Evaluation of the behaviour of a fibre-reinforced cemented sand under unconfined cyclic loading

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Paula, Thaís Martins de
• Orientador(a): Consoli, Nilo Cesar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Solo cimentado; Comportamento mecânico; Resistência à tração
• Palavras-chave em Inglês: Cyclic loading; Cyclic unconfined compression tests; Fatigue tests; Fibre reinforcement; Cemented sand; Degradation of stiffness
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/221689

Os solos são o denominador comum entre todos os empreendimentos de Engenharia Civil. Entretanto, eles também são o material de construção mais variável, apresentando características heterogêneas e complexas únicas para cada local. Sendo assim, frequentemente as características do solo não atendem às necessidades do projeto de engenharia. A inserção do cimento na matriz do solo proporciona um aumento da resistência e rigidez do material, enquanto que a adição de fibras proporciona um aumento da ductilidade, reduzindo a perda de resistência pós-pico. O comportamento destes compósitos sob condições cíclicas não confinadas, para diferentes tensões, não é completamente conhecido em nível experimental e menos ainda é conhecido em nível de modelo teórico. Neste sentido, esta pesquisa visa analisar experimentalmente o comportamento mecânico da areia cimentada reforçada com fibras sob condições de carga cíclica não confinada, e propor um modelo constitutivo qualitativo para prever seu comportamento para compressão cíclica não confinada do mesmo compósito. Para isso, foi planejado um programa experimental para uma areia siltosa (solo residual de arenito de Botucatu), cimento Portland - CP - Tipo V (ARI), e fibras de polipropileno de 24 mm de comprimento e 0,023 mm de espessura. Foram definidos três pesos específicos aparentes secos (γd) (18, 19 e 19,7 kN/m3), três teores de cimento (3, 5 e 7%) e 0 e 0,5% de fibras. Os testes planejados são divididos em: carregamento monotônico – 5 dosagens de ensaios de resistência à compressão simples e compressão diametral para validar o uso de dados apresentados por Festugato (2011) e testes de tração na flexão. Para ensaios cíclicos (compressão não confinada - CUC e fadiga - CF), foi escolhida uma mistura de referência (18 kN/m3; 5% de cimento) para três cargas aplicadas diferentes (90, 80 e 70%) e duas porcentagens de fibras (0 e 0,5%). A fase monotônica do programa experimental forneceu os valores máximos de carga utilizados na porção cíclica da pesquisa em relação ao η/Civ da mistura. Nos testes CUC, houve um aumento no número de ciclos (N) com a diminuição da carga aplicada. Entretanto, os valores de N diminuíram com a inserção de fibras quando comparados com as porcentagens aplicadas de amostras não reforçadas com fibras. Como a carga máxima para compósitos solo-cimento-fibra foi maior, as amostras reforçadas com fibras foram testadas com as mesmas cargas máximas que as não reforçadas com fibras. Houve uma grande melhoria no comportamento para todas as cargas aplicadas com inserção de fibras. Os dados do módulo de cisalhamento (G) mostraram uma diminuição nos valores totais para as amostras reforçadas com fibra. Houve um decréscimo significativo no G durante os ciclos iniciais. Compósitos que não foram levados a ruptura para os parâmetros indicados apresentaram um ligeiro aumento em G após a perda inicial. Os ensaios de fadiga também mostraram um aumento na Nf com diminuição da carga. Entretanto, as amostras reforçadas com fibras tiveram resultados drasticamente menores, o que poderia ser devido à anisotropia imposta pela inserção de fibras. Finalmente, foi desenvolvido um modelo qualitativo para descrever o comportamento da deformação axial devido à degradação cíclica de G de para testes cíclicos de compressão não confinada.