[pt] Este estudo apresenta o comportamento de misturas de areia e solo argiloso com teores variados de cinza volante, proveniente do processo de queima de carvão mineral no Complexo Termelétrico Jorge Lacerda, localizado no município Capivari de Baixo, no estado de Santa Catarina. O objetivo da presente pesquisa consiste em avaliar a aplicabilidade do uso de misturas solo-cinza e solocinza- cal em obras geotécnicas, como camadas de aterros sanitários, solos de fundação e estabilização de taludes. Foram realizados ensaios de caracterização física, química e mecânica (ensaio de compactação e ensaio de cisalhamento direto). Os ensaios de cisalhamento direto foram realizados em amostras de solo argiloso compactadas na umidade ótima e no peso específico seco máximo correspondente, com teores de cinza volante de 15 por cento e 30 por cento em relação ao peso seco do solo. Já os ensaios em amostras de areia foram realizados para uma densidade relativa de 50 por cento e umidade ótima de 10 por cento, com teores de cinza volante de 15, 30 e 40 por cento em relação ao peso seco do solo. Para as misturas solo-cinza-cal, adicionou-se 3 por cento de cal em substituição ao peso seco da cinza. Foi analisada a influência do tipo de solo, teor de cinza, adição de cal e tempo de cura (0, 30, 100, 125 e 140 dias) para as misturas, sendo a cura adotada somente para as misturas com areia. Os resultados mostraram-se mais satisfatórios para as misturas com solo argiloso, sendo a adição de cal mais eficiente para a mistura com menor teor de cinza. Na ausência de cal, o melhor comportamento obtido foi para a mistura com 15 por cento de cinza. Quanto às misturas com areia e sem cal, os resultados foram inferiores à areia; já no caso das misturas areia-cinza-cal, não foi possível definir um padrão do comportamento com relação ao tempo de cura, pois ainda que tenha havido um aumento da coesão a determinados dias, este ganho veio acompanhado de uma redução no ângulo de atrito, fazendo com que a areia mantivesse um comportamento melhor. Contudo, o teor de 27 por cento de cinza, sob 140 dias de cura, proporcionou ao solo um aumento de ambos os parâmetros, sendo, portanto, o teor ótimo a ser utilizado. Dessa forma, ainda que o emprego da cinza volante em misturas com o solo argiloso tenha se mostrado mais satisfatório, este material também pode ser utilizado em misturas com areia, desde que submetido a elevados períodos de cura e que contenham uma porcentagem de cinza em torno do teor ótimo encontrado, o que viabiliza o emprego positivo deste material em aplicações geotécnicas, possibilitando uma destinação ambientalmente correta deste resíduo e dando um fim mais nobre a este material. / [en] This study presents the behavior of sand and clay soil mixtures with different contents of fly ash, which comes from the coal burning process in Thermoelectric Complex Jorge Lacerda, located in the city of Capivari de Baixo, in Santa Catarina. The aim of this research is to assess the applicability of using soil-ash and soil-ash-lime mixtures in geotechnical works, like landfill layers, foundation soils and slope stabilization. Physical, chemical and mechanical (compaction test and direct shear test) were performed. Direct shear tests were performed on clay soil samples compacted at the optimum moisture content and the corresponding maximum dry specific gravity, with fly ash contents of 15 and 30 per cent, related to the dry weight of soil. Tests on sandy soil samples were performed at the relative density of 50 per cent and optimum humidity of 10 per cent, with fly ash contents of 15, 30 and 40 per cent related to the dry weight of soil. For soil-ash-lime mixtures, it was added 3 per cent of lime to replace the dry weight of ash. It was studied the influence of different parameters: soil type, ash content, lime addition and curing time (0, 30, 100, 125 and 140 days) for the mixtures. Curing process was adopted only for sandy soil mixtures. Results were more suitable for clay soil mixtures, and lime addition was more efficient for the mixture with the lowest ash content, related to 12 per cent. In the absence of lime, the best performance was obtained for the mixture with 15 per cent of ash. For sandy soil mixtures and without lime, the results were inferior to sand; and in the case of soil-ash-lime mixtures, it was not possible to define a pattern of behavior to the curing time, because although there has been an increase in cohesion certain days, this gain was followed by a reduction in friction angle, which has maintained the best performance of sand. However, the ash content of 27 per cent, at 140 days of curing, caused an increase of both parameters, what means that this ash content is the optimum content to be used. Thus, although the use of fly ash in mixtures with clay soil has been more satisfactory, this material can also be used in mixtures with sandy soil, since it contains an ash content around the optimum content found, and since it has been submitted to elevated curing periods, what enables the positive employment of this material in geotechnical applications, providing an environmentally correct disposal of this waste and giving it a noblest destination.

A aplicação de pintura de ligação entre camadas asfálticas é prática comum em obras de pavimentos novos ou restaurações, sendo importante para garantir a aderência entre as camadas. Esse tratamento da interface geralmente é feito com emulsão asfáltica, que faz com que a estrutura do pavimento trabalhe como um sistema monolítico, evitando problemas de trincamento precoce por fadiga, ou escorregamentos. Esse trabalho tem como objetivo estudar a variabilidade de comportamento dos revestimentos asfálticos quanto à aderência na interface, tendo em vista a taxa aplicada de pintura de ligação, o tipo de emulsão (convencional ou modificada por polímero), a superfície de contato entre as camadas e a presença, ou não, de um sistema anti-reflexão de trincas (geotêxtil e grelha de fibra de vidro). A aderência foi medida por meio do ensaio de cisalhamento direto Leutner, em amostras produzidas em laboratório e extraídas de pista. Foram produzidas placas com dupla camada de revestimento asfáltico, sendo a camada superior um CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente) e a inferior, ora SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer), ora CBUQ, variando a taxa de aplicação de pintura de ligação na interface (0,0; 0,25; 0,5 e 0,75 L/m2) e o tipo de emulsão aplicada (RR-1C, RR- 1C-E e RR-2C-E), além de testar duas diferentes dimensões para as amostras cilíndricas ensaiadas (100 e 150 mm de diâmetro). Os ensaios de cisalhamento direto foram feitos com carregamento monotônico, à taxa de deslocamento de 50mm/min e à temperatura de 20ºC. Realizou-se o mesmo ensaio também com velocidade de 1 mm/min para avaliar a influência desse parâmetro nos resultados de aderência para as três emulsões testadas. As amostras de pista, com 100 mm de diâmetro, foram retiradas de um trecho experimental na Rodovia Ayrton Senna (SP- 070), do km 38,000 ao 39,500. Os resultados do teste de aderência em laboratório demonstraram influência do tipo de emulsão, da presença de geotêxtil/grelha na interface, do diâmetro da amostra, da textura superficial entre camadas e da velocidade de ensaio nos valores de tensão cisalhante máxima e na taxa ótima de aplicação de emulsão. Os valores de taxa ótima de pintura de ligação foram maiores quando na presença de geotêxtil na interface e para superfícies de contato com maior macrotextura. Quanto à aderência, as amostras com grelha não apresentaram diferença significativa comparadas ao uso de interface somente com pintura de ligação, enquanto as amostras com geotêxtil na interface resultaram em valores bem 8 inferiores de tensão cisalhante máxima. Para ensaios com diferentes tipos de pintura de ligação, as amostras com emulsão modificada nem sempre apresentaram melhores resultados em relação às amostras com emulsão convencional. / Asphalt tack coat is commonly applied at the interface between asphalt layers during new pavement construction or overlay to ensure proper bond between the layers. This treatment at the interface, usually done with asphalt emulsion, allows the pavement structures to function as a monolithic system, avoiding problems like premature fatigue cracking, or slippage. This study aims to evaluate: (i) the influence of the tack coat type (neat or polymer modified asphalt emulsion), (ii) the application rate, (iii) the surface type, and (iv) the presence, or not, of an anti-reflective cracking interlayer (geotextile and fiber glass grid), in the adhesion properties between asphalt concrete layers. The adhesion between layers was tested through the Leutner shear test in laboratory and field samples. A double-layer system was produced with HMA as the top layer and SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer), or HMA, as the bottom layer, varying the tack coat type (RR-1C, RR-1C-E e RR-2C-E), the application rate at the interface (0,0; 0,25; 0,50 and 0,75 L/m²) and the samples diameter (100 and 150 mm diameter). It was used the standard shear displacement rate of 50 mm/min, and the test temperature was set at 20°C. The same procedure was run with a displacement rate of 1 mm/min to evaluate its influence on the adhesion of three asphalt emulsions used as the tack coat. An experimental test section was constructed on Rodovia Ayrton Senna (SP-070), from km 38,000 to 39,500, and core samples (100 mm diameter) were extracted. The results of maximum shear stress demonstrate the influence of the tack coat type, the surface type, the sample diameter, the test displacement rate and the presence of a geotextile/grid on the adhesion at the interface between the asphalt layers,. Samples with grid at the interface presented similar results when compared with the samples with only tack coat at the interface. Samples with geotextile, however, presented significant lower values of maximum shear stress. The Leutner results showed that not always the modified asphalt emulsions present higher shear strength when compared to the neat asphalt emulsions.

A aplicação de pintura de ligação entre camadas asfálticas é prática comum em obras de pavimentos novos ou restaurações, sendo importante para garantir a aderência entre as camadas. Esse tratamento da interface geralmente é feito com emulsão asfáltica, que faz com que a estrutura do pavimento trabalhe como um sistema monolítico, evitando problemas de trincamento precoce por fadiga, ou escorregamentos. Esse trabalho tem como objetivo estudar a variabilidade de comportamento dos revestimentos asfálticos quanto à aderência na interface, tendo em vista a taxa aplicada de pintura de ligação, o tipo de emulsão (convencional ou modificada por polímero), a superfície de contato entre as camadas e a presença, ou não, de um sistema anti-reflexão de trincas (geotêxtil e grelha de fibra de vidro). A aderência foi medida por meio do ensaio de cisalhamento direto Leutner, em amostras produzidas em laboratório e extraídas de pista. Foram produzidas placas com dupla camada de revestimento asfáltico, sendo a camada superior um CBUQ (Concreto Betuminoso Usinado a Quente) e a inferior, ora SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer), ora CBUQ, variando a taxa de aplicação de pintura de ligação na interface (0,0; 0,25; 0,5 e 0,75 L/m2) e o tipo de emulsão aplicada (RR-1C, RR- 1C-E e RR-2C-E), além de testar duas diferentes dimensões para as amostras cilíndricas ensaiadas (100 e 150 mm de diâmetro). Os ensaios de cisalhamento direto foram feitos com carregamento monotônico, à taxa de deslocamento de 50mm/min e à temperatura de 20ºC. Realizou-se o mesmo ensaio também com velocidade de 1 mm/min para avaliar a influência desse parâmetro nos resultados de aderência para as três emulsões testadas. As amostras de pista, com 100 mm de diâmetro, foram retiradas de um trecho experimental na Rodovia Ayrton Senna (SP- 070), do km 38,000 ao 39,500. Os resultados do teste de aderência em laboratório demonstraram influência do tipo de emulsão, da presença de geotêxtil/grelha na interface, do diâmetro da amostra, da textura superficial entre camadas e da velocidade de ensaio nos valores de tensão cisalhante máxima e na taxa ótima de aplicação de emulsão. Os valores de taxa ótima de pintura de ligação foram maiores quando na presença de geotêxtil na interface e para superfícies de contato com maior macrotextura. Quanto à aderência, as amostras com grelha não apresentaram diferença significativa comparadas ao uso de interface somente com pintura de ligação, enquanto as amostras com geotêxtil na interface resultaram em valores bem 8 inferiores de tensão cisalhante máxima. Para ensaios com diferentes tipos de pintura de ligação, as amostras com emulsão modificada nem sempre apresentaram melhores resultados em relação às amostras com emulsão convencional. / Asphalt tack coat is commonly applied at the interface between asphalt layers during new pavement construction or overlay to ensure proper bond between the layers. This treatment at the interface, usually done with asphalt emulsion, allows the pavement structures to function as a monolithic system, avoiding problems like premature fatigue cracking, or slippage. This study aims to evaluate: (i) the influence of the tack coat type (neat or polymer modified asphalt emulsion), (ii) the application rate, (iii) the surface type, and (iv) the presence, or not, of an anti-reflective cracking interlayer (geotextile and fiber glass grid), in the adhesion properties between asphalt concrete layers. The adhesion between layers was tested through the Leutner shear test in laboratory and field samples. A double-layer system was produced with HMA as the top layer and SAMI (Stress Absorbing Membrane Interlayer), or HMA, as the bottom layer, varying the tack coat type (RR-1C, RR-1C-E e RR-2C-E), the application rate at the interface (0,0; 0,25; 0,50 and 0,75 L/m²) and the samples diameter (100 and 150 mm diameter). It was used the standard shear displacement rate of 50 mm/min, and the test temperature was set at 20°C. The same procedure was run with a displacement rate of 1 mm/min to evaluate its influence on the adhesion of three asphalt emulsions used as the tack coat. An experimental test section was constructed on Rodovia Ayrton Senna (SP-070), from km 38,000 to 39,500, and core samples (100 mm diameter) were extracted. The results of maximum shear stress demonstrate the influence of the tack coat type, the surface type, the sample diameter, the test displacement rate and the presence of a geotextile/grid on the adhesion at the interface between the asphalt layers,. Samples with grid at the interface presented similar results when compared with the samples with only tack coat at the interface. Samples with geotextile, however, presented significant lower values of maximum shear stress. The Leutner results showed that not always the modified asphalt emulsions present higher shear strength when compared to the neat asphalt emulsions.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-26T21:10:23Z No. of bitstreams: 1 JOÃO VITOR DE QUEIROZ MARQUES - DISSERTAÇÃO PPGEM 2015..pdf: 10546995 bytes, checksum: acf6dba421165a1333cc0862541902b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-26T21:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO VITOR DE QUEIROZ MARQUES - DISSERTAÇÃO PPGEM 2015..pdf: 10546995 bytes, checksum: acf6dba421165a1333cc0862541902b2 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Os compósitos poliméricos costumam ter uma elevada resistência mecânica em relação à sua densidade. Uma característica fundamental para que os materiais possam ser utilizados na engenharia é a previsibilidade de seu comportamento quanto ao carregamento. Devido à natureza heterogênea da estrutura dos compósitos e devido a interação entre suas fases constituintes as características deste material dependem das propriedades das fases constituintes, da fração volumétrica de cada fase constituinte, da iteração entre suas fases e do método de fabricação. Este trabalho trata do desenvolvimento de garras para ensaio mecânico, para materiais compósitos, que possibilitem obter o valor do cisalhamento interlaminar de compósitos poliméricos. O cisalhamento interlaminar permite avaliar, entre outras coisas, a influência do método de fabricação na resistência do compósito. Foram desenvolvidos dois tipos de garras: o tipo Iosipescu e o tipo V-notched Rail Shear. Para o desenvolvimento das garras de ensaio foi utilizada a metodologia seguinte: Projeto Informacional, Projeto conceitual, Projeto Preliminar, Projeto Detalhado, Fabricação e Testes. Além da montagem de um sistema de Instrumentação para avaliar a deformação localizada no centro dos corpos de prova. Os resultados obtidos com a garra Iosipescu apresentaram uma variação de 13,6% em relação a literatura, enquanto naquelas obtidas com a garra V-notched Rail Shear obtiveram uma variação de 3,9 % em relação a literatura.

[pt] Apresenta-se o estudo experimental do comportamento de um solo arenoso e de um solo argiloso, reforçado e não reforçado com cinza de bagaço de cana-deaçúcar e com cinza de casca de arroz, por meio da realização de ensaios de caracterização física e química e de ensaios de cisalhamento direto. Busca-se estabelecer padrões de comportamento que possam explicar a influência da adição das cinzas, relacionando-os com os parâmetros de resistência ao cisalhamento e de deformação do solo. Os ensaios foram realizados em amostras com teores que variaram entre 5-20 por cento. Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que a inserção de cinza de bagaço de cana-de-açúcar, aos solos argiloso e arenoso em estudo, mostra-se viável, uma vez que resultaram em melhoria dos parâmetros de resistência ou não causaram alterações significativas. Para a cinza de casca de arroz, em misturas com solo arenoso, a aplicação não se mostrou viável, visto que, para ambos os teores de cinza, houve um decréscimo no ângulo de atrito e nenhum acréscimo de coesão. Nas misturas com solo argiloso, a aplicação da mesma cinza mostrou-se viável, haja vista que sua aplicação resultou em melhoria dos parâmetros de resistência. Quanto ao teor de cinza para as misturas com solo argiloso, verificou-se que o melhor comportamento obtido foi com o teor de 20 por cento, para as misturas com ambas as cinzas. Para as misturas com areia, como não houve um aumento proporcional da resistência com o aumento do teor das cinzas foi difícil determinar um teor ótimo de cinza a ser utilizado. Os resultados obtidos neste estudo, em geral, mostraram-se satisfatórios e cumpriram os objetivos iniciais propostos com relação à investigação do comportamento solo-cinza para utilização em obras geotécnicas. / [en] This paper presents the experimental study of the behavior of a sandy soil and a clay soil, reinforced and unreinforced with sugarcane bagasse ash and rice husk ash, by performing physical and chemical characterization tests and direct shear tests. The aim is to establish patterns of behavior that may explain the influence of the addition of ashes, relating them to the shear strength parameters and soil deformation. The tests were carried out on samples with concentrations ranging from 5-20 percent. Through the results, it was possible to conclude that the inclusion of sugarcane bagasse ash, to clay and sandy soils under study, proves viable, since it resulted in improved strength parameters or did not cause significant alterations. For the rice husk ash in mixtures with sandy soil, the application was not feasible, since for both ash contents there was a decrease in the friction angle and no increase in the cohesion. In blends with clay soil, the application of the same ash proved to be feasible, given that its application resulted in improvement of resistance parameters. As for the ash content for mixtures containing clay soil, it was found that the best performance was obtained with 20 percent content for mixtures with both ashes. For mixtures with sand, as there was not a proportional increase in resistance with increasing content of ash it was difficult to determine an optimal ash content to be used. The results of this study generally were satisfactory and met the initial proposed objectives in relation to soil-ash behavioral research for use in geotechnical works.

Esta tese apresenta os princípios e a formulação de um modelo não-linear de atrito estático em interface de concreto areia. A hipótese básica para desenvolvimento das equações consiste na ocorrência do atrito de deslizamento (atrito verdadeiro), do atrito de rolamento (rearranjo das partículas) e da dilatância (variação de volume durante o cisalhamento). A solução analítica do modelo considera o efeito da rugosidade da superfície de contato, da curva granulométrica da areia e do seu estado de compacidade inicial. Foram realizados ensaios de cisalhamento direto com carga normal constante em interface de contato entre concreto e areia com seção de 500 mm x 500 mm com o objetivo de permitir a calibração do modelo proposto. É discutida e sugerida a incorporação da equação constitutiva desse modelo em análises de interação solo-estrutura via método dos elementos finitos. Sua aplicabilidade é demonstrada através da análise 1D e 2D de estacas de atrito executadas em areia e submetidas a carregamentos de compressão / This thesis presents the principles and formulation underlying a concrete-sand interface nonlinear static friction model. The basic hypothesis employed in the development of the model equation takes into account the interface sliding friction (true friction), a rolling friction (particle rearrangement) and dilatancy(volume variation during shear). The model analytical solution considers the effect of roughness of the contact surface, the grain size distribution and its initial state of compactness of the sand. To calibrate the proposed model, a direct shear stress test under constant load was carried out along a 500mm x 500mm section concrete-sand interface. Furthermore, a discussion and suggestion of the inclusion of the model constitutive equation applied to the analysis of soil-structure interaction using the finite element method are presented. The applicability of the proposed model is proven through the analysis of 1-D and 2-D skin friction piles made of sand mass subjected to compression load

Objetivo: verificar, através de análise por elementos finitos e de uma etapa experimental, se o ensaio de torção, como ensaio de resistência de interfaces adesivas, seria capaz de levar os espécimes à ruptura sob tensões de cisalhamento e se ele seria vantajoso em relação ao ensaio de cisalhamento. Material e Método: para a análise de tensões pelo método dos elementos finitos, os modelos tridimensionais dos dois ensaios foram constituídos por cilindro de compósito, uma camada de adesivo e um cilindro de dentina com maior diâmetro. Os espécimes foram simulados nos tamanhos convencional e micro, numa proporção de 5:1, exceto pela camada de adesivo, de espessura constante. Foram simulados dois módulos de elasticidade do cilindro de compósito (híbrido e baixa viscosidade) e, para os modelos de cisalhamento, variaram as distâncias entre o local de carregamento e a interface adesiva. Foram analisados os valores das tensões máxima principal e cisalhamento máximo e a proporção entre elas ao longo da interface dentina/adesivo; a direção dos vetores de tensão máxima principal; e o local dos picos de tensão. Na etapa experimental, foram construídos cilindros de compósito (híbrido e de baixa viscosidade) nos tamanhos convencional e micro, aderidos a uma superfície de dentina bovina por meio de três sistemas adesivos. O esforço de cisalhamento foi aplicado com fio ortodôntico a uma distância da interface adesiva baseada na literatura e, para os ensaios de torção e microtorção, foram desenvolvidos dispositivos específicos para a aplicação do torque. Os resultados de tensão de ruptura foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey. Todas as superfícies de fratura foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. As frequências das fraturas adesivas e coesivas foram submetidas ao teste exato de Fisher e relacionadas aos valores de tensão de ruptura experimentais, bem como suas características foram relacionadas às tensões observadas pelo método dos elementos finitos. Os parâmetros experimentais de comparação entre os ensaios foram: poder de detecção de diferenças significantes entre os sistemas adesivos; constância da classificação relativa dos mesmos ao alterar as configurações dos ensaios e frequências dos tipos de fratura. Resultados: ambos os ensaios apresentaram um estado complexo de tensões com distribuição nãouniforme. Não foi notada menor sensibilidade dos resultados do ensaio de torção às mudanças das configurações do teste, nem uma maior capacidade para detectar diferenças significantes entre os adesivos do que o ensaio de cisalhamento. O ensaio de torção apresentou maior dificuldade de execução prática e maiores frequências de fraturas coesivas, porém, estas ocorreram mais no cilindro de compósito, enquanto no cisalhamento, ocorreram mais na dentina. Não houve certeza sobre o tipo de tensão que tenha levado à fratura nos dois tipos de ensaio. Conclusões: embora não se tenha certeza se o ensaio de torção leva à ruptura sob tensões de cisalhamento e tenham sido notadas desvantagens práticas de execução do ensaio, este apresenta uma característica que sugere novos estudos: ocorrência de fraturas coesivas principalmente no cilindro de compósito, o que poderia, talvez, ser resolvido com o reforço do material do cilindro. / Objective: verify, by finite element analysis (FEA) and laboratorial tests, if the torsion bond strength test is able to lead adhesive interface to fracture under shear stress and if it would be more advantageous than wire-loop shear test. Material and method: for stress analysis by finite element method, the 3D models of both tests consisted of a resin composite cylinder, an adhesive layer and a dentin cylinder with a larger diameter. The specimens were simulated with both conventional and micro sizes, in a 5:1 ratio, except for the adhesive layer, kept in a constant thickness. Two values of elastic modulus were simulated for the composite cylinder (hybrid and flowable). For the shear models, different distances were simulated between the load point and the adhesive interface. The values of maximum principal and maximum shear stresses and the ratio between both types were analyzed along the adhesive interface, as well as the maximum principal vectors direction and the local of stress peaks. For the laboratorial tests, cylinders of hybrid and flowable resin composite, in both micro and conventional sizes, were adhered onto dentin surfaces by means of 3 adhesive systems. The shear load was applied with a metallic wire-loop at distances from the interface based on literature and, for the torsion test, the torque was applied by specific apparatus developed for that. The values of bond strength were submitted to analysis of variance and Tukeys test. Fracture surfaces were analyzed by scan electron microscopy. The frequencies of fracture types were compared by Fishers test and its relationship with bond strength values were verified, as well as the relationship between fracture features and stresses results obtained by FEA. The experimental parameters for comparison between both tests were: ability for detecting significant differences among the 3 adhesives, change of adhesives ranking while varying the test configuration and frequency of fracture types. Results: both tests showed non-uniform stress distribution. It was not noticed a lower sensibility of torsion test results to changes of the test configurations, nor a major ability for detecting significant differences among the adhesive systems than showed the shear test. The torsion test showed to be more difficult to execute and exhibited a higher frequency of cohesive fracture, however, that occurred most of the time in the composite cylinder, while it occurred mainly in dentin in shear test. There was no certainty about the kind of stress that lead to specimen fracture in both tests. Conclusions: although there was no certainty about the kind of stress that lead to specimen fracture and the major difficulty of execution of torsion test, this test exhibited a feature that suggests future studies: the occurrence of cohesive fracture mainly in the composite cylinder, which could be solved, maybe, by reinforcing the cylinder material.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6632_1.pdf: 6764865 bytes, checksum: 22507d03f369d858a9f0f728efb1c48b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta tese apresenta uma avaliação da resistência ao cisalhamento de resíduos sólidos urbanos com codisposição de lodo de tratamento de esgoto. Neste sentido, verifica-se através de ensaios de cisalhamento direto de grandes dimensões sua influência nos parâmetros de resistência, e por outro lado, verifica-se através de reatores em escala de laboratório a alteração dos processos biodegradativos dos resíduos sólidos na geração de gases (concentração, pressão e vazão). Avalia-se também, a influência de materiais fibrosos presentes nos resíduos (plásticos, têxteis, dentre outros) como elemento de reforço na resistência ao cisalhamento. Para o desenvolvimento desta pesquisa, foi construído um equipamento de cisalhamento direto de grandes dimensões onde foram realizados ensaios com amostras com três diferentes composições, utilizando-se resíduos sólidos pré-tratados mecanicamente, sendo: 1) amostra total; 2) resíduos com redução dos materiais fibrosos; 3) resíduos com adição de lodo. Finalmente, foi realizada uma análise de estabilidade de taludes de RSU, utilizando-se a geometria usual de projetos de aterros sanitários, onde foram considerados: sua composição com e sem codisposição de lodo; o efeito das fibras como componente de reforço; e a influência de poro-pressão de lixiviados e do biogás. Os resultados da pesquisa mostram a importância dos componentes fibrosos na resistência ao cisalhamento dos resíduos sólidos, conferindo altos valores aos parâmetros de resistência devido à tensão de tração das fibras. Verificou-se também que é possível se atingir poro-pressões de biogás e lixiviado muito altas, dentro de uma situação de estabilidade

[pt] Neste trabalho, analisou-se a influência da sucção na resistência ao cisalhamento de um solo residual jovem de filito da região metropolitana de Belo Horizonte (MG). A fim de determinar a resistência ao cisalhamento do solo não saturado, foram realizados ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada em amostras indeformadas e teor de umidade natural. Foram feitos também ensaios de cisalhamento direto convencional, em corpos de prova indeformados e submersos. Tais ensaios foram executados com diferentes níveis de tensão. Determinaram-se as curvas de retenção de umidade através do método do papel filtro, para se obter a relação entre a sucção e o teor de umidade do solo. O programa experimental compreendeu também ensaios de caracterização geotécnica, análises químico- mineralógicas. A partir da análise dos resultados de ensaios de cisalhamento direto convencional e com sucção controlada foi possível estabelecer uma envoltória de resistência ao cisalhamento em três dimensões para o solo estudado, função das variáveis de tensão ((sigma)-ua) e (ua-uw). Também são apresentadas algumas considerações sobre a influência da sucção na compressibilidade do material. Por fim, fez-se uma comparação dos resultados obtidos para a resistência ao cisalhamento com estimativas indiretas através de formulações simplificadas que usam os parâmetros efetivos de resistência e a curva característica de sucção (i.e. Lytton, 1995; Vanapalli et al., 1996; Fredlund et al., 1996; Oberg e Sallfors, 1997), assim como com outros resultados encontrados na literatura técnica. / [en] This work intends to evaluate the influence of suction in the shear strength of a young residual filite soil from Belo Horizonte city, of Minas Gerais, Brazil. The experimental program included conventional tests of geotechnical, chemical and mineralogical characterization. The relationship between suction and water content of soil was obtained by the filter paper method and represented graphically by soil-water characteristic curves (SWCC). In order to determine the shear strength of unsaturated soil, direct shear tests with controlled suction were executed with soil samples in their natural state. In addition, conventional shear strength tests were performed with undisturbed and submersed specimens. Both types of tests were performed with different values of stress. From the analysis of the tests´ results it was possible to establish a three- dimensional shear strength envelope in function of the stress state variables ((sigma)-ua) and (ua-uw). Moreover, some considerations about the influence of stress variables in compressibility of soil are discussed. Finally, a comparison of the results obtained for the soil´s shear strength was made with different prediction models using the SWCC and the effective strength parameters (i.e. Lytton, 1995; Vanapalli et al., 1996; Fredlund et al., 1996; Oberg e Sallfors, 1997). The results were also compared with other data found in the literature.

Objetivo: verificar, através de análise por elementos finitos e de uma etapa experimental, se o ensaio de torção, como ensaio de resistência de interfaces adesivas, seria capaz de levar os espécimes à ruptura sob tensões de cisalhamento e se ele seria vantajoso em relação ao ensaio de cisalhamento. Material e Método: para a análise de tensões pelo método dos elementos finitos, os modelos tridimensionais dos dois ensaios foram constituídos por cilindro de compósito, uma camada de adesivo e um cilindro de dentina com maior diâmetro. Os espécimes foram simulados nos tamanhos convencional e micro, numa proporção de 5:1, exceto pela camada de adesivo, de espessura constante. Foram simulados dois módulos de elasticidade do cilindro de compósito (híbrido e baixa viscosidade) e, para os modelos de cisalhamento, variaram as distâncias entre o local de carregamento e a interface adesiva. Foram analisados os valores das tensões máxima principal e cisalhamento máximo e a proporção entre elas ao longo da interface dentina/adesivo; a direção dos vetores de tensão máxima principal; e o local dos picos de tensão. Na etapa experimental, foram construídos cilindros de compósito (híbrido e de baixa viscosidade) nos tamanhos convencional e micro, aderidos a uma superfície de dentina bovina por meio de três sistemas adesivos. O esforço de cisalhamento foi aplicado com fio ortodôntico a uma distância da interface adesiva baseada na literatura e, para os ensaios de torção e microtorção, foram desenvolvidos dispositivos específicos para a aplicação do torque. Os resultados de tensão de ruptura foram submetidos à análise de variância e teste de Tukey. Todas as superfícies de fratura foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. As frequências das fraturas adesivas e coesivas foram submetidas ao teste exato de Fisher e relacionadas aos valores de tensão de ruptura experimentais, bem como suas características foram relacionadas às tensões observadas pelo método dos elementos finitos. Os parâmetros experimentais de comparação entre os ensaios foram: poder de detecção de diferenças significantes entre os sistemas adesivos; constância da classificação relativa dos mesmos ao alterar as configurações dos ensaios e frequências dos tipos de fratura. Resultados: ambos os ensaios apresentaram um estado complexo de tensões com distribuição nãouniforme. Não foi notada menor sensibilidade dos resultados do ensaio de torção às mudanças das configurações do teste, nem uma maior capacidade para detectar diferenças significantes entre os adesivos do que o ensaio de cisalhamento. O ensaio de torção apresentou maior dificuldade de execução prática e maiores frequências de fraturas coesivas, porém, estas ocorreram mais no cilindro de compósito, enquanto no cisalhamento, ocorreram mais na dentina. Não houve certeza sobre o tipo de tensão que tenha levado à fratura nos dois tipos de ensaio. Conclusões: embora não se tenha certeza se o ensaio de torção leva à ruptura sob tensões de cisalhamento e tenham sido notadas desvantagens práticas de execução do ensaio, este apresenta uma característica que sugere novos estudos: ocorrência de fraturas coesivas principalmente no cilindro de compósito, o que poderia, talvez, ser resolvido com o reforço do material do cilindro. / Objective: verify, by finite element analysis (FEA) and laboratorial tests, if the torsion bond strength test is able to lead adhesive interface to fracture under shear stress and if it would be more advantageous than wire-loop shear test. Material and method: for stress analysis by finite element method, the 3D models of both tests consisted of a resin composite cylinder, an adhesive layer and a dentin cylinder with a larger diameter. The specimens were simulated with both conventional and micro sizes, in a 5:1 ratio, except for the adhesive layer, kept in a constant thickness. Two values of elastic modulus were simulated for the composite cylinder (hybrid and flowable). For the shear models, different distances were simulated between the load point and the adhesive interface. The values of maximum principal and maximum shear stresses and the ratio between both types were analyzed along the adhesive interface, as well as the maximum principal vectors direction and the local of stress peaks. For the laboratorial tests, cylinders of hybrid and flowable resin composite, in both micro and conventional sizes, were adhered onto dentin surfaces by means of 3 adhesive systems. The shear load was applied with a metallic wire-loop at distances from the interface based on literature and, for the torsion test, the torque was applied by specific apparatus developed for that. The values of bond strength were submitted to analysis of variance and Tukeys test. Fracture surfaces were analyzed by scan electron microscopy. The frequencies of fracture types were compared by Fishers test and its relationship with bond strength values were verified, as well as the relationship between fracture features and stresses results obtained by FEA. The experimental parameters for comparison between both tests were: ability for detecting significant differences among the 3 adhesives, change of adhesives ranking while varying the test configuration and frequency of fracture types. Results: both tests showed non-uniform stress distribution. It was not noticed a lower sensibility of torsion test results to changes of the test configurations, nor a major ability for detecting significant differences among the adhesive systems than showed the shear test. The torsion test showed to be more difficult to execute and exhibited a higher frequency of cohesive fracture, however, that occurred most of the time in the composite cylinder, while it occurred mainly in dentin in shear test. There was no certainty about the kind of stress that lead to specimen fracture in both tests. Conclusions: although there was no certainty about the kind of stress that lead to specimen fracture and the major difficulty of execution of torsion test, this test exhibited a feature that suggests future studies: the occurrence of cohesive fracture mainly in the composite cylinder, which could be solved, maybe, by reinforcing the cylinder material.