Conceção e implementação de um sistema de pluviação de areia

Abstract

A preparação de modelos físicos em laboratório para o desenvolvimento de estudos no âmbito da modelação física de problemas geotécnicos requer a reprodução aproximada das características in situ da areia, o que por vezes é um processo bastante complexo. O presente projeto tem como objetivo fundamental o dimensionamento e a implementação de um equipamento automatizado de pluviação de areia para o tanque de ensaios do Laboratório de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Coimbra que permita a redução da influência humana no processo de pluviação bem como o controlo de vários fatores, tais como a altura de queda, o fluxo de queda e a velocidade de deslocamento do dispositivo de pluviação, de modo a ser possível produzir modelos com uma determinada densidade relativa consoante o especificado.A presente dissertação aborda aspetos e conceitos fundamentais para o estudo da pluviação de solos arenosos, nomeadamente a relação da densidade relativa de uma determinada areia com os diversos fatores que a influenciam. Além disso, são apresentados vários sistemas de pluviação para provetes de pequenas e grandes dimensões, que foram desenvolvidos ao longo do tempo com a descrição do seu funcionamento, das suas vantagens e desvantagens bem como dos valores de densidade relativa que são capazes de atingir.Numa fase experimental inicial é apresentada a caracterização da areia utilizada para o dimensionamento do sistema de pluviação. Posteriormente, é descrito o desenvolvimento de um modelo reduzido para o sistema de pluviação a implementar. Este modelo esteve sujeito a diversos testes de pluviação para a obtenção de valores da densidade relativa de provetes com forma cilíndrica e paralelepipédica e perceber a influência dos vários fatores que podem contribuir para as diferentes densidades obtidas. Posteriormente, são apresentados os resultados e conclusões acerca dos diversos ensaios de pluviação realizados com os diferentes métodos e equipamentos adotados.

The preparation of physical models in laboratory for the development of studies in the physical modeling of geotechnical problems requires a reproduction of the in-situ characteristics of sand, which is a very complex process. The main goal of this project is to design and implementation an automative system of sand pluviation for the testing tank of the Geotechnical Laboratory of the Department of Civil Engineering of the University of Coimbra. This system allows the human influence reduction in the pluviation process and the control of various factors such as fall height, flow rate and displacement speed of the pluviator, in order to be able to producemodels with a specified relative density.The present dissertation deals with the fundamental questions and concepts about sandy soils pluviation, with respect to the relative density of a determined sand and several factors that influencing it. In addition, several small and large pluviation systems are presented, with a description of their operation, their advantages and disadvantages as the values that can be reached for the relative density.In an initial experimental phase, the sand characterization used for the design of the pluviation system is presented. Later, the development of a reduced model for the pluviation system to be implemented was presented. Several pluviation tests were made for this system in order to obtain relative density values and to have knowledge about the factors which contribute to the different densities. Afterwards, all the results and conclusions regarding the various pluviation tests performed with different methods are presented.