Die Verbundkonstruktion aus Bodenmaterial und Geogitter bietet vielfältige Möglichkeiten zur kosteneffizienten Realisierung komplexer geotechnischer Bauvorhaben. Die wirkenden Effekte innerhalb des Verzahnungsbereiches von Geogitter und Bodenkörnern, die maßgeblich zur Stabilisierung des Verbundsystems beitragen, sind jedoch bislang nur unzureichend beschrieben bzw. nachgewiesen. Die Fortschritte auf dem Gebiet der numerischen Simulation, insbesondere hinsichtlich diskontinuumsmechanischer Verfahren, eröffnen innovative Möglichkeiten zur Analyse der Wirkungsmechanismen auf mikromechanischer Ebene. Die vorliegende Forschungsarbeit befasst sich daher mit der Entwicklung und Validierung numerischer Modelle in PFC3D, basierend auf den Randbedingungen und Ergebnissen von systematisch durchgeführten Laborversuchen, zur Reproduktion des natürlichen Interaktionsverhaltens innerhalb eines Geogitter-Boden Verbundsystems. Ein spezieller Fokus richtet sich auf die Modellierung granularer Böden unter Berücksichtigung der wesentlichen kornspezifischen Merkmale, insbesondere der Kornform. Die modelltechnische Beschreibung von Bodenkörnern erfolgt unter Anwendung der sog. Clump-Logik und basiert hauptsächlich auf den Ergebnissen einer fotooptischen Messmethode. Ein neu entwickeltes Verfahren zur Generierung von Kornzusammensetzungen mit spezifischer Lagerungsdichte wird vorgestellt. Die Kalibrierung eines einheitlichen mikromechanischen Parametersatzes zur Reproduktion des bodenmechanischen Verhaltens erfolgt anhand der Simulation von fünf standardisierten Prüfverfahren. Die charakteristische Struktur eines ausgewählten Geogitters wird modelltechnisch implementiert sowie das Verhalten unter Zug- und Torsionsbeanspruchung reproduziert. Der Nachweis eines realistischen Interaktionsverhaltens umfasst die Kalibrierung der Kontaktparameter zwischen den modellierten Verbundkomponenten anhand der Simulation von Herausziehversuchen. Die labor- und modelltechnische Entwicklung spezieller Interaktionsversuche ermöglicht es, präzise Aussagen zum Verbundverhalten unter verschiedenen Belastungssituationen zu treffen. Die wesentlichen Wirkungsmechanismen und Effekte werden unter Berücksichtigung von signifikanten Kennwerten quantifiziert, um zum einen die Effizienz dieser speziellen polymeren Baustoffe zu analysieren und zum anderen eine Grundlage zur Beurteilung und Bemessung von geogitterbewehrten Konstruktionen anhand von allgemeingültigen Systemparametern zu schaffen.

O melhor comportamento de uma estrutura de solo reforçado com geossintéticos não depende só da elevada resistência à tração da inclusão, mas também da sua rigidez e do nível de carregamento sob o qual a estrutura está submetida. Dessa maneira, a interação entre o reforço e as respectivas camadas de solo ao seu redor torna-se de grande importância, pois a mobilização cisalhante combina a deformação da interface solo-reforço e o alongamento do geossintético. Sendo que a melhor forma de avaliar a interação entre o solo e a geogrelha é por meio de ensaios de arrancamento, pensa-se na realização de ensaios de arrancamento cíclico para analisar a interação dinâmica entre o solo e a inclusão quando certas estruturas são submetidas a esse tipo de solicitação. Por causa disso, o objetivo principal deste trabalho é analisar o efeito produzido por carregamentos monotônicos e cíclicos de interface numa geogrelha biaxial de polipropileno, quando inserida na interface de um solo argiloso e um solo arenoso sob diferentes tensões de confinamento. Para isso, são utilizados os equipamentos de pequenas e grandes dimensões do Laboratório de Geossintéticos da EESC-USP, visando avaliar a sua relação e a viabilidade de uso do equipamento de pequenas dimensões. Inicialmente foram realizados ensaios de arrancamento monotônico em ambos os equipamentos sob tensões de confinamento de 25, 50 e 100 kPa, sendo que as resistências obtidas com as tensões de 25 e 100 kPa permitiram definir as amplitudes do carregamento cíclico correspondentes ao 20% de tais valores. Adicionalmente, após a aplicação dos 10.000 ciclos de carga correspondentes à capacidade do equipamento, foi aplicado novamente um carregamento monotônico com o intuito de determinar o efeito do carregamento dinâmico na resistência ao arrancamento e assim poder realizar as respectivas comparações com os valores iniciais. Com base nos resultados obtidos, foi possível observar a diferença no grau de confinamento entre ambos os equipamentos, sendo maior no de grandes dimensões por causa da melhor distribuição das tensões sobre a área ocupada pela geogrelha. Adicionalmente, o grau de confinamento em ambos os equipamentos também influenciou a diferença no efeito do carregamento dinâmico, sendo de desconfinamento no de grandes dimensões e de densificação no de pequenas dimensões. / The best behavior of a reinforced soil structure with geosynthetics not only depends on the high tensile strength of the inclusion, but also on its rigidity and the loading level in which the structure is subjected. Thus, the interaction between the reinforcement and the respective layers of soil around, becomes very important because the shear mobilization combines the deformation of the soil-reinforcement interface and the lengthening of the geosynthetic. Since the best way to assess the soil-geogrid interaction is through pullout tests, it is thought in performing cyclic pullout tests to examine the dynamic soil-inclusion interaction when some structures are submitted to that kind of loads. Because of that, the main objective of this work is to analize the effect that is produced by monotonic and cyclic interface loading on a biaxial polypropylene geogrid, when it is inserted into the interface of a clayey soil and a sandy soil under different confinement stresses. For that, the small and large dimensions equipments of the Geosynthetics Laboratory at EESC-USP are used, looking to evaluate their relationship and the feasibility of using a small dimensions equipment. Initially, they were performed monotonic pullout tests in both equipments under confinement stresses of 25, 50 and 100 kPa, wherein the pullout strengths obtained with 25 and 100 kPa allowed the definition of the load cyclic amplitudes, which corresponded to 20% of such values. Additionally, after applying 10.000 load cycles, corresponding to the capacity of the equipment, it was applied a monotonic loading in order to determine the dynamic loading effect on pullout strength, being useful to compare such values with the initial response. Based on the obtained results, it was possible to observe the difference in the confinement degree between both equipments, being higher in the large one because of the better stress distribution on the geogrid area. Aditionally, the confinement degree in both equipments also influenced the difference in the dynamic loading effect, being deconfinement in the soil-geogrid interface of the large one and densification in the other one.

O melhor comportamento de uma estrutura de solo reforçado com geossintéticos não depende só da elevada resistência à tração da inclusão, mas também da sua rigidez e do nível de carregamento sob o qual a estrutura está submetida. Dessa maneira, a interação entre o reforço e as respectivas camadas de solo ao seu redor torna-se de grande importância, pois a mobilização cisalhante combina a deformação da interface solo-reforço e o alongamento do geossintético. Sendo que a melhor forma de avaliar a interação entre o solo e a geogrelha é por meio de ensaios de arrancamento, pensa-se na realização de ensaios de arrancamento cíclico para analisar a interação dinâmica entre o solo e a inclusão quando certas estruturas são submetidas a esse tipo de solicitação. Por causa disso, o objetivo principal deste trabalho é analisar o efeito produzido por carregamentos monotônicos e cíclicos de interface numa geogrelha biaxial de polipropileno, quando inserida na interface de um solo argiloso e um solo arenoso sob diferentes tensões de confinamento. Para isso, são utilizados os equipamentos de pequenas e grandes dimensões do Laboratório de Geossintéticos da EESC-USP, visando avaliar a sua relação e a viabilidade de uso do equipamento de pequenas dimensões. Inicialmente foram realizados ensaios de arrancamento monotônico em ambos os equipamentos sob tensões de confinamento de 25, 50 e 100 kPa, sendo que as resistências obtidas com as tensões de 25 e 100 kPa permitiram definir as amplitudes do carregamento cíclico correspondentes ao 20% de tais valores. Adicionalmente, após a aplicação dos 10.000 ciclos de carga correspondentes à capacidade do equipamento, foi aplicado novamente um carregamento monotônico com o intuito de determinar o efeito do carregamento dinâmico na resistência ao arrancamento e assim poder realizar as respectivas comparações com os valores iniciais. Com base nos resultados obtidos, foi possível observar a diferença no grau de confinamento entre ambos os equipamentos, sendo maior no de grandes dimensões por causa da melhor distribuição das tensões sobre a área ocupada pela geogrelha. Adicionalmente, o grau de confinamento em ambos os equipamentos também influenciou a diferença no efeito do carregamento dinâmico, sendo de desconfinamento no de grandes dimensões e de densificação no de pequenas dimensões. / The best behavior of a reinforced soil structure with geosynthetics not only depends on the high tensile strength of the inclusion, but also on its rigidity and the loading level in which the structure is subjected. Thus, the interaction between the reinforcement and the respective layers of soil around, becomes very important because the shear mobilization combines the deformation of the soil-reinforcement interface and the lengthening of the geosynthetic. Since the best way to assess the soil-geogrid interaction is through pullout tests, it is thought in performing cyclic pullout tests to examine the dynamic soil-inclusion interaction when some structures are submitted to that kind of loads. Because of that, the main objective of this work is to analize the effect that is produced by monotonic and cyclic interface loading on a biaxial polypropylene geogrid, when it is inserted into the interface of a clayey soil and a sandy soil under different confinement stresses. For that, the small and large dimensions equipments of the Geosynthetics Laboratory at EESC-USP are used, looking to evaluate their relationship and the feasibility of using a small dimensions equipment. Initially, they were performed monotonic pullout tests in both equipments under confinement stresses of 25, 50 and 100 kPa, wherein the pullout strengths obtained with 25 and 100 kPa allowed the definition of the load cyclic amplitudes, which corresponded to 20% of such values. Additionally, after applying 10.000 load cycles, corresponding to the capacity of the equipment, it was applied a monotonic loading in order to determine the dynamic loading effect on pullout strength, being useful to compare such values with the initial response. Based on the obtained results, it was possible to observe the difference in the confinement degree between both equipments, being higher in the large one because of the better stress distribution on the geogrid area. Aditionally, the confinement degree in both equipments also influenced the difference in the dynamic loading effect, being deconfinement in the soil-geogrid interface of the large one and densification in the other one.

This diploma thesis deals with the use of glass fiber geogrids and geocomposites in road construction. The reinforcement elements are inserted between the wearing and binder asphalt layer. This diploma thesis summarizes the knowledge connected with reinforcing of asphalt roads using glass fiber. It examines the effect of reinforcing fiberglass elements on the resistance of asphalt layers loaded with traffic. At the same time, it deals with the application of a various amount of tack coat and subsequent behavior of the asphalt layers. In this work, laboratory tests of bond strength between layers on cores and four-point bending were performed.