Aplicabilidade de Novos Materiais Geotécnicos Visando o Reforço de Solos -

Avaliação do Comportamento de Solos Reforçados com Fibra de Coco Através de

Ensaios de Placa em Verdadeira Grandeza

Aluna: Vanessa Rodrigues dos Santos

Orientadora: Michéle Dal Toé Casagrande

Co-orientador: Juan Manuel Girao Sotomayor

Introdução

A industrialização e, por conseguinte a comercialização do coco tem alcançado

um crescimento significativo. Segundo o Cetem, a produção anual de coco no Brasil é

de 800milhões de unidades. Nas cidades litorâneas, a casca de coco chega a representar

80% do lixo gerado nas praias. Este crescente consumo da água de coco está gerando

6,7milhões de toneladas de casca/ano, Senhoras 2003.

Segundo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística), através do LSPA

(Levantamento sistemático da produção agrícola 2010), a produção de coco, em

toneladas, no Brasil, saltou de 1.300.000, no ano 2000, para quase 2.000.000 de

toneladas em 2010.

De acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 10.004, a

casca de coco é classificada como resíduos sólidos urbano de classe IIa, e que devem ser

dispostos em aterros sanitários, que deve priorizar o confinamento seguro, assegurar o

controle de poluição ambiental e proteção à saúde pública e atenuar impactos

ambientais.

Entretanto, as cascas, como outros resíduos são comumente destinados a lugares

inadequados como vazadouros e lixões, ocasionando problemas ambientais. A Casca de

coco verde é um material volumoso e de lenta degradação, ou seja, ainda que seja

direcionada aos aterros sanitários, contribui para diminuir a vida útil dos mesmos.

O crescimento do volume gerado de resíduos e dos custos para a correta

disposição, assim como a conscientização ecológica da sociedade torna imprescindível a

pesquisa por reciclagem ou reuso destes materiais.

Visando aplacar os problemas citados, que surgem tanto nos processos

industriais como comerciais do coco. Verificou-se, então a possibilidade de reaproveitar

a casca de coco sem que haja alterações físicas, modificando apenas seu uso original.

Reutilizando esse rejeito em obras geotécnicas, como reforço de solo em aterros

sanitários, aterros sobre solos moles, estabilidade de taludes, barragens e fundações.

O solo é um material com características variáveis, portanto é comum encontrar

solos que não atendam totalmente as especificações e requisitos para se executar um

projeto. É responsabilidade de a engenharia geotécnica tornar possível tecnicamente a

execução de obras sobre solos que não atendam as especificações.

Um material compósito, segundo Budinski (1996), é a combinação de dois ou mais

materiais que possuem propriedades que as matérias componentes não possuem

originalmente. Portanto, o material compósito é constituído por uma matriz e por um

elemento de reforço, sendo ambos desenvolvidos para otimizar as características inerentes a

cada um destes dois componentes.

Um material compósito fibroso, segundo Matthews e Rawlings (1994), é o

compósito onde o solo desempenha a função de matriz e os reforços são fibras disseminadas

nele. Para o comportamento desse tipo de material compósito, são fatores determinantes o

teor de fibras presentes, o comprimento das fibras, as características do solo, a aderência

entre matriz e reforço e a orientação e a repartição das fibras na matriz. As fibras controlam

a abertura e o espaçamento entre as fissuras, distribuindo de forma mais uniforme as tensões

dentro da matriz.

Como material variável, o solo pode apresentar deformações diferenciais, trincas

e fissuras que podem ocasionar a perda de capacidade de suporte do solo que podem ser

atenuadas através da inserção de fibras.

É possível, então, atender as exigências do projeto modificando as propriedades

do solo existente no local, inserindo material alternativo (resíduos, rejeitos ambientais)

como reforço para o solo, no presente estudo esse material é a fibra de coco. A inserção

desta ao solo contribuirá para que o solo adquira características de resistência e

deformabilidade adequadas para constituir o solo de fundação em obras de engenharia.

As fibras vegetais, além de serem de fontes renováveis, possuem baixo custo

quando comparadas com as fibras sintéticas. No caso das fibras de coco, que são rejeitos

produzidos em grande quantidade em países tropicais como o Brasil, seu

aproveitamento gera vantagens também no que diz respeito à diminuição da quantidade

de lixo sólido destinado a aterros sanitários (ISHIZAKI et al, 2006).

Sob essa visão, esta pesquisa tem por objetivo analisar o reaproveitamento de

casca de coco verde. Tendo em vista, a necessidade de se reutilizar a casca do coco,

junto à carência por novos materiais e novas técnicas de reforço de solo em projetos

geotécnicos que também reduzam os custos.

Nesse contexto, o uso de soluções que direcionam uma utilização de materiais

disponíveis na natureza pode resultar em respostas mais econômicas do que as

convencionais, que por certo favorecerão o crescimento e desenvolvimento das regiões.

A construção em obras de terra consome um volume elevado de materiais, sendo,

portanto uma aplicação interessante para deposição destes resíduos ou materiais

alternativos.

Objetivos

O objetivo geral desta pesquisa consistiu em estudar o comportamento de um

solo arenoso, seco, úmido , úmido com fibra de coco em mantas entre as camadas de

solo e úmido com as fibras misturadas aleatoriamente ao solo arenoso após o processo

de corte destas, em aproximadamente 50mm.

Procura-se, complementarmente, estabelecer um paralelo entre a influência da

adição desta fibra sobre os parâmetros geotécnicos de uma areia. Busca-se , então ,

estabelecer uma base experimental capaz de oferecer um entendimento maior dos

mecanismos que regem o comportamento dos materiais compósitos fibrosos.

Ambas as verificações visam aplicações em obras geotécnicas, como base de

pavimento com problemas de fissuração, solos com baixa resistência mecânica.

Almejando uma melhoria nos parâmetros de resistência do solo.

Dentre os objetivos gerais, encontram-se: A análise através da caracterização

física e geotécnica, a avaliação através de ensaios laboratoriais normatizados; análise do

comportamento físico e mecânico e comparação dos parâmetros mecânicos do solo

seco e úmido, fibras em mantas e misturas solo-fibra, ambos com 0,5% de teor de fibra

de coco.

Metodologia

O presente trabalho trata da análise do comportamento do solo através do ensaio

de prova de carga direta sobre terreno de fundação (ensaio de placa). Esta pesquisa se

dividiu-se basicamente em duas grandes partes. Uma primeira parte experimental, a

qual compreendeu ensaios de caracterização do material arenoso e ensaios de placa para

a avaliação do recalque sofrido devido a tensão aplicada. Foram feitos quatro ensaios

de placa, descritos posteriormente. Os ensaios são todos normalizados pela ABNT.

A segunda parte consistiu na análise dos resultados obtidos, analisados através

de curvas tensão-recalque, além da observação das fissuras produzidas no bordo da

placa.

Materiais Utilizados

- Solo Arenoso

A areia, neste estudo, é proveniente do canteiro de Areal da divisa, Santa Cruz em

Rio de Janeiro.

O conhecimento do mecanismo de interação solo-fibra é de grande importância

no entendimento da resposta da mistura no que tange ao seu comportamento mecânico.

Este mecanismo depende de vários fatores relacionados com a matriz, como

granulometria, índice de vazios e grau de cimentação, e com as fibras, como

comprimento, espessura, rugosidade, módulo de elasticidade, capacidade de

alongamento, dentre outros fatores.

- Fibra de Coco

A fibra extraída da casca de coco apresenta diversas possibilidades de uso, pois é

um material ecológico, com uma grande facilidade de reciclagem e é pertencente à

família das fibras duras, o que lhe confere elevados índices de rigidez e dureza, devido a

grande percentagem de lignina (35-45%) e de celulose (23-43%) e a pequena

quantidade de hemicelulose (3-12%), que é a fração prontamente atacada por

microorganismos, (Nogueira et al., 1998).

As excelentes características de resistência e durabilidade dessa fibra permitem

que ela seja utilizada e incorporada em diversas áreas e funções. No nosso caso,

verificamos a aplicabilidade das fibras para o reforço de solos para obras geotécnicas,

como estabilização de taludes, solos de fundação e camadas de aterros sanitários e

rodoviários. As fibras de coco foram fornecidas pela Prefeitura da cidade do Rio de

Janeiro, em uma espécie de fardo

Para a execução do ensaio 4, as fibras foram cortadas em tamanhos de

aproximadamente 50mm. Foi usado um teor de fibras de 0,5% para os ensaios 3 e 4

como a umidade nestes dois ensaios era a mesma o peso da camada era o mesmo e foi

necessário o mesmo peso de fibras. Foi necessário um total de 18kg de fibras de coco,

ou seja, foram cortadas 9kg de fibras para serem distribuídas aleatoriamente nas

camadas de areia , e 9 kg para ser distribuídas como em mantas entre as camadas de

areia. Na Figura 1, podemos observar um feixe de fibra de coco cortada.

Figura 1 – Fibras de Coco cortadas em aproximadamente 50mm.

- Caixa

Uma caixa de acomodação com painéis de madeira de alta densidade foi

construída para acomodar as camadas. Como medida de reforço adicional, por uma

possível flambagem das paredes, foram colocadas vigas de aço do tipo C de 250 x 50

mm de espessura que forneceram maior rigidez ao painel durante o carregamento. De

maneira simultânea as dimensões da caixa garantiram um meio sem a interferência das

paredes e do fundo da caixa.

A caixa possui dimensões de 140 cm de altura, 140 cm de largura, 140 cm de

comprimento. Porém em todos os ensaios foi preenchida até a altura de 120 cm.

Na figura 2, podemos visualizar a caixa que foi confeccionada para a realização

dos ensaios.

Figura 2 - Caixa de acomodação.

-Sistema de Carregamento

Para realizar os ensaios de carga, utilizou-se uma placa rígida de aço de 30 cm

de diâmetro e 2,54 cm de espessura. Três transdutores de deslocamento foram colocados

acima da placa, para garantir que a placa estivesse nivelada durante o ensaio, e dois

transdutores foram colocados, na areia, para medição dos recalques. O sistema de

reação e transmissão de carga utilizado foi composto por um pórtico, com carga de

trabalho de até 1000 kN, desenvolvido pelo Laboratório de Estruturas e Materiais

(LEM) da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, em que foram

empregados perfis tipo I com espessura de 13,5 x 11 mm.

O sistema de aplicação de carga deu-se por meio do emprego de um macaco

hidráulico com 600 kN de carga máxima, juntamente a uma bomba manual. Sobre a

placa, foram colocadas diferentes massas de aço até se chegar à base do macaco

hidráulico. Uma rótula de aço também foi colocada no eixo de carregamento com a

finalidade de indicar e equilibrar uma possível torção dos elementos de transmissão de

carga colocados sobre a placa. A figura, a seguir, mostra a disposição dos elementos de

transmissão de carga.O sistema de medição de carregamento foi composto por um

transdutor de força com capacidade de 250 kN. Sobre a placa, foram colocadas diferentes massas de aço até se chegar à base do

macaco hidráulico. Uma rótula de aço também foi colocada no eixo de carregamento com a

finalidade de indicar e equilibrar uma possível torção dos elementos de transmissão de

carga colocados sobre a placa. A figura, a seguir, mostra a disposição dos elementos de

transmissão de carga.

Na figura 3, podemos observar o sistema de carregamento, a posição de cada

peça e equipamento que seria o mesmo para os 4 ensaios

Figura 3- Sistema de carregamento.

- Transdutores de deslocamento

A verificação dos transdutores de deslocamento foi feita no Laboratório de

Estruturas e Materiais (LEM) da Pontifícia Universidade de Rio de Janeiro (PUCRIO) com

a finalidade de ratificar a calibração dada pelo fabricante.

Para cada transdutor, foi concedido um número de identificação. Com esse número,

asseguramos a colocação do transdutor na mesma posição para fazer as leituras em todos os

ensaios. Os códigos dos transdutores utilizados no presente trabalho são os seguintes:

Para a verificação da calibração, foi utilizado um equipamento de alta precisão um

Micrómetro digital marca Mitutoyo MIC HEAD, DIG, 2” / 50.8 mm da série 164-164, com

uma precisão de 0.00005” / 0.001 mm.

Colocava-se a ponta do transdutor no extremo do micrometro e era rotada uma

manivela que deslocava a ponta do transdutor em uma distância determinada previamente

pelo usuário, se realizavam leituras cada 5 cm. A entrada da placa, na areia, foi monitorada

pelo uso de transdutores de deslocamento.

Os transdutores 1 e 2 estão posicionados fora da placa: no caso do transdutor 1, a

uma distância de 10 a 15 cm e, no caso do transdutor 2, a 5 cm. Ambos têm a finalidade de

descrever o comportamento da areia durante o carregamento ao redor da placa, o que

auxiliará na comparação dos mecanismos de ruptura da areia para os diferentes ensaios. Os

transdutores 3, 4 e 5, que ficam sobre a placa de aço, têm a finalidade de registrar o maior

recalque da areia, segundo o carregamento decorrente, mesmo que se tenha que confirmar o

alinhamento horizontal da placa de aço à medida que a carga vai-se incrementando. Os

transdutores sobre a placa estão distribuídos num ângulo de 120º.

A figura 4 , mostra a posição dos transdutores de deslocamento que seria a

mantida para os 4 ensaios. Como a deformação foi insinifcante a 15 cm da placa, para

os ensaios 3 e 4 o transdutor 1 foi colocado a 10 cm de distância da borda da placa.

Figura 4 - Distribuição dos transdutores de deslocamento.

Programa Experimental

Ensaios de Caracterização Física

Com o objetivo de determinar as propriedades do índice do solo argiloso, foram

executados ensaios de caracterização física no Laboratório de Geotecnia e Meio

Ambiente da PUC-Rio. O solo foi preparado segundo o normatizado nas normas

técnicas brasileiras (Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT). Os ensaios

realizados seguiram os métodos indicados pelas seguintes normas:

- NBR 7181/1984 – Solo – Análise Granulométrica;

- NBR 6508/1984 – Solo – Determinação da densidade real dos grãos;

Ensaios de Caracterização Mecânica

Ensaio de Placa em Verdadeira Grandeza

O estudo da inclusão das fibras de coco para reforço de solo foi feita através do

ensaio e placa de carga em verdadeira grandeza no LEM ( Laboratório de Estruturas e

Materiais ) da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO).

A viabilidade de execução destes ensaios em laboratório vem a colaborar no

sentido de eliminar a variável climática que, em alguns casos, impossibilita a sua

realização no prazo estabelecido.

O ensaio de carga em placa permite conhecer o comportamento real do terreno

quando submetido a cargas, é basicamente a aplicação de uma carga sobre uma

determinada superfície do terreno e executar a medição do assentamento vertical.

A caixa possui dimensões de 140 cm de altura, 140 cm de largura, 140 cm de

comprimento. Em todos os ensaios a areia colocada na caixa alcançou uma altura

aproximada de 120 cm que foi subdivida em 12 camadas de 10cm cada. Foram feitas

marcações na caixa para auxiliar a altura fixa de 10 cm em cada camada. Nos ensaios

2,3 e 4 foi necessário executar uma compactação manual a cada camada de solo,

colocada dentro da caixa, para evitar os vazios de ar. Já que areia de cada camada foi

despejada dentro da caixa e espalhada de maneira uniforme com pás.

A seguir, na figura 5 , podemos ver uma representação da caixa , da colocação

dos equipamentos e distribuição das camadas no interior da caixa.

Figura 5 – Distribuição de equipamentos.

Quatro ensaios de placa foram realizados sobre camadas de areia e areia-fibra,

compactadas no interior da caixa de acomodação. Utilizou-se uma placa de aço circular

de 0,30 m de diâmetro e 2,54 cm de espessura para assegurar a rigidez da placa.

Com a finalidade de comparar as características do solo em cada ensaio, tendo

como variável somente o material a ser estudado e para a manutenção de um mesmo

padrão de densidade, foi determinada uma densidade relativa de 50% para todos os

ensaios. A tabela 2 apresenta as variáveis nestes ensaios:

Tabela 2 – Relação de Ensaios

Ensaio 1: Areia Seca

O ensaio com areia seca foi feito com a finalidade de se ter uma referência para

realizar as comparações entre os resultados das curvas carga suportada X

recalque(deslocamento) para cada ensaio, levando em consideração a influência da

umidade (ensaio 2) e a influência da fibra (ensaio 3 e 4). O teste foi aproveitado, ainda,

para se verificar o correto funcionamento dos equipamentos utilizados.

Material Ensai

o

Teor de

Umidade ~ (%)

Teor de

Fibras (%)

Distribuição

das Fibras

Areia 1 0 0 -

2 10 0 -

Areia -Fibra 3 10 0,5 Manta

4 10 0,5 Aleatrio

Neste ensaio não foi necessário compactação adicional além do peso da pessoa

que distribuía a areia. Isso mostra que a areia acomodou-se entre os vazios existentes

até atingir a densidade relativa de 50%. A figura 6 mostra a caixa com as 12 camadas e

o ensaio a ser executado com equipamentos e instrumentação prontos.

Figura 6 – Caixa preenchida e instrumentação pronta.

Perto do carregamento de 35 kN, começou-se a ouvir a flambagem das paredes

da caixa de acomodação, fato que mostrou que a areia não conseguia resistir mais ao

carregamento imposto, já que suas tensões estavam sendo transmitidas até as paredes.

Portanto, tornou-se necessário concluir o ensaio. A maior carga registrada no primeiro

ensaio com areia seca foi de 39,46 kN.

Com base no transdutor 5, para uma melhor visualização e comparação

posteriormente teremos o gráfico com a carga máxima suportada em cada ensaio e

recalque sofrido. A figura 7 apresenta as leituras de recalques fora da placa para quatro diferentes

níveis de carregamento, 10,67; 20,90; 30,25 e 39,46 kN, correspondentes a quatro níveis de

recalque abaixo da placa de -59,01; -120,84; - 171,95 e -211,88 mm, respectivamente. O

ponto abaixo da placa foi representado pelo transdutor 5. Os pontos de monitoramento

ocorreram a 5 e 15 cm da borda da placa.

Neste ensaio, não foi possível fazer a exumação da areia seca, devido à falta de

estabilidade do material. No momento da retirada de um dos painéis laterais, a areia

começou a cair rapidamente.

Figura 7 – Recalque da areia abaixo da placa e fora da placa.

Ensaio 2: Areia Úmida

O ensaio com areia úmida foi feito com o objetivo de determinar a influência da

umidade no ganho de resistência da areia sem fibra.

Neste ensaio, a primeira etapa foi o umedecimento da areia, utilizando uma

betoneira de 400 litros de capacidade, para atingir o teor de umidade de 10%. O controle do

tempo de mistura foi importante para assegurar uma igual distribuição da água nos grãos do

solo, evitando aglomerações de finos, resultantes do excesso de tempo na rotação da

betoneira.

A colocação das camadas de areia úmida foi feita pelo mesmo processo do ensaio

anterior. Neste caso, o umedecimento da areia incrementou, visivelmente, o volume do

material, tendo que se realizar, em algumas áreas, compactação manual, para atingir 50% da

densidade relativa requerida.

No ensaio 1, as deformações atingiram um máximo de 21 cm, porém, neste ensaio,

até uma profundidade de 50 cm, utilizamos uma camada de 1 cm de espessura de areia

tingida de cor azul, a cada camada de 10 cm, para que pudéssemos observar melhor os

recalques da areia na exumação da caixa. Na figura 8 , apresenta-se a posição da areia

tingida segundo a profundidade da areia.

Figura 8 – Colocação da Areia tingida – Corte Lateral

A carga máxima registrada foi de 54,69 kN. A figura 9 mostra o gráfico da

evolução dos carregamentos contra os recalques obtidos sobre a placa de aço.

Apresentando um comparativo entre os recalques fora da placa, lidos pelos transdutores

1 e 2. Segundo os registros dos ensaios 1 e 2, nota-se que, a uma distância de 15 cm da

borda da placa, não há recalque, portanto, é importante movimentar esse ponto para 10

cm da placa para a realização de ensaios posteriores. Para o ensaio 2, apresentam-se as

leituras de recalques para seis diferentes níveis de carregamento, 10,72; 20,74; 30,08;

40,18, 50,14 e 54,69 kN, correspondentes a seis níveis de recalques abaixo da placa de

2,98; -12,32; -30,38; -59,73; -87,19 e -99,64 mm, respectivamente.

Figura 9 – Comparativo dos recalques abaixo e fora da placa dos ensaios 1 e 2.

Ensaio 3: Areia com mantas de Fibras entre as camadas.

Neste ensaio, utilizaremos a fibra como reforço da areia, com uma distribuição em

mantas arranjadas na metade de cada camada de areia a partir da camada 8 até a 12, as quais

serão analisadas, conforme o padrão de colocação da areia tingida, estabelecido no ensaio

anterior, para haver a comparação visual dos recalques apresentados.

O ensaio de areia úmida com fibra em camadas foi feito com a finalidade de se

determinar a influência da adição de uma manta de fibra no solo.

A preparação da mistura foi executada como no ensaio em uma betoneira. As fibras

foram separadas e pesadas em uma balança eletrônica, com 100 g de precisão. A partir da

base da camada 8, foi colocada a areia tingida, segundo a distribuição padrão. Depositou-se

a metade da camada úmida 8 e se iniciou a colocação da manta de fibra. A quantidade da

fibra utilizada é de 0,5% o peso da areia seca. E trabalhou-se com a umidade de 10%.

Assim como no ensaio anterior foi preciso realizar uma compactação manual , em algumas

áreas, para atingir as 50% de densidade relativa requerida.

A colocação das camadas posteriores foi feita do mesmo jeito. A seguir , a figura 10

mostra a disposição das mantas de fibras entre as camadas de areia.

Figura 10 – Disposição das mantas de fibras de coco.

A figura 10 apresenta as leituras de recalques fora da placa para nove diferentes

níveis de carregamento, 10,28; 20,21; 30,06; 40,19; 50,25; 60,08; 70,21; 80,37 e 84,53

kN, correspondentes aos nove níveis de recalques abaixo da placa de -12,57; -22,30; -

30,83; -38,40; -45,51; -52,26; -59,81; -69,27 e -72,87 mm, respectivamente. Os pontos

de monitoramento ocorreram a distâncias de 5 e 10 cm da borda da placa.

Figura 11 – Comparativo de carga reclaque dos ensaios 2 e 3.

Ensaio 4: Areia-Fibra misturadas aleatoriamente.

No presente ensaio, a fibra foi colocada em distribuição aleatória dentro da

camada de areia úmida. A mistura areia-fibra é colocada a partir da camada 8, até a 12,

as quais são as camadas de análise, conforme o padrão de colocação da areia tingida,

estabelecida no ensaio 2, para a comparação visual dos recalques apresentados.

As fibras foram desfiadas manualmente e cortadas com comprimento

aproximado de 50 mm. A fim de haver um maior êxito na mistura, esta foi preparada na

mesma betoneira dos outros dois ensaios.

Depositou-se a mistura areia-fibra desde a camada 8 até a camada 12,

colocando-se, entre as camadas, a areia tingida, segundo a distribuição padrão, também

feita nos ensaios anteriores. A figura 12 mostra a colocação da mistura areia-fibra na

caixa de acomodação.

Figura 12 - Distribuição da fibra aleatória.

A carga máxima registrada foi de 105,5 kN. Como adotado no ensaio anterior, o

transdutor 1 foi reposicionado aos 10 cm da borda da placa. A figura 13 apresenta as

leituras de recalques fora da placa para onze diferentes níveis de carregamento, 10,38;

20,23; 30,54; 40,17; 50,59; 60,06; 70,40; 80,11; 90,13; 100,03 e 105,52 kN,

correspondentes aos onze níveis de recalques abaixo da placa de -4.53; -15,94; -30,34; -

43,91; -59,60; -74,10; -89,57; -101,59; -117,37; 132,73 e -143,84mm, respectivamente.

O lado direito representa o ensaio 4 e o lado esquerdo o ensaio 3.

Figura 13 - Comparativo dos recalques fora da placa dos ensaios 3 e 4.

Resultados e Discussões

Resultados do Ensaio de Caracterização Física Este material, então, caracteriza-se por ser uma areia com gravas (NBR 6502 –

ABNT, 1995; ASTM D 2487, 1993). Não foi observada a presença de matéria orgânica.

Este material teve sua curva granulométrica e índices físicos determinados no Laboratório

de Geotecnia da Pontifícia Universidade Católica de Rio de Janeiro. Na Tabela 2, podemos

encontrar alguns dos índices físicos da areia utilizada. E na figura 14, a distribuição

granulométrica do material estudado.

. Índices Físicos

Gravidade Específica dos Grãos 2,642

Coeficiente de curvatura, Cc 1,01

Diâmetro médio, D50 0,8916

Diâmetro efetivo, D10 0,2143

Coeficiente de não uniformidade CNU 5,08

Índice de vazios máximo 0,70

Índice de vazios mínimo 0,50

Tabela1- índices físicos da Areia

Figura 14 – Distribuição Granulométrica da Areia.

Resultados do Ensaio de Caracterização Mecânica

A exumação dos ensaios 2, 3 e 4 conseguiu mostrar a deformação individual de

cada camada. Devido a utilização da areia colorida , é possível observar nas figuras 15 ,

15 e 16 a deformação das primeiras camadas de solo, logo abaixo de onde estava a

placa de aço sendo que a partir da camada 9 podemos ver que as deformações não são

relevantes.

Figura 15 - Exumação do Ensaio 2

Na figura 16, podemos visualizar a exumação da areia reforçada com mantas e

podemos claramente perceber que as mantas juntamente com o solo foram deformadas.

Porém é notável que a manta de fibra de coco inibiu maiores deformações, suavizando o

recalque e conferindo ao solo uma maior capacidade de suporte sem maiores

deformações para um maior carregamento.

Figura 16 – Exumação do Ensaio 3

Devido a aderencia do solo as fibras, as fibras quando retirasas traziam o solo

junto com elas, impedindo ssim que se fosse formadaa uma superfíci vertical e que a

deformação pudesse ser melor visualizada , como podemos ver na figura 17.

Figura 17 – Exumação do Ensaio 4

O recalque máximo registrado para os ensaios pode ser melhor comparado através da

figura 17 , que represent o gráfico da tensão vs. Recalque.

Através da tabela 3, faz um comparativo da melhora que as fibras cortadas e

dispersas no solo de modo aleatório assim como as fibras em mantas contribuem na

resitência do solo .Podemos ver que até tensões de 400Kpa com fibras distribuídas

aleatoriamente (ensaio 4 ) tem uma resposta melhor , as deformaçoes são menores do

que com as fibras em mantas. Já para valores maiores do que 400Kpa as fibras em

mantas trabalham melhor.

Tabela 3 – Porcentagem de melhora na resistência devido a à fibra aleatória e em mantas.

Conclusão

Podemos observar através dos gráficos e figuras mostrados no relatório, que a

adição de fibras de coco ao solo arenoso melhora o comportamento do solo em relação a

carga aplicada sobre o mesmo.

O solo reforçado com fibras em mantas ou com fibras cortadas misturadas ao

solo aleatoriamente é capaz de suportar maiores cargas antes de romper do que o solo

puro . As fibras não impedem que o solo rompa, porém atua de maneira que mesmo

após fissuramento e deformações , as fibras continuem atuando como elemento de

reforço.

As fibras não impedem a formação de fissuras no material reforçado, mas atuam

no controle da propagação das mesmas, beneficiando as propriedades mecânicas do

material no estado pós-fissuração. Deste modo, a inclusão de fibras torna a camada

compactada apropriada para suportar as cargas a que for solicitada, e mesmo após sofrer

grandes deformações, as fibras continuam atuando como elemento de reforço

A adição de fibras de coco ao solo propicia o desenvolvimento de um novo

compósito geotécnico com características próprias. Que necessita ser mais estudado. É

possível que um solo reforçado com fibras em mantas e com fibras misturadas

aleatoriamente alcance resultados melhores, ou que ao aumentar o teor de fibras

também tenhamos um ganho na resistência.

Referências

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