O uso de reforços geossintéticos tem se apresentado como uma solução eficiente que permite reduzir os custos de implantação de estruturas de contenção. Seu comportamento pode ser estudado com a utilização de softwares de elementos finitos na intenção de obter configurações ainda mais econômicas. Neste trabalho foram simulados muros de solo reforçados com geossintéticos (MSRG) pelo método dos elementos finitos (software Plaxis 8.2), analisando-se como parâmetro o deslocamento máximo da face dos muros e a máxima força mobilizada no reforço. Inicialmente, desenvolveu-se e calibrou-se um modelo numérico a partir de um modelo físico construído e monitorado encontrado na literatura. Em seguida construiu-se um modelo numérico de MSRG hipotético e realizaram-se estudos paramétricos com as variáveis: tipo de solo, priorizando-se solos finos tropicais; rigidez e espaçamento do reforço; e inclinação e altura do muro. Os resultados corroboraram a bem sucedida prática nacional de construção de muros reforçados com solos finos tropicais, sendo que a coesão se mostrou um parâmetro importante no comportamento de MSRG construídos com solos finos. / The use of geosynthetic reinforcements is an efficient solution that reduces the costs of implantation of containment structures. Their behavior can be studied by the use of finite element software, with the goal to obtain more economical configurations. In this study, geosynthetic reinforced retaining walls (MSRG) were simulated by the finite element method (software Plaxis 8.2), analyzing as a parameter the maximum face displacement and the maximum force mobilized in the reinforcement. Initially, a numeric model was developed and calibrated from a constructed and monitored physical model of the literature. After, a numerical model of hypothetical MSRG was constructed and parametric studies were done with the following variables: soil type, prioritizing tropical fine soils; reinforcement stiffness and spacing, and slope and height of the wall. The results corroborated the successful brazilian practice at the building reinforced MSRG with tropical fine soils, due cohesion being an important parameter in the behavior of MSRGs constructed with fine soils.

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[pt] O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento e a durabilidade de solos reforçados com fibras de vegetais (sisal e curauá) aleatoriamente distribuídas, submetidos ao envelhecimento natural por exposição às condições ambientais diversas, visando mostrar o seu potencial de utilização em obras de terra. O programa experimental consistiu na realização de ensaios triaxiais convencionais em amostras de areia e areia-fibras no tempo zero (de controle) e em compósitos expostos aos agentes do ambiente externo por até 8 meses. Visando melhorar a durabilidade desses compósitos, foi avaliado também o comportamento mecânico destes com as fibras vegetais tratadas por impermeabilização superficial, com sílica coloidal e com polímero estireno butadieno. Para buscar explicar a variação nos resultados obtidos, ensaios de tração direta, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia na região do infravermelho e análise de perda de massa foram realizados nas fibras após cada período de exposição (0, 60, 120 e 240 dias). A análise global dos resultados permitiu identificar que os efeitos do envelhecimento natural afetaram consideravelmente o comportamento mecânico das fibras vegetais, o que consequentemente vieram a afetar o comportamento mecânico dos compósitos areia-fibra vegetal. As perdas de resistência ao cisalhamento foram mais relevantes e acentuadas nos compósitos com fibras de curauá, indicando que estas fibras, mesmo apresentando maior resistência à tração sem exposição, são mais susceptíveis à degradação em ambientes naturais do que as fibras de sisal. O tratamento superficial das fibras por impregnação com sílica coloidal resultou em melhorias no comportamento mecânico deste compósito, proporcionando também uma maior vida útil das fibras com relação à degradação. Mesmo com a perda do comportamento mecânico das fibras, após 8 meses de exposição aos agentes climáticos, estas continuaram contribuindo como elemento de reforço na matriz arenosa, visto que um dos parâmetros de resistência permaneceu maior quando comparado ao solo arenoso sem reforço. / [en] The objective of this work is to study the behavior and durability of soils reinforced with randomly distributed vegetal fibers (sisal and curauá) submitted to natural aging by their exposure to diverse environmental conditions, aiming to boost its use in earthworks. The experimental program consisted of conventional triaxial tests on sand and sand-fibers samples at zero time (sample control) and on composites exposed to agents from the external environment for up to 8 months. In order to improve the durability of these composites, it was also evaluated the mechanical behavior of these with vegetal fibers treated by surface waterproofing, with colloidal silica and styrene butadiene polymer. In order to explain the variation in the obtained results, direct tensile tests, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy and mass loss analysis were performed on the fibers after each exposure period (0, 60, 120 and 240 days). The overall analysis of the results allowed to identify that the effects of natural aging had a significant effect on the mechanical behavior of the vegetable fibers, which consequently affected the mechanical behavior of the sand-fiber composites. Shear strength losses were more relevant and accentuated in composites with curauá fibers, indicating that these fibers, even with higher tensile strength without exposure, are more susceptible to degradation in natural environments than sisal fibers. Surface treatment of the fibers by impregnation with colloidal silica resulted in improvements in the mechanical behavior of this composite, also providing a longer fiber life with respect to degradation. Even with the loss of mechanical behavior of the fibers, after 8 months of exposure to the climatic agents, they continued to contribute as a reinforcing element in the sandy matrix, since one of the resistance parameters remained higher when compared to the sandy soil without reinforcement.

Este trabalho tem como objetivo estudar a distribuição de tensões em um solo arenoso reforçado com fibras de polipropileno através de ensaios de prova de carga em placa circular, com medidas diretas de tensão pelo uso de células de tensão total. Busca-se investigar a influência da adição de fibras no comportamento carga-recalque de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de fibras. Calibrações em laboratório foram realizadas para avaliar os fatores que afetam as medições de tensões em células de tensão total inseridas no solo. Utilizou-se também o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simular numericamente a distribuição de tensões dentro de câmaras de calibração. Ensaios de provas de carga em placa de 0,30 m de diâmetro sobre camadas de areia compactada, reforçada e não reforçada com fibras, foram realizados, buscando a investigação do comportamento cargarecalque destas misturas, dos mecanismos de ruptura e da distribuição de tensões no interior das camadas e no contato solo/placa. A análise dos resultados mostra que a distribuição das tensões verticais na câmara de calibração é função do seu fator de forma e que as constantes de calibração também são função da posição de instalação das células de tensão. Nos ensaios de placa pode-se observar que o comportamento carga-recalque do solo arenoso é significativamente influenciado pela adição de fibras, aumentando a capacidade de suporte e alterando os mecanismos de ruptura. As medidas de tensões mostram uma mudança na distribuição de tensões com a inclusão do reforço. / The aim of this work is to study the polypropylene fiber-reinforced sand stress distribution through circular plate load tests, with direct stress measurement using total stress cells. The influence of fiber inclusion in load-settlement behavior of thick compacted soil layers was investigated and the fiber content effect evaluated. Laboratory calibrations were carried out in order to evaluate the factors that affect the stress measurements in total stress cells inserted in the soil. The Finite Element Method (FEM) was applied to simulate the numerical stress distribution inside the calibration chambers. Plate load tests with 0.30 m diameter plate bearing on compacted sand reinforced and non-reinforced layers were carried out to investigate the load-settlement behavior, failure mechanisms and stress distributions inside the sand layers and in the soil/plate contact. The analysis of the results shows that the vertical stress distribution inside the calibration chambers is a function of the high/diameter relationship and the calibration constants are a function of the stress cells installation position. It can be observed that the sand load-settlement behavior is significantly influenced by fiber inclusion, increasing bearing capacity and changing failure mechanisms. The stress measurements indicate an alteration in the stress distribution with the fiber inclusion.

Este trabalho tem como objetivo estudar a distribuição de tensões em um solo arenoso reforçado com fibras de polipropileno através de ensaios de prova de carga em placa circular, com medidas diretas de tensão pelo uso de células de tensão total. Busca-se investigar a influência da adição de fibras no comportamento carga-recalque de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de fibras. Calibrações em laboratório foram realizadas para avaliar os fatores que afetam as medições de tensões em células de tensão total inseridas no solo. Utilizou-se também o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simular numericamente a distribuição de tensões dentro de câmaras de calibração. Ensaios de provas de carga em placa de 0,30 m de diâmetro sobre camadas de areia compactada, reforçada e não reforçada com fibras, foram realizados, buscando a investigação do comportamento cargarecalque destas misturas, dos mecanismos de ruptura e da distribuição de tensões no interior das camadas e no contato solo/placa. A análise dos resultados mostra que a distribuição das tensões verticais na câmara de calibração é função do seu fator de forma e que as constantes de calibração também são função da posição de instalação das células de tensão. Nos ensaios de placa pode-se observar que o comportamento carga-recalque do solo arenoso é significativamente influenciado pela adição de fibras, aumentando a capacidade de suporte e alterando os mecanismos de ruptura. As medidas de tensões mostram uma mudança na distribuição de tensões com a inclusão do reforço. / The aim of this work is to study the polypropylene fiber-reinforced sand stress distribution through circular plate load tests, with direct stress measurement using total stress cells. The influence of fiber inclusion in load-settlement behavior of thick compacted soil layers was investigated and the fiber content effect evaluated. Laboratory calibrations were carried out in order to evaluate the factors that affect the stress measurements in total stress cells inserted in the soil. The Finite Element Method (FEM) was applied to simulate the numerical stress distribution inside the calibration chambers. Plate load tests with 0.30 m diameter plate bearing on compacted sand reinforced and non-reinforced layers were carried out to investigate the load-settlement behavior, failure mechanisms and stress distributions inside the sand layers and in the soil/plate contact. The analysis of the results shows that the vertical stress distribution inside the calibration chambers is a function of the high/diameter relationship and the calibration constants are a function of the stress cells installation position. It can be observed that the sand load-settlement behavior is significantly influenced by fiber inclusion, increasing bearing capacity and changing failure mechanisms. The stress measurements indicate an alteration in the stress distribution with the fiber inclusion.

Este trabalho tem como objetivo estudar a distribuição de tensões em um solo arenoso reforçado com fibras de polipropileno através de ensaios de prova de carga em placa circular, com medidas diretas de tensão pelo uso de células de tensão total. Busca-se investigar a influência da adição de fibras no comportamento carga-recalque de camadas compactadas de solo, avaliando o efeito do teor de fibras. Calibrações em laboratório foram realizadas para avaliar os fatores que afetam as medições de tensões em células de tensão total inseridas no solo. Utilizou-se também o Método dos Elementos Finitos (MEF) para simular numericamente a distribuição de tensões dentro de câmaras de calibração. Ensaios de provas de carga em placa de 0,30 m de diâmetro sobre camadas de areia compactada, reforçada e não reforçada com fibras, foram realizados, buscando a investigação do comportamento cargarecalque destas misturas, dos mecanismos de ruptura e da distribuição de tensões no interior das camadas e no contato solo/placa. A análise dos resultados mostra que a distribuição das tensões verticais na câmara de calibração é função do seu fator de forma e que as constantes de calibração também são função da posição de instalação das células de tensão. Nos ensaios de placa pode-se observar que o comportamento carga-recalque do solo arenoso é significativamente influenciado pela adição de fibras, aumentando a capacidade de suporte e alterando os mecanismos de ruptura. As medidas de tensões mostram uma mudança na distribuição de tensões com a inclusão do reforço. / The aim of this work is to study the polypropylene fiber-reinforced sand stress distribution through circular plate load tests, with direct stress measurement using total stress cells. The influence of fiber inclusion in load-settlement behavior of thick compacted soil layers was investigated and the fiber content effect evaluated. Laboratory calibrations were carried out in order to evaluate the factors that affect the stress measurements in total stress cells inserted in the soil. The Finite Element Method (FEM) was applied to simulate the numerical stress distribution inside the calibration chambers. Plate load tests with 0.30 m diameter plate bearing on compacted sand reinforced and non-reinforced layers were carried out to investigate the load-settlement behavior, failure mechanisms and stress distributions inside the sand layers and in the soil/plate contact. The analysis of the results shows that the vertical stress distribution inside the calibration chambers is a function of the high/diameter relationship and the calibration constants are a function of the stress cells installation position. It can be observed that the sand load-settlement behavior is significantly influenced by fiber inclusion, increasing bearing capacity and changing failure mechanisms. The stress measurements indicate an alteration in the stress distribution with the fiber inclusion.

[pt] Apresenta-se o estudo experimental sobre o comportamento de um solo arenoso reforçado e não reforçado com fibras de coco, através da realização de ensaios físicos e mecânicos (ensaios triaxiais isotropicamente drenados). A fibra de coco utilizada foi cortada nos comprimentos de 25 e 50 mm, sabendo que seu diâmetro não é constante, por se tratar de uma fibra natural. Busca-se estabelecer padrões de comportamento que possam explicar a influência da adição de fibras de coco, relacionando-a com os parâmetros de resistência ao cisalhamento e deformação do solo arenoso. Os ensaios foram realizados em amostras compactadas na densidade relativa de 50 por cento e umidade de 10 por cento, variando os teores de fibra na proporção de 0,25; 0,50; e 0,75 por cento em relação ao peso seco do solo. Constatou-se que a adição de fibra não modifica bruscamente as propriedades físicas na areia pura. Com relação ao comportamento mecânico comprovou-se a existência de um incremento na resistência ao cisalhamento em todas as misturas solo-fibra, uma vez que se observou um expressivo aumento do intercepto coesivo das misturas, e um discreto aumento do ângulo de atrito, em comparação aos resultados obtidos para a areia pura. Selecionou-se a mistura que apresentou os melhores resultados de resistência e submeteu-se as fibras a um processo de impermeabilização, com o objetivo de aumentar a vida útil do compósito, onde foi conferido que os parâmetros de resistência não se alteraram quando comparados a mistura com fibras sem impermeabilização. Os resultados se mostraram satisfatórios para aplicação da areia-fibra em camadas de aterros sanitários e aterros sobre solos moles, dando assim uma destinação mais sustentável a esse resíduo, garantindo soluções temporárias e mais econômicas. / [en] We report the experimental study on the behavior of a reinforced sandy soil and not reinforced with coir fibers, by conducting physical and mechanical tests (isotropic drained triaxial tests). Coir used was cut in lengths of 25 and 50 mm, knowing that its diameter is not constant, because it is a natural fiber. The aim is to establish behavior patterns that might explain the influence of the addition of coir fibers, relating it to the shear strength parameters and deformation of sandy soil. The tests were performed on specimens compressed in relative density of 50 percent and 10 percent moisture, varying fiber contents in the proportion of 0.25; 0.50; and 0.75 percent on the dry weight of the soil. It was found that the presence of the fiber does not change the physical properties of pure sand. With regard to mechanical behavior proved the existence of an increase in shear strength in all soil-fiber mixtures, since it was observed a significant increased cohesive intercept of mixtures, and a modest increase in friction angle, compared to the results obtained for the pure sand. The fibers of the mixture showed the best strength results were subjected to a sealing process with the aim of increasing the useful life of the composite, where the strength parameters have not changed compared to the mixture without sealing fibers.The results were satisfactory for use in sand-fiber landfill layers and embankments on soft soils, thus giving a more sustainable destination to this waste, ensuring temporary and more economical solutions.

Yes / Because of the recent worldwide construction expansion, new roads and buildings may be constructed over already existing buried infrastructures e.g. buried utility pipes, leading to excessive loads threatening their stability and longevity. Limited research studies are available to assess the effect of geogrid reinforcing layers inclusion on mitigating the additional stresses on buried structures due to cyclic loadings. In this research, large-scale fully instrumented laboratory tests were conducted to investigate the behaviour of flexible High-Density Polyethylene pipes (HDPE), in unreinforced and geogrid-reinforced sand, subjected to incrementally increasing cyclic loading, e.g. due to different vehicles capacities or load increase with passing time. Results illustrated that deformation rate in pipe and footing, strain generation rate in pipe and reinforcing layers are rapidly increased in the initial loading cycles, in particular during the first 300 cycles, and then the rate of change decreases significantly, as more cycles are applied. In the unreinforced case, increasing the pipe burial depth significantly reduced the generated deformation and strain in the pipe; however, it has a situational effect on the footing settlement, where it increased after pipe burial depth to its diameter ratio (H/D) of 2.5. In reinforced cases, deformation and strain significantly reduced with the increase in pipe burial depth and number of reinforcing layers. Measurement of strain illustrated that strain generated in the lower reinforcing layer is always higher than that recorded in the upper one, regardless pipe burial depth and value of applied load.

[pt] O volume de pneus inservíveis continua aumentando a cada ano, se tornando um tema de grande preocupação para a sociedade. Motivados por esta problemática ambiental, o presente estudo experimental propõe utilizar a borracha de pneu triturada como reforço de solos, em duas diferentes granulometrias (chips e fibras), como material alternativo para o reforço de dois tipos de solos (areia e solo argiloso). Com este fim realizaram-se ensaios mecânicos, tais como ensaios de compactação proctor standard, ensaios triaxiais do tipo consolidado e isotropicamente drenado e ensaios de adensamento unidimensional, para avaliar os efeitos da granulometria da borracha de pneu, triturada em chips e fibras (com os tamanhos médios de 4,6 mm e 2 mm, respectivamente) e do teor de borracha de pneu (5, 10 por cento e 15 por cento em relação à massa de solo seco), no comportamento mecânico de misturas de areia-borracha e de misturas solo argiloso-borracha. Os resultados mostraram que tanto os chips como as fibras de pneu de borracha contribuem no aumento dos parâmetros de resistência ao cisalhamento de ambos os solos e aumentam a energia de deformação absorvida durante o cisalhamento. Ao analisar a resposta obtida em ambos os solos, se evidencia que, tanto para a argila quanto para a areia, foi mais efetivo o reforço com 10 por cento de fibras de borracha de pneu. Todos os compósitos estudados possuem características de resistência que poderiam cumprir as exigências de determinadas obras geotécnicas (aterros sobre solos moles, reforço de taludes, solo de base de fundações superficiais), portanto o uso da borracha de pneu como reforço de solos contribuiria com o menor consumo de material natural e redução dos custos de transporte e volume de material mobilizado. / [en] The volume of discarded tires continues to increase each year, becoming a major topic of concern for society. Motivated by this environmental issue, this experimental study proposes using tire chips and tire buffings as an alternative material to improve the shear strength of two types of soil (sand and clayey soil). Because of this, standard Proctor compaction tests, consolidated-drained triaxial tests and compressibility tests were performed to assess the influence of tire rubber particle size, (with average sizes of 4.6 mm and 2 mm, respectively) and tire rubber content (5, 10 percent and 15 percent by dry weight of soil) into the mechanical behavior of sand and clayey soil. The tests results showed that both, chips and buffings contribute increasing the shear strength parameters of both the soil and increase the strain energy absorbed during the shear phase. By analyzing, the mechanical response both for clayey soil and for sand was found that the best shear strength improvement was obtained at 10 percent of tire buffings. All the composites showed resistance characteristics that would ensure the requirements for many geotechnical applications (embankments over soft soils, slope reinforcement and surface foundations), so the use of waste tires as a reinforcement material would help solve problems associated with natural resources and reducing transportation costs and earthmoving.

[pt] O presente estudo experimental apresenta o comportamento mecânico e a durabilidade de compósitos de solo arenoso reforçado com fibras de polipropileno e de fibras vegetais de coco, sisal e curauá, aleatoriamente distribuídas, submetidos ao envelhecimento natural, com o objetivo de estudar a sua aplicação em obras geotécnicas. O programa experimental consistiu na execução de ensaios triaxiais drenados nas amostras de areia pura, areia-fibra no tempo zero (amostras de controle) e nos compósitos expostos por um período máximo de 8 meses, com o objetivo de avaliar a durabilidade dos compósitos. Foram realizados ensaios de tração direta nas fibras vegetais sem degradação e nas fibras utilizadas como reforço em compósitos expostos ao ambiente externo e ao tempo, localizadas nas profundidades de 75 e 125 cm. Para um melhor entendimento da variação dos resultados obtidos, os ensaios triaxiais e de tração foram executados nos intervalos de tempo: 0, 60, 120 e 240 dias. Foi possível observar que todos os compósitos expostos apresentaram queda na resistência de cisalhamento, em relação às amostras de controle, inclusive os reforçados com fibra de polipropileno. Os compósitos reforçados com fibra de coco apresentaram baixa degradação, se comparados com as amostras reforçadas com outras fibras vegetais. Quanto aos ensaios de tração, a fibra de curauá apresentou as maiores resistências à tração inicial e final, após os 8 meses, porém foi a fibra que mais sofreu degradação durante o período em exposição, sofrendo grandes per-das de resistência. Todas as fibras analisadas apresentaram degradação maior na profundidade de 75 cm. / [en] The present experimental study presents the mechanical behavior and the du-rability of composites of sandy soil reinforced with polypropylene fibers and vegetal fibers of coconut, sisal and curauá, randomly distributed, submitted to the natural aging, with the objective of studying their application in earthworks. The experimental program consisted in the execution of triaxial tests in the sand, sand-fiber samples at zero time (control samples) and in the exposed composites for up to 8 months, in order to evaluate the durability of the composites. Direct tensile tests were done on the non-degraded natural fibers and on the fibers used as reinforcement in samples exposed to the external environment and to the time, located at depths of 75 and 125 cm. For a better understanding of the variation of the obtained results, the triaxial and tensile tests were performed in the time intervals: 0, 60, 120 and 240 days. It was possible to observe that all exposed composites presented a drop in shear strength, in relation to the control samples, inclusive those reinforced with polypropylene fiber. The composites reinforced with coconut fiber presented low degradation when compared with the samples forced with other vegetable fibers. Regarding the tensile tests, the curaua fiber showed the greatest resistance to the initial and final traction, after 8 months, but it was the fiber that suffered the most degradation during the exposure period, suffering great losses of resistance. All the analyzed fibers presented degradation greater in the depth of 75 cm.