Este trabalho é parte integrante de uma linha de pesquisa destinada ao estudo de viabilidade técnica de melhoramento artificial de camadas de solo. Objetiva-se com este trabalho contribuir para a viabilização de uso de solos melhorados para suporte de fundações superficiais. O estudo baseou-se em resultados experimentais de provas de carga em placas circulares de 0,30m e 0,60m de diâmetro sobre camadas de solo melhorado com cimento (teor de 5%) de 0,15m, 0,30111 e 0,60m de espessura. Os diâmetros das placas (D) e as espessuras das camadas de solo melhorado com cimento (H) foram fixados de forma a obter-se três valores distintos da relação H/D, correspondendo a 0,5, 1 e 2. Os resultados, representados adimensionalmente através de relações entre a tensão normalizada e o recalque relativo, demonstram a influência da espessura da camada de solo melhorado no comportamento de fbndações superficiais submetidas a carregamento vertical. Uma correlação de natureza semiempirica é desenvolvida de forma a permitir a previsão da magnitude de recalques e tensões de ruptura de sapatas a partir de resultados de ensaios de placa. Foram também avaliados a aplicabiidade de modelos analíticos para fundações superficiais assentes em perfis de solos não homegêneos com características coesivo-fnccionais. Neste sentido, apresenta-se urna comparação quantitativa e qualitativa entre os diversos métodos de previsão da capacidade de suporte e recalques, bem como uma validação das proposições através de comparações entre resultados calculados e medidos experimentalmente em campo. Os principais resultados obtidos na pesquisa são: [a] melhora de desempenho das fundações quando apoiadas em solos tratados, [b] dificuldade de previsão das cargas de ruptura e níveis de recalques em fundações apoiadas em solos estratifcados através de métodos analíticos, refletindo a complexidade deste problema de interação solo-estrutura e [c] desenvolvimento de uma metodologia semi-empírica para estimativa do comportamento de fùndações superíiciais com base em resultados de ensaios de placa. / The study of the technical viability of soil improvement with cement and its application to support shallow foundations are the aims of the present research. Data are presented comparing the load-settlement behaviour of circular steel plate loading tests 0,30m and 0,60m diameter resting on improved layers (5% degree of cementation) 0,15m, 0,30111 and 0,60m thick. The diameter of the plates (D) and the thickness of the cemented layers (H) have been selected in order to produce ratios of D/H of 0,5, 1 and 2. The results are expressed in t e m of dimensionless variables in a plot of norrnalised applied pressures versus relative settiements. The infiuence of soíl cemented layers on the load-settlement response of shallow foundations is clearly demonstrated. A semi-empirical correlation is developed in an attempt to assess the magnitude of settlements and to estimate bearing capacity of the plate loadig test results. Additionally, the existing analytical formulations for predicting the behaviour of shaiiow foundations on stratified soil profiles of cohesive-fnctional nature have been revised. A comparison of the analytical predictions and experimental measurements was produced and some parametrical study of the influente of the various pararneters used in the analysis is presented. The main conclusions of the work are summarised as follows: [a] the benefits of having an improved soil layer irnmediate below the foundation element was clearly demonstrated by observing the overd behaviour of the load tests, [b] the existing closed form solutions can not rnodel precisely the load-settlement behaviour of such a complex soilsuucture interaction problem and [c] the semi-empirical proposition developed to predict the behaviour of the load tests can be useful to estimate settlements and bearing capacity of foundations on cohesive-fiictional soil layers.

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de camadas superficiais de solo melhorado como base de fundações superficiais. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de placa de 30 cm de diâmetro sobre camadas de solo residual compactado e de solo tratado com cimento (teor de 5% de cimento), ambas com 60 cm de espessura. O programa experimental também incluiu a retirada de amostras de campo das camadas de solo melhorado para a execução de ensaios triaxiais drenados (CID) com medida interna de deformações, a fim de obter parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. Uma comparação entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras retiradas em campo e moldadas em laboratório (Rohlfes Junior, 1996) é apresentada. A diferença entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras de campo e laboratório foi significativa para o caso das amostras de solo melhorado com cimento, tal fato é atribuído principalmente a dificuldade de mistura em campo. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga x recalque das placas assentes sobre camadas de solo melhorado. O modelo Pseudo-Elástico Não Linear (Hiperbólico) foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento dos novos materiais. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento carga x recalque do solo natural (Cudmani, 1994). A analise do comportamento de fundações superficiais assentes em solos estratificados, através de simulações numéricas, demonstrou ser eficiente para a previsão do comportamento carga x recalque das mesmas. / The aim of this research is to study the behavior of layers of improved soil as a base for shallow foundations. In this work, plate loading tests of 30 cm diameter have been performed over layers of compacted soil and soil-cement mixtures (5% of cement in weight), both with 60 cm of thickness. The experimental program has also included sampling of improved soils in the field and the execution of drained triaxial tests with interna1 measurement of deformation. The triaxial tests results were used to obtain constitutive parameters for numerical simulation of the plate loading tests. A comparison between results of triaxial tests with samples collected in the field and obtained in laboratory conditions (Rohlfes Junior, 1996) is presented. The difference between field and laboratory samples was significant mainly for soil-cement mixture, due to field mixing problems. The finite element method was used to simulate the load-settlement behavior of plates based on improved soil layers. The hyperbolic model was used in the numerical analysis to reproduce the stress-strain behavior of the new materials. The results of the plate loading tests on layers of improved soils have shown an increase of bearing capacity, as well as, a reduction of settlements when compared to the test on natural soil (Cudmani, 1994). The analysis of the behavior of shallow foundations based in layered soils, through numerical simulation, have shown its efíiciency in forecasting load-settlement behavior in the field.

Este trabalho é parte integrante de uma linha de pesquisa destinada ao estudo de viabilidade técnica de melhoramento artificial de camadas de solo. Objetiva-se com este trabalho contribuir para a viabilização de uso de solos melhorados para suporte de fundações superficiais. O estudo baseou-se em resultados experimentais de provas de carga em placas circulares de 0,30m e 0,60m de diâmetro sobre camadas de solo melhorado com cimento (teor de 5%) de 0,15m, 0,30111 e 0,60m de espessura. Os diâmetros das placas (D) e as espessuras das camadas de solo melhorado com cimento (H) foram fixados de forma a obter-se três valores distintos da relação H/D, correspondendo a 0,5, 1 e 2. Os resultados, representados adimensionalmente através de relações entre a tensão normalizada e o recalque relativo, demonstram a influência da espessura da camada de solo melhorado no comportamento de fbndações superficiais submetidas a carregamento vertical. Uma correlação de natureza semiempirica é desenvolvida de forma a permitir a previsão da magnitude de recalques e tensões de ruptura de sapatas a partir de resultados de ensaios de placa. Foram também avaliados a aplicabiidade de modelos analíticos para fundações superficiais assentes em perfis de solos não homegêneos com características coesivo-fnccionais. Neste sentido, apresenta-se urna comparação quantitativa e qualitativa entre os diversos métodos de previsão da capacidade de suporte e recalques, bem como uma validação das proposições através de comparações entre resultados calculados e medidos experimentalmente em campo. Os principais resultados obtidos na pesquisa são: [a] melhora de desempenho das fundações quando apoiadas em solos tratados, [b] dificuldade de previsão das cargas de ruptura e níveis de recalques em fundações apoiadas em solos estratifcados através de métodos analíticos, refletindo a complexidade deste problema de interação solo-estrutura e [c] desenvolvimento de uma metodologia semi-empírica para estimativa do comportamento de fùndações superíiciais com base em resultados de ensaios de placa. / The study of the technical viability of soil improvement with cement and its application to support shallow foundations are the aims of the present research. Data are presented comparing the load-settlement behaviour of circular steel plate loading tests 0,30m and 0,60m diameter resting on improved layers (5% degree of cementation) 0,15m, 0,30111 and 0,60m thick. The diameter of the plates (D) and the thickness of the cemented layers (H) have been selected in order to produce ratios of D/H of 0,5, 1 and 2. The results are expressed in t e m of dimensionless variables in a plot of norrnalised applied pressures versus relative settiements. The infiuence of soíl cemented layers on the load-settlement response of shallow foundations is clearly demonstrated. A semi-empirical correlation is developed in an attempt to assess the magnitude of settlements and to estimate bearing capacity of the plate loadig test results. Additionally, the existing analytical formulations for predicting the behaviour of shaiiow foundations on stratified soil profiles of cohesive-fnctional nature have been revised. A comparison of the analytical predictions and experimental measurements was produced and some parametrical study of the influente of the various pararneters used in the analysis is presented. The main conclusions of the work are summarised as follows: [a] the benefits of having an improved soil layer irnmediate below the foundation element was clearly demonstrated by observing the overd behaviour of the load tests, [b] the existing closed form solutions can not rnodel precisely the load-settlement behaviour of such a complex soilsuucture interaction problem and [c] the semi-empirical proposition developed to predict the behaviour of the load tests can be useful to estimate settlements and bearing capacity of foundations on cohesive-fiictional soil layers.

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de camadas superficiais de solo melhorado como base de fundações superficiais. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de placa de 30 cm de diâmetro sobre camadas de solo residual compactado e de solo tratado com cimento (teor de 5% de cimento), ambas com 60 cm de espessura. O programa experimental também incluiu a retirada de amostras de campo das camadas de solo melhorado para a execução de ensaios triaxiais drenados (CID) com medida interna de deformações, a fim de obter parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. Uma comparação entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras retiradas em campo e moldadas em laboratório (Rohlfes Junior, 1996) é apresentada. A diferença entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras de campo e laboratório foi significativa para o caso das amostras de solo melhorado com cimento, tal fato é atribuído principalmente a dificuldade de mistura em campo. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga x recalque das placas assentes sobre camadas de solo melhorado. O modelo Pseudo-Elástico Não Linear (Hiperbólico) foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento dos novos materiais. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento carga x recalque do solo natural (Cudmani, 1994). A analise do comportamento de fundações superficiais assentes em solos estratificados, através de simulações numéricas, demonstrou ser eficiente para a previsão do comportamento carga x recalque das mesmas. / The aim of this research is to study the behavior of layers of improved soil as a base for shallow foundations. In this work, plate loading tests of 30 cm diameter have been performed over layers of compacted soil and soil-cement mixtures (5% of cement in weight), both with 60 cm of thickness. The experimental program has also included sampling of improved soils in the field and the execution of drained triaxial tests with interna1 measurement of deformation. The triaxial tests results were used to obtain constitutive parameters for numerical simulation of the plate loading tests. A comparison between results of triaxial tests with samples collected in the field and obtained in laboratory conditions (Rohlfes Junior, 1996) is presented. The difference between field and laboratory samples was significant mainly for soil-cement mixture, due to field mixing problems. The finite element method was used to simulate the load-settlement behavior of plates based on improved soil layers. The hyperbolic model was used in the numerical analysis to reproduce the stress-strain behavior of the new materials. The results of the plate loading tests on layers of improved soils have shown an increase of bearing capacity, as well as, a reduction of settlements when compared to the test on natural soil (Cudmani, 1994). The analysis of the behavior of shallow foundations based in layered soils, through numerical simulation, have shown its efíiciency in forecasting load-settlement behavior in the field.

Este trabalho é parte integrante de uma linha de pesquisa destinada ao estudo de viabilidade técnica de melhoramento artificial de camadas de solo. Objetiva-se com este trabalho contribuir para a viabilização de uso de solos melhorados para suporte de fundações superficiais. O estudo baseou-se em resultados experimentais de provas de carga em placas circulares de 0,30m e 0,60m de diâmetro sobre camadas de solo melhorado com cimento (teor de 5%) de 0,15m, 0,30111 e 0,60m de espessura. Os diâmetros das placas (D) e as espessuras das camadas de solo melhorado com cimento (H) foram fixados de forma a obter-se três valores distintos da relação H/D, correspondendo a 0,5, 1 e 2. Os resultados, representados adimensionalmente através de relações entre a tensão normalizada e o recalque relativo, demonstram a influência da espessura da camada de solo melhorado no comportamento de fbndações superficiais submetidas a carregamento vertical. Uma correlação de natureza semiempirica é desenvolvida de forma a permitir a previsão da magnitude de recalques e tensões de ruptura de sapatas a partir de resultados de ensaios de placa. Foram também avaliados a aplicabiidade de modelos analíticos para fundações superficiais assentes em perfis de solos não homegêneos com características coesivo-fnccionais. Neste sentido, apresenta-se urna comparação quantitativa e qualitativa entre os diversos métodos de previsão da capacidade de suporte e recalques, bem como uma validação das proposições através de comparações entre resultados calculados e medidos experimentalmente em campo. Os principais resultados obtidos na pesquisa são: [a] melhora de desempenho das fundações quando apoiadas em solos tratados, [b] dificuldade de previsão das cargas de ruptura e níveis de recalques em fundações apoiadas em solos estratifcados através de métodos analíticos, refletindo a complexidade deste problema de interação solo-estrutura e [c] desenvolvimento de uma metodologia semi-empírica para estimativa do comportamento de fùndações superíiciais com base em resultados de ensaios de placa. / The study of the technical viability of soil improvement with cement and its application to support shallow foundations are the aims of the present research. Data are presented comparing the load-settlement behaviour of circular steel plate loading tests 0,30m and 0,60m diameter resting on improved layers (5% degree of cementation) 0,15m, 0,30111 and 0,60m thick. The diameter of the plates (D) and the thickness of the cemented layers (H) have been selected in order to produce ratios of D/H of 0,5, 1 and 2. The results are expressed in t e m of dimensionless variables in a plot of norrnalised applied pressures versus relative settiements. The infiuence of soíl cemented layers on the load-settlement response of shallow foundations is clearly demonstrated. A semi-empirical correlation is developed in an attempt to assess the magnitude of settlements and to estimate bearing capacity of the plate loadig test results. Additionally, the existing analytical formulations for predicting the behaviour of shaiiow foundations on stratified soil profiles of cohesive-fnctional nature have been revised. A comparison of the analytical predictions and experimental measurements was produced and some parametrical study of the influente of the various pararneters used in the analysis is presented. The main conclusions of the work are summarised as follows: [a] the benefits of having an improved soil layer irnmediate below the foundation element was clearly demonstrated by observing the overd behaviour of the load tests, [b] the existing closed form solutions can not rnodel precisely the load-settlement behaviour of such a complex soilsuucture interaction problem and [c] the semi-empirical proposition developed to predict the behaviour of the load tests can be useful to estimate settlements and bearing capacity of foundations on cohesive-fiictional soil layers.

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de camadas superficiais de solo melhorado como base de fundações superficiais. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de placa de 30 cm de diâmetro sobre camadas de solo residual compactado e de solo tratado com cimento (teor de 5% de cimento), ambas com 60 cm de espessura. O programa experimental também incluiu a retirada de amostras de campo das camadas de solo melhorado para a execução de ensaios triaxiais drenados (CID) com medida interna de deformações, a fim de obter parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. Uma comparação entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras retiradas em campo e moldadas em laboratório (Rohlfes Junior, 1996) é apresentada. A diferença entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras de campo e laboratório foi significativa para o caso das amostras de solo melhorado com cimento, tal fato é atribuído principalmente a dificuldade de mistura em campo. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga x recalque das placas assentes sobre camadas de solo melhorado. O modelo Pseudo-Elástico Não Linear (Hiperbólico) foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento dos novos materiais. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento carga x recalque do solo natural (Cudmani, 1994). A analise do comportamento de fundações superficiais assentes em solos estratificados, através de simulações numéricas, demonstrou ser eficiente para a previsão do comportamento carga x recalque das mesmas. / The aim of this research is to study the behavior of layers of improved soil as a base for shallow foundations. In this work, plate loading tests of 30 cm diameter have been performed over layers of compacted soil and soil-cement mixtures (5% of cement in weight), both with 60 cm of thickness. The experimental program has also included sampling of improved soils in the field and the execution of drained triaxial tests with interna1 measurement of deformation. The triaxial tests results were used to obtain constitutive parameters for numerical simulation of the plate loading tests. A comparison between results of triaxial tests with samples collected in the field and obtained in laboratory conditions (Rohlfes Junior, 1996) is presented. The difference between field and laboratory samples was significant mainly for soil-cement mixture, due to field mixing problems. The finite element method was used to simulate the load-settlement behavior of plates based on improved soil layers. The hyperbolic model was used in the numerical analysis to reproduce the stress-strain behavior of the new materials. The results of the plate loading tests on layers of improved soils have shown an increase of bearing capacity, as well as, a reduction of settlements when compared to the test on natural soil (Cudmani, 1994). The analysis of the behavior of shallow foundations based in layered soils, through numerical simulation, have shown its efíiciency in forecasting load-settlement behavior in the field.

The dimensioning of shallow foundations requires the professional to define clearly and objectively, for the soil in question, the load capacity and forecast the settlings of the foundation submitted to the structure having as base its mechanical properties obtained through field and/or laboratory investigation. One of the safest ways to take this decision is based on information from plate load tests because through this it is possible to reproduce in a minor proportion the real behavior of the future foundation, perhaps using this as a tool to help in the decision making to dimension shallow foundations, contributing to a more efficient development of the foundation work. The present work is about the analysis of the CEEG/UFSM soil behavior through tests on direct load proof on foundation field (plate load test). The research is divided, basically into two great phases. There was an experimental phase which comprehended geotechnical characterization trials and plate load tests to evaluate the behavior tension-settling of foundation. There were 7 plate load tests in 3 ditches dug manually up to 0,7 m depth. Plates with 15, 30 and 50 cm diameter were used and the reaction system was formed by reaction piles united by a reaction beam. The second phase was the analysis of the results obtained, analyzed through curves tension-settling of foundation, where some criteria were applied to define the rupture tension and some considerations were done on the settling of foundation forecast and scale effect. / O dimensionamento de fundações superficiais requer que o profissional defina de forma clara e objetiva, para o solo em questão, a capacidade de carga e a previsão dos recalques que se submete à estrutura, baseando-se em suas propriedades mecânicas obtidas em investigações de campo e/ou laboratório. Uma das formas mais seguras de se tomar essa decisão está baseada nas informações advindas do ensaio de carregamento direto sobre placas, pois, através dele, se reproduz em escala reduzida o comportamento real da futura fundação, podendo servir como ferramenta de auxílio na tomada de decisão para o dimensionamento de fundações superficiais, contribuindo para o desenvolvimento mais eficaz das obras de fundação. O presente trabalho trata da análise do comportamento do solo do CEEG/UFSM através do ensaio de prova de carga direta sobre terreno de fundação (ensaio de placa). A pesquisa dividiu-se basicamente em duas grandes etapas. Uma etapa experimental, a qual compreendeu ensaios de caracterização geotécnica e ensaios de placa para a avaliação do comportamento tensão-recalque. Realizou-se 7 ensaios de placa em três trincheiras escavadas manualmente até a profundidade de 0,7 metros. Utilizou-se placas de 15, 30 e 50 cm de diâmetro e o sistema de reação compreendia estacas de reação unidas por uma viga de reação. A segunda etapa consistiu na análise dos resultados obtidos, analisados através de curvas tensão-recalque, as quais se aplicaram alguns critérios para definir a tensão de ruptura e fez-se algumas considerações sobre a previsão de recalques e o efeito escala.

[pt] Este estudo avaliou a influência da inclusão de fibra de coco como reforço de solo. A fibra de coco utilizada foi obtida por processo mecânico na empresa ECOFIBRA, que possui uma parceria com a Companhia de Limpeza Urbana da cidade do Rio de Janeiro (COMLURB) em projeto piloto de coleta seletiva das cascas de coco verde. Foi realizada uma comparação entre a areia pura e a areia reforçada com fibras de coco para avaliar o comportamento carga-recalque por meio de ensaios de placa em verdadeira grandeza. O objetivo é usar a fibra de coco que normalmente é descartada em grande quantidade, após o consumo do fruto. Procura-se estabelecer padrões de comportamento que possam explicar a influência da inclusão de fibras aleatoriamente distribuídas e de fibras colocadas no formato de manta entre as camadas de solo. Os ensaios foram realizados utilizando uma densidade relativa padrão de 50 por cento e um teor de umidade de 10 por cento. Foi observado nas curvas carga-recalque que o reforço de fibra em manta conseguiu uma diminuição maior do recalque, mas com um maior fissuramento superficial, enquanto que o reforço com as fibras colocadas aleatoriamente conseguiu uma menor redução dos recalques, mas uma melhor inibição da propagação de fissuras. Ambos os resultados, comparados com a areia sem adição de fibras, demostraram uma maior resistência e redução do recalque ocorrido na areia pura. Os resultados são satisfatórios para a aplicação de reforço de solo com fibras de coco em camadas de aterros sanitários e aterros sobre solos moles, dentre outros, dando um fim mais nobre para este material e obtendo-se uma solução para o problema da acumulação da fibra de coco, devido ao grande consumo existente na cidade de Rio de Janeiro. / [en] This study evaluated the influence of the inclusion of coconut fiber as reinforcement of soil. The coconut fiber used is obtained by a mechanical process in ECOFIBRA Company, which has a partnership with the Urban Cleaning Company of the city of Rio de Janeiro (COMLURB) in a pilot project about separate collection of green coconut. Sandy soil reinforced and unreinforced were compared, evaluating load-settlement behavior through real-scale plate load testing. The aim is to use the coconut fiber, discarded in large quantities after consumption of the fruit. It seeks to establish patterns of behavior that may explain the influence of the inclusion of fibers randomly (individual) and as a reinforcing mat (composed) between layers of soil. The tests were performed using as a standard, a relative density of 50 per cent and a humidity content of 10 per cent. The load-settlement curves showed a better stress distribution using fiber rug but a greater degree of surface fissuring was noted. Instead using randomization distribution, stress distribution was lower but was inhibited surface fissuring propagation; both results were compared with soil without addition of fibers increased resistance to settlement. The results are satisfactory for an application of reinforcement layers of soil in landfills and platforms over soft ground, giving a nobler end to this material, trying to give a solution to the problem of accumulation due to the large consumption existing in Rio de Janeiro city.