[pt] O surgimento da instrumentação geotécnica se deu entre os anos de 1930 e 1940 e inicialmente observa-se a utilização de instrumentos mecânicos e hidraúlicos para essa finalidade. Entretanto nos últimos anos tem se acentuado a utilização de equipamentos baseados em princípios elétricos tais como os extensômetros elétricos resistivos e os eletroníveis que podem ser acoplados a eficientes sistemas de aquisição de dados. Há portanto a necessidade de intensificação de esforços na utilização de técnicas mais precisas e abrangentes de monitoramento do comportamento real de obras geotécnicas, tendo em vista o distanciamento que hoje se constata entre o refinamento, sofisticação e versatilidade dos métodos computacionais e numéricos em relação à qualidade, e até mesmo representatividade das informações oriundas de programas observacionais na engenharia geotécnica. A finalidade deste trabalho é verificar a aplicabilidade dos eletroníveis nos programas de instrumentação geotécnica e desenvolver procedimentos específicos de montagem, calibração, instalação e interpretação. Essa técnica de instrumentação, apesar de consagrada internacionalmente é ainda de utilização restrita no nosso país. E finalmente apresenta-se o tratamento de dados realizado com as informações obtidas no programa de instrumentação das barragens de Xingó e Tianshegqiao (TSQ-1). / [en] Geotechnical instrumentation development, has begin 1930 and 1940 and initialy we can observe the use of hydhraulic and mechanic instruments to this purpose. Meanwhile in the last years it can be observed the increase of the use these equipaments based on electrical principle like resistance extensometers and electrolevels that can be coupled to efficient system data aquisition. So there is need of the use of techique more precise and comprehensive for monitoring actual behaviour of geotechincal work so the big distance that there is between refinement, sofistication and versatility of computacional and numeric methods in relationship quality and representative information from observation programs in the geotechincal engineering, can be shortened. The main purpose of this research is to verify the aplication of electrolvel gauges in geothecnical instrumentation program and to develop specific procedure of assembly, calibration, installation and interpretation. This instrumentation technique in spite of being internationally established is still of restricted use in our country. Results obtained in two large concrete face rockfill dams (Xingo and TSQ-1) are presented. / [es] El surgimento de la instrumentación geotécnica se dió entre los años 1930 y 1940 e inicialmente se observa la utilización de instrumentos mecánicos y hidraúlicos con tal finalidad. En los últimos años se ha acentuado la utilización de equipos basados en principios eléctricos tales como los extensómetros eléctricos resistivos y los electroníveles que pueden ser acoplados a eficientes sistemas de adquisición de datos. Ha por tanto necesidad de intensificar esfuerzos en la utilización de técnicas más precisas y abarcadoras para el monitoramiento del comportamiento real de obras geotécnicas; llevando en cuenta el distanciamiento que hoy se constata entre el refinamiento, sofistificación y versatilidad de los métodos computacionales y numéricos en relación a la calidad, e incluso representatividad de las informaciones oriundas de programas observacionales en la ingeniería geotécnica. La finalidad de este trabajo es verificar la aplicabilidad de los electroníveles en los programas de instrumentación geotécnica y desarrollar procedimientos específicos de montaje, calibración, instalación e interpretación. Esta técnica de instrumentación, a pesar de consagrada internacionalmente, tienen uso restringido en nuestro país. Finalmente se presenta el tratamiento de datos realizado con las informaciones obtenidas en el programa de instrumentación de las Barragens de Xingó y Tianshegqiao (TSQ-1).

Submitted by Marta Toyoda (1144061@mackenzie.br) on 2018-10-09T16:41:09Z No. of bitstreams: 2 Rúben Matheus Crivelari.pdf: 6490920 bytes, checksum: 55ea3008b49ebb13fbe4080ccc934b50 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2018-10-31T14:53:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Rúben Matheus Crivelari.pdf: 6490920 bytes, checksum: 55ea3008b49ebb13fbe4080ccc934b50 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-31T14:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Rúben Matheus Crivelari.pdf: 6490920 bytes, checksum: 55ea3008b49ebb13fbe4080ccc934b50 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-17 / This work present a characterization of the ternary alloy of Cu (98.5%) - Ni (1.0%) - Cr (0.5%) obtained by powder metallurgy. The material was compacted with different loads and compression times and subjected to a sintering process with different temperatures and sintering times. The characterization was made by optical microscopy, scanning electron, by energy dispersion, x-ray diffraction and mechanical tests of micro hardness and electrical resistivity. It was also made a comparison of the characteristics and electrical and mechanical properties of the same alloy fused by powder metallurgy, to verify if the alloy obtaining process does not alter its properties, confirming data obtained in previous works. The samples showed considerable results of conductivity and was possible to find an initial temperature of growth of the electrical properties, phenomena of diffusion of the powders and good interactions between the metals. / Neste trabalho foram feitas caracterizações da liga ternária de composição Cu(98,5%)-Ni(1,0%)-Cr(0,5%) obtida por metalurgia do pó. O material foi compactado com cargas e tempos de compactação diferentes e submetido a um processo de sinterização com temperaturas e tempos de sinterização diferentes. Foi feita a caracterização por microscopia óptica, eletrônica de varredura, por dispersão energética, difração de raio-x e ensaios mecânicos de micro dureza e resistividade elétrica. O estudo comparou as características, propriedades elétricas e mecânicas da mesma liga obtidas por metalurgia do pó com dados da literatura, com o intuito de verificar se o processo de obtenção da liga não altera suas propriedades, confirmando dados obtidos em trabalhos anteriores. As amostras mostraram consideráveis resultados de condutividade e foi possível encontrar uma temperatura inicial de crescimento das propriedades elétricas, fenômenos de difusão dos pós e boas interações entre os metais.

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[pt] Em projetos de barragens de rejeitos de mineração, normalmente existe uma grande preocupação relacionada aos aspectos construtivos e de segurança, em função do processo de lançamento de material sobre depósitos fofos de rejeitos saturados. Os maiores desafios consistem na avaliação da resistência e da deformabilidade do material de fundação, na possibilidade de ocorrência de liquefação, e no desenvolvimento e velocidade de dissipação das poropressões. Neste contexto, a Rio Paracatu Mineração (RPM) construiu um aterro experimental instrumentado em grande escala,com material de empréstimo siltoarenoso sobre o depósito de rejeito na Mina do Ouro. Este aterro experimental foi projetado e construído com 10,0 m de altura, talude frontal de 1,5H:1,0V e um talude suave com uma berma de estabilização de 4,0 m de altura no talude oposto. A fundação do aterro foi instrumentada com piezômetros elétricos de corda vibrante, inclinômetros e placas de recalque. Além da instrumentação de campo, há uma base de dados de ensaios de laboratório realizados nas universidades de Viçosa (UFV), São Carlos (USP/SC) e PUC-Rio. Todos estes dados permitem a caracterização do material do rejeito, além da determinação de parâmetros de resistência, deformabilidade, permeabilidade e adensamento. O objetivo desta Tese é contribuir para uma melhor compreensão do comportamento de barragens de rejeitos de mineração com base nas evidências laboratoriais e na retroanálise do comportamento do aterro experimental de larga escala. Para tanto, foi realizada a simulação numérica do processo construtivo do aterro experimental, buscando-se o modelo constitutivo e os parâmetros mais adequados para a representação do comportamento de solos granulares saturados. As análises numéricas foram executadas com o programa computacional Plaxis V11, de elementos finitos. Uma vez reproduzido o comportamento do aterro experimental, procedeu-se à previsão dos recalques e deslocamentos horizontais da barragem de ouro da Rio Paracatu Mineração. Os resultados mostraram que o modelo Hardening Soil permitiu a reprodução do comportamento do aterro experimental durante as etapas construtivas. A boa seleção de parâmetros, com base em um extenso programa experimental, permitiu a previsão do comportamento da barragem principal. / [en] In projects of mining tailings dams, there is usually a big concern and constructive aspects related to security, according to the release process of material on saturated tailings deposits cute. The biggest challenges consist in evaluating the strength and deformability of the foundation material, the possibility of liquefaction and speed the development and dissipation of poropressures. In this context, the Rio Paracatu Mineração (RPM) built an instrumented experimental landfill on a large scale, with sandy silty material loan on the deposit of waste in the Gold Mine. This experimental landfill was designed and constructed with 10.0 m height, front slope of 1.5 H: 1.0 V and a gentle slope with a stabilizing berm of 4.0 m high on the slope opposite. The foundation of the embankment was instrumented with vibrating string electric piezometers, inclinometers and settlement plates. Besides the instrumentation field, there is a database of laboratory tests conducted at the Universities of Viçosa (UFV), San Carlos (USP / SC) and PUC-Rio. All these data allow the characterization of tailings material, besides the determination of parameters of resistance, deformability, permeability and density. The goal of this dissertation is to contribute to a better understanding of the behavior of mining tailings dams based on laboratory evidence and backcalculation behavior of large-scale experimental landfill. Therefore, we performed a numerical simulation of the construction process of the experimental landfill, seeking the constitutive model and parameters best suited to represent the behavior of granular soils saturated. The numerical analyzes were performed with the computer program Plaxis V11, finite elements. Once reproduced the experimental behavior of the landfill, proceeded to the prediction of settlements and horizontal displacements of the dam the Rio Paracatu gold mining. The results showed that the model Hardening Soil allowed playback behavior of the experimental landfill during the construction stages. A good selection of parameters based on an extensive experimental program allowed the prediction of the behavior of the main dam.

Tradicionalmente, a análise de problemas da Engenharia Geotécnica esteve apoiada nos conceitos da Mecânica dos Solos, desenvolvida por Terzaghi, na Teoria da Elasticidade e nas teorias de análise limite. Este trabalho busca explorar uma abordagem que deveria ser mais utilizada neste tipo de problema, voltada à utilização de modelos constitutivos mais completos para a caracterização dos solos. Os aspectos teóricos e práticos deste tema são discutidos, dando destaque especial para sua implementação e seu desenvolvimento no âmbito do Método dos Elementos Finitos. Seguindo uma breve discussão sobre as principais características dos solos, os modelos constitutivos mais utilizados na Engenharia Geotécnica são apresentados. Em particular, os modelos Mohr-Coulomb e Cam-clay. Na seqüência são definidas as equações de Biot para o adensamento, objetivando sua utilização em um programa de elementos finitos, no caso o ADINA. Na segunda parte do trabalho, três estudos são realizados. O primeiro busca comparar os resultados obtidos por Nader (1993), para um solo siltoso submetido a diferentes trajetórias de tensão, com aqueles fornecidos pelos modelos Mohr–Coulomb e Cam-clay modificado, indicando os principais desvios encontrados. Na seqüência, analisa-se o problema de determinação do coeficiente N para obtenção da capacidade de carga do solo, no caso de sapatas corridas. Neste estudo, realizado através do ADINA, o modelo Mohr–Coulomb é utilizado, e a influência do ângulo de atrito (), do ângulo de dilatação () e da rugosidade da face inferior da sapata são pesquisadas. As dificuldades numéricas presentes quando a lei de fluxo é não associada são, também, discutidas. Finalmente, o problema de escavação de valas é discutido. O caráter evolutivo deste tipo de análise, o estudo do adensamento e a pesquisa da influência do coeficiente de empuxo em repouso (Ko) na resposta do problema são explorados. Neste caso, o modelo Cam-clay modificado é escolhido para realização de um conjunto de análises. A partir destes três estudos pode-se perceber a importância de utilizar modelos constitutivos mais representativos do comportamento dos solos, para reproduzir mais satisfatoriamente sua resposta. Neste trabalho cumpriu-se, também, o objetivo de confirmar a eficiência do ADINA como ferramenta computacional para resolução de problemas relevantes da Engenharia Geotécnica. / Traditionally, the solution of Geotechnical Engineering problems was supported by Soil Mechanics concepts, developed by Terzaghi, Elasticity Theory and the limit analysis theories. This work tries to explore an unusual approach, which concerns the use of complete constitutive models for soils description. Both theoretical and practical aspects of the theme are discussed, with special attention devoted to the Finite Element implementation and development. Following a brief discussion about soil characteristics, the constitutive models usually used on Geotechnical Engineering are presented. In particular, the Mohr-Coulomb and Cam-clay models are explored in details. The theoretical presentation is concluded by establishing the Biot equations for consolidation problems, observing its using on a finite element program, ADINA for instance. On the second part of the work, three studies are carried out. The first one tries to compare the triaxial response of a silty soil when subjected to different stress paths, described by Nader (1993), with the results achieved when the Mohr-Coulomb and the modified Cam-clay models are used, showing the main differences. After that, computations of the bearing-capacity factor N have been made in order to evaluate the bearing-capacity for strip foundations. On this study, also solved in ADINA, the Mohr-Coulomb model is used, and the friction angle (), dilation angle () and footing roughness effects on the response are investigated. It is also discussed the numerical difficulties observed when non-associative conditions are applied. Finally, the retaining wall problem is explored. The evolution aspect of the problem, the consolidation study and the pre-excavation earth pressure coefficient (Ko) effects are also discussed. On this case, the modified Cam-clay model is chosen for several analyses. From these three studies it was noticed that in order to reproduce satisfactorily soil response, it is fundamental to chose representative constitutive models of soil behaviour. Also, this work accomplished the aim of confirming ADINA as an efficient skill to relevant Geotechnical Engineering problems solution.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-11-25T12:28:11Z No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2015-11-25T12:28:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-25T12:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_Luiz.pdf: 20726221 bytes, checksum: 70f70101b08569b45e67158039c56e3d (MD5) Previous issue date: 2015-07-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we propose the development of new computational models to describe the hydro-mechanical couplings in petroleum withdrawal due to the water injection in the geological formations of the Brazilian pre-salt reservoirs. The modeling of the coupling between hydrodynamics, nonlinear transport and geomechanics of rocks salts is constructed within the framework of the iterative coupled formulation where the fully-coupled problem is decomposed into several subsystems associated with each particular physical phenomenon. The subsystems governing the movement of the fluids are discretized by locally conservative numerical methods whereas the nonlinear geomechanics by mixed finite element methods in conjunction with prediction-corrector schemes. Operator splitting algorithms are proposed to capture the effects of geomechanics upon water transport. Uncertainties from the lack of detailed knowledge of the input parameters of the model are computationally quantified by making use of the Monte Carlo method. Numerical simulations in geometries provided by sismic images of the pre-salt are obtained illustrating precisely the influence of geomechanical effects upon the oil production curves. / Neste trabalho propomos o desenvolvimento de novos modelos computacionais para descrever o acoplamento hidro-geomecânico durante o processo de recuperação de petróleo por injeção de água nas formações geológicas que compõem o pré-sal brasileiro. A descrição do acoplamento entre hidrodinâmica, transporte bifásico não linear e geomecânica de rochas salinas viscoelásticas é construída no contexto de formulações iterativamente acopladas, onde o problema é decomposto em vários subsistemas associados a cada fenômeno físico. Os subsistemas governantes do movimento dos fluidos são discretizados por métodos numéricos localmente conservativos e o subsistema da geomecânica não linear pelo método dos elementos finitos mistos em conjunção com algoritmos de predição-correção. Algoritmos de decomposição de operadores são propostos para capturar o efeito geomecânico sobre o transporte da fase aquosa. As incertezas oriundas da falta de conhecimento detalhado dos parâmetros de entrada do modelo são quantificadas computacionalmente fazendo uso do método de Monte Carlo. Simulações numéricas em geometrias fornecidas pela sísmica do pré-sal são realizadas ilustrando precisamente a influência dos efeitos geomecânicos sobre as curvas de produção.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2018-06-21T13:58:47Z No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_Josue_Barroso.pdf: 6208786 bytes, checksum: 5f690a08f9b6d5e04456b2fd2aa582de (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2018-06-21T13:59:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_Josue_Barroso.pdf: 6208786 bytes, checksum: 5f690a08f9b6d5e04456b2fd2aa582de (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-21T13:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_Josue_Barroso.pdf: 6208786 bytes, checksum: 5f690a08f9b6d5e04456b2fd2aa582de (MD5) Previous issue date: 2018-03-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico - CNPq / In this work we develop a new computational model to describe hydromechanical coupling in fractured carbonate rocks, composed of a linear poroelastic Biot medium and a nonlinear elastic model for the fractures, which captures the increase in stiffness due to the fracture closure during hydrocarbon production. The nonlinear hydromechanical formulation is constructed within the framework of the Discrete Fracture Model along with the iterative coupled formulation. In order the capture the internal contact constraint arising from the non-overlapping between opposite edges of the fractures we explore the augmented Lagrangian method where the non-linear constraint is treated in a weak sense through successive approximations of the Lagrange multiplier, interpreted as the contact stress, together with the introduction of a penalty parameter. The spatial discretization of the hydromechanical model is constructed within the framework of the finite element method in conjunction with a sequential formulation between the two subsystems. By exploring upscaling methods, macroscopic equivalent properties, such as permeability and porosity, strongly dependent on the local stress state are computed. Such a dependency is quantified in terms of pseudo-coupling tables which can be explored as a preprocessor in reservoir simulators. Numerical simulations are obtained applying the formulation to a simulation cell with a given fracture arrangement stemming from a pre-salt reservoir. / Neste trabalho, desenvolvemos um novo modelo computacional para descrever o acoplamento hidromecânico em rochas carbonáticas fraturadas constituídas por uma matriz intacta interceptada por uma rede de fraturas. Do ponto de vista microscópico, o qual abrange, no presente trabalho, a escala de centímetros e metros, a teoria é desenvolvida a partir da combinação entre a formulação poroelástica proposta por Biot para a matriz porosa e o modelo elástico não linear de Barton-Bandis para a rede de fraturas, o qual objetiva capturar o aumento progressivo da rigidez com o fechamento dessas estruturas durante a prospecção de hidrocarbonetos. A formulação não linear hidromecânica é construída no âmbito do “Discrete Fracture Modeling” (DFM) aliada aos métodos sequenciais iterativamente acoplados. Com o intuito de impor a restrição de contato interna, advinda da impenetrabilidade entre as margens opostas da fratura, exploramos o método do Lagrangiano aumentado, onde a restrição não linear é enfraquecida e tratada através de aproximações sucessivas do multiplicador de Lagrange, que representa a tensão de contato, mediante introdução de uma penalidade. A discretização espacial do modelo hidromecânico posto na pequena escala é realizada através do método de elementos finitos construído no contexto de algoritmos sequenciais entre os dois subsistemas: hidrodinâmico e geomecânico. Fazendo uso de técnicas de upscaling, propriedades equivalentes macroscópicas, tais como permeabilidade e porosidade, associadas a uma célula de simulação com magnitudes fortemente dependentes do estado de tensão local são quantificadas através de tabelas de pseudoacoplamento, as quais podem ser exploradas como pré-processamento em simuladores comerciais de reservatórios. Simulações numéricas são obtidas aplicando a formulação resultante a uma seção bidimensional de uma célula representativa de um reservatório fraturado do Pré-Sal brasileiro.

O crescimento econômico acarreta na necessidade de aumento de capacidade de rodovias existentes. Quando localizadas em meia-encostas, muitas vezes estão vinculadas a ocorrências de instabilidade de modo que obras de aumento da capacidade geram grande impacto. O objetivo desta pesquisa é avaliar o aumento de capacidade de um trecho da Rodovia ERS/122, minimizando os impactos através da definição da seção-tipo com dimensões mínimas, segurança para o usuário, e utilização de um material leve como aterro a ser construído na meia encosta. O principal material avaliado para utilização como aterro são restos de pneus triturados, já encontrados no mercado atual. A avaliação desta solução de aterro em meia encosta decorre principalmente do fato de evitar desmontes de rocha que ocasionariam a interrupção do tráfego em uma importante rodovia do estado. Aliado a isso, é baixa a ocorrência de solos de boa qualidade no trecho, de modo que o aterro é geralmente realizado com materiais rochosos de ocorrência local ou materiais importados. A possibilidade de diminuir a utilização de um material nobre a ser explorado na natureza, juntamente com a utilização de materiais que ainda não possuem 100% de destinação adequada, aliada ao baixo peso específico e adequada resistência ao cisalhamento, incentivaram a realização dos estudos. Ensaios de resistência ao cisalhamento e comportamento de compressão foram realizados para avaliar os parâmetros geotécnicos, a fim de obter um modelo geomecânico. Devido aos resultados de teste satisfatórios, tem sido considerado possível o uso de tais materiais. Os parâmetros obtidos em condições de confinamento foram aceitáveis para aterros de rodovias especialmente quando as aparas de pneus foram misturadas com agregados rochosos. Seu uso como um material de aterro pode ser incentivado, a fim de reduzir o uso de rochas naturais, para obter uma utilização adequada de restos de pneus e para gerar uma maior estabilidade dos aterros com a substituição de solos com comportamento geotécnico pobre. Isto é conseguido principalmente pela diminuição do peso do aterro, pela melhoraria das condições de drenagem e pela definição de uma seção transversal geometricamente segura. / Economic growth leads to the need to increase the capacity of existing highways. When crossing natural slopes often are linked to occurrences of instability so that increased work capacity generate big impact. The objective of this research is to evaluate the increase in capacity of a highway stretch ERS / 122, minimizing impacts by setting the standard section with minimum dimensions, but safe for the user, using a lightweight material as fill. The main material evaluated for use as embankment is shredded tire debris, already found on the market. The evaluation of this embankment solution on natural slopes is mainly to avoid rock blasting which would interrupt the traffic on this important State highway. As there is few occurrences of good quality soil near the construction sites, the fills are usually built with local or imported rock materials. The ability to reduce the use of rock to be exploited from nature by the use of recycled materials combined with its low specific weight and adequate shear strength encouraged this study. Tests of shear strength and compression behavior were carried out to evaluate geotechnical parameters in order to obtain a geomechanical model. Due to satisfactory test results the use of such materials has been considered possible. The parameters obtained on confined conditions were acceptable for road fills especially when scrab tires were mixed with rock aggregates. Its use as an embankment material can be incentivatedf in order to reduce the use natural rocks, to obtain an adequate use for tire scraps and to generate a greater stability for embankments as replacement of soils with poor geotechnical behavior. This is achieved mainly by decreasing landfill weight, improving the drainage conditions and definition of geometrically safe embankment cross-section.

As características geotécnicas de um local têm grande influência no planejamento de áreas adequadas para a implantação de novos loteamentos e conjuntos habitacionais, dirigindo a expansão urbana para regiões mais favoráveis. Permitem mapear áreas de risco (instabilidade de taludes, inundação, adensamento...) ou então, a avaliação do tipo de fundação a ser utilizado em determinada obra de engenharia. Podem contribuir na seleção de locais apropriados para a exploração de depósitos minerais ou do melhor traçado para uma rodovia visando às características de suporte do subleito. A utilização de sistema de informação geo-referenciada (SIG) permite elaborar um mapa vinculado a um banco de dados. A estruturação de um banco de dados em estudos geotécnicos é de grande importância para armazenar informações e facilitar a comparação entre várias propriedades proporcionando maior compreensão dos solos. A área urbana do município de Novo Hamburgo/RS foi escolhida para este trabalho, onde se realizou o mapeamento geotécnico da região e montagem de um banco de dados de sondagens SPT. Um formulário eletrônico foi desenvolvido para facilitar o cadastro das informações constituindo um banco de dados que tem como principais campos resistência à penetração, nível do lençol freático, descrição do solo e unidade geotécnica. A metodologia empregada nesse trabalho tornou possível a geração de um mapa de estimativas das unidades geotécnicas e um modelo digital do terreno. O mapa geotécnico permitiu avaliar as aptidões e restrições em diferentes aplicações para os universos geotécnicos delimitados. O banco de dados com fotografias de perfis típicos e informações de sondagens SPT e o mapa geotécnico, tem seu acesso viabilizado por meio da tecnologia de SIG permitindo assim que o usuário faça a consulta aos dados diretamente no mapa. / The geotechinical features of a specific region have a strong influence on the adequate area’s planning to implement new building lots and residential neighborhoods, conducting the urban expansion to more favorable locations. This allow to map the risk areas (bank instability, inundation, consolidation...) or to evaluate the type of foundation that can be used for engineering constructions and can also to contribute to choose the appropriate area for the mineral deposit exploration or the best traced of a roadway, focusing the support characteristics of the road foundation. The use of geo-referenced information system (GIS) allows to develop a map linked to a database. The structure of a data base in geotechnical studies has a great importance to store information and to compare several properties providing a better understanding of the soils. Novo Hamburgo County – RS was chose to elaborate the geotechinical mapping and to build a SPT database. An electronic spreadsheet was developed to make easier to record the information, which their most important data are: penetration resistance, water fable, soil description and geotechenical units. The metothology used in this work made possible a mapping generation with the estimation of geotechinical units and a digital terrain model. The geotechinical map allow to evaluate the abilities and the restrictions in different applications on the delimitated geotechinical universes. The database with typical profiles images, standard penetration test information (SPT) and the geotechinical map, provide easy access to geotechnical information directly on the map and at the database.

Ensaios de penetração dinâmica são ferramentas de investigação geotécnica de fácil execução e baixo custo. Estas características tornaram o ensaio SPT na técnica de investigação mais utilizada em diversos países como Canadá, Estados Unidos, Japão e principalmente, no Brasil. Em contrapartida, a penetração dinâmica de amostradores produz um complexo mecanismo de reação do solo, função da energia entregue ao sistema e da capacidade de absorção desta energia pelo próprio solo. Na prática de engenharia, este mecanismo é simplificado através do uso de abordagens empíricas. Pesquisas na década de 1970, realizadas por Schmeertmmann & Palacius (1979) e Schmertmmann (1979), avaliaram a energia inserida no sistema haste-amostrador objetivando a padronização do ensaio SPT para diferentes equipamentos e procedimentos. Pesquisas recentes de interpretação do ensaio utilizam conceitos de conservação de energia e trabalho realizado pelo amostrador ao penetrar no solo, visando equacionar a resistência mobilizada (eg. Oderebrecht, 2003; Odebrecht et al, 2005; Schnaid, 2005). Na presente pesquisa, são utilizados os conceitos de conservação de energia, associados com equações de equilíbrio dinâmico e com a teoria de expansão de cavidades (Vésic, 1972) para desenvolver uma rotina de simulação numérica capaz de modelar os principais mecanismos de reação do solo devido cravação de um amostrador. A partir da validação da rotina de simulação numérica para ensaios dinâmicos de distintas geometrias (ensaios SPT, ILPT, NALPT e RLPT), avalia-se a variabilidade da energia entregue ao solo devido às diferenças de compacidade do solo, eficiência do golpe, geometria do martelo, tipo e comprimento da composição de hastes. Destas simulações, é possível observar as diferenças de resultados entre ensaios de distintas geometrias de martelo e composição de hastes, concluindo-se que pequenas variações geométricas produzem diferenças no índice de resistência à penetração. Como conseqüência, sugere-se que a interpretação dos resultados depende de um método racional de análise capaz de incorporar estes efeitos à estimativa de propriedades de comportamento de solos. Na identificação dos mecanismos de ruptura para solos de diferentes compacidades foram desenvolvidas duas metodologias que permitem estimar a resistência ao cisalhamento de solos granulares a partir do índice de resistência à penetração medida em ensaios de penetração dinâmica. A primeira metodologia utiliza a rotina de simulação numérica desenvolvida através de uma análise do Problema do valor inverso, enquanto a segunda proposta utiliza os pressupostos do Teorema de Buckingham no estabelecimento de uma solução analítica que permita estimar o ângulo de atrito de pico de materiais granulares. As duas alternativas foram validadas através de estudo de casos, permitindo concluir que as soluções produzem estimativas de ângulo de atrito realistas, de mesma ordem de magnitude que outras abordagens difundidas no meio técnico e compatíveis com resultados de ensaios de campo e laboratório. / Dynamic penetration tests are simple, economic and easily performed geotechnical investigation tools. Due to these general characteristics, the test has been used systematically in many countries such as Canada, United States, Japan and Brazil. Despite the attractive conditions of performing a simple test, dynamic penetration of a any tool into a soil mass produces a complex soil reaction mechanism that depends on the energy delivered to the soil, as well as the capability of the soil to absorb this energy. Given this complexity a simple approach of interpreting the test by using empirical correlations has prevailed. In 1970, Schmeertmmann & Palacius (1979) and Schmertmmann (1979) develop the first rational methodology to compute the energy delivered to the rod-sampler system that has been incorporated to engineering practice by normalizing different practices in terms of a reference energy. Most recent researches of SPT test interpretation make uses of energy concepts and work to compute the mobilized soil-resistance due to the sampler penetration (e.g. Oderebrecht, 2003; Odebrecht et al, 2005; Schnaid, 2005). In present research these recent approaches are extended through the use of energy concepts associated with dynamic equilibrium equations and cavity expansion theory (Vésic, 1972). Constitutive equations have been incorporated to a numerical simulation routine able to reproduce the some of the most important processes of soil reaction during dynamic in cohesionless soil. The model validation for different dynamic penetration test geometries (SPT, ILPT, NALPT and RLPT) enabled the energy delivered to soil to be evaluated and the effects of soil density, blow efficiency, hammer geometry, rod type and length to be assessed. From a number of simulations, it was possible to describe the differences related typical geometrical changes (i.e. hammer length, rod cross section and length). Conclusions from the analysis are that small geometrical changes in hammer and rod characteristics - typically observed in different SPT practices - produce differences into the measured blow count. As consequence, it is suggested that interpretation of dynamic penetration test results will depend on a model capable of incorporating all these effects when attempting to derive soil constitutive parameters. This is one of the outputs of the present study that lead to the development of two rational methodologies to assess the internal friction angle of cohesionless soils from dynamic penetration blow count. The first one uses the numerical simulation routine as a Inverse Boundary Value problem while the second one uses the Buckingham’s Theorem to develop an analytical equations that correlates the N-SPT with the soil shear strength. Both methodologies have been validated by a series of case studies designed to demonstrate that the proposed solution produces friction angle values of the same order of magnitude of other approaches and compatible to measurements produced by laboratory and in situ tests.