No Brasil é comum a ocorrência de solos residuais colapsíveis naturais em condições não saturadas. A presente pesquisa visa ampliar o banco de dados referente aos parâmetros que os caracterizam e permitir uma correta interpretação do comportamento e dos fatores que influenciam sua resistência. Para tanto, foi necessário o desenvolvimento de uma técnica de preparo de amostras que possibilitasse a obtenção, em laboratório, de amostras com elevado índice de vazios e com diferentes níveis de cimentação. A técnica foi desenvolvida objetivando: (a) evitar as dificuldades de retirada de amostras indeformadas, e dos possíveis efeitos sobre a estrutura e (b) ensaiar materiais com diferentes índices de vazios. Após um longo e criterioso processo de avaliação, optou-se pelo uso de uma mistura de solo com cimento acrescido de partículas de poliestireno expandido, selecionado devido a suas características de baixa densidade, pequena resistência mecânica, leveza e trabalhabilidade. Foram realizados ensaios para verificação das características e reprodutibilidade das amostras obtidas pela técnica, ensaios de compressão simples para vários tempos de cura, ensaios de condutividade hidráulica para diferentes tamanhos de poros e homogeneidade das amostras. A técnica inovadora demonstrouse, a partir dos resultados dos ensaios, satisfatória do ponto de vista da reprodutibilidade, homogeneidade, resistência e permeabilidade das amostras obtidas. O estudo seguiu com a realização de um amplo programa experimental, constituído de: ensaios de cisalhamento direto, ensaios edométricos convencionais e com controle de sucção, medidas de sucção pela técnica do papel filtro e construção da curva característica do material. A partir dos resultados dos ensaios de laboratório pôde-se construir as envoltórias de resistência das configurações estudadas, verificou-se o potencial de colapso das mesmas, obteve-se as deformações por carregamento vertical e por inundação, construiu-se a linha de Estado Crítico do material, obteve-se a linha Virgem de Compressão e a linha de Variação da Sucção. Este estudo permitiu identificar as parcelas que influenciam o fenômeno de colapso, concluindo-se que este é influenciado pelo índice de vazios, agente cimentante e nível de sucção. / In Brazil it is usual to find natural collapsible residual soils in unsaturated conditions. The present work aims at producing a database in which the parameters of collapsible soils are reported. This procedure will support a correct interpretation of the behaviour of those materials and will help on identifying the factors that control their shear strength. To accomplish that it was necessary to develop a technique of sample preparation which allows laboratory specimens with high voids ratio and various degrees of cementation to be prepared. The technique was developed to (a) avoid the difficulty of taking off undisturbed samples and its inevitable effect in soil structure and (b) to test materials with different voids ratio. After a long and criterious evaluation process, a soil mixture with expanded polystyrene particles added to the cement was chosen, that leads to low density and low mechanic strength, lightness and good workability. Tests were performed to verify the characteristics and reproducibility of samples obtained by the technique developed in this work, which comprises simple compression tests with different particles sizes and sample homogeneity. The results showed that the new technique was promising in terms of reprodubility, homogeneity, strength and permeability. In addition to this, an extensive experimental programme was carried out comprising direct shear tests, oedometer tests with and without suction control, laboratory suction measurements and suction test to derive the characteristic curve. From the results it was possible to construct the shear strength envelope of the studied configuration, to verify the potential collapse of the soil, to evaluate the deformation produced by vertical loading and wetting, to determine the position of the critical state line and to obtain the compression virgin line. This study allowed to identifying the factors that control the collapse phenomena – it is concluded that collapsibility is a function of void ratio, cement agent and suction level.

Este trabalho teve o intuito de avaliar os efeitos da inclusão de fibras poliméricas de diferentes propriedades mecânicas, distribuídas aleatoriamente, sob condições de carregamento estático e dinâmico, sobre as propriedades de resistência e deformabilidade em um solo residual artificialmente cimentado. Para atingir o objetivo foram realizados ensaios de compressão não-confinada, compressão diametral, módulo de resiliência, retração, resistência à tração na flexão, fadiga e de resistência à compressão triaxial drenados. Utilizou-se um solo residual de arenito, cimento Portland de alta resistência inicial e dois tipos de fibras de polipropileno com características físicas diferentes, sendo a primeira (tipo I) em forma de filamentos e a segunda (tipo II) fibrilada, ou tipo mesh, formada por pequenos filamentos unidos. As amostras cimentadas foram moldadas com 3,5 e 7,0% de cimento em relação ao peso de solo seco. As fibras de polipropileno utilizadas possuíam 12 e 36 mm de comprimento, adicionadas na proporção de 0,25, 0,50 e 0,75% em relação ao peso seco da mistura de solo-cimento. Análises de regressão múltipla e variança permitiram uma visualização mais clara dos resultados experimentais e pode-se chegar aos seguintes conclusões: (1) ambas as fibras aumentam a ductilidade e a tenacidade do compósito; (2) fibras de caráter extensivo, as do tipo I, são mais efetivas na melhoria das características de pós-ruptura do compósito; (3) as do tipo II, que apresentaram caráter inextensível, são mais efetivas na redução da deformabilidade e no aumento de resistência de pico; (4) o efeito da inclusão das fibras é mais evidente para comprimentos maiores. Utilizando-se dos valores de módulos encontrados e das respectivas relações de fadiga, foram dimensionadas 48 estruturas de pavimento semi-rígido variando-se os parâmetros de tráfego e módulo do subleito e, para tanto, foi utilizado o software ELSYM5 – “Elastic Layered System”. Os resultados indicaram uma significativa redução na espessura da camada cimentada quando se utilizam reforços fibrosos do tipo I. / Unconfined compression, splitting tension, resilient modulus, linear shrinkage, flexural strength, fatigue and drained triaxial compression tests with local measurements of strain were carried out to evaluate the effects of randomly distributed polymeric fibers inclusion, on the strength and deformability properties of a soil-cement matrix. Searching such aims, a sandy soil was mixed with a rapid- hardening Portland cement and two kinds of polypropylene fibers with different physical and mechanical features. The first kind of fiber (type I) is formed by little filaments and the second type (II) has the format of a mesh. The cemented samples had 3,5 and 7,0% cement content in relation to the weight of dry soil. Fibers 12 and 36 mm long were used, added in the mixture with 0,25, 0,50 and 0,75% in relation to the weight of the soil-cement mixture. Multiple regression approach was carried out to allow a more reliable interpretation of the tests results: (1) both fibers increase the ductibility and the tenacity of the composite; (2) extensible fibers (type I), are more effective in the improvement of the ultimate strength characteristics of the composite; (3) the type II fibers, which are less extensive, are more effective in the reduction of the deformability, increasing peak strength; (4) the effect of the inclusion of fibers is more evident for longer fiber lengths. Using the values of resilient modulus and the respective fatigue relation, 48 structures of semi-rigid pavement were designed, changing the parameters of traffic and subgrade modulus. Software ELSYM5 - " Elastic Layered System " was used in such analysis. Results indicated a reduction in the thickness of the cemented layer when type I fibers are employed.

O presente trabalho propõe uma metodologia para determinar diretrizes ambientais de planejamento urbano para áreas de encosta. Para tanto, utiliza como base a metodologia apresentada por McHarg (em 1968), que propõe uma abordagem ecológica do processo de planejamento urbano. O método é integrado às modernas ferramentas de apoio à decisão contidas no ambiente de um Sistema de Informação Geográfica (SIG). Os resultados são apresentados sob a forma de um conjunto de cenários futuros, definindo os limites e as nuances de aptidão da ocupação urbana. A metodologia é testada em um estudo de caso para se avaliar o quão genérica é a proposta e o quão específicos são os seus resultados. O objetivo é analisar as aptidões e potenciais do solo não ocupado, gerando cenários que integrem as aspirações ambientais e de qualidade de vida às necessidades de crescimento urbano. / This work proposes a method for evaluating environmental directives of urban planning in hilly areas. The proposed method is based on McHarg (in 1968), who describes an ecological approach to urban planning. The process is to be developed in a Geographic Information System (GIS) environment. The results are displayed as a group of future scenarios each of them indicating a constrained area inside which a different approach to land suitability assessment for urban development is established. The method is to be tested in a case study to show how generic is the proposition and how specific the results can be. The goal is to achieve land suitability alternatives in non developed areas creating scenarios which integrate environmental and life quality aspirations to the necessities of urban growth.

Essa dissertação apresenta um estudo experimental, com o objetivo de caracterizar a influência da estrutura no comportamento mecânico do solo saprolítico de basalto da região de Teutônia, RS. São apresentados os resultados de ensaios edométricos, ensaios de compressão isotrópica e ensaios de compressão triaxial não drenados (CIU) em amostras reconstituídas juntamente com ensaios de compressão triaxial drenados (CID) e ensaios de compressão isotrópica em amostras indeformadas. A análise dos resultados obtidos nesta dissertação juntamente com os resultados obtidos por Rigo (2005) mostrou que tanto em compressão confinada como em compressão isotrópica o solo indeformado apresenta um comportamento bem mais rígido que solo reconstituído e consegue sustentar índices de vazios bem maiores para um mesmo valor de tensão. Foi observada uma tensão de plastificação em torno de 350 kPa Nos ensaios triaxiais CID o solo indeformado apresentou um comportamento dependente do nível de tensão confinante. Para tensões confinantes mais elevadas foi observada uma queda brusca na curva tensão-deformação após o pico, associada com a formação de um plano de ruptura polido no corpo de prova. A partir dos resultados dos ensaios de compressão isotrópica e ensaios triaxiais CIU no solo reconstituído foram determinadas uma linha de compressão normal (NCL) e uma linha de estado crítico (CSL) para o solo nesta condição. Foi observado que os resultados dos ensaios triaxiais CID no solo indeformado se ajustaram bem a estas linhas de estado.

O presente trabalho abrange um estudo integrado que busca as relações existentes entre processos de biorremediação de solos e alterações das condições fisiológicas dos organismos que habitam os locais contaminados. Nos estudos envolvendo biorremediação, analisou-se como um derrame de gasolina, simulado através de ensaios de laboratório em microcosmos, altera a microbiota do solo e a dinâmica dos contaminantes ao longo do tempo. Para tanto, avaliou-se a população microbiana (através de métodos de contagem direta e métodos qualitativos com lâmina enterrada, e identificação dos microrganismos), o nitrogênio mineral, o pH e a condutividade elétrica do solo, evolução de CO2, cromatografia gasosa, além de ensaios de permeabilidade, pluviometria e agregação de partículas do solo. Observou-se que materiais orgânicos melhoram as características gerais dos solos ao final dos tratamentos, e ao mesmo tempo retém o contaminante – no caso gasolina – por um maior período de tempo. Existe uma evidente influência dos microrganismos nos processos de biorremediação de gasolina e do diesel analisados, comprovada através de cromatografia gasosa. Através de testes em modelo animal, analisados através de parâmetros sangüíneos, histologia, pH e condutividade elétrica de macerados de órgãos, observou-se alterações importantes no metabolismo dos animais e, em especial, identificou-se um novo teste – baseado na variação de condutividade elétrica – que pode auxiliar na análise fisiopatológica de órgãos com supostas lesões. Uma integração entre as áreas de Engenharia Geotécnica, Agronomia, Medicina, Biologia, Farmácia e Bioquímica foi obtida, provando a necessidade de projetos multidisciplinares no futuro da pesquisa.

A tendência atual de desenvolvimento de novos equipamentos geotécnicos combina diferentes técnicas, aliando a robustez do ensaio de cone às informações adicionais de outros ensaios. O cone sísmico constitui-se em exemplo típico adotado internacionalmente. Geofones ou acelerômetros podem ser incorporados ao fuste do cone para medida de velocidade de propagação de ondas de compressão e cisalhamento. O cone possibilita uma estimativa da resistência ao cisalhamento de materiais geotécnicos, enquanto as medias sísmicas permitem medir o módulo cisalhante a pequenas deformações. A combinação de valores de resistência e deformabilidade, expressa através da razão entre Go/qc, pode representar uma alternativa importante na caracterização de solos. Nesta dissertação o cone sísmico foi projetado, construído, calibrado e testado no depósito argiloso do Aeroporto Internacional Salgado Filho em Porto Alegre. O equipamento é composto de um módulo onde são acondicionados dois sensores (geofones), distantes de 1,0 m, para a captação das ondas de cisalhamento. Os sinais são captados e enviados para um pré-amplificador com filtro, acondicionado no módulo sísmico, sendo posteriormente conduzidos para um segundo amplificador cuja taxa de amplificação pode ser regulada. O sinal adquirido é armazenado em um computador para análise posterior O ensaio de cone sísmico consiste basicamente na geração de uma onda de cisalhamento na superfície do solo e seu armazenamento com o sistema de aquisição de sinais. A determinação do módulo de cisalhamento é feita através da teoria da elasticidade, medindo-se os tempos de chegada da onda de cisalhamento em cada geofone e calculando-se a velocidade de percurso da onda entre os dois sensores. O trabalho contempla o desenvolvimento do cone sísmico, montagem, calibração e aplicação na Área do Aeroporto Internacional Salgado Filho. Os resultados obtidos são comparados a resultados de ensaios de cross-hole existentes no referido local.

Esta dissertação de mestrado apresenta estudos sobre as propriedades geotécnicas dos solos coluvionares existentes ao longo do gasoduto Bolívia-Brasil em Timbé do Sul (SC), na região sul do Brasil. Estas propriedades deverão ser utilizadas em análises de estabilidade de taludes naturais e de corte ao longo do gasoduto, principalmente na avaliação da suscetibilidade à iniciação de fluxos de detritos (debris flows), já constatados na região em Dezembro de 1995. Os fluxos de detritos são os movimentos de massa que representam maior risco à integridade física do gasoduto na região investigada. Ressalta-se que rupturas de gasodutos, como a ocorrida no México em Junho de 2003, em função de um fluxo de detritos, podem ter conseqüências devastadoras em termos de perda de vidas e danos a propriedades e ao meio ambiente. A área investigada é formada por depósitos coluvionares originados da Formação Serra Geral, geralmente associados à existência de perfis com horizontes de solo residual e blocos de rocha, originários de maciços rochosos fraturados. Dois depósitos coluvionares investigados foram identificados como provenientes da decomposição de rochas vulcânicas. Estes depósitos encontram-se assentes sobre solo residual de basalto. Outro depósito coluvionar estudado foi identificado como oriundo da degradação de arenito intertrap. Os ensaios de laboratório realizados foram ensaios de expansão, ensaios de caracterização, ensaios de cisalhamento direto, ensaios ring shear e ensaios triaxiais (CIU) e especiais Os ensaios triaxiais especiais consistiram em uma fase de cisalhamento inicial realizada sob condições drenadas até próximo do estado de tensões existente no campo, seguida de um carregamento não drenado até a ruptura. Estes ensaios demonstraram que, na fase não drenada e sob baixas tensões de confinamento, ocorre um aumento de poropressão seguido pela diminuição da mesma até valores negativos. Mostram também que, carregamentos não drenados em baixas tensões confinantes sobre este solo não induzem tendência a liquefação.

O presente trabalho apresenta as variações do módulo de resiliência de solos do subleito de pavimento submetidos à trajetórias de secagem e/ ou umedecimento e secagem e umedecimento simuladas em laboratório para quatro solos típicos de subleito de pavimentos do Estado do Rio Grande do Sul. As trajetórias de secagem e ou umedecimento reproduzem as variações de teor de umidade provocadas por alterações ambientais tais como precipitações pluviométricas, evaporação e outros que afetam significativamente os módulos de resiliência. Foram realizadas medidas de sucção “in situ” e determinado o módulo de resiliência nas pistas experimentais da Área de Testes e Pesquisas da UFRGS com a finalidade de comparar os resultados obtidos em laboratório com os de campo. Os resultados demonstraram que as variações ambientais induzem a um comportamento resiliente diferenciado e que o mecanismo desta alteração pode ser compreendido através da relação entre a sucção e o teor de umidade. Este estudo permitiu salientar a influência das condições ambientais nas variações de módulo de resiliência, estabelecendo o efeito da sucção na deformabilidade elástica e no comportamento de pavimentos, em especial no subleito. Estas variações de módulo de resiliência ocasionadas por alterações ambientais podem ser minimizadas através de um sistema de drenagem eficiente para a estrutura do pavimento.

No Brasil é comum a ocorrência de solos residuais colapsíveis naturais em condições não saturadas. A presente pesquisa visa ampliar o banco de dados referente aos parâmetros que os caracterizam e permitir uma correta interpretação do comportamento e dos fatores que influenciam sua resistência. Para tanto, foi necessário o desenvolvimento de uma técnica de preparo de amostras que possibilitasse a obtenção, em laboratório, de amostras com elevado índice de vazios e com diferentes níveis de cimentação. A técnica foi desenvolvida objetivando: (a) evitar as dificuldades de retirada de amostras indeformadas, e dos possíveis efeitos sobre a estrutura e (b) ensaiar materiais com diferentes índices de vazios. Após um longo e criterioso processo de avaliação, optou-se pelo uso de uma mistura de solo com cimento acrescido de partículas de poliestireno expandido, selecionado devido a suas características de baixa densidade, pequena resistência mecânica, leveza e trabalhabilidade. Foram realizados ensaios para verificação das características e reprodutibilidade das amostras obtidas pela técnica, ensaios de compressão simples para vários tempos de cura, ensaios de condutividade hidráulica para diferentes tamanhos de poros e homogeneidade das amostras. A técnica inovadora demonstrouse, a partir dos resultados dos ensaios, satisfatória do ponto de vista da reprodutibilidade, homogeneidade, resistência e permeabilidade das amostras obtidas. O estudo seguiu com a realização de um amplo programa experimental, constituído de: ensaios de cisalhamento direto, ensaios edométricos convencionais e com controle de sucção, medidas de sucção pela técnica do papel filtro e construção da curva característica do material. A partir dos resultados dos ensaios de laboratório pôde-se construir as envoltórias de resistência das configurações estudadas, verificou-se o potencial de colapso das mesmas, obteve-se as deformações por carregamento vertical e por inundação, construiu-se a linha de Estado Crítico do material, obteve-se a linha Virgem de Compressão e a linha de Variação da Sucção. Este estudo permitiu identificar as parcelas que influenciam o fenômeno de colapso, concluindo-se que este é influenciado pelo índice de vazios, agente cimentante e nível de sucção. / In Brazil it is usual to find natural collapsible residual soils in unsaturated conditions. The present work aims at producing a database in which the parameters of collapsible soils are reported. This procedure will support a correct interpretation of the behaviour of those materials and will help on identifying the factors that control their shear strength. To accomplish that it was necessary to develop a technique of sample preparation which allows laboratory specimens with high voids ratio and various degrees of cementation to be prepared. The technique was developed to (a) avoid the difficulty of taking off undisturbed samples and its inevitable effect in soil structure and (b) to test materials with different voids ratio. After a long and criterious evaluation process, a soil mixture with expanded polystyrene particles added to the cement was chosen, that leads to low density and low mechanic strength, lightness and good workability. Tests were performed to verify the characteristics and reproducibility of samples obtained by the technique developed in this work, which comprises simple compression tests with different particles sizes and sample homogeneity. The results showed that the new technique was promising in terms of reprodubility, homogeneity, strength and permeability. In addition to this, an extensive experimental programme was carried out comprising direct shear tests, oedometer tests with and without suction control, laboratory suction measurements and suction test to derive the characteristic curve. From the results it was possible to construct the shear strength envelope of the studied configuration, to verify the potential collapse of the soil, to evaluate the deformation produced by vertical loading and wetting, to determine the position of the critical state line and to obtain the compression virgin line. This study allowed to identifying the factors that control the collapse phenomena – it is concluded that collapsibility is a function of void ratio, cement agent and suction level.

Este trabalho teve o intuito de avaliar os efeitos da inclusão de fibras poliméricas de diferentes propriedades mecânicas, distribuídas aleatoriamente, sob condições de carregamento estático e dinâmico, sobre as propriedades de resistência e deformabilidade em um solo residual artificialmente cimentado. Para atingir o objetivo foram realizados ensaios de compressão não-confinada, compressão diametral, módulo de resiliência, retração, resistência à tração na flexão, fadiga e de resistência à compressão triaxial drenados. Utilizou-se um solo residual de arenito, cimento Portland de alta resistência inicial e dois tipos de fibras de polipropileno com características físicas diferentes, sendo a primeira (tipo I) em forma de filamentos e a segunda (tipo II) fibrilada, ou tipo mesh, formada por pequenos filamentos unidos. As amostras cimentadas foram moldadas com 3,5 e 7,0% de cimento em relação ao peso de solo seco. As fibras de polipropileno utilizadas possuíam 12 e 36 mm de comprimento, adicionadas na proporção de 0,25, 0,50 e 0,75% em relação ao peso seco da mistura de solo-cimento. Análises de regressão múltipla e variança permitiram uma visualização mais clara dos resultados experimentais e pode-se chegar aos seguintes conclusões: (1) ambas as fibras aumentam a ductilidade e a tenacidade do compósito; (2) fibras de caráter extensivo, as do tipo I, são mais efetivas na melhoria das características de pós-ruptura do compósito; (3) as do tipo II, que apresentaram caráter inextensível, são mais efetivas na redução da deformabilidade e no aumento de resistência de pico; (4) o efeito da inclusão das fibras é mais evidente para comprimentos maiores. Utilizando-se dos valores de módulos encontrados e das respectivas relações de fadiga, foram dimensionadas 48 estruturas de pavimento semi-rígido variando-se os parâmetros de tráfego e módulo do subleito e, para tanto, foi utilizado o software ELSYM5 – “Elastic Layered System”. Os resultados indicaram uma significativa redução na espessura da camada cimentada quando se utilizam reforços fibrosos do tipo I. / Unconfined compression, splitting tension, resilient modulus, linear shrinkage, flexural strength, fatigue and drained triaxial compression tests with local measurements of strain were carried out to evaluate the effects of randomly distributed polymeric fibers inclusion, on the strength and deformability properties of a soil-cement matrix. Searching such aims, a sandy soil was mixed with a rapid- hardening Portland cement and two kinds of polypropylene fibers with different physical and mechanical features. The first kind of fiber (type I) is formed by little filaments and the second type (II) has the format of a mesh. The cemented samples had 3,5 and 7,0% cement content in relation to the weight of dry soil. Fibers 12 and 36 mm long were used, added in the mixture with 0,25, 0,50 and 0,75% in relation to the weight of the soil-cement mixture. Multiple regression approach was carried out to allow a more reliable interpretation of the tests results: (1) both fibers increase the ductibility and the tenacity of the composite; (2) extensible fibers (type I), are more effective in the improvement of the ultimate strength characteristics of the composite; (3) the type II fibers, which are less extensive, are more effective in the reduction of the deformability, increasing peak strength; (4) the effect of the inclusion of fibers is more evident for longer fiber lengths. Using the values of resilient modulus and the respective fatigue relation, 48 structures of semi-rigid pavement were designed, changing the parameters of traffic and subgrade modulus. Software ELSYM5 - " Elastic Layered System " was used in such analysis. Results indicated a reduction in the thickness of the cemented layer when type I fibers are employed.