O objetivo desta dissertação consiste em aprofundar o entendimento dos mecanismos que controlam o atrito lateral sob arrancamento de estacas instaladas por fluidização em areia. A técnica de instalação é estudada como uma alternativa para a utilização de estacas torpedo na fixação de plataformas offshore. Trabalhou-se em laboratório com o arrancamento de estacas metálicas circulares em modelo reduzido. Foram utilizados três diâmetros de estacas modelo, simulando três diferentes escalas: 14 mm (1:76), 16,2 mm (1:67) e 21,3 mm (1:50). Foram realizados 8 ensaios de arrancamento (24 horas após a fluidização) em estacas modelo instaladas por fluidização em solo arenoso com densidade relativa de 50% e submetido à sobrecarga de 2,236 kPa. Foram também realizados 17 ensaios de arrancamento em estacas modelo pré-instaladas (sem fluidização) em areia com densidade relativa de 30%, simulando uma instalação sem perturbação do solo, uma vez que esta é a densidade relativa aproximada que a areia atinge após o processo de fluidização. Os resultados foram comparados com pesquisas anteriores de arrancamento de estacas instaladas por fluidização em areia. Para um aumento médio de 2 vezes a tensão vertical efetiva nas estacas modelo instaladas por fluidização com sobrecarga, observa-se um ganho médio de 1,8 na resistência. O coeficiente de empuxo lateral de serviço para estes ensaios não apresentou diferenças significativas em relação ao mesmo tipo de ensaio sem sobrecarga. As estacas instaladas por fluidização com sobrecarga e estacas pré-instaladas (sem perturbação) apresentam valores de constantes e independentes das profundidades instaladas, com respectivas médias de 0,15 e 0,31. O valor de parece aumentar com o tempo para as estacas fluidizadas (efeito setup) devido à reconstituição das tensões radiais. Os valores de estacas cravadas em areia densa diminuem seu valor com o aumento da profundidade instalada (e da tensão efetiva média atuante), por restrição de dilatação, tendendo ao valor de encontrado para ensaios pré-instalados realizados neste trabalho. / The main goal of this study is to deepen the understanding of the shaft friction behavior under tension loads of piles installed by fluidization in Osório sand. The installation technique is studied as an alternative for the use of torpedo piles in offshore platforms anchoring. This work was done in laboratory with metallic circular piles in reduced model. Three diameters of model piles were used, simulating three different scales: 14 mm (1:76), 16,2 mm (1:67) and 21,3 mm (1:50). Eight pullout tests (24 hours after fluidization) were carried out on model piles installed by fluidization in sandy soil with a relative density of 50% and subjected to a surcharge of 2,236 kPa. Eighteen pullout tests were performed on pre-installed (non-fluidized) model piles in sand with a relative density of 30%, simulating an installation without soil disturbance, since this is the approximate relative density reached after the process of fluidization. The results were compared with previous studies of pullout resistance of fluidized piles in sand. For an average increase of 2 times the vertical effective stress in the model piles installed by fluidization with surcharge, an average increase of 1,8 times is observed in the pullout resistance. The lateral earth pressure coefficient on the pile shaft for these tests did not show significant differences in relation to the same type of test without surcharge. For tests installed by fluidization and pre-installed tests (without soil disturbance), remains constant and independent of the installed depths, with respective averages of 0,15 and 0,31. The value seems to increase with time for fluidized tests (setup effect) due to the reconstitution of the radial tensions. The values for pullout tests in driven model piles in dense sand decrease their value with the increase of the installed depth (and the increase of the vertical effective stress), by restriction of the expansive behavior, tending to the value found for pre-installed tests carried out in this work.

A aplicação prática de resíduos industriais, como cinza volante proveniente da queima de carvão, em bases e sub-bases de rodovias, é de grande interesse para engenheiros geotécnicos, uma vez que reduz o consumo de recursos naturais e oferece um destino a esses resíduos. Nesse sentido, esta dissertação de mestrado avalia o desempenho de misturas cinza volante-cal submetidas a condições climáticas extremas. Foram analisadas as propriedades resistência, rigidez e durabilidade de misturas de cinza volante (25%) com areia de Osório, comparando-se ciclos de molhagem-secagem com ciclos de congelamento-degelo. Para isso variou-se: o teor de cal hidratada (3%, 5%, 7%), o grau de compactação (14,0 kN/m³, 15,0 kN/m³, 16,0 kN/m³), a adição de 0,5% de cloreto de sódio (NaCl) como catalisador e a adição de 0,5% de fibras de polipropileno. Foi estudada a influência da temperatura (23°C e 40°C) em um período de 7 dias de cura, chegando-se à conclusão que o aumento de temperatura proporciona elevados ganhos de durabilidade por congelamento e degelo, resistência e rigidez, assim como a adição de sal e fibras de polipropileno Visando ampliar esta pesquisa foi proposta a troca da matriz da mistura (areia de Osório) por fresado (RAP) e a cal hidratada pela cal de carbureto. Para esse novo tipo de mistura, também foi realizado ensaios triaxiais para análise do comportamento tensão-deformação em relação a adição de 0,5% de NaCl, onde percebeu-se um aumento de 3,4° no ângulo de atrito e de 42,8 kPa no intercepto coesivo. As misturas de RAP e cal de carbureto obtiveram melhores resultados de resistência por compressão e durabilidade do que as misturas com areia de Osório e cal dolomítica, para a mesma temperatura de cura. Posteriormente constatou-se que a perda de massa acumulada após os referidos tipos de ciclos é controlada pelo índice porosidade (η)/teor volumétrico de cal (Liv), para ambas as misturas. Além disso, percebeu-se que menores perdas de massa acumulada foram obtidas para os ciclos de molhagem e secagem comparados aos ciclos de congelamento e degelo, tanto para as misturas com areia quanto para as misturas com RAP. / The practical application of industrial residues, such as coal fly ash, on bases and sub-bases of highways, is of great interest to geotechnical engineers, since it reduces the consumption of natural resources and gives a destination to these residues. In this sense, this master's thesis evaluates the performance of coal fly ash-lime mixtures under extreme climatic conditions. Was analysed the impact of the hydrated lime content (3%, 5%, 7%), the degree of compaction (14.0 kN/m³, 15.0 kN/m³, 16.0 kN/m³), the addition of 0.5% sodium chloride (NaCl) as a catalyst and the addition of 0.5% polypropylene fibers, on strength, stiffness and durability (comparing freezing-thawing to wetting-drying cycles), in fly ash mixtures (25%) with Osório sand. The influence of temperature (23 °C and 40 °C) in a period of 7 days of cure was also studied, this increase in temperature has been shown to provide high durability (for freezeing-thawing cycles), strength and stiffness gains, as well as addition of salt and polypropylene fibers. In order to extend this research, it was propose the exchange of the matrix’s mixture (Osório sand) by reclaimed asphalt paving (RAP) and lime hydrated by carbide lime For this new type of mixture, triaxial tests are also performed to analyze the stress-strain behavior in relation to the addition of 0.5% NaCl, where a 3.4° increase in the friction angle was observed, and 42.8 kPa in the cohesive intercept. The mixtures of RAP and carbide lime obtained better strength and durability results than mixtures with Osório sand and dolomitic lime, for the same cure temperature. Subsequently, It was verified that the accumulated loss of after these kinds of cycles is controlled by the index of porosity (η) / volumetric content of lime (Liv), for both mixtures. Besides that, lower losses of accumulated mass was observed for the wetting and drying cycles, compared to the freezing and thawing cycles.

A aplicação prática de resíduos industriais, como cinza volante proveniente da queima de carvão, em bases e sub-bases de rodovias, é de grande interesse para engenheiros geotécnicos, uma vez que reduz o consumo de recursos naturais e oferece um destino a esses resíduos. Nesse sentido, esta dissertação de mestrado avalia o desempenho de misturas cinza volante-cal submetidas a condições climáticas extremas. Foram analisadas as propriedades resistência, rigidez e durabilidade de misturas de cinza volante (25%) com areia de Osório, comparando-se ciclos de molhagem-secagem com ciclos de congelamento-degelo. Para isso variou-se: o teor de cal hidratada (3%, 5%, 7%), o grau de compactação (14,0 kN/m³, 15,0 kN/m³, 16,0 kN/m³), a adição de 0,5% de cloreto de sódio (NaCl) como catalisador e a adição de 0,5% de fibras de polipropileno. Foi estudada a influência da temperatura (23°C e 40°C) em um período de 7 dias de cura, chegando-se à conclusão que o aumento de temperatura proporciona elevados ganhos de durabilidade por congelamento e degelo, resistência e rigidez, assim como a adição de sal e fibras de polipropileno Visando ampliar esta pesquisa foi proposta a troca da matriz da mistura (areia de Osório) por fresado (RAP) e a cal hidratada pela cal de carbureto. Para esse novo tipo de mistura, também foi realizado ensaios triaxiais para análise do comportamento tensão-deformação em relação a adição de 0,5% de NaCl, onde percebeu-se um aumento de 3,4° no ângulo de atrito e de 42,8 kPa no intercepto coesivo. As misturas de RAP e cal de carbureto obtiveram melhores resultados de resistência por compressão e durabilidade do que as misturas com areia de Osório e cal dolomítica, para a mesma temperatura de cura. Posteriormente constatou-se que a perda de massa acumulada após os referidos tipos de ciclos é controlada pelo índice porosidade (η)/teor volumétrico de cal (Liv), para ambas as misturas. Além disso, percebeu-se que menores perdas de massa acumulada foram obtidas para os ciclos de molhagem e secagem comparados aos ciclos de congelamento e degelo, tanto para as misturas com areia quanto para as misturas com RAP. / The practical application of industrial residues, such as coal fly ash, on bases and sub-bases of highways, is of great interest to geotechnical engineers, since it reduces the consumption of natural resources and gives a destination to these residues. In this sense, this master's thesis evaluates the performance of coal fly ash-lime mixtures under extreme climatic conditions. Was analysed the impact of the hydrated lime content (3%, 5%, 7%), the degree of compaction (14.0 kN/m³, 15.0 kN/m³, 16.0 kN/m³), the addition of 0.5% sodium chloride (NaCl) as a catalyst and the addition of 0.5% polypropylene fibers, on strength, stiffness and durability (comparing freezing-thawing to wetting-drying cycles), in fly ash mixtures (25%) with Osório sand. The influence of temperature (23 °C and 40 °C) in a period of 7 days of cure was also studied, this increase in temperature has been shown to provide high durability (for freezeing-thawing cycles), strength and stiffness gains, as well as addition of salt and polypropylene fibers. In order to extend this research, it was propose the exchange of the matrix’s mixture (Osório sand) by reclaimed asphalt paving (RAP) and lime hydrated by carbide lime For this new type of mixture, triaxial tests are also performed to analyze the stress-strain behavior in relation to the addition of 0.5% NaCl, where a 3.4° increase in the friction angle was observed, and 42.8 kPa in the cohesive intercept. The mixtures of RAP and carbide lime obtained better strength and durability results than mixtures with Osório sand and dolomitic lime, for the same cure temperature. Subsequently, It was verified that the accumulated loss of after these kinds of cycles is controlled by the index of porosity (η) / volumetric content of lime (Liv), for both mixtures. Besides that, lower losses of accumulated mass was observed for the wetting and drying cycles, compared to the freezing and thawing cycles.

O objetivo desta dissertação consiste em aprofundar o entendimento dos mecanismos que controlam o atrito lateral sob arrancamento de estacas instaladas por fluidização em areia. A técnica de instalação é estudada como uma alternativa para a utilização de estacas torpedo na fixação de plataformas offshore. Trabalhou-se em laboratório com o arrancamento de estacas metálicas circulares em modelo reduzido. Foram utilizados três diâmetros de estacas modelo, simulando três diferentes escalas: 14 mm (1:76), 16,2 mm (1:67) e 21,3 mm (1:50). Foram realizados 8 ensaios de arrancamento (24 horas após a fluidização) em estacas modelo instaladas por fluidização em solo arenoso com densidade relativa de 50% e submetido à sobrecarga de 2,236 kPa. Foram também realizados 17 ensaios de arrancamento em estacas modelo pré-instaladas (sem fluidização) em areia com densidade relativa de 30%, simulando uma instalação sem perturbação do solo, uma vez que esta é a densidade relativa aproximada que a areia atinge após o processo de fluidização. Os resultados foram comparados com pesquisas anteriores de arrancamento de estacas instaladas por fluidização em areia. Para um aumento médio de 2 vezes a tensão vertical efetiva nas estacas modelo instaladas por fluidização com sobrecarga, observa-se um ganho médio de 1,8 na resistência. O coeficiente de empuxo lateral de serviço para estes ensaios não apresentou diferenças significativas em relação ao mesmo tipo de ensaio sem sobrecarga. As estacas instaladas por fluidização com sobrecarga e estacas pré-instaladas (sem perturbação) apresentam valores de constantes e independentes das profundidades instaladas, com respectivas médias de 0,15 e 0,31. O valor de parece aumentar com o tempo para as estacas fluidizadas (efeito setup) devido à reconstituição das tensões radiais. Os valores de estacas cravadas em areia densa diminuem seu valor com o aumento da profundidade instalada (e da tensão efetiva média atuante), por restrição de dilatação, tendendo ao valor de encontrado para ensaios pré-instalados realizados neste trabalho. / The main goal of this study is to deepen the understanding of the shaft friction behavior under tension loads of piles installed by fluidization in Osório sand. The installation technique is studied as an alternative for the use of torpedo piles in offshore platforms anchoring. This work was done in laboratory with metallic circular piles in reduced model. Three diameters of model piles were used, simulating three different scales: 14 mm (1:76), 16,2 mm (1:67) and 21,3 mm (1:50). Eight pullout tests (24 hours after fluidization) were carried out on model piles installed by fluidization in sandy soil with a relative density of 50% and subjected to a surcharge of 2,236 kPa. Eighteen pullout tests were performed on pre-installed (non-fluidized) model piles in sand with a relative density of 30%, simulating an installation without soil disturbance, since this is the approximate relative density reached after the process of fluidization. The results were compared with previous studies of pullout resistance of fluidized piles in sand. For an average increase of 2 times the vertical effective stress in the model piles installed by fluidization with surcharge, an average increase of 1,8 times is observed in the pullout resistance. The lateral earth pressure coefficient on the pile shaft for these tests did not show significant differences in relation to the same type of test without surcharge. For tests installed by fluidization and pre-installed tests (without soil disturbance), remains constant and independent of the installed depths, with respective averages of 0,15 and 0,31. The value seems to increase with time for fluidized tests (setup effect) due to the reconstitution of the radial tensions. The values for pullout tests in driven model piles in dense sand decrease their value with the increase of the installed depth (and the increase of the vertical effective stress), by restriction of the expansive behavior, tending to the value found for pre-installed tests carried out in this work.

A aplicação prática de resíduos industriais, como cinza volante proveniente da queima de carvão, em bases e sub-bases de rodovias, é de grande interesse para engenheiros geotécnicos, uma vez que reduz o consumo de recursos naturais e oferece um destino a esses resíduos. Nesse sentido, esta dissertação de mestrado avalia o desempenho de misturas cinza volante-cal submetidas a condições climáticas extremas. Foram analisadas as propriedades resistência, rigidez e durabilidade de misturas de cinza volante (25%) com areia de Osório, comparando-se ciclos de molhagem-secagem com ciclos de congelamento-degelo. Para isso variou-se: o teor de cal hidratada (3%, 5%, 7%), o grau de compactação (14,0 kN/m³, 15,0 kN/m³, 16,0 kN/m³), a adição de 0,5% de cloreto de sódio (NaCl) como catalisador e a adição de 0,5% de fibras de polipropileno. Foi estudada a influência da temperatura (23°C e 40°C) em um período de 7 dias de cura, chegando-se à conclusão que o aumento de temperatura proporciona elevados ganhos de durabilidade por congelamento e degelo, resistência e rigidez, assim como a adição de sal e fibras de polipropileno Visando ampliar esta pesquisa foi proposta a troca da matriz da mistura (areia de Osório) por fresado (RAP) e a cal hidratada pela cal de carbureto. Para esse novo tipo de mistura, também foi realizado ensaios triaxiais para análise do comportamento tensão-deformação em relação a adição de 0,5% de NaCl, onde percebeu-se um aumento de 3,4° no ângulo de atrito e de 42,8 kPa no intercepto coesivo. As misturas de RAP e cal de carbureto obtiveram melhores resultados de resistência por compressão e durabilidade do que as misturas com areia de Osório e cal dolomítica, para a mesma temperatura de cura. Posteriormente constatou-se que a perda de massa acumulada após os referidos tipos de ciclos é controlada pelo índice porosidade (η)/teor volumétrico de cal (Liv), para ambas as misturas. Além disso, percebeu-se que menores perdas de massa acumulada foram obtidas para os ciclos de molhagem e secagem comparados aos ciclos de congelamento e degelo, tanto para as misturas com areia quanto para as misturas com RAP. / The practical application of industrial residues, such as coal fly ash, on bases and sub-bases of highways, is of great interest to geotechnical engineers, since it reduces the consumption of natural resources and gives a destination to these residues. In this sense, this master's thesis evaluates the performance of coal fly ash-lime mixtures under extreme climatic conditions. Was analysed the impact of the hydrated lime content (3%, 5%, 7%), the degree of compaction (14.0 kN/m³, 15.0 kN/m³, 16.0 kN/m³), the addition of 0.5% sodium chloride (NaCl) as a catalyst and the addition of 0.5% polypropylene fibers, on strength, stiffness and durability (comparing freezing-thawing to wetting-drying cycles), in fly ash mixtures (25%) with Osório sand. The influence of temperature (23 °C and 40 °C) in a period of 7 days of cure was also studied, this increase in temperature has been shown to provide high durability (for freezeing-thawing cycles), strength and stiffness gains, as well as addition of salt and polypropylene fibers. In order to extend this research, it was propose the exchange of the matrix’s mixture (Osório sand) by reclaimed asphalt paving (RAP) and lime hydrated by carbide lime For this new type of mixture, triaxial tests are also performed to analyze the stress-strain behavior in relation to the addition of 0.5% NaCl, where a 3.4° increase in the friction angle was observed, and 42.8 kPa in the cohesive intercept. The mixtures of RAP and carbide lime obtained better strength and durability results than mixtures with Osório sand and dolomitic lime, for the same cure temperature. Subsequently, It was verified that the accumulated loss of after these kinds of cycles is controlled by the index of porosity (η) / volumetric content of lime (Liv), for both mixtures. Besides that, lower losses of accumulated mass was observed for the wetting and drying cycles, compared to the freezing and thawing cycles.