Estudo do comportamento tensão-deformação e estabilidade de taludes de solo melhorado para aplicação em aterros rodoviários

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Munoz, Yeimy Ordonez
• Orientador(a): Izzo, Ronaldo Luis dos Santos
• Banca de defesa: Correa, Janine Nicolosi , Domingos, Matheus David Inocente , Izzo, Ronaldo Luis dos Santos , Rodriguez, Tatiana Tavares
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Solos - Análise; Solos - Estabilidade; Cimento Portland; Taludes (Mecânica do solo) - Estabilidade; Cisalhamento dos solos - Resistência; Polipropileno; Solos - Compactação; Aterros; Soils - Analysis; Soils - Stability; Portland cement; Slopes (Soil mechanics) - Stability; Soil shear - Strength; Polypropylene; Soil compaction; Embankments
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::PROCESSOS CONSTRUTIVOS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24687

A presente pesquisa teve como finalidade principal a avaliação do comportamento tensão- deformação do solo da Formação Guabirotuba melhorado com três materiais: cinza de casca de arroz (CCA) (5-10-15%), cimento (2-5%) e fibra de polipropileno (FPP) (0,5%). Para isso foram desenvolvidas 12 misturas (M1 a M12), e conduzidos ensaios de caracterização física (limites de Atterberg, densidade real dos grãos, difração de raios X e fluorescência de raios X), ensaios de compactação Proctor na energia normal, ensaios de resistência à compressão simples (qu) e à tração por compressão diametral (qt) em três tempos de cura (7-28-90 dias) para o solo puro e para as 12 misturas. Esses resultados foram analisados estatisticamente segundo análise dos erros para definir as melhores misturas, que posteriormente foram submetidas a ensaios triaxiais. Finalmente, com os parâmetros obtidos nos ensaios triaxiais na condição adensado não drenado, foram conduzidas análises de estabilidade de aterros rodoviários, variando a altura (3-5-10-15-20 m) bem como o ângulo de inclinação (45-63,43º). Essas análises foram feitas com o software Slide2 e o método de Bishop simplificado, onde foram obtidos os fatores de segurança (FS) para condições saturação e saturação com N’água = H do talude. Os resultados de caraterização mostraram variação dos limites de Atterberg, o que levou à redução de (91,2 ± 0,5)% no índice de plasticidade (IP) na M12 em relação ao IP do solo puro. Os ensaios de compactação resultaram em uma diminuição do peso específico aparente seco máximo (γdmax) e um incremento da umidade ótima à medida que o teor de aditivos e FPP aumentou, sendo maior na M12 onde o γdmax teve uma diminuição de 1,46 kN/m3 e a umidade ótima aumentou 10,7 p.p em relação ao solo puro. A análise estatística dos ensaios de qu e qt mostraram que as melhores resistências em relação ao solo puro foram para as misturas M3, M6, M9, M12 obtendo incrementos na qu de (114 ± 3)%, (474 ± 8)%, (192 ± 4)% e (493 ± 8)% respectivamente. Por outro lado, na qt os incrementos foram de (188 ± 9)%, (842 ± 28)%, (320 ± 14)% e (998 ± 27)% respectivamente. Os ensaios triaxiais mostraram que a coesão efetiva passou de 4,8 kPa para 179 kPa e 182 kPa, e o ângulo de atrito efetivo de 32,7° para 41,2º e 44,6° no solo puro para M6 e M12 respectivamente. Nas análises de estabilidade de taludes, o solo exibiu um estado de instabilidade a partir de 5 m de altura e 63,43º de inclinação, obtendo para a condição mais crítica um FS < 1 o qual mudou para FS de 3,1 na mistura M12. A variação do ângulo de inclinação gerou maior diminuição do FS que as alterações no N’água=H. Essa variação esteve na ordem de 0,1 a 5,3 unidades no FS, em aterros que passaram de inclinação de 45° para 63,43°. Na condição de saturação para saturação com N’água=H a variação esteve entre 0,1 e 2,2 unidades no FS. Finalmente, conclui-se que a CCA é um potencial substituto do cimento no melhoramento geotécnico do solo. Além disso, esses materiais (em conjunto com a FPP) contribuem na ductilidade do composto. Nas análises de estabilidade concluiu-se que é importante levar em consideração tanto a geometria quanto as condições de saturação do talude, com os quais passa a ser possível definir a mistura que é a melhor alternativa ao momento de estudar a estabilidade de aterros compostos por solo melhorado da Formação Guabirotuba.