Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In Rio Grande do Sul state, the Alfisols areas are predominantly cultivated with irrigated rice, however, the monoculture of rice can complicate the use of these areas for rice crop. An alternative to this is the use of crop rotation. The soybean is a crop that may be used in rotation with irrigated rice, but due some soil characteristics, such as: poor drainage, low hydraulic conductivity and compacted layer present in the soil sub-surface, the soybean yield is usually limited especially in drought years. Accordingly, the objective of this study was to evaluate the duration of mechanical interventions, as soil scarification and raised bed, associated to cover plants during winter season, by means of physical indicators, hydric and oxygen deficiency index, agronomic characteristics and soybean grain yield in lowlands. The experiment was performed in the Lowland Experimental Area of the Federal University of Santa Maria-RS, during 2015/16 growing season. The treatments were composed by two factor. The factor A were composed by tillage systems: ES14 – Soil scarification in November of 2014; ES15 – Soil scarification in November of 2015; MI14 – raised bed built in November of 2014; MI15 – raised bed build in November of 2015. The D factor was applied during the winter, composed by winter fallow, oat, ryegrass and wheat as soil cover plants. During period from November 2015 up to April 2016, it was grown soybean on the yillage systems. Based on the results obtained, the effect of cover plants were not detected after an unique crop season, on the maintenance of alteration of the soil physical attributes. The level of remaining ryegrass straw of 3900 kg ha-1 verified in the present study reduces an initial soybean plantas population. Changes in the density, total porosity and soil resistance to mechanical penetration, promoted by deep tillage are noticeable by at least 18 months. This persistence reflect in the soybean grain yield for a second harvest. The raised bed and deep tillage realized in the same seeding period provides less occurrence of oxygen deficiency and greater nodulation, resulting in a higher yield of soybean grains in irrigated rice area. / No Rio Grande do Sul os Planossolos são predominantemente cultivados com a cultura do arroz irrigado, no entanto, o monocultivo do mesmo pode prejudicar o uso dessas áreas para o cultivo do arroz, sendo a rotação de culturas uma alternativa. A soja é uma cultura que pode ser utilizada em rotação com o arroz irrigado. Porém, em função de características desses solos como: drenagem deficiente, baixa condutividade hidráulica e presença de camada compactada próximo à superfície do solo, a produtividade da soja é usualmente limitada principalmente quando ocorre estresse hídrico. Diante disso, o objetivo de estudo foi determinar o efeito do preparo do solo com escarificação e camalhão na preservação dos atributos físicos do solo, bem como seus efeitos em características agronômicas e no rendimento de grãos de soja em um Planossolo. O experimento foi realizado na área didático-experimental de várzea da Universidade Federal de Santa Maria, RS, na safra de 2015/16. Os tratamentos foram constituídos por dois fatores. Fator A composto por preparos do solo: ES14 – escarificação do solo em novembro/2014; ES15 – escarificação do solo em novembro/2015; MI14 – camalhão construído em novembro/2014; MI15 – camalhão construído em novembro/2015. O fator D foi aplicado em faixas no período de inverno, composto por pousio, aveia, azevém e trigo como plantas de cobertura do solo. No período de nov/2015 a abr/2016 foi cultivado soja sobre os preparos do solo. Com base nos resultados obtidos, observa-se que não foi detectado o efeito de plantas de cobertura, em um único ano de cultivo, na manutenção dos atributos físicos do solo. O nível de palha de azevém remanecente de 3900 kg ha-1 verificado no presente trabalho reduz a população inicial de plantas de soja. Alterações na densidade, porosidade total e resistência a penetração, promovidas pela escarificação mecânica, são perceptíveis por no mínimo 18 meses. Sendo que a persistência dessas modificações reflete no rendimento de grãos de soja para uma segunda safra. A confecção de camalhão e escarificação próximos a semeadura proporcionam menor ocorrência de deficiência de oxigênio e maior nodulação, resultando em maior rendimento de grãos de soja em área de arroz irrigado.

O trabalho apresenta uma proposta metodológica para caracterização de aptidões e restrições do meio físico, considerando a variação contínua dos atributos e também a existência de gradação nos contatos entre as unidades. Os mapas do substrato rochoso e dos materiais inconsolidados foram obtidos utilizando-se de procedimentos da lógica fuzzy para representação da gradação nos contatos. As cartas de declividade, de menor extensão do percurso da água superficial, de potencial de escoamento superficial, de susceptibilidade à erosão e de potencial agrícola foram obtidas utilizando-se mapas numéricos e a variação contínua dos atributos. Para realização das operações de geoprocessamento foram utilizados o sistema de informação geográfica SPRING e a linguagem de programação LEGAL, que permitiram, tanto a representação dos contatos gradacionais (fuzzy) quanto a classificação contínua e o cruzamento das informações. Para avaliação de alterações introduzidas no meio, foi proposta a aplicação do atributo resistência à penetração do solo como geoindicador ambiental. As medidas de resistência à penetração foram feitas utilizando-se um novo equipamento, que consiste de um penetrômetro de solo acoplado a uma sonda TDR. Este procedimento permitiu a caracterização de modificações das condições naturais de compactação dos solos da bacia, frente às atividades de uso do terreno vigentes, bem como forneceu um parâmetro para comparação frente a modificações de uso futuras. O zoneamento da área foi obtido a partir da adoção das unidades de lanforms como unidades de compartimentação, o que possibilitou a caracterização das aptidões, restrições e conflitos de uso / This study presents a methodological technique to characterize environmental restrictions and aptitudes considering continuous variation in the attributes and gradation in contato between units. Fuzzy logic procedures were used to generate representation of contact gradation for rocky substratum and unconsolidated materials maps. Continuous attribute variation and numerical maps were used to produce slope least water runoff distance, runoff potential, erosion susceptibility and agricultural potential charts. Geoprocessing operations using the SPRING geographical information system and its LEGAL programming language permitted the representation of gradation in contac (fuzzy), continuous classification nad information crossing. Soil penetration resistance was proposed as the environmental geondicator to evaluate environmental changes. Measurement of soil penetration resistance by a soil penetrometer connected to a TDR proble permitted the characterization and specification of natural basin soil compaction conditions and the comparison of different occupation activities on the soil. A parameter for future changes due to soil occupation was therefore identified by this procedure. Area zoning was attained by the adoption of landform units as segmentation units. The characterization of aptitudes, restrictions and conflicts in occupation were achived by this procedure

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The growing demand for biofuels as alternative to petroleum-based fuels has instigated increased production of bioenergy crops. The southern half of Rio Grande do Sul, by having limited water resources for the production of soy, has received government incentives for the production of these crops, especially crops of sugar cane and cassava. However, there is need for more precise information regarding the proper management of these crops, and the influences of physical and hydraulic properties and mechanical soil on the growth and development of plants. Accordingly, this study aimed to determine the effect of different tillage systems on soil physical attributes, water and soil mechanics and its effects on the productivity of sugar cane and cassava. The study was conducted in the experimental area of the Soils Department, Federal University of Santa Maria in a Hapludalf. In two experiments were planted crops of sugar cane and cassava, in randomized blocks with three replications under different management systems and levels of compression: conventional tillage (CT) no tillage chiseled (NTC) no tillage (NT) and no tillage compacted (NTComp). Soil samples with preserved structure were collected for determination of physico-hydric soil density, pore size distribution curve of water retention, air and water flows, optimal water and compressive parameters: preconsolidation pressure (PP), compression index (CI) and elasticity of the soil. In addition, we calculated the indicators of soil quality: S ratio and relative density (RD) or degree of compression (GC). Soil preparation with mobilization (CT and NTC) alters the compacted soil, reducing soil bulk density and increased macroporosity and total porosity, but these effects are temporary and soil back to become thickened compromising the functionality of soil structure and plant development. A further compaction by traffic loader modifies the structure of Hapludalf, due to the increase in density and changes in distribution of soil pores, reducing macroporosity and total porosity, affecting the conductivity to water and air in the soil. The deeper layers were responsible for increased water storage in the soil. In the culture of cane sugar, NTC and NTComp retains higher water content, while the cassava crop, is the NT and NTC. Yield of both crops in association with the studied parameters, no-till soil management is offering the best physical condition and is indicated for production of sugar cane and cassava. / A crescente demanda de biocombustíveis como alternativa em substituição aos combustíveis derivados de petróleo tem instigado aumento da produção das culturas bioenergéticas. A metade sul do estado do Rio Grande do Sul, por apresentar limitações hídricas para a produção da soja, tem recebido incentivos governamentais para a produção dessas culturas, em especial às culturas da cana-de-açúcar e da mandioca. No entanto, há necessidade de informações mais precisas quanto ao manejo adequado a essas culturas, e as influências das propriedades físico-hídricas e mecânicas do solo sobre o crescimento e desenvolvimento das plantas. Nesse sentido, o presente estudo objetivou determinar o efeito de diferentes sistemas de preparo do solo nos seus atributos físicos, hídricos e mecânicos e na produtividade da cana-de-açúcar e da mandioca. O estudo foi realizado na área experimental do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria em um Argissolo Vermelho-Amarelo Distrófico. Em dois experimentos foram plantadas as culturas da cana-de-açúcar e da mandioca, em delineamento de blocos ao acaso com três repetições, sob diferentes sistemas de manejo e níveis de compactação: plantio convencional (PC), escarificado (ESC), plantio direto (PD) e plantio direto compactado (PDC). Amostras de solo com estrutura preservada foram coletadas para determinação dos parâmetros físico-hídricos do solo: densidade, distribuição do tamanho de poros, curva de retenção de água, fluxos de ar e água, intervalo hídrico ótimo e os parâmetros compressivos: pressão de preconsolidação (σp), índice de compressão (IC) e elasticidade do solo. Além disso, foram calculados os indicadores de qualidade do solo: índice S e densidade relativa (DR) ou grau de compactação (GC). O preparo do solo com mobilização (PC e ESC) altera a camada compactada do solo, pela diminuição da sua densidade e aumentando a macroporosidade e a porosidade total, mas esses efeitos são temporários e o solo volta a se tornar adensado comprometendo a funcionalidade da estrutura do solo e o desenvolvimento das plantas. A compactação adicional pelo tráfego da carregadora modifica a estrutura do Argissolo Vermelho-Amarelo, em função do aumento da densidade e alterações na distribuição dos poros do solo, com redução da macroporosidade e porosidade total, comprometendo a condutividade à água e ao ar no solo. As camadas mais profundas foram responsáveis pelo maior armazenamento de água no solo. Na cultura da cana-de-açúcar, o PDC e o ESC retém maior conteúdo de água, enquanto na cultura da mandioca, é o PD e o ESC. Pelo rendimento de ambas as culturas em associação com os parâmetros estudados, o plantio direto é o manejo do solo que oferece as melhores condições físicas, sendo indicado para produção de cana-de-açúcar e mandioca.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Productivity of an area is characterized by a series of factors of soil, climate, genetic potential and attack of diseases and pests and competition. Among these various factors, in the soil, the physical quality is not taken into consideration in order to set the production potential of a crop. The resistance to penetration of the soil (RP) should receive attention when it seeks to improve the quality of the soil, because it is an attribute that has direct reflection on crop productivity. Spatial variability of soil physical properties may have a better evaluation by Geostatistics, which determines the spatial dependence of each attribute. In addition to the determination of resistance to penetration, it is recommended connecting additional information such as soil type, water content and particle size, as they may be indicative of the reliability of the results. Added to this, it is important to determine the number of subsamples which must be used, i.e. how many samples must be carried out at one point to provide greater precision. Thus, the objective of this study was to verify the spatial variability of the values of RP, particle size and soil moisture, as well as verify the influence of the particle size and soil moisture at the time of determination of the values and define what the minimum number of subsamples which must compose each sample. To this end, the work is in two studies. In the first one, analysis were performed in 12 equidistant points among themselves, where in each of the repetitions were made determinations of cross shaped RP, spaced 0.20 m between each other within a maximum radius of 2 m totaling 41 samples, where four collection methodologies were tested. In the second one, in an area of 4.58 ha, was generated a sample of 10 x 10 m, with a total of 425 points. RP determinations were performed, particle size and soil moisture in four depths. It was found that using a methodology to collect least number of subsamples shows no significant changes in the values of coefficient of variation and the determination of subsamples near the midpoint, in densely populated meshes, eliminates the possibility of embedding medium which may belong to the erroneous point neighbor. Furthermore, the sampling mesh was efficient to demonstrate the variability and attributes presented spatial differential behaviour. The degree of compression of the varied depending on the depth. The correlation analysis, only the attribute humidity presented negative correlation with the RP. / A produtividade de uma área é caracterizada por uma série de fatores de solo, clima, potencial genético e ataque de doenças e pragas e matocompetição. Dentre estes vários fatores, no solo, a qualidade física não é levada em consideração para se determinar o potencial produtivo de uma lavoura. A resistência à penetração do solo (RP) deve receber atenção quando se busca melhorar a qualidade do solo, pois é um atributo que tem reflexo direto na produtividade das culturas. A variabilidade espacial das propriedades físicas do solo pode ter uma melhor avaliação através da Geoestatística, onde se determina a dependência espacial de cada atributo. Além da determinação da resistência à penetração, é recomendável relacionar informações complementares ao tipo de solo tais como, teor de água e granulometria, pois podem ser indicativos da confiabilidade dos resultados. Somado a isto, é importante determinar o número de subamostras que devem ser utilizadas, ou seja, quantas amostras devem ser realizadas em um ponto para que se tenha a maior precisão. Desta forma, o objetivo deste estudo foi verificar a variabilidade espacial dos valores de RP, granulometria e umidade do solo, bem como verificar a influência da granulometria e da umidade do solo no momento da determinação dos valores e definir qual o número mínimo de subamostras que devem compor cada amostra. Para tanto, o trabalho constitui-se em dois estudos. No primeiro, foram realizadas análises em 12 pontos equidistantes entre si, onde em cada uma das repetições foram realizadas determinações de RP em forma de cruz, espaçadas 0,20 m entre si, dentro de um raio máximo de 2 metros totalizando 41 amostras, onde foram testadas quatro metodologias de coleta. No segundo, em uma área de 4,58 ha, foi gerada uma malha amostral de 10 x 10 m, totalizando 425 pontos. Foram realizadas determinações de RP, granulometria e umidade do solo em quatro profundidades. Verificou-se que o usode uma metodologia com coleta de menor número de subamostras não apresenta alterações significativas nos valores de coeficiente de variação, além de que a determinação de subamostras próximas ao ponto central, em malhas adensadas, elimina a possibilidade de embutir médias errôneas que possam pertencer ao ponto vizinho. Além disso, a malha amostral foi eficiente para demonstrar a variabilidade e os atributos apresentaram comportamento espacial diferenciado. O grau de compactação da área variou conforme a profundidade. Quanto à análise de correlação, somente o atributo umidade apresentou correlação negativa com a RP.

Orientadores: Zigomar Menezes de Souza, Reginaldo Barboza da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VischiFilho_OswaldoJulio_D.pdf: 4103778 bytes, checksum: 244a2d329c481275d9b332f84992e061 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O Brasil é o maior produtor mundial de açúcar e o segundo de álcool e para tanto possui mais de 10 milhões de hectares explorados com cana-de-açúcar. Houve a necessidade de modernizar o setor preparando as áreas de produção para a colheita mecanizada de cana crua. Este sistema visando a maior mecanização das etapas de produção, com ênfase para a colheita, promove o tráfego intenso das máquinas sobre o solo, resultando na sua compactação. Indicadores do processo de compactação derivados da curva de compressão e do intervalo hídrico ótimo do solo podem ser influenciados diferenciadamente pelo sistema de manejo. O trabalho teve como objetivo avaliar os ciclos de uso do solo cultivado com cana-de-açúcar utilizando indicadores de qualidade estrutural do solo em função da pressão de pré-consolidação e do intervalo hídrico ótimo do solo que possibilitem diagnosticar o comportamento estrutural dos mesmos com diferentes épocas de implantação e classes texturais. O experimento foi desenvolvido na usina São Martinho, município de Pradópolis, SP, em lavoura comercial de cana-de-açúcar, em quatro áreas distintas sobre Latossolo Vermelho, com duas classes texturais (argilosa e média), em sistemas com seis e dezoito anos de colheita mecanizada. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado em esquema fatorial, com os fatores: dois ciclos de colheita mecanizada (um e três ciclos), duas classes texturais (argilosa e média), dois locais de coleta (canteiro e linha de plantio) e quatro camadas amostradas. Os tratamentos foram: área com um ciclo de colheita mecanizada (seis anos de cultivo) em Latossolo Vermelho eutrófico, textura argilosa (T1); área com três ciclos de colheita mecanizada (dezoito anos de cultivo) em Latossolo Vermelho eutroférrico, textura argilosa (T2); área com um ciclo de colheita mecanizada em Latossolo Vermelho distrófico, textura média (T3) e área com três ciclos de colheita mecanizada em Latossolo Vermelho distrófico, textura média (T4). O solo foi amostrado nas linhas de plantio e no canteiro, nas camadas de 0,00-0,10, 0,10-0,20,0,20-0,30 e 0,30-0,40 m. Os atributos do solo avaliados foram: densidade, porosidade, resistência à penetração, conteúdo de água, estabilidade de agregados, teor de carbono e curva de retenção de água. A qualidade física do solo foi avaliada por meio do intervalo hídrico ótimo e pela modelagem da capacidade de suporte de carga, relacionando a pressão de pré-consolidação em função do teor de água. O maquinário de plantio e colheita da usina (trator, transbordo e colhedora de cana) foi avaliado quanto à área de contato, real e da elipse e pressão de contato dos rodados sobre o solo. Os resultados evidenciam a diminuição da porosidade total e a macroporosidade. A microporosidade e a produtividade da cultura não foram afetadas. Maior macroporosidade, Intervalo Hídrico Ótimo, diâmetro médio ponderado e diâmetro médio geométrico e menor densidade e resistência do solo à penetração ocorreram na linha de plantio. Os maiores teores de água no solo ocorreram no solo argiloso no sistema com três ciclos de colheita mecanizada (T2). O Intervalo Hídrico Ótimo no solo argiloso foi maior para o sistema de colheita mecanizada com um ciclo (T1) e no solo de textura média no sistema com três ciclos (T4). A colhedora de cana com massa de 18,3 Mg foi a máquina que apresentou a maior área de contato e a menor pressão de contato. O transbordo com massa de 28,74 Mg - foi o equipamento que apresenta a menor área de contato e a maior pressão de contato. As maiores capacidades de suporte de carga ocorreram no sistema de colheita mecanizada com dezoito anos, tanto no Latossolo Vermelho argiloso (T2) quanto no Latossolo Vermelho de textura média (T4), em relação ao sistema com seis anos (T1 e T3) / Abstract: Brazil is the world's largest sugar producer and the second for alcohol, for that it has over 10 million hectares exploited with sugarcane. There was a need to modernize the sector preparing the production areas to receive the mechanized harvesting of sugarcane. This system aiming at the highest possible mechanization of production stages, with emphasis on harvest, promotes intense machine traffic on the ground, resulting in its compaction. Indicators of compaction process derived from compression curve; in addition from the soil Least Limiting Water Range can be influenced differently by the handling system applied to sugarcane. The study aimed to evaluate the use of soil cycles cultivated with sugar cane using sustainability structural models of soil in terms of pre-consolidation pressure, as well as soil Least Limiting Water Range that allow diagnosing the soil structural behavior under cultivation of sugar cane at different times of deployment and textural classes. The experiment was conducted at Usina São Martinho, in Pradópolis, SP, sugarcane commercial farming, in four distinct areas on Oxisol, with two textural classes (clayey and medium), at systems with six and eighteen years of mechanized harvesting. The experimental design was entirely randomized in mechanized harvest, along with factors: two cycles of mechanized harvest (one and three cycles), two texture classes (clayey and medium), two harvest location (bed and rows), as well as four sampled layers. The treatments were: one cycle (six years of cultivation) area with mechanized harvesting in Oxisol, clayey (T1); area with three cycles of mechanical harvesting (eighteen years of cultivation) in Oxisol Typic Acrudox, clayey (T2); area with one mechanized harvest cycle in Oxisol Typic Acrudox, medium texture (T3) and areas with three cycles of mechanized harvesting in Oxisol Typic Acrudox, medium texture (T4). Soil was sampled on rows and bed, at layers of 0.00-0.10, 0.10-0.20, 0.20-0.30 and 0.30-0.40 m. Soil attributes evaluated were: bulk density, soil porosity, soil penetration resistance, water content, aggregate stability, carbon content and soil water retention curve. Soil physical quality was assessed by Least Limiting Water Range, as well by support modeling capacity of soil load, relating pre-consolidation pressure to water content function. The farm machinery for planting and harvesting (tractor, transshipment t and sugarcane harvester) was evaluated for contact area, real and eclipse, also wheel contact pressure on soil. The results show the decrease in total porosity and macroporosity. The microporosity and the crop yield were not affected. Greater macroporosity, Limiting Water Range, medium weight diameter and medium geometric diameter, as well as lower density and penetration soil resistance occurred in the rows. The higher water content on the soil occurred in clayey soil at three cycle system of mechanical harvesting (T2). The Limiting Water Range in clayey soil was higher for mechanical harvesting system with one cycle (T1) and on the medium textured soil in the system with three cycles (T4). The sugarcane harvester with mass 18.3 Mg was the machine with the highest contact area, as well as the lowest contact pressure. Transshipment with mass 28.74 Mg. was the equipment that showed the smallest contact area and the greatest contact pressure. The highest load bearing capacity occurred in mechanized harvesting system with eighteen years, both for an Oxisol (T2) as for Oxisol of medium texture (T4), compared to six years old system (T1 and T3) / Doutorado / Agua e Solo / Doutor em Engenharia Agrícola

Made available in DSpace on 2017-06-01T17:57:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 liliane_lima_sampaio.pdf: 2425631 bytes, checksum: 6cb9a44490934450016ffd754799125d (MD5) Previous issue date: 2014-06-11 / This study reviews an analysis of the mechanical characteristics of construction and demolition waste (CDW), a central material recovery facility from Petrolina/ PE, with the objective to evaluate the waste processing to use in the produce of concrete and soil stabilization. Initially, tests were performed to characterize the waste materials and the con-stituents of the concrete. Then, three traits were measured for the production of concrete, with a dash to the reference concrete and two strokes for concrete replacements of natural aggregate by recycled aggregate in the proportions of 50% in one stroke and 100% in the other trait . In total it was made 15 speci-mens for each trait and the same dimensions of the concrete for reference, to-taling 45 specimens produced. Were conducted destructive testing (compres-sive strength and diametral tensile) and nondestructive (ultrasonic and rebound hammer). Also were produced two concrete beams, one reference concrete and other concrete with 100% replacement of natural aggregate by aggregate recy-cled for bending tests on beams. Subsequently, were evaluated the geotechnical behavior of the waste for use as soil containment works through testing particle size, limits, compaction, CBR and edometric being tested and valued the behavior of each material, and the RCD natural ground reference of the Alto do Reservatório and the mergers un-dertaken, in proportions of 25% of soil more 75% of RCD (mixture 1), 50% of soil more 50% of RCD (mixture 2) and 75% of soil and 25% of RCD (mixture 3). With these results, we evaluated the physical and mechanical material of this research, the correlations made between destructive and non-destructive test-ing of concrete made and analyzed the behavior of the waste for use as soil containment works. It can be concluded from the results of the analysis that concretes produced with the waste reaches average resistance, and may be used to produce concrete with non-structural function. And for use in soil stabili-zation, the residue can be used in road construction, as reinforcing material for subgrade, primer coating and the subfloor. / O presente trabalho apresenta uma análise das características mecânicas do resíduo de construção e demolição (RCD), da Central de Tratamento de Resí-duos de Petrolina/PE, com o objetivo de avaliar o uso de resíduo beneficiado na produção de concretos e na estabilização de solos. Inicialmente, foram realizados ensaios de caracterização do resíduo e dos ma-teriais constituintes do concreto. Em seguida, foram dosados três traços para a produção dos concretos, sendo um traço para o concreto de referência e dois traços para os concretos com substituições de agregado natural por agregado reciclado nas proporções de 50% em um traço e de 100% no outro traço. No total confeccionou-se 15 corpos de prova para cada traço e as mesmas dimen-sões do concreto para referência, totalizando 45 corpos de prova produzidos. Foram realizados ensaios destrutivos (resistência à compressão simples e por tração diametral) e não destrutivos (ultrassom e esclerometria). Também se produziu duas vigas em concreto, um concreto de referência e outro concreto com substituição de 100% do agregado miúdo natural por agregado miúdo re-ciclado para ensaios de flexão em vigas. Posteriormente, foi avaliado o comportamento geotécnico do resíduo para utili-zação como solo em obras de contenção, através de ensaios de granulometria, limites, compactação, CBR e compressão edométrica, sendo ensaiado e avali-ado o comportamento de cada material, o RCD e o solo natural de referência do Alto do reservatório e as incorporações realizadas, nas proporções de 25% de solo mais 75% de RCD (mistura 1), 50% de solo mais 50% de RCD (mistura 2) e 75% de solo mais 25% de RCD (mistura 3). Com os resultados obtidos, foram avaliadas as características físicas e mecâ-nicas dos materiais desta pesquisa, efetuadas as correlações entre os ensaios destrutivos e não destrutivos dos concretos confeccionados e analisado o com-portamento do resíduo para sua utilização como solo em obras de contenção. Pode-se concluir ao final da análise dos resultados que os concretos produzi-dos com resíduos atingem resistências médias, podendo ser utilizados em con-cretos sem função estrutural. E o resíduo para utilização em estabilização de solos pode ser utilizado na construção de rodovias, como material para reforço de subleito, para revestimento primário e sub-base.

Tire performance over soft soil influences the performance of off-road vehicles on soft soil, as the tire is the only force transmitting element between the off-road vehicles and soil during the vehicle operation. One aspect of the tire performance over soft soil is the tire tractive performance on soft soil, and it attracts the attention of vehicle and geotechnical engineers. The vehicle engineer is interested in the tire tractive performance on soft soil because it is related to vehicle mobility and energy efficiency; the geotechnical engineer is concerned about the soil compaction, brought about by the tire traffic, which accompanies the tire tractive performance on soft soil. In order to improve the vehicle mobility and energy efficiency over soft soil and mitigate the soil compaction, it's essential to develop an in-depth understanding of tire tractive performance on soft soil. This study has enhanced the understanding of tire tractive performance on soft soil and promoted the development of terramechanics and tire model parameterization method through experimental tests. The experimental tests consisted of static tire deflection tests, static tire-soil tests, soil properties tests, and dynamic tire-soil tests. The series of tests (test program) presented herein produced parameterization and validation data that can be used in tire off-road traction dynamics modeling and terramechanics modeling. The 225/60R16 97S Uniroyal (Michelin) Standard Reference Test Tire (SRTT) and loamy sand were chosen to be studied in the test program. The tests included the quantification or/and measurement of soil properties of the test soil, pre-traffic soil condition, the pressure distribution in the tire contact patch, tire off-road tractive performance, and post-traffic soil compaction. The influence of operational parameters, e.g., tire inflation pressure, tire normal load, tire slip ratio, initial soil compaction, or the number of passes, on the measurement data of tire performance parameters or soil response parameters was also analyzed. New methods of the rolling radius estimation for a tire on soft soil and of the 3-D rut reconstruction were developed. A multi-pass effect phenomenon, different from any previously observed phenomenon in the available existing literature, was discovered. The test data was fed into optimization programs for the parameterization of the Bekker's model, a modified Bekker's model, the Magic Formula tire model, and a bulk density estimation model. The modified Bekker's model accounts for the slip sinkage effect which the original Bekker's pressure-sinkage model doesn't. The Magic Formula tire model was adapted to account for the combined influence of tire inflation pressure and initial soil compaction on the tire tractive performance and validated by the test data. The parameterization methods presented herein are new effective terramechanics model parameterization methods, can capture tire-soil interaction which the conventional parameterization methods such as the plate-sinkage test and shear test (not using a tire as the shear tool) cannot sufficiently, and hence can be used to develop tire off-road dynamics models that are heavily based on terramechanics models. This study has been partially supported by the U.S. Army Engineer Research and Development Center (ERDC) and by the Terramechanics, Multibody, and Vehicle (TMVS) Laboratory at Virginia Tech. / Doctor of Philosophy / Big differences exist between a tire moving in on-road conditions, such as asphalt lanes, and a tire moving in off-road conditions, such as soft soil. For example, for passenger cars commonly driven on asphalt lanes, normally, the tire inflation pressure is suggested to be between 30 and 35 psi; very low inflation pressure is also not suggested. By contrast, for off-road vehicles operated on soft soil, low inflation pressure is recommended for their tires; the inflation pressure of a tractor tire can be as low as 12 psi, for the sake of low post-traffic soil compaction and better tire traction. Besides, unlike the research on tire on-road dynamics, the research on off-road dynamics is still immature, while the physics behind the off-road dynamics could be more complex than the on-road dynamics. In this dissertation, experimental tests were completed to study the factors influencing tire tractive performance and soil behavior, and model parameterization methods were developed for a better prediction of tire off-road dynamics models. Tire or vehicle manufacturers can use the research results or methods presented in this dissertation to offer suggestions for the tire or vehicle operation on soft soil in order to maximize the tractive performance and minimize the post-traffic soil compaction.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Prozessführung der Fallgewichtsverdichtung. Konkret wird der Einfluss der eingetragenen kinetischen Energie und des Impulses auf die Kinematik des Fallgewichts und die Reaktion des Bodens untersucht. Die aktuell etablierte Dimensionierung der Fallgewichtsverdichtung erfolgt einzig auf Basis der potentiellen Energie des Fallgewichts. Mindestens eine weitere unabhängige Steuergröße fehlt, um den Prozess zu optimieren. Die Arbeit analysiert hierzu den Einfluss des Impulses mit 1-g-Modellversuchen. Die Beschleunigung des Fallgewichts zeigt zwei charakteristische Bereiche: (1) eine starke Überhöhung, kurz nach dem Einschlag und (2) ein Plateau, welches länger anhält und dann abrupt endet. Die Überhöhung der Beschleunigung ist direkt proportional zur quadratischen Einschlaggeschwindigkeit und ergibt sich aus der Impulsfortpflanzung im Boden. Dies mobilisiert eine zusätzliche Masse im Boden, die gemeinsam mit dem Fallgewicht mit gleicher Geschwindigkeit in den Boden eindringt. Diese Phase wird dominiert durch den Unelastischen Stoß zwischen Fallgewicht und Boden. In der zweiten Phase erfolgt ein reibungsbehafteter Lastabtrag, der mit der Änderung der Kratertiefe korreliert. Mit dem Wissen um diese Mechanismen wird ein Optimierungsparameter vorgeschlagen, Mit dem gezeigt wird, dass durch Reduktion der Einschlaggeschwindigkeit bei gleichbleibendem Impuls die Fallgewichtsverdichtung effizienter ausgeführt werden kann. Ferner wird demonstriert, dass die Kratertiefenentwicklung mit fortschreitender Ausführung progressiv oder degressiv verlaufen kann. Zusammenfassend zeigt die Arbeit, dass der Einsatz schwerer Fallmassen, die aus geringer Höhe fallen effizienter ist, als der Einsatz leichter Fallmassen, welche aus großer Höhe fallen. Der Grund dafür liegt in der nachteiligen Mobilisierung der zusätzlichen Bodenmasse, welche proportional zur quadratischen Einschlaggeschwindigkeit zunimmt und das Eindringen des Fallgewichts durch seine zusätzliche axiale Trägheit hemmt.

La production de tournesol inclue des interactions complexes entre le génotype et l'environnement tout au long du cycle de la culture. La profondeur de l'enracinement du tournesol est fortement liée au sol, à sa structure et à la disponibilité en eau. La compaction du sol représente un enjeu important dans le contexte actuel de la durabilité des systèmes agricoles, et se caractérise par une diminution de la disponibilité hydrique du sol, une augmentation de la densité apparente et la résistance du sol à la pénétration. L’altération de l'exploration du système racinaire et de ses conséquences sur la croissance du système aérien sous contraintes mécaniques du sol a été explorée pour de nombreuses cultures (maïs Zea mays, Blé Triticum durum, ou de soja Glycine max). Peut d’études ont été réalisée sur le tournesol (Helianthus annuus L.). Parmi ces études seules quelqu’une incluent des cinétiques de croissance, encore moins incluent la qualité de la production. Le but de ce travail est d'étudier i) les modifications du système racinaire causée par la compaction du sol, ii) l'altération du système aérien causé par la modification du système racinaire, et iii) les interactions entre les systèmes. Une synthèse réalisée à partir la littérature et du schéma conceptuel du modèle STICS a permis d’établir un schéma conceptuel théorique retraçant le mécanisme des actions de la compaction du sol sur la plante de tournesol. A partir de ce schéma, deux expérimentations au champ et une expérience en conditions contrôlées ont été construites. En présence de compaction du sol, une diminution de la disponibilité hydrique, une augmentation de la densité apparente et la résistance du sol à la pénétration ont été observées conformément à la littérature. Le stress causé par la contrainte mécanique du sol a induit une réduction de la croissance et de l'exploration du système racinaire. Ceci a engendré une diminution de la surface foliaire, de la biomasse aérienne, et de la hauteur des plantes. Les pertes d'efficacité de l'utilisation des ressources et de rendement ont été observées par des indicateurs indirects. Les analyses de sensibilité de STICS ont été effectuées sur les paramètres d'intérêts, confirmant le seuil à partir duquel la compaction du sol conduit à des effets négatifs sur la plante de tournesol. Des propositions ont été faites pour adapter le modèle à la croissance du système racinaire de tournesol, i) en établissant une liaison directe entre les appareils aérien et souterrain, et ii) en réajustant l'indice de stress provoqué par les variations de densité apparente / The sunflower production takes place throughout complex interactions between the genotype, the crop management and the environment. Sunflower rooting depth is strongly related with soil structural behavior and gravimetric water availability. Soil compaction represents an important issue in the actual context of agricultural system durability, and is characterized by a decrease of soil available water, an increase of bulk density and soil resistance to the penetration. Variation of root system exploration and their consequences on above ground growth and development under soil mechanical constraints have been explored for many crops (Maize Zea mays, Wheat Triticum durum, or Soybean Glycine max), but only few researches have been carried out on sunflower (Helianthus annuus L.). Among them only few includes kinetic aspects and less quality of production. The aim of this work is to study i) the root system modifications caused by soil compaction, ii) the above ground system alteration caused by root system modification, and iii) the interactions between the systems. An analysis carried out from literature and the model STICS conceptual framework lead to the construction of a conceptual framework explaining the mechanism of soil compaction actions on sunflower plant. From this knowledge, two field experiments and a controlled experiment were built. In presence of soil compaction a decrease of soil water availability and an increase of bulk density and soil resistance to penetration were observed as reported in literature. The stress caused by soil mechanical constraint induced a reduction of root system growth and exploration. This induced a decrease of leaf area, shoot biomass, and plant height. The use efficiency of resource and yield lost were observed by indirect indicators. Sensitivity analyses of STICS were done on parameter of interest, confirming the threshold above which soil compaction lead to negative impact on sunflower. Proposition were made to adapt the model to sunflower root system growth, by implementing a direct link between shoot and root growth, and by readjusting the bulk density stress index

Os ecossistemas naturais e agropecuários dependem fundamentalmente do solo como recurso básico para sua funcionalidade. Neste contexto, a qualidade do solo tem tido uma crescente importância global. Os objetivos deste estudo consistiram em propor modificações metodológicas e/ou instrumentais visando determinações mais acuradas dos indicadores da qualidade física do solo mediante o desenvolvimento de (i) um sistema eletro-mecânico que permite a obtenção de amostras indeformadas de solos sem aplicação de golpes; (ii) um penetrômetro estático automatizado, de baixo custo e portátil, para medidas de resistência à penetração (RP) e resistência tênsil (RT) sob regime de velocidade constante de 1,55 mm s-1; (iii) um consolidômetro, de baixo custo e de maior portabilidade, para determinações da curva de compressão do solo, da RP e da RT utilizando propulsão pneumática e (iv) melhorias instrumentais em um permeâmetro de carga constante de ar pela redução de oscilações durante a medição do gradiente de pressão bem como a otimização da seleção de diferentes níveis de vazão mássica de ar. Os resultados obtidos mostraram que (i) o sistema eletromecânico garantiu a preservação da estrutura do solo em amostras coletadas comparado com a amostragem por golpes, principalmente no solo mais argiloso; (ii) a RP e a RT puderam ser determinadas com elevada acurácia à velocidade constante de 1,55 mm s-1; (iii) a curva de compressão do solo foi sensível às diferenças entre os tratamentos (linha e entrelinha da cultura) e a utilização de propulsão pneumática não influenciou os resultados da RP e da RT e (iv) a instrumentação utilizada no permeâmetro de carga constante de ar permitiu realizar determinações da permeabilidade do solo ao ar tanto em campo quanto em laboratório com rapidez e elevada acurácia. / Natural and agricultural ecosystems rely fundamentally on soil as a basic resource for their functionality. In this context, soil quality has had a growing global importance. The objectives of this study were based on proposing methodological and/or instrumental modifications aiming to obtain more accurate determinations of soil physical quality indicators by developing: (i) an electro-mechanical system that allows the extraction of undisturbed soil samples without mechanical impact (no-hammering); (ii) a low cost and portable static automatic penetrometer, for measuring soil penetration resistance (PR) and tensile strength (TS) at a constant speed of 1.55 mm s-1; (iii) a low cost and portable consolidometer, for determination of soil compression curve, PR and TS using pneumatic propulsion and (iv) instrumental improvements to a constant head air permeameter by reducing the oscillation during measuring the pressure head gradient and the optimization of the selection of different levels of air mass flow. The results showed that (i) the electro-mechanical system ensured the preservation of soil structure in undisturbed samples in comparison to samples extracted by hammering procedures, especially in clayey soil; (ii) PR and TS could be determined with high accuracy at the constant speed of 1.55 mm s-1; (iii) the soil compression curve was sensitive to differences between treatments (crop row and inter-row) and the use of pneumatic propulsion did not influence the results of PR and TS, and (iv) the instrumentation used in the constant head air permeameter allowed determination of soil air permeability either on the field or in the laboratory with high speed and accuracy.