Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / A formulação de elementos finitos de placas livres locking utilizando a notação strain gradient para análise de compósitos laminados é revista e amplamente validada para o cáculo de tensões. Os elementos são baseados na teoria de primeira ordem de Mindlin

É extremamente comum que o solo de uma determinada região não tenha os parâmetros geotécnicos favoráveis a implementação de projetos de pavimentação e fundações. Com o passar do tempo, o homem ocupou praticamente todos os locais onde as características do solo são favoráveis à construção civil, principalmente nos grandes centros urbanos, restando os locais que desafiam os projetistas a fazerem obras de baixo custo e qualidade técnica. Com intuito de solucionar este problema, vários trabalhos estão sendo desenvolvidos através da técnica de melhoramento ou estabilização de solos com agentes cimentantes. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo validar uma nova abordagem para a obtenção de parâmetros de resistência ao cisalhamento de uma areia artificialmente cimentada. Para aplicação desta abordagem, utilizou-se resultados de compressão simples e diametral, sendo estes comparados com os resultados obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial consolidados e drenados com as mesmas características dos ensaios de compressão não confinada. Com o intuito de enriquecer o conhecimento sobre o assunto, também foram aplicados outros modelos de previsão de resistência ao cisalhamento, tais como, o critério de ruptura de Griffith (1921) e o modelo experimental de Mitchell (1981). Para isto, o solo utilizado foi uma areia de granulometria fina com adição de Cimento Portland CPV-ARI, com três diferentes porcentagens de cimento em relação a massa de solo seco (3, 5,1 e 8,6) e, para tempos de cura de 03, 07, 28 e 90 dias. Baseados nos resultados obtidos através deste trabalho, concluiu-se que: quanto ao comportamento tensão-deformação, os ensaios apresentaram pico de resistência bem definido com comportamento de material rígido e queda acentuada da resistência após a ruptura; quanto a utilização da nova abordagem proposta, os parâmetros de resistência do modelo quando comparados com os resultados obtidos pelos ensaios triaxiais foram satisfatórios, deste modo validando esta metodologia. O emprego da teoria de Griffith e do modelo de Mitchell, não apresentaram resultados com a mesma qualidade obtida pela nova abordagem proposta. / It is extremely common that the soil of a particular region does not have the favorable geotechnical parameters for implementing paving and foundations projects. With the passage of time men has occupied virtually all locations where soil characteristics are favorable for constructions, especially in large urban centers, leaving the places that challenge engineers to design works of low cost and technical quality. In order to solve this problem, several studies are being developed through soil improvement and stabilization technique with cementing agents. Thus, the present study aimed to validate a new approach to obtain shear strength parameters of an artificially cemented sand. To apply this approach, results of unconfined compression tests were used, which were compared to the results obtained from consolidated and drained triaxial compression tests, with the same characteristics of the unconfined compressive tests. In order to enrich the knowledge on this subject, other models were applied to predict parameters of resistance, such as the Griffith (1921) failure criterion and the experimental model of Mitchell (1981). The soil used was a fine grained sand with addition of Portland cement CPV-ARI, with 3.00, 5.06 and 8.60 percentage of cement in relation to the mass of dry soil at curing times of 03, 07, 28 and 90 days. Based on the results obtained through this work, it was concluded that the use of the new approach proposed is valid because the strength parameters of the model when compared with the results obtained by the triaxial tests were satisfactory. The use of the Griffith theory and Mitchell model did not obtain results with the same quality obtained by the new approach proposed. Regarding the stress-strain behavior, the triaxial tests showed peak strength with well-defined behavior of rigid material and sharp drop in resistance after the rupture.

Em virtude da presença cada vez mais frequente de solicitações cíclicas nas estruturas de engenharia e do aprimoramento da análise de projetos, os ensaios em solos sob carregamentos cíclicos tiveram seu interesse renovado nos últimos anos. Os ensaios de laboratório são realizados de forma que simulem, da melhor maneira possível, as condições observadas em campo. Tais condições auxiliam na escolha dos ensaios a serem conduzidos para a determinação de parâmetros geotécnicos relevantes a cada situação observada em campo. Dentre os ensaios empregados na Engenharia Geotécnica, destaca-se o simple shear. Este ensaio é conhecido e utilizado para medir a resistência ao cisalhamento e a rigidez de solos. Este é o único ensaio de laboratório capaz de submeter uma amostra a condições de deformação plana sob volume constante e permitir a rotação das tensões principais. Tais condições são frequentemente representativas em diversas situações em campo como, por exemplo, o modo de cisalhamento adjacente ao fuste de uma estaca ou sob plataformas offshore com base gravitacional. Nesse contexto, um equipamento foi desenvolvido para a realização de ensaios do tipo simple shear. O aparato conta com uma câmara, na qual é aplicada pressão à amostra de solo. Diferenciando-se do equipamento comercial para tais ensaios, que emprega uma membrana com anéis metálicos, a amostra de solo neste equipamento é envolta por uma membrana de látex, o que possibilita a consolidação de forma isotrópica ou anisotrópica. Quanto ao carregamento, o equipamento desenvolvido permite que o carregamento seja realizado de forma monotônica ou clíclica. Quando do carregamento cíclico, este pode ainda ser realizado de forma a se manter a tensão controlada ou a deformação. Foram conduzidos ensaios de calibração e validação do equipamento empregando-se uma areia fina de granulometria uniforme cujas propriedades são amplamente conhecidas através de outros ensaios. Os resultados obtidos foram então comparados com estudos no mesmo material em equipamentos triaxiais, cisalhamento direto e outro simple shear. Os resultados mostraram-se satisfatórios, validando o equipamento desenvolvido. / In view of the ever more frequent presence of the cyclic solicitations on Engineering structures and the enhancement of design analysis, the soil testing under cyclic loading conditions had its interest renewed in the last years. The laboratory tests are conduced in a way that simulates, in the best way possible, the observed field conditions. Said conditions aid on the choice of the tests to be conducted in order to determinate the relevant geomechanics parameters.to each situation observed on the field. Among the employed tests in Geotechnical Engineering, it is highlighted the simple shear. This test is known and used to measure the shear strength and soil righty. This is the only laboratory test capable of submitting the sample to plane strain conditions under constant volume and allows the main stress rotations. Said conditions are frequently representative in many field situations, such as, the adjacent shear mechanism to the shaft of a pile or, under offshore platforms with gravitational base. In this context, a equipment was developed to perform simple shear tests. The apparatus has a chamber, in which it is applied confining pressure to the soil sample. Contrasting from the commercial equipment for said tests, that uses a membrane with metallic rings, in this equipment the soil sample is involved by a latex membrane, allowing the consolidation being carried out isotropically or anisotropically. The loading on this equipment can be conduced on monotonic or cyclic conditions. The cyclic loading can even be conduced by controlling the deformation or the stress. Calibration and validation testes where conduced on the equipment using a fine sand of uniform granulometry which properties are largely known through other tests. The obtained results where then compared to other tests carried out on the same material in triaxial tests, direct shear and other simple shear, The results obtained were considered satisfactory, validating the developed equipment.

O solo residual de gnaisse estudado nesta dissertação ocupa uma grande área da cidade de Porto Alegre/RS e região metropolitana. Na região onde foi amostrado, encontrase hoje uma estrutura de contenção em solo grampeado. Rupturas durante a escavação ocasionaram a necessidade de redimensionamento da estrutura, o que na época foi realizado através de retro-análises de rupturas induzidas. Na ocasião a empresa responsável pela execução da obra retirou blocos indeformados de campo, para que posteriormente fossem determinadas as propriedades geomecânicas deste solo residual. O programa experimental desta dissertação envolveu: (a) ensaios de caracterização; (b) caracterização mineralógica através de difratometria de Raio-X, microscopia ótica e microscopia eletrônica;(c) determinação de parâmetros de resistência ao cisalhamento através de ensaios de cisalhamento direto e (d) determinação de parâmetros de resistência ao cisalhamento residual através de ensaios ring shear. Através dos ensaios de cisalhamento direto foi verificado que o intemperismo no local praticamente não apresenta influência nos parâmetros de resistência ao cisalhamento deste solo, pois ambas as profundidades de amostragem mantém a estrutura da rocha de origem. A resistência ao cisalhamento deste material é em grande parte comandada pela sua micro-estrutura, e principalmente pelo bandamento micáceo Em ambas profundidades foi verificada anisotropia de resistência ao cisalhamento, através de ensaios com a orientação de planos de xistosidade paralela e perpendicular à superfície de ruptura imposta pelo ensaio. Este comportamento demonstra a influência que a macro-estrutura herdada da rocha mãe tem sobre a resistência deste material. Os ensaios ring shear realizados neste material apresentaram ângulos de atrito interno residual baixos em relação ao que se espera de materiais predominantemente granulares como é o caso deste solo. Porém estes valores baixos podem ser atribuídos ao alto teor de mica existente.

Não são raros os casos onde os locais escolhidos para a implantação de determinadas obras não apresentam condições adequadas ou desejadas do ponto de vista geotécnico. Diversas metodologias foram criadas para enfrentar tal problema, seja por substituição de material, realocação da obra, uso de soluções estruturais, melhoria do material, etc. A melhoria de solos utilizando repetições de queda livre de um peso a determinada altura com o intuito de compactar o solo é uma das técnicas mais básicas e antigas que se tem relato. Esse procedimento, quando utilizadas grandes massas e alturas, é conhecido como Compactação Dinâmica. O estudo dessa prática no Brasil é extremamente raro, visto que não é atualmente praticada, apesar da sua ampla utilização mundial. A fim de se conhecer e estudar o comportamento, em termos de resistência e condutividade hidráulica, de solo residual do Estado do Rio Grande do Sul (RS) quando utilizada a Compactação Dinâmica, foi proposto um estudo, em escala real, com o objetivo de avaliar as possíveis melhorias no campo experimental da Universidade de Passo Fundo, na cidade de Passo Fundo – RS. O solo encontrado na região de Passo Fundo possui características interessantes para o estudo da compactação dinâmica, como alto teor de argila, altos índices de vazios e leve cimentação natural. No presente trabalho, foi realizada a compactação dinâmica de campo com massas de 5,5 t e 10,0 t, com alturas de queda de 1,5 a 3,0 m. Nos cinco ensaios realizados, foram feitas medidas do afundamento após cada golpe, bem como coletadas amostras do fundo das crateras. A profundidade estimada de melhoria abaixo do fundo da cratera, de acordo com o modelo de densificação indicado, é de cerca de 3,30 m. Nos ensaios de laboratório realizados nas amostras indeformadas coletadas (natural e pós-compactação), percebeu-se uma redução de duas ordens de grandeza na condutividade hidráulica, passando de 10-5 para 10-7 m/s. Nos ensaios triaxiais, verificou-se aumento da resistência, com ângulo de atrito passando de 26,6o para 35,3o, sem alteração do intercepto coesivo (aproximadamente 14 kPa). Por fim, realizados ensaios oedométricos, pode-se notar que a tensão de plastificação aumentou de 70 para 300 kPa, com mudança significativa do comportamento do material. / Are not rare the situations where the site chosen to build structures does not present good geotechnical soil conditions. Many techniques have been created to deal with this issue, replacing the original soil, change the site, using structural solutions, improving the existing soil, etc. Improving the existing soil using a free falling weight dropped at determined height with the objective to densify the soils is one of the oldest and basic techniques known. Such procedure, when using really heavy masses and high dropping elevations is called Dynamic Compaction (also called Heavy Tamping). The study of this technique in Brazil is extremely rare, since it is not used in the current practice, although it has wide use in the world. With the objective of understanding and studying the behavior, in terms of resistance and permeability, of a residual soil of Passo Fundo (RS) when compacted using Dynamic Compaction, a field and laboratory investigation was proposed. An experimental field, located in the city of Passo Fundo (RS) was the site chosen to execute the proposed study. The soil founded there has some interesting characteristics to the dynamic compaction study, such as high content of clay, a high void ratio and a bonded structure. In the present study, the Dynamic Compaction was executed using steel blocks with 5,5 and 10,0 t. The dropping heights used were 1.5 and 3.0 meters. In the 5 points where the technique was tested, measurements of the displacements where made after each drop of the mass. Undisturbed samples were collected in the bottom of the crater after finished the compaction. The depth of the densified soil, below the crater was estimated at about 3,30 m. According to laboratory tests, a strong reduction of the permeability was observed, from 10-5 to 10-7 m/s. In the triaxials test, the soil showed an increase in strength. The friction angle changed from 26.6º to 35.5º, while the cohesion intercept did not change (approximately 14 kPa). According to oedometric tests, the plastification pressure increased from 70 to 300 kPa, with a change in the behavior of the material.

O crescente aumento das cargas transportadas pelos caminhões e a utilização de pneus radiais têm contribuído para a degradação prematura dos pavimentos asfálticos. Uma das patologias que passaram a ser comuns nos revestimentos asfálticos, logo após a abertura ao tráfego, é o trincamento que inicia no topo da camada e se propaga para baixo, denominado top-down cracking (TDC). Sabe-se que este trincamento é uma manifestação da ruptura por cisalhamento. Neste sentido, este trabalho visa avaliar a resistência ao cisalhamento de misturas asfálticas em laboratório, a partir da mudança da curva granulométrica. Para isso, foram analisadas duas misturas com ligante convencional CAP 50/70, sendo uma com curva granulométrica densa graúda e outra densa miúda, de acordo com a metodologia Bailey. Foram realizados ensaios de compressão triaxial a 35 e a 45°C em corpos de prova de 100 mm de diâmetro e ~188 mm de altura, os quais foram moldados no compactador giratório. A partir disso, obtiveram-se dados de coesão e de ângulo de atrito das misturas estudadas. Foi verificado que, como era de se esperar, aumentando-se a temperatura de ensaio, reduz-se a coesão de ambas as misturas. Na mistura graúda a coesão passou de 784 para 307 kPa e na mistura miúda de 838 para 401 kPa. Além disso, os resultados indicam que o ângulo de atrito da mistura graúda é maior, como se esperava, e a coesão é menor. Comparando a resistência ao cisalhamento da mistura graúda com as tensões cisalhantes geradas no revestimento de estruturas de pavimentos modeladas no software de elementos finitos Abaqus, foi verificado que as tensões são superiores. Porém não é possível afirmar que não haveria manifestação de TDC nas condições climáticas e carregamento empregados na análise. / The increasing of load transported by trucks and the use of radial tires have contributed for early asphalt pavements failure. One of the distresses that has been frequent in asphalt layers, shortly after opening to traffic, is the cracking that begins at the top of the pavement and propagates down, named top-down cracking (TDC). It is known that this cracking mode can be related to shear failure. Thus, this study aims to evaluate the asphalt mixtures shear strength in a laboratory, from the size distribution change. For this, two mixtures with conventional binder were analyzed, both have dense size distribution, but one coarse-graded and the other fine-graded, following the Bailey method. Triaxial compression test were conducted at 35 and 45°C in specimens with diameter of 100 mm and height of ~188 mm, which were prepared in a gyratory compactor. From this investigation, data for cohesion and friction angle of the studied mixtures were obtained. It was found that, as expected, increasing the test temperature, reduces the cohesion of both mixtures. In the coarse-graded mixture the cohesion reduced from 784 to 307 kPa and fine-graded from 838 to 401 kPa. Furthermore, the results indicate that the coarse mixture friction angle is greater, as expected, and cohesion is smallest. Comparing the coarse mixture shear strength with the shear stresses generated in the coating of pavement structure modeled in the finite element software Abaqus, it was verified that the stress are higher. However it is not possible to assert that there was no manifestation of TDC for the climatic conditions and load proposed in the analysis.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:54:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Julia Rocha Moraes.pdf: 5119577 bytes, checksum: 1a891cd6cf627af0ff8e1e255b5b9b5f (MD5) Previous issue date: 2010-10-28 / Este estudo in vitro avaliou a resistência de união ao micro-cisalhamento entre três sistemas de cimentação e uma cerâmica à base de dissilicato de lítio após diferentes tratamentos de superfície e também o efeito da aplicação de adesivo antes de um cimento resinoso auto-adesivo. Cinqüenta e quatro discos cerâmicos (IPS Empress 2, Ivoclar Vivadent) foram divididos em grupos de acordo com o tratamento de superfície recebido: nenhum tratamento (NT); jato de óxido de alumínio 50 &#956;m (J); ácido fluorídrico a 10% por 20s (HF); J + HF (JHF); HF + ácido fosfórico a 37% por 40s (HFP) e J + HFP (JHFP). Um sistema de cimentação convencional, Excite DSC/ Variolink II Ivoclar Vivadent (EX/V2) e dois sistemas auto-adesivos, Single Bond 2/RelyX U100 3M ESPE (SB2/UC) e RelyX U100 sem adesivo (UC), foram testados para cada tipo de tratamento de superfície. Após aplicação de silano e adesivo nas amostras, tubos Tygon de 0,8 mm de diâmetro e 2 mm de altura foram preenchidos com os cimentos e pressionados sobre a superfície cerâmica para a fabricação dos espécimes (n=10), que foram estocados em água destilada à 37ºC durante 24 h e submetidos à força de cisalhamento com velocidade de 1 mm/min até a fratura. As superfícies fraturadas foram observadas ao microscópio eletrônico de varredura para classificação dos tipos de fratura. Os testes estatísticos de Kruskal-Wallis e Mann-Whitney identificaram diferenças significativas entre os tipos de tratamento de superfície para os sistemas de cimentação testados (p<0,05). Para os sistemas EX/V2 e UC, a resistência de união do tratamento NT foi menor que J, que foi igual a JHF, que foi menor que HF, que foi menor que HFP, que foi igual a JHFP. Para o sistema SB2/UC a resistência do tratamento NT foi menor que HF, que foi igual a JHF, que foi menor que J, que foi menor que HFP, que foi igual a JHFP. A resistência de união dos sistemas auto-adesivos foi menor que a do EX/V2 somente com o tratamento HF. A resistência de união de SB2/UC foi maior que a de UC apenas para o tratamento J . Para os outros tratamentos, os valores de UC e SB2/ UC não diferiram. A fratura do tipo adesiva foi predominante para o tratamento NT e a fratura mista foi mais freqüente para os outros tipos de tratamento do que para o tratamento NT. Foi possível concluir que: (1) O tratamento de superfície da cerâmica à base de dissilicato de lítio com ácido fluorídrico seguido de ácido fosfórico foi mais efetivo em aumentar a resistência de união aos dois cimentos; (2) diferença de resistência de união entre os cimentos só pode ser observada para o tratamento somente com ácido fluorídrico, tendo o cimento resinoso convencional resistência maior que a do auto-adesivo; (3) a aplicação de adesivo antes do cimento resinoso auto-adesivo não aumentou a resistência de união, exceto quando o tratamento foi o jato de óxido de alumínio / The aim of this in vitro study was to evaluate the micro shear bond strength of three bonding systems to a lithia dissilicate-based ceramic after performing different surface treatment techniques and to evaluate the effect of adhesive application prior to a self-adhesive resin cement. Fifty four ceramic disks (IPS Empress 2, Ivoclar Vivadent) were divided in groups according to the surface treatments: no treatment (NT); 50&#956;m alumina sandblasting (AL); 10% hydrofluoric acid etching for 20s (HF); AL + HF (ALHF); HF + 37% phosphoric acid cleaning for 40s (HFP) and AL + HFP (ALHFP). One conventional bonding system, Excite DSCVariolink II- Ivoclar Vivadent (EX/V2) and two self-adhesive bonding system , Single bond 2/ RelyX U100 3M ESPE (SB2/UC) and RelyX U100 without adhesive (UC) were tested for each surface treatment. After silanization and adhesive application, Tygon tubes of 0.8 mm diameter and 2mm height were filled with cement and pressed against the ceramic surface to fabricate the specimens (n=10), that were stored in 37º C distilled water for 24h and then subjected to shear tension at a crosshead speed of 1 mm/min until fracture. Scanning electron microscopy observation of fractured surfaces was performed to determinate the type of fracture. Kruskal-Wallis and Mann-Whitney tests showed statistically different bond strengths values between the treatments for both bonding systems (p< 0.05). For systems EX/V2 and UC, the values of the treatment NT was lower than AL, which was equal to ALHF, which was lower than HF, which was lower than HFP, which was equal to ALHFP. For system SB2/UC, the values of the treatment NT was lower than HF, which was equal to ALHF, which was lower than AL, which was lower than HFP, which was equal to ALHFP. Bond strength value of SB2/UC was lower than EX/V2 only with HF treatment, and EX/V2 was equal to SB2/UC for all other treatments. The bonding system SB2/UC had higher bond strength values than UC only for AL treatment. For all other treatments, the values of UC and SB2/UC did not differ. The adhesive type of fracture was predominant for NT treatment and the mix type of fracture occur more frequently on the other treatments than on NT. It was concluded that: (1) lithia dissilicate-based ceramic surface treatment with hydrofluoric acid etching followed by phosphoric acid cleaning was most effective to increase bond strength to the two resin cements tested; (2) bond strength difference between cements could only be seen with fluoric acid treatment alone, with the conventional resin cement having higher bond strength than self-adhesive resin cement; (3) Adhesive application before self-adhesive resin cement did not improve bond strength for all treatments tested, except for sandblasting

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Silvia Gomes Fernandes Polido Lemos.pdf: 10839410 bytes, checksum: 7259030658e0a652229da5af9eebf80e (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / A variabilidade natural dos solos torna complexo o conhecimento de suas propriedades na elaboração de projetos geotécnicos, sendo a determinação da resistência ao cisalhamento não drenada um parâmetro importante nas análises de estabilidade de solos moles. Os ensaios de laboratório de cone e palheta, não convencionais, os ensaios de campo de palheta e piezocone e os ensaios de compressão simples e triaxial não adensado e não drenado foram utilizados para mensurar a resistência não drenada de uma camada de argila marinha mole localizada na planície costeira central brasileira. Os ensaios de laboratório foram realizados em amostras indeformadas coletadas com amostradores de pistão estacionário em vertical próxima à realização dos ensaios de campo. O sítio foi investigado preliminarmente por sondagens de simples reconhecimento, sendo apresentado o perfil estratigráfico por meio de modelagem computacional. Foram também realizados ensaios para caracterização física (análise granulométrica, teor de umidade, limites de liquidez e plasticidade, densidade real dos grãos) e mineralógica (difração de raios X), e ensaios de adensamento para obtenção do histórico de tensões e classificação de qualidade das amostras indeformadas. Os valores de resistência não drenada obtidos pelos ensaios de laboratório foram comparados ao perfil contínuo de resistência determinado empiricamente pelo ensaio de piezocone, com fator de cone Nkt calibrado pelo ensaio de palheta de campo, apresentando boa concordância, com a variabilidade natural do solo influenciando de forma preponderante a qualidade das amostras na variação entre os resultados. Os valores de resistência obtidos pelos ensaios de laboratório de cone e palheta foram comparados entre si, apresentando boa compatibilidade. Ambos, quando comparados ao ensaio de palheta de campo, não apresentaram boa concordância. Os resultados de resistência obtidos pelos ensaios de compressão simples e triaxial apresentaram boa compatibilidade com os resultados do ensaio de laboratório de cone, o que não ocorreu com os resultados do ensaio de laboratório de palheta. Na comparação entre a resistência normalizada pela tensão de sobreadensamento obtida pelos diversos métodos e algumas correlações empíricas da literatura internacional, foi observado para as amostras de solo com índice de plasticidade superior a 60% boa concordância com as correlações de Mesri (1975) e Jamiolkowski et al (1985). Os ensaios não convencionais apresentaram boa confiabilidade, que aliado a simplicidade e agilidade de execução, justificam a difusão destes na prática da investigação geotécnica brasileira como método alternativo para complementar e dar suporte às estimativas de resistência não drenada de solos moles. / When planning a geotechnical engineering project, it is crucial to know the properties of the soil at the site; this requirement is a complex element of determining the parameters of a geotechnical project because of the the natural variability of the subsoil and the measurement of undrained shear strength is an important parameter for stability analyzes in soft soils. The fall cone test and laboratory vane test, unconventionals, the piezocone and vane tests, in situ, and the unconfined compression test and the unconsolidated undrained triaxial compression test, in laboratory, were used to measure the undrained shear strength of a layer of marine soft clay situated in the Brazilian central coastal plain. Laboratory tests were carried out in undisturbed samples collected with the stationary piston sampler in a vertical near of the field tests. The site was targeted for a campaign of standard penetration tests, with the stratigraphic profile shown through computational modeling. Were also carried out characterization tests (grain-size distribution, density of the grains, moisture content, liquidity and plasticity limits), the identification of the clay minerals using the X-ray diffraction technique and the oedometer consolidation test to obtain the stress history and for evaluating the undisturbed sample quality. The undrained strength values obtained by laboratory tests were compared to the continuous strength profile determined empirically from the piezocone, with the cone factor Nkt calibrated using the field vane test. The results presented good agreement, with the natural variability of the soil prevalent over the quality of the samples in causing the variations observed in the results. The undrained strength values obtained from fall cone and laboratory vane tests were compared, showing good compatibility. Both when compared to field vane test did not show good agreement. The undrained strength values obtained from unconfined compression test and triaxial compression test showed good compatibility with the results of fall cone test, which did not occur with the results of laboratory vane test. The values of the strength normalised with respect to the overconsolidation stress obtained using the various test methods were compared with some empirical correlations reported in the international literature, and agreement was observed with the correlations of Mesri (1975) and Jamiolkowski et al (1985) for clays samples with plasticity index greater than 60%. The unconventional tests showed good reliability, which combined the simplicity and speed of execution, justify the dissemination of these tests in Brazilian geotechnical investigation as an alternative method to complement and support the estimates of undrained shear strength of soft soils.

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.

The work leads to theoretical and experimental study on hollow clay block structural masonry walls, focusing on the shear strength. Firstly, some fundamental related topics are summarized, for instance: masonry components (block and mortar), prescriptions of some codes, results of the Young s modulus of hollow clay block and mortars, adopted by researchers in Brazil, and numerical procedures for modeling the walls, to be used in the subsequent analysis done by finite elements. A comparison among the obtained experimental results of tested walls with filled and unfilled head joints is made. Finally, walls in the two situations described are numerically modeled mainly to determine the regions that present larger stress concentrations, in order to identify the areas with larger possibilities of presenting cracks and even the collapse of the masonry for the studied action / O trabalho compreende um estudo teórico e experimental sobre paredes de alvenaria estrutural de blocos cerâmicos, com foco na resistência ao cisalhamento. Inicialmente são apresentados, de maneira resumida, tópicos relevantes para o estudo do assunto, como por exemplo: componentes da alvenaria (bloco e argamassa), prescrições de algumas normas, alguns resultados de ensaios de determinação do módulo de deformação de blocos cerâmicos e de argamassas, realizados em centros de pesquisa no Brasil, e procedimentos para modelagem numérica das paredes, a serem observados na análise posterior feita por elementos finitos. É feita uma comparação entre os resultados experimentais obtidos de paredes confeccionadas com junta vertical preenchida e sem junta vertical preenchida. Por fim, são modeladas, numericamente, paredes nas duas situações de juntas descritas visando, principalmente, determinar as regiões que apresentam maiores concentrações destas tensões, para que se possam identificar as zonas com maiores possibilidades de apresentar falhas e até mesmo o colapso da alvenaria para a ação estudada