Asli KiĢiler

5.2.1. Propagação e Padrão das Localizações de Deformação

A Figura 5.1 exibe a propagação das localizações na seção longitudinal central (plano yz), em contato com a face transparente da caixa de testes, como descrito no

Capítulo 3. Os resultados referem-se ao maciço compacto (Dr = 85%) submetido a

acelerações (A) de 45 e 1 g e deslocamentos relativos δ/B de 14,3, 28,6 e 57,1%. A tensão vertical inicial na base do modelo a 45 e 1 g corresponde a aproximadamente 124 e 2,7 kPa, respectivamente. O contorno da localização no maciço é destacado em cinza e linhas tracejadas passando pelo centro de cada degrau formado pela acomodação da areia colorida após a descida do alçapão delineiam seu eixo longitudinal. A determinação da inclinação, do comprimento e da altura da localização é feita em relação ao eixo longitudinal.

A 45 g um único par de localizações se propagou em direção ao centro do modelo, com ângulo de inclinação com a vertical (θi), próximo ao vértice do alçapão,

igual a 90 (Figura 5.1a). Em virtude da propriedade do solo de se dilatar mais em níveis de tensão mais baixos, o deslocamento inicial do alçapão a 1 g causou o desenvolvimento de um par de localizações com inclinação θi ligeiramente maior,

igual a aproximadamente 130 (Figura 5.1b). Localizações secundárias não foram

observadas também neste caso. Com a continuidade da translação da base, a inclinação da localização a 1 g decresceu para 70 em δ/B = 28,6% e 40 em δ/B = 57,1%. Já a 45 g, θi sofreu uma pequena redução para aproximadamente 70 em δ/B =

28,6%, permanecendo até o deslocamento final do alçapão. Sabendo-se que a

margem de erro de medição é de ±1%, é possível afirmar que a variação de θi é

praticamente inexistente.

As Figuras 5.1a e b mostram ainda que as localizações a 1 g se propagaram com uma determinada curvatura em direção ao centro do modelo, em contraste com as localizações a 45 g. Em complementação, no primeiro estágio de deslocamento analisado (δ/B = 14,3%) os modelos em gravidade unitária exibiram localizações menos desenvolvidas em comparação com os modelos submetidos à aceleração de 45 g. Porém, com o aumento do deslocamento do alçapão, a extensão das localizações

tende à igualdade em ambos os níveis de aceleração. Em δ/B = 57,1%, as localizações alcançam alturas verticais (hv), medidas a partir da base da caixa de

testes, iguais a aproximadamente 2,4 B em ambas acelerações. Já em δ/B = 14,3%, as

localizações formadas sob gravidade unitária apresentaram hv igual a 0,4 B,

aproximadamente 3 vezes menor que a altura atingida a 45 g.

Figura 5.1. Desenvolvimento de localizações de deformação na seção longitudinal do modelo (plano yz) no maciço compacto (Dr = 85%). a) Modelos ensaiados a 45 g. θi

= 90 para δ/B = 14,3%, 70 para δ/B = 28,6% e 70 para δ/B = 57,1%; b) modelos ensaiados a 1 g. θi = 130 para δ/B = 14,3%, 70 para δ/B = 28,6% e 40 para δ/B =

57,1%.

O desenvolvimento de localizações de deformação na massa de solo também pode ser analisado através de contornos de deformação cisalhante máxima (γmax),

construídos a partir das posições iniciais e finais dos marcadores de areia dispostos nos modelos contra a face transparente da caixa de testes. Aproveitando-se a simetria

do problema, a Figura 5.2 exibe os contornos de γmax para os três estágios de

deslocamento total da base móvel. Como esperado, os maiores valores de γmax são

verificados a 45 g, sendo essa tendência sensivelmente atenuada com o aumento de δ. Nas proximidades do vértice do alçapão, uma translação de δ/B = 14,3% a 1 g

resulta em uma deformação cisalhante aproximadamente duas vezes inferior à observada a 45 g.

Figura 5.2. Contornos de deformação cisalhante máxima (γmax) no maciço compacto

(Dr = 85 %). a) Modelos ensaiados a 45 g; b) modelos ensaiados a 1 g.

A Figura 5.3 mostra as localizações desenvolvidas na seção longitudinal do maciço fofo (Dr = 42%) para δ/B = 57,1%. Estando o solo nessa densidade, a tensão

vertical estimada na base do modelo antes da movimentação é de aproximadamente 113 e 2,5 kPa, para as acelerações de 45 e 1 g, respectivamente. Padrões muito

semelhantes são obtidos com as duas acelerações, demonstrando ser muito reduzida a influência do nível de tensão com o material no estado fofo. Assim como no maciço compacto, apenas um par de localizações propagando-se em direção ao eixo vertical de simetria do modelo é observado. Em ambos os casos, os eixos centrais das localizações são aproximadamente lineares, possuindo inclinação θi igual a 40 e razão

hv/B igual a 1,8.

Figura 5.3. Localizações de deformação na seção longitudinal do modelo (plano yz) no maciço fofo (Dr = 42%), δ/B = 57,1%. a) Modelo ensaiado a 45 g, θi = 40; b)

modelo ensaiado a 1 g, θi = 40.

À espessura das localizações (t) é tipicamente atribuído o valor de 10 vezes o diâmetro médio da partícula do solo (D50) (Roscoe 1970, Atkinson 1993). Entretanto,

investigações experimentais com ensaios de compressão biaxial mostraram razões

t/D50 variando entre 8 e 20 (Vardoulakis 1988, Han 1991, Shibli 1995).

Experimentos com alçapão em arqueamento ativo, com H/B entre 0,5 e 2, revelaram valores de t/D50 praticamente na mesma faixa, entre 10 e 21, independentemente da

condição ensaiada (estado plano ou axissimétrica) e da densidade do meio.

Como ilustra a Figura 5.1, as localizações propagadas no maciço compacto apresentaram espessura comparativamente constante ao longo de quase toda sua extensão (um afunilamento ocorre próximo à aresta do alçapão). Por outro lado, apesar de possuírem eixo longitudinal aproximadamente linear, as localizações desenvolvidas no solo no estado fofo apresentaram espessura variável ao longo de todo o comprimento, aumentando gradativamente da base ao topo. Como mostra a Figura 5.3, seu formato se aproximava ao de um triângulo. A Tabela 5.1 apresenta

valores de t/D50 em cada situação investigada, com t correspondendo à média de

diversas medidas obtidas ao longo da localização (desde a primeira faixa de areia colorida a partir da base). Com exceção dos ensaios A4 a A6, observa-se que as localizações desenvolvidas possuem espessura bastante acima da faixa comumente mencionada.

Os dados dos testes A1 a A3 mostram que a espessura das localizações cresce com o aumento de δ/B. Ainda que significativamente mais discreta, a mesma tendência também se manifestou na seqüência A4 a A6. O crescimento lateral da zona em cisalhamento ocorre tanto em direção ao solo sobre o alçapão, quanto em direção ao material exterior adjacente. Não obstante, o crescimento para o solo externo é maior, o que faz com que o eixo central da localização assuma posições gradualmente mais verticais à medida que δ aumenta. O aumento lateral da zona em cisalhamento também pode ser verificado através da Figura 5.2.

Tabela 5.1. Características das localizações longitudinais formadas Ensaio Densidade relativa, Dr (%) Aceleração centrífuga, A (g) δ/B (%) t/D50 A1 A2 A3 85 45 14,3 28,6 57,1 34 62 78 A4 A5 A6 85 1 14,3 28,6 57,1 16 22 29 A7 42 45 57,1 73* A8 42 1 57,1 67+ * t/d50 mín.=47 e máx.=100; + t/d50 mín.=27 e max.=107

5.2.2. Comportamento do Solo Sobre o Alçapão

Tanto no maciço compacto quanto no fofo, observou-se que uma grande região do material sobre o alçapão sofre expansão após o deslocamento. A Figura 5.4 apresenta os contornos de deformação linear vertical (εz) no maciço compacto, obtidos para as

acelerações de 45 e 1 g e deslocamentos relativos de 14,3, 28,6 e 57,1%. O sinal negativo antes dos valores indica aumento de volume do solo. Para δ/B = 14,3%, a deformação vertical do solo é mais pronunciada a 45 g. Entretanto, com a

continuidade dos deslocamentos, os valores tornam-se gradualmente mais semelhantes em ambos níveis de aceleração.

Figura 5.4. Contornos de deformação vertical (εz) no maciço compacto (Dr = 85 %).