12 - comportamento de um muro de solo reforçado com solos finos

COMPORTAMENTO DE UM MURO DE SOLO REFORADO COM SOLOS FINOS

TROPICAIS

Mario Vicente Riccio Filho

TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAO DOS

PROGRAMAS DE PS-GRADUAO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS

PARA A OBTENO DO GRAU DE DOUTOR EM CINCIAS EM ENGENHARIA

CIVIL.

Aprovada por:

____________________________________________________

Prof. Maurcio Ehrlich, D.Sc.

____________________________________________________

Prof. Alberto de Sampaio Ferraz Jardim Sayo, Ph.D.

____________________________________________________

Prof. Anna Laura Lopes da Silva Nunes, Ph.D.

____________________________________________________

Prof. Claudio Fernando Mahler, D.Sc.

____________________________________________________

Prof. Marcos Massao Futai, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

DEZEMBRO DE 2007

RICCIO FILHO, MARIO VICENTE

Comportamento de um Muro de Solo

Reforado com Solos Finos Tropicais [Rio de

Janeiro] 2007

XXXIX, 444 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ,

D.Sc., Engenharia Civil, 2007)

Tese - Universidade Federal do Rio de

Janeiro, COPPE

1. Muro

2. Compactao

3. Suco

4. Solo reforado

5. Instrumentao

I. COPPE/UFRJ II. Ttulo ( srie )

ii

AGRADECIMENTOS

Ao professor Maurcio Ehrlich pela orientao deste trabalho e auxlio na

resoluo dos problemas encontrados no desenvolvimento da pesquisa e pela

convivncia nesses anos de trabalho;

Ao professor Cludio Mahler pelas discusses sobre tensiometria e tambm

pela convivncia;

Aos membros da banca examinadora pela avaliao do trabalho, professores

Alberto de Sampaio Ferraz Jardim Sayo, Anna Laura Lopes da Silva Nunes, Claudio

Fernando Mahler e Marcos Massao Futai;

HUESKER Geossintticos na pessoa do Eng Flvio Montez pelo apoio tcnico, financeiro e logstico disponibilizado para realizao deste trabalho;

Aos Engenheiros Alberley Soares, Cleider Claudiano e Engenheira Rejane

Ferreira da construtora Andrade Gutierrez S.A., pela disponibilizao do espao (obra)

necessrio realizao deste estudo;

Agrogeo Engenharia, responsvel pela construo do muro. Engenheiros

Fernando e Mirely;

Ao Engenheiro do laboratrio lcio por sua ajuda em campo e em laboratrio e

ao engenheiro Sergio Irio (Serginho) pelo auxlio nos ensaios de resistncia dos

solos;

Ao Renilson Sousa Costa pelo desenvolvimento da clula triaxial de

deformao plana;

Ao tcnico em instrumentao, Luiz Mrio, por seu delicado trabalho realizado

na instrumentao, em especial na colagem de extensmetros nas clulas de carga.

Ao tcnico em tornearia Mauro, que executou uma srie de peas necessrias

confeco da instrumentao;

Aos Engenheiros lcio e Srgio pelo auxlio na instrumentao e ensaios

triaxiais, respectivamente;

iii

Ao corpo tcnico e administrativo do PEC (programa de engenharia civil da

COPPE/UFRJ);

Aos amigos e colegas do grupo de solos reforados do laboratrio de

Geotecnia da COPPE: Bruno, Vivianne, Robson, Renilson, Jonas, Glauco, Henrique,

...

minha famlia e Denia;

Ao CNPq pela concesso da bolsa de estudos;

Ao CNPq e a FUJB (Fundao Jos Bonifcio) por apoiar financeiramente este

projeto.

iv

Resumo da Tese apresentada COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessrios

para a obteno do grau de Doutor em Cincias (D.Sc.)

COMPORTAMENTO DE UM MURO DE SOLO REFORADO COM SOLOS FINOS

TROPICAIS


Dezembro/2007

Orientador: Maurcio Ehrlich

Programa: Engenharia Civil

Foi efetuado o monitoramento de uma obra real de um muro de solo reforado.

Solos finos tropicais foram utilizados como material de aterro. O monitoramento incluiu

a fase construtiva. Foram medidas traes nos reforos e esforos nos blocos de face.

O comportamento mecnico do muro foi muito bom. As traes nos reforos foram

inferiores aos limites estabelecidos pelo fabricante. Tenses verticais foram medidas

prximo fundao do muro, bem como deslocamentos internos e externos

estrutura. Ficou demonstrada a importncia dos esforos gerados pela compactao

nas tenses no solo e nos reforos. Foi tambm evidenciado que a face rgida absorve

parte da trao que poderia atuar nos reforos, reduzindo os deslocamentos

horizontais. As tenses verticais na fundao crescem na direo da face. Foi

efetuado cotejo entre tenses nos reforos e deformaes horizontais observados em

campo e previstos teoricamente. Nas anlises considerou-se parmetros de

resistncia do solo obtidos de ensaios triaxiais nas condies de simetria axial e

deformao plana. A suco matricial foi medida em laboratrio e retroanlise indica

que esta pode influenciar na trao atuante nos reforos. A previso dos

deslocamentos horizontais foi efetuada pelo mtodo EHRLICH (1995) e das tenses

foi efetuada nos reforos foi efetuada por diferentes procedimentos. O mtodo

EHRLICH e MITCHELL (1994) apresentou resultados satisfatrios.

v

Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Doctor of Science (D.Sc.)

BEHAVIOR OF REINFORCED SOIL WALL WITH FINE-GRAINED TROPICAL SOILS


December/2007

Advisor: Maurcio Ehrlich

Department: Civil Engineering

It was done a field monitoring of a real reinforced soil wall. Fine-grained

tropical soils were used as backfill. The field monitoring included the phase of

construction. Tension on reinforcements was measured as well as forces acting on

blocks face. The mechanical of the wall was very good. The stresses and strains

observed were smaller than the limits imposed by the manufacturer. The vertical

stresses were measured near the walls foundation. Internal and external

displacements were also measured. The importance of the efforts induced by the

compaction on the soil and reinforcement stresses was demonstrated. It was also

shown that the stiff face reduces the horizontal displacements and tensions in the

reinforcements. The vertical stresses acting on walls foundation arent uniform and are

higher near the face. It was compared the theoretical tension and horizontal

displacements with the observed ones in field. Soil strength parameters obtained from

plane strain triaxial test and conventional tri-axial test were considered in the

theoretical analysis. The matrix suction was measured in laboratory and back-analysis

indicated that one might influence the reinforcements tension. The horizontal

displacements were predicted by means of EHRLICH (1995) method and the

reinforcements tensions by different methods. EHRLICH and MITCHELL (1994)

method presents satisfactory results.

vi

ndice

CAPTULO I INTRODUO

I.1 Motivao da Pesquisa...........................................................................................1

I.2 Objetivos..................................................................................................................3

I.3 Organizao do Trabalho........................................................................................4

CAPTULO II COMPORTAMENTO MECNICO DE MASSAS DE SOLOS REFORADOS

II.1 Introduo...............................................................................................................6

II.2 Mecanismos de Transferncia de Tenso Solo- Reforo.......................................6

II.3 Fluncia.................................................................................................................16

II.4 Rigidez...................................................................................................................22

II.5 Umidade e Saturao do Solo...............................................................................30

II.6 Granulometria........................................................................................................37

II.7 Estado de Tenses................................................................................................43

II.8 Coeso..................................................................................................................48

II.8.1 Medida de Suco Tensiometria...........................................................61

II.8.2 Medida Indireta de Suco Papel Filtro.................................................61

II.9 Face.....................................................................................................................64

II.10 Inclinao do Talude...........................................................................................77

II.11 Carregamento Externo........................................................................................80

vii

CAPTULO III TENSES INDUZIDAS PELA COMPACTAO EM MASSAS DE SOLOS

III.1 Introduo............................................................................................................84

III.2 Aterros no Reforados.......................................................................................84

III.2.1 Aspectos Gerais....................................................................................84

III.2.2 Metodologias para Determinao de Tenses Horizontais Induzidas

pela compactao................................................................................94

III.2.2.1 Mtodo de ROWE (1954).......................................................94

III.2.2.2 Mtodo de BROMS (1971).....................................................94

III.2.2.3 Mtodo de INGOLD (1979)....................................................96

III.2.2.4 Mtodo de DUNCAN e SEED e SEED e DUNCAN (1986)..104

III.2.2.5 Mtodo de PECK e MESRI (1987).......................................116

III.2.2.6 Mtodo de DUNCAN et al., (1991).......................................119

III.2.2.7 Mtodo de EHRLICH e MITCHELL (1994)..........................123

III.2.2.8 Mtodo de ITURRI (1996)....................................................124

III.3 Aterros Reforados............................................................................................126

CAPTULO IV METODOLOGIAS PARA AVALIAO DE TENSES E DEFORMAES

IV.1 Introduo............................................................................................................137

IV.2 Mtodo EHRLICH e MITCHELL (1994)...............................................................137

IV.3 Mtodo EHRLICH e DANTAS (2000)..................................................................154

IV.4 Mtodo ABRAMENTO e WHITTLE (1993)..........................................................173

IV.5 Mtodo SILVA e ABRAMENTO (1996)................................................................175

IV.6 Mtodo BATHURST et al., (2003) - K Stiffness Method....179

viii

IV.7 Mtodo LESHCHINSKY e BOEDEKER (1989)...................................................184

IV.8 Anlise de Deformaes EHRLICH (1995).......................................................187

IV.9 Anlise de Deformaes SAWICKI (1999).......................................................191

CAPTULO V MATERIAL E MTODO

V.1 Introduo...........................................................................................................196

V.2 Estudos de Laboratrio.......................................................................................198

V.2.1 Caracterizao dos Solos......................................................................199

V.2.2 Curva de Reteno de gua.................................................................200

V.2.3 Ensaios Triaxiais...................................................................................202

V.3 Estudos de Campo..............................................................................................205

V.3.1 Medio de Carga nos Reforos..........................................................210

V.3.2 Clulas de Tenso Total......................................................................222

V.3.3 Monitorao de Carga na Face...........................................................229

V.3.4 MDVS - Medidores de Deslocamentos Verticais..................................235

V.3.5 Inclinmetros........................................................................................237

V.3.6 Tensimetros........................................................................................242

V.3.7 Extensmetros Mecnicos...................................................................243

V.3.8 Transdutores de Temperatura..............................................................248

V.3.9 Marcos Topogrficos de Face..............................................................248

ix

CAPTULO VI RESULTADOS E DISCUSSES

VI.1 Introduo..........................................................................................................250

VI.2 Estudos em Laboratrio.....................................................................................250

VI.2.1 Caracterizao dos Solos....................................................................250

VI.2.2 Ensaios de Compresso Triaxiais.......................................................252

VI.2.3 Curva Caracterstica do Solo...............................................................259

VI.3 Estudos em Campo.............................................................................................265

VI.3.1 Controle de Compactao....................................................................265

VI.3.2 Trao nos Reforos............................................................................268

VI.3.3 Deslocamentos Horizontais Internos...................................................282

VI.3.4 Deslocamentos da Face......................................................................284

VI.3.5 Deformaes no Reforo.....................................................................287

VI.3.6 Deslocamentos Verticais.....................................................................291

VI.3.7 Foras no Bloco Instrumentado...........................................................294

VI.3.8 Tenses Verticais na Fundao..........................................................296

VI.3.9 Temperatura no Solo...........................................................................301

VI.3.10 Suco no Solo..................................................................................301

VI.4 Valores Medido e Calculados............................................................................302

VI.4.1 Tenses Verticais na Base do Muro.....................................................302

VI.4.2 Influncia da Face nas Tenses Mobilizadas nos Reforos................303

VI.4.3 Tenses nos Reforos..........................................................................305

VI.4.3.1 Anlise Baseada no Mtodo EHRLICH e MITCHELL (1994)..305

VI.4.3.2 Anlise Baseada no Mtodo BATHURST et al. (2003)...........318

VI.4.3.3 Anlise Baseada na Teoria de Rankine..................................321

VI.4.3.4 Anlise Baseada no Mtodo Leshchinsky e Boedeker (1989).323

x

VI.4.4 Comparao entre Metodologias........................................................326

VI.5 Deformaes Horizontais Medidas e Calculadas...............................................331

VI.6 Compatibilidade Tenso-Deformao Solo-Reforo............................................338

CAPTULO VII

CONCLUSES...........................................................................................................340

BIBLIOGRAFIA............................................................................................................346

APNDICES

APNDICE A CLULAS DE CARGA................................................................................................367 APNDICE B

TENSIMETROS........................................................................................................387

APNDICE C

FOTOS........................................................................................................................399

APNDICE D RESULTADOS DE ENSAIOS.....................................................................................418 APNDICE E AJUSTES HIPERBLICOS........................................................................................430

xi

APNDICE F TENSES INDUZIDAS PELA COMPACTAO........................................................435

APNDICE G ANLISE DA COESO ATUANTE NO SOLO............................................................440

xii

Lista de Figuras


Figura 2.1 Tipos de reforos quanto geometria (JONES, 1988)...............................7

Figura 2.2 Variao do esforo de trao ao longo da incluso, ALIMI et al. (1977)...8

Figura 2.3 Efeito da dilatncia sobre o coeficiente de atrito aparente solo-reforo

(SCHLOSSER et al., 1978)...........................................................................................10

Figura 2.4 Influncia da superfcie do reforo no valor de * (SCHLOSSER e ELIAS, 1978).............................................................................................................................11

Figura 2.5 Variao de com a altura de aterro (SCHLOSSER, apud JONES 1988).............................................................................................................................11

Figura 2.6 Valores de F em funo do ngulo de atrito do solo, JEWELL et al.,

apud MITCHELL e VILLET (1987)...............................................................................13

Figura 2.7 Variao do fator F com , ROWE e DAVIS (1982)..............................13 Figura 2.8 Idealizao dos estgios de fluncia de um geossinttico: a) tempo x

deformao e b) tempo x taxa de deformao (CAZZUFFI et al., 1997)......................17

Figura 2.9 Comportamento de fluncia de um geotxtil segundo o estgio dominante

(CAZZUFFI et al., 1997)................................................................................................17

Figura 2.10 Resultados de ensaios de fluncia confinada e no confinada para um

geossinttico no tecido e deformao versus carga, MCGROWN et al.

(1982)............................................................................................................................19

Figura 2.11 Deflexes horizontais da face do muro 1, BATHURST et al. (1999)......20

Figura 2.12 Deslocamentos medidos pelos extensmetros para a camada 4 do muro

2, BATHURST et al. (1999)...........................................................................................20

xiii

Figura 2.13 Comparao entre os comportamentos de fluncia do reforo Geofort

G300 para as condies confinadas (tenso confinante de 9,6 kPa) e no confinada,

BECKER (2001)............................................................................................................21

Figura 2.14 - Compatibilidade Tenso deformao entre solo e reforo, OLIVEIRA

(2006)............................................................................................................................23

Figura 2.15 - Compatibilidade tenso deformao solo reforo, DANTAS (2002)........26

Figura 2.16 Tenses incluindo a compactao, mobilizadas em sistemas com

reforos de diferentes rigidezes (EHRLICH, 1999).......................................................26

Figura 2.17 - Tenses Axiais e Deformaes no Solo Reforado, parte central do

reforo, Reforos com Dimetros de 11mm e 19mm, Tenso Confinante: (a)

1=100kPa; e (b) 1=20kPa, RICCIO FILHO (2001)....................................................27 Figura 2.18 Tenses Axiais e Deformaes no Solo Reforado, parte central do

reforo, Areia Mista1, Ciclagem da Tenso Confinante (1 =20-100-20kPa), Reforo

Dimetro: (a) 11 mm; e (b) 19mm, RICCIO FILHO (2001)............................................27

Figura 2.19 Superfcies potenciais de ruptura para: a) reforos extensveis; b)

reforos inextensveis (SCHLOSSER e ELIAS, 1978)..................................................28

Figura 2.20 Localizao dos pontos de mxima trao nos reforos, (BATHHURST

et al., 1999)....................................................................................................................29

Figura 2.21 Exemplo de curvas caractersticas para alguns tipos de solo,

FREDLUND (1998)........................................................................................................32

Figura 2.22 Curva caracterstica e regies de dessaturao, VANAPALLI apud

ROWE (2001)................................................................................................................32

Figura 2.23 Curva caracterstica solo-gua e seus parmetros (FREDLUND,

1998).............................................................................................................................34

Figura 2.24 Determinao grfica dos parmetros a,n,m a partir da curva

caracterstica.................................................................................................................37

xiv

Figura 2.25 Ensaios triaxiais de extenso carga e descarga em areia uniforme,

RICCIO FILHO (2001)...................................................................................................39

Figura 2.26 Ensaios triaxiais de extenso carga e descarga em areia bem

graduada, RICCIO FILHO (2001)..................................................................................39

Figura 2.27 Areias utilizadas por RICCIO FILHO (2001): So Francisco com Cu =

2,10 e Mista com Cu = 3,40...........................................................................................40

Figura 2.28 Areia utilizada por SARAMAGO (2002): quartzo modo com Cu = 8,9....40

Figura 2.29 Variao de com o parmetro b em areias (SAYO, 1989)................45 Figura 2.30 Influncia de 2 nas caractersticas de tenso-deformao de solos granulares (LADE, 1972)...............................................................................................46

Figura 2.31 Relao entre o ngulo de atrito drenado e porosidade inicial para a

areia de Brasted, ensaios de deformao plana e de simetria axial (CORNFORTH,

1964).............................................................................................................................47

Figura 2.32 - Envoltria de ruptura de Mohr-Coulomb estendida para o caso de um

solo no saturado (FREDLUND et al., 1978)................................................................51

Figura 2.33 Relao entre b/ e a suco para diversos solos, De CAMPOS e CARRILLO, apud FUTAI et al. (2004)...........................................................................52

Figura 2.34 Curvatura da envoltria estendida no plano x (ua uw), resultados experimentais e ajustados para um silte compactado (VANAPALLI, apud ROWE

2001).............................................................................................................................53

Figura 2.35 Comparao dos mtodos b e de representao da resistncia ao cisalhamento.................................................................................................................56

Figura 2.36 Efeito da coeso sobre os deslocamentos da zona reforada para

taludes de H = 10m, Si = 0,01 e (a) 45, (b) 60, (c) 70 e (d) 90, DANTAS

(2002)............................................................................................................................57

xv

Figura 2.37 Efeito da coeso sobre os deslocamentos da zona reforada para

taludes de, H = 10m, Si =1 e (a) 45, (b) 60, (c) 70 e (d) 90, DANTAS

(2002)............................................................................................................................58

Figura 2.38 Efeito da rigidez sobre os deslocamentos da zona reforada para

taludes de 45, H = 10m e valores de c/H de (a) 0,0, (b) 0,025, (c) 0,051 e (d) 0,102, DANTAS (2002).............................................................................................................58

Figura 2.39 Mtodos para medida de suco: a) sem contato solo-papel (suco

total) e b) com contato solo-papel (suco matricial)....................................................63

Figura 2.40 Curvas de calibrao para o papel filtro Whatman N 42, CHANDLER et al. (1992)...............................................................................................64

Figura 2.41 Alguns tipos de face (TATSUOKA, 1993)...............................................67

Figura 2.42 Esquema dos tipos de face (TATSUOKA, 1993)....................................68

Figura 2.41 Efeito da rigidez da face sobre as deformaes horizontais (HOWE e

HO, 1998)......................................................................................................................69

Figura 2.43 Relao entre a trao na conexo com a face e a trao mxima para

faces com diferentes graus de rigidez (SCHLOSSER, 1990).......................................70

Figura 2.44 Influncia da rigidez da face (EI) e dos reforos (Si) no somatrio das

foras de trao mximas nos reforos (LOIOLA, 2001)..............................................71

Figura 2.45 Influncia da rigidez da face na trao atuante nos reforos, sem a

compactao do solo, para os seguintes reforos: (a) Si =0,01; (b) Si =0,1; (c) Si = 1,0

(LOIOLA, 2001).............................................................................................................72

Figura 2.46 Caso em que TTR > TA > (TR + TW,max), conforme TATSUOKA (1993)....74

Figura 2.47 Distribuies extremas de tenses, padres A e B, segundo TATSUOKA

(1993)............................................................................................................................75

Figura 2.48 Muro de solo reforado: a) montagem em laboratrio, escala 1:1 e b)

foras verticais e horizontais mensuradas, BATHURST et al. (1999)...........................76

Figura 2.49 Posio dos pontos de trao mxima nas estruturas com 10m de altura,

com talude de: a) 45; b) 60; c) 70; d) 80; e) 90, (DANTAS e EHRLICH, 2000)......78

xvi

Figura 2.50 Grficos adimensionais da trao mxima no reforo: a) =60; b) =90, DANTAS e EHRLICH (2000).............................................................................79 Figura 2.51 Influncia da posio das sobrecargas de 100kPa, indicadas pelas

setas: a) b) c) d) e) montagem 5; f) g) h) i) j) montagem 4 (SARAMAGO,

2002).............................................................................................................................83


Figura 3.1 Densidade x profundidade x N de passadas (DAPPOLONIA et al., 1969).............................................................................................................................88

Figura 3.2 Densidade x profundidade (DAPPOLONIA et al., 1969)..........................88

Figura 3.3 Altura da camada x nmero de passadas para atingir dr=75%

(DAPPOLONIA et al., 1969).........................................................................................88

Figura 3.4 Tenses verticais x N de passadas do rolo (DAPPOLONIA et al., 1969).............................................................................................................................89

Figura 3.5a K0 x N de passadas, rolo de 5670 Kgf, (DAPPOLONIA et al., 1969).............................................................................................................................89

Figura 3.5b K0 x N de passadas, rolo de 2858 Kgf, (DAPPOLONIA et al., 1969).............................................................................................................................89

Figura 3.6 Acelerao e deslocamento do rolo ao longo do tempo (DAPPOLONIA et

al., 1969)........................................................................................................................90

Figura 3.7 - Efeito sobre a compactao: a) amplitude da tenso cisalhante; b) tenso

vertical; c) nmero de ciclos, (YOUD, 1972).................................................................92

Figura 3.7 - Efeito sobre a compactao: d) umidade da areia; e) expanso e

compresso durante a ciclagem, (YOUD, 1972)...........................................................93

Figura 3.8 Modelo histertico proposto por BROMS (1971)......................................96

xvii

Figura 3.9 Tenses iniciais durante a compactao: a) z zcr ; b) z > zcr, BROMS (1971)............................................................................................................................96

Figura 3.10 Caminho de tenses idealizado por INGOLD

(1979)............................................................................................................................98

Figura 3.11 Comparao entre tenses verticais previstas e medidas por: a)

FORSSBLAD (1965); b) DAPPOLONIA (1969); (apud INGOLD, 1979)...................100

Figura 3.12 Distribuio de tenso horizontal: a) para uma camada; b) caso geral

(zc

Figura 3.22 Clculo manual para estimativa de h (PECK e MESRI, 1987)...........116 Figura 3.23 Perfil tpico de h de acordo com a equao (3.36), (PECK e MESRI, 1987)...........................................................................................................................118

Figura 3.24 Comparao de tenses induzidas pela compactao calculadas

utilizando-se vrios mtodos (DUNCAN et al., 1991), com distncia do rolo face igual

a: 1,0 p; b) 0,0 p......................................................................................................121

Figura 3.25 Comparao entre tenses horizontais medidas e calculadas devido

compactao da areia CARDER et al. (1977).............................................................122

Figura 3.26 Comparao entre tenses horizontais medidas e calculadas devido

compactao de argila siltosa CARDER et al. (1978).................................................122

Figura 3.27 Influncia da compactao e rigidez dos reforos para taludes

reforados com diferentes inclinaes, alturas e valores de rigidez solo-reforo

(DANTAS e EHRLICH, 2000)......................................................................................127

Figura 3.28 Perfis de deslocamentos horizontais dos muros com face em alvenaria,

ao final da construo, BATHURST et al. (1999)........................................................130

Figura 3.29 Distribuio de deformaes ao final da construo para o muro 2,

BATHURST et al. (1999).............................................................................................131

Figura 3.30 Tmx versus profundidade equivalente com lao descarga-carga-

descarga para a 4 linha de reforo, muro n4, SARAMAGO (2002)..........................131

Figura 3.31 Log p versus deslocamentos horizontais da face do muro n5,

SARAMAGO (2002)....................................................................................................132

Figura 3.32 Carregamento versus recalque, THAMM et al. (1990)..........................134

Figura 3.33 Simulao do efeito da compactao em laboratrio (RICCIO FILHO,

2001)...........................................................................................................................136

CAPTULO IV

METODOLOGIAS PARA AVALIAO DE TENSES E DEFORMAES

xix

Figura 4.1 Mecanismo de equilbrio interno (EHRLICH e MITCHELL, 1994)..........139

Figura 4.2 Caminho de tenses considerado (EHRLICH e MITCHELL, 1994).......141

Figura 4.3 Caminho de tenses tpico para ensaio de histerese sob condio Ko

(CAMPANELLA e VAID, 1972)....................................................................................142

Figura 4.4 Zona plstica prxima rea de contato rolo-solo (EHRLICH e MITCHEL,

1994)...........................................................................................................................144

Figuras 4.5a, b, c bacos para determinao do mximo esforo de trao no

reforo (EHRLICH e MITCHELL, 1994).....................................................................150

Figura 4.6 bacos para a determinao da mxima tenso de trao atuante nos

reforos (DANTAS e EHRLICH, 1999)........................................................................151

Figura 4.7a Influncia tpica da compactao e rigidez do reforo

(EHRLICH e MITCHELL, 1994)...................................................................................152

Figura 4.7b Valores medidos de empuxo lateral e calculados por EHRLICH e

MITCHELL (1994) para um muro de solo reforado...................................................153

Figura 4.8 Equilbrio interno (DANTAS 1998).........................................................154

Figura 4.9 Fator de ajuste da tenso cisalhante (DANTAS, 1998)..........................155

Figura 4.10 Crculo de Mohr de um elemento de solo prximo ao ponto de mxima

trao (DANTAS 1998)................................................................................................157

Figura 4.11 Caminho de tenses imposto ao elemento de solo no ponto de mximo

(DANTAS,1998)...........................................................................................................161

Figura 4.12 bacos adimensionais para taludes 1 (H): 1 (V); 45,0, DANTAS e

EHRLICH (2000).........................................................................................................166


EHRLICH (2000).........................................................................................................167


EHRLICH (2000).........................................................................................................168

Figura 4.15 Lugar geomtrico dos pontos de trao mxima..................................169

xx

Figura 4.16 Grficos adimensionais da trao mxima no reforo nos taludes de 45

e 60 (DANTAS e EHRLICH, 2000).............................................................................171

Figura 4.17 Grficos adimensionais da trao mxima no reforo nos taludes de 70

e 90 (DANTAS e EHRLICH, 2000).............................................................................172

Figura 4.18 Grficos adimensionais da trao mxima no reforo incluindo o efeito

da compactao (DANTAS e EHRLICH, 2000)..........................................................173

Figura 4.19 Elemento de solo reforado (ABRAMENTO e WHITTLE, 1993)..........174

Figura 4.20 Elemento de solo reforado (SILVA e ABRAMENTO, 1996)................176

Figura 4.21 Resultados Experimentais versus anlise shear-lag para uma

sobrecarga de 12 kPa (SILVA e ABRAMENTO, 1996)...............................................178

Figura 4.22 Resultados Experimentais versus anlise shear-lag para uma

sobrecarga de 50 kPa (SILVA e ABRAMENTO, 1996)...............................................179

Figura 4.23 Cargas normalizadas nos reforos (medidas) como funo da

profundidade normalizada, ALLEN et al. (2003).........................................................182

Figura 4.24 Mecanismo de estabilidade interna.......................................................186

Figura 4.25 baco para determinao da resistncia trao do reforo

requerida.....................................................................................................................186

Figura 4.26 Distribuio de tenses ao longo dos reforos.....................................188

Figura 4.27 Deformaes em um muro de solo reforado: a) na base; b) no interior

(EHRLICH, 1995)........................................................................................................190

Figura 4.28 Deformaes provocadas pela distenso dos reforos para os casos

com e sem compactao do solo (EHRLICH, 1995)...................................................190

Figura 4.29 Muro de solo reforado considerado para efeito de anlise (SAWICKI,

1999)...........................................................................................................................193

Figura 4.30 Distribuio da tenso de trao ao longo do reforo (SAWICKI,

1999)...........................................................................................................................194

Figura 4.31 Modelo reolgico adotado por SAWICKI (1999)...................................194

xxi


Figura 5.1a Vista geral do local da obra instrumentada, So Jos dos Campos So

Paulo...........................................................................................................................197

Figura 5.1b Concepo bsica da obra instrumentada............................................198

Figura 5.2 Solos utilizados no aterro........................................................................199

Figura 5.3 Perfil esquemtico da seo instrumentada e legenda...........................206

Figura 5.4 Vista (esquemtica) em planta da camada nmero 3.............................207

Figura 5.5 Vista (esquemtica) em planta da camada nmero 12...........................208

Figura 5.6 Muro ao final da construo: sadas externas dos cabos da

instrumentao, sistema de aquisio de dados e posio das geogrelhas

instrumentadas............................................................................................................209

Figura 5.7 Faixa de reforo instrumentado com 0,5m de largura posicionado sobre

camada compactada do aterro reforado....................................................................210

Figura 5.8 Clulas de carga para medio da trao nos reforos..........................215

Figura 5.9 Clulas de carga para medio da trao nos reforos, detalhe para a

liberdade de movimentao........................................................................................215

Figura 5.10 Corte longitudinal passando pelo centro de gravidade da clula

(dimenses em dcimos de mm)................................................................................216

Figura 5.11 Presilhas para conectar as clulas de carga s talas de fixao do

reforo.........................................................................................................................216

Figura 5.12 Corpos das clulas de carga................................................................216

Figura 5.13 Clula de carga (prottipo)....................................................................217

Figura 5.14 Preparao da lixa nos trilhos, em uma de suas faces.........................217

Figura 5.15 Rtula para ligao entre a clula de carga e o restante do conjunto de

medio de carga no reforo......................................................................................217

Figura 5.16 Sistema de medio de trao utilizando 2 clulas por conjunto.........218

xxii

Figura 5.17 Disposio possveis de clulas de carga de acordo com a distribuio

esperada de carga no reforo.....................................................................................218

Figura 5.18 Fora mobilizada na clula durante etapa construtiva (teste com conjunto

isolado, sem geossinttico acoplado)..........................................................................220

Figura 5.19 Fora mobilizada nas clulas durante aplicao de ciclos de

carregamento vertical (teste com conjunto isolado, sem geossinttico acoplado)......220

Figura 5.20 Estabilizao da voltagem e temperatura da clula ao ar com o

tempo...........................................................................................................................221

Figura 5.21 Redistribuio de tenses sobre duas clulas (BROWN, 1974): a)

relao geomtrica alta; b) relao geomtrica baixa.................................................223

Figura 5.22 Cmara da clula de presso total........................................................225

Figura 5.23 Clulas de tenso total..........................................................................226

Figura 5.24 Curvas de calibrao de uma clula de tenso total (cmara e

transdutor) e apenas do transdutor de presso..........................................................226

Figura 5.25 Sistema para calibrao das clulas de tenso total............................227

Figura 5.26 Clulas de presso total (prottipos) ensaiadas na rea de modelos

fsicos..........................................................................................................................228

Figura 5.27 Curvas de calibrao da clula e do transdutor de presso.................228

Figura 5.28 Posicionamento das clulas de tenso total no campo........................229

Figura 5.29 Desenho esquemtico do sistema de medio de esforos na

face..............................................................................................................................231

Figura 5.30 Bloco e suas clulas metal utilizado para monitorar os esforos na

face..............................................................................................................................232

Figura 5.31 Bloco de metal montado para monitorar os esforos na

face..............................................................................................................................232

Figura 5.32 - Clulas de Carga da Base: dimenses e disposio dos

extensmetros.............................................................................................................233

xxiii

Figura 5.33 Montagem em campo do bloco instrumentado: a) posicionamento do

bloco; b) posicionamento das clulas com lubrificao no topo e na base; c)ajuste da

posio das clulas; d) posicionamento final do bloco................................................234

Figura 5.34 - (a) Placa magntica de recalque, dimenses 300mm x 300mm x 25mm;

b) sonda e placa magntica posicionada no aterro.....................................................236

Figura 5.35 - Esquema de leitura da placa magntica................................................237

Figura 5.36 - Posio dos inclinmetros de face e aterro, com posio do inclinmetro

de aterro pretendida inicialmente................................................................................239

Figura 5.37 Tubos de Inclinmetro instalados no muro de solo reforado e

aterro...........................................................................................................................239

Figura 5.38 Posicionamento dos tubos de inclinmetro...........................................240

Figura 5.39 Fixao do tubo de inclinmetro sobre a laje: a) perfurao do furo para

insero do parafuso; b) chumbadores qumicos para fixar o parafuso; c) fixao do

parafuso; d) posicionamento do apoio para o tubo; e) insero do m de referncia

para as placas magnticas; f) instalao do tudo de inclinmetro..............................241

Figura 5.40 Concepo bsica de um tensimetro..................................................243

Figura 5.41 Sistema de extensmetros mecnicos (BENJAMIM et al., 2005).........244

Figura 5.42 Representao esquemtica do posicionamento dos extensmetros no

reforo.........................................................................................................................245

Figura 5.43 Conjunto nmero 1 de extensmetros mecnicos, instalados no reforo

assente sobre a camada n 6......................................................................................246 Figura 5.44 Conjunto nmero 2 de extensmetros mecnicos, instalados no reforo

assente sobre a camada n 9......................................................................................246 Figura 5.45 - Extensmetros mecnicos: a) instalao do extensmetro 1; b)

instalao extensmetro nmero 2; c) conjunto de fios do extensmetro nmero 1; d)

conjunto de fios do extensmetro nmero 2...............................................................247

Figura 5.46 Marcos topogrficos localizados na face..............................................249

xxiv


Figura 6.1 Curvas granulomtricas dos dois solos empregados na construo do

muro............................................................................................................................252

Figura 6.2 Pontos de mxima resistncia para argila arenosa amarela ensaios

triaxiais tipo CW, convencionais, no saturados e drenados.....................................256

Figura 6.3 Pontos de mxima resistncia para argila arenosa vermelha ensaios

triaxiais tipo CW, convencionais, no saturados e drenados......................................256

Figura 6.4 Pontos de mxima resistncia para argila arenosa amarela ensaios

triaxiais tipo CW, na condio de deformao plana, no saturados e drenados.......257

Figura 6.5 Pontos de mxima resistncia para argila arenosa vermelha ensaios

triaxiais tipo CW, na condio de deformao plana, no saturados e drenados.......257

Figura 6.6 Curva Caracterstica, argila arenosa amarela, anel AA_1......................261

Figura 6.7 Curva Caracterstica, a argila arenosa amarela, anel AA_2...................261

Figura 6.8 Curva Caracterstica, argila arenosa vermelha, anel AV_1....................262

Figura 6.9 Curva Caracterstica, argila arenosa vermelha, anel AV_2....................262

Figura 6.10 Curva Caracterstica, argila arenosa amarela.......................................263

Figura 6.11 Curva Caracterstica, argila arenosa vermelha.....................................263

Figura 6.12 Distribuio de trao medida ao longo do reforo R1 (posicionado na

camada n 3), em diferentes etapas construtivas.......................................................268 Figura 6.13 Distribuio de trao medida ao longo do reforo R2A (posicionado

sobre a camada n 12), em diferentes etapas construtivas........................................268 Figura 6.14 Distribuio de trao medida ao longo do reforo R2B (posicionado

sobre a camada n 12), em diferentes etapas construtivas........................................269 Figura 6.15 Distribuio de trao medida ao longo do reforo R3 (posicionado sobre

a camada n 15), em diferentes etapas construtivas.................................................269

xxv

Figura 6.16 Distribuio de trao ao longo do reforo R4 (posicionado sobre a

camada n 17), em diferentes etapas construtivas.....................................................270 Figura 6.17 Posicionamento das clulas no reforo R4 (faixa de 0,5m)..................271

Figura 6.18 Fora nas clulas de carga do reforo R4, aps lanamento da camada

19 e posterior compactao desta (antes, durante e aps a compactao)...............271

Figura 6.19 Acrscimos de cargas medidas no reforo R4, durante e aps a

compactao da camada 19.......................................................................................272

Figura 6.20 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n 12, aps a compactao da camada n 13..................................................................................274 Figura 6.21 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n 12, aps compactao da camada n 14...................................................................................274 Figura 6.22 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n 12, aps compactao da camada n 16...................................................................................275 Figura 6.23 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n 12, aps compactao da camada n 18...................................................................................275 Figura 6.24 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n12, aps compactao da camada n 19...................................................................................276 Figura 6.25 Trao nos reforos R2A e R2B, posicionados na camada n 12, aps compactao da camada n 20...................................................................................276 Figura 6.26 Trao nos reforos R2A e R2B, posicionado na camada n12, aps compactao da camada n 21...................................................................................276 Figura 6.27 Trao mxima no reforo com relao profundidade ao final da

obra.............................................................................................................................277

Figura 6.28 Variao do coeficiente de empuxo lateral K (medido) com a

profundidade, durante construo e ao final..............................................................278

Figura 6.29 Trao mxima medida nos reforos versus altura do aterro ao final da

construo normalizada..............................................................................................279

xxvi

Figura 6.30 Posio da trao mxima no reforo com relao profundidade ao

final da obra e superfcies potenciais de ruptura segundo Rankine para cada condio

analisada.....................................................................................................................280

Figura 6.31 Evoluo da posio do ponto de trao mxima nos reforos em

relao superfcie, nas diferentes fases construtivas...............................................281

Figura 6.32 Deslocamentos horizontais relativos aos inclinmetros: a) de aterro; b)

de face 1 e 2................................................................................................................283

Figura 6.33 a) Deslocamento da face medido por meio de topografia, e b) alteamento

do muro versus tempo.................................................................................................285

Figura 6.34 Deslocamento horizontal na face do muro ao final da construo........285

Figura 6.35 Deslocamentos horizontais medidos pelos inclinmetros (FACE 1 e 2) e

por topografia..............................................................................................................286

Figura 6.36 Deformao especfica do reforo da camada nmero 6 (extensmetro

mecnico nmero 1)....................................................................................................288

Figura 6.37 Deformao especfica no reforo da camada nmero 9 (extensmetro

mecnico nmero 2)....................................................................................................288

Figura 6.38 Deformaes mensuradas pelos extensmetros (aps lanamento e

compactao da segunda camada em diante), calculadas a partir de valores de trao

medidos ( = T(Max medido)/J) e calculadas por (x =

T/J).............................................289

Figura 6.39 Trao entre o final do primeiro lanamento e compactao de uma

camada at o final da obra..........................................................................................290

Figura 6.40 Porcentagem da trao mobilizada com relao resistncia nominal do

reforo versus a deformao inferida, x = Tmx medido

/J..............................................290

Figura 6.41 Deslocamentos verticais medidos pelas placas magnticas locadas no

aterro e prximas face..............................................................................................293

xxvii

Figura 6.42 Foras verticais e horizontais atuantes no bloco instrumentado..........295

Figura 6.43 Foras verticais e horizontais atuantes no blocoinstrumentado............295

Figura 6.44 Evoluo da fora horizontal com relao vertical.............................296

Figura 6.45 Tenses verticais prximas fundao do muro (clulas instaladas

sobre a camada nmero 3).........................................................................................298

Figura 6.46 Tenses verticais medidas normalizadas em relao s tenses verticais

tericas, considerando ou no a proposta de Meyerhof com parmetros de resistncia

sob condio de deformao plana............................................................................299

Figura 6.47 Tenses verticais medidas normalizadas em relao s tenses verticais

tericas, considerando ou no a proposta de Meyerhof com parmetros de resistncia

sob condio de simetria axial....................................................................................299

Figura 6.48 Tenses Verticais Medidas e Tericas ( = z)................................300 Figura 6.49 Distribuio de tenses verticais atuantes na camada n 3, a 0,60m da

fundao do muro.......................................................................................................300

Figura 6.50 Foras atuantes nos reforos e bloco inferior da face..........................303

Figura 6.51 Traes nos reforos medidas e calculadas pelo mtodo EHRLICH e

MITCHELL (1994), para as condies de deformao plana e de simetria axial,

considerando-se ou no a fora horizontal medida no bloco instrumentado..............306

Figura 6.52 Valores de Tmx medidos e calculados com base nos parmetros de

ensaios triaxiais de deformao plana, sem considerar a Fh medida pelo bloco........307


ensaios triaxiais convencionais, sem considerar a Fh medida pelo bloco...................308


ensaios triaxiais de deformao plana, considerando a Fh medida pelo bloco...........308


ensaios triaxiais convencionais, considerando a Fh medida pelo bloco......................309

xxviii

Figura 6.56 Traes mximas medidas e calculadas para diferentes valores de

coeso do solo, (deformao plana, sem considerar Fh medida pelo bloco)..............310


coeso do solo, (simetria axial, sem considerar Fh medida pelo bloco)......................311


coeso do solo, (deformao plana, considerando Fh medida pelo bloco).................311


coeso do solo, (simetria axial, considerando Fh medida pelo bloco).........................312

Figura 6.60 Trao mxima calculada para diferentes valores de coeso do solo

(deformao plana, sem considerar Fh medida pelo bloco)........................................313

Figura 6.61 Trao mxima calculada para diferentes valores de coeso do solo

(simetria axial, sem considerar Fh medida pelo bloco)................................................313

Figura 6.62 Trao mxima calculada para diferentes valores de coeses do solo

(deformao plana, considerando Fh medida pelo bloco)...........................................314

Figura 6.63 Trao mxima calculada para diferentes valores de coeses do solo

(simetria axial, considerando Fh medida pelo bloco)...................................................314

Figura 6.64 Trao mxima calculada para diferentes valores de tenso vertical

induzida pela compactao condio de deformao plana e considerando a

contribuio da face....................................................................................................316

Figura 6.65 Trao mxima para diferentes valores de ngulo de atrito relativos ao

momento da compactao condio de deformao plana e considerando a

contribuio da face....................................................................................................317

Figura 6.66 Parmetros de resistncia do solo durante e aps a compactao

condio de deformao plana, argila arenosa amarela............................................317

Figura 6.67 Distribuio da trao calculada pelo mtodo K-stiffness ao longo da

profundidade e traes medidas.................................................................................320

xxix

Figura 6.68 Distribuio da Trao com a profundidade, clculo com base na teoria

de Rankine, para a condio de deformao plana e considerando a fora horizontal

medida pelo bloco.......................................................................................................322

Figura 6.69 Distribuio da Trao com a profundidade, clculo com base na teoria

de Rankine, para condio de simetria axial e considerando a fora horizontal medida

pelo bloco....................................................................................................................323

Figura 6.70 Trao nos reforos medidas e calculadas pelo mtodo Leshchinsky e

Boedeker (1989), para as condies de simetria axial e deformao plana,

desconsiderando a contribuio da face....................................................................325

Figura 6.71 Trao nos reforos medidas e calculadas pelo mtodo Leshchinsky e

Boedeker (1989), para as condies de simetria axial e deformao plana,

considerando a contribuio da face.........................................................................326

Figura 6.72 Somatrio de valores medidos e calculados por diversas metodologias,

na situao de deformao plana e considerando a Fh medida pelo bloco

instrumentado..............................................................................................................328


na situao de simetria axial e considerando a Fh medida pelo bloco

instrumentado..............................................................................................................328


na situao de deformao plana desconsiderando a Fh medida pelo bloco

instrumentado..............................................................................................................329


na situao de simetria axial desconsiderando a Fh medida pelo bloco

instrumentado..............................................................................................................329

Figura 6.76 Valores de trao ao longo da profundidade, calculados por diversas

metodologias, nas condies de simetria axial e deformao plana, sem considerar a

Fh medida pelo bloco instrumentado...........................................................................329

xxx

Figura 6.77 Valores de trao ao longo da profundidade, calculados por diversas

metodologias, nas condies de simetria axial e deformao plana, considerando a Fh

medida pelo bloco instrumentado................................................................................330

Figura 6.78 Deformaes medidas na face (topografia) e calculadas (V) por

EHRLICH (1995) a partir das traes calculadas por EHRLICH e MITCHELL (1994),

considerando ou no a contribuio da face e a condio K0 de empuxo lateral.......333

Figura 6.79 Deformaes medidas na face (topografia) e calculadas (V) por

EHRLICH (1995) a partir das traes calculadas por EHRLICH e MITCHELL (1994),

considerando ou no a contribuio da face e a condio Ka de empuxo lateral.......334

Figura 6.80 Deformaes da face calculadas por camada isolada (Vzr) pela

metodologia proposta por EHRLICH (1995) com base nas traes calculadas por

EHRLICH e MITCHELL (1994)....................................................................................335

Figura 6.81 Trao no reforo real e hipottica, reforo R3 caso em que a trao

real superestimada...................................................................................................337

Figura 6.82 Trao no reforo real e hipottica, reforo R2B caso em que a trao

real se aproxima da distribuio hipottica.................................................................337

Figura 6.83 Compatibilidade de deformao e tenso solo-reforo, curva do solo

(argila arenosa amarela) relativa condio de simetria axial...................................339

APNDICES APNDICE A Figura A.1 Curvas de calibrao das clulas de carga (1 a 6) dos reforos............369

Figura A.2 Curvas de calibrao das clulas de carga (7 a 12) dos reforos..........370

Figura A.3 Curvas de calibrao das clulas de carga (13 a 18) dos reforos........371




xxxi


Figura A.8 Curva de calibrao para a clula 1 do bloco instrumentado.................376

Figura A.9 Curva de calibrao para a clula 2 do bloco instrumentado.................376

Figura A.10 Curva de calibrao para a clula 3 do bloco instrumentado...............377




Figura A.14 Calibrao da clula de tenso total N1...............................................378





Figura A.19 Estabilizao trmica para prottipo de clula A..................................382

Figura A.20 Estabilizao trmica para prottipo de clula B...................................382

Figura A.21 Curva de estabilizao e correo da leitura das clulas.....................383

Figura A.22 Curva de estabilizao das clulas C1 C8, reforo R1......................385

Figura A.23 Curva de estabilizao das clulas C9 C16, reforo R2A.................385

Figura A.24 Curva de estabilizao das clulas C17 C24, reforo R2B...............385

Figura A.25 Curva de estabilizao das clulas C25 C32, reforo R3..................386

Figura A.26 Curva de estabilizao das clulas C33 C40, reforo R4..................386

APNDICE B

Figura B.1 Desenho esquemtico do sistema de saturao e calibrao dos

tensimetros................................................................................................................391

Figura B.2 Representao de uma curva de calibrao positiva e negativa (rebatida)

para um tensimetro equipado com transdutor ASCHROFT K1.................................392

xxxii

Figura B.3 Curvas de calibrao para o tensimetro WIKA S-10 com pedra de 15bar

e transdutor WIKA S-10...............................................................................................393

Figura B.4 Ensaio de ciclagem no tensimetro WIKA S-10.....................................394

Figura B.5 Ramo negativo da curva de calibrao do tensimetro WIKA S-10 com

pedra de 15bar............................................................................................................395

Figura B.6 Posicionamento dos tensimetros no muro............................................397

Figura B.7 Valores de suco obtidos pelos tensimetros durante o perodo

construtivo do muro.....................................................................................................398

APNDICE D

Figura D.1 Curvas tenso desvio versus deformao axial, argila arenosa amarela,

condio de deformao plana...................................................................................419

Figura D.2 Curvas deformao volumtrica especfica versus deformao axial,

argila arenosa amarela, condio de deformao plana.............................................419

Figura D.3 Curvas de poro-presso versus deformao axial especfica, argila

arenosa amarela, condio de deformao plana......................................................420

Figura D.4 Evoluo da poro-presso com o tempo, argila arenosa amarela,

conf. = 50 kPa 100kPa e 200 kPa, condio de deformao plana.............................420 Figura D.5 Curvas tenso desvio versus deformao axial, argila arenosa vermelha,



argila arenosa vermelha, condio de deformao plana...........................................421


arenosa vermelha, condio de deformao plana....................................................422

Figura D.8 Evoluo da poro-presso com o tempo, argila arenosa vermelha,

conf. = 50 kPa, 100 kPa e 200 kPa, condio de deformao plana...........................422

xxxiii

Figura D.9 Curvas tenso desvio versus deformao axial, argila arenosa amarela,

condio de simetria axial...........................................................................................423


argila arenosa amarela, condio de simetria axial....................................................423


arenosa amarela, condio de simetria axial..............................................................424

Figura D.12 Evoluo da poro-presso com o tempo, argila arenosa amarela,

conf. = 50 kPa, 100kPa e 200kPa, condio de simetria axial....................................424 Figura D.13 Curvas tenso desvio versus deformao axial, argila arenosa vermelha,



argila arenosa vermelha, condio de simetria axial...................................................425


arenosa vermelha, condio de simetria axial............................................................426

Figura D.16 Evoluo da poro-presso, argila arenosa vermelha, conf. = 50 kPa, 100kPa e 200 kPa, condio de simetria axial............................................................426

Figura D.17 Trajetria de tenses totais e efetivas, argila arenosa amarela, condio

de deformao plana...................................................................................................428

Figura D.18 Trajetria de tenses totais e efetivas, argila arenosa vermelha,


Figura D.19 Trajetria de tenses totais e efetivas, argila arenosa amarela, condio

de simetria axial...........................................................................................................429

Figura D.20 Trajetria de tenses totais e efetivas, argila arenosa vermelha,


xxxiv

APNDICE E

Figura E.1 Curvas tenso desvio x deformao axial e ajustes hiperblicos ensaios

triaxiais na argila arenosa amarela, condio de deformao plana..........................431


triaxiais na argila arenosa vermelha, condio de deformao plana........................431


triaxiais na argila arenosa amarela, condio de simetria axial..................................432


triaxiais na argila arenosa vermelha, condio de simetria axial................................432

Figura E.5 Determinao dos parmetros hiperblicos n e k ensaios triaxiais na

argila arenosa amarela, condio de deformao plana.............................................433


argila arenosa vermelha, condio de deformao plana...........................................433


argila arenosa amarela, condio de simetria axial....................................................434


argila arenosa vermelha, condio de simetria axial...................................................434

APNDICE F

Figura F.1 Zona plstica prxima rea de contato rolo-solo (EHRLICH e MITCHEL,

1994)............437

APNDICE G

Figura G.1 Variao de coeso entre traes medidas e calculadas......................441

xxxv

Lista de Tabelas


Tabela 2.1 Algumas equaes utilizadas para representar a curva de reteno de

determinado solo...........................................................................................................35

Tabela 2.2 Alguns Estudos de Caso em Muros de Solo Reforado com Utilizao de

Solos com Finos............................................................................................................60

Tabela 2.3 Classificao das faces conforme a rigidez (TATSUOKA, 1993).............68


Tabela 3.1 Parmetros do modelo histertico de carga/descarga sob condio K0

(DUNCAN e SEED, 1986)...........................................................................................104

Tabela 3.2 Definies do modelo histertico (DUNCAN e SEED, 1986).................106

Tabela 3.3 Parmetros da conteno simulada por DUNCAN e SEED (1986).......114

Tabela 3.4 Caractersticas das pesquisas realizadas por BATHURST et al. (1999) e

SARAMAGO (2002)....................................................................................................128

Tabela 3.5 Caractersticas dos muros ensaiados por BARBOSA (2003)................132

CAPTULO IV METODOLOGIAS PARA AVALIAO DE TENSES E DEFORMAES

Tabela 4.1 Valores de Si para diferentes materiais de reforo.................................147

Tabela 4.2 Movimentaes calculadas (EHRLICH, 1995).......................................192

xxxvi


Tabela 5.1 Programa de ensaios de caracterizao................................................199

Tabela 5.2 Ensaios de curva de reteno de gua..................................................201

Tabela 5.3 Programa de ensaios triaxiais tipo CW, nas condies de deformao

plana (DP) e de simetria axial (CV).............................................................................204

Tabela 5.4 Especificaes dos reforos utilizados no muro reforado....................211

Tabela 5.5 Especificaes da rtula tbs6.................................................................213

Tabela 5.6 Caractersticas do extensmetro utilizado............................................214

Tabela 5.7 Caractersticas do Termopar..................................................................248


Tabela 6.1 Resultados dos ensaios de caracterizao............................................251

Tabela 6.2 Porcentagens de materiais obtidos nas anlises granulomtricas.........251

Tabela 6.3 Caractersticas dos corpos de prova submetidos a ensaios triaxiais e de

curva caracterstica.....................................................................................................252

Tabela 6.4 ndices fsicos dos corpos de prova submetidos a ensaios triaxiais......253

Tabela 6.5 ndices fsicos dos corpos de prova submetidos a ensaios triaxiais

(continuao)..............................................................................................................254

Tabela 6.6 Resistncia ao cisalhamento dos solos ensaiados e valores de densidade

do solo.........................................................................................................................258

Tabela 6.7 Parmetros de moldagem dos anis......................................................260

Tabela 6.8 Parmetros de ajuste utilizados pelo modelo de VAN GENUTCHEN

(1980).........................................................................................................................260

Tabela 6.9 Suces matriciais na umidade de moldagem obtidas diretamente nos

pontos experimentais e atravs da curva de ajuste....................................................264

xxxvii

Tabela 6.10 Resultados de ensaios de campo........................................................266

Tabela 6.11 Resultados de ensaios de campo (continuao).................................267

Tabela 6.12 Valores de v e excentricidades (e)......................................................302 Tabela 6.13 Tenses induzidas pela compactao de acordo com o solo e tipo de

ensaio efetuado...........................................................................................................306

Tabela 6.14 Variao entre as suces matriciais de campo e laboratrio, sem

considerar a contribuio da face................................................................................315

Tabela 6.15 Variao entre as suces matriciais de campo e laboratrio,

considerando a contribuio da face...........................................................................315

Tabela 6.16 Parmetros de entrada no mtodo BATHURST et al. (2003)..............318

Tabela 6.17 Parmetros de entrada no mtodo BATHURST et al. (2003)..............319

Tabela 6.18 Fatores de influncia utilizados no mtodo BATHURST et al.

(2003)..........................................................................................................................319

Tabela 6.19 Traes nos reforos calculadas a partir do mtodo BATHURST et al.

(2003), considerando a condio de deformao plana.............................................319

Tabela 6.20 dados de entrada utilizados no mtodo Leshchinsky e Boedeker

(1989)..........................................................................................................................324

Tabela 6.21 Traes nos reforos calculadas atravs do mtodo de LESHCHINSKY

e BOEDEKER (1989) e parmetros de ensaios de deformao

plana............................................................................................................................324

Tabela 6.22 Traes nos reforos calculadas atravs do mtodo de LESHCHINSKY

e BOEDEKER (1989) e parmetros de ensaios de simetria axial...............................325

Tabela 6.23 Movimentaes (deflexo, distoro e distenso) no topo do muro, com

Vs e Vf calculadas considerando a condio K0 de empuxo lateral.............................336

Tabela 6.24 Movimentaes (deflexo, distoro e distenso) no topo do muro, com

Vs e Vf calculadas considerando a condio Ka de empuxo lateral.............................336

xxxviii

APNDICES APNDICE A

Tabela A.1 Constantes das clulas de carga fabricadas e coeficientes de

correlao....................................................................................................................368

Tabela A.2 Constantes e coeficientes de correlao...............................................376

Tabela A.3 Constantes obtidas paras as clulas.....................................................381

APNDICE B

Tabela B.1 Caractersticas das pedras porosas.......................................................396

APNDICE D Tabela D.1 Tempo decorrido aps cada estgio* dos ensaios................................427

APNDICE E

Tabela E.1 Parmetros hiperblicos........................................................................430

APNDICE F

Tabela F.1 Caractersticas do rolo compactador CA 250 PD...................................436

Tabela F.2 Parmetros para clculo de zc,i e valores obtidos para zc,i................438 Tabela F.3 Profundidade de influncia da compactao ZC.....................................439

xxxix

Captulo I

INTRODUO

I.1 Motivao da pesquisa

Foi efetuado um estudo numa via de ligao entre as rodovias Presidente Dutra

e Carvalho Pinto (SP-070). A obra em questo constitui-se de um muro de solo

residual com finos reforado que contm parte do aterro sobre o qual a via foi

construda.

Buscou-se o monitoramento de uma estrutura real de solo reforado sob

condies reais de campo com o intuito de avaliar aspectos que, em maior ou menor

grau, exercem influncia nas tenses e deformaes nesse tipo de obra.

A suco pode representar importante fator estabilizador em estruturas de solo

reforado, tal como assinalam resultados de obras monitoradas (CARVALHO et al,

1986; EHRLICH et al. 1992; EHRLICH et al, 1994; BRUNO e EHRLICH, 1997).

Estudos numricos efetuados por DANTAS (2004) incluindo a coeso do solo indicam

efeitos benficos desse fator, capaz de promover a reduo na trao atuante nos

reforos e a diminuio das deformaes da massa de solo reforado. A constncia de

um valor de suco ao longo do tempo, viabilizada por um sistema de drenagem

confivel, pode gerar coeso aparente significativa na matriz de solo e at mesmo um

1

incremento no ngulo de atrito, conduzindo a um incremento na resistncia ao

cisalhamento deste material.

A face em um muro de solo reforado pode ou no desempenhar funo

estrutural relevante. Conforme sua rigidez este elemento pode absorver esforos

horizontais e verticais provenientes do processo de construo do aterro. Esta

absoro pode conduzir a redues significativas nas tenses de trao atuantes nos

reforos como mostra o trabalho de LOIOLA (2001), por exemplo. Deformaes

externas da face, associadas ao processo construtivo e perodo ps-construtivo,

tambm apresentam relao com a rigidez deste elemento construtivo. Metodologias

de clculo com base dedutiva, em geral, no consideram os efeitos da rigidez deste

elemento na tenso de trao prevista para os reforos (EHRLICH e MITCHELL, 1994,

SILVA E ABRAMENTO, 1996, entre outras), ao passo que se pode citar metodologia

com base indutiva (BATHURST et al., 2003) que contempla tal condio, restrita a um

certo universo de situaes.

O projeto de um muro de solo reforado envolve anlises capazes de antever o

comportamento da estrutura. Os clculos requerem as propriedades mecnicas dos

materiais envolvidos reforos e solos de aterro. No caso da determinao das

propriedades mecnicas do solo, conveniente submeter tal material, quando

ensaiado em laboratrio, s condies de contorno que melhor representem a

situao de campo. A condio de contorno adotada nos ensaios (deformao plana

ou simetria axial) pode representar significativa variao nos parmetros determinados

e nos resultados das anlises que por ventura utilizem tais parmetros como

referncia. Em linhas gerais, nas anlises utilizam-se parmetros de solos obtidos em

ensaios de compresso triaxial com simetria axial. No entanto, num muro retilneo cujo

comprimento seja muito superior s demais dimenses, a condio de deformao

plana pode ser mais representativa.

A compactao, dependendo de sua magnitude, altera o estado tensional do

sistema solo-reforo de forma permanente, ou seja, provoca efeitos em parte

2

irreversveis. A compactao provoca um aumento das mximas tenses de trao

atuantes nos reforos, sendo que a magnitude dessas tenses depende da resistncia

ao cisalhamento do solo. SARAMAGO (2002) comprova experimentalmente tal efeito

utilizando solo puramente friccional. DANTAS (2004) e RICCIO FILHO (2001)

demonstram tambm tal efeito, numericamente e em laboratrio, respectivamente.

Apresenta-se relevante a verificao deste comportamento em solos com elevada

porcentagem de finos e significativa resistncia coesiva.

I.2 Objetivos

Buscou-se verificar atravs do monitoramento de uma obra real, aspectos

capazes de influenciar o desempenho de uma estrutura de solo reforado com elevada

frao de finos. O foco principal do estudo foi a verificao da influncia da suco

matricial desenvolvida no solo, das tenses induzidas pela compactao no aterro, a

rigidez dos reforos, o papel estabilizador da face e a distribuio de tenses prximo

fundao. Estudou-se tambm a influncia da condio de contorno na obteno

dos parmetros de resistncia do solo. Esse ltimo tpico foi conduzido atravs de

ensaios triaxiais de compresso, nas condies de simetria axial e de deformao

plana.

No estudo de campo monitoraram-se os esforos atuantes na face, as tenses

verticais prximas fundao, a trao e as deformaes nos reforos. Movimentos

verticais e horizontais do corpo do aterro reforado foram tambm acompanhados,

bem como o deslocamento horizontal externo da face. A fundao rgida do muro

impediu que recalques viessem a interferir nos resultados. A instrumentao utilizada

foi em parte comercial e em parte especificamente projetada e construda para esse

trabalho.

Os estudos de laboratrio incluram caracterizao do solo, curvas de reteno

de gua e ensaios de resistncia ao cisalhamento. Buscou-se quantificar o efeito da

3

suco na resistncia ao cisalhamento do solo e no comportamento da massa de solo

reforado.

Tambm foi objeto desse estudo a verificao da capacidade de previso de

mtodos existentes em representar o comportamento observado no campo.

I.3 Organizao do trabalho

No Captulo 2 discute-se uma srie de fatores que influem no comportamento

mecnico de uma estrutura em solo reforado.

O Captulo 3 versa sobre a influncia da compactao em aterros reforados e

no reforados.

No Captulo 4 apresentam-se metodologias de dimensionamento baseadas em

tenses de trabalho e de anlise de deformaes.

No Captulo 5 apresentada a metodologia empregada na pesquisa tanto para

os estudos efetuados em campo quanto para os desenvolvidos em laboratrio.

No Captulo 6 so apresentados e discutidos os resultados obtidos em campo e

em laboratrio.

No Captulo 7 incluem-se as concluses e sugestes para futuros trabalhos.

No Apndice A apresentam-se as curvas de calibrao, as constantes e as

curvas estabilizao trmica correspondentes s clulas de carga utilizadas.

Apresentam-se tambm as curvas de calibrao e as constantes das clulas de

tenso total.

No Apndice B apresentado um estudo acerca dos tensimetros utilizados

nessa pesquisa.

O Apndice C apresenta uma srie de fotos ilustrativas dos estudos efetuados

em campo e em laboratrio.

No Apndice D apresentam-se resultados dos ensaios triaxiais: (a) tenso

desvio versus deformao axial especfica; (b) deformao volumtrica especfica

4

versus deformao axial especfica; (c) poro-presso versus tempo; (d) poro-presso

versus deformao axial especfica.

Resultados relativos aos ajustes hiperblicos (curvas e magnitude de

parmetros) so apresentados no Apndice E.

O apndice F apresenta as caractersticas do rolo compactador utilizado na

obra e as tenses geradas por este equipamento.

O apndice G apresenta uma anlise da coeso do solo.

5

Captulo II

COMPORTAMENTO MECNICO DE MASSAS DE SOLOS REFORADOS

II.1 - Introduo

Ser apresentada uma viso geral dos fatores que influenciam o

comportamento mecnico de estruturas de solo reforado. No ser tratado aqui o

efeito das tenses induzidas pela compactao na massa de

12 - comportamento de um muro de solo reforçado com solos finos

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