Estudo experimental e numérico do recalque de fundações superficiais em solo não saturado em diferentes perfis de sucção
| Ano de defesa: | 2018 |
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Resumo: | When considering the influence of suction on foundations projects or on construction materials of engineering works, a more realistic soil behavior results, because it is common to find it in nature in its partially saturated state. There is still the financial benefit because in some cases the project is less costly. The present work presents an experimental and numerical study in an unsaturated soil. The experimental studies are composed of laboratory and field tests, and the numerical analyzes were performed using the UNSTRUCT finite element program (Miranda, 1988 and Silva Filho, 1998), which performs stress and strain analyzes under state conditions and considers the influence of suction on soil rigidity. The soil used for research, a poorly graded, non-plastic sand, originates from the geotechnical experimental field of the Federal University of Ceará, in Fortaleza / CE. The experimental studies began with laboratory tests, more precisely with characterization tests, filter paper assay and double edometric assay. The filter paper test was performed to determine the retention curve. The double edometric test was performed to determine the vertical versus vertical strain curve using a sample saturated by previous flood and another in in situ humidity conditions. For the "versus" stress curve, two field trials were carried out: plate loading tests with natural soil, and another with flooded soil. The two tests were done with the application of rapid loading. The experimental results obtained showed a small suction variation, from 0 to 58 kPa, estimated from the retention curve. The results of the plate loading test and the double edometric test showed higher stiffness and, consequently, lower soil settling, for a lower moisture value. The numerical analysis showed the influence of the stress increase on the deformation of the soil mass when the water level and, consequently, the level of suction were changed. In addition, the use of the UNSTRUCT program (Miranda, 1988 and Silva Filho, 1998) showed results consistent with the suction distribution in the massif being characterized as a quick and simple alternative for estimation of foundation settlements based on soil profiles subject to influence of the suction. |
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The experimental studies are composed of laboratory and field tests, and the numerical analyzes were performed using the UNSTRUCT finite element program (Miranda, 1988 and Silva Filho, 1998), which performs stress and strain analyzes under state conditions and considers the influence of suction on soil rigidity. The soil used for research, a poorly graded, non-plastic sand, originates from the geotechnical experimental field of the Federal University of Ceará, in Fortaleza / CE. The experimental studies began with laboratory tests, more precisely with characterization tests, filter paper assay and double edometric assay. The filter paper test was performed to determine the retention curve. The double edometric test was performed to determine the vertical versus vertical strain curve using a sample saturated by previous flood and another in in situ humidity conditions. For the "versus" stress curve, two field trials were carried out: plate loading tests with natural soil, and another with flooded soil. The two tests were done with the application of rapid loading. The experimental results obtained showed a small suction variation, from 0 to 58 kPa, estimated from the retention curve. The results of the plate loading test and the double edometric test showed higher stiffness and, consequently, lower soil settling, for a lower moisture value. The numerical analysis showed the influence of the stress increase on the deformation of the soil mass when the water level and, consequently, the level of suction were changed. In addition, the use of the UNSTRUCT program (Miranda, 1988 and Silva Filho, 1998) showed results consistent with the suction distribution in the massif being characterized as a quick and simple alternative for estimation of foundation settlements based on soil profiles subject to influence of the suction.Ao considerar a influência da sucção em projetos de fundações ou em materiais construtivos de obras de engenharia, tem-se como resultado um comportamento do solo mais realista, isso porque é comum encontrá-lo na natureza em seu estado parcialmente saturado. Há ainda o benefício financeiro, pois em alguns casos tornam o projeto menos oneroso. O presente trabalho apresenta um estudo experimental e numérico em um solo não saturado. Os estudos experimentais compõem-se por ensaios de laboratório e de campo, já as análises numéricas foram realizadas com o uso do programa de elementos finitos UNSTRUCT (Miranda, 1988 e Silva Filho, 1998), que faz análises tensão e deformação em condições de estado plano de deformações e considera a influência da sucção na rigidez do solo. O solo utilizado para a pesquisa, uma areia mal graduada, não plástica, é originária do campo experimental de geotecnia da Universidade Federal do Ceará, em Fortaleza/CE. Os estudos experimentais iniciaram com os ensaios de laboratório, mais precisamente com os ensaios de caracterização, ensaio de papel filtro e ensaio edométrico duplo. O ensaio de papel filtro foi realizado para determinar a curva de retenção. O ensaio edométrico duplo foi realizado para determinar a curva tensão “versus” deformação específica vertical, usando uma amostra saturada por inundação prévia e outra em condições de umidade in situ. Para a curva de tensão “versus” recalque, foram realizado dois ensaios de campo: os ensaios de carga em placa com solo natural, e outro com o solo inundado. Os dois ensaios foram feitos com a aplicação de carga rápida. Os resultados experimentais, obtidos, mostraram uma pequena variação de sucção, de 0 a 58 kPa, estimada a partir da curva de retenção. Os resultados do ensaio de carga em placa e do ensaio edométrico duplo, mostraram maior rigidez, e em consequência um menor recalque do solo, para um menor valor de umidade. A análise numérica mostrou de forma pertinente a influência do acréscimo de tensão na deformação da massa de solo quando se varia o nível d’água, e consequentemente, o nível de sucção. Além disso, a utilização do programa UNSTRUCT (Miranda, 1988 e Silva Filho, 1998) mostrou resultados coerentes com a distribuição da sucção no maciço se caracterizando como uma alternativa rápida e simples para estimativa de recalques de fundações assentes em perfis de solos submetidos a influência da sucção.GeotecniaSolos não saturadosRecalque de estruturasFundações (Engenharia)SuctionUnsaturated soilsSettlement.Estudo experimental e numérico do recalque de fundações superficiais em solo não saturado em diferentes perfis de sucçãoExperimental and numerical study of the deposition of superficial foundations on unsaturated soil in different suction profilesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81812http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/34302/6/license.txt9351db63ea91b32e01910aaf21c0fd0aMD56ORIGINAL2018_dis_eflopes.pdf2018_dis_eflopes.pdfapplication/pdf3164764http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/34302/5/2018_dis_eflopes.pdf9e5156fabc8f5807d0a182731e592442MD55riufc/343022021-02-01 11:25:45.565oai:repositorio.ufc.br:riufc/34302w4kgbmVjZXNzw6FyaW8gY29uY29yZGFyIGNvbSBhIGxpY2Vuw6dhIGRlIGRpc3RyaWJ1acOnw6NvIG7Do28tZXhjbHVzaXZhLCBhbnRlcyBxdWUgbyBkb2N1bWVudG8gcG9zc2EgYXBhcmVjZXIgbm8gUmVwb3NpdMOzcmlvLiBQb3IgZmF2b3IsIGxlaWEgYQ0KbGljZW7Dp2EgYXRlbnRhbWVudGUuIENhc28gbmVjZXNzaXRlIGRlIGFsZ3VtIGVzY2xhcmVjaW1lbnRvIGVudHJlIGVtIGNvbnRhdG8gYXRyYXbDqXMgZGU6IHJlcG9zaXRvcmlvQHVmYy5iciBvdSAoODUpMzM2Ni05NTA4Lg0KDQpMSUNFTsOHQSBERSBESVNUUklCVUnDh8ODTyBOw4NPLUVYQ0xVU0lWQQ0KDQpBbyBhc3NpbmFyIGUgZW50cmVnYXIgZXN0YSBsaWNlbsOnYSwgby9hIFNyLi9TcmEuIChhdXRvciBvdSBkZXRlbnRvciBkb3MgZGlyZWl0b3MgZGUgYXV0b3IpOg0KDQphKSBDb25jZWRlIMOgIFVuaXZlcnNpZGFkZSBGZWRlcmFsIGRvIENlYXLDoSBvIGRpcmVpdG8gbsOjby1leGNsdXNpdm8gZGUgcmVwcm9kdXppciwgY29udmVydGVyIChjb21vIGRlZmluaWRvIGFiYWl4byksIGNvbXVuaWNhciBlL291DQpkaXN0cmlidWlyIG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlIChpbmNsdWluZG8gbyByZXN1bW8vYWJzdHJhY3QpIGVtIGZvcm1hdG8gZGlnaXRhbCBvdSBpbXByZXNzbyBlIGVtIHF1YWxxdWVyIG1laW8uDQoNCmIpIERlY2xhcmEgcXVlIG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlIMOpIHNldSB0cmFiYWxobyBvcmlnaW5hbCwgZSBxdWUgZGV0w6ltIG8gZGlyZWl0byBkZSBjb25jZWRlciBvcyBkaXJlaXRvcyBjb250aWRvcyBuZXN0YSBsaWNlbsOnYS4gRGVjbGFyYQ0KdGFtYsOpbSBxdWUgYSBlbnRyZWdhIGRvIGRvY3VtZW50byBuw6NvIGluZnJpbmdlLCB0YW50byBxdWFudG8gbGhlIMOpIHBvc3PDrXZlbCBzYWJlciwgb3MgZGlyZWl0b3MgZGUgcXVhbHF1ZXIgb3V0cmEgcGVzc29hIG91IGVudGlkYWRlLg0KDQpjKSBTZSBvIGRvY3VtZW50byBlbnRyZWd1ZSBjb250w6ltIG1hdGVyaWFsIGRvIHF1YWwgbsOjbyBkZXTDqW0gb3MgZGlyZWl0b3MgZGUgYXV0b3IsIGRlY2xhcmEgcXVlIG9idGV2ZSBhdXRvcml6YcOnw6NvIGRvIGRldGVudG9yIGRvcw0KZGlyZWl0b3MgZGUgYXV0b3IgcGFyYSBjb25jZWRlciDDoCBVbml2ZXJzaWRhZGUgRmVkZXJhbCBkbyBDZWFyw6Egb3MgZGlyZWl0b3MgcmVxdWVyaWRvcyBwb3IgZXN0YSBsaWNlbsOnYSwgZSBxdWUgZXNzZSBtYXRlcmlhbCBjdWpvcyBkaXJlaXRvcyBzw6NvIGRlDQp0ZXJjZWlyb3MgZXN0w6EgY2xhcmFtZW50ZSBpZGVudGlmaWNhZG8gZSByZWNvbmhlY2lkbyBubyB0ZXh0byBvdSBjb250ZcO6ZG8gZG8gZG9jdW1lbnRvIGVudHJlZ3VlLg0KDQpTZSBvIGRvY3VtZW50byBlbnRyZWd1ZSDDqSBiYXNlYWRvIGVtIHRyYWJhbGhvIGZpbmFuY2lhZG8gb3UgYXBvaWFkbyBwb3Igb3V0cmEgaW5zdGl0dWnDp8OjbyBxdWUgbsOjbyBhIFVuaXZlcnNpZGFkZSBGZWRlcmFsIGRvIENlYXLDoSwgZGVjbGFyYSBxdWUNCmN1bXByaXUgcXVhaXNxdWVyIG9icmlnYcOnw7VlcyBleGlnaWRhcyBwZWxvIHJlc3BlY3Rpdm8gY29udHJhdG8gb3UgYWNvcmRvLg0KDQpBIFVuaXZlcnNpZGFkZSBGZWRlcmFsIGRvIENlYXLDoSBpZGVudGlmaWNhcsOhIGNsYXJhbWVudGUgbyhzKSBzZXUgKHMpIG5vbWUgKHMpIGNvbW8gbyAocykgYXV0b3IgKGVzKSBvdSBkZXRlbnRvciAoZXMpIGRvcyBkaXJlaXRvcyBkbyBkb2N1bWVudG8NCmVudHJlZ3VlLCBlIG7Do28gZmFyw6EgcXVhbHF1ZXIgYWx0ZXJhw6fDo28sIHBhcmEgYWzDqW0gZGFzIHBlcm1pdGlkYXMgcG9yIGVzdGEgbGljZW7Dp2EuDQoNCg0KRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2021-02-01T14:25:45Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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