Submitted by TAYANE WESTERMANN LOPES CASTILHO null (tayanewest@uol.com.br) on 2018-01-26T16:12:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Tayane Westermann Lopes Castilho.pdf: 4997047 bytes, checksum: c0457ac97bc5e87fd929dbe70703dd0d (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2018-01-26T18:07:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 castilho_twl_me_bauru.pdf: 4997047 bytes, checksum: c0457ac97bc5e87fd929dbe70703dd0d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-26T18:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 castilho_twl_me_bauru.pdf: 4997047 bytes, checksum: c0457ac97bc5e87fd929dbe70703dd0d (MD5) Previous issue date: 2017-12-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho avaliou a influência da inclusão de fibras recicladas extraídas de garrafas constituídas de politereftalato de etileno (PET) na resistência ao cisalhamento de solos arenoso e argiloso. Por meio de ensaios de compressão simples das amostras dos solos e misturas desses com diferentes teores e comprimentos de fibras, obteve-se que a combinação de 1,5% de fibras, em relação à massa de solo seco, com comprimento de 20 mm levou a um aumento de 92,8% na resistência não confinada para a amostra de solo arenoso, e de 10,5% para a de solo argiloso. Ensaios de cisalhamento direto foram realizados com essa dosagem, em duas diferentes condições de compactação, e revelam o ganho de 66,4% no intercepto de coesão para o solo arenoso com grau de compactação de 100%, e de 55,5% com grau de compactação de 95%, em relação ao solo sem fibra. Enquanto os ângulos de atrito interno praticamente não se alteraram. A mesma dosagem para o solo argiloso promoveu reduções de coesão de 7,6% e 5,4%, respectivamente, para os graus de compactação de 100% e de 95% e aumentos relativos de 2,9% e 7,3% no ângulo de atrito interno. Esses resultados aplicados em dois casos hipotéticos, capacidade de carga de fundações em sapatas e estabilidade de taludes de aterros, demonstram o efeito da inclusão de fibras na melhoria da estimativa da capacidade de carga para ambos os solos e o aumento do fator de segurança para o solo arenoso. O trabalho oferece uma alternativa tecnicamente viável para a melhoria dos solos e que prioriza o reuso de garrafas PET, colaborando para preservação ambiental, mas não só, pois a atividade promove ainda benefícios sociais e econômicos. / This study presents an analysis of the influence of the inclusion of polyethylene terephthalate (PET) fibers, extracted from waste plastic bottles, in the shear strength of sandy and clayey soils. Simple compression tests were performed with soil samples and mixtures of these with different fiber contents and lengths. The combination of 1,5% of fibers in relation to the dry soil mass with a length of 20 mm led to a 92.8% increase in the unconfined resistance for the sandy soil sample and 10.5% for the clayey soil sample. Direct shear tests were carried out with this dosage, with two different compaction conditions, showing the gain of 66.4% in the cohesion intercept for sandy soil with 100% compaction degree, and 55.5% with the degree of 95%, in relation to the soil without fiber. While the angles of internal friction remained almost constant. The same dosage for clayey soil promoted cohesion reductions of 7.6% and 5.4%, respectively, for compaction degrees of 100% and 95% and relative increases of 2.9% and 7.3% in the angle of internal friction. These results, applied in two hypothetical cases, load capacity of an isolated footing foundation and slope stability of landfills, demonstrate the effect of the inclusion of fibers in improving the estimation of the load capacity for both soils and the increase of the safety factor for the sandy soil. The study offers a technically feasible alternative for the improvement of soils, and that prioritizes the reuse of PET bottles, collaborating for environmental preservation, but not only, since the activity also promotes social and economic benefits.

[pt] Um grande número de novos materiais geotécnicos foi desenvolvido baseado na adição de materiais fibrosos, sendo incorporados como elementos de reforço. A técnica de solo reforçado pode ser representada pela produção e aplicação, não somente de fibra natural, mas também de fibras sintéticas e poliméricas. Estudos anteriores de solos reforçados com fibras de polipropileno têm mostrado melhora significativa das propriedades mecânicas dos solos, tais como o aumento da resistência de pico e resistência pós-pico, ductilidade e tenacidade. Estes resultados mostram um grande potencial deste tipo de fibra, quando utilizado como reforço de solos, por exemplo, em base de fundações superficiais, aterros sobre solos moles e liners de cobertura de aterros sanitários. A partir de ajustes matemáticos para determinar a interação entre solos granulares e observações do comportamento global em macro-escala tornou possível analisar o comportamento de solos granulares reforçados com fibras de uma forma micro-mecânica. A modelagem numérica do comportamento mecânico de solos reforçados com fibras de polipropileno, através de uma análise micro-mecânica, utiliza como ferramenta o Método dos Elementos Discretos (MED), que permite a representação do solo em 2D, a partir de um conjunto de partículas de elementos discretos circulares. O MED descarta a visão clássica do solo como uma forma contínua, proporcionando a possibilidade de modelá-lo como partículas constituintes. Sua formulação baseia-se no equilíbrio de forças e de deslocamentos gerados pelos contatos, os quais são descritos através das leis da física clássica, permitindo o mapeamento dos movimentos de cada partícula. A vantagem da micro-mecânica é a possibilidade de explicitar microestruturas, tais como fibras de polipropileno, responsáveis pela mudança no comportamento do solo. Com base no estudo deste fenômeno, causado pela inserção de fibras de polipropileno em materiais granulares, formulações matemáticas foram propostas com a finalidade de descrever o comportamento de solos reforçados através da implementação do código de elementos discretos (DEMlib). Após a calibração e validação do programa, a influência decorrente da inserção do reforço de fibra ao solo foi analisada, sendo realizadas simulações de ensaios biaxiais em amostras discretas de areia, com e sem o reforço fibroso. O comportamento micro-mecânico de misturas reforçadas permitiu avaliar os efeitos das mudanças no teor de fibras presente na matriz de solo, bem como diferentes rigidezes das fibras. Conclui-se que o estudo realizado pelo Método dos Elementos Discretos identificou a real interação entre as partículas do solo e do reforço em forma de fibra, indicando que as fibras, quando inseridas no solo, podem sofrer deformações plásticas de tração e alongamento até atingir a ruptura, proporcionando a melhora nos parâmetros mecânicos do solo. / [en] A large number of new geotechnical materials was developed based on the addition of fibrous materials being incorporated as reinforcement. The technique of reinforced soil can be represented by the production and application, not only natural fiber, but also synthetic fibers and polymer. Previous studies of soil reinforced with polypropylene fibers have shown significant improvement of mechanical properties of soils, such as increasing the resistance peak and postpeak strength, ductility and toughness. These results show a great potential for this type of fiber, when used as soil reinforcement, for example, based on shallow foundations, embankments over soft soils and liners for landfill cover. From mathematical adjustments to determine the interaction between granular soils and the observation of global macro-scale become possible to analyze the behavior of granular soils reinforced with fibers in a micro-mechanics. The numerical modeling of mechanical behavior of soil reinforced with polypropylene fibers, through a micro-mechanical analysis, the tool uses as the Discrete Element Method (DEM), which allows the representation of the soil in 2D, from a set of particles circular discrete elements. The MED rule out the classical view of soil as a continuous form, providing the ability to model it as a constituent particle. Its formulation is based on the balance of forces and displacements generated by the contacts, which are explained through the laws of classical physics, allowing the mapping of movements of each particle. The advantage of micro- mechanics is the possibility of explicit microstructures, such as polypropylene fibers, responsible for the change in the behavior of the soil. Based on the study of this phenomenon, caused by the insertion of polypropylene fibers in granular materials, mathematical formulations have been proposed in order to describe the behavior of reinforced soils through the implementation of the Code of discrete elements (DEMlib). After calibration and validation program, the influence due to the insertion of fiber reinforcement to the soil was analyzed, and simulations of biaxial tests on discrete samples of sand, with and without the fibrous reinforcement. The micro-mechanical behavior of blends reinforced allowed evaluating the effects of changes in fiber content present in the soil matrix and different rigidities of the fibers. We conclude that the study by the Discrete Element Method identified the actual interaction between the soil particles and the reinforcement in the form of fiber, indicating that the fibers, when inserted into the soil, may undergo plastic deformation and tensile elongation until the rupture, providing an improvement in mechanical parameters of soil.