Apresenta-se um método para a previsão da curva tensão-recalque a ser obtida em provas de carga em placa circular, instalada a diferentes profundidades e com vários diâmetros, para diversos níveis de sucção em solo não saturado. Também é proposto um procedimento para correção dos recalques medidos em ensaio com carregamento do tipo rápido, para a obtenção dos correspondentes recalques estabilizados de um ensaio lento. A previsão realizada apresenta resultados bastante próximos dos obtidos em provas de carga, verificando-se assim a aplicabilidade do método proposto para reproduzir o comportamento do sistema solo-placa neste tipo de solo. Além disso, este trabalho apresenta um estudo do módulo de deformabilidade a partir de ensaios de campo e de laboratório, para o solo do campo experimental de fundações da EESC/USP, aplicando conceitos da mecânica dos solos não saturados. Em campo, o módulo de deformabilidade foi obtido por meio de provas de carga em placa circular com e sem inundação prévia do solo. Em laboratório, o módulo foi obtido a partir de ensaios de compressão confinada e triaxiais, ambos com sucção controlada. Observou-se que a sucção matricial tem grande influência no módulo de deformabilidade do solo. / This thesis presents a method for prediction the stress-settlement curve to be obtained in circular plate load tests, at different depths and with several diameters, to differents suction levels on unsaturated soil. A procedure is also proposed for correction the settlement measured with a quick maintained load (QML) tests to obtain the stabilized settlement in a slow maintained load (SML) tests. This prediction presents quite results of the real measured stress-settlement curve through load tests, thus verifying the applicability of the proposed method to reproduce the behavior the soil-plate system in this soil. Besides, this work presents a study of the deformation modulus using field and laboratory tests, to the soil of the foundations experimental field of EESC/USP, applying concepts of the unsaturated soil mechanics. In field, the deformation modulus was obtained by means of circular plate load tests with and without previous soaking of the soil. In laboratory, the modulus was obtained using confined compression and triaxial tests, both with controlled suction. It was observed that the matric suction has great influence in the soil deformation modulus.

A series of plate load tests were conducted at the experimental farm of the University of Pretoria. The test areas were levelled by means of three surface preparation methods namely, i) a thin layer of plaster of Paris; ii) a thin layer of well-graded sand and iii) by using only hand tools. In addition, a modified plate load test was designed to eliminate the effect of bedding errors that occur during these tests. Telescopic probes were used to measure the relative displacement at two points below the centre of the plate. The main objective of this research project was to first quantify the bedding errors that occur during plate load tests. Secondly, to evaluate the three different surface preparation methods used in plate load tests to achieve a levelled and smooth test surface, and lastly to evaluate the effectiveness of using telescopic probes in routine plate load tests to eliminate the effects of bedding errors. The stiffness values, determined from the vertical displacement of the plate, were compared with the internal stiffness values determined by means of the telescopic probes. All stiffness values were compared with continuous surface wave (CSW) measurements performed on the same material. The test apparatus, methods and results are discussed in this dissertation. To my / Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2013. / gm2014 / Civil Engineering / unrestricted

Over the past 50 years, several advancements have been made in the research area of the mechanics of unsaturated soils. These advancements can be categorized into two groups; (i) development (or improvement) of testing techniques (or apparatus) to determine the mechanical properties of unsaturated soils and (ii) development of (numerical, empirical or semi-empirical) models to estimate the variation of mechanical properties of unsaturated soils with respect to suction based on the experimental results. Implementation of the mechanics of unsaturated soils in conventional geotechnical engineering practice, however, has been rather limited. The key reasons for the limited practical applications may be attributed to the lack of simple and reliable methods for (i) measuring soil suction in the field quickly and reliably and (ii) estimating the variation of mechanical properties of unsaturated soils with respect to suction. The main objective of this thesis research is to develop simple and reliable techniques, models or approaches that can be used in geotechnical engineering practice to estimate sol suction and the mechanical properties of unsaturated soils. This research can be categorized into three parts. In the First Part, simple techniques are proposed to estimate the suction values of as-compacted unsaturated fine-grained soils using a pocket penetrometer and a conventional tensiometer. The suction values less than 300 kPa can be estimated using a strong relationship between the compressive strength measured using a pocket penetrometer and matric suction value. The high suction values in the range of 1,200 kPa to 60,000 kPa can be estimated using the unique relationship between the initial tangent of conventional tensiometer response versus time behavior and suction value. In the Second Part, approaches or semi-empirical models are proposed to estimate the variation of mechanical properties of unsaturated soils with respect to suction, which include: - Bearing capacity of unsaturated fine-grained soils - Variation of bearing capacity of unsaturated fine-grained soils with respect to matric suction - Variation of initial tangent elastic modulus of unsaturated soils below shallow foundations with respect to matric suction - Variation of maximum shear modulus with respect to matric suction for unsaturated non-plastic sandy soils (i.e. plasticity index, Ip = 0 %) In the Third Part, approaches (or methodologies) are suggested to simulate the vertically applied stress versus surface settlement behavior of shallow foundations in unsaturated coarse-grained soils assuming elastic-perfectly plastic behavior. These methodologies are extended to simulate the stress versus settlement behavior of both model footings and in-situ plates in unsaturated coarse-grained soils. The results show that there is a reasonably good comparison between the measured values (i.e. soil suction, bearing capacity, elastic and shear modulus) and those estimated using the techniques or models proposed in this thesis research. The models (or methodologies) proposed in this thesis research are promising and encouraging for modeling studies and practicing engineers to estimate the variation of mechanical behavior of unsaturated soils with respect to matric suction.

Avalia-se o colapso de um solo residual, de comportamento laterítico, para líquidos inundantes de diferentes composições químicas, em profundidades de 1 até 4 metros, empregando-se provas de carga diretas e ensaios de adensamento. Explica-se o fenômeno do colapso, para cada líquido inundante, utilizando-se parâmetros obtidos em ensaios de caracterização, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e ensaios químicos. A pesquisa é desenvolvida no Campo Experimental da UNESP de Bauru (SP), cujo solo local é uma areia fina argilosa, residual de arenito, enquadrada como Latossolo vermelho escuro a amarelo. / The collapse of a lateritic residual soil is evaluated, using liquid of different chemical compositions, in depths from 1 to 4 meters, and using plate load and oedometer tests. This work explains the phenomenon of the collapse, for each liquid, employing parameters obtained in characterization tests, X-ray diffraction, scanning electron microscope and chemical tests. The research is developed in the Experimental Field of the Civil Engineering Department of the São Paulo State University (UNESP), at Bauru (SP), where the local soil is residual derived from sandstone, and according to grain size classification it is a clayey fine sand. In the pedological classification it is a dark red to yellow Latosol.

Este trabalho parte de um acervo pré-existente de provas de carga em placa (segundo os procedimentos ABNT-NBR-6489 e ASTM-D-1196) em solos da Formação Guabirotuba, importante unidade geológica da região metropolitana de Curitiba. O objetivo do trabalho é favorecer o entendimento destes solos no que diz respeito à sua competência como subleito para pavimentos industriais rígidos. É realizada uma revisão sobre modelos de fundação de pavimento, aspectos geológicos e geotécnicos da Formação Guabirotuba, e métodos de determinação do coeficiente de recalque. A análise baseia-se no coeficiente de recalque \"k\" obtido em trinta e duas provas de carga em placa e utiliza uma classificação prática dos solos, quanto ao seu nível de intemperismo: argilas cinzas \"inalteradas\", argilas vermelhas \"laterizadas\" e argilas variegadas \"intemperizadas\", as quais mostram valores decrescentes de coeficiente de recalque, nessa ordem. Notou-se que algumas correlações existentes na literatura permitiram obter razoáveis previsões do coeficiente de recalque, como aquelas baseadas em valores de SPT e de CBR. Os valores de coeficiente de recalque medidos para estes solos mostram-se superiores àqueles sugeridos por tabelas práticas. Devido à variabilidade de resultados encontrada e à influência do subleito no desempenho final do sistema de fundação, fica evidenciada a importância da realização de provas de carga em placa para obtenção dos parâmetros de dimensionamento de pavimentos industriais rígidos. / The present work employs a data base of plate load tests (performed according the ABNT-NBR-6489 and ASTM-D-1196 procedures) in soils of the Guabirotuba Formation, important geological unit of Curitiba metropolitan region. The purpose of the work is the improving of the knowledge of these soils related to their behavior as subgrade for rigid industrial pavements. It is provided a revision about pavements foundation models, geological and geotechnical aspects of the Guabirotuba Formation and methods of the determination of the modulus of subgrade reaction. The analysis is based on the modulus of subgrade reaction \"k\" from 32 plate loading tests and uses a practical classification of the soils, according to their weathering level: intact gray clays, lateritic red clays and weathered variagate clays that showed a derease of the modulus in this order. Some correlations were found to predict fair values of \"k\", such as those based on SPT and on DCP. It was also noticed that the values of the modulus of subgrade reaction obtained are higher than the usual recommendations of the literature. The variability and the influence of the subgrade in the final performance of the pavaments make evident the importance of the plate load tests for obtaining reliable design parameters.

Avalia-se o colapso de um solo residual, de comportamento laterítico, para líquidos inundantes de diferentes composições químicas, em profundidades de 1 até 4 metros, empregando-se provas de carga diretas e ensaios de adensamento. Explica-se o fenômeno do colapso, para cada líquido inundante, utilizando-se parâmetros obtidos em ensaios de caracterização, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e ensaios químicos. A pesquisa é desenvolvida no Campo Experimental da UNESP de Bauru (SP), cujo solo local é uma areia fina argilosa, residual de arenito, enquadrada como Latossolo vermelho escuro a amarelo. / The collapse of a lateritic residual soil is evaluated, using liquid of different chemical compositions, in depths from 1 to 4 meters, and using plate load and oedometer tests. This work explains the phenomenon of the collapse, for each liquid, employing parameters obtained in characterization tests, X-ray diffraction, scanning electron microscope and chemical tests. The research is developed in the Experimental Field of the Civil Engineering Department of the São Paulo State University (UNESP), at Bauru (SP), where the local soil is residual derived from sandstone, and according to grain size classification it is a clayey fine sand. In the pedological classification it is a dark red to yellow Latosol.

A prova de carga estática lenta é tradicional na engenharia de fundações, no mundo todo. Mas sua realização pode envolver um tempo excessivo e, por isso, tem havido tentativas para reduzir sua duração. O ensaio rápido, ao contrário, é realizado em apenas algumas horas, mas, sem dúvida alguma, os recalques obtidos nesse ensaio são bem inferiores aos do ensaio lento. Uma alternativa promissora pode ser o ensaio pelo método do equilíbrio, que parece reunir as vantagens daquelas duas modalidades. Nesse método, utiliza-se a carga mantida apenas no início do estágio e, depois, deixa-se a carga diminuir livremente até atingir uma condição de equilíbrio, com recalque e carga estabilizados, em cada estágio. Neste trabalho, são apresentadas comparações entre as três modalidades, em ensaios de placa, em modelo, em solo arenoso colapsível, em duas condições: inundado e não-inundado. / The slow mantained load is a traditional test in foundations engineering worldwide. Nevertheless, its implementation may take too long, so there have been attempts to reduce its duration. The quick mantained load test, in other hand, takes only a few hours to be accomplished and the obtained settlements are lower than the slow maintained load test. The method of equilibrium is an attractive option. It seems to combine the advantages of these two methods, using maintained load at the beggining of the stage and then allowing to freely decrease the load to reach its equilibrium. This study compares these three methods in two conditions: non-flooded and flooded colapsive sandy-soil model.

Este trabalho parte de um acervo pré-existente de provas de carga em placa (segundo os procedimentos ABNT-NBR-6489 e ASTM-D-1196) em solos da Formação Guabirotuba, importante unidade geológica da região metropolitana de Curitiba. O objetivo do trabalho é favorecer o entendimento destes solos no que diz respeito à sua competência como subleito para pavimentos industriais rígidos. É realizada uma revisão sobre modelos de fundação de pavimento, aspectos geológicos e geotécnicos da Formação Guabirotuba, e métodos de determinação do coeficiente de recalque. A análise baseia-se no coeficiente de recalque \"k\" obtido em trinta e duas provas de carga em placa e utiliza uma classificação prática dos solos, quanto ao seu nível de intemperismo: argilas cinzas \"inalteradas\", argilas vermelhas \"laterizadas\" e argilas variegadas \"intemperizadas\", as quais mostram valores decrescentes de coeficiente de recalque, nessa ordem. Notou-se que algumas correlações existentes na literatura permitiram obter razoáveis previsões do coeficiente de recalque, como aquelas baseadas em valores de SPT e de CBR. Os valores de coeficiente de recalque medidos para estes solos mostram-se superiores àqueles sugeridos por tabelas práticas. Devido à variabilidade de resultados encontrada e à influência do subleito no desempenho final do sistema de fundação, fica evidenciada a importância da realização de provas de carga em placa para obtenção dos parâmetros de dimensionamento de pavimentos industriais rígidos. / The present work employs a data base of plate load tests (performed according the ABNT-NBR-6489 and ASTM-D-1196 procedures) in soils of the Guabirotuba Formation, important geological unit of Curitiba metropolitan region. The purpose of the work is the improving of the knowledge of these soils related to their behavior as subgrade for rigid industrial pavements. It is provided a revision about pavements foundation models, geological and geotechnical aspects of the Guabirotuba Formation and methods of the determination of the modulus of subgrade reaction. The analysis is based on the modulus of subgrade reaction \"k\" from 32 plate loading tests and uses a practical classification of the soils, according to their weathering level: intact gray clays, lateritic red clays and weathered variagate clays that showed a derease of the modulus in this order. Some correlations were found to predict fair values of \"k\", such as those based on SPT and on DCP. It was also noticed that the values of the modulus of subgrade reaction obtained are higher than the usual recommendations of the literature. The variability and the influence of the subgrade in the final performance of the pavaments make evident the importance of the plate load tests for obtaining reliable design parameters.

A prova de carga estática lenta é tradicional na engenharia de fundações, no mundo todo. Mas sua realização pode envolver um tempo excessivo e, por isso, tem havido tentativas para reduzir sua duração. O ensaio rápido, ao contrário, é realizado em apenas algumas horas, mas, sem dúvida alguma, os recalques obtidos nesse ensaio são bem inferiores aos do ensaio lento. Uma alternativa promissora pode ser o ensaio pelo método do equilíbrio, que parece reunir as vantagens daquelas duas modalidades. Nesse método, utiliza-se a carga mantida apenas no início do estágio e, depois, deixa-se a carga diminuir livremente até atingir uma condição de equilíbrio, com recalque e carga estabilizados, em cada estágio. Neste trabalho, são apresentadas comparações entre as três modalidades, em ensaios de placa, em modelo, em solo arenoso colapsível, em duas condições: inundado e não-inundado. / The slow mantained load is a traditional test in foundations engineering worldwide. Nevertheless, its implementation may take too long, so there have been attempts to reduce its duration. The quick mantained load test, in other hand, takes only a few hours to be accomplished and the obtained settlements are lower than the slow maintained load test. The method of equilibrium is an attractive option. It seems to combine the advantages of these two methods, using maintained load at the beggining of the stage and then allowing to freely decrease the load to reach its equilibrium. This study compares these three methods in two conditions: non-flooded and flooded colapsive sandy-soil model.

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