Influência da variação de umidade pós-compactação na deformabilidade de um solo argiloso laterítico empregado como subleito rodoviário
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Orientador(a): | |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil Engenharia Civil UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil Centro de Tecnologia |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/33583 |
Resumo: | The pavement’s subgrade that presents construction efficiency, compacted in terms of optimum moisture content, maximum dry apparent specific weight and with good drainage, tends to lose moisture over time and remain in balance. In this situation where the soil does not reach saturation, its behavior is governed by the theory of unsaturated soils, and suction is an important parameter for understanding this behavior. However, the entrance of water into the subgrade can occur through several mechanisms, such as infiltrations or drainage failures. These variations in subgrade moisture content can influence its performance and, consequently, the entire pavement structure. Therefore, this research aims to verify the influence of post-compaction moisture variation and the effect of matric suction on the susceptibility to deformability of a subgrade soil on the RS-344 state highway located in the northwest of Rio Grande do Sul. The material analysis used knowledge of Pavement Mechanics and the concepts of Unsaturated Soil Mechanics. The experimental program aimed to carry out physical, chemical, mineralogical and hydromechanical characterization tests. The effects of moisture on soil deformability were evaluated under three conditions: optimal moisture content and varying the post-compaction humidity by ±2% of the optimal content, through drying and moistening the samples. It was verified through the triaxial repeated load tests found that drying tends to increase resilience modulus values and reduce permanent deformations considerably, regardless of the stress state tested, while moistening leads the soil to show an opposite response. This demonstrates that the increase in matric suction is related to an increase in soil performance in relation to the deformations investigated. None of the moisture conditions analyzed would eliminate the soil from being used as a road subgrade material through the shakedown analysis, but attention is needed in the occurrence of water access, which can lead to the soil collapsing and not to accommodate the deformations, depending on the load loads imposed. Additionally, simulations were carried out in the MeDiNa program in order to evaluate such responses in the design of hypothetical pavements. It was possible to verify that by replacing the optimal parameters with the moistening parameters imposed for the soil, the pavement responds with an increase in permanent deformations and contributes to an increase in the percentage of cracked area of the surface layer in all simulations carried out. Drying caused the opposite effect, showing that with the possible equilibrium humidity below the optimum being reached, the pavement starts to have superior performance, highlighting the favorable action of suction in this condition. Finally, this research contributes to the hydromechanical knowledge of the soil presented, as well as contributing to the expansion of the MeDiNa database, mainly by investigating humidity levels beyond the optimum in post- compaction conditions where climatic variations and construction efficiency affect. |
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Influência da variação de umidade pós-compactação na deformabilidade de um solo argiloso laterítico empregado como subleito rodoviárioInfluence of post-compaction moisture variation on the deformability of a lateritic clayey soil used as road subgradeSolos não saturadosSucção matricialMódulo de resiliênciaDeformação permanenteUnsaturated soilsMatric suctionResilient modulusPermanent deformationCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILThe pavement’s subgrade that presents construction efficiency, compacted in terms of optimum moisture content, maximum dry apparent specific weight and with good drainage, tends to lose moisture over time and remain in balance. In this situation where the soil does not reach saturation, its behavior is governed by the theory of unsaturated soils, and suction is an important parameter for understanding this behavior. However, the entrance of water into the subgrade can occur through several mechanisms, such as infiltrations or drainage failures. These variations in subgrade moisture content can influence its performance and, consequently, the entire pavement structure. Therefore, this research aims to verify the influence of post-compaction moisture variation and the effect of matric suction on the susceptibility to deformability of a subgrade soil on the RS-344 state highway located in the northwest of Rio Grande do Sul. The material analysis used knowledge of Pavement Mechanics and the concepts of Unsaturated Soil Mechanics. The experimental program aimed to carry out physical, chemical, mineralogical and hydromechanical characterization tests. The effects of moisture on soil deformability were evaluated under three conditions: optimal moisture content and varying the post-compaction humidity by ±2% of the optimal content, through drying and moistening the samples. It was verified through the triaxial repeated load tests found that drying tends to increase resilience modulus values and reduce permanent deformations considerably, regardless of the stress state tested, while moistening leads the soil to show an opposite response. This demonstrates that the increase in matric suction is related to an increase in soil performance in relation to the deformations investigated. None of the moisture conditions analyzed would eliminate the soil from being used as a road subgrade material through the shakedown analysis, but attention is needed in the occurrence of water access, which can lead to the soil collapsing and not to accommodate the deformations, depending on the load loads imposed. Additionally, simulations were carried out in the MeDiNa program in order to evaluate such responses in the design of hypothetical pavements. It was possible to verify that by replacing the optimal parameters with the moistening parameters imposed for the soil, the pavement responds with an increase in permanent deformations and contributes to an increase in the percentage of cracked area of the surface layer in all simulations carried out. Drying caused the opposite effect, showing that with the possible equilibrium humidity below the optimum being reached, the pavement starts to have superior performance, highlighting the favorable action of suction in this condition. Finally, this research contributes to the hydromechanical knowledge of the soil presented, as well as contributing to the expansion of the MeDiNa database, mainly by investigating humidity levels beyond the optimum in post- compaction conditions where climatic variations and construction efficiency affect.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO subleito de um pavimento que apresenta eficiência construtiva, ou seja, compactado em termos de umidade ótima, peso específico aparente seco máximo e com boas garantias de drenagem, tende a perder umidade no decorrer do tempo e permanecer em equilíbrio. Nessa situação em que o solo não atinge a saturação, seu comportamento é governado pela teoria dos solos não saturados, e a sucção é um parâmetro de importância para o entendimento desse comportamento. No entanto, a entrada de água ao subleito pode ocorrer por diversos mecanismos, tais como infiltrações ou falhas na drenagem. Essas variações de umidade do subleito podem influenciar em seu desempenho e, por consequência, em toda estrutura do pavimento. Com isso, esta pesquisa objetiva verificar a influência da variação de umidade pós-compactação e o efeito da sucção matricial na suscetibilidade à deformabilidade de um solo de subleito da rodovia estadual RS-344 localizada no noroeste do Rio Grande do Sul. A análise do material utilizou-se dos conhecimentos da Mecânica dos Pavimentos à luz dos conceitos da Mecânica dos Solos Não Saturados. Para tanto, o programa experimental visou a realização de ensaios de caracterização física, química, mineralógica e hidromecânica. Os efeitos da umidade na deformabilidade do solo foram avaliados em três condições: umidade ótima e variando a umidade pós-compactação em ±2% da umidade ótima, através de secagem e umedecimento das amostras. Verificou-se através dos ensaios triaxiais de cargas repetidas que a secagem tende a aumentar os valores de módulo de resiliência e diminuir as deformações permanentes consideravelmente, independente do estado de tensões ensaiado, enquanto o umedecimento, leva o solo a apresentar uma resposta oposta. Isso demonstra que o acréscimo da sucção matricial está relacionado a um aumento do desempenho do solo frente às deformações investigadas. Nenhuma das condições de umidade analisadas eliminaria o solo de ser utilizado como material de subleito rodoviário mediante a análise do shakedown, porém é necessária maior atenção na ocorrência do acesso de água, que pode levar o solo ao colapso e não ao acomodamento das deformações, a depender das solicitações de carregamento impostas. Adicionalmente, foram realizadas simulações no programa MeDiNa, a fim de avaliar tais respostas no dimensionamento de pavimentos hipotéticos. Foi possível verificar que, com a substituição dos parâmetros ótimos pelos de umedecimento imposto para o solo, o pavimento responde com o aumento das deformações permanentes e contribui com o aumento do percentual de área trincada do revestimento em todas as simulações realizadas. Já a secagem causou o efeito contrário, mostrando que com a possível umidade de equilíbrio abaixo da ótima sendo atingida, o pavimento passa a ter desempenho superior, destacando a ação favorável da sucção nessa condição. Por fim, esta pesquisa contribui com o conhecimento hidromecânico do solo apresentado, como também colabora com a ampliação do banco de dados do MeDiNa, principalmente por investigar umidades além da ótima em condições pós-compactação, onde atuam as variações climáticas e a eficiência construtiva.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia CivilUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilCentro de TecnologiaPinheiro, Rinaldo José Barbosahttp://lattes.cnpq.br/1539316781096410Santos, Thaís Aquino dosBastos, Cezar Augusto BurkertPassini, Larissa BrumKoch, Taline2024-12-18T12:58:06Z2024-12-18T12:58:06Z2024-07-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/33583ark:/26339/001300001c9m4porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-12-18T12:58:06Zoai:repositorio.ufsm.br:1/33583Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2024-12-18T12:58:06Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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The pavement’s subgrade that presents construction efficiency, compacted in terms of optimum moisture content, maximum dry apparent specific weight and with good drainage, tends to lose moisture over time and remain in balance. In this situation where the soil does not reach saturation, its behavior is governed by the theory of unsaturated soils, and suction is an important parameter for understanding this behavior. However, the entrance of water into the subgrade can occur through several mechanisms, such as infiltrations or drainage failures. These variations in subgrade moisture content can influence its performance and, consequently, the entire pavement structure. Therefore, this research aims to verify the influence of post-compaction moisture variation and the effect of matric suction on the susceptibility to deformability of a subgrade soil on the RS-344 state highway located in the northwest of Rio Grande do Sul. The material analysis used knowledge of Pavement Mechanics and the concepts of Unsaturated Soil Mechanics. The experimental program aimed to carry out physical, chemical, mineralogical and hydromechanical characterization tests. The effects of moisture on soil deformability were evaluated under three conditions: optimal moisture content and varying the post-compaction humidity by ±2% of the optimal content, through drying and moistening the samples. It was verified through the triaxial repeated load tests found that drying tends to increase resilience modulus values and reduce permanent deformations considerably, regardless of the stress state tested, while moistening leads the soil to show an opposite response. This demonstrates that the increase in matric suction is related to an increase in soil performance in relation to the deformations investigated. None of the moisture conditions analyzed would eliminate the soil from being used as a road subgrade material through the shakedown analysis, but attention is needed in the occurrence of water access, which can lead to the soil collapsing and not to accommodate the deformations, depending on the load loads imposed. Additionally, simulations were carried out in the MeDiNa program in order to evaluate such responses in the design of hypothetical pavements. It was possible to verify that by replacing the optimal parameters with the moistening parameters imposed for the soil, the pavement responds with an increase in permanent deformations and contributes to an increase in the percentage of cracked area of the surface layer in all simulations carried out. Drying caused the opposite effect, showing that with the possible equilibrium humidity below the optimum being reached, the pavement starts to have superior performance, highlighting the favorable action of suction in this condition. Finally, this research contributes to the hydromechanical knowledge of the soil presented, as well as contributing to the expansion of the MeDiNa database, mainly by investigating humidity levels beyond the optimum in post- compaction conditions where climatic variations and construction efficiency affect. |
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