O solo utilizado para modelagem reduzida é proveniente do Campo Experimental de Araquari, extraído de camadas rasas, na umidade natural e, em laboratório, devidamente seco (por meio de lâmpadas de irradiação) e destorroado.
Para o conjunto de materiais adotado, foi verificada uma relação D/d50 =85, garantindo que os efeitos de escala referentes à dimensão do grão não influenciem o modelo, de acordo com as principais relações expostas no capítulo 2.6.2.1.
Como forma de garantir um diâmetro médio das partículas, uniformizando a seleção de grãos e evitando efeitos de escala, as partículas de solo destorroadas foram então peneiradas em peneira de número #40 (padrão ASTM para areias finas). O total de 1,2 tonelada de solo pronto para ensaios foi então armazenado em local fechado de forma a evitar a variação de umidade da amostragem.
Após a confecção do pluviador e considerando-se uma altura de pluviação constante, 60 centímetros acima da superfície final do solo no tanque, foi realizada uma sequência de ensaios para verificar a homogeneidade e compacidade da areia a partir da técnica escolhida para a reconstituição do solo.
A configuração de pluviação e peso específico utilizados para a modelagem deste estudo foi definida após o enchimento-teste de 13 tanques, variando-se a forma de enchimento (pá ou balde), abertura das telas metálicas (2mm, 5mm e 15mm) e uso de chapas de madeira com furos de diferentes diâmetros (10mm e 19mm) e buscando a relação entre peneiras e diâmetros de furos tais quais proporcionassem uma menor variabilidade de densidade nas direções radial e vertical. Os resultados dos testes de densidade são resumidos no Apêndice D, e exemplos de tela e chapa de madeira na Figura 5.5 e Figura 5.6, respectivamente.
Para se medir e verificar o peso específico da areia foram utilizados como recipientes: cápsulas cilíndricas de alumínio, com paredes finas, 5,5 cm de altura e diâmetros de cerca de 7,5cm; moldes cilíndricos para ensaio Proctor de 1000 cm³, com colarinho, com paredes de maior espessura mas uma massa que garanta a sua imobilidade no decorrer do enchimento; e bandeja plástica rígida, com dimensões de 440 x 285 x 82 mm, permitindo maior representatividade da amostragem ao longo da seção transversal.
Figura 5.5: montagem de tela para homogeneidade da queda de grãos no processo de pluviação. Tela de 5mm com moldura em madeira.
__________________________________________________________________________________________ Bruna Spricigo (spricigobruna@gmail.com). Dissertação de Mestrado. PPGEC/UFRGS. 2019.
Figura 5.6: chapa de madeira com furos de 10mm sobre estrutura do pluviador e tela metálica, para definição da intensidade de queda dos grãos.
Os amostradores foram distribuídos no tanque de forma a melhor recolher informações durante a chuva de grãos, incluindo toda área transversal do tanque e diversas alturas de análise. Diferentes disposições foram testadas como forma de verificar a homogeneidade e definir do peso específico a ser adotado, obtendo-se de forma geral uma semelhança entre os resultados por diferentes recipientes. Como exemplo, mostra-se a distribuição da Figura 5.7, onde também é possível observar os tipos de amostradores utilizados.
Para os casos de grande divergência entre os tipos de amostradores, observada quando utilizada chapa de madeira furada, percebeu-se maior coerência dos resultados obtidos por amostradores de paredes finas e maior área de coleta, considerando que a área de contato da seção transversal (paredes) exerça grande influência na direção e velocidade da queda de grãos após o contato entre partícula e material. A pesagem completa do material durante o enchimento do tanque confirmou resultados de amostras menos densas do que a realidade para os dados coletados com uso do cilindro de proctor.
No decorrer dos ensaios, percebeu-se que o uso das telas apresenta maior influência na homogeneidade de queda das partículas ao longo da área e altura do tanque, com resultados mais similares quando utilizadas em conjunto (Figura 5.8). A relação entre a abertura dos furos e área de abertura total das chapas de madeira, por sua vez, mostrou-se regente da intensidade de queda das partículas e da densidade final do solo.
Figura 5.7: recipientes de amostragem e exemplo de uma das configurações de distribuição no fundo do tanque.
Figura 5.8: camada do solo de Araquari em tanque após processo de pluviação, sem nivelamento.
Desta forma, foi definida a montagem final do ensaio, com uso de tela metálica de 5mm acoplada a tela metálica de 15mm (separadas pela própria moldura das telas) subjacentes à chapa de madeira com furos de 19mm. A forma de enchimento final do tanque foi realizada por uso de baldes, considerando maior otimização de tempo e homogeneidade de queda das partículas na área transversal.
__________________________________________________________________________________________ Bruna Spricigo (spricigobruna@gmail.com). Dissertação de Mestrado. PPGEC/UFRGS. 2019.
A estrutura do pluviador foi protegida com plástico transparente resistente de forma a evitar a perda e suspensão das partículas de areia no ambiente externo ao tanque.
Para o tanque referente ao ensaio de carregamento lateral definitivo, o solo foi adicionado em três camadas, com espessuras respectivas de 31,10 cm, 18,25cm e 18,25cm, as duas primeiras equivalendo-se à altura da base inferior de cada um dos dois tipos de estacas. Buscou-se pluviar ao mínimo 1 centímetro de solo extra em altura, como forma de garantir a mesma densidade após nivelamento.
O peso específico final do tanque, de 14,5 kN/m³, foi considerado a partir da pesagem de todo material pluviado, descontando-se as perdas por pluviação e nivelamento. A média de peso específico mostrou-se similar entre as camadas, verificando a homogeneidade testada nos ensaios prévios e uma influência não considerável devido à altura de queda constante.
O peso específico seco escolhido para o ensaio reduzido equivale a um solo com comportamento medianamente compacto, com Dr = 47% respeitando a caracterização e dados do item 5.3, considerando emín de 0,63 obtido por Chrusciak (2019).
Assim, este ensaio pode ser considerado como representativo da camada de maior profundidade de campo, conforme observado na Figura 5.2. Entretanto, a correta representação do conjunto- protótipo exige a representação reduzida de todas as densidades e camadas observadas in situ. Resultados de ensaios triaxiais com amostras de peso específico similares ou superiores realizados por Lavalle (2017) não mostraram comportamento dilatante.