A fluência dos geossintéticos encontra-se entre as propriedades mais relevantes no projeto de estruturas de solo reforçado com esses materiais. A caracterização desse fenômeno emprega ensaios normalizados e de baixa complexidade, que apresentam dois aspectos negativos principais: a duração e o fato de não considerarem o efeito da interação dos geossintéticos com o solo circundante. Ensaios conduzidos em temperatura elevada e em câmaras que simulam o confinamento do solo apresentam-se como alternativas para solucionar cada um desses empecilhos, mas apenas separadamente. Diante disso, esta pesquisa visou desenvolver um novo equipamento para realização de ensaios de fluência em geossintéticos que incorpora, simultaneamente, ambas as medidas utilizadas para mitigar esses dois aspectos. Cinco tipos de geossintéticos (duas geogrelhas, dois geotêxteis não tecidos e um geotêxtil tecido) foram submetidos a ensaios de fluência em diferentes condições de confinamento e temperatura, de maneira combinada ou não. Ensaios de ruptura por fluência em condição confinada e a determinação da resistência à tração residual de corpos de prova submetidos à diferentes períodos de fluência também foram incluídos no programa experimental. O novo equipamento mostrou-se bastante versátil, permitindo a realização de quatro tipos de ensaios: convencionais, confinados, acelerados e confinado-acelerados. As deformações por fluência mostraram-se dependentes do confinamento nas geogrelhas e nos geotêxteis não tecidos e independentes no geotêxtil tecido. Assim, destaca-se que as geogrelhas tiveram um comportamento em fluência diferente daquele previsto na literatura técnica, uma vez que as deformações por fluência desses materiais são comumente referidas como independentes do confinamento. A elevação da temperatura de ensaio mostrou-se eficaz para a aceleração das deformações por fluência em todos os geossintéticos testados. Adicionalmente, verificou-se que a resistência residual dos geossintéticos é pouco afetada pela ocorrência de deformação por fluência. O novo equipamento para realização de ensaios de fluência em geossintéticos permite considerar um dos aspectos mais controversos no projeto de estruturas de reforço de solo com geossintéticos sob uma nova perspectiva. / Creep behavior plays an important role in geosynthetics reinforced soil structures. Its characterization is commonly performed by means of standard tests in which in-isolation specimens are subjected to a constant load while their elongation is measured over time. Despite their widespread use, standard creep tests present two main negative aspects. Firstly, they may last up to 10.000 hours. In addition, they do not consider the possibly significant effect of soil-geosynthetic interaction. Therefore, tests conducted under standard procedures may increase the costs of full creep behavior characterization and result in conservative parameters. Tests conducted at elevated temperature and with special chambers in which the specimens are subjected to confining stresses may be used provide an insight on the soil-geosynthetic interaction in accelerated tests. Both measures have been broadly published in the technical literature, but only independently. In this regard, this dissertation presents a new piece of equipment developed to conduct confined-accelerated creep tests on geosynthetics. Five different geosynthetics were subjected to creep tests with the new equipment (two geogrids, two nonwoven geotextiles and one woven geotextile). In addition, creep rupture tests were performed with both geogrids and the residual tensile strength of specimens were determined by tensile tests performed after creep tests in different conditions. The new creep test equipment was found to be able to performed four different types of test: conventional, confined, accelerated and confined-accelerated ones. The creep behavior of the geogrids was found to be confinement-dependent. This is not mentioned in technical literature. On the other hand, both types geotextiles behaved as expected regarding their confined creep behavior. The woven geotextile creep behavior was independent of confining stresses in sand whereas the nonwoven geotextile creep deformations were strongly reduced by confinement in sand. In addition, the creep deformations of every tested geosynthetic increased with temperature. The tensile tests performed after creep tests showed that the residual strength of the geosynthetics was approximately equal to the values found with virgin specimens. The new creep testing equipment performance was adequate, since it was able to simultaneously address both main concerns of standardized creep tests on geosynthetics.

A fluência dos geossintéticos encontra-se entre as propriedades mais relevantes no projeto de estruturas de solo reforçado com esses materiais. A caracterização desse fenômeno emprega ensaios normalizados e de baixa complexidade, que apresentam dois aspectos negativos principais: a duração e o fato de não considerarem o efeito da interação dos geossintéticos com o solo circundante. Ensaios conduzidos em temperatura elevada e em câmaras que simulam o confinamento do solo apresentam-se como alternativas para solucionar cada um desses empecilhos, mas apenas separadamente. Diante disso, esta pesquisa visou desenvolver um novo equipamento para realização de ensaios de fluência em geossintéticos que incorpora, simultaneamente, ambas as medidas utilizadas para mitigar esses dois aspectos. Cinco tipos de geossintéticos (duas geogrelhas, dois geotêxteis não tecidos e um geotêxtil tecido) foram submetidos a ensaios de fluência em diferentes condições de confinamento e temperatura, de maneira combinada ou não. Ensaios de ruptura por fluência em condição confinada e a determinação da resistência à tração residual de corpos de prova submetidos à diferentes períodos de fluência também foram incluídos no programa experimental. O novo equipamento mostrou-se bastante versátil, permitindo a realização de quatro tipos de ensaios: convencionais, confinados, acelerados e confinado-acelerados. As deformações por fluência mostraram-se dependentes do confinamento nas geogrelhas e nos geotêxteis não tecidos e independentes no geotêxtil tecido. Assim, destaca-se que as geogrelhas tiveram um comportamento em fluência diferente daquele previsto na literatura técnica, uma vez que as deformações por fluência desses materiais são comumente referidas como independentes do confinamento. A elevação da temperatura de ensaio mostrou-se eficaz para a aceleração das deformações por fluência em todos os geossintéticos testados. Adicionalmente, verificou-se que a resistência residual dos geossintéticos é pouco afetada pela ocorrência de deformação por fluência. O novo equipamento para realização de ensaios de fluência em geossintéticos permite considerar um dos aspectos mais controversos no projeto de estruturas de reforço de solo com geossintéticos sob uma nova perspectiva. / Creep behavior plays an important role in geosynthetics reinforced soil structures. Its characterization is commonly performed by means of standard tests in which in-isolation specimens are subjected to a constant load while their elongation is measured over time. Despite their widespread use, standard creep tests present two main negative aspects. Firstly, they may last up to 10.000 hours. In addition, they do not consider the possibly significant effect of soil-geosynthetic interaction. Therefore, tests conducted under standard procedures may increase the costs of full creep behavior characterization and result in conservative parameters. Tests conducted at elevated temperature and with special chambers in which the specimens are subjected to confining stresses may be used provide an insight on the soil-geosynthetic interaction in accelerated tests. Both measures have been broadly published in the technical literature, but only independently. In this regard, this dissertation presents a new piece of equipment developed to conduct confined-accelerated creep tests on geosynthetics. Five different geosynthetics were subjected to creep tests with the new equipment (two geogrids, two nonwoven geotextiles and one woven geotextile). In addition, creep rupture tests were performed with both geogrids and the residual tensile strength of specimens were determined by tensile tests performed after creep tests in different conditions. The new creep test equipment was found to be able to performed four different types of test: conventional, confined, accelerated and confined-accelerated ones. The creep behavior of the geogrids was found to be confinement-dependent. This is not mentioned in technical literature. On the other hand, both types geotextiles behaved as expected regarding their confined creep behavior. The woven geotextile creep behavior was independent of confining stresses in sand whereas the nonwoven geotextile creep deformations were strongly reduced by confinement in sand. In addition, the creep deformations of every tested geosynthetic increased with temperature. The tensile tests performed after creep tests showed that the residual strength of the geosynthetics was approximately equal to the values found with virgin specimens. The new creep testing equipment performance was adequate, since it was able to simultaneously address both main concerns of standardized creep tests on geosynthetics.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-08-15T14:34:55Z No. of bitstreams: 1 137205.pdf: 2867585 bytes, checksum: 0c92cf761cbe471422fac86b41d64e07 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-15T14:34:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 137205.pdf: 2867585 bytes, checksum: 0c92cf761cbe471422fac86b41d64e07 (MD5) Previous issue date: 1974-12 / Apresenta e analisa os primeiros resultados de medida direta de deformações no concreto da placa de reação (laje protendida em duas direções) do Laboratório de Estruturas do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. A observação realizada teve como objetivos a obtenção da fluência do concreto e a variação com o tempo do Coeficiente de Poisson correspondente às deformações instantânea e lenta no estado plano de tensões. A verificação da segurança no estado limite de utilização e no estado limite último da placa de reação sob a ação dos sistemas de forças auto-equilibradas é apresentada paralelamente neste trabalho. O conjunto de aparelhos empregados constou de 31 extensômetros elétricos de resistência tipo Carlson e 12 bases para leituras com o extensômetro mecânico removível "defórmetro de Huggenberger". O período de observação correspondente aos resultados apresentados está compreendido entre a concretagem e um ano após a realização da protensão. As variações de temperatura que ocorrem no interior da massa de concreto durante a fase de hidratação do cimento e, ao longo do tempo, podem ser constatadas através de gráficos temperatura-tempo. Os Princípios e Recomendações do Comitê Europeu do Concreto (CEB) e da Federação Internacional da Protensão (FIP) foram utilizados nessa pesquisa, procurando-se também estabelecer uma comparação de alguns resultados obtidos experimentalmente com os valores propostos por estas Recomendações. / Present and analyse the first results of direct strain measurement in the concrete of the test slab (prestressed slab in two directions) of the Laboratório de Estruturas do Centro de Tecnologia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. The purpose of the work is to observe the creep of the concrete and the change with time of Poisson's ratio relative to instantaneous and deferred deformations in plane stress. The safety check in the serviceability limit state and in the ultimate limit state of the test slab under systems of self-equilibrated forces are presented in parallel in this work. The set of employed instruments consisted of 31 Carlson electric strain gauges and 12 supports for readings with removable mechanical strain gauges "deformeter Huggenberger". The observation period corresponding to the results presented is between the concrete placing and one year after prestressing. The change in temperature which occurs in mass concrete during cement hydration and along of time is presented in graphical form. The Principles and Recommendations of the Comité Européen du Béton (CEB) and of the Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP) were used in this research, in an attempt to establish a comparison of some experimental results with those proposed by the Recommendations.

O presente trabalho tem como objetivo estudar o efeito da carga normal aplicada, da velocidade de deslizamento, do acabamento superficial e do tipo de contra-corpo, na degradação dos materiais poliméricos POM e UHMWPE, resultante do contato deslizante contra corpos rígidos. Para tanto, foram realizados ensaios de desgaste em um tribômetro do tipo pino-contra-disco, com os pinos de materiais poliméricos e os discos de alumina e aço inoxidável. Nos ensaios de desgaste, utilizou-se 3 valores de carga, 3 velocidades de deslizamento e 3 níveis de acabamento superficial do contra-corpo. Para cada condição de ensaio, foram realizadas 3 repetições. Durante os ensaios, foram monitoradas a temperatura na interface dos materiais, a força de atrito e a posição vertical do pino. O deslocamento vertical do pino devido ao desgaste foi utilizado para a determinação da taxa de desgaste do polímero. A distância percorrida pelos pinos sobre o disco foi de 3.500 metros. Os ensaios foram realizados em ambiente com umidade relativa controlada em 50 ± 5 %. As análises por microscopia eletrônica de varredura das superfícies de desgaste dos pinos e dos discos indicaram a ocorrência de três tipos de mecanismos de desgaste: a abrasão, a fadiga e a transferência de filme (adesão). Para analisar o comportamento do desgaste mediante as influências estudadas, um parâmetro de severidade global (PVR/DD) é proposto. No parâmetro PVR/DD, considerou-se a relação entre um fator mecânico (condição de pressão e velocidade, PV), um fator topográfico (rugosidade do contra-corpo, R) e um fator térmico (difusividade térmica dos materiais em contato, DD). Verificou-se que os níveis de desgaste dos materiais poliméricos são influenciados pela condição de severidade global do contato; entretanto, o efeito preponderante foi devido ao tipo de material do contracorpo. Como foi observado que o deslocamento vertical ocorre devido não somente ao desgaste, mas também à fluência do polímero, à atuação de diferentes mecanismos de desgaste e ao fenômeno da fusão, os resultados de cada material de polímero estudado foram organizados na forma de mapas em função da severidade global, salientando as regiões de atuação de cada fenômeno. / The present investigation aims to study the degradation of polymeric materials resulting from the sliding contact against rigid bodies. The effect of some tribological influences, such as the applied load, the sliding velocity, the surface roughness and the counter-face material, were investigated. Experimental sliding wear tests were performed through a pin-on-disc tribometer, with the pins of polymeric material and the discs of alumina and stainless steel. The testing conditions of the wear tests encompassed three values of load (normal pressure) and three values of sliding velocity, or PV values, and three ranges of disc surface roughness. Three tests were performed in each condition. The interface temperature between the specimens, the friction force and the vertical position of the pin were monitored along the tests. The vertical displacement of the pin, resulting from the wear, was used for the determination of the polymer wear rate. The total sliding distance was of 3,500 meters. During the tests, the relative humidity of the environment was controlled to 50 ± 5 %. Analyses on the worn surfaces of pins and discs performed through scanning electronic microscopy indicated the occurrence of three wear mechanisms: abrasion (scratches), fatigue (waves) and adhesion (transfer film). In order to analyze the wear behavior of the polymer, a parameter of global severity of the contact (PVR/DD) was proposed. This parameter comprised a mechanical factor (the PV values), a topographic factor (the disc roughness) and a thermal factor (the thermal diffusivity of the materials in contact). It was possible to verify that the polymer wear depended on the level of global severity of the contact, where the major effect was due to the counterface material. It was also observed that the vertical displacement of the pin occurred not only due to the wear phenomena, but also due to the creep and the melting of the polymer, both depending on the testing condition. The creep and the melting phenomena were considered in the polymer degradation behavior, organizing the results of polymeric pin displacement in degradation maps, showing the boundaries of each observed phenomena, in function of the contact global severity.

O presente trabalho tem como objetivo estudar o efeito da carga normal aplicada, da velocidade de deslizamento, do acabamento superficial e do tipo de contra-corpo, na degradação dos materiais poliméricos POM e UHMWPE, resultante do contato deslizante contra corpos rígidos. Para tanto, foram realizados ensaios de desgaste em um tribômetro do tipo pino-contra-disco, com os pinos de materiais poliméricos e os discos de alumina e aço inoxidável. Nos ensaios de desgaste, utilizou-se 3 valores de carga, 3 velocidades de deslizamento e 3 níveis de acabamento superficial do contra-corpo. Para cada condição de ensaio, foram realizadas 3 repetições. Durante os ensaios, foram monitoradas a temperatura na interface dos materiais, a força de atrito e a posição vertical do pino. O deslocamento vertical do pino devido ao desgaste foi utilizado para a determinação da taxa de desgaste do polímero. A distância percorrida pelos pinos sobre o disco foi de 3.500 metros. Os ensaios foram realizados em ambiente com umidade relativa controlada em 50 ± 5 %. As análises por microscopia eletrônica de varredura das superfícies de desgaste dos pinos e dos discos indicaram a ocorrência de três tipos de mecanismos de desgaste: a abrasão, a fadiga e a transferência de filme (adesão). Para analisar o comportamento do desgaste mediante as influências estudadas, um parâmetro de severidade global (PVR/DD) é proposto. No parâmetro PVR/DD, considerou-se a relação entre um fator mecânico (condição de pressão e velocidade, PV), um fator topográfico (rugosidade do contra-corpo, R) e um fator térmico (difusividade térmica dos materiais em contato, DD). Verificou-se que os níveis de desgaste dos materiais poliméricos são influenciados pela condição de severidade global do contato; entretanto, o efeito preponderante foi devido ao tipo de material do contracorpo. Como foi observado que o deslocamento vertical ocorre devido não somente ao desgaste, mas também à fluência do polímero, à atuação de diferentes mecanismos de desgaste e ao fenômeno da fusão, os resultados de cada material de polímero estudado foram organizados na forma de mapas em função da severidade global, salientando as regiões de atuação de cada fenômeno. / The present investigation aims to study the degradation of polymeric materials resulting from the sliding contact against rigid bodies. The effect of some tribological influences, such as the applied load, the sliding velocity, the surface roughness and the counter-face material, were investigated. Experimental sliding wear tests were performed through a pin-on-disc tribometer, with the pins of polymeric material and the discs of alumina and stainless steel. The testing conditions of the wear tests encompassed three values of load (normal pressure) and three values of sliding velocity, or PV values, and three ranges of disc surface roughness. Three tests were performed in each condition. The interface temperature between the specimens, the friction force and the vertical position of the pin were monitored along the tests. The vertical displacement of the pin, resulting from the wear, was used for the determination of the polymer wear rate. The total sliding distance was of 3,500 meters. During the tests, the relative humidity of the environment was controlled to 50 ± 5 %. Analyses on the worn surfaces of pins and discs performed through scanning electronic microscopy indicated the occurrence of three wear mechanisms: abrasion (scratches), fatigue (waves) and adhesion (transfer film). In order to analyze the wear behavior of the polymer, a parameter of global severity of the contact (PVR/DD) was proposed. This parameter comprised a mechanical factor (the PV values), a topographic factor (the disc roughness) and a thermal factor (the thermal diffusivity of the materials in contact). It was possible to verify that the polymer wear depended on the level of global severity of the contact, where the major effect was due to the counterface material. It was also observed that the vertical displacement of the pin occurred not only due to the wear phenomena, but also due to the creep and the melting of the polymer, both depending on the testing condition. The creep and the melting phenomena were considered in the polymer degradation behavior, organizing the results of polymeric pin displacement in degradation maps, showing the boundaries of each observed phenomena, in function of the contact global severity.