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Avaliao Experimental de Prottipos de Estruturas de Conteno em Solo Reforado com Geotxtil Carlos Vinicius dos Santos Benjamim OBER S.A. Indstria e Comrcio Benedito de Souza Bueno Departamento de Geotecnia, Escola de Engenharia de So Carlos (USP) Jorge Gabriel Zornberg Civil Engineering Department, University of Texas at Austin (EUA) RESUMO: Para contribuir para um melhor entendimento do desempenho de estruturas em solo reforado, foram construdos oito prottipos de estrutura de conteno em solo reforado com geotxtil, tecido e notecido, com 4,0 m de altura cada. Todos os prottipos foram instrumentados, principalmente visando os deslocamentos, para avaliar o comportamento de campo deste tipo de estrutura de conteno. Esse trabalho apresenta de forma resumida as propriedades mais relevantes de cada prottipo construdo e tambm apresenta algumas das concluses mais importantes obtidas nesta pesquisa. As anlises desenvolvidas neste trabalho compreendem, alm da avaliao dos resultados individuais de cada estrutura, uma anlise paramtrica entre todos os prottipos tanto em curto, quanto em longo prazo, investigando, entre outros fatores, o tipo de solo, tipo de geossinttico e geometria interna das estruturas. PALAVRAS-CHAVE: geossintticos, geotxteis, solo reforado, estruturas de conteno, taludes ngremes e instrumentao de campo. 1 INTRODUO A utilizao de geossintticos em um macio de solo compactado tem como objetivo o aumento da resistncia e a diminuio da compressibilidade do material composto assim formado. Alm do aspecto tcnico, o uso de solo reforado com geossintticos se justifica em vista da facilidade de aplicao, rapidez de construo e reduo significativa de custos em comparao com as solues convencionais. Entretanto, apesar das vantagens relacionadas utilizao de geossintticos, a maioria das estruturas de conteno em nosso pas ainda executada por meio de solues convencionais. A ausncia de um conhecimento mais profundo sobre o real comportamento de estruturas em solo reforado certamente impede uma utilizao mais intensa dessas estruturas. No caso de geotxteis, principalmente os de polipropileno, o problema da possibilidade de fluncia tem representado um entrave para uma utilizao mais ampla dos mesmos. O desconhecimento sobre o real comportamento desses materiais, quando inseridos no macio

compactado, tem levado adoo de fatores de reduo da resistncia trao que variam geralmente, entre 2 e 5, s para levar em conta os efeitos da fluncia. Convm destacar que esses fatores de reduo associados fluncia, freqentemente, inviabilizam o emprego de geotxteis notecidos em estruturas de conteno com altura e/ou sobrecarga elevadas. Alm disso, alguns aspectos relevantes para o projeto de tais obras ainda carecem de uma investigao mais aprofundada, tais como a distribuio de tenses no interior do macio reforado, deformabilidade do macio e mecanismos de ruptura. Esse fato pode ser bem visto na disperso dos resultados dos mtodos de previso de deslocamentos encontrados na literatura. Um exemplo bem conhecido o experimento coordenado na Universidade do Colorado (EUA) por Jonathan Wu (WU, 1992), em que nenhuma previso conseguiu atingir um resultado satisfatrio sobre os deslocamentos do prottipo construdo. Em nvel nacional, Pedroso (2000) comparou valores de simulaes numricas utilizando o

Benjamim, C.V.S, Bueno, B.S., Zornberg, J.G. (2006). Experimental Evaluation of Prototype Retaining Structures Reinforced with Geotextiles (In Portuguese). Second Brazilian Symposium of Young Geotechnical Engineers, Nova Friburgo, Brazil, November, pp.1-6 (CD-ROM).

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Mtodo dos Elementos Finitos (MEF) e resultados registrados em prottipos instrumentados e concluiu que os valores previstos so no geral maiores do que os valores observados. Alm disso, as observaes obtidas pelo autor em um prottipo com 4,0 m de altura, reforado com geotxtil notecido de PP, mostraram que os deslocamentos por fluncia pararam de ocorrer depois de trs meses, quando se supunham que durassem anos. Como esses, h muitos indcios na literatura internacional e uns poucos na literatura brasileira de que as estruturas reais comportam-se, no geral, melhor do que as previses. Quais seriam as causas dessas discrepncias? H certamente muitas. No Brasil, em particular, uma delas seria o efeito da coeso, quase sempre desprezada nos clculos. H aumento de rigidez das incluses por efeito do confinamento do solo, especialmente em geotxteis notecidos. H conservadorismo dos mtodos de dimensionamento, que no consideram os verdadeiros mecanismos de ruptura e apresentam fatores de reduo muito elevados. H a influncia da rigidez da face em muitos casos. H tambm efeito do arqueamento, quase sempre esquecido nas anlises. A essa lista ainda podem agrupar-se outras fontes de discrepncias. A fim de contribuir para um melhor entendimento do desempenho de estruturas em solo reforado, so necessrias, entre outros, pesquisas e observaes do desempenho de obras, alm de uma adequada caracterizao dos materiais envolvidos. De posse de um bom banco de dados, possvel realizar anlises paramtricas, simulaes numricas e desenvolvimentos analticos que permitam avanar o estado do conhecimento. Com isso, foram construdos, dentro da Empresa Ober S.A., uma srie de 8 prottipos de estruturas reforadas com geotxteis de tal forma que se pudesse, alm dos aspectos mencionados anteriormente, avaliar os efeitos do tipo de solo, tipo e layout das incluses. 2 OBJETIVOS a) montar um banco de dados com os

resultados das observaes dos prottipos;

b) investigar as movimentaes e os mecanismos de ruptura das estruturas de conteno em solo reforado com geotxteis;

c) melhorar o conhecimento a respeito da influncia de diversos fatores sobre o comportamento dessas estruturas;

d) realizar anlises paramtricas entre os prottipos construdos;

e) investigar o desempenho em longo prazo das estruturas reforadas com geotxtil;

f) verificar a viabilidade de utilizar os solos brasileiros em estruturas de solo reforado com geotxtil;

g) aplicar as metodologias utilizadas nos prottipos em uma estrutura real;

h) fornecer uma base de referncia para projetos futuros.

3 MATERIAIS E MTODOS Todos os prottipos foram construdos utilizando a tcnica de solo envelopado. Visando garantir um comportamento de deformao plana, a geometria do muro foi definida com 4 m de largura, 4 m de altura e 4 m de comprimento. Alm disso, em toda a lateral do muro foram colocadas duas lonas plsticas com graxa entre elas, de forma a reduzir ao mximo o atrito entre o solo e a madeira do escoramento. O sistema de envelopamento foi desenvolvido com o auxlio de pranchas de madeira apoiadas em suportes metlicos em forma de cantoneira, com ngulo interno de 78o, projetado para resultar em uma inclinao da face de 1H:5V para os prottipos. Trs solos diferentes, dois coesivos e um granular, foram utilizados nesse programa de pesquisa. De acordo com o Sistema de Classificao Unificado dos Solos (ASTM D 2487), os solos foram classificados como argila pouco plstica com areia (CL), areia siltosa (SM) e areia mdia a fina (SP). A classificao granulomtrica, descrita pela ABTN 6502, classifica o solo CL como uma argila siltosa, o solo SM como uma areia siltosa, e o solo SP como uma areia mdia a fina. Foram utilizados, na execuo dos prottipos, geotxteis tecidos e notecidos, fabricados pelas empresas Propex e Ober S.A., respectivamente. Alm do mtodo de fabricao dos geotxteis, foram utilizados trs diferentes

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tipos de geotxteis notecidos, variando-se os polmeros, a gramatura e a resistncia trao. Todos os solos e geotxteis foram ensaiados em laboratrio para se obterem os dados necessrios para serem utilizados tanto na fase de projeto, como tambm na anlise dos resultados dos prottipos. A Tabela 1 apresenta as principais propriedades de cada prottipo, enquanto as Figuras 1 a 8 apresentam uma vista frontal de cada prottipo construdo. 4 INSTRUMENTAO 4.1 Medidores de deslocamento da face Os deslocamentos da face foram acompanhados ao longo do tempo medindo-se a distncia de pontos localizados, no centro de cada camada, at um paramento fixo, com o uso de uma rgua graduada com nvel, e tambm com o auxilio de equipamentos de topografia. A resoluo desta medida foi igual a 1 mm. As Figuras 9 e 10 apresentam o esquema do referido sistema. 4.2 Extensmetros magnticos verticais

Foram utilizados extensmetros magnticos verticais, projetados e construdos em laboratrio, para se medir os deslocamentos verticais do macio de solo. Este equipamento constitui-se em placas magnticas acopladas em tubos de PVC. Estas placas so quadradas com 20 cm de lado e so feitas tambm de PVC. Sobre cada uma delas apoia-se um m, formando um transdutor magntico. A leitura dos deslocamentos efetuada introduzindo-se no tubo de PVC uma haste de alumnio graduada que possui um reed switch na ponta. Ao se aproximar do m, fecha-se um circuito eltrico que aciona o indicador sonoro de um multmetro ligado ao sensor. O indicador sonoro acionado quando a ponta da haste entra no campo magntico do m. As leituras foram realizadas quando o indicador sonoro parava de apitar exatamente na parte superior e inferior do im. Nesses pontos eram realizadas as leituras com o uso da haste graduada. O ponto exato onde se encontra o im a mdia entre as duas leituras. A resoluo deste sistema de leitura de 1 mm (Figura 11).

Tabela 1. Caractersticas principais dos prottipos construdos.

Geotxtil Geometria* Solo

Muro Nome comercial Processo de fabricao Polmero

Espaamento vertical

Granulometria ABNT 6502

1 Ober GF10/200 notecido PET constante

40 cm areia mdia a grossa

2 Ober GF10/200 notecido PET varivel

30 at 60 cm areia mdia a grossa

3 Ober GF14/250 notecido PP varivel

de 30 at 50 cm areia siltosa

4 Pro