Este trabalho apresenta os resultados de provas de carga em placa com monitoramento da sucção e do teor de umidade, realizadas nas profundidades de 1,5, 4,0, 6,0 e 8,0 m no Campo Experimental de Fundações da Escola de Engenharia de São Carlos, cujo perfil geotécnico é representativo da região centro-oeste do Estado de São Paulo. Para cada profundidade também se realizou ensaios com pré-inundação do terreno, representando a condição de sucção de matricial nula. Constatou-se que a profundidade e a sucção matricial média no solo sob a placa influem significativamente na capacidade de carga no sistema solo-placa. As curvas tensão x recalque obtidas não se caracterizam ruptura nítida nem indicam o modelo de ruptura física, exigindo assim, a adoção de critérios de ruptura convencional. Devido à semelhança dessas curvas com as curvas e x log\'sigma\' de ensaios de adensamento e, por isso, utilizou-se o método de PACHECO SILVA (1970) como um critério ruptura convencional, comparando-se com valores da tensão de pré-adensamento obtidos em laboratório. Também se utilizou o recalque de 25 mm para obter a correspondente ruptura convencional. / This work presents the results of plate load tests with measurements of soil matric suction and moisture content, carried out in the depths of 1,5 , 4,0 , 6,0 and 8,0 m at the Experimental Field of Foundations of School of Engineering of São Carlos, whose soil profile is representative of the middle-west region of the State of São Paulo. For each depth tests with previous flooding of the land, representing the condition of null matric suction. Were also carried out It was verified that the depth and the average matric suction in the soil under the plate influence significantly in the load capacity of the soil-plate system. The stress settlement curve obtained does not characterize clear rupture nor indicate the model of physical rupture, demanding the adoption of approaches of conventional rupture. Due to the similarity of those curves with the e x log\'sigma\' curves from consolidation tests and, to put that, PACHECO SILVA (1970) method was used as an approach to conventional rupture, being compared with values of the preconsolidation stress obtained in laboratory. It was also used settlement of 25 mm to obtain the corresponding conventional rupture.

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

Este trabalho apresenta alguns parâmetros geotécnicos do solo arenoso na região litorânea de João Pessoa/PB, após a melhoria com estacas de compactação, instaladas pelo método denominado vibro-deslocamento. Esse procedimento é um método de melhoria de solos arenosos em que as estacas de areia e brita são introduzidas em solos de baixa resistência com o propósito de aumentar sua resistência e diminuir os recalques da fundação. Realizaram-se ensaios de cone, prova de carga em placa, sondagem SPT e anotação do diagrama de cravação das estacas, para se estudarem os efeitos da melhoria do solo arenoso por meio de estacas de compactação. São mostradas correlações entre o 'N IND.SPT', antes e após a compactação do solo, entre a resistência de ponta do cone e 'N IND.SPT', antes e após a compactação, bem como os resultados de provas de carga em placa, realizadas nos solos natural e compactado. Observou-se que a diminuição do espaçamento entre estacas aumenta a resistência do solo. Com base no 'N IND.SPT', é apresentada uma forma de previsão da capacidade de carga de fundações por sapata, instaladas em solo arenoso compactado com estacas de areia / This work presents some geotechnical parameters in sandy soil improved by compaction piles installed by vibro-displacement on the cost of the city of João Pessoa in Northeastern Brazil. Significant increases on bearing capacity can be achieved with this ground improvement technique allowing the use of shallow foundation, even in the case of high buildings. Forty eight sand piles with diameter of 0,30 m and 3,5 m long were installed on three different groups varying distance between the piles. Standard penetration tests, cone penetration tests and plate load tests were carried out before and after the installation of piles. The comparison between the tests allows quantify the benefit of soil improvement by compaction piles. Empirical relationships between 'N IND.SPT' before and after improvement, and relationships between qc and 'N IND.SPT' were established. These relations and results of plate load tests allowed an assessment of the influence of distance between the piles in the compacted soil. A prediction of bearing capacity of shallow foundations in sandy soil improved by sand piles, based on 'N IND.SPT' values is presented

Este trabalho apresenta os resultados de provas de carga em placa com monitoramento da sucção e do teor de umidade, realizadas nas profundidades de 1,5, 4,0, 6,0 e 8,0 m no Campo Experimental de Fundações da Escola de Engenharia de São Carlos, cujo perfil geotécnico é representativo da região centro-oeste do Estado de São Paulo. Para cada profundidade também se realizou ensaios com pré-inundação do terreno, representando a condição de sucção de matricial nula. Constatou-se que a profundidade e a sucção matricial média no solo sob a placa influem significativamente na capacidade de carga no sistema solo-placa. As curvas tensão x recalque obtidas não se caracterizam ruptura nítida nem indicam o modelo de ruptura física, exigindo assim, a adoção de critérios de ruptura convencional. Devido à semelhança dessas curvas com as curvas e x log\'sigma\' de ensaios de adensamento e, por isso, utilizou-se o método de PACHECO SILVA (1970) como um critério ruptura convencional, comparando-se com valores da tensão de pré-adensamento obtidos em laboratório. Também se utilizou o recalque de 25 mm para obter a correspondente ruptura convencional. / This work presents the results of plate load tests with measurements of soil matric suction and moisture content, carried out in the depths of 1,5 , 4,0 , 6,0 and 8,0 m at the Experimental Field of Foundations of School of Engineering of São Carlos, whose soil profile is representative of the middle-west region of the State of São Paulo. For each depth tests with previous flooding of the land, representing the condition of null matric suction. Were also carried out It was verified that the depth and the average matric suction in the soil under the plate influence significantly in the load capacity of the soil-plate system. The stress settlement curve obtained does not characterize clear rupture nor indicate the model of physical rupture, demanding the adoption of approaches of conventional rupture. Due to the similarity of those curves with the e x log\'sigma\' curves from consolidation tests and, to put that, PACHECO SILVA (1970) method was used as an approach to conventional rupture, being compared with values of the preconsolidation stress obtained in laboratory. It was also used settlement of 25 mm to obtain the corresponding conventional rupture.

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

Este trabalho tem como objetivo estudar a distribuição de tensões em um solo arenoso reforçado com fibras de polipropileno através de ensaios de prova de carga em placa circular, com medidas diretas de tensão pelo uso de células de tensão total. Busca-se investigar a influência da adição de fibras no comportamento carga-recalque de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de fibras. Calibrações em laboratório foram realizadas para avaliar os fatores que afetam as medições de tensões em células de tensão total inseridas no solo. Utilizou-se também o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simular numericamente a distribuição de tensões dentro de câmaras de calibração. Ensaios de provas de carga em placa de 0,30 m de diâmetro sobre camadas de areia compactada, reforçada e não reforçada com fibras, foram realizados, buscando a investigação do comportamento cargarecalque destas misturas, dos mecanismos de ruptura e da distribuição de tensões no interior das camadas e no contato solo/placa. A análise dos resultados mostra que a distribuição das tensões verticais na câmara de calibração é função do seu fator de forma e que as constantes de calibração também são função da posição de instalação das células de tensão. Nos ensaios de placa pode-se observar que o comportamento carga-recalque do solo arenoso é significativamente influenciado pela adição de fibras, aumentando a capacidade de suporte e alterando os mecanismos de ruptura. As medidas de tensões mostram uma mudança na distribuição de tensões com a inclusão do reforço. / The aim of this work is to study the polypropylene fiber-reinforced sand stress distribution through circular plate load tests, with direct stress measurement using total stress cells. The influence of fiber inclusion in load-settlement behavior of thick compacted soil layers was investigated and the fiber content effect evaluated. Laboratory calibrations were carried out in order to evaluate the factors that affect the stress measurements in total stress cells inserted in the soil. The Finite Element Method (FEM) was applied to simulate the numerical stress distribution inside the calibration chambers. Plate load tests with 0.30 m diameter plate bearing on compacted sand reinforced and non-reinforced layers were carried out to investigate the load-settlement behavior, failure mechanisms and stress distributions inside the sand layers and in the soil/plate contact. The analysis of the results shows that the vertical stress distribution inside the calibration chambers is a function of the high/diameter relationship and the calibration constants are a function of the stress cells installation position. It can be observed that the sand load-settlement behavior is significantly influenced by fiber inclusion, increasing bearing capacity and changing failure mechanisms. The stress measurements indicate an alteration in the stress distribution with the fiber inclusion.

The dimensioning of shallow foundations requires the professional to define clearly and objectively, for the soil in question, the load capacity and forecast the settlings of the foundation submitted to the structure having as base its mechanical properties obtained through field and/or laboratory investigation. One of the safest ways to take this decision is based on information from plate load tests because through this it is possible to reproduce in a minor proportion the real behavior of the future foundation, perhaps using this as a tool to help in the decision making to dimension shallow foundations, contributing to a more efficient development of the foundation work. The present work is about the analysis of the CEEG/UFSM soil behavior through tests on direct load proof on foundation field (plate load test). The research is divided, basically into two great phases. There was an experimental phase which comprehended geotechnical characterization trials and plate load tests to evaluate the behavior tension-settling of foundation. There were 7 plate load tests in 3 ditches dug manually up to 0,7 m depth. Plates with 15, 30 and 50 cm diameter were used and the reaction system was formed by reaction piles united by a reaction beam. The second phase was the analysis of the results obtained, analyzed through curves tension-settling of foundation, where some criteria were applied to define the rupture tension and some considerations were done on the settling of foundation forecast and scale effect. / O dimensionamento de fundações superficiais requer que o profissional defina de forma clara e objetiva, para o solo em questão, a capacidade de carga e a previsão dos recalques que se submete à estrutura, baseando-se em suas propriedades mecânicas obtidas em investigações de campo e/ou laboratório. Uma das formas mais seguras de se tomar essa decisão está baseada nas informações advindas do ensaio de carregamento direto sobre placas, pois, através dele, se reproduz em escala reduzida o comportamento real da futura fundação, podendo servir como ferramenta de auxílio na tomada de decisão para o dimensionamento de fundações superficiais, contribuindo para o desenvolvimento mais eficaz das obras de fundação. O presente trabalho trata da análise do comportamento do solo do CEEG/UFSM através do ensaio de prova de carga direta sobre terreno de fundação (ensaio de placa). A pesquisa dividiu-se basicamente em duas grandes etapas. Uma etapa experimental, a qual compreendeu ensaios de caracterização geotécnica e ensaios de placa para a avaliação do comportamento tensão-recalque. Realizou-se 7 ensaios de placa em três trincheiras escavadas manualmente até a profundidade de 0,7 metros. Utilizou-se placas de 15, 30 e 50 cm de diâmetro e o sistema de reação compreendia estacas de reação unidas por uma viga de reação. A segunda etapa consistiu na análise dos resultados obtidos, analisados através de curvas tensão-recalque, as quais se aplicaram alguns critérios para definir a tensão de ruptura e fez-se algumas considerações sobre a previsão de recalques e o efeito escala.

Este trabalho tem como objetivo estudar a distribuição de tensões em um solo arenoso reforçado com fibras de polipropileno através de ensaios de prova de carga em placa circular, com medidas diretas de tensão pelo uso de células de tensão total. Busca-se investigar a influência da adição de fibras no comportamento carga-recalque de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de fibras. Calibrações em laboratório foram realizadas para avaliar os fatores que afetam as medições de tensões em células de tensão total inseridas no solo. Utilizou-se também o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simular numericamente a distribuição de tensões dentro de câmaras de calibração. Ensaios de provas de carga em placa de 0,30 m de diâmetro sobre camadas de areia compactada, reforçada e não reforçada com fibras, foram realizados, buscando a investigação do comportamento cargarecalque destas misturas, dos mecanismos de ruptura e da distribuição de tensões no interior das camadas e no contato solo/placa. A análise dos resultados mostra que a distribuição das tensões verticais na câmara de calibração é função do seu fator de forma e que as constantes de calibração também são função da posição de instalação das células de tensão. Nos ensaios de placa pode-se observar que o comportamento carga-recalque do solo arenoso é significativamente influenciado pela adição de fibras, aumentando a capacidade de suporte e alterando os mecanismos de ruptura. As medidas de tensões mostram uma mudança na distribuição de tensões com a inclusão do reforço. / The aim of this work is to study the polypropylene fiber-reinforced sand stress distribution through circular plate load tests, with direct stress measurement using total stress cells. The influence of fiber inclusion in load-settlement behavior of thick compacted soil layers was investigated and the fiber content effect evaluated. Laboratory calibrations were carried out in order to evaluate the factors that affect the stress measurements in total stress cells inserted in the soil. The Finite Element Method (FEM) was applied to simulate the numerical stress distribution inside the calibration chambers. Plate load tests with 0.30 m diameter plate bearing on compacted sand reinforced and non-reinforced layers were carried out to investigate the load-settlement behavior, failure mechanisms and stress distributions inside the sand layers and in the soil/plate contact. The analysis of the results shows that the vertical stress distribution inside the calibration chambers is a function of the high/diameter relationship and the calibration constants are a function of the stress cells installation position. It can be observed that the sand load-settlement behavior is significantly influenced by fiber inclusion, increasing bearing capacity and changing failure mechanisms. The stress measurements indicate an alteration in the stress distribution with the fiber inclusion.

Este trabalho tem como objetivo estudar a distribuição de tensões em um solo arenoso reforçado com fibras de polipropileno através de ensaios de prova de carga em placa circular, com medidas diretas de tensão pelo uso de células de tensão total. Busca-se investigar a influência da adição de fibras no comportamento carga-recalque de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de fibras. Calibrações em laboratório foram realizadas para avaliar os fatores que afetam as medições de tensões em células de tensão total inseridas no solo. Utilizou-se também o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simular numericamente a distribuição de tensões dentro de câmaras de calibração. Ensaios de provas de carga em placa de 0,30 m de diâmetro sobre camadas de areia compactada, reforçada e não reforçada com fibras, foram realizados, buscando a investigação do comportamento cargarecalque destas misturas, dos mecanismos de ruptura e da distribuição de tensões no interior das camadas e no contato solo/placa. A análise dos resultados mostra que a distribuição das tensões verticais na câmara de calibração é função do seu fator de forma e que as constantes de calibração também são função da posição de instalação das células de tensão. Nos ensaios de placa pode-se observar que o comportamento carga-recalque do solo arenoso é significativamente influenciado pela adição de fibras, aumentando a capacidade de suporte e alterando os mecanismos de ruptura. As medidas de tensões mostram uma mudança na distribuição de tensões com a inclusão do reforço. / The aim of this work is to study the polypropylene fiber-reinforced sand stress distribution through circular plate load tests, with direct stress measurement using total stress cells. The influence of fiber inclusion in load-settlement behavior of thick compacted soil layers was investigated and the fiber content effect evaluated. Laboratory calibrations were carried out in order to evaluate the factors that affect the stress measurements in total stress cells inserted in the soil. The Finite Element Method (FEM) was applied to simulate the numerical stress distribution inside the calibration chambers. Plate load tests with 0.30 m diameter plate bearing on compacted sand reinforced and non-reinforced layers were carried out to investigate the load-settlement behavior, failure mechanisms and stress distributions inside the sand layers and in the soil/plate contact. The analysis of the results shows that the vertical stress distribution inside the calibration chambers is a function of the high/diameter relationship and the calibration constants are a function of the stress cells installation position. It can be observed that the sand load-settlement behavior is significantly influenced by fiber inclusion, increasing bearing capacity and changing failure mechanisms. The stress measurements indicate an alteration in the stress distribution with the fiber inclusion.

Este trabalho apresenta resultados de provas de carga em placa com monitoramento do teor de umidade e da sucção matricial do solo, realizadas a 1,5 m de profundidade em um solo não saturado e colapsível, considerado representativo da região centro-oeste do estado de São Paulo. Foram executados ensaios com e sem inundação da cava, do tipo lento (SML), rápido (QML) e misto (lento até um determinado estágio, passando a rápido a partir de então). O acompanhamento do teor de umidade e da sucção durante os ensaios foi realizado através de pesagem de amostras, com a utilização da técnica de reflectometria no domínio do tempo (TDR) e com o auxílio de tensiômetros. A partir dos dados obtidos, procedeu-se a uma análise da influência da sucção na resposta do sistema solo-placa. Foi observado que o aumento da sucção provoca um crescimento substancial da capacidade de carga do solo. Comparando-se ensaios inundados com não inundados, observou-se que o colapso do solo mostra-se mais proeminente com o aumento da sucção. Com respeito à técnica de reflectometria no domínio do tempo, a mesma demonstrou um desempenho satisfatório para medidas de teor de umidade in situ. / This work presents results of plate load tests with measurements of soil moisture content and matric suction, carried out at a 1.5 m depth in an unsaturated collapsible soil, considered as representative of the middle-west region of the state of São Paulo, Brazil. The tests were performed with and without the wetting of the pit. Three test methods were used: slow maintained load (SML), quick maintained load (QML), and mixed tests (SML up to a certain stage, switched to QML from there on). Soil moisture content and suction were measured through gravimetric determination on samples, the time domain reflectometry technique (TDR), and tensiometers. The gathered data allowed an assessment of the influence of the soil suction over the soil-plate system response. It was observed that the increase in suction causes a substantial increase in soil bearing capacity. Comparisons between wet and non-wet tests showed that soil collapse is higher when suction rises. The time domain reflectometry technique showed a promising performance with respect to in situ water content measurements.