Avaliar o esforço de tração é fundamental para o dimensionamento geotécnico de fundações de torres de linhas de transmissão (LT) de energia elétrica. Em áreas de implantação de LT e ao longo do seu traçado, é comum a ocorrência de solos com baixa capacidade de carga. Além do custo elevado para a implantação de fundações, há casos de manifestações patológicas relacionadas a instalações de estruturas nestes tipos de solos, como, por exemplo, recalque de fundações, sobrecarga de tração em cabos e cadeias de isoladores e, até mesmo, o colapso da fundação. A presente dissertação insere-se na necessidade de reforçar o solo de fundação de torres de linhas de transmissão de energia elétrica quando o mesmo apresenta baixa capacidade de carga. O mesmo caso pode ser aplicado a fundações de torres de telecomunicação e de usinas eólicas, silos, galpões, caixas d’água elevadas, etc. Neste sentido, nesta dissertação estão apresentados resultados de ensaios laboratoriais de caracterização geotécnica e de cisalhamento direto além de resultados de testes de tração em escala reduzida realizados com a intenção de se identificar a capacidade última à tração de um tipo de solo silto-argiloso amostrado junto ao pé de uma torre de LT. Este solo foi amostrado na região Oeste do Estado do Paraná, no município de Cascavel. Estes ensaios foram realizados com o solo misturado com cal, em proporções de 2% e 4% e períodos de cura de 7 dias e de 28 dias visando a melhoria da capacidade de carga à tração. O período de cura citado refere-se ao tempo em que os corpos de prova com mistura solo cal permaneceram armazenados em câmera úmida para posteriormente realizarem-se os ensaios. Os resultados obtidos com o desenvolvimento de todo o programa experimental indicaram um aumento da capacidade de carga à tração quando o solo foi misturado e curado com cal. O resultado mais satisfatório foi para o solo misturado com 4% de cal e com período de cura de 28 dias, cujo aumento de resistência à tração correspondeu a 92,6% em relação à resistência ao arrancamento do mesmo em sua condição natural. Para os solos ensaiados com 2% e 4% de cal (tanto com 7 dias quanto com 28 dias e cura), observou-se que, além do ganho de resistência, houve um ganho de rigidez. O período de cura também influenciou nos resultados de ensaios de resistência à tração para a amostra misturada com 4% de cal. O intercepto coesivo foi elevado com o período de cura da mistura enquanto que o ângulo de atrito interno diminuiu. Foram utilizados, para a verificação de resultados dos ensaios em escala reduzida, o método elaborado pela Universidade de Grenoble para o dimensionamento de fundações submetidas a esforços de tração bem como o programa computacional GeoSigma/W. Os resultados obtidos com o método Grenoble apontaram um aumento de resistência da fundação com a mistura da cal com o solo. Os resultados obtidos pela metodologia para os solos naturais e com mistura com cal não se aproximaram dos resultados de provas de carga em escala reduzida. As modelagens numéricas computacionais apresentaram o resultado do comportamento da tensão normal e da tensão cisalhante próximo ao proposto pelo método Grenoble. Entretanto, comparando-se com os resultados obtidos pelos ensaios de escala reduzida, os valores de tensões fornecidas pelo software foram inferiores.
Evaluate the tractive effort is fundamental to the foundation geotechnical design of transmission line tower (LT). In LT deployment areas and along its route, it is common the occurrence of soils with low load capacity. Besides the high costs for its implementation, there are cases of pathologies related to these types of soil structures facilities such as, foundation settlement, cables and overhead traction insulator chains and even the collapse of the foundation. This thesis is part of the context of the LT foundation soil reinforce necessity when it has a low load capacity. The same case can be applied to foundations of telecommunication towers and wind plants, sheds, water tanks high, etc. In this sense, on this thesis are presented results of laboratory tests for geotechnical characterization and direct shear as well as results of tensile test in reduced scale made with the intention of identifying the tensile strength of a type of silty-clay soil sampled along the LT tower leg. This soil was sampled in the West of the Parana State, in the city of Cascavel. These tests were performed with soil mixed with lime, at 2% and 4%, and curing periods of 7 and 28 days in order to improve uplift capacity. The cure period mentioned refers to the time when the samples with lime soil mixture were stored in a humid chamber to be held until later-testing. The results obtained with the development of the entire experimental program indicated increased tensile load capacity when the soil was mixed with lime and cured. The most satisfactory results was the result obtained for the soil mixed with 4% of lime and 28 days of curing time, where tensile strength increase corresponded to 92.6% compared to the tensile strength of the same soil in its natural condition. For soils tested with 2% lime and 4% of lime (either as 7 days and 28 days cure), it was observed that, in addition to gain strength, there was a gain in rigidity. The healing period also influence the results of tensile strength tests for the sample mixed with 4% of lime. The cohesive intercept increased with the mixture curing period while the internal friction angle decreased. For the verification of test results in reduced scale, the method developed by the University of Grenoble for foundations dedigns subjected to uplift loads and also the software GeoSigma/W was used. The obtained results using the Grenoble method pointed increase resistance of the foundation with mixing of lime and soil. The results obtained by the method for mixing natural soil with lime did not approach the results of load tests on a reduced scale. The computational numerical models presented the results of the normal stress and shear stress behavior close to that proposed by Grenoble method. However, comparing the results obtained by reduced scale tests, the stress values provided by the software were lower.
Data da defesa: 27/02/2020
Banca Examinadora
Orientador(a): Rodrigo Moraes da Silveira (Lactec)
Membro da Banca: Kleber Franke Portella (Lactec)
Membro da Banca: Luiz Alkimin de Lacerda (Lactec)
Membro da Banca: Jeselay Hemetério Cordeiro dos Reis (UEM)
Palavra(s)-Chave: Melhoramento de Solos, Ensaios de Tração, Torres de Linhas de Transmissão.
Keywords: Soil improvement, Tensile tests, Transmission line tower.