Comportamento de fundações superficiais em solos cimentados

Abstract

O presente trabalho consiste no estudo do comportamento de fundações superficiais assentes sobre uma camada de solo arenoso artificialmente cimentado. Em particular, investigou-se o caso de carregamento estático, vertical, concêntrico, em modelo reduzido, visando o entendimento dos fenômenos de interação solo-estrutura. A interpretação dos resultados é feita através de simulações numéricas utilizando a teoria de Mecânica de Fraturas. Na parte experimental, com sapatas apoiadas diretamente sobre areia, observou-se a repetibilidade dos ensaios em câmara de calibração e deformações inelásticas durante a fase do descarregamento nos ciclos. Nos ensaios com solos cimentados sem geossintéticos, notou-se a importância do grau de cirnentação no comportamento da sapata, da densidade da areia subjacente e, de forma menos significativa, do grau de compactação baseado em Proctor Normal e Intermediário. As primeiras trincas foram observadas a pequenos valores de deformações, iniciando sempre por uma fissura de tração no centro da placa. Nos ensaios com geotêxteis, constatouse que o material simplesmente não era solicitado anteriormente à ruptura. Quando o geossintético entrava em carga, o padrão de fissuras se tornava aleatório. Nas simulações numéricas ficou demonstrado que a propagação de fissuras é o fator que controla o comportamento do elemento de fundação. O modelo numérico utilizado e aperfeiçoado no presente trabalho reproduz corretamente efeitos de escala e permite simular os fenômenos de fratura típicos do material. A eficácia de cada parâmetro constitutivo do solo pode ser analisada numericamente, destacando-se a densidade relativa do material de sub-base e do material cimentado, o módulo de elasticidade, a deformação crítica de ruptura e a energia específica de fratura.

Irnprovement of the mechanical characteristics of soils is an usual alternative to geotechnical engineering, especially for foundation design purposes. In the present work, an experimental program was carried out to investigate the load-settlement behaviour o f shallow foundations on a cemented-soil layer. The footing was subjected to static, vertical, concentric load on a srnall scale laboratory model tests. Nurnerical simulations based on fracture mechanics were used in the analysis of testing results. Repetibility and inelastic strains in load-unload cycles were observed in experimental tests on loose sand. Sand density and bonding were found to be the most important factors in cement-soil tests without geotextiles. First fissures were observed at srnall strains which propagated from the geometrical centre of the plate at the bottom of the cemented layer. Geotextiles used were not sufficient stiff to mobilize shear stress at srnall strains before the inicial propagation of fractures. It is been suggested that fissures control the behaviour of foundations on cemented materiais, as demonstrated by simulations and experimental procedures. Scale effects were correctely taken by the model. Each soil parameter were parametrically analised, showing that relative density o f sub-base sand and elastic modulus, criticai strain at failure and specific fracture energy o f cemented-soils are the parameters that govem footing response.