural dos grãos do solo, foram ensaiados também corpos
de prova compactados dos mesmos materiais.
A análise dos resultados permitiu a obtenção dos módulos de
deformabilidade e dos parâmetros de resistência do solo
residual. Em particular, foram verificados os efeitos da
direção de carregamento dos corpos de prova, do nível das
tensões de confinamento, do grau de intemperismo, do
arranjo estrutural dos grãos e dos efeitos do grau de
saturação. Pode-se concluir que os solos estudados não
apresentaram efeitos marcantes de anisotropia nas
características de resistência. No entanto, quanto à
deformabilidade, pode-se considerar que o solo residual
jovem apresentou características anisotrópicas. / [en] The knowledge of the mechanical behaviour of residual soils
is of great importance in
geotechnical projects, because of its abundance in tropical
regions, such as Brazil and
particularly in the area of Rio de Janeiro. The present
work presents a study on the
fundamental stress-strain behaviour of a residual soil
resulting from a profile of a gneiss rock
in Rio de Janeiro. As the gneiss residual soils preservethe
bedding planes from the parent
rock, the relevance of considering anisotropy in the stress-
strain characteristics of these soils
was investigated.
The cubic triaxial equipment developed at PUC-Rio was used
in this research. This
equipment allows the independent control of the three
principal stresses, allowing the
reprodution of three-dimensional stress paths, usually
associated with geotechnical works in
the field.
The experimental program consisted of axial and hidrostatic
tests, under drained
loading conditions, using the cubic triaxial equipment. One-
dimensional oedometer tests were
also performed, in order to obtain the compressibility
characteristics of the residual soil.
Undisturbed specimens were prepared with the bedding planes
parallel or perpendicular to the
loading direction.
Analysis of the test results showed the effects of load
direction, confining stress level,
weathering degree, structural soil fabric and saturation
degree. It may be concluded that the
gneiss residual soils which were selected for this research
do not present significant effects of
anisotropy in the strength characteristics. In the stress-
strain characteristics, however, it may
be concluded that the young residual soil showed effects of
anisotropy. / [es] EL conocimiento sobre el comportamiento de suelos residuales resulta de gran importancia para los
proyectos geotécnicos en Brasil y, en particular, en la región de Rio de Janeiro, considerando que el
clima tropical y las características geológicas favorecen la existencia de mantos residuales de gran
espesor. El presente trabajo estudia el comportamiento tensión-deformación de un suelo residual
proveniente de un perfil de alteración de roca gnáisica del macizo de la Tijuca, Rio de Janeiro.
Como los suelos residuales gnáisicos preservan las foliaciones heredadas de la roca matriz, fue
necesario estudiar si resultaba relevante considerar la aparición de anisotropía en las características
de resistencia y deformabilidad de estos suelos. En el estudio se utilizó el equipo triaxial cúbico
desarrollado en la PUC-Rio. Este equipo permite el control independente de las tres tensiones
principales, siendo más adecuado para la reproducción de las trayectorias de tensiones
tridimensionales, usualmente asociadas a obras geotécnicas en el campo, y en particular, para
estudios sobre las características de anisotropía de suelos. El programa experimental incluyó ensayos
de compresión axial e hidrostática, sobre condiciones drenadas de carga, utilizando el equipo triaxial
cúbico. Fueron realizados también ensayos oedométricos convencionales, con el objetivo de obtener
las características de compresibilidad del suelo. Fueron moldados cuerpos de prueba a partir de
bloques no deformados, paralelos y perpendiculares a la foliación observada en el suelo, lo que
permitió el análisis de los resultados para distintas direcciones de carga. Para efecto de comparación
sobre la relevancia del arreglo extructural de los granos del suelo, se realizaron ensayos con cuerpos
de prueba compactados de los mismos materiales. El análisis de los resultados permitió la obtención
de los módulos de deformabilidad y de los parámetros de resistencia del suelo residual. En particular,
se verificaron los efectos de la dirección de carga de los cuerpos de prueba, del nível de las tensiones
de contensión, del grado de intemperización, de la disposición extructural de los granos y de los
efectos del grado de saturación. Se puede concluir que los suelos estudiados no presentaran efectos
marcantes de anisotropía en las características de resistencia. Sin embargo, con respecto a la
deformabilidad, se puede considerar que el suelo residual joven presentó características anisotrópicas.
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