Dadas as características físicas e operacionais vantajosas do ensaio DCP, tem-se verificado sua aplicabilidade em estudos geotécnicos que precedem à execução de uma obra viária, tais como avaliar a capacidade de suporte de solos "in situ", analisar solos colapsíveis, etc., bem como no controle de qualidade de compactação no campo através do acompanhamento da espessura de camadas, da homogeneidade de compactação, da avaliação da capacidade de suporte e do levantamento de perfis de resistência, entre outros. O ITA - Instituto Tecnológico de Aeronáutica - adaptou e construiu a sua própria versão do penetrômetro dinâmico, nomeada DCP-ITA, com a qual trabalhos têm sido desenvolvidos para o estabelecimento de correlações CBR x DCP para diversos tipos de solos, tais como solos lateríticos, solos saprolíticos e areias, solo este abordado no presente estudo. Diferentemente de solos coesivos, as areias exigiram a definição de uma metodologia própria de ensaio. Foram selecionadas três amostras considerando a variabilidade granulométrica e genética (residual e sedimentar) e, para cada uma delas, foram obtidas correlações CBR x DCP. Os resultados obtidos através dos ensaios CBR e DCP permitiram analisar a influência de fatores intervenientes no processo, tais como a pressão de confinamento e a variabilidade granulométrica. Buscou-se, também, relacionar os resultados obtidos com outros parâmetros, tais como a compacidade relativa, o coeficiente de curvatura e o coeficiente de uniformidade dos grãos, obtendo-se resultados satisfatórios. O estudo envolveu, ainda, a realização de ensaios DCP no campo, em um dos locais de origem das amostras selecionadas para o trabalho: o aeroporto de Oiapoque, no estado do Amapá. Os resultados mostraram-se promissores para o uso do DCP em obras viárias com a presença de areias compondo subleitos e mesmo em camadas drenantes.

Como método alternativo para a avaliação da capacidade de suporte de solos, tanto na condição de subleitos e corpos de aterro, quanto compondo camadas estruturais de pavimentos, destaca-se o ensaio DCP (Dynamic Cone Penetrometer) pela sua agilidade e simplicidade de operação, garantindo a obtenção de resultados confiáveis, como valores de CBR e perfis de resistência, de forma rápida e com custos reduzidos. O Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA adaptou e construiu a sua própria versão do penetrômetro dinâmico, nomeada DCP-ITA, e vem trabalhando para o estabelecimento de correlações DCP x CBR confiáveis para solos tropicais classificados geneticamente segundo a metodologia MCT (Miniatura - Compactado - Tropical). Lima (2000) obteve correlações para solos lateríticos de textura fina. Com outro enfoque, este trabalho propõe-se a estudar o comportamento de solos saprolíticos. Para o estabelecimento das correlações DCP x CBR, foram coletadas e ensaiadas 04 (quatro) amostras de solos saprolíticos de textura fina com granulometria variando de arenosa a argilosa. Para cada amostra, analisou-se o efeito da energia e umidade de compactação nos resultados de ambos os ensaios. As correlações obtidas foram comparadas com resultados publicados por outros autores, identificando a influência da granulometria e gênese dos materiais no desenvolvimento das equações. Propôs-se ainda, uma correlação generalizada, em função dos parâmetros c' e e' da Metodologia MCT, válida para solos saprolíticos de textura fina.

Em alguns locais, como solos de fundação de aterros sanitários, o adensamento impõe condições especiais para o transporte de contaminantes devido ao fluxo gerado pelo alívio de excesso de poro pressão, causado pela carga atuante na superfície. Nestes cenários, estimativas para o transporte que não consideram estes efeitos poderiam ser aproximações demasiadamente simples da realidade. Este trabalho discute o acoplamento destes fenômenos em um único método de cálculo a partir da implementação, com base no Método de Elementos Finitos para cálculo de adensamento e o Eulerian Lagrangian Localized Adjointed Method (ELLAM). Assim, as velocidades de fluxo são calculadas através do Método de Elementos Finitos para o problema do adensamento e são utilizadas para determinação das linhas características, que por sua vez determinarão as funções de ponderação do ELLAM. Ainda que, separadamente, ambos os métodos sejam bem sucedidos para resolver os problemas do adensamento e do transporte de contaminantes, seu acoplamento encontra sérios problemas relacionados a estabilidade e oscilação numérica, além de limitações impostas aos intervalos de espaço e tempo utilizados na malha de elementos finitos, que ainda esperam por novos métodos ou implementações que possam levar em conta as variações de velocidade de fluxo decorrentes do adensamento.

Avaliam-se dois elementos finitos triangulares de três nós para o teorema estático da análise limite considerando o material de Mohr-Coulomb sob estado plano de deformação. Um elemento, denominado Local Equilibrium Triangle (LET), satisfaz as equações de equilíbrio no sentido diferencial e o outro, denominado Global Equilibrium Triangle (GET), satisfaz o equilíbrio no sentido integral de acordo com o princípio dos deslocamentos virtuais. As equações de equilíbrio e as inequações do critério de escoamento, expressas em termos das tensões nodais, são tratadas como restrições de um problema de otimização cuja função objetivo é definida pelo carregamento. Em ambos elementos o campo de tensão não viola o critério de escoamento. A programação não linear resultante é resolvida pelo DOT e a linear, decorrente da linearização local da superfície de escoamento, pelo XpressMP. Os modelos de elementos finitos são avaliados com relação a ordem de convergência, acurácia, custo computacional e simplicidade de uso, considerando-se efeitos da discretização (seleção do domínio, distorção do elemento, arranjo e refinamento da malha), aproximação da superfície de escoamento, parâmetros de resistência e técnica de programação matemática empregada. Estimativas numéricas da carga limite inferior são executadas em problemas geotécnicos de expansão de cilindro sob pressão interna, capacidade de carga de fundações superficiais, pressão lateral em estruturas de contenção e colapso plástico de taludes.

O objetivo deste trabalho é apresentar aspectos e diretrizes para a modelagem de túneis e estruturas subterrâneas pelo Método dos Elementos Finitos. Secundariamente, existe a proposta de se verificar a adequabilidade do programa TOCHNOG como uma ferramenta computacional para a resolução de problemas de natureza geotécnica. Uma revisão bibliográfica sobre as práticas correntes de previsão de comportamento do solo frente às escavações é apresentada com o intuito de subsidiar as análises numéricas. São abordadas questões sobre o comportamento do suporte da escavação e métodos de obtenção de esforços solicitantes, bem como sobre modelos constitutivos comumente utilizados em análises numéricas. Simulações numéricas são realizadas com o intuito de fornecer subsídios para a modelagem e o refinamento de uma malha de elementos finitos, além de critérios para utilização de elementos sólidos e de viga. O fluxo de tensões principais no suporte da escavação é estudado com o objetivo de subsidiar a concepção da geometria de uma escavação e dirimir dúvidas quando ao emprego do arco invertido provisório em túneis em solos. Por fim, uma retro-análise do Túnel Paraíso do Metrô de São Paulo é realizada, empregando-se os modelos constitutivos de Mohr-Coulomb e Cam-Clay Modificado para representar o solo e a técnica de amolecimento de miolo para reproduzir o efeito tridimensional do arqueamento de tensões. Comentários são realizados com o objetivo de fomentar futuras pesquisas na área.

Alguns solos apresentam capacidade de suporte suficiente para atuar, na condição não saturada, como base ou sub-base de estruturas de pavimentos. A capacidade de suporte destas camadas de solo compactado pode ser bastante afetada pelas intempéries, uma vez que estas últimas têm o potencial de provocar variações no grau de saturação. O aumento do grau de saturação implica na redução da sucção e, conseqüentemente, na perda de resistência mecânica dos solos. Deste modo, barreiras de fluxo em geossintéticos apresentam-se como uma opção interessante para o problema, evitando a infiltração da fase de água e, conseqüentemente, a variação do teor de umidade nas camadas de solo de estruturas de pavimento, o que assegura, ao longo do tempo, as características obtidas pelo processo de compactação. Neste trabalho são estudados os fluxos de ar e da fase de água, incitados por gradientes térmicos, no interior de solos encapsulados com geossintéticos. Análises numéricas para um modelo de fluxo heterotérmico unidimensional em meios porosos foram realizadas. Uma metodologia de ensaio também é descrita, permitindo, então, discutir a aplicabilidade do modelo teórico na compreensão da influência da migração de umidade no comportamento de camadas de solo protegido por barreiras sintéticas.

No presente estudo, contextualizado no campo dos solos não saturados, realiza-se uma análise acerca dos solos tropicais com base no trinômio sucção mátrica/gênese dos solos (tratada pelo uso do método MCT)/granulometria, por meio do estabelecimento de dois fatores de diferenciação de solos tropicais, e também da observação do desenvolvimento de curvas de retenção de água obtidas experimentalmente, bem como utilizando-se os modelos de Fredlund e Xing e de Mualem. Dispondo-se das curvas de retenção de água obtidas em laboratório, consegue-se estabelecer as equações representativas destas curvas, assim como os parâmetros hídricos: condutividade hidráulica do solo não saturado, condutividade hidráulica relativa, difusividade solo-água e razão de mobilidade hídrica, sendo este último um parâmetro também elaborado neste trabalho. As curvas de retenção de água foram obtidas anteriormente através de um equipamento de sucção do tipo extrator de pressão de Richards, operando na faixa de sucção de 0 a 500 kPa. Realiza-se, adicionalmente, um estudo sobre o comportamento de solos tropicais nas proximidades da saturação, para três solos tropicais de gêneses distintas, por meio da determinação de curvas de retenção de água obtidas a partir de um equipamento do tipo funil de placa porosa operando na faixa de sucção de 0 a 10 kPa, conduzindo à elaboração do fator susceptibilidade dos solos tropicais à erosão hídrica. Por último, busca-se comprovar a hipótese da existência de sucção residual em solos lateríticos por meio da realização de microscopias estereoscópica, petrográfica ótica e eletrônica de varredura em um solo laterítico, bem como de ensaios de difração de raio X e de análise química. Portanto, a pesquisa procura focar as principais diferenças comportamentais existentes entre os solos tropicais lateríticos, transicionais e não lateríticos quanto à sucção mátrica, gênese e granulometria, face à presença da água, por intermédio de uma análise dos fenômenos de retenção, mobilidade e erosão hídricas.

Objetivando galgar um maior conhecimento das propriedades geotécnicas dos solos tropicais, a presente tese introduz um estudo de solos de textura fina, plintíticos e concrecionados coletados em obras aeroportuárias na Amazônia Legal, empregando-se as metodologias classificatórias MCT e Reliliente, além das de caracterização e de análise mineralógica da fração areia. Para os ensaios triaxiais dinâmicos, desenvolveu-se um novo equipamento inteiramente nacional e monitorado por microcomputador, o qual permite testar corpos de prova com 5, 10 ou 15 cm de diâmetro, de modo a tratar as amostras praticamente em sua granulometria real. Enfoques adicionais são efetuados sobre a transformação dos solos plintíticos submetidos a diferentes ciclos de secagem-molhagem, e sobre o caráter qualitativo da estrutura e estabilidade dos solos lateríticos concrecionados, através de curvas de Compactação Total e diagramas de Imersão em Água. Apresenta-se, também, a realidade aeroportuária e de materiais da região, executando-se um tratamento estatístico e apreciação de dados levantados em estudos referentes à implantação de aeroportos, conduzindo à discretização de materiais e à definição de macro-zonas com diferentes aptidões geotécnicas. Os resultados alcançados, além de propiciarem uma visão global das características e propriedades dos solos típicos da Amazônia, permitem o estabelecimento de novos padrões de comportamento geotécnico e critérios MCT/Resiliente adaptados para a seleção adequada desses materiais, com vistas a seu uso racional em camadas de pavimentos.

O estudo das características geológicas e geotécnicas de solos é muito importante e a escassez de publicações a respeito do comportamento de solos constituintes da região do Vale do Paraíba aumenta a necessidade de estudos para esta região. O trabalho apresenta uma revisão dos estudos mais recentes reslizados na região e suas novas denominações geológicas, investiga as características físicas, os principais materiais constituintes e o comportamento mecânico de uma amostra de solo argilo-arenoso submetida a ensaios de laboratório. As propriedades dos solos são avaliadas através de resultados de ensaios tanto de laboratório quanto de campo, onde valores típicos são obtidos. Os resultados obtidos em laboratório são comparados com as estimativas de comportamento, ou correlações, da Bacia Sedimentar Terciária de São Paulo.O solo estudado provém de amostra indeformada extraída da bacia do Rio Paraíba do Sul da porção denominada membro Presidente Dutram Formação Pindamonhangaba, constituinte da Bacia do Taubaté. Ao longo desta dissertação são descritos os ensaios efetuados para a identificação do material atrsavés de ensaios de granulometria e limites de Atterberg, ensaios de difração de raios-x, e análise por microscopia eletrônica, além da determinação dos parâmetros de comportamento mecânico através de ensaios de adensamento unidirecional, cisalhamento direto e compressão triaxial.

O presente trabalho traz os resultados de um estudo que visou introduzir um procedimento para o controle da qualidade de compactação de obras viárias executadas com solos lateríticos de textura fina, empregando-se o ensaio DCP (Dynamic Cone Penetrometer), o qual permite estimar-se valores de CBR "in-situ". Inicialmente, visando aprimorar-se a correlação envolvendo os índices CBR e DCP, procedeu-se à aferição dos equipamentos empregados no estudo, de modo a minimizar-se os erros inerentes a cada ensaio e, conseqüentemente, obter-se resultados que pudessem ser considerados válidos do ponto de vista da confiabilidade metrológica. Posteriormente, foram selecionadas as amostras, representativas dos solos lateríticos de textura fina, as quais comporiam o espaço amostral tratado na análise. Obteve-se, a seguir, correlações CBR x DCP para as 4 amostras selecionadas, verificando-se se haveria a existência de uma correlação única válida para qualquer tipo de solo ou para solos de uma mesma classe pedológica ou, em última análise, se para cada amostragem do solo existiria uma específica àquele material. Finalmente, foram testadas outras potencialidades de utilização do ensaio DCP em obras viárias, tais como a avaliação da colapsividade de solos porosos, a avaliação e discretização estrutural de pavimentos existentes, a flutuação de resistência de camadas estruturais em função da sazonalidade de condições climáticas e a análise da eficiência de compactação de equipamentos de terraplanagem, além do confronto de resultados de campo versus laboratório. As conclusões apresentadas mostram o elevado grau de aplicabilidade do procedimento proposto para uso do ensaio DCP em obras viárias.