Desenvolvimento e avaliação do desempenho de um novo equipamento laboratorial para ensaios de carga em placa em modelos à escala reduzida

Abstract

A experimentação laboratorial em condições controladas de solicitação, de leitura de resultados e com controlo dos materiais ensaiados, permite, habitualmente, desenvolvimentos significativos no conhecimento do comportamento dos materiais. No caso particular da interação solo-estrutura, onde a multiplicidade de variáveis pode condicionar o comportamento, os ensaios laboratoriais podem ter um papel ainda mais importante. Pretendeu-se, com este trabalho, adaptar um equipamento laboratorial (em forma de tanque), já existente no Laboratório de Geotecnia do DEC-FCTUC, para a realização de ensaios em modelos à escala reduzida, que permitam aprofundar o conhecimento da interação soloestrutura em diversas vertentes. Numa fase inicial, o equipamento foi idealizado de forma a ter a capacidade de realizar ensaios de carga em placa sob solicitações verticais. Todo o sistema de carregamento, apoios de reação e instrumentação foram cuidadosamente pensados. Neste estudo, foram realizados ensaios de carga em placa em modelos à escala reduzida e confrontados os resultados com previsões obtidas através da teoria da plasticidade aplicada ao cálculo da capacidade de carga de fundações superficiais, e com resultados obtidos através da modelação numérica do ensaio no programa Plaxis, realizada em estudos efectuados em paralelo a este por Ferreira (2014). Os ensaios foram realizados sobre uma areia mal graduada, designada em estudos anteriores como “areia de Coimbra” (Paulo, 2013). Foi utilizada uma placa circular com 300 mm de diâmetro. Os assentamentos da placa, assim como as deformações na superfície do terreno, foram registados, e os resultados foram interpretados de forma a que pudessem ser retiradas conclusões relevantes para o desenvolvimento do conhecimento acerca da interação soloestrutura, no caso de fundações superficiais em solos arenosos, e dos fenómenos envolvidos

To further enhance the knowledge in materials’ behavior, experimental tests, in which the solicitation, displacements and material characteristics are controlled, are often a good tool. In the particular case of soil-structure interaction, the role of these tests is even more important, due to the multiple variables that can influence that behavior. In this effort, it is intended to adapt an already existing equipment (in test tank), owned by DEC – FCTUC’s Geotechnics Laboratory, in order to preform various small-scaled tests, to help the improvement the knowledge in several aspects of soil-structure interaction. In this stage, the equipment was developed to perform plate loading tests under vertical loads. All the loading equipment, reaction apparatus and instrumentation were carefully thought through. In the present study, small-scaled plate loading tests were preformed and the results were compared with Bearing Capacity theories and also with the results obtained in a parallel study consisting in the numerical analysis of this test using the soil modeling program Plaxis preformed by Ferreira (2014). The tests were performed on poorly graded sand, named in previous studies as “areia de Coimbra (Coimbra’s sand)” (Paulo, 2013). In the tests, a circular plate with 300 mm of diameter was used. The settlement of the plate, as well as the settlements on the soil surface, were registered, and the results were analyzed so that there were relevant conclusions to be drawn, regarding soil-structure interaction and its phenomena, to this topic’s development.