Cone cíclico : efeito da degradação na resistência de solos granular e fino - Patrocínio, Gracianne Maria Azevedo do (2021)
Carregamento cíclico axial encontra-se presente em numerosas obras de engenharia, como estruturas offshore e aerogeradores. Todavia, o projeto geotécnico é, geralmente, balizado por parâmetros obtidos com a análise de ensaios monotônicos (e.g., cone) que não permitem considerar a degradação dos parâmetros de resistência sob os ciclos de carga. Assim, baseado em uma série de ensaios com um minicone cíclico em câmara de calibração, um método será proposto como alternativa à atual investigação geotécnica de campo. Permitindo assim o estudo do comportamento de solos com ensaios de cone sob condições cíclicas de cravação, e com isso estabelecer uma confiável correlação da degradação do atrito lateral com os ciclos de carga. No estudo em pauta foram avaliados dois materiais diferentes: uma areia e um silte. As condições aplicadas a ambos os materiais foram idênticas. Em termos de degradação da resistência de ponta, areia e caulim apresentam um aumento da resistência que se estabiliza com os primeiros ciclos de carga. Assim, com o aumento do número de ciclos existe uma contínua recuperação da reação do solo na ponta do cone que está relacionanda à gradual compactação nesta região com os ciclos de carga. Em relação ao atrito lateral, com o primeiro ciclo de carga existe a degradação de fs, associada à redução das tensões normais, devido a reversão da carga atuante na luva do cone. Qualitativamente, o comportamento destes solos apresenta um strain-softening em termos de resistência lateral, que se acentua com o aumento do número de ciclos e da amplitude das deformações, até atingir um valor assintótico com aproximadamente 20 ciclos de carga. Contudo, quantitativamente, este comportamento de degradação mostrou-se bastante diferente. Enquanto a areia degrada cerca de 70% da resistência máxima até atingir o valor residual, o caulim degrada apenas 30%. Além disso, se considerarmos que a fadiga por atrito da luva do cone se refere a um valor de resistência lateral sob cargas cíclicas inferior a sem estas cargas, o caulim não apresenta degradação. O comportamento foi associado a fábrica do material: areia com uma matriz de partículas granulares com alto grau de atrito interpartículas vs partículas em placas com baixo atrito interpartículas. Ainda em relação ao comportamento observado, os resultados convergiram para um valor final único de fs, independentemente das condições de estado do material e das características do carregamento cíclico aplicado. Especialmente na areia isto é indicativo de que se atingiu o estado crítico do material direcionando ao limite de resistência do fuste. Um exercício de validação dos dados obtidos com o minicone é proposto, nas condições monotônicas e cíclicas, pela comparação com dados da literatura em cones e ensaios fundações profundas. Este exercício apresentou uma boa concordância entre os resultados, demonstrando a validade dos dados obtidos. Por fim, um modelo matemático da degradação do atrito lateral foi proposto, cujo mostrou excelente ajuste com dados da literatura acerca da degradação da resistência do fuste com os ciclos de carga. O conjunto de resultados compilados apresentam o potencial de nortear projetos em fundações profundas, onde cargas cíclicas sejam relevantes. Além disso, se associados a pesquisas futuras, estes resultados podem viabilizar a utilização do emprego de uma metodologia de CPT cíclico, auxiliando a concepção de projetos de estacas nas condições de carregamento cíclico.