Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Luis Felipe Souza (luis_felas@globo.com) on 2009-01-09T13:01:42Z No. of bitstreams: 1 Tese_2007_JoelMoizinho.pdf: 4086262 bytes, checksum: 8b85009b61449b36fc70e78e8ffaed69 (MD5) / Approved for entry into archive by Georgia Fernandes(georgia@bce.unb.br) on 2009-03-05T15:36:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_2007_JoelMoizinho.pdf: 4086262 bytes, checksum: 8b85009b61449b36fc70e78e8ffaed69 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-03-05T15:36:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_2007_JoelMoizinho.pdf: 4086262 bytes, checksum: 8b85009b61449b36fc70e78e8ffaed69 (MD5) / Esta tese apresenta o comportamento mecânico de quatro misturas betuminosas usinadas a quente fabricado com agregados lateríticos do Estado de Roraima e do Distrito Federal e CAP 50/70. Após lavagem e secagem ao ar, os agregados foram britados e enquadrados na faixa C do DNIT. Foi mantida a mesma granulometria para as quatro misturas, variando apenas o tipo de agregado. As misturas betuminosas foram constituídas por 32,5% de agregado graúdo laterítico, 60% de areia lateítica e 7,5% de fíler laterítico. Foram determinados para os agregados: a absorção, massa específica real e aparente dos agregados em função do diâmetro, índices de degradação Marshall e de Washington, abrasão Los Angeles, resistência ao esmagamento, resistência à produção 10% de finos e impacto Treton. Procurou-se verificar a influência da secagem no comportamento mecânico dos agregados, além de suas caracterizações químicas e mineralógicas. Também foram obtidos parâmetros das misturas betuminosas por meio da metodologia Marshall, resistência à tração a 25°C, desgaste Cântabro para vários teores de ligantes, resistência à tração retida, módulo de resiliência, resistência à fadiga e deformação permanente. Os resultados obtidos mostraram diferente comportamento dos agregados lateríticos em relação aos parâmetros de resistência medidos, massa específica dos agregados variando em função do diâmetro e comportamento mecânico de alguns tipos de agregados fortemente sensível à variação de temperatura. Para as misturas betuminosas foram obtidos elevados valores de estabilidade e resistência à tração, desgaste Cântabro decrescendo com o aumento do teor de ligante e variando também com o tipo de agregado, vida de fadiga compatível com misturas densas convencionais e mistura betuminosa com baixa deformação permanente, medida em simulador de tráfego. Em particular, foi dado um foco especial à utilização da fração mais fina como material de enchimento (fíler), cujos resultados foram satisfatórios, quando comparados com o fíler cal, substituindo o laterítico nas misturas. Também foi simulado, usando o programa kenlayer, o comportamento mecânico de estruturas de pavimentos, usando como material de revestimento misturas betuminosas desta pesquisa. É apresentado um estudo econômico simplificado, dos custos comparativos de misturas convencionais, usualmente empregadas no Distrito Federal e no Estado de Roraima, e alternativas, propostas neste trabalho. _____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This thesis investigates the mechanical behavior of four hot mix asphalts prepared using lateritic concretions from the state of Roraima and from the Federal District, Brazil, and using CAP20 as asphalt binder. The lateritic aggregates were dried, then crushed into smaller fractions and mixed to meet the requirements of the gradation envelope C of DNIT. The same gradation was used in all mixes and only the type of aggregate was changed. The mixes were composed of 32,5% of coarse lateritic aggregate, 60% of lateritic sand and 7,5% of lateritic filler. Besides full characterization, the following tests were performed on the aggregates: real specific mass, apparent specific mass, resistance to crushing, loss of mass during Treton impact, index of degradation of Washington, Los Angeles abrasion, index of Marshall degradation. Adhesion tests between the coarse and fine fractions of aggregate and the asphalt binder were also performed. It was also investigated the influence of different heating temperatures on the mechanical behavior of aggregates, besides the changes on their chemical and mineralogical properties. The hot asphalt mixture was designed using Marshall Method and the following tests were carried out: indirect tensile strength, loss of strength due to induced humidity, Cantabro loss of mass, resilient modulus and rutting due to permanent deformation. The results show distinct behavior for different lateritic aggregates in relation to the measured parameters of resistance, real and apparent specific mass dependent on the grain size and mechanical behavior of some types of aggregates strongly sensible to the temperature variation. For the hot asphalt mixes the results show: a satisfactory adhesion between the coarse fraction of aggregates and the binder, either with the aggregates subject to pre-washing or not; high values of Marshall stability; high tensile strength; high resilient modulus; low Cantabro loss and excellent resistance against rutting. It was verified the excellent results obtained with lateritic filler when compared to those obtained from samples that used the same amount of the conventional limestone filler. A mechanistic analysis of pavement was performed, using Kenlayer program. Finally, a simplified economic analysis was presented to compare the costs of mixes prepared with conventional materials and the full use of crushed lateritic aggregates. The results also showed that these mixes are economically viable up to a given bitumen content.

Neste trabalho apresenta-se um estudo comparativo de sistemas de classificações geotécnicas aplicadas aos solos tropicais. Para 38 solos do interior paulista foram realizados ensaios de classificação/identificação pelo método das pastilhas segundo os procedimentos de Nogami e Villibor (1994b) e Godoy e Bernucci (2002) e ensaios de azul de metileno (Fabbri, 1994). Além disso, foram executados ensaios de permeabilidade buscando-se relações entre esta variável e o comportamento (laterítico/não laterítico) dos solos e suas características físicas. Também foram analisados resultados de ensaios de sucção na umidade ótima, obtidos por Takeda (2005). Inicialmente foram analisados resultados dos ensaios de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e da classificação MCT, todos obtidos por Takeda (2005), onde foi constatada uma coincidência entre a gênese dos solos e seu comportamento (laterítico/ não laterítico). A partir desta constatação, foram confrontados os resultados obtidos através do método das pastilhas, segundo os dois procedimentos destacados acima, e dos ensaio de azul de metileno com a classificação MCT. Nesta etapa, foi verificada uma concordância de 81,6% entre o método das pastilhas de Nogami e Villibor (1994b) e a MCT. Os resultados dos ensaios de azul de metileno (Fabbri, 1994) concordaram com a MCT em 92,1%. Com relação ao método das pastilhas de Godoy e Bernucci (2002), observou-se que este procedimento necessita de revisões. Os coeficientes de permeabilidade não revelaram uma relação clara com o comportamento laterítico ou não laterítico dos materiais. Também não foi observada uma relação entre este coeficiente e características físicas dos solos, quando tomadas isoladamente. Os valores de sucção mostraram que os solos com maiores teores de argila apresentam maiores valores de sucção. Também se observou que para iguais teores de argila, solos de comportamento laterítico apresentaram sucções menores que os solos de comportamento não laterítico. / This work presents a comparative study of different tropical soils geotechnical classification systems. Classification/identification tests of tablet method as proposed by Nogami and Villibor (1994b) and Godoy and Bernucci (2002) and methylene blue adsorption tests (Fabbri, 1994) were done for 38 soil samples of São Paulo state countryside, in Brazil. Futhermone, hydraulic conductivity tests were performed in intent of search relations between this variable and the soil behavior (lateritic/non lateritic), and its physical characteristics. Suctions results (Takeda, 2005) on optimum water content, also were analyzed . Initially XRD and SEM test\'s results, and MCT classification\'s results, obtained from Takeda (2005), were analyzed, where a coincidence between soil genesis and its behavior (lateritic/non lateritic) was observed. At this point, the methylene blue adsorption test and tablet method\'s results were compared with the ones obtained from MCT classification. At this time, tablet method as proposed by Nogami and Villibor (1994b) and MCT classification presented a 81.6% of agreement rate. Methylene blue adsorption showed a agreement rate of 92.1% with the MCT classification. The tablet method proposed by Godoy and Bernucci (2002) seemed to need some revision. The hydraulic conductivity values didn\'t show any clear relationship with the soil\'s lateritic/non lateritic behavior. A relation between the hydraulic conductivity and the physical characteristics wasn\'t observed, when these last ones was correlated, one by one, with the hydraulic conductivity. The suction values showed that the most clay content leads to higher suctions values. Lateritic soils with the same clay content showed lower suctions values then non lateritic soils with the same clay content.

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-05T13:34:41Z No. of bitstreams: 1 142405.pdf: 4191196 bytes, checksum: cdfa93c6636a78f1f2dc6d02dd6bd2fd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T13:34:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 142405.pdf: 4191196 bytes, checksum: cdfa93c6636a78f1f2dc6d02dd6bd2fd (MD5) Previous issue date: 1976-03 / O estudo realizado durante esta investigação apresenta uma análise crítica da definição, gênese e classificação dos solos vermelhos lateríticos. Com base nessa análise, é sugerida uma definição e é indicada uma classificação útil do ponto de vista da Engenharia Civil. É apresentado um estudo de campo e de laboratório, de três solos selecionados das formações geológicas de Barreiras e da Serra dos Martins. A partir do estudo de campo é formulada uma teoria sobre a formação dos três depósitos e posteriormente comprovada pelas propriedades desses solos determinadas no laboratório. O estudo de laboratório consistiu de: análise química, análise térmica (diferencial e termogravimétrica) microscopia eletrônica de varredura e determinação da superfície específica. As amostras para o estudo foram arbitrariamente separadas em concreções e frações de solos e estas posteriormente divididas em quatro graduações de tamanhos. Foram realizados testes em todas as amostras obtidas pela separação nas diferentes graduações de tamanhos. Os resultados permitiram estudar a distribuição de sílica, alumina e óxidos de ferro, como uma função do tamanho das partículas. É demonstrado que os óxidos de ferro e a sílica amorfa são os principais aglomerantes e que goetita, hematita, pré-hematita e óxidos de ferro amorfos, assim como a caulinita, aparecem como principais componentes, na maioria das amostras correspondentes as diferentes graduações. O estudo da micro-estrutura revelou principalmente distribuição geométrica desordenada com agregações cimentadas por materiais amorfos. As formas arredondadas típicas do estágio de pré-hematita, foram encontradas na maioria das amostras concrecionadas e a estrutura interna da pré-hematita foi revelada muito claramente. Algumas propriedades tecnológicas foram estudadas à luz da natureza dos solos lateríticos e foram formulados mecanismos qualitativos para explicar essas propriedades. / The study carried out during this investigation presents a critical review on the definition, genesis and classification of laterized red soils. Based on this review a definition is suggestd and a useful classification from the civil engineering piont of view is indicated. A field and laboratory study of three soils selected from the geological formations of Barreiras and Serra dos Martins is presented. From the field study, a theory of formation for the three deposits is formulated and later substantiated by the laboratory study on the properties of these soils. The laboratory study consisted of: chemical analysis, thermal analysis, both differential and termogravimetry, scanning electron microscopy and determination of specific surface. The samples for the study were arbitrarily separated in concretion and soil fractions and these futher divided in four size ranges. Tests were carried out on all the specimens obtained by separation in the different size ranges. The results allowed to study the distribution of silica, alumina and iron oxides as a funtion of size. It is shown that iron oxides and amorphous silica are the main cementing agents and that geothite, hematite, prehematite and amorphous iron oxides are present as main components, as well as kaolinite in most of the specimens corresponding to different size ranges. The study of microstructure revealed mostly ramdom geometrical arrangements with aggregations cemented by the amorphous materials. The round shapes, typical of the prehematite stages, were found in most of the concretion specimens and the internal structure of prehematite was very clearly revealed. Some engineering properties were studied on the light of the nature of the laterized soils and qualitative mechanisms were formulated to explain these properties.

Neste trabalho apresenta-se um estudo comparativo de sistemas de classificações geotécnicas aplicadas aos solos tropicais. Para 38 solos do interior paulista foram realizados ensaios de classificação/identificação pelo método das pastilhas segundo os procedimentos de Nogami e Villibor (1994b) e Godoy e Bernucci (2002) e ensaios de azul de metileno (Fabbri, 1994). Além disso, foram executados ensaios de permeabilidade buscando-se relações entre esta variável e o comportamento (laterítico/não laterítico) dos solos e suas características físicas. Também foram analisados resultados de ensaios de sucção na umidade ótima, obtidos por Takeda (2005). Inicialmente foram analisados resultados dos ensaios de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e da classificação MCT, todos obtidos por Takeda (2005), onde foi constatada uma coincidência entre a gênese dos solos e seu comportamento (laterítico/ não laterítico). A partir desta constatação, foram confrontados os resultados obtidos através do método das pastilhas, segundo os dois procedimentos destacados acima, e dos ensaio de azul de metileno com a classificação MCT. Nesta etapa, foi verificada uma concordância de 81,6% entre o método das pastilhas de Nogami e Villibor (1994b) e a MCT. Os resultados dos ensaios de azul de metileno (Fabbri, 1994) concordaram com a MCT em 92,1%. Com relação ao método das pastilhas de Godoy e Bernucci (2002), observou-se que este procedimento necessita de revisões. Os coeficientes de permeabilidade não revelaram uma relação clara com o comportamento laterítico ou não laterítico dos materiais. Também não foi observada uma relação entre este coeficiente e características físicas dos solos, quando tomadas isoladamente. Os valores de sucção mostraram que os solos com maiores teores de argila apresentam maiores valores de sucção. Também se observou que para iguais teores de argila, solos de comportamento laterítico apresentaram sucções menores que os solos de comportamento não laterítico. / This work presents a comparative study of different tropical soils geotechnical classification systems. Classification/identification tests of tablet method as proposed by Nogami and Villibor (1994b) and Godoy and Bernucci (2002) and methylene blue adsorption tests (Fabbri, 1994) were done for 38 soil samples of São Paulo state countryside, in Brazil. Futhermone, hydraulic conductivity tests were performed in intent of search relations between this variable and the soil behavior (lateritic/non lateritic), and its physical characteristics. Suctions results (Takeda, 2005) on optimum water content, also were analyzed . Initially XRD and SEM test\'s results, and MCT classification\'s results, obtained from Takeda (2005), were analyzed, where a coincidence between soil genesis and its behavior (lateritic/non lateritic) was observed. At this point, the methylene blue adsorption test and tablet method\'s results were compared with the ones obtained from MCT classification. At this time, tablet method as proposed by Nogami and Villibor (1994b) and MCT classification presented a 81.6% of agreement rate. Methylene blue adsorption showed a agreement rate of 92.1% with the MCT classification. The tablet method proposed by Godoy and Bernucci (2002) seemed to need some revision. The hydraulic conductivity values didn\'t show any clear relationship with the soil\'s lateritic/non lateritic behavior. A relation between the hydraulic conductivity and the physical characteristics wasn\'t observed, when these last ones was correlated, one by one, with the hydraulic conductivity. The suction values showed that the most clay content leads to higher suctions values. Lateritic soils with the same clay content showed lower suctions values then non lateritic soils with the same clay content.

Em virtude das várias aplicações do cobre, acredita-se que a demanda por esse metal irá aumentar nos próximos anos, e consequentemente, o seu preço. Dessa forma, as mineradoras enfrentam o desafio de aprimorar e aperfeiçoar os processos produtivos a fim de atender sua futura demanda. Frações de cobre podem ser encontradas no licor de lixiviação do minério limonítico de níquel e a troca iônica com adsorvente sólido é uma das tecnologias disponíveis para promover a sua recuperação e o seu reaproveitamento. O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de adsorção dos íons de cobre presente em um licor sintético baseado no licor de lixiviação atmosférica do minério limonítico de níquel através de um sistema de resina de troca iônica utilizando a resina quelante Dowex XUS43605. A viabilidade da técnica escolhida foi analisada em função da influência de parâmetros por meio de ensaios em batelada e coluna de leito fixo utilizando uma solução sintética. O tempo de contato, o pH, a massa de resina e a temperatura foram avaliados. A resina quelante Dowex XUS43605 mostrou-se mais seletiva para o cobre em pH igual a 1,5, tendo sido definido esse pH como o de trabalho. Verificou-se que 1g é uma dosagem suficiente para recuperar o cobre da solução em escala laboratorial considerando 50mL de solução sintética. O incremento na temperatura não alterou a adsorção do cobre pela resina, sendo determinado que a temperatura de trabalho esteja entre 25-35°C. O modelo de isotermas de adsorção de Langmuir apresentou melhor ajuste entre a resina e o cobre do que os modelos de Freundlich e de Temkin. O modelo cinético pseudosegunda-ordem descreveu o processo de adsorção considerando a quimiossorção como a etapa limitante. Os ensaios em coluna de leito fixo possibilitaram a produção de uma solução com concentração reduzida de Cu2+ em 93% na etapa de carregamento. Pela etapa de eluição com ácido sulfúrico (H2SO4) 1mol/L, obteve-se uma solução 10 vezes mais concentrada em Cu2+ com relação à solução sintética. A solução resultante da etapa de eluição seguiu para os ensaios de precipitação, a qual permitiu a separação do cobre dos íons metálicos pela ação do agente precipitante CaCO3 e a geração de um precipitado composto por três fases: brochantite [Cu4SO4(OH)6], posnjatike [Cu4SO4(OH)6.H2O] e gesso (CaSO4.2H2O). / Considering the various applications of copper, it is believed that the demand for copper will increase in the coming years and, consequently, its price. Hence, the mining companies face the challenge of improving the productive processes to supply their future demand. Copper fractions can be found in liquor leaching nickel limonite ore and ion exchange with solid adsorbent is one of the available technologies which promote its recovery and reuse. The present work was aimed at studying the adsorption process of copper ions present in a synthetic liquor based on the atmospheric leaching liquor of the nickel limonite ore through an ion exchange resin system using Dowex XUS43605 chelating resin. The feasibility of the chosen technique was analyzed in relation to the influence of parameters by means of batch and fixed bed tests using a synthetic solution. The contact time, pH, amount of resin and temperature were evaluated. Dowex XUS43605 chelating resin showed to be more selective for copper at pH 1.5, and this pH was defined as the working pH. It has been found that 1g is a sufficient dosage to recover copper from the solution on a laboratory scale considering 50mL of synthetic solution. The increase in temperature did not change the adsorption of the copper by the resin, and it was determined that the working temperature is between 25-35°C. The Langmuir adsorption isotherms model showed a better fit between resin and copper than the Freundlich and Temkin models. The pseudosecond-order describes the sorption process and it indicates that the rate-limiting step is chemisorption. The fixed bed column tests allowed the production of a solution with reduced concentration of Cu2+ in 93% the loading step. By the elution step with 1mol/L of sulfuric acid (H2SO4), a solution 10 times more concentrated in Cu2+ was obtained in relation to the synthetic solution. The solution from the elution step followed to the precipitation tests, which allowed the separation of copper from the metal ions by the action of the precipitating agent CaCO3 and the generation of a precipitate composed of three phases: brochantite [Cu4SO4(OH)6], posnjatike [CuSO4(OH)6.H2O] and gypsum (CaSO4.2H2O).

Em virtude das várias aplicações do cobre, acredita-se que a demanda por esse metal irá aumentar nos próximos anos, e consequentemente, o seu preço. Dessa forma, as mineradoras enfrentam o desafio de aprimorar e aperfeiçoar os processos produtivos a fim de atender sua futura demanda. Frações de cobre podem ser encontradas no licor de lixiviação do minério limonítico de níquel e a troca iônica com adsorvente sólido é uma das tecnologias disponíveis para promover a sua recuperação e o seu reaproveitamento. O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de adsorção dos íons de cobre presente em um licor sintético baseado no licor de lixiviação atmosférica do minério limonítico de níquel através de um sistema de resina de troca iônica utilizando a resina quelante Dowex XUS43605. A viabilidade da técnica escolhida foi analisada em função da influência de parâmetros por meio de ensaios em batelada e coluna de leito fixo utilizando uma solução sintética. O tempo de contato, o pH, a massa de resina e a temperatura foram avaliados. A resina quelante Dowex XUS43605 mostrou-se mais seletiva para o cobre em pH igual a 1,5, tendo sido definido esse pH como o de trabalho. Verificou-se que 1g é uma dosagem suficiente para recuperar o cobre da solução em escala laboratorial considerando 50mL de solução sintética. O incremento na temperatura não alterou a adsorção do cobre pela resina, sendo determinado que a temperatura de trabalho esteja entre 25-35°C. O modelo de isotermas de adsorção de Langmuir apresentou melhor ajuste entre a resina e o cobre do que os modelos de Freundlich e de Temkin. O modelo cinético pseudosegunda-ordem descreveu o processo de adsorção considerando a quimiossorção como a etapa limitante. Os ensaios em coluna de leito fixo possibilitaram a produção de uma solução com concentração reduzida de Cu2+ em 93% na etapa de carregamento. Pela etapa de eluição com ácido sulfúrico (H2SO4) 1mol/L, obteve-se uma solução 10 vezes mais concentrada em Cu2+ com relação à solução sintética. A solução resultante da etapa de eluição seguiu para os ensaios de precipitação, a qual permitiu a separação do cobre dos íons metálicos pela ação do agente precipitante CaCO3 e a geração de um precipitado composto por três fases: brochantite [Cu4SO4(OH)6], posnjatike [Cu4SO4(OH)6.H2O] e gesso (CaSO4.2H2O). / Considering the various applications of copper, it is believed that the demand for copper will increase in the coming years and, consequently, its price. Hence, the mining companies face the challenge of improving the productive processes to supply their future demand. Copper fractions can be found in liquor leaching nickel limonite ore and ion exchange with solid adsorbent is one of the available technologies which promote its recovery and reuse. The present work was aimed at studying the adsorption process of copper ions present in a synthetic liquor based on the atmospheric leaching liquor of the nickel limonite ore through an ion exchange resin system using Dowex XUS43605 chelating resin. The feasibility of the chosen technique was analyzed in relation to the influence of parameters by means of batch and fixed bed tests using a synthetic solution. The contact time, pH, amount of resin and temperature were evaluated. Dowex XUS43605 chelating resin showed to be more selective for copper at pH 1.5, and this pH was defined as the working pH. It has been found that 1g is a sufficient dosage to recover copper from the solution on a laboratory scale considering 50mL of synthetic solution. The increase in temperature did not change the adsorption of the copper by the resin, and it was determined that the working temperature is between 25-35°C. The Langmuir adsorption isotherms model showed a better fit between resin and copper than the Freundlich and Temkin models. The pseudosecond-order describes the sorption process and it indicates that the rate-limiting step is chemisorption. The fixed bed column tests allowed the production of a solution with reduced concentration of Cu2+ in 93% the loading step. By the elution step with 1mol/L of sulfuric acid (H2SO4), a solution 10 times more concentrated in Cu2+ was obtained in relation to the synthetic solution. The solution from the elution step followed to the precipitation tests, which allowed the separation of copper from the metal ions by the action of the precipitating agent CaCO3 and the generation of a precipitate composed of three phases: brochantite [Cu4SO4(OH)6], posnjatike [CuSO4(OH)6.H2O] and gypsum (CaSO4.2H2O).

This thesis presents a study of the behavior of a soil profile typical of the Santo Ângelo city, the board is tested. This study aimed to investigate the behavior of natural soil, waterlogged, compacted and with addition of cement for their application in shallow foundations. The load tests were conducted in an area next to the building of the laboratories of the Civil Engineering Course, at Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões , URI, in Santo Ângelo. The geotechnical characterization tests were conducted in disturbed and undisturbed samples collected from trenches and pits during the test plate. Pedologicaly soil consists of a thick surface horizon (horizon A and B) classified as Typic. This texturally soils were classified as silty clays and silty clays, sandy, porous and unsaturated. In terms of resistance of these soils show a cohesion of 10 kPa and a friction angle of 32 degrees. These values are reduced as flooded, mainly in relation to cohesion. The flooding also reduces the strength parameters, causes a collapse that was assessed by means of direct shear tests and compression tests contained doubles. The collapse of values measured was between 1% and 3%. The effect of flooding there was also confined compression tests, with the stress reduction of pre-densification and increased compressibility. In plate tests verified the influence of flooding on the deformability and strength of these soils. Flooding increased deformability and reduced the resistance, but it was found that a natural rain prior to testing in natural soil was more effective than a process of artificial flooding. For tests on compacted soil and soil-cement had decreased deformability and increased resistance of these soils. This increased rigidity and resistance was more intense in the soil-cement. Therefore, the use of compression techniques and the addition of cement increases the load capacity of soils for use in shallow foundations. / Esta dissertação apresenta um estudo do comportamento de um perfil de solo típico da cidade de Santo Ângelo, submetido a ensaios de placa, cujo principal objetivo é verificar o comportamento do solo natural, inundado, compactado e com adição de cimento visando a sua aplicação em fundações superficiais. As provas de carga foram realizadas numa área ao lado do prédio dos laboratórios do Curso de Engenharia Civil da Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai das Missões (URI), na cidade de Santo Ângelo. Os ensaios de caracterização e geotécnicos foram realizados em amostradas deformadas e indeformadas, coletadas em trincheira e cavas durante os ensaios de placa. Pedologicamente o solo é constituído por um espesso horizonte superficial (horizonte A e B), classificado como Latossolo. Texturalmente esse solos foram classificados como argilas siltosas e argilas siltoarenosas, porosas e não saturadas. Em termos de resistência, eles apresentam uma coesão de 10 kPa e um ângulo de atrito de 32º. Esses valores são reduzidos tanto quanto inundados, principalmente em relação à coesão. A inundação, além de reduzir os parâmetros de resistência, ocasiona um colapso que foi avaliado por meio dos ensaios de cisalhamento direto e ensaios de compressão confinada duplos. Os valores de colapso medidos situaram-se entre 1% e 3%. O efeito da inundação verificou-se também nos ensaios de compressão confinada, com a redução da tensão de pré-adensamento e o aumento da compressibilidade. Nos ensaios de placa, verificou-se a influência da inundação na deformabilidade e resistência desses solos. A inundação aumentou a deformabilidade e diminuiu a resistência, mas verificou-se que uma chuva natural, anterior ao ensaio, no solo natural, foi muito mais efetiva que um processo de inundação artificial. Nos ensaios realizados no solo compactado e solo-cimento, ocorreu uma diminuição da deformabilidade e aumento da resistência desses solos. Esse aumento de rigidez e resistência foi mais intenso no solo-cimento. Portanto, a utilização de técnicas de compactação e adição de cimento aumenta a capacidade de carga de solos para utilização em fundações superficiais.

A fundação direta é limitada em solos colapsíveis pois o efeito do colapso é mais acentuado nas camadas superficiais do terreno. Diante deste cenário, nesta pesquisa foi avaliada uma nova técnica de reforço de solo com a finalidade de viabilizar o uso de fundações diretas para controlar e reduzir o recalque das fundações devido ao colapso. A técnica proposta consiste na execução de colunas de solo laterítico compactado, inseridas na camada colapsível. O processo de compactação das colunas provoca a densificação do solo ao seu entorno, e consequentemente reduz a compressibilidade da massa de solo reforçado. Neste trabalho também foi verificado se a compactação radial do solo em torno da coluna estava relacionada com a geometria do pilão utilizado. Para compreender estes efeitos, foram realizados ensaios em laboratório, em escala reduzida, para avaliar qualitativamente duas geometrias de pilões diferentes, uma cônica e outra cilíndrica (tradicionalmente utilizada na engenharia de fundações). Como resultado desta análise, concluiu-se que a geometria cônica apresentou uma maior compactação lateral do solo no entorno da coluna, comparando-se com a geometria cilíndrica. Para analisar a eficiência do método de reforço proposto, foram executadas e ensaiadas colunas em escala real no solo colapsível do Campo Experimental de Fundações da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Para esta análise, foram realizadas provas de carga em placa em solo com e sem reforço. Os ensaios foram realizados com e sem a inundação do terreno para se verificar o efeito da inundação no comportamento do solo reforçado. Desta forma, foi possível avaliar o ganho de capacidade de carga e a redução dos recalques devido à execução dos elementos de reforço ensaiados. Por meio dos resultados obtidos nas provas de carga em placa constatou-se a eficiência do método na redução do recalque e no aumento da capacidade de carga. Comparando-se as curvas dos ensaios de placa com e sem reforço, observou-se um aumento da capacidade de carga de quatro vezes em consequência da instalação do reforço. / The use of shallow foundation is limited on collapsible soils due to the collapse effect pronounced in superficial layers. Considering this scenario, this research presents a new soil reinforcement technique in order to reduce the settlement of foundations due to the collapse. The proposed technique involves the execution of compacted lateritic soil columns inserted into the collapsible soil. The compaction of these columns causes the densification of the surrounding soil and consequently reduces compressibility of the reinforced soil mass. In this work, it was also evaluated the effect of the hummer geometry on the radial compaction of the soil around the column. For this evaluation, laboratory tests were conducted using two different geometries of hammer, one conical and other cylindrical (traditionally used in foundation engineering). The results showed that the conical geometry provided greater lateral compaction of the soil around the column compared to the cylindrical geometry. The efficacy of the compacted lateritic soil columns was evaluated by the results of plate load tests performed on the collapsible soil of the Experimental Field of the University of São Paulo in São Carlos city. The tests were carried out on a plate installed in the ground with and without reinforcement. The gain on bearing capacity and settlement reductions due to the reinforcement were verified by using these tests results. The tests were performed in natural and in flooded condition to verify the efficiency of the soil reinforcement in the flooding situation. Based on the results of the plate load tests, it was verified the efficacy of the method to reduce the effect of collapse. The load-displacement curves of the load tests showed that the solution evaluated provided an increase of 400% on the ultimate capacity of the plate installed on the collapsible soil tested in this investigation.

A fundação direta é limitada em solos colapsíveis pois o efeito do colapso é mais acentuado nas camadas superficiais do terreno. Diante deste cenário, nesta pesquisa foi avaliada uma nova técnica de reforço de solo com a finalidade de viabilizar o uso de fundações diretas para controlar e reduzir o recalque das fundações devido ao colapso. A técnica proposta consiste na execução de colunas de solo laterítico compactado, inseridas na camada colapsível. O processo de compactação das colunas provoca a densificação do solo ao seu entorno, e consequentemente reduz a compressibilidade da massa de solo reforçado. Neste trabalho também foi verificado se a compactação radial do solo em torno da coluna estava relacionada com a geometria do pilão utilizado. Para compreender estes efeitos, foram realizados ensaios em laboratório, em escala reduzida, para avaliar qualitativamente duas geometrias de pilões diferentes, uma cônica e outra cilíndrica (tradicionalmente utilizada na engenharia de fundações). Como resultado desta análise, concluiu-se que a geometria cônica apresentou uma maior compactação lateral do solo no entorno da coluna, comparando-se com a geometria cilíndrica. Para analisar a eficiência do método de reforço proposto, foram executadas e ensaiadas colunas em escala real no solo colapsível do Campo Experimental de Fundações da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. Para esta análise, foram realizadas provas de carga em placa em solo com e sem reforço. Os ensaios foram realizados com e sem a inundação do terreno para se verificar o efeito da inundação no comportamento do solo reforçado. Desta forma, foi possível avaliar o ganho de capacidade de carga e a redução dos recalques devido à execução dos elementos de reforço ensaiados. Por meio dos resultados obtidos nas provas de carga em placa constatou-se a eficiência do método na redução do recalque e no aumento da capacidade de carga. Comparando-se as curvas dos ensaios de placa com e sem reforço, observou-se um aumento da capacidade de carga de quatro vezes em consequência da instalação do reforço. / The use of shallow foundation is limited on collapsible soils due to the collapse effect pronounced in superficial layers. Considering this scenario, this research presents a new soil reinforcement technique in order to reduce the settlement of foundations due to the collapse. The proposed technique involves the execution of compacted lateritic soil columns inserted into the collapsible soil. The compaction of these columns causes the densification of the surrounding soil and consequently reduces compressibility of the reinforced soil mass. In this work, it was also evaluated the effect of the hummer geometry on the radial compaction of the soil around the column. For this evaluation, laboratory tests were conducted using two different geometries of hammer, one conical and other cylindrical (traditionally used in foundation engineering). The results showed that the conical geometry provided greater lateral compaction of the soil around the column compared to the cylindrical geometry. The efficacy of the compacted lateritic soil columns was evaluated by the results of plate load tests performed on the collapsible soil of the Experimental Field of the University of São Paulo in São Carlos city. The tests were carried out on a plate installed in the ground with and without reinforcement. The gain on bearing capacity and settlement reductions due to the reinforcement were verified by using these tests results. The tests were performed in natural and in flooded condition to verify the efficiency of the soil reinforcement in the flooding situation. Based on the results of the plate load tests, it was verified the efficacy of the method to reduce the effect of collapse. The load-displacement curves of the load tests showed that the solution evaluated provided an increase of 400% on the ultimate capacity of the plate installed on the collapsible soil tested in this investigation.

O objetivo do estudo apresentado nesta dissertação é avaliar a influência da inserção de fibras curtas, dispostas aleatoriamente, nas resistências à compressão e tração, na deformabilidade e no módulo de resiliência de um solo arenoso fino laterítico (SAFL) visando sua utilização na base de pavimentos. Foram estudadas fibras de vidro e de polipropileno. A primeira foi adicionada nos teores de 0,5%, 1,0% e 1,5% com comprimentos de 13 mm e 24 mm, já para a segunda, utilizaram-se os teores de 0,2%, 0,4% e 0,6% com comprimentos de 12 mm e 30 mm. O ensaio de compactação resultou em pouca variação da umidade ótima e leve decréscimo da massa específica máxima para as duas fibras. Para se determinar o comportamento mecânico do solo e dos compósitos, realizaram-se ensaios de compressão simples, compressão diametral e compressão triaxial cíclico. Previamente à realização destes ensaios, os corpos-de-prova eram mantidos ao ar durante um dia e posteriormente em câmara úmida, selados, durante dois dias. Esta condição procura aproximar a situação de laboratório às condições de campo. Ensaios complementares na umidade ótima de compactação foram realizados com algumas misturas. Para os ensaios de compressão simples, observou-se que a adição de fibra de polipropileno não influencia a tensão de ruptura, aumenta a deformação de ruptura e diminui o módulo tangente inicial e máximo. Já a adição da fibra de vidro, reduz a tensão de ruptura, aumenta a deformação de ruptura e diminui o módulo tangente inicial e máximo. No caso dos ensaios de compressão diametral, não houve alteração na resistência para a fibra de vidro, enquanto que para a fibra de polipropileno, observa-se um ganho de resistência para os teores mais elevados de fibra. Foram calibrados quatro modelos para representação do módulo de resiliência com o estado de tensão, sendo que o modelo composto foi aquele que apresentou melhor desempenho. Resultados de uma simulação numérica de um pavimento constituído com base de SAFL mostraram que a inclusão de fibras, em qualquer das condições acarreta em diminuição do módulo de resiliência. Finalmente conclui-se que, nas condições e com os materiais utilizados, o emprego de fibras não seria indicado para o reforço de SAFL destinado à base de pavimento. / The propose of this study is to evaluate the effect of the randomly distributed fiber reinforcement in the compression and tension resistances, deformability and resilient modulus of a fine sandy lateritic soil (FSLS) for base layer of pavements. Glass fibers and polypropylene fibers were studied. The first was added in contents of 0,5%, 1,0% and 1,5% with lengths of 13 mm and 24 mm. For the second, the contents of 0,2%, 0,4% and 0,6% were used with lengths of 12 mm and 30 mm. The compaction tests show slight variation of optimum moisture content and a decrease of the maximum dry unit weight for both fibers. Unconfined compression tests, brazilian tension tests and cyclic triaxial compression tests were carried out to determine the mechanic behavior of the soil and composite materials. The samples were dried in ambient condition for 24 hours and than wrapped up in film paper and stored for 48 hours in humid camera to homogenize the humidity. This procedure was adopted intending to simulate the constructive process adopted in pavement with lateritic soil bases. With some mixtures, complementary tests in the optimum moisture content were carried out. For the unconfined compression tests, the reinforcement with polypropylene fiber did not influence in the rupture tension, increased the rupture deformation and decreased the initial and maximum tangent modulus. The glass fiber reduced the rupture tension, increased the rupture deformation and decreased the initial and maximum tangent modulus. In the diametrical compression tests, there was not any alteration for the resistance adding the glass fiber, while for the polypropylene fiber there was an increase of the resistance for highest fiber contents. Four models were used to represent the resilient modulus behavior with relationship to the tensions state, and, between those, the compost model had the best performance. A simulation of a pavement composed with FSLS bases show that adding fibers, in any condition, the resilient modulus decrease. Finally, concluded that, with the conditions and materials used I this research, the fiber reinforcement would not be indicated for a FSLS apply in a base layer of pavement.