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The prediction of load capacity and the control of the execution of the Continuous Flight Auger (CFA) piles are often exercised with components of empiricism and intuition. This fact is often added to the uncertainties arising from the formation of the soils and the limitations of preliminary studies that support the project design. In this context, aiming to aid the executive control of CFA, a semi-empirical method is proposed based on the soil type, geometric dimensions of the piles, and the installation energy obtained during the pile excavation. The method makes it possible to determine the CFA pile load capacity during the execution process of each pile of pilling. As a consequence of the proposed method, the settlement of each pile can be controlled through the quantification of the energy required or the work carried out to excavate each pile through a specific software installed in the machinery monitoring system that increases the safety and reliability of the piling.

Allying technology, theory and engineering practice is one of the main challenges of modern foundation engineering. Current foundation and retaining walls designs may lead to oversizing or undersizing due to the spatial variability of the stratigraphic profile. As the design procedure of piled foundations involves defining the setting depth of the tip, sometimes the piles may not behave as expected, as the soil mass may change significantly even in a small region. In this paper, a study was conducted on the geoenergetic behavior of the soil mass and of the piles of a construction site located in Brasília, DF, Brazil. Previous studies showed that the energy needed to drill a continuous flight auger pile (CFAP) can be related to the strength of the drilled strata. Therefore, a methodological framework was built to further discuss how the geomechanical behavior of CFAPs foundations could be assessed by analyzing the energy needed to drill such piles. Statistical methods, in special the Bootstrap method, were used to assess the possible influences of construction procedures on pile behavior. It was studied how the execution energies of piles vary with initial depth and relative position in the terrain, as well as the influences that they suffer because of the order of execution within a same foundation group and due to the proximity to surrounding retaining walls. The proposed methodology can be used to improve the energy control procedure and performance evaluation of CFAPs, allowing a complementary reliability assessment for the foundation and retaining walls designs and implementations.

Submitted by Maria Fernanda Mascarenhas Melis (maria.melis@uniceub.br) on 2016-08-31T20:30:32Z No. of bitstreams: 1 Artigo Completo - 45 RAPv.pdf: 919219 bytes, checksum: 5a6887bbc5ec29093d5099855159dff6 (MD5) Approved for entry into archive by Maria Fernanda Mascarenhas Melis (maria.melis@uniceub.br) on 2016-08-31T20:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Artigo Completo - 45 RAPv.pdf: 919219 bytes, checksum: 5a6887bbc5ec29093d5099855159dff6 (MD5) Made available in DSpace on 2016-08-31T20:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Artigo Completo - 45 RAPv.pdf: 919219 bytes, checksum: 5a6887bbc5ec29093d5099855159dff6 (MD5) Previous issue date: 2016 Nos últimos anos diversas técnicas que visam à modificação e melhoramento das propriedades do solo vêm se consolidando no meio técnico-científico e estas são capazes de gerar um novo material, que atenda às exigências das normas vigentes. Uma das possíveis técnicas de melhoria do comportamento do solo é a inclusão de fibras sintéticas ou naturais. Partindo desse pressuposto, o presente trabalho estuda o comportamento de um solo característico do Distrito Federal com a inclusão de dois tipos de fibras (Sisal e Polipropileno). As análises foram verificadas por meio de ensaios geotécnicos de laboratório. Primeiramente, realizaram-se os ensaios de limite de liquidez, limite de plasticidade, massa especifica dos grãos, granulometria do solo e ensaio de metodologia MCT (Miniatura Compactada Tropical) sob três condições: solo em estado natural, solo após secagem prévia e solo com adição de areia. Posteriormente, foram realizados os ensaios de compactação, expansão e Índice de Suporte de Califórnia (ISC), incluindo o uso das fibras. De um modo geral, a pesquisa avaliou que, com exceção da inclusão de fibras de polipropileno, os demais materiais atenderam os pré-requisitos para a utilização em sub-base de pavimentos flexíveis. Ressalta-se que as análises e os resultados obtidos nesta pesquisa estão limitados ao estudo experimental apresentado In recent years several techniques aimed at modification and improvement of soil properties have been consolidating in the technical-scientific area and these are able to generate a new material that meets the requirements of the current regulations. One of the possible techniques of improving soil behavior is the inclusion of synthetic or natural fibers. Starting from this assumption, this paper studies the behavior of a characteristic soil of Distrito Federal with the inclusion of two types of fibers (Sisal and polypropylene). The analyses were verified through practical geotechnical laboratory. First of all, there were performed the liquidity and the plasticity limit tests, specific weight of the grains, soil granulometry and MCT (Tropical Compressed Miniature) under three conditions: the soil in its natural state, after prior drying and with addition of sand. Finally, there were performed compression, expansion and California Support Index (ISC), including the use of fibers. In General, the research evaluated that with the exception of the inclusion of polypropylene fibers, the other materials have attended the requirements for use in flexible flooring subfloor. It should be noted that analyses and the results obtained in this research are limited to experimental study presented Trabalho submetido e aceito no 45°RAPv/ 19° ENACOR / 1° Fórum Rodoviário de Trânsito e de Mobilidade (2016)

As bactérias, consideradas como o grupo de microrganismos de maior abundância e diversidade que habitam os solos, são vitais no processo de bioprecipitação, no qual, estes microrganismos formam precipitados minerais cristalinos ou amorfos, como resultado de suas atividades metabólicas sob certas condições ambientais. Nesta pesquisa foram aplicados os conhecimentos sobre bactérias, para dar solução a alguns problemas da engenharia, estudando a capacidade das bactérias nativas existentes num solo tropical de precipitar minerais de carbonato de cálcio, a partir da adição do meio nutriente. Este nutriente se mostrou ótimo para induzir a bioprecipitação gerando fibras e cristais de carbonato de cálcio, que mudam as propriedades do solo, causando uma maior estabilidade estrutural dos grãos, um melhor desempenho dos agregados e uma menor deformabilidade da massa de solo. Bacteria, considered as the group of soil microorganisms with the greatest abundance and diversity, are vital for bioprecipitation processes, where these microorganisms form crystalline or amorphous mineral precipitates as result of their metabolic activity under certain environmental conditions. In this investigation, knowledge about bacteria was applied for solving some engineering problems, studying the capacity of native bacteria found in tropical soil for precipitating calcium carbonate after the addition of a nutrient medium. This medium was optimal for inducing bioprecipitation, generating calcium carbonate fibers and crystals which modify soil characteristics, producing a greater structural stability of the grains, better performance of the aggregates, and less deformation of the ground mass. Las bacterias, consideradas como el grupo de microrganismos de mayor abundancia y diversidad que habitan los suelos, son vitales en el proceso de bioprecipitación, en el cual estos microrganismos forman precipitados minerales cristalinos o amorfos, como resultado de sus actividades metabólicas sobre ciertas condiciones ambientales. En esta investigación, se aplicaron los conocimientos sobre bacterias para dar solución a algunos problemas de ingeniería, estudiando la capacidad de las bacterias nativas existentes en un suelo tropical de precipitar minerales de carbonato de calcio, a partir de la adición de un medio nutriente. Este nutriente resultó óptimo para inducir la bioprecipitación, generando fibras y cristales de carbonato de calcio, que varían las propiedades del suelo causando una mayor estabilidad estructural de los granos, un mejor desempeño de los agregados y una menor deformación en la masa de suelo.

Submitted by Ruth Quaresma de Freitas (ruth_quaresma@hotmail.com) on 2019-10-03T16:45:41Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO - TESE PPGEC 1981.pdf: 43023072 bytes, checksum: cc1b59b0b4b0b640b438986e27c805bb (MD5) Made available in DSpace on 2019-10-03T16:45:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO - TESE PPGEC 1981.pdf: 43023072 bytes, checksum: cc1b59b0b4b0b640b438986e27c805bb (MD5) Previous issue date: 1981-06 Esta dissertação apresenta o estudo da influência das energias térmica e mecânica nas propriedades elásticas e de resistência ao cisalhamento de alguns solos lateríticos do Norte e Nordeste do Brasil. Complementarmente apresenta um estudo sobre a influência da energia térmica em algumas propriedades químicas e de engenharia selecionadas e uma avaliação da metodologia para o ensaio de cisalhamento direto. Os resultados obtidos permitiram concluir que o módulo de elasticidade, a coesão e o ângulo de atrito interno (o i, i = 1 e 2) tenderam a aumentar com o aumento da energia mecânica de compactação. Quanto ao efeito da energia térmica nas propriedades dos solos estudados observou-se que o aumento da temperatura de secagem afetou o módulo de elasticidade, sem no entanto definir uma tendência. 0 aumento da temperatura de secagem tendeu a diminuir a coesão e a aumentar o ângulo de atrito dos solos. Este comportamento, no entanto, tendeu para alguns solos a se inverter para o angulo de atrito interno (o 1) no ramo seco da curva de compactação. Os resultados obtidos mostraram ainda que o aumento da temperatura de secagem causou um aumento no teor dos cátions ácidos e sais solúveis e uma redução no teor dos cátions alcalinos, do pH e das frações tamanho argila. Os limites de plasticidade dos solos não foram afetados pelo aumento da temperatura de secagem, no entanto, os limites de liquidez diminuíram com este aumento. Com relação a metodologia de ensaio de cisalhamento direto, incluindo-se a moldagem dos corpos de prova, observou-se que a mesma foi satisfatória . This dissertation presents the study of the influence of thermal and mechanical energies on the elastic and shear strength properties of some lateritic soils of northern and northeastern Brazil. In addition, it presents a study on the influence of thermal energy on some selected chemical and engineering properties and an evaluation of the methodology for the direct shear test. The results allowed to conclude that the modulus of elasticity, the cohesion and the internal friction angle (o i, i = 1 and 2) tended to increase with the increase of the mechanical energy of compaction. Regarding the effect of thermal energy on the properties of the studied soils it was observed that the increase of the drying temperature affected the modulus of elasticity, without defining a tendency. Increasing the drying temperature tended to decrease cohesion and increase the friction angle of the soil. This behavior, however, tended for some soils to invert to the internal friction angle (o 1) in the dry branch of the compaction curve. The obtained results also showed that the increase of the drying temperature caused an increase in the content of acid cations and soluble salts and a reduction in the content of alkaline cations, pH and clay size fractions. Soil plasticity limits were not affected by the drying temperature increase, however, the liquidity limits decreased with this increase. Regarding the direct shear test methodology, including the molding of the specimens, it was observed that it was satisfactory.

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Na engenharia geotécnica é relevante estudar as características e o comportamento dos solos que formam um perfil estratigráfico aonde se vai projetar e executar uma obra sendo relevante considerar as possíveis interações solo-atmosfera de modo a se ter um maior conhecimento dos solos em estudo. A motivação principal dessa pesquisa é entender o impacto das variações da temperatura e umidade no desempenho estrutural de solos tropicais que integram a estrutura de pavimento contribuindo assim para a melhoria de projetos e execução das obras submetidas a diferentes condições climáticas. Para o desenvolvimento do estudo foram coletadas amostras deformadas a 1 m, 3 m, 5 m, 7 m, 9 m e 11 m de profundidade em um mesmo perfil de intemperismo tropical cobrindo assim diferentes níveis de intemperização pelos quais passam os solos. As amostras foram submetidas a ensaios de caracterização física e químico-mineralógicas, compactadas na energia intermediária, para definição das curvas de compactação e em seguida foram submetidas as preparações necessárias para a realização dos ensaios destinados a avaliarem o impacto da temperatura no comportamento dos solos. Definidas as curvas de compactação moldou-se corpos de prova nas umidades ótimas obtidas e nas respectivas temperaturas de 10 °C, 25 °C e 40 °C para obtenção das curvas características pelo método de papel filtro. Ajustadas as umidades o conjunto corpo de prova – papel filtro foram mantidos em câmara climatizada por 15 dias, período após o qual se determinou as respectivas sucções definidoras das curvas características em termos de sucção matricial para as três temperaturas estudadas. Os corpos de prova utilizados na definição das curvas características foram submetidos a ensaios de resistência à tração. Também foram feitos ensaios de modulo resiliente e análise estrutural por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados obtidos apontam para a importância de se considerar a temperatura na avaliação das propriedades e comportamento dos solos, considerando a influência das mudanças climáticas no desempenho estrutural de solos passíveis de integrarem as estruturas de pavimentos. O foco do estudo são as vias submetidas a baixo e médio volume de tráfego sendo aplicável em camadas de reforço de subleito, sub-base e base. Sua aplicação vai desde a execução (considerando as diferenças de temperatura entre laboratório e campo) até a vida útil da obra tendo em vista a variabilidade climática. In geotechnical engineering it is relevant to study the characteristics and behavior of the soils that make up a stratigraphic profile where a work is going to be designed and executed, and it is important to consider the possible soil-atmosphere interactions in order to have a greater knowledge of the soils under study. The main motivation of this research is to understand the impact of temperature and humidity variations on the structural performance of tropical soils that are part of the sidewalk structure, thus contributing to improve the design and execution of the works submitted to different climatic conditions. For the development of the study, deformed samples were collected at 1 m, 3 m, 5 m, 7 m, 9 m and 11 m depths in the same tropical weathering profile, thus covering different weathering levels of the soils. The samples were submitted to physical and chemical-mineralogical characterization tests, compacted at intermediate energy, to define the compaction curves, and then were subjected to the necessary preparations for the tests to evaluate the impact of temperature on the behavior of the soils. Once the compaction curves were defined, specimens were molded at the optimal moisture levels obtained and at the respective temperatures of 10 °C, 25 °C and 40 °C to obtain the characteristic curves using the filter paper method. Once the humidities were adjusted, the test specimen - filter paper set were kept in an acclimatized chamber for 15 days, after which the respective defining suctions of the characteristic curves were determined in terms of matrix suction for the three temperatures studied. The specimens used to define the characteristic curves were submitted to tensile strength tests. Resilient modulus tests and structural analysis by means of scanning electron microscopy (SEM) were also performed. The results obtained point to the importance of considering temperature when evaluating the properties and behavior of soils, considering the influence of climate change on the structural performance of soils likely to integrate sidewalk structures. The focus of the study is on roads subjected to low and medium volume traffic, and it is applicable in layers of subgrade, subbase, and base reinforcement. Its application ranges from execution (considering the temperature differences between laboratory and field) to the useful life of the work taking into account the climatic variability. En la ingeniería geotécnica es importante estudiar las características y el comportamiento de los suelos que forman un perfil estratigráfico donde se va a diseñar y construir una obra, siendo relevante considerar las posibles interacciones suelo-atmósfera, a fin de tener un mayor conocimiento de los suelos en estudio. La principal motivación de esta investigación es conocer el impacto de las variaciones de temperatura y humedad en el comportamiento estructural de los suelos tropicales que integran la estructura del pavimento, contribuyendo así a mejorar el diseño y la ejecución de las obras sometidas a diferentes condiciones climáticas. Para el desarrollo del estudio se obtuvieron muestras deformadas de 1 m, 3 m, 5 m, 7 m, 9 m y 11 m de profundidad para un mismo perfil de meteorización tropical, cubriendo así diferentes niveles de meteorización por los que pasan los suelos. Las muestras fueron sometidas a ensayos de caracterización física y químico-mineralógica, compactadas a la energía intermedia, para la definición de las curvas de compactación y luego fueron sometidas a las preparaciones necesarias para la realización de los ensayos destinados a evaluar el impacto de la temperatura en el comportamiento de los suelos. Una vez definidas las curvas de compactación, se moldearon los cuerpos de prueba a las humedades óptimas obtenidas y a las temperaturas respectivas de 10 °C, 25 °C y 40 °C para obtener las curvas características por el método del papel de filtro. Ajustadas las humedades, el conjunto de cuerpo de prueba - papel de filtro se mantuvo en una cámara climática durante 15 días, período tras el cual se determinaron las respectivas succiones definitorias de las curvas características en términos de succión mátrica para las tres temperaturas estudiadas. Los cuerpos de prueba utilizados en la definición de las curvas características fueron sometidas a ensayos de resistencia a la tracción. También se realizaron ensayos de módulo resiliente y análisis estructural mediante microscopía electrónica (MEV). Los resultados obtenidos apuntan a la importancia de tener en cuenta la temperatura en la evaluación de las propiedades y el comportamiento de los solos, teniendo en cuenta la influencia de los cambios climáticos en el rendimiento de los solos que pasan a integrar las estructuras de los pavimentos. El estudio se centra en carreteras sometidas a volúmenes de tráfico bajos y medios y es aplicable en capas de subrasante, subbase y refuerzo de la base. Su aplicación abarca desde la ejecución (considerando las diferencias de temperatura entre el laboratorio y el campo) hasta la vida útil de la obra teniendo en cuenta la variación climática.

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022. As curvas características solo-água (CCSAs) têm um papel importante na determinação das propriedades e comportamento hidromecânico dos solos não saturado. A sua determinação experimental possui procedimentos rigorosos e tempo elevado para se obter os resultados, necessitando de um treinamento especializado dos técnicos que irão executar os ensaios e a depender do ensaio, de equipamentos especiais. Por isso vários métodos foram propostos na literatura para a estimativa de CCSAs a partir das propriedades físicas, em especial de dados de distribuição granulométrica do solo. Estes modelos se adequam bem aos solos utilizados pelos autores. Para averiguação da adequabilidade destes modelos aos solos tropicais, embora cada um tenha suas particularidades, nesta dissertação foram escolhidos quatro modelos de previsão físico-empíricos: Arya e Paris (1981), Arya e Dierolf (1989), Aubertin et al. (2003) e Wang et al. (2017), para averiguação de como estes modelos se comportam ao se utilizar dados de solos tropicais do Brasil. Um banco de dados com 95 tipos de solos foi elaborado e utilizado nesta pesquisa. Como os modelos não indicam qual tipo de metodologia que deveria ser utilizada ao se determinar a curva granulométrica do material, para as análises utilizou-se dados de granulometria determinada com e sem defloculante embora, caiba ressaltar, nem o com defloculante consegue individualizar todas as partículas contidas nos solos tropicais, nem o sem defloculante consegue preservar todas as agregações neles presentes (Roseno e Camapum de Carvalho, 2007). Verificou-se que nenhum dos quatro modelos, quando utilizados em sua forma original, não prediz bem as curvas características dos solos do banco de dados. Observou-se que todos os modelos apresentaram R² médio negativos e RMSE próximos a 0,10, indicando assim que as previsões são pouco confiáveis para os solos tropicais analisados. Uma vez que os modelos preditivos não apresentaram bons resultados, esta dissertação buscou avaliar conceitos geotécnicos específicos que não são considerados nos modelos e que podem ter um grande impacto nas previsões que se busca fazer. Estas avaliações específicas foram em busca da compreensão dos parâmetros empíricos utilizados nos modelos, influência do índice de vazios nos modelos, histerese, perfil de intemperismo do solo, sucção osmótica e metodologias de determinação de curvas granulométricas e como elas influenciam nos modelos. Portanto, este estudo buscou elucidar e ajudar no entendimento de conceitos geotécnicos para o desenvolvimento de modelos de predição futuros. The characteristic soil-water curves (CCSAs) play an important role in determining the properties and hydro-mechanical behavior of unsaturated soils. Their experimental determination has rigorous procedures and high time to obtain the results, requiring specialized training of the technicians that will perform the tests and, depending on the test, special equipment. Therefore, several methods have been proposed in the literature for the estimation of CCSAs from physical properties, especially from soil particle size distribution data. These models are well suited to the soils used by the authors. To ascertain the suitability of these models to tropical soils, although each one has its particularities, in this dissertation four physical-empirical prediction models were chosen: Arya and Paris (1981), Arya and Dierolf (1989), Aubertin et al. (2003) and Wang et al. (2017), to ascertain how these models behave when using data from tropical soils in Brazil. A database of 95 soil types was developed and used in this research. As the models do not indicate the type of methodology that should be used when determining the size distribution curve of the material, for the analysis we used data of particle size determined with and without deflocculant, although it should be noted that neither the model with deflocculant can individualize all the particles contained in tropical soils, nor the model without deflocculant can preserve all the aggregates present in them (Roseno and Camapum de Carvalho, 2007). It was verified that none of the four models, when used in their original form, does not predict well the characteristic curves of the database soils. It was observed that all models showed negative average R² and RMSE close to 0.10, thus indicating that the predictions are unreliable for the tropical soils analyzed. Since the predictive models did not show good results, this dissertation sought to evaluate specific geotechnical concepts that are not considered in the models and that can have a great impact on the predictions that are sought. These specific evaluations were in search of understanding the empirical parameters used in the models, the influence of the voids index in the models, hysteresis, soil weathering profile, osmotic suction, and methodologies for determining particle size curves and how they influence the models. Therefore, this study sought to elucidate and aid in the understanding of geotechnical concepts for the development of future prediction models.

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022. A engenharia de fundações passa por uma constante evolução em busca de novos equipamentos e elementos de fundação que possam gerar maior produtividade e estarem sujeitos a um maior controle de qualidade durante sua execução. No mesmo sentido, é natural o esforço pela busca de novas ferramentas computacionais e ideias que possam potencializar a qualidade dos dados e dos resultados gerados em campo. Dentro desse propósito, o foco da presente tese foi dado ao tipo de estaca mais utilizada do Brasil, a hélice contínua monitorada (EHC). Para cada perfuração, pode-se aferir os níveis de energia necessários para a execução das estacas, o que fornece, quase que instantaneamente, dados relevantes para o entendimento do desempenho das estacas quando as variações individuais desse gasto energético são interpretadas. Atualmente, a era Big Data é realidade, o que significa que todo profissional capacitado deve tentar aproveitar os dados disponíveis para obter indiretamente novas informações. Os estudos aqui vão utilizar a combinação de algoritmos de inteligência artificial (IA) e o fluxo de trabalho analítico de Big Data para interpretar como a energia necessária para a execução desse tipo de fundação pode ser utilizada como uma variável capaz de representar o desempenho real em termos de carga versus recalque, que representa uma das informações mais desejadas para viabilizar o sucesso das obras. No decorrer da tese, elaboraram-se modelos de IA a partir da combinação de dados experimentais coletados de obras reais e a partir da utilização de técnicas de aumento de dados para geração de dados sintéticos. Esses dados sintéticos se fizeram necessários pois a qualidade e quantidade dos dados reais se mostrou insuficiente para o treino de modelos robustos. Para gerar os dados sintéticos, simulações numéricas foram calibradas para reproduzir fielmente dados de campo. Previamente à calibração do modelo de elementos finitos, foi realizado um estudo gradativo e robusto de malha e convergência. Uma das características desse modelo é que foi usada a sub-rotina USDFLD do software Abaqus® para reprodução da estratigrafia de camadas irregulares do local. Para a calibração, foram geradas 310 combinações dos parâmetros de entrada do modelo por meio da técnica do Hipercubo Latino, de forma a buscar aquele conjunto de parâmetros que gerava curvas carga versus recalque mais próxima àquelas efetivamente observadas em três estacas reais. Posteriormente, com o modelo calibrado, um total de 134 estacas tiveram a combinação de energia de execução aferida e curva carga versus recalque disponibilizada, a partir das quais foram elaborados dois modelos de IA baseado na aprendizagem de máquina, utilizando o tipo Regressão de Vetor Suporte. Mesmo considerando que os dados seguiram o modelo de Chin-Kondner, observouse que, quando comparados às curvas experimentais, as curvas carga versus recalque geradas pelos modelos apresentaram em vários casos ajustes altamente aderentes, considerando para este procedimento metodológico resultados satisfatórios. Destaca-se que a qualidade e a quantidade de dados são fundamentais para aumentar o poder de confiabilidade e predição do modelo. Além disso, o modelo e o fluxo metodológico proposto revelam ser possível desempenhar uma análise individual das estacas, o que tende a aumentar a qualidade dos projetos e a confiabilidade dos estaqueamentos monitorados. Foundation engineering is constantly evolving in search of new equipment and foundation elements that can generate greater productivity and be subject to greater quality control during execution. In the same sense, it is natural the effort to search for new computational tools and ideas that can enhance the quality of data and results generated in the field. Within this purpose, the focus of this thesis will be given to the most used type of pile in Brazil, the monitored continuous flight auger pile (CFAP). For each drilling, it is possible to measure the energy levels required for the execution of the piles, which provides, almost instantly, relevant data to understand the performance of the piles when the individual variations of this energy expenditure are interpreted. Today, the Big Data era is already a reality, which means that every trained professional should try to leverage the available data to obtain new information indirectly. The studies here will use the combination of Artificial Intelligence (AI) algorithms and the analytical workflow of Big Data to interpret how the energy required to execute this type of foundation can be used as a variable capable of representing the actual performance in terms of load-settlement curve, which represents one of the most desired information to enable the success of the construction sites. During the thesis, AI models were elaborated from the combination of experimental data collected from real construction sites and from the use of data augmentation techniques to generate synthetic data. This synthetic data was necessary because the quality and quantity of the real data was insufficient to train robust models. To generate the synthetic data, numerical simulations were calibrated to faithfully reproduce field data. Prior to calibrating the FEM model, a gradual robust meshing and convergence study was performed. One of the features of this model is that the USDFLD subroutine of the Abaqus® software was used to reproduce the irregular layer stratigraphy of the site. For calibration, 310 combinations of model input parameters were generated through the Latin Hypercube Sampling (LHS) technique, in order to find the set of parameters that generated the load-settlement curves closest to those actually observed in three real piles. Subsequently, with the calibrated model, a total of 134 piles had the combination of execution energy and load-settlement curve available, from which two AI models were developed based on machine learning, using the Support Vector Regressor (SVR) type. Even considering that the data followed the Chin-Kondner model, it was observed that, when compared to the experimental curves, the load-settlement curves generated by the models presented in several cases highly adherent fits, considering for this methodological procedure satisfactory results. It is emphasized that the quality and quantity of data are fundamental to increase the models reliability and prediction power. In addition, the model and the methodological flow proposed reveal that it is possible to perform an individual analysis of the piles, which tends to increase the quality of the projects and the reliability of the piles monitored.

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Os solos tropicais ocupam 65% do território brasileiro. Assim, estudos que objetivam o entendimento de suas propriedades considerando o contexto peculiar de sua gênese, são de grande valia no âmbito geotécnico. Uma vez que, o intemperismo químico, predominante na formação dos solos brasileiros, não atua de maneira similar ao longo do perfil de solo, os horizontes resultantes podem apresentar diferenças tanto em termos de composição químicomineralógica, como de propriedades físicas e comportamento hidromecânico. Estas características dos solos, podem ou não, estarem de acordo com os requisitos técnicos exigidos para a execução de obras de engenharia e quando não estão surge a necessidade de adequá-lo por meio de intervenções de ordem física, e/ou biológica, e/ou química. Neste último caso, o emprego de meios químicos, podem corresponder a uma alternativa vantajosa, já que eles possibilitam a adequação dos solos permitindo a sua utilização. Entretanto, estudos anteriores demonstraram que o uso de aditivos químicos, como a cal, pode nem sempre levar a resultados benéficos quanto ao comportamento mecânico, quando adicionada ao solo. Esta dissertação buscou contribuir para o entendimento destes procedimentos de melhoria do comportamento mecânico dos solos tropicais por meio da avaliação do efeito da adição da Cal Hidratada (CHI) em pó, mais especificamente, a incorporação de 2%, 5% e 8% (em relação ao peso do solo seco) deste aditivo, em dois perfis de solos tropicais, denominados como Perfil 1 e Perfil 2, com 7,02 e 8,24 metros de profundidade, respectivamente, ambos localizados em Sobradinho, no Distrito Federal. Foram estabelecidos períodos de cura de 1, 28 e 90 dias e realizados ensaios de caracterização, compactação, tração por compressão diametral com determinação da sucção e compressão simples. A partir dos resultados obtidos, observou-se que a mineralogia identificada é típica de perfis de solo com intemperização avançada; já a adição da cal: elevou, como esperado, o potencial hidrogeniônico dos solos, entretanto houve queda nos valores com o avanço do tempo de cura; promoveu agregações, mas também algumas tendências de desagregações; proporcionou ganhos de resistência, que se mostraram mais efetivos quando relacionados a influência do grau de saturação e da sucção atuante. Concluiu-se que o nível de intemperização dos solos estudados influenciou a estabilização química com a cal, gerando variação nas propriedades físico-químicas e no comportamento mecânico ao longo da profundidade e entre os perfis de solo. Portanto, está Dissertação aponta para a necessidade de se aprofundar os estudos voltados para a estabilização química dos solos tropicais, em especial atentando-se para as ações químicas de médio e longo prazo, pois as mesmas poderão ocasionar instabilizações texturais e estruturais dos solos. Tropical soils occupy 65% of the Brazilian territory. Thus, studies that aim to understand their properties considering the particular context of their genesis are of great value in the geotechnical field. Since chemical weathering, predominant in the formation of Brazilian soils, does not act similarly along the soil profile, the resulting horizons may present differences in chemical-mineral composition, physical properties, and hydro-mechanical behavior. These soil characteristics may or may not be by the technical requirements demanded the execution of engineering works. When they are not, the need arises to adapt them through physical, and/or biological, and/or chemical interventions arise. In the latter case, using chemical means can be an advantageous alternative since they make it possible to adapt the soil, allowing its use. However, previous studies have shown that using chemical additives, such as lime, may not always lead to beneficial results regarding the mechanical behavior when added to the soil. This dissertation sought to contribute to the understanding of these procedures for improving the mechanical behavior of tropical soils by evaluating the effect of adding powdered hydrated lime (CH-I), more specifically, the incorporation of 2%, 5%, and 8% (about dry soil weight) of this additive, in two tropical soil profiles, named Profile 1 and Profile 2, with 7.02 and 8.24 meters depth, respectively, both located in Sobradinho, Federal District. Curing periods of 1, 28, and 90 days were established, and tests of characterization, compaction, and tensile by diametrical compression with the determination of the suction and simple compression were performed. From the results obtained, it was observed that the mineralogy identified is typical of soil profiles with advanced weathering; the addition of lime: raised, as expected, the hydrogen potential of soils, however, there was a drop in values with the advancement of curing time; promoted aggregations, but also some tendencies of disaggregation; provided strength gains, which proved to be more effective when related to the influence of the degree of saturation and the acting suction. It was concluded that the level of weathering of the studied soils influenced the chemical stabilization with lime, generating variation in the physical-chemical properties and the mechanical behavior along the depth and among soil profiles. Therefore, this dissertation points to the need to deepen the studies related to the chemical stabilization of tropical soils, especially paying attention to medium and long-term chemical actions because they can cause textural and structural instability of soils.

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022. A estabilização química de solos lateríticos com cal é comumente adotada como solução técnica em pavimentos no Brasil, devido à escassez de jazidas apresentando solos com a qualidade adequada e/ou devido ao elevado custo de materiais alternativos como a brita. Esta solução técnica comprova, em ensaios laboratoriais e de campo de curto prazo, melhoras significativas das propriedades do material causadas pela aglutinação das partículas do solo e cimentações geradas. Contudo, análise após médio e longo período decorrido da execução da obra não são comumente realizadas e pesquisas recentes indicam que pode haver desagregação do solo já após um ano de sua disposição em campo. Desconhece-se também os efeitos das migrações químicas para os solos circunvizinhos. A presente pesquisa analisou uma ciclovia construída sobre subleito compactado e sem influência de tráfego pesado de veículos, cuja camada de base foi executada em 2018 com a aplicação, conforme projeto, de 3% de cal e sobre ela implantado um revestimento em CAUQ. Decidiu-se, 2 anos após a execução, dar início ao estudo para verificar migrações químicas que pudessem ter ocorrido. Procedeu-se então a coletas de amostras em 2020 e 2021 para a realização das análises. Constatou-se nas amostras coletadas na base valores de pH em H2O menores que os especificados e nas camadas inferiores os valores superaram aos esperados. Foi identificado em laboratório que o solo melhorado quimicamente mantido sem contato com o ambiente externo e preservando a umidade, reduz o seu valor de pH ao longo do tempo e que a secagem do material em estufa também causa este efeito redutor do pH, porém, não nos níveis registrados em campo. Após ensaios de pH, granulometria por sedimentação com e sem defloculante e análise química em três pontos da ciclovia e em 4 camadas com profundidades distintas identificou-se que componentes do agente químico presente na camada de base foram identificados até a profundidade máxima coletada, que foi de 70 cm, além da mudança da granulometria do solo em que a fração argila nos ensaios de sedimentação sem o uso do defloculante não foram mais identificadas em 2021, bem como que a fração areia do material aumentou a sua presença no solo não aditivado quimicamente sinalizando para agregações formadas. Ensaios químicos laboratoriais indicaram aumento dos íons de cálcio e magnésio, capacidade de troca catiônica e porcentagem de saturação de bases em todas as amostras analisadas subjacentes a camada melhorada quimicamente, apontando uma relação direta destes valores com o pH. Por fim, além das discussões dos resultados obtido propõem-se nesta dissertação uma metodologia para controle dos teores de cal em campo por meio da curva de “teor de cal x pH” e das determinações de pH in situ. Chemical stabilization of lateritic soils with lime is a technical solution that is commonly adopted to pavements in Brazil, due to the scarcity of deposits that present soils with an adequate quality level and/or due to the excessive cost of alternative materials such as crushed stone. This technical solution proves, in short-term laboratory and field tests, significant improvements in material properties caused by the agglutination of soil particles and generated cements. However, analysis after a medium and extended period as of the work's completion is not commonly performed and recent research indicates that there may be soil disaggregation as early as a year after its disposal in the field. The effects of chemical migrations to the surrounding soils are also unknown. The present research analyzed a bicycle lane built on compacted subgrade and without the influence of heavy vehicle traffic, whose base layer was executed in 2018 with the application, according to the project, of 3% of lime and a coating in CAUQ was implanted over it. It was decided, 2 years after the work's completion, to commence the study of verifying chemical migrations that might have occurred. Samples were then collected in 2020 and 2021 to conduct the analyses. In the samples collected on the basis, pH values in H2O were lower than those specified, and in the lower layers the values exceeded those expected. It was identified in the laboratory that chemically improved soil was maintained without contact to the external environment, preserving moisture reduces its pH value over time and that drying the material in an oven also causes this pH reducing effect, however, it does not field recorded levels. After pH tests, sedimentation granulometry with and without deflocculant and chemical analysis at three points of the cycle path and in 4 layers with different depths, it was identified that components of the chemical agent present in the base layer were identified up to the maximum depth collected, which was of 70cm, in addition to the change in soil granulometry in which the clay fraction in the sedimentation tests without the use of the deflocculant were no longer identified in 2021, as well as the sand fraction of the material increasing its presence in the not chemically additive soil, signaling for aggregations formed. Laboratory chemical tests indicated an increase in calcium and magnesium ions, cation exchange capacity and percentage of base saturation in all analyzed samples underlying the chemically improved layer, indicating a direct relationship between these values and pH. Finally, in addition to the discussion of the results obtained, this dissertation proposes a methodology for controlling lime contents in the constructions through the “lime content x pH” curve and pH determinations in the field.

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). O aumento da demanda de alimento a nível global, tem feito com que a cada ano o uso de insumos minerais seja maior para repor todos os nutrientes perdidos ou consumidos pela vegetação e micro-organismos. São poucos os estudos que avaliam o efeito do acúmulo destes produtos químicos na estrutura e comportamento mecânico dos solos tropicais, motivando assim esta pesquisa. Em campo, os insumos minerais são incorporados à camada superficial de solo, no entanto, estes não permanecem fixos a esta camada. Observa-se três condições possíveis, primeira: com o tempo uma porção é consumida; segundo: o insumo é transportado, acompanhando o solo durante os processos erosivos; terceiro: migração dos insumos através do perfil de solo, fazendo com que solos submetidos a diferentes níveis de intemperismo se submetam aos seus efeitos. Mediante o exposto, optou-se por avaliar solos com diferentes níveis de intemperismo tropical. As amostras foram analisadas após mistura e cura em laboratório e após serem mantidas por um ano em condições de campo. Imagens da estrutura do solo, obtidas por diferentes metodologías, permitiram observar que a estrutura do solo passa por processos de alteração impactando na porosidade e tamanho de poros, gerando microfissuras, agregações e desagregações, estas modificações variam com o produto químico utilizado. Tendo em vista que o comportamento mecânico dos solos é afetado pela sucção nele atuante, também foram obtidas as curvas características das misturas com um solo laterítico e com um solo saprolítico, obtendo uma variação nos valores da sucção mátrica nas diferentes zonas de poros que compõem a curva, indicando também com isso mudanças na estrutura do solo. No caso da sucção osmótica foram observadas mudanças consideráveis para alguns dos insumos estudados, indicando um aumento da concentração de sais que fez com que a sucção osmótica aumentasse. O estudo do comportamento mecânico foi realizado em amostras de solo laterítico com e sem insumos minerais, por ensaios de resistência à tração por compressão diametral, ensaios de resistência à compressão simples, ensaios de cisalhamento direto, ensaios de adensamento e ensaios de módulo de elasticidade dinâmico estimado. Os resultados obtidos na pesquisa mostram que as propriedades e comportamento mecânico do solo são afetados pela introdução dos insumos minerais e que a sucção osmótica pode, em certos casos, ter um papel importante nesse comportamento. The increase in food demand at a global level has made the use of minerals inputs greater every year, due to the necessity of replace all the nutrients lost or consumed by vegetation and microorganisms. There are few studies that evaluate the effect of the accumulation of these chemicals on the structure and mechanical behavior of tropical soils, thus motivating this research. In the field, minerals inputs are incorporated into the surface layer of soil, however, they do not remain fixed to this layer. Three possible conditions are observed, first: over time a portion is consumed; second: the input is transported, accompanying the soil during erosion processes; third: migration of inputs through the soil profile, causing soils subjected to different levels of weathering to undergo its effects. Based on the above, it was decided to evaluate soils with different levels of tropical weathering. The samples were analyzed after mixing and curing in the laboratory and after being kept for one year under field conditions. Images of the soil structure obtained with different equipment allowed us to observe that it undergoes alteration processes impacting porosity and pore size, generating micro-cracks, aggregations and disaggregations, all depending on the chemical used. Considering that the mechanical behavior of soils is affected by the suction acting on it, the characteristic curves of the mixtures with a lateritic soil and with a saprolitic soil were also obtained. The results showed a variation in the values of the matric suction in the different pore zones that make up the curve, also indicating changes in soil structure. In the case of osmotic suction, considerable changes were obtained for some of the studied inputs, indicating an increase in the concentration of salts that caused the osmotic suction to increase. The study of the mechanical behavior was carried out on the mixtures with lateritic soil through tests of tensile strength by diametrical compression, tests of simple compressive strength, direct shear tests, consolidation tests and estimated dynamic modulus of elasticity tests. The results obtained in the research show that the properties and mechanical behavior of the soil are affected by the introduction of minerals inputs and that osmotic suction can, in certain cases, play an important role in this behavior.

Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022. Esta dissertação, construída em tempos de pandemia, nos quais ficou difícil, se não impossível, a realização de estudos de laboratório, teve por objetivo maior explorar resultados já disponibilizados na literatura nacional e internacional concernentes à estabilização química de solos com olhares específicos voltados para a variação das características físico-químicas dos solos e das misturas. O estudo, nesse contexto, voltouse para a busca de entendimento das propriedades e comportamento dos solos tropicais quando estabilizados quimicamente com cal ou com cimento, fazendo-se uma releitura dos resultados de ensaios apresentados. Para cumprir esse objetivo, buscaram-se teses de doutorado, dissertações de mestrado e artigos publicados que tratassem de solos tropicais aditivados quimicamente com a cal e/ou cimento e, ao mesmo tempo, apresentassem o máximo de informações sobre as propriedades físico-químicas e os comportamentos obtidos. Dessa forma, cada trabalho foi brevemente descrito, bem como a localização dos solos e suas classificações pedológicas. Posteriormente, para os solos analisados, realizou-se a releitura dos dados, buscando-se entender as alterações químicas introduzidas e seus impactos na textura, na plasticidade e no comportamento mecânico. As alterações de ordem química e seus impactos nas propriedades e comportamento dos solos foram avaliadas por meio do pH em água, do pH em KCl e dos cálculos de DpH e PCZ (Ponto de Carga Zero). O índice de atividade de Skempton foi utilizado nas análises fazendo-se a junção entre a plasticidade e a textura. Embora se tenha avaliado o impacto da saturação no comportamento mecânico obtido pelos autores, não foram avaliados os impactos da sucção matricial e osmótica no comportamento mecânico dos solos estabilizados com cal e com cimento, sendo este um aspecto relevante a ser considerado em estudos futuros. As análises realizadas mostram a relevância das propriedades físicoquímicas para o entendimento do comportamento mecânico dos solos tropicais estabilizados quimicamente, no qual o pH em água e em KCl demonstraram ser parâmetros importantes. This dissertation, built in times of a pandemic, in which it was difficult, if not impossible, to carry out laboratory studies, had the main objective of exploring results already available in the national and international literature concerning the chemical stabilization of soils with specific perspectives focused on the variation of physicochemical characteristics of soils and mixtures. The study, in this context, turned to the search for understanding the properties and behavior of tropical soils when chemically stabilized with lime or cement, making a re-reading of the results of tests presented. In order to fulfill this objective, doctoral theses, master's dissertations and published articles were sought that dealt with tropical soils chemically enriched with lime and/or cement and, at the same time, presented as much information as possible about the physicochemical and the behaviors obtained. Thus, each work was briefly described, as well as the location of the soils and their pedological classifications. Subsequently, for the analyzed soils, the data was reread, seeking to understand the chemical changes introduced and their impacts on texture, plasticity and mechanical behavior. Chemical changes and their impacts on soil properties and behavior were evaluated using pH in water, pH in KCl and calculations of DpH and PCZ (Zero Load Point). The Skempton activity index was used in the analyses, making the junction between plasticity and texture. Although the impact of saturation on the mechanical behavior obtained by the authors was evaluated, the impacts of matrix and osmotic suction on the mechanical behavior of soils stabilized with lime and cement were not evaluated, which is a relevant aspect to be considered in future studies. The analyzes carried out show the relevance of the physicochemical properties for the understanding of the mechanical behavior of chemically stabilized tropical soils, in which the pH in water and in KCl proved to be important parameters.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2020. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Ante uma era de industrialização e consumo, o homem foi gerando grandes mudanças no ecossistema, parte dessas mudanças ambientais se devem ao mau tratamento dos resíduos que vem da indústria alimentaria. Esses resíduos geram proliferação de doenças, insetos e roedores, quando tratados sem normativas de controle de qualidade. O Brasil líder mundial em exportação de carne de frango obriga a cuidar do processo de tratamento dos resíduos que vem da indústria de abates de frango. As penas, maior componente destes resíduos, podem ser avaliadas para uma reutilização que não demande elevados custos de processos de tratamento, abrindo a probabilidade da sua utilização como fibra de reforço na construção de estruturas de pavimento de rodovias não pavimentadas e de difícil acessibilidade. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar as potencialidades das penas de frango, utilizadas como fibra de reforço, mediante a verificação do comportamento mecânico do solo quando de sua incorporação. No estudo foram realizados ensaios de caracterização, compactação, mini CBR, compressão simples, tração por compressão diametral e módulo de resiliência. No intuito de verificar a variação da resistência mecânica das misturas em diferentes intervalos de tempo, enterraram-se em campo vários corpos de prova para analisar o grau de influência da pena sobre os resultados obtidos. Dois tipos de cal (CH-I e CH-III) foram utilizados como aditivo para verificar a degradabilidade da fibra ante meios alcalinos, dessa forma foram testadas além do solo puro as combinações de solo – cal, solo - fibra, e solo - fibra - cal. Os resultados indicaram a pena como elemento influente principalmente na resistência à tração do solo. A adição da cal também incrementa, inicialmente, a resistência à tração do composto. Quanto ao mini CBR do solo a influência da pena está condicionada ao teor incorporado, aceitando-se como situação favorável compostos com 0,25% e 0,50% de fibra, sendo que valores superiores geralmente levam a decrementos nos valores de mini CBR. A fibra não influencia de forma significativa na resistência à compressão simples. O módulo resiliência das misturas com adição de fibras apresentou resultados favoráveis, no entanto, analisando as deformações permanentes, as fibras tendem a incrementar essa deformação conforme se incrementa o teor de fibra. Os métodos de cura também influenciam consideravelmente conforme se incrementa o teor de fibra na mistura. Verifica-se a degradação da fibra em meios alcalinos, não envolvendo grandes variações de resistência diretamente ligados ao teor de fibras e sim ao método de cura. Before an era of industrialization and consumption, man was generating major changes in the ecosystem, part of these environmental changes is due to the poor treatment of waste that comes from the food industry. These residues generate proliferation of diseases, insects and rodents, when treated without quality control regulations. Brazil's world leader in chicken meat exportation obliges to take care of the waste treatment process that comes from the chicken slaughtering industry. Feathers, the largest component of this waste, can be evaluated for reuse that does not require high costs of treatment processes, making it likely to be used as a reinforcement fiber in the construction of unpaved and easily accessible road pavement structures. Thus, the objective of this work was to evaluate the potentialities of chicken feathers, used as reinforcement fiber, by verifying the mechanical behavior of the soil upon its incorporation, characterization, compaction, mini CBR, simple compression tests were performed. diametral compression traction and resilience module. In order to verify the mechanical resistance variation of the mixtures in time intervals, several specimens were buried in the field to analyze the degree of influence of the feather on the obtained results. Two types of lime (CH-I and CH-III) were used as an additive to check the degradability of the fiber against alkaline media. Thus, combinations of soil - lime, soil - fiber, and soil - fiber - were tested in addition to pure soil. The results indicated the feather as an influential element mainly in the strength resistance of the soil. The addition of lime also initially increases the tensile strength of the compound. As for the mini CBR of the soil, the influence of the feather is conditioned to the incorporated content, accepting as favorable situation compounds with 0.25% and 0.50% of fiber, with higher values generally leading to decreases in the values of mini CBR. Fiber does not significantly influence resistance to simple compression. The resilience module of mixtures with added fibers showed favorable results, however, analyzing the permanent deformations, the fibers tend to increase this deformation with fiber content increases. Curing methods also influence considerably as the fiber content in the mixture. There is fiber degradation in alkaline media, not involving large variations in strength directly linked to the fiber content, but to the curing method.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2020. O contato entre solo e concreto é muito comum nas obras de engenharia geotécnica. Apesar deste fato, são poucos os estudos sobre a interface entre solos tropicais e concreto, sobretudo quando estes materiais são submetidos ao contato com o concreto ainda em estado fresco e os solos estão em condição não saturada. Em pesquisas recentes, constatou-se que as sucções do concreto de uma estrutura de fundação e do solo circundante são inicialmente distintas e somente se equilibrarão no médio ou longo prazo. Entretanto, na maioria dos casos, a prática geotécnica não considera tal fato, tanto que os ensaios que atestam as previsões feitas durante a fase de projeto – as provas de carga – podem, por norma, ser realizados após 10 dias da concretagem da estaca, sem que, no entanto, se defina o período apropriado. Cita-se, também, que a sucção do concreto é, geralmente, estudada em termos de sucção total (umidade relativa) e relacionada às propriedades de transporte de massa. Também não tem sido avaliada a migração de compostos químicos do concreto para o solo e seus impactos na interação solo- estrutura de fundação. Assim, esta dissertação buscou estudar, experimentalmente, a variação da sucção na interface solo-concreto ao longo do tempo e sua implicação na resistência ao cisalhamento da interface. Além disto, estudou-se como as propriedades físicas e químicas dos materiais constituintes da interface variam durante o período de interação. Para o desenvolvimento do estudo laboratorial, escolheu-se dois tipos de solo – um profundamente intemperizado (solo laterítico) e outro menos alterado (solo saprolítico) – e um concreto utilizado na fundação de uma obra rodoviária no Distrito Federal, cuja especificidade é comumente adotada em estacas hélice contínua da região. Nos ensaios de campo, um terceiro solo, também laterítico, foi usado para avaliar a interação solo-concreto em um segmento representativo do topo de uma estaca. A partir dos resultados obtidos, concluiu-se que a variação da sucção dos materiais da interface depende do tipo de solo de fundação e das condições de saturação do mesmo quando da concretagem e que esta variação tem influência sobre a resistência ao cisalhamento da interface. Além disto, verificou-se que a migração de compostos químicos do concreto para o solo também é função da sucção atuante e que é possível obter curvas características de concretos a partir de métodos simples como o do papel filtro. Complementarmente, atestou-se que há certa correlação da sucção com a resistência do concreto e que a estimativa do módulo de elasticidade à compressão do concreto pode ser feita a partir de resultados de ensaios de tração indireta com corpos de prova com relação comprimento/diâmetro de no mínimo 0,5, desde que considerada a margem de erro obtida. The contact between soil and concrete is very common in the geotechnical field. Despite this fact, there are few studies about the interface between these tropical soils and concrete, and even fewer when the materials are submitted to contact with the concrete still in fresh state and soils are in an unsaturated condition. In recent studies, it was found that the suctions of the concrete from the structural foundation element and of the surrounding foundation soil are initially distinct and will only equilibrate in mid or long-term. However, in most cases, the geotechnical practice does not take this fact into account, so much that the tests that attest the predictions made during the project phase – load tests – can be done only 10 days after the concreting of the pile according to the ruling standard, but an appropriate period of time is not specified. It is also cited that the suction in concrete is mainly studied in terms of total suction (relative humidity) and related to mass transportation properties. Also, the migration of chemical compounds from the concrete to the soil and its impacts on the soil-foundation structure has not been evaluated. Therefore, this dissertation aims studying, experimentally, the suction variation in the soil-concrete interface over a period of time and the implication of this very variation upon the interface’s shear resistance. Beside this, it was studied how the physical and chemical properties of the interface’s materials varied during the interaction period. For the development of the laboratorial study, two types of soil were chosen – a very altered one (lateritic soil) and a less altered (saprolitic soil) – and a concrete that was used in a foundation of a highway infrastructure construction in the Federal District, whose specificity is commonly used in continuous helical displacement piles across the region. On the field tests, a third soil, also lateritic, was used to evaluate the soil-concrete interaction in a segment that represents the top of a pile. From the results, it is concluded that the suction variation of the interface’s materials depends on the type and the initial saturation conditions of the foundation soil when the pile is being executed and that this variation influences the interface’s shear resistance. Moreover, it was verified that the migration of chemical compounds from the concrete to the soil is also function of the acting suction and that is possible to determine the concrete’s characteristic water retention curve with the simple filter paper method. In addition, it was attested that the concrete’s suction has some correlation with its resistance and that the estimation of the concrete’s elasticity modulus can be made from results of indirect traction tests made with specimens that have a length/diameter relation of at least 0,5, as long as the obtained margin of error is considered.

Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. A erodibilidade é comumente definida como a facilidade com a qual as partículas do solo são carreadas pela ação de um agente erosivo. Apesar de muitos estudos com enfoque agronômico e geotécnico, ainda existem lacunas no que se refere a taludes de corte rodoviários, principalmente pelas condições diferentes existentes entre o uso e a estrutura do solo. Este trabalho apresenta o estudo da erodibilidade de solos em taludes de corte localizados na região do Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais, conformados por dois horizontes de comportamento antagônico frente a erosão. Ao se estudar materiais sob as mesmas condições ambientais, pode-se minimizar a interferência de outros parâmetros, condicionando majoritariamente o efeito da erosão às propriedades intrínsecas dos solos. Com a definição dos pontos, foram coletadas amostras deformadas e indeformadas, e, posteriormente, realizados ensaios de caracterização física, química, mineralógica e da metodologia MCT em laboratório. Para avaliação da resistência do solo “in situ” foram utilizados mini vane test e penetrômetro portátil. Como metodologia de estimativa direta, é proposto um erosímetro para avaliar as perdas de solo, baseado no teste de resistência à erosão do “Council for Scientific and Industrial Research” (CSIR) da África do Sul. As frações de argila se mostram superiores nos horizontes resistentes, ao passo que a fração silte tende a ser maior nos solos suscetíveis à erosão. O ensaio de estabilidade de agregados por via úmida se mostra bastante eficiente na distinção de solos potencialmente erodíveis. Os parâmetros químicos: pH (Δ pH), CTC, matéria orgânica e os teores de óxidos majoritários aliados aos coeficientes de intemperismo demonstram que solos em maior grau de intemperismo são menos suscetíveis aos processos erosivos. Os ensaios da metodologia MCT, principalmente o método expedido das pastilhas e o critério de erodibilidade ilustram o comportamento diferenciado entre os horizontes estudados, demonstrando que as propriedades lateríticas conferem resistência à erosão. A resistência “in situ” e as perdas de massa obtidas pelo erosímetro se mostram promissoras na investigação da erodibilidade, permitindo distinguir o comportamento de solos resistentes e erodíveis. A contextualização pós ensaio se mostrou interessante, uma vez que permitiu verificar a sensibilidade dos métodos utilizados em relação ao comportamento dos solos em campo, sendo possível formular um procedimento para investigação da erodibilidade em taludes de corte, com destaque para as perdas de solo determinadas por meio do erosímetro proposto. Erodibility is commonly defined as the proneness which soil particles have for being carried by erosive agent action. Although many studies with agronomic and geotechnical focus have already been developed, there are still gaps regarding cut road slopes, mainly due to the different conditions existing among soil structure. This work presents the erodibility study of soils in cut slopes located in the Quadrilátero Ferrífero region, formed by two horizons with antagonist behavior against erosion. By studying materials under the same environmental conditions, the interference of other parameters can be minimized, conditioning the effect of erosion mainly to the intrinsic soil properties. The disturbed and undisturbed samples were collected and tests of physical, chemical, mineralogical characterization and MCT methodology in laboratory were performed. Soil resistance was evaluated “in situ” condition, by mini vane test and portable penetrometer. As a direct estimation methodology, an erosimeter is proposed to assess soil losses based on South African “Council for Scientific and Industrial Research” (CSIR) erosion resistance test. Clay fractions are higher in resistant horizons (HS), while silt fraction tends to be higher in susceptible soils (HI). The wet aggregate stability test is very efficient in distinguishing potentially erodible soils. The chemical parameters pH (Δ pH), CEC, organic matter and major oxides combined with weathering coefficients show that soils with a higher degree of weathering are less susceptible to erosion processes. The MCT methodology, mainly the tablets test and erodibility criterion, illustrate the different behavior between resistant and susceptible horizons, demonstrating that the lateritic properties confer resistance to erosion. The “in situ” strength and soil mass losses obtained by the erosimeter are promising in the erodibility investigation, allowing to distinguish the behavior of resistant and erodible soils. The post-test contextualization proved to be interesting, since it allowed to verify the sensitivity of the methods used in relation to soil behavior in the field, making it possible to formulate a procedure for erodibility investigation in cut slopes, with emphasis on soil losses determined by the proposed erosimeter.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2019. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Os solos tropicais brasileiros apresentam características peculiares quanto ao seu arranjo estrutural e conteúdo mineral. Estes solos, ao sofrerem a ação de intemperismo, passam a apresentar grandes mudanças tanto na sua estrutura quanto na formação de minerais de origem secundária. Estas mudanças podem afetar tanto a ocupação do espaço quanto a agricultura, ocasionando em regiões com escassez de recursos, a exemplo das regiões desérticas, a agricultura e também influenciando nas propriedades dos solos, resultando em várias consequências no âmbito geotécnico. Tendo em vista as mudanças do solo, causadas pelo intemperismo intenso, observa-se que há relevância em estudos científicos capazes de promover o entendimento desses processos, como a sua gênese. Os solos que sofrem processos intemperismo intenso, ou seja, aqueles que sofreram alitização/bissialitização são aqueles ricos em argilominerais do tipo 1:1 (grupo da caulinita), acrescidos do aparecimento de oxi-hidróxidos de ferro e alumínio, possuindo uma intensa lixiviação de bases nas camadas mais superiores e mais intemperizadas. No entanto alguns minerais de origem primária, mais resistentes, podem permanecer nesses perfis, como o caso dos minerais de quartzo, rutilo e anatásio, observados comumente nos solos. Nas reações químicas envolvidas nesses processos identifica-se a formação de outros minerais a partir da transformação/decomposição de outros: As micas e os feldspatos darão origem aos argilominerais do tipo 2:1(formados por 1 folha de octaedro de aluminio e 2 folhas tetraédricas de silício) , que ao serem intemperizados darão origem aos argilominerais 1:1(formados por 1 folha de octaedro de aluminio e 1 folha tetraédrica de silício). Quando ocorrem transformações ainda mais intensas estes argilominerais do tipo 1:1 originam outros como a gibbsita, a goethita e a hematita, liberando folhas tetraédricas de sílica em solução no solo. Mas o que poderia estar ocorrendo com estas folhas tetraédricas no solo? Tendo em vista essa indagação foram analisados perfis de solos no Distrito Federal, Anápolis-GO e da literatura para solos da Amazônia, para buscar respostas a esta nova pergunta – poderiam estas folhas tetraédricas formarem novos grãos de quartzo (neoformado) nesses perfis de solo intensamente intemperizados/alitizados? Para responder a estas perguntas foram realizados ensaios de Difração de Raios-X (DRX), Fluorescência de Raios-X (FRX), ensaios de pH, peso específico dos grãos para buscar indícios de ocorrência desse fenômeno chamado de quartzilização. Brazilian tropical soils have peculiar characteristics regarding their structural arrangement and mineral content. These soils, when suffering the action of weathering, start to present major changes both in their structure and in the formation of minerals of secondary origin. These changes can affect both land use and agriculture, causing in resource-scarce regions, such as desert regions, agriculture and also influencing soil properties, resulting in several geotechnical consequences. Considering the soil changes caused by intense weathering, it is observed that there is relevance in scientific studies capable of promoting the understanding of these processes, as their genesis. Soils that undergo intense weathering processes, ie those that have undergone alitization / bisialization are those rich in type 1: 1 clay minerals (kaolinite group), plus the appearance of iron and aluminum oxyhydroxides, with an intense leaching of bases in the upper and most weathered layers. However, some resistant minerals of primary origin may remain in these profiles, such as quartz, rutile and anatase minerals, commonly observed in soils. The chemical reactions involved in these processes identify the formation of other minerals from the transformation / decomposition of others: The micas and the feldspars will give rise to the type 2: 1 clay minerals (formed by 1 aluminum octahedron leaf and 2 tetrahedral leaves). which, when weathered, will give rise to 1: 1 clay minerals (made up of 1 aluminum octahedron sheet and 1 tetrahedral silicon sheet). When even more intense transformations occur these type 1: 1 clay minerals give rise to others such as gibbsite, goethite and hematite, releasing tetrahedral leaves of silica in solution in the soil. But what could be happening to these tetrahedral leaves in the soil? In view of this question, soil profiles in the Federal District, Anápolis-GO and the Amazonian soil literature were analyzed to find answers to this new question - could these tetrahedral leaves form new quartz grains (neoformed) in these intensely soil profiles? weathered / smoothed? To answer these questions, X-ray Diffraction (XRD), X-ray Fluorescence (FRX) assays, pH assays, specific grain weight tests were performed to look for evidence of occurrence of this phenomenon called quartzization.

This paper aims to evaluate the efficiency of the soil-lime stabilization technique for reservoir shores based on experimental erodibility research on residual soils (lateritic and non-lateritic). The sampling was realized on local site close to Itumbiara Dam, Brazilian hydropower, detected by GIS-based wave fetch model and satellite imagery. Soil samples were deeply analyzed by geotechnical and chemical laboratory procedures for characterization. Treatment proceeded by spraying hydrated lime in slurry form over lateritic soils by a lime solution of 1, 2 and 4% of lime solution at curing time of 1, 7, 28 and 56 days, through air-dry and moisture room storing. Microstructural and chemical analyses and erodibility tests (Inderbitzen test and wave flume test) were made. Results showed a superficial ground crust of carbonate calcium generates by carbonation of lime, rather than fully stabilize the soil. O autor não apresentou resumo em outra língua. Outro

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. Esta tese apresenta o estudo e definição de um sistema de monitoramento ótico baseado na tecnologia de redes de Bragg para tensões, deformações e variações de temperatura em estacas submetidas a provas de carga por compressão axial. A validação da técnica proposta é feita em termos de tensão e deformação por meio da comparação com os resultados obtidos da instrumentação convencional utilizando-se sensores resistivos elétricos (Strain Gages). Já a validação dos sensores térmicos foi feita por meio da comparação com as temperaturas ambientes a que os pilaretes foram submetidos. Os sensores de fibra de Bragg Grating (FBG) surgiram como uma ferramenta confiável para monitoramento de estruturas civis. Neste trabalho, foram pensados, projetados e implementados um sistema de proteção dos sensores de fibra óptica para aplicação em estruturas de concreto. Para isso, foram construídos cinco pilaretes de concreto de 15 x 15 cm de base por 50 cm de altura, instrumentados com sensores resistivos elétricos e sensores óticos, estes em diferentes configurações de montagem. Os pilaretes foram submetidos à ensaios de cargas estáticas em laboratório sendo as respectivas deformações e variações de temperatura monitoradas em cada estágio de carga. Com base nesse estudo definiu-se como melhor opção de montagem a colagem da fibra ótica na parede interna do tubo protetor, sendo essa técnica adotada nas estacas ensaiadas em campo. Finalmente, as validações experimentais obtidas indicam que o sistema de proteção para sensores óticos comportou-se adequadamente no ambiente estrutural de concreto e verificou-se uma boa semelhança entre os resultados obtidos pelos sensores de fibra óptica e os medidores de deformações convencionais de resistência elétrica. Esta instrumentação foi aplicada em três níveis de profundidade em duas estacas submetidas à prova de carga, onde os resultados de tensões e deformações que corresponderam a transferência de carga ao longo da estaca foram equivalentes nos dois sistemas. Os resultados de temperatura se mostrou o grande diferencial da instrumentação ótica desenvolvida, pois apresentou coerente com as medidas feitas diretamente sobre o solo e ao se verificar em laboratório o impacto da temperatura sobre a curva característica do solo esse torna-se um parâmetro relevante a ser monitorado quando das provas de carga uma vez que a sucção interfere diretamente na interação solo-estrutura. O estudo da variação da sucção e do comportamento do concreto com o tempo de cura constitui-se em mais uma contribuição importante dessa tese, pois a interação solo estrutura depende da sucção. This thesis presents the study and definition of an optical monitoring system based on the Fiber Bragg Gratting technology for tensions, deformations and temperature variations in stakes subjected to axial compression load tests. The validation of the proposed technique is done in terms of tension and deformation by comparison with the results obtained from conventional instrumentation using electrical resistive sensors (Strain Gages). The validation of the thermal sensors was done by means of the comparison with the ambient temperatures to which the little concrete columns were submitted. Fiber Bragg Grating (FBG) sensors have emerged as a reliable tool for monitoring civil structures. In this work, a system of protection of the optical fiber sensors for application in concrete structures was conceived, designed and implemented. For this, five concrete columns of 15 x 15 cm of base by 50 cm of height were built, instrumented with electrical resistive sensors and optical sensors, in different assembly configurations. The columns were subjected to static load tests in the laboratory and the respective deformations and temperature variations were monitored at each loading stage. Based on this study, the optic fiber bonding on the inner wall of the protective tube was chosen as the best option for assembly, and this technique was adopted in the stakes tested in the field. Finally, the experimental validations obtained indicate that the protection system for optical sensors behaved properly in the concrete structural environment and there was a good similarity between the results obtained by the optical fiber sensors and the conventional electrical resistance sensors. This instrumentation was applied in three levels of depth in two stakes submitted to the load test, where the results of tensions and deformations that corresponded to the transfer of load along the stake were equivalent in both systems. The results of temperature showed the great differential of the developed optical instrumentation, because it presented coherent with the measurements made directly on the ground and when it was verified in laboratory the impact of the temperature on the characteristic curve of the soil that becomes a relevant parameter to be monitored during loading tests since suction directly interferes with soil-structure interaction. The study of the variation of the suction and the behavior of the concrete with the curing time constitutes another important contribution of this thesis, because the interaction soil structure depends on the suction.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Aliar a tecnologia, teoria e a prática da engenharia é um dos principais desafios na engenharia de fundação moderna. Sabe-se que os projetos atuais de fundação se restringem a cálculos locais, em regiões específicas do terreno, o que muitas vezes pode levar ao sobredimensionamento ou subdimensionamento das estacas de fundação e contenção haja vista a variabilidade espacial do maciço. Em outras palavras, o que é seguro em um trecho pode não ser bom no global da obra. Quando se considera a utilização de estacas do tipo hélice continua, o próprio controle da energia de execução pode se mostrar como uma solução de redução de custo e aumento da produtividade. O valor da energia de execução não deve ser somente definido, mas também capaz de ser relacionado com os resultados dos ensaios de campo, como as sondagens e provas de carga. Esse controle pode representar uma ferramenta importante para auxiliar projetistas e engenheiros na adequação dos projetos às realidades de campo. Assim, após a definição do dimensionamento para a execução das estruturas de contenção e fundação, pode ocorrer na prática que o desempenho de algumas estacas não seja como se espera, assim como pode ocorrer uma mudança significativa no maciço do solo de fundação ou em apenas em áreas específicas do terreno. Propõe-se nesta dissertação o estudo do comportamento geotécnico do maciço de solo e das estacas de uma obra localizada em Brasília-DF sob o ponto de vista energético. Todo o processo de perfuração das estacas das estruturas de contenção e fundação foi totalmente controlado por um mesmo conjunto máquina-operador. De forma a facilitar a leitura e o entendimento das análises dos dados, espacializou-se por meio do software RockWorks® as energias calculadas e os resultados dos ensaios realizados em campo. A partir dos dados especializados, utilizou-se o software Mathematica® para o desenvolvimento de códigos capazes de automatizar os cálculos necessários para a obtenção das energias de execução, relacioná-las com as capacidades de carga aferidas pelas provas de carga e prever, por meio de estudos estatísticos, possíveis influências no comportamento dos procedimentos executivos da obra. Estudou-se como a energia de execução varia com a profundidade, com a posição no terreno e as influências que ela sofre em decorrência da ordem de execução dentro de um mesmo grupo de fundação. A metodologia de análise proposta representa um avanço no controle informatizado da energia de execução e avaliação de desempenho de estacas tipo hélice contínua, propondo-se um mecanismo de confiabilidade complementar para os projetos de fundação e contenção, que podem agregar valor às análises em termos de segurança, ruína e custo. Allying technology, theory and engineering practice is one of the main challenges of modern foundation engineering. It is known that current foundation designs are restricted to local calculations in specific regions of the terrain, which may lead to oversizing or undersizing the foundation and retaining wall piles due to the spatial variability of the stratigraphic profile. In other words, what is safe in one area may not be acceptable in the overall construction site. When the execution of continuous flight auger piles is considered, the energy control of the execution itself shows up as a good alternative to reduce costs and enhance productivity. The value of the execution energies should not only be defined, but also to be relatable to the results of the in situ tests, such as surveys and bearing capacity tests. The energy control of the execution of foundations has shown to be an important tool to help designers and field engineers to match project and field realities. As the design of this type of foundation defines the setting depth, sometimes the auger piles may not behave as expected, as the soil mass may change significantly even in a small region. The study of the geotechnical behavior of the soil mass and the piles of a construction site located in Brasília-DF under the energy point of view is proposed in the present work. The entire drilling process of the piles for retaining walls and foundation structures was totally controlled by the same machine-operator group. In order to make it easier to read and understand the data analysis, the calculated energies and the results of field tests were spatialized using the RockWorks® software. From the spatialized data, the Mathematica® software was used to develop codes capable of automating the calculations necessary to obtain the execution energies, to relate them to the bearing capacities measured by the load tests and to predict, through statistical studies, possible influences on the behavior of the executive construction procedures. It was studied how the execution energies of piles vary with initial depth and field position, as well as the influences that they suffer because of the order of execution within a same foundation group. The proposed methodology represents an improvement of the energy control procedure and performance evaluation of continuous flight auger piles type, creating a complementary reliability mechanism for the foundation and retaining walls design, which can add value to the analyzes in terms of safety, ruin and cost.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. Esta pesquisa, avaliou a estabilização química de um solo do Estado de Roraima Brasil com adição de cinza da casca de arroz e ou cimento Portland. O objetivo principal é potencializar o uso da cinza da casca de arroz produzida na indústria cerâmica de Roraima visando estabilização para uso em pavimento rodoviário. Foram pesquisados diversos traços com misturas de solo e cinza, como também solo com cinza e cimento. Para o solo natural procedeuse os ensaios de caracterização (granulometria, limite de liquidez e limite de plasticidade), massa específica real e aparente e absorção a água da fração graúda. Para todos os traços foram realizados os ensaios de limite de liquidez e plasticidade, compactação, CBR, resistência a compressão simples, resistência a tração diâmetral e sucção pelo método do papel filtro. Para a cinza foram realizados análise química e mineralógica. Os ensaios foram realizados no laboratório da Empresa COEMA PAISAGISMO LTDA e nos laboratórios da Universidade Federal de Roraima (UFRR) e Universidade de Brasília (UNB). A granulometria do solo natural se mostrou desuniforme, limite de liquidez de 21%, limite de plasticidade igual a 16% e índice de plasticidade de 5%, indicando solo de baixa plasticidade sendo classificado pelo sistema HRB como solo do tipo A1-a e índice de grupo igual a zero. A classificação química mostrou ser tipo, classe IIA, resíduos não perigoso e inerte, não corrosivo e não tóxico. O difatograma de raio X mostrou que a cinza incinerada induz a formação de quartzo com presença de cristobalita, mostrando ser a cinza uma sílica cristalina. Foram realizados ensaios com vários teores de cinza, sendo o melhor resultado obtido com o teor de 6% de cinza para o CBR e resistência a compressão simples. O aumento do teor de cinza na mistura tendeu diminuir o valor do CBR em relação ao obtido para o solo natural. O cimento acelerou as reações pozolânicas nas misturas percebendo-se ganho de resistência já com a incorporação de 1% de cimento. O ensaio de sucção mostrou a capacidade da cinza em absorver água, reduzindo a sucção das misturas. De um modo geral a estabilização com cinza pode ser recomendado para uso em camadas de sub-base, e com cimento e cinza pode ser aplicado em camada de base de pavimentos. This research evaluated the chemical stabilization of a soil from the State of Roraima Brazil, with the addition of ash from rice husk and/or Portland cement. The principle goal is to show the important of the use of rice husk ash produced in the ceramic industry of Roraima, wanting to establish of soil the use in paving highways. Various traces were examined with a mixture of soil and ash; and also with ash and cement mixed with soil. For the natural soil, experiments were conducted of the characteristics (granulametry, atterberg limits, plasticity limit), real specifmatter and apparent, and water absorption of the bigger pieces. For all the experiments were conducted osatterberg limits, and plasticity limits, compaction , CBR, resistance to simple compression, diameter traction resistance and suction by the paper filter method. For the ash, chemical and mineralogical analisis were done. The samples were analized in the laboratory of Roraima´s Federal University (UFRR), and the University of Brasília (UNB). The granulametry of the natural soil showed uneven, atterberg limit of 21,5%, plasticity limit equal to 16,3%, and plasticity index of 5,2%, showing low plasticity soil being classified by the HRB system as a soil type AI-a with group index equalto zero. The chemical classification of ash show to be class type IIA residues that are not harmful and inert, not corrosive and non-toxic. The results of difatogram x-ray showed that the burnt ash produces quartz formation with the presence of cristobalite, demonstrating to be crystal silic ash. The best result found with 6% ash CBR and simple compression resistance. When more ash was added to the mixture, the CBR ratio diminished compared to that with regular soil. The cement accelerated the pozolamics reaction in the mixtures showing resistance gain with incorporation of 1% of cement. The suction sample showed the capacity of ash to absorb water, reducing the mixtures suction. Is this way, the establishment with ash can be recommend to be used in sub-base layers, and with cement and ash can be applied in base layers of pavements.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. Esta pesquisa analisa o impacto de fertilizantes nas propriedades físicas de solos compondo um perfil de intemperismo tropical. Demonstrada a influência dos insumos agrícolas sobre as propriedades físicas dos solos, serão avaliados os impactos no comportamento hidromecânico dos mesmos. Se utilizou amostras deformadas oriundas das profundidades 1 m, 5 m, 9 m e 11m de um perfil de intemperismo tropical, compreendendo solo laterítico (1 m e 5 m), solo de transição (9 m) e solo saprolítico (11 m). Os solos foram analisados no estado natural e misturados com 2%, 4%, 8% e 10% em peso tanto dos produtos químicos puros, Calcário Dolomítico, Calcário Calcítico, Cloreto de Potássio, Ureia (Nitrogênio) e Super Simples (Fósforo), quanto com compostos formados a partir desses insumos puros. Se consideraram tempos de exposição do solo aos produtos de 24 horas, 7 dias e 15 dias. No conjunto do estudo foram realizados ensaios de análise mineralógica e análise da composição química sobre amostras naturais, ensaios de pH, ensaios para análise granulométrica compreendendo peneiramento e sedimentação, ensaios de Limites de Atterberg e avaliação visual da textura do solo com imagens obtidas por meio de lupa eletrônica sobre amostras naturais e após mistura. Os estudos mostraram que os insumos agrícolas geram desagregação das partículas no ensaio de sedimentação, diminuição dos limites de Atterberg e variações na estrutura de agregação e/ou floculação do solo segundo as imagens obtidas com a lupa. Os aditivos químicos puros que geraram maiores mudanças foram o Cloreto de Potássio e o Super Simples e os que geraram menores mudanças foram os calcários Dolomítico e Calcítico. Além disso, se determinou se é necessário considerar no ensaio de sedimentação, a variação com o tempo de ensaio da massa especifica dos grãos (ρs), em lugar de um valor médio como tradicionalmente tem sido feito. Os resultados mostram que em geral, a variação na granulometria, considerando os valores mínimos e máximos do ρs encontrados não é significativa. Porém, se analisados os minerais presentes no solo em separado, é possível constatar a influência da massa especifica dos grãos na avaliação do tamanho das partículas presentes no solo. This work analyze the impact of fertilizers on the physical properties of soils belongs to a weathering tropical profile. Proved the influence of fertilizers on physical properties of soils, will be evaluated the impact of these on the hydro-mechanical behavior of soils. It was used disturbed samples taken from a depth of 1 m, 5 m, 9 m and 11 m from a weathering tropical profile, including lateritic soil (1m to 5m), transition lateritic-saprolite soil (9m) and saprolite soil (11m). The soils was analyzed in natural conditions and mixed with 2%, 4%, 8% and 10% in weight, of the pure and a combination of fertilizers Dolomitic Limestone, Calcite Limestone, Potassium Chloride, Urea (Nitrogen) and Super Simples (Phosphorus). It was consider time exposure soil-chemical products for 24 hours, 7 days and 15 days. It was carried out tests for mineralogy and chemical composition analysis on natural samples, pH test, particle-size distribution tests using sedimentation (Hydrometer) and sieve analysis, liquid limit and plastic limit test, and finally, textural visual evaluation of natural and mixed samples through images obtained from electronic magnifying glass. The results showed that fertilizers generate disintegration of particles in the sedimentation test, decrease of the Atterberg Limits and variations in the soil structure according to the images obtained with the magnifying glass. The pure chemical additives that generated the greatest changes were Potassium Chloride and Super Simple and the Dolomitic and Calcitic Limestones generated the smallest changes. Besides, it was determined the need of consider a variation of specific gravity of soil (ρs) during the sedimentation test with test time, instead a mean value as traditionally was used. The results point out the variation in the particle size distribution curve, considering the minimum and maximum value of ρs found, is not meaningful. However, if the present minerals in soil structure are analyze separately, is possible confirm the influence of grain specific gravity in the particle-size distribution of soil.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). A disposição final dos resíduos sólidos de forma ambientalmente e tecnicamente correta é um desafio mundial. No Brasil a lei 12.305 de 2010 teve por objetivo regulamentar esta disposição a fim de preservar o meio ambiente. O presente estudo teve como principal objetivo analisar a possibilidade técnica de disposição dos resíduos industriais provenientes das Estações de Tratamento de Água (lodos de ETA) e de rejeitos do beneficiamento de ferro em camadas de revestimento de pavimentos, com fins rodoviários. Além disto, se estudo uma técnica alternativa de fabricação do asfalto modificado com borracha proveniente dos pneus usados. A solução proposta contemplou a incorporação de diferentes teores dos resíduos finos na matriz do ligante asfáltico CAP 50/70. Em princípio, foram realizados ensaios químicos e mineralógicos para determinar as principais caraterísticas dos materiais alternativos. Em seguida, foram realizados dois grupos de estudo, o primeiro com a incorporação do fíler convencional tipo cal e fíleres alternativos (lodos de ETA e os rejeitos de minério de ferro RMF) e o segundo grupo com asfaltos modificados com elastômeros do tipo borracha na forma convencional (AB8) e com um composto de borracha por meio de um fíler estabilizador do tipo cal (AB CB). Os asfaltos modificados foram submetidos a ensaios clássicos de caraterização física de asfaltos e reológicos nas condições antes e após o envelhecimento Rolling Thin Film Oven Test RTOFT. Após esta etapa, foram feitas as dosagens de Concreto Betuminoso Usinado a Quente-CBUQ e Camada Porosa de Atrito-CPA para cada grupo de asfaltos modificados e realizados os ensaios de caraterização mecânica: resistência à tração, módulo de resiliência, creep estático, vida de fadiga por compressão diametral, resistência ao dano por umidade induzida e desgaste por abrasão Cântabro. Os resultados dos ligantes asfálticos modificados com os fíleres apresentaram maior consistência em função do teor adicionado, obtendo melhor desempenho mecânico nas misturas asfálticas CBUQ e CPA em termos da vida de fadiga e deformação permanente. No caso dos asfaltos modificados com o AB CB observaram-se aumentos da consistência e dos parâmetros reológicos, as misturas asfálticas CBUQ apresentaram melhor desempenho mecânico, devido às interações entre a superfície da borracha-asfalto, enquanto que as misturas CPA apresentaram menores desempenhos em relação às amostras de referência. Portanto, a adição dos materiais alternativos estudados nas misturas asfálticas pode ser considerada uma prática viável do ponto de vista técnico e ambiental, contribuindo com alternativas seguras de disposição final de resíduos. The final disposal of solid waste in an environmentally and technically correct is a global The final disposal of solid waste in an environmentally and technically correct way is a global challenge. In Brazil, Law 12,305 of 2010 aims to regulate that in order to preserve the environment. This study aims to analyze the technical feasibility of the disposal of industrial waste generated in the Water Treatment Station (STW sludge) and residues originated by the use of iron in asphalt pavement. Also, an alternative technique of manufacturing modified rubber asphalt from used tires was studied. The proposed solution contemplates the incorporation of different contents of fine waste in asphalt cement AC 50-70. Initially, chemical and mineralogical tests were carried out to determine the main characteristics of the alternative materials. Two studies were performed, the first adding conventional mineral filler as lime and alternative mineral fillers (STW sludge and iron mining waste). The second group, using asphalts modified by elastomers as rubber (conventional form AC 8) and rubber compound (adding lime as stabilizer mineral filler ACR). The modified asphalts were subject of physical and rheological characterization tests in different conditions, before and after short-term aging in Rolling Thin Film Oven Test (RTOFT). Dense hot asphalt HMD and open-graded friction course (OGFC) trials were made for each group. Mechanical characterization tests were performed like tensile strength, modulus of resilience, static creep, fatigue life, diametral compression; resistance to damage induced and wear cantabro. The modified asphalts with the mineral fillers presented greater consistency depending on the added content, obtaining better mechanical performance in the asphalt mixtures in terms of fatigue and rutting. In the case of asphalts modified with ACR, an increase in the consistency and rheological parameters was observed. The HMD presented better mechanical performance due to the interactions between the surface of the rubber grain and the asphalt, while the draining mixtures presented lower performances in relation to the control samples. Therefore, the addition of the alternative materials studied in the asphalt mixtures can be considered as a viable practice from the technical and environmental point of view, contributing with safe alternatives of final waste disposal.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. Este trabalho tem como objetivo estudar o uso de materiais alternativos para utilização em pavimentação, tendo em vista regiões com carência de materiais granulares e solos com baixa capacidade de suporte. A área de pesquisa está situada na Província Petrolífera de Urucu, localizada no município de Coari-AM que, aliado aos fatores já mencionados, é caracterizada por chuvas intensas na maior parte do ano, tornando alto o custo para as obras de pavimentação e baixa a sua durabilidade. Desta forma, estudou-se a incorporação de fibras na massa de solo, fixando seu teor em 0,50% e variando seu tipo e comprimento. Foram estudadas as fibras lisas e corrugadas, nos comprimentos de 12 mm e 24 mm, assim como 25 mm e 50 mm, respectivamente. Com o intuito de melhorar a interação solo-fibra, foi estudado um teor de areia a fim de incorporá-la aos ensaios, avaliando a relação entre a sucção e o ganho de resistênciaà tração. Em relação ao comportamento mecânico, foram realizados ensaios de compressão simples com diferentes formas de umedecimento das amostras. Paralelamente aos ensaios com fibras, foi estudada a utilização de geocélulas com incorporação de solo local, assim como nas camadas de suporte. Primeiramente foram avaliados os ensaios com materiais alternativos, a fim de representar qualitativamente as características do comportamento dos materiais encontrados em campo. Por conseguinte, também foram realizados ensaios com os alvéolos em geossintéticos, tendo os mesmos preenchidos com as misturas de solos já estudadas. De maneira geral os resultados apontaram que as fibras lisas de 12 mm assim como as fibras corrugadas de 25 mm apresentaram melhor comportamento, uma vez que contribuíram para melhora do comportamento em relação à resistência à tração e a sucção. Em relação aos ensaios com os alvéolos em geossintéticos, os resultados mostraram um melhor comportamento para o solo natural como camada de suporte e os alvéolos preenchidos com fibra corrugada, contribuindo para a melhora da interação do sistema. Ce travail a pour but d'étudier l'utilisation de matériaux alternatifs pour l´aplication dans oevres de chaussées, une fois qu ´il y a des région avec la manque de matériels pierreux et sols avec basse capacité du support. La zone de recherche se trouve dans la province Urucu, située dans la ville de Coari-AM que, en même temps que les facteurs déjà mentionnés, se caractérise par de fortes précipitations la majeure partie de l'année, ce qui rend le coût élevé des travaux de pavage et de faible à sa durabilité. Ainsi, nous avons étudié l'incorporation de fibres dans la masse du sol, définissant sa teneur à 0,50% et en faisant varier sa longueur et le type. Fibre lisse et ondulée ont été étudiés dans le 12 mm et 24 mm de longueur et 25 mm et 50 mm, respectivement. Afin d'améliorer l'interaction sol-fibre, une teneur en sable a été étudiée en vue de l'incorporer à l'essai, l'évaluation de la relation entre l'aspiration et le gain résistance à traction. En ce qui concerne le comportement mécanique, des tests simples de compression avec différentes formes d'amortissement des échantillons ont été effectués. Parallèlement aux tests avec des fibres, à l'aide de géocellules avec incorporation dans le sol locale, ainsi que les couches de support a été étudié. D'abord, ils ont évalué les essais avec des matériaux alternatifs afin de représenter qualitativement les caractéristiques de comportement des matériaux trouvés sur le terrain. Par conséquent, les tests ont été menés aussi avec les puits de géosynthétiques, ayant le même rempli de mélanges de sol ont été étudiés. En général, les résultats ont montré que les 12 mm de fibres plates ainsi que des fibres ondulé de 25 mm ont montré une meilleure performance, car il contribue à l'amélioration des performances par rapport à la résistance à la traction et suction. Dans les essais avec les alveoles de géosynthétiques, les résultats ont montré un meilleur comportement au sol naturel comme une couche de support et les alveoles remplis de fibre ondulée, ce qui contribue à l'amélioration de l'interaction du système.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. Nas obras de engenharia e em especial na geotecnia, o comportamento dos materiais empregados é estudado, geralmente, considerando-se suas propriedades e características. As diferentes interações entre os componentes de um material atuam nas respostas que esse material apresenta sob diferentes situações de solicitação, tornando-se relevante compreender esses componentes e como eles interagem. Os componentes, os fenômenos que neles e/ou entre eles atuam e as solicitações impostas ao sistema refletem não só no comportamento, mas também na própria estrutura, todos em sinergia. A principal motivação desse trabalho é colocar em destaque a importância de se conhecer a microestrutura dos solos tropicais de modo a fazer um aporte na compreensão dos resultados de ensaios e análises realizadas, que levem, por exemplo, a melhores projetos e execução de aterros, barragens de terra, rodovias e obras geotécnicas em geral. A metodologia desta pesquisa envolveu a coleta de amostras deformadas e indeformadas ao longo de um poço com 12 metros de profundidade, realizado em um perfil de solo tropical. Essas amostras foram submetidas à caracterização física, ensaios de compactação, ensaios de resistência à compressão simples, ensaios de tração indireta por meio da compressão diametral, análise microestrutural do solo em estado natural e compactado e usadas na determinação de curvas características de retenção de água. O estudo foi realizado para quatro diferentes profundidades de modo a cobrir o perfil de intemperismo como um todo, solo altamente intemperizados: 2 e 5 m; solo de transição: 8,6 m; solo saprolítico: 11,6 m. A influência do processo de compactação na microestrutura do solo foi analisada comparando-se os métodos estático e dinâmico. Avaliou-se, no estudo, a relação entre a condição de compactação e a microestrutura do solo. O modelo tradicional proposto com base em estudos realizados sobre solos oriundos de regiões temperadas requer reavaliação considerando-se o perfil de intemperismo tropical, tendo em vista que, nesse caso, as partículas contidas nos agregados ou nos pacotes de argila possuem menor liberdade para o rearranjo que as partículas individualizadas presentes nos solos sedimentares de região temperada. Salienta-se que os solos tropicais já se distinguem dos demais por sua estrutura no estado natural, o que realça a importância de suas avaliações estruturais quando compactados. In engineering interventions, especially geotechnical ones, the behavior of the materials used is generally studied considering its properties and characteristics. The different interactions between the material's components influence on the response that the material presents to different situations, making it important to understand such components and their interactions. The components, the phenomena acting within and between them and the loads imposed to the system reflect not only on its behavior but also on its structure, all together. The motivation of this work is to highlight the importance of understanding the microstructure of tropical soils. Thus, the author expects to make a contribution towards better analyzing test results and design situations, leading, for example, to the conception of better projects and building procedures of landfills, earth dams, roads and geotechnical interventions in general. The methodology of this research involves the extraction of disturbed and undisturbed samples over a 12 meters deep pit, in a tropical soil profile. These samples were subjected to physical characterization, compaction tests, simple compression strength tests, indirect tensile tests by diametral compression and microstructural analysis of the soil in both natural and compacted states. Also, the samples were tested to determine the soil’s characteristic water retention curves. The study was conducted by taking samples from four different depths to cover the whole weathering profile. The profile consists of: highly weathered soil - 2 and 5 m; transition soil - 8.6 m and saprolite: 11.6 m. The influence of the compaction process to soil’s microstructure has been analyzed by comparing the static and dynamic methods. In the present study, the relationship between the compaction condition and soil’s microstructure has been established. The standard model presented in the literature is based on studies performed on soils from temperate regions, thus it requires reevaluation when applied to soils from a tropical weathering profile. This comes from the fact that in the latter case, the particles contained in the aggregates or in the clay packages have less freedom for rearrangement while compared to the individual particles present in sedimentary soils from temperate regions. It is important to notice that tropical soils already differ from others with respect to their structure in natural state, which enhances the importance of their structural assessments when compacted.

Submitted by Ruth Quaresma de Freitas (ruth_quaresma@hotmail.com) on 2019-04-15T15:36:36Z No. of bitstreams: 1 ALICE GONZAGA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGECA 2014..pdf: 3812552 bytes, checksum: 91eedebd9c6c5fb48df42ba94da0a823 (MD5) Made available in DSpace on 2019-04-15T15:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALICE GONZAGA DE OLIVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGECA 2014..pdf: 3812552 bytes, checksum: 91eedebd9c6c5fb48df42ba94da0a823 (MD5) Previous issue date: 2014-10-31 A indústria têxtil, pioneira no processo de industrialização no Brasil, é relevante para a economia brasileira, sendo considerada a 2º maior geradora do primeiro emprego e responsável por cerca de 4% do PIB total brasileiro. Entretanto, apesar desta peculiaridade também produz alta quantidade de resíduos em seu processo final de fabricação. Este resíduo, também conhecido como lodo têxtil, possui composição variável formado basicamente por água (resultante do processo produtivo) óxidos de minerais (constituintes de pigmentos de tecidos e de substâncias usadas no tratamento de efluentes) e matéria orgânica. As indústrias procuram fazer o descarte correto do material sem causar tantos danos ao meio ambiente e a saúde dos colaboradores, porém mesmo em aterros sanitários há um impacto ambiental considerável. A utilização de solos estabilizados com o emprego de resíduos podem ter vantagens técnicas, econômica e ambientalmente corretas. Este trabalho de pesquisa teve como objetivo verificar a utilização da técnica de solidificação/estabilização com o lodo para aplicação em base e subbase de pavimentos. A metodologia utilizada para realização da fase experimental da pesquisa foi empírico e com adoção de um suporte teórico, baseado na revisão da literatura e na escolha dos métodos de ensaios. As atividades relacionadas a esta fase foram divididas em quatro etapas: ensaios de caracterização, estabilização granulométrica, estabilização química e caracterização ambiental do resíduo. Baseado nos resultados obtidos na primeira etapa foi adotado o percentual de 10% para a incorporação do lodo têxtil na mistura e, optou-se em adicionar o cimento como estabilizante, nos teores de 1%, 3%, 5% e 7%. Os sucessivos incrementos do teor dos estabilizantes nas misturas tiveram como consequências alterações significativas nos valores obtidos no Índice de Suporte Califórnia – ISC (%), na Resistência a Compressão Simples - RCS (kPa), na Resistência a Tração – RT (MPa) e no Módulo de Resiliência - MR (MPa). Os melhores resultados mecânicos obtidos na etapa de estabilização química foram com a incorporação de 5%e 7% de cimento. Portanto, conclui-se que a utilização do resíduo em base e subbase de pavimentos implica uma alternativa viável para a redução do grave problema ambiental que é a destinação correta do resíduo. The textile industry, which is pioneer in the industrialization process in Brazil, is relevant for the Brazilian economy, being considered the second largest generator of first employment and responsible for about 4% of the total Brazilian GDP. However, despite this peculiarity, this industry also produces large amounts of waste in its final manufacturing process. This residue, also known as textile sludge, has a variable composition consisting mainly in water (resulting from the productive process), mineral oxides (constituents of pigments in fabrics and substances used in effluent treatment) and organic matter. Industries seek to properly dispose of the material without causing much damage to the environment and employee health. Nevertheless, even in landfills there is a considerable environmental impact. The use of stabilized soils with the addition of waste can provide technical, economical and environmentally correct advantages. This research aimed to examine the use of the technique of solidification / stabilization with the sludge to be applied in base and subbase pavement layers. The methodology used to perform the experimental phase of the research was empirical and with adoption of a theoretical support, based on the literature review and the choice of test methods. Activities related to this phase were divided into four steps: characterization tests, particle size stabilization, chemical stabilization and environmental characterization of the waste. Based on the results obtained in the first step, it was adopted the percentage of 10% for the incorporation of textile sludge in the mixture, and it was decided to add the cement as a stabilizer in the percentages of 1%, 3%, 5% and 7%. Successive increments of the content of stabilizers in the mixtures had significant consequences such as changes in the values of California Bearing Ratio – CBR (%), Compressive Strength – CS (kPa), Tensile Strength – TS (MPa) and Resilient Modulus – MR (MPa). The best mechanical results obtained in the chemical stabilization phase were with the incorporation of 5% and 7% of cement. Therefore, it is possible to conclude that the use of waste in base and subbase of pavements is a viable alternative to the reduction of the environmental problem caused by the incorrect disposal of the waste.

Os processos erosivos são fenômenos que envolvem sérios problemas ambientais, sociais e econômicos, tais como: perda da produtividade dos solos, assoreamentos de rios e lagos, deslizamentos em áreas de risco e o comprometimento de serviços públicos. Aspectos como o clima, o relevo, o tipo de solo e o uso e ocupação do solo pelo homem são determinantes no entendimento da suscetibilidade de um terreno aos processos erosivos hídricos. Contudo, em se tratando de regiões tropicais, dois aspectos apresentam relevante importância nos estudos de erodibilidade: a não saturação e o grau de intemperização. Desta forma, o presente estudo tem como objetivo geral a análise da influência da sucção e do grau de laterização na erodibilidade dos solos, destacando parâmetros importantes para a realização de ensaios de erodibilidade. Foram selecionadas 02 (duas) regiões próximas ao município de Goiânia com características pedogenéticas distintas, uma com ocorrência de solos jovens (ou mesmo intermediário, conforme foi constatado) e outra onde os processos de intemperismo agiram mais intensificadamente, correspondentes a um solo do tipo Cambissolo e do tipo Latossolo, respectivamente. Em cada local foram coletadas amostras deformadas e indeformadas com a finalidade de realizar ensaios de caracterização convencional e específicos para solos tropicais, curvas características solo-água e ensaios de erodibilidade dos solos. Como resultado, obteve-se que ambos os solos são lateríticos, apresentando desde minerais primários até óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio. A curva característica solo-água resultou em formato bimodal para o Latossolo, devido à presença de micro e macroporos, e com distribuição heterogênea para o Cambissolo, devido à presença de grãos de variados tamanhos. Por fim, na análise dos processos erosivos, constatou-se que, em geral, as amostras com menores valores de sucções iniciais apresentaram-se mais resistentes à erodibilidade superficial e à estabilidade quando inundados. No ensaio de Inderbitzen a amostra de Latossolo demonstrou-se mais susceptível aos processos erosivos laminares do que a amostra de Cambissolo, devido à baixa vazão do fluxo de água. Já no ensaio de desagregação total e parcial, as amostras do Latossolo apresentaram-se bem coesas, ao contrário do ocorrido nas amostras do Cambissolo. Environment, socials and economics problems are related with erosive process, like: loss of soil productivity, silting of rivers and lakes, landslides in areas of risk and commitment of public services. Aspects such as climate, topography, soil type and the use and occupation of land by humans are decisive in understanding the susceptibility of a site to water erosion. However, in the case of tropical regions, two aspects have relative importance in studies erodibility: non saturation and weathering degree. In this way, the present study aims to analyze the suction effect and laterization degree in erodibility soil, emphasizing important parameters for carried out erodibility tests. Therefore, were selected two (02) areas near the city of Goiânia with distinct pedogenetic characteristics, one with younger soils (or even intermediate, as observed during the study) and another where weathering processes acted more intense, corresponding to a Cambisol soil type and a Oxisol type, respectively. In each site were collected disturbed and undisturbed samples with the aim to perform characterization tests, tropical soils tests, soil water retention curves and erodibility tests. On results were noted that both samples are a lateritic soils, presenting even primary minerals and iron oxides. The adjusting of soil water retention curves results on a bimodal shape for the Oxisol type due to the presence of micro and macropores, and with heterogeneous distribution shape for Cambisol Type, due the presence of grains on different sizes. At finally, the analysis of erosion, in general, results that the samples with lower initial suctions were more resistance to laminar erosions and in the processes of slope stability when submerged. On the Inderbitzen tests, the Oxisol showed be more susceptible to the erosive processes than the Cambisol type, probably because of the lower flow of the water. In the total and partial disintegration test, the samples of Oxisol demonstrate to be a good cohesive soil, opposite behavior have the Cambisol samples. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2014. As Estações de Tratamento de Água (ETA) e de Esgoto (ETE) geram como subprodutosde sua operação uma grande quantidade de lodo, que é considerado resíduo sólido pela ABNT10.004/2004 (Associação Brasileira de Normas Técnicas). A disposição final dos resíduos, semum adequado gerenciamento, pode resultar em danos aos seres humanos e ao meio ambiente constituindo-se em passivo ambiental a evitar. Este trabalho teve como finalidade verificar a possibilidade de utilização dos referidos resíduos em concreto betuminoso usinado a quente proporcionando a sua melhoria de comportamento, sem levar em conta nessa fase inicial os custos diretos do tratamento e nem do passivo ambiental. Para possibilitar a incorporação dos resíduos lodos de ETA e de ETE no Concreto Asfáltico utilizou-se um moinho mecânico a fim de tornar o material passante pela peneira número 200. Os resíduos foram adicionados à misturas de duas formas: i) via úmida; ii) via seca. Na primeira, se colocaram em várias temperaturas de secagem (200°C, 300°C, 500°C, 800°C e seco ao ar) ao ligante asfáltico, já no segundo caso, realizando secagem a 175 °C para logo ser adicionado ao agregado miúdo. A interação ligante-lodos foi avaliada por meio dos ensaios de massa especifica, consistência e perda de massa ou variação RTFOT. Os lodos de ETA calcinados a 500°C apresentaram melhoria nas propriedades mecânicas e de adesividade. Já os lodos de ETE, secos à temperatura de aquecimento do ligante, e adicionados sobre o agregado miúdo apresentaram incrementos nas propriedades mecânicas. O estudo permitiu concluir que a utilização dos lodos de ETA ede ETE no concreto betuminoso para fins de construção rodoviária é viável quanto aos aspectos técnico e ambiental, sendo que pesquisas futuras serão importantes para um maior entendimento do comportamento dessas misturas e validação das conclusões a que se chegou. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT Water Treatment Stations (WTS) and Sewage Treatment Stations (STS) generates alarge amount of sludge as products of their operations, these products are considered solid wasteby the ABNT 10004/2004 (Associação Brasileira de Normas Técnicas), and, without a propermanagement, the final disposal of waste can result harmful to the humanity and to theenvironment by cause pollution. So, that is an environmental issue to be avoided. This studyaimed to verify the usability of such waste in asphalt binders for hot asphalt concrete to knowif is this mixture could provide an improvement in its behavior, without taking into account, inthis initial phase, the direct costs of treatment and/or environmental liabilities. To facilitate theincorporation of WTS and STS sludge waste into the asphalt concrete was used a mechanicmill, in order to make the material pass through the sieve number 200. The residues were addedto the mixture by two ways: i) dry, and ii) wet. The first mixture was made subjecting thesamples to several high drying temperatures (200°C, 300°C, 500°C, 800°C and air dried) tothen add the asphalt binder; in the second case, the sludge was dried at 175 °C and added intothe fine aggregate. The sludge-ligand interaction was evaluated by the specific gravity tests, theconsistency and by the weight loss or variation RTFOT. The calcined WTS sludge (500 °C)showed improvement in mechanical and adhesion properties. While the STS sludge, dried atthe binder heating temperature, and added over the fine aggregate, showed increase only inmechanical properties. Therefore, the study conclude that the use of WTS and STS sludge’s inasphalt concrete, for road construction, is viable for technical and environmental aspects,however, future studies are needed to validate these results.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. As condições geológicas e topográficas brasileiras e a própria cultura tem conduzido quase sempre à opção pela construção de barragens de terra e terra e enrocamento para fins de geração energia. Sua viabilização técnica e econômica passa pela definição de materiais de construção apropriados. Com base nos materiais disponíveis é definida a seção tipo, sendo frequente a concepção de modelos constituídos de núcleo e espaldares. Nessas seções enquanto os espaldares objetivam dar estabilidade ao maciço, o núcleo tem por objetivo propiciar a retenção da água. Na seção da barragem o estado de tensões e, portanto, as deformações variam segundo o ponto considerado, sendo relevante a análise do comportamento do solo segundo a trajetória de tensões. Todo esse contexto motivou a realização desta pesquisa, em que é estudado o comportamento mecânico do solo compactado para utilização em barragens tendo como princípio fundamental a avaliação desse comportamento quando o solo é submetido a diferentes condições de solicitação até a plastificação. As três amostras de solo estudadas apresentam comportamentos distintos, sendo uma areia siltosa, uma argila arenosa e uma areia argilosa. Para o estudo do comportamento mecânico fez-se uso de estabilizante químico (cal hidratada CH-I). As discussões e conclusões apresentadas nesta pesquisa para a análise de estado limite são importantes e devem ser consideradas na análise do comportamento mecânico de solos compactados e estabilizados. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT Brazilian topographic conditions and the culture itself has been conducted, almost always, to the option to construct earthfill and earth/rockfill dams for power generation purposes. The technical and economic viability goes to the definition of the appropriate construction materials. Through the available materials the default cross-section is defined, in which the impervious core and abutments models are frequently chosen. In this kind of cross-sections the abutments intend to stabilize the fill while the core’s function is to retain water. In the dam’s cross-section stress state and, therefore, strains varies according the considered point, being relevant the soil behavior analysis according to the stress paths. All this context motivated the realization of this research, where the mechanical behavior of compacted soils for use in dams is studied, having as fundamental principle the evaluation of this behavior when the soil is submitted to different conditions of solicitations until it’s yielding. The three soil samples studied have different behaviors, being a silty sand, sandy clay and clayey sand The mechanical behavior study was made by using chemical stabilizer (lime – CH-I). The discussions and conclusions shown in this research for the limit state analysis are important and should be considered in the mechanical behavior of compacted and stabilized soils analysis.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia civil e Ambiental, 2013. Este trabalho apresenta um estudo de execução de estacas cravadas ou escavadas em solos lateríticos. É fato conhecido que as previsões de comprimento de estacas com base em fórmulas brasileiras de capacidade de carga são muito conservadoras quando essas estacas são executadas em solos de formação laterítica. Deu-se ênfase ao comportamento dos solos lateríticos na interface estaca-solo para explicar a diferença da profundidade alcançada pelas estacas e aquela obtida pelos métodos convencionais de cálculo de capacidade de carga estática de estacas, bem como a estimativa das cargas por meio de fórmulas dinâmicas. Para tanto, foram escolhidas algumas obras nas quais foram executados ensaios de carregamento dinâmico e controle via repique elástico ou provas de carga estática. As obras foram executadas no Distrito Federal e no estado do Paraná. As estacas foram executadas em uma camada de solo argiloso cujos primeiros metros formam a camada de argila porosa do manto intemperizado superficial existente no Distrito Federal e em Londrina. São apresentados alguns métodos de cálculo de capacidade de carga estática das estacas, e fórmulas dinâmicas para estacas cravadas. São apresentados os resultados de ensaios de carregamento dinâmico e de provas de carga estáticas executadas nas obras. Os valores reais obtidos em campo para várias estacas em solos lateríticos e para uma estaca em solo não intemperizado são comparados com os respectivos valores obtidos com base em uma fórmula de capacidade de carga estática. Concluiu-se que a resistência de atrito real de estacas cravadas ou escavadas em solos lateríticos é cerca de duas vezes o valor previsto pelas fórmulas convencionais brasileiras de capacidade de carga estática e dinâmica. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT This thesis presents a study on driven and bored piles in lateritic soils. It is well known that the lengths of piles predicted by Brazilian conventional static and dynamic pile load capacity methods are very conservative when these piles are driven or drilled in lateritic soil formations. Emphasis was given to lateritic behavior of soil in the pile-soil interface to explain the difference of actual smaller depth achieved by the piles and those obtained by using conventional pile load capacity methods and by dynamic formulas. Therefore, were chosen some job sites in which dynamic load tests, static load tests and elastic deformations were measured. The piles were built in a layer of clay soil whose first meters constitute the superficial weathered porous clay mantle existing in the Federal District and Londrina. The methods of static load capacity and the pile-driving formulas for estimating these ultimate bearing capacities are also presented. Results of the actual values obtained in the field to several piles in lateritic and one in not weathered soil, by using dynamic increasing energy loading tests and static loading tests are compared with the estimated bearing capacity based on static formula. It is concluded that the actual friction resistance for piles driven or bored in lateritic soil is about twice those predicted by conventional Brazilian static and dynamic formulas.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. O solo é produto da síntese dos demais elementos do meio físico, tais como clima, rocha e relevo. O arranjo desses elementos apresenta uma fragilidade inerente passível de ser potencializada por formas de uso e cobertura do solo, resultando em impactos como a erosão acelerada, alagamento, inundações e assoreamentos. Sendo assim, a multidisciplinaridade científica é fundamental para o entendimento tanto do solo como dos processos erosivos que o acometem. A cidade de Anápolis no estado de Goiás tem sua área urbana e periurbana intensamente afetada por esses processos. Essa pesquisa analisou a referida área que possui 415 km2 enfocando pontualmente 7 voçorocas representativas dos processos erosivos na cidade, entre as quais 5 tiveram o comportamento geotécnico analisado. O entendimento desses processos e a avaliação da suscetibilidade desses terrenos buscou explicações nos elementos do meio físico e uso e cobertura do solo por meio de levantamentos e análises cartográficas; no comportamento geotécnico do solo por meio de campanha de ensaios laboratoriais. Além disso, também foram analisadas qualitativamente, por meio de entrevistas, as implicações das erosões na qualidade de vida da população que habita seu entorno. Anápolis está inserida na área de clima tropical subúmido e sua geologia é composta por quatro unidades estratigráficas: Complexo Granulítico Anápolis-Itauçú, Grupo Araxá Sul de Goiás, Coberturas Detrito-Lateríticas e Depósitos Aluvionares. Geomorfologicamente está inserida no Planalto Central Goiano na subunidade do Planalto do Alto Tocantins-Paranaíba. Distingue-se três modelados de relevo em Anápolis: Modelado de Aplanamento composto por Topos Planos e Rampas de 1ª e de 2ª geração; Modelado de Dissecação compreendidos por Baixas Vertentes, Morros e Cristas; Modelado de Acumulação constituído por Planícies Fluviais e Terraços Fluviais. No que se refere ao aspecto geomorfológico é possível notar um padrão claro de ocorrência das voçorocas nas cabeceiras de drenagem e baixas vertentes, onde predominam elevadas declividades, diversidade altimétrica alta e nível d’água mais próximo a superfície. Pedologicamente predominam latossolos na porção leste e argissolos em associação com cambissolos e neossolos litólicos na porção oeste. A caracterização geotécnica dos solos das voçorocas apontam para presença de um horizonte laterítico sobreposto a um horizonte saprolítico. Mineralogicamente os solos lateríticos apresentaram uma proporção significativa de gibbsita e alguma quantidade de caulinita, óxido de ferro e quartzo. Já nos solos saprolíticos ocorreu aparecimento de minerais 2:1 tais como ilita e montmorilonita. A porosidade dos solos é predominantemente alta sendo os solos lateríticos mais porosos. Do ponto de vista granulométrico verificou-se que as amostras de solo possuem no estado natural característica textural muito arenosa. Os estudos de comportamento hidromecânico revelaram uma prédisposição a erodibilidade, com perda de massa relevante nos ensaios realizados. A forma de ocupação do solo urbano, favoreceu o surgimento de processos erosivos em diversas partes da cidade. Nesse âmbito destacam-se os sistemas de arruamento impróprios para as condições do meio físico e a ausência ou ineficiência do sistema de drenagem de águas pluviais. Esses fatores favorecem a concentração do escoamento superficial e potencializam a energia cinética de fluxo. Nos cenários de suscetibilidade a inundação toda a zona central de Anápolis possui moderada à muito alta suscetibilidade à inundação sendo caracterizada fisicamente pela planície de inundação do rio das Antas e também por uma ocupação urbana consolidada e adensada. Verificou-se que além dos danos ambientais as erosões provocam danos diretos à qualidade de vida e à segurança dos moradores. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT Soil is a product generated from the synthesis of the physical environment elements, such as climate, rock and landform. The arrangement of these elements represents an inherent fragility that can be power up by the way land use and coverage is performed, with can result in impacts such as accelerated erosion, flood, overflow and siltation. Therefore, the scientific multidisciplinarity is fundamental to understand both soil and its erosion processes. The city of Anápolis in the state of Goiás has its urban and periurban area highly affected by these processes. This research analyzed this area, with have 415 km², focusing on 7 gullies that are representative of the city’s erosion processes, 5 of them had its geotechnical behavior analyzed as well. The understanding of these processes and the land susceptibility assessment searched explanations in the physical environment elements and land use and coverage, through cartographic analysis and evaluation and in the geotechnical behavior through laboratorial tests campaign. Furthermore, through field surveys, the erosions implications in the quality of life of the nearby population was qualitatively analyzed. Anápolis is within a sub-humid tropical climate area and its geology is composed by four stratigraphic units: Anápolis-Itauçú Granulitic Complex, Goiás South Araxá Group, Detritic-Laterite Covering and Alluvial Deposit. In the field of geomorphology, the area is within Goiás central plateau in the subunit of high Tocantins-Paranaíba plateau. Three landforms are distinguished in Anápolis city: flat landform composed by flattened tops, 1st and 2nd generation ramps; dissected landform composed by bottom slopes, hills and crests; accumulation landform composed by fluvial plains and fluvial terraces. In the geomorphological aspect, a clear pattern of gully occurrence is noticed in the bedside drainage an in the bottom slopes, where prevail steep declivities, high altimetry diversity and water level close to the surface. As for pedology, latosols prevails in east portion and argisoils associated with inceptisols and udorthent prevails in the west portion. Geotechnical characterization of gully’s soils indicates the presence of a lateritic horizon over a saprolitic horizon. Mineralogically the lateritic soils presented a significant proportion of gibbisite and some amount of kaolinite, iron oxide and quartz. In the saprolitic soils was observed 2:1 minerals, like illite and Montmorillonite. The soil porosity is mainly high and the lateritc one is more porous. In the view of grain size distribution, the natural state samples presented a very sandy texture. Studies of the hydromechanics behavior revealed a soil pre-disposal to erode, as soil mass loss was relevant in the performed tests. The way urban land is occupied, favored the origin of erosive processes in many parts of the city. In this context is pointed out the inappropriate street layout for the physical environment conditions and the inefficiency or inexistence of rainwater drainage system. These factors favors superficial runoff concentration and power up the flux kinetic energy. In the flood susceptibility sceneries all Anápolis downtown zone presented moderate to high flood susceptibility, being physically characterized by the Antas river floodplain and by a dense and consolidated urban area. It was also verified that, besides the environmental damages, the erosions causes direct damages to the quality of life and safety of the dwellers.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. Atualmente os avanços na indústria e o crescimento populacional exigem uma infraestrutura de maior qualidade que se ajuste às exigências técnicas, econômicas e ambientais vigentes. Nesse sentido é de vital importância o desenvolvimento de materiais de melhor qualidade em obras de infraestrutura rodoviária, devido à deficiente disponibilidade de materiais que atendam os requisitos mencionados anteriormente. A biotecnologia constitui-se em uma nova área de estudo que oferece alternativas que podem ser ambientalmente sustentáveis com resultados promissores na área da engenharia. Em geotecnia são relativamente poucos os estudos no âmbito do uso da biotecnologia, em especial na área de pavimentação, com fins de melhorar as propriedades mecânicas dos solos, a partir da utilização dos micro-organismos endógenos dos mesmos. Esta tese apresenta o estudo da variação das propriedades físicas e mecânicas de um perfil de solo laterítico proveniente do Campo Experimental de Fundações e Ensaios de Campo do Programa de Pós-graduação da Universidade de Brasília (UnB), mediante o uso de processos biotecnológicos baseados na indução da precipitação de carbonato de cálcio (CaCO3), para tal fim foram empregados dois tipos de agentes indutores, o primeiro denominado meio nutritivo B4 e o segundo foi um meio usando enzima urease proveniente do feijão de porco (Canavalia Ensiformis). Os estudo preliminares indicaram ser o meio B4 o mais apropriado para o tratamento sendo ele adotado na continuidade dos estudos. Para o desenvolvimento da pesquisa utilizou-se o solo natural e tratado compactado na energia Próctor intermediária em duas condições de umidade, ótima e ótima menos 3%. Utilizou-se na pesquisa dois tipos de cura: em laboratório e com os corpos de prova enterrados no campo. Os ensaios foram realizados sob condições de trabalho similares nos dois tipos de cura utilizados, para assim determinar as variações das propriedades do solo devidas ao tratamento. Apenas quanto à resistência à tração foram marcantes as melhorias no comportamento mecânico do solo com a adição do meio nutritivo. No caso dos ensaios de compressão simples e CBR não houve qualquer ganho para as condições de tratamento utilizadas. A viabilidade de uso do meio nutritivo B4 como indutor de precipitação de CaCO3, e, portanto, como agente estabilizador do solo, está sendo analisada para outras condições de tratamento antes de se formar uma opinião mais concreta sobre a sua ineficiência para fins de melhorias de solos para uso em estruturas de pavimento. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT Currently the advances in industry and population growth require an infrastructure of higher quality that fits the technical requirements, economic and environmental regulations. In this sense it is vitally important to develop better quality materials in infrastructure road due to poor availability of materials that meet the requirements mentioned above. Biotechnology is in a new area of study that offers alternatives that can be environmentally sustainable with promising results in the area of engineering. In geotechnical engineering there are relatively few studies on the use of biotechnology, especially in paving, for the purpose of improving the mechanical properties of soils, from the use of endogenous microorganisms thereof. This thesis presents a study of the variation of physical and mechanical properties of a lateritic soil profile from the Experimental Foundations and Field Trials Program Graduate of the University of Brasilia (UnB), through the use of biotechnological processes based on inducing precipitation of calcium carbonate (CaCO3), were employed for this purpose two kinds of inducing agents, the first named B4 nutrient medium and the second was the medium using urease enzyme derived from jack bean (Canavalia ensiformis). The preliminary studies indicated that the B4 is the most appropriate for the treatment, so that it was adopted in final studies of this thesis. To develop the research used the natural and treated soil compacted with intermediary proctor energy in two moisture conditions, optimal and optimal minus 3%. It was used in the survey two kinds of curing: laboratory and buried specimens. The tests were performed under similar working conditions for both types of cure used to determine the variations in the properties of the soil due to treatment. Just the tensile strength exhibited remarkable improvements in the mechanical behavior of the soil with the addition of the nutrient medium. In the case of simple compression tests and CBR there was no gain for the treatment conditions used. The feasibility of using B4 nutrient medium to induce the precipitation of CaCO3, and, therefore, as soil stabilizing agent is being analised for other conditions of treatment before forming a more specific opinion about its inefficiency for the purpose of improvement soil for use in pavement structures. _______________________________________________________________________________________ RESUMEN Actualmente los avances industriales y el crecimiento poblacional exigen una infraestructura con más calidad, que se ajuste a las exigencias técnicas, económicas y ambientales vigentes. En ese sentido es de vital importancia el desarrollo de materiales de mejor desempeño en obras de infraestructura vial, debido a la deficiente disponibilidad de materiales que atiendan los requisitos mencionados anteriormente. La biotecnología se constituye como una nueva área de estudio que ofrece alternativas que pueden ser ambientalmente sustentables con resultados alentadores en la ingeniería. En geotecnia son relativamente pocos los estudios en el ámbito del uso de la biotecnología, especialmente en pavimentación, con fines de mejorar las propiedades mecánicas de los suelos, a partir del uso de los micro-organismos endógenos de los mismos. Esta tesis presenta el estudio de la variación de las propiedades físicas y mecánicas de un perfil de suelo laterítico proveniente del Campo Experimental de Fundaciones y Ensayos del programa de Post-grado de la Universidad de Brasilia (UnB), mediante el uso de procesos biotecnológicos basados en la inducción de la precipitación de carbonato de calcio (CaCO3). Para tal fin se emplearon dos tipos de agentes inductores, el primero denominado medio B4 y el segundo fue un medio usando la enzima ureasa proveniente del fríjol Canavalia Ensiformis. Los estudios preliminares indicaron que el medio B4 es más apropiado para el tratamiento, por eso fue adoptado para los estudios finales de la investigación. Para el desarrollo de la investigación el suelo con y sin tratamiento, compactado con la energía Próctor Intermediaria en dos condiciones de humedad de compactación, óptima y óptima menos 3%. Se utilizó dos tipos de cura: en laboratorio y enterrando los especímenes de prueba en campo. Los resultados revelaron que con el tratamiento hubo una mejoría considerable apenas en la resistencia a la tracción. En los ensayos de compresión simple y de mini-CBR no hubo una ganancia de resistencia en las condiciones de ensayo utilizadas. La viabilidad del uso del medio B4 como inductor de precipitación de CaCO3, y por lo tanto, como agente estabilizador del suelo, esta siendo analizada para otras condiciones de tratamiento antes de formar una opinión más concreta sobre su ineficacia con fines de mejoría del suelo para su uso en estructuras de pavimento.