Correlação do módulo de elasticidade dinâmico e estático em solo-cimento-compactado.
Data
2024
Autores
Anagua, Rolando Coila
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Resumo
As fundações são responsáveis pela distribuição da carga da estrutura ao terreno com segurança para evitar o aparecimento de diversos tipos de problemas que podem comprometer até a própria estrutura. A execução de sapatas em obras de pequeno e médio porte (casas, sobrados, barracões, galpões entre outros) assentadas sobre silte argiloso mole de origem residual, muitas vezes resulta-se inviável, pois ao utilizar as metodologias semi-empíricas de tensão admissível encontram-se valores baixos, optando-se geralmente pelo uso de estacas, mais essa nem sempre é uma alternativa econômica, pelo baixo nível de cargas dos pilares. Existe a necessidade de alternativas de melhoramento da resistência do solo como o uso do cimento. Igualmente surge a necessidade de caracterizar mecanicamente esse material para definir suas propriedades mecânicas de forma rápida e econômica. O uso de vibrações acústicas surge como uma técnica não destrutiva, acessível e econômica para a caraterização de materiais, geralmente utilizado para materiais como o concreto e sem quase nenhuma aplicação na área de solos. Nesse trabalho se estuda a viabilidade de caracterizar mecanicamente o módulo de elasticidade dinâmico, módulo de elasticidade estático e coeficiente de amortecimento do solo-cimento-compactado. O programa experimental consiste em realizar ensaios acústicos e ensaios de compressão axial em corpos de prova de Solo-Cimento-Compactado com dosagem de cimento de 6, 9 e 12% em relação ao peso total da mistura, para correlacionar o módulo de elasticidade estático e dinâmico de amostras de solo-cimento. Os resultados mostraram que quanto maior a adição do cimento as propriedades mecânicas do solo se tornam melhores, assim tanto a resistência a compressão como os módulos de elasticidades foram incrementando com a adição progressiva de cimento ao longo do tempo, inversamente ocorre para o caso do coeficiente de amortecimento. Os módulos de elasticidade dinâmicos foram maiores que os módulos de elasticidade estáticos em aproximadamente 6% e 13% pelo método de Técnica de Excitação por Impulso (TEI). Das equações obtidas para estimar o módulo de elasticidade estático a partir do módulo de elasticidade dinâmico foi incluído a densidade e o amortecimento a qual apresentou um bom coeficiente de correlação (R=0,762), o que indica que pode ser utilizado como ensaios complementares, permitindo uma observação detalhada do comportamento das propriedades do material ao longo do tempo. A pesquisa apresenta indícios que favorecem a viabilidade técnica de sua aplicação, tornando-a uma alternativa para caracterizar as propriedades mecânicas de forma rápida e econômica do solo cimento.
Abstract
Foundations are responsible for safely distributing the load from the structure to the ground to prevent various types of problems that could compromise the structure itself. The execution of footings in small and medium-sized construction projects (houses, townhouses, warehouses, sheds, among others) placed on soft residual silty clay soil often becomes unfeasible. This is because, when using semi-empirical methodologies of allowable stress, low values are often encountered, and the use of piles is generally preferred. However, this is not always an economical alternative due to the low load levels of the pillars. There is a need for alternatives to improve soil strength, such as the use of cement. Similarly, there is a need to mechanically characterize this material to define its mechanical properties quickly and economically. The use of acoustic vibrations emerges as a non-destructive, accessible, and economical technique for material characterization, commonly used for materials like concrete and with almost no application in the field of soils. In this study, the feasibility of mechanically characterizing the dynamic modulus of elasticity, static modulus of elasticity, and damping coefficient of compacted soil-cement is investigated. The experimental program involves conducting acoustic tests and axial compression tests on specimens of Compacted Soil-Cement with cement dosages of 6%, 9%, and 12% relative to the total weight of the mixture to correlate the static and dynamic modulus of elasticity of soil-cement samples. The results showed that the higher the addition of cement, the better the mechanical properties of the soil become. Both compression strength and elasticity modulus increased with the addition of cement over time, inversely occurring for the damping coefficient. Dynamic elasticity moduli were higher than static elasticity moduli by approximately 6% and 13% using the TEI method. The equations obtained to estimate static elasticity modulus from dynamic elasticity modulus included moisture and damping, which showed a good correlation coefficient (R=0.762), indicating that they can be used as complementary tests, allowing a detailed observation of the material properties' behavior over time. The research provides indications favoring the technical feasibility of its application, making it an alternative for quickly and economically characterizing the
mechanical properties of soil-cement.
Descrição
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.
Palavras-chave
solo-cimento-compactado, vibração acústica, módulo de elasticidade dinâmico, amortecimento.