Modelagem física de plataformas de transferência de cargas reforçadas com geogrelhas sobre colunas granulares encamisadas utilizando solos transparentes

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Vieira, Andréa Maria Pereira
Orientador(a): Portelinha, Fernando Henrique Martins lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECiv
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/20954
Resumo: One effective approach to address the challenges posed by constructions on soft soils is the use of embankments supported by granular columns. These columns offer advantages such as enhancing soil bearing ability, minimizing drainage pathways, and mitigating settlements. It's customary to incorporate a layer of granular material atop the columns, akin to practices in pile-supported embankments, serving as a drainage base and aiding in load transfer to the superstructures. Nonetheless, the mechanisms and behaviors associated with load transfer platforms on granular columns may diverge from those of pile-supported structures, owing to the columns' lower stiffness compared to piles. Understanding these mechanisms in geotechnical contexts is a complex task, which requires a comprehensive view of the problem. The advent of transparent geotechnical materials, mirroring real soil characteristics, enables thorough problem modeling with extensive visualization and precise displacement and deformation quantification, thus helping system behavior analysis and interpretation. In this context, this study aimed to develop a scaled physical model of an embankment on soft soil reinforced with encased granular columns, employing a stratified system of transparent soils. The soft soil was simulated using a 150 mm layer of transparent synthetic clay, made with Laponite RD® and Sodium Pyrophosphate Decahydrate (PSD), reinforced with two encased granular columns of 50 mm in diameter. The granular base layer used as a load transfer platform (LTP) was composed of alternating layers of transparent synthetic sand and geosynthetic reinforcement. This model helped soil behavior analysis using digital image correlation (DIC), fostering comprehension of stress transfer mechanisms in embankment systems with load transfer platforms supported on improved soft soil with encased granular columns. Additionally, it evaluated the impact of geogrid use as reinforcement. Based on the results obtained, it was concluded that the materials used were suitable for simulating the problem. Overall, the use of geogrids was able to reduce vertical displacements and the part of load transferred to the soft soil.
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These columns offer advantages such as enhancing soil bearing ability, minimizing drainage pathways, and mitigating settlements. It's customary to incorporate a layer of granular material atop the columns, akin to practices in pile-supported embankments, serving as a drainage base and aiding in load transfer to the superstructures. Nonetheless, the mechanisms and behaviors associated with load transfer platforms on granular columns may diverge from those of pile-supported structures, owing to the columns' lower stiffness compared to piles. Understanding these mechanisms in geotechnical contexts is a complex task, which requires a comprehensive view of the problem. The advent of transparent geotechnical materials, mirroring real soil characteristics, enables thorough problem modeling with extensive visualization and precise displacement and deformation quantification, thus helping system behavior analysis and interpretation. In this context, this study aimed to develop a scaled physical model of an embankment on soft soil reinforced with encased granular columns, employing a stratified system of transparent soils. The soft soil was simulated using a 150 mm layer of transparent synthetic clay, made with Laponite RD® and Sodium Pyrophosphate Decahydrate (PSD), reinforced with two encased granular columns of 50 mm in diameter. The granular base layer used as a load transfer platform (LTP) was composed of alternating layers of transparent synthetic sand and geosynthetic reinforcement. This model helped soil behavior analysis using digital image correlation (DIC), fostering comprehension of stress transfer mechanisms in embankment systems with load transfer platforms supported on improved soft soil with encased granular columns. Additionally, it evaluated the impact of geogrid use as reinforcement. Based on the results obtained, it was concluded that the materials used were suitable for simulating the problem. Overall, the use of geogrids was able to reduce vertical displacements and the part of load transferred to the soft soil.Uma das formas de solucionar a problemática das construções sobre solos moles é como uso de aterros apoiados em colunas granulares, que apresenta a capacidade de aumentar a capacidade de carga do solo, reduzir o caminho de drenagem e minimizar recalques. É comum incluir uma camada de material granular no topo das colunas, semelhante ao usado em bases de aterros estaqueados, para servir como base drenante e auxiliar na transferência de carga das superestruturas. No entanto, os mecanismos e comportamentos envolvidos em plataformas de transferência de carga sobre colunas granulares podem diferir das estruturas sobre estacas, devido à menor rigidez das colunas em comparação com as estacas. Entender esses mecanismos em problemas geotécnicos é uma tarefa complexa que requer uma visão abrangente do problema. O desenvolvimento de materiais geotécnicos transparentes, com características semelhantes às do solo real, possibilita a modelagem desses problemas com uma ampla visualização e quantificação de deslocamentos e deformações, facilitando a análise e interpretação do comportamento do sistema. Dessa forma, a presente pesquisa buscou a elaboração de um modelo físico em escala reduzida de um aterro sobre solo mole reforçado com colunas granulares encamisadas, utilizando um sistema estratificado de solos transparentes. O solo mole foi simulado usando uma camada de 150 mm de argila sintética transparente, confeccionada com uso de Laponite RD® e Pirofosfato de sódio decahidratado (PSD), reforçado por meio da utilização de duas colunas granulares encamisadas de 50 mm de diâmetro. A camada de base granular utilizada como plataforma de transferência de cargas (PTC) foi composta por camadas alternadas de areia sintética transparente e reforço geossintético. Esse modelo permitiu analisar o comportamento do solo por meio de correlação de imagens digitais (DIC), possibilitando a compreensão dos mecanismos envolvidos na transferência de tensões em sistemas de aterros com plataforma de transferência de cargas apoiada sobre solo mole melhorado com colunas granulares encamisadas e avaliação do efeito do uso de geogrelhas como reforço. A partir dos resultados obtidos, concluiu-se que os materiais empregados foram adequados para a simulação do problema. De forma geral, o uso de geogrelhas conseguiu reduzir deslocamentos verticais e a parcela do carregamento transferida para o solo mole.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECivUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessTransferência de cargasArqueamento do soloEfeito membranaLoad transferSoil archingMembrane effectENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::GEOTECNICAModelagem física de plataformas de transferência de cargas reforçadas com geogrelhas sobre colunas granulares encamisadas utilizando solos transparentesPhysical modeling of geogrid-reinforced load transfer platforms over encased granular columns using transparent soilsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARTEXTDissertação_Andrea Maria Pereira Vieira_Versão final.pdf.txtDissertação_Andrea Maria Pereira Vieira_Versão final.pdf.txtExtracted texttext/plain102494https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/4215dd9d-86d8-4f01-a5bc-730a13cba6ce/downloadd192c728a4a50fede8bd009a3eccf1baMD54falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertação_Andrea Maria Pereira Vieira_Versão final.pdf.jpgDissertação_Andrea Maria Pereira Vieira_Versão final.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3967https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/08183a93-1063-4219-9c56-5ad228573e0e/download90c7cddc19d765ed7c8417365c39688eMD55falseAnonymousREADORIGINALDissertação_Andrea Maria Pereira Vieira_Versão final.pdfDissertação_Andrea Maria Pereira Vieira_Versão final.pdfapplication/pdf9930028https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/beab7bc2-5384-44e8-a4e1-94fe261c4d7f/download49287976cf9eef85a1ea91759e8ad8a0MD52trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/19b54ed3-c19e-4563-877f-98934d95574d/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD53falseAnonymousREAD20.500.14289/209542025-02-06 03:54:36.893http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/20954https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T06:54:36Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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