[pt] A curva característica de água no solo é uma ferramenta importante na análise
mecânica e hidráulica de solos não saturados, uma vez que expressa a relação entre a
saturação e a sucção do solo. O objetivo principal dessa pesquisa foi, através da curva de
retenção, analisar a viabilidade da utilização de uma estrutura porosa, criada com
impressão 3D, como medidor de sucção. Além da curva de retenção, também se estudou
a acurácia e precisão da metodologia de confecção com análise de imagem e pesagem das
amostras. Empregou-se duas técnicas de manufatura aditiva. Com a primeira, Fused
Deposition Modelling, não foi possível imprimir poros com diâmetro inferior a 1 mm,
tendo essa técnica sido descartada. A segunda técnica foi a Vat Photopolymerization,
tendo se atingido diâmetro mínimo do furo de 0,6 mm. Foram confeccionados nove
corpos de prova (CP) cilíndricos, com furos idênticos de 0,6 mm de diâmetro e mesmo
espaçamento entre si. Cinco CPs foram impressos com 30 mm de raio e 20 mm de altura,
os demais com 20 mm de raio e 10 mm de altura. O método utilizado para a medição da
sucção foi o do papel filtro. Como o objetivo da pesquisa não era obter a curva exata do
corpo impresso, mas sim observar uma tendência de comportamento, optou-se por um
período de equalização de apenas 7 dias. Posicionando um papel no topo e outro na base
do CP foi possível analisar a equalização. A diferença entre topo e base constatada foi
aproximadamente constante para todo o intervalo da curva, com exceção apenas no trecho
de inflexão, no qual essa diferença foi significativamente maior. Observou-se dois trechos
lineares (na escala semi-log) conectados por uma descontinuidade. Assim, um modelo bi-modal, como os utilizados no papel filtro, descreveram melhor os resultados obtidos. A
curva de calibração obtida resultou em um erro na leitura de sucção de 13,7 por cento no primeiro
trecho e 27,5 por cento no segundo. No entanto, considerou-se que o medidor ainda não é
adequado devido a região de descontinuidade, que inviabilizou leituras entre 10 e 1500
kPa. Em relação ao método de confecção, entendeu-se que a impressora possui precisão
adequada, tendo sido observado comportamento homogêneo entre os diferentes CPs,
mesmo com geometrias distintas. A resolução da impressora utilizada impediu a
confecção de CPs com vazios menores para a otimização das curvas. No entanto, o
comportamento da curva e a precisão do equipamento sugerem que a manufatura aditiva
pode ser capaz de contribuir para a mecânica dos solos com a criação de um novo tipo de
medidor de sucção, desde que se utilize uma melhor configuração/geometria de vazios
para otimizar o comportamento da curva de retenção. / [en] The soil water characteristic curve is an important tool in the mechanical and
hydraulic analysis of unsaturated soils as it expresses the relationship between soil
saturation and suction. The main objective of this research was to analyze, through the
retention curve, the feasibility of using a porous structure created with 3D printing as a
suction meter. In addition to the retention curve, the accuracy and precision of the
manufacturing methodology were also studied through image analysis and sample
weighing. Two additive manufacturing techniques were employed. With the first, Fused
Deposition Modelling, it was not possible to print pores with a diameter smaller than 1
mm, and, because of this, the technique was discarded. The second technique was Vat
Photopolymerization, a minimum pore diameter of 0.6 mm was achieved. Nine
cylindrical specimens (CPs) were produced, with identical 0.6 mm diameter pores and
the same spacing between them. Five CPs were printed with a radius of 30 mm and a
height of 20 mm, and the remaining ones with a radius of 20 mm and a height of 10 mm.
The suction measurement method used was the filter paper method. Since the research s
goal was not to obtain the exact curve of the printed body but to observe a behavioral
trend, an equilibration period of only 7 days was chosen. Placing a paper at the top and
another at the base of the CP allowed the analysis of the equilibrium. The difference
between the top and base was approximately constant throughout the curve interval,
except for the inflection section, where this difference was significantly higher. Two
linear sections (on a semi-log scale) connected by a discontinuity were observed.
Therefore, a bi-modal model, like those used in filter paper experiments, better described
the obtained results. The calibration curve resulted in a suction reading error of 13.7 percent in
the first section and 27.5 percent in the second. However, it was considered that the meter is
not yet suitable due to the discontinuity region, which made readings between 10 and
1500 kPa unfeasible. Regarding the manufacturing method, it was understood that the
printer has adequate precision, with a homogeneous behavior observed among different
CPs, even with distinct geometries. The printer s resolution prevented the production of
CPs with smaller voids to optimize the curves. However, the curve behavior and
equipment precision suggest that additive manufacturing may be capable of contributing
to soil mechanics with the creation of a new type of suction gauge, provided a better void
configuration/geometry is used to optimize the retention curve behavior.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:68589 |
| Date | 07 November 2024 |
| Creators | VITOR FERREIRA MORALES DE OLIVEIRA |
| Contributors | MARINA BELLAVER CORTE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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