Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2015-12-01T16:00:06Z No. of bitstreams: 1 2015_JuanFernandoJoyaNuñez.pdf: 8116083 bytes, checksum: eda8abd2d80183f4c3074cf13dedd204 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-05-13T20:51:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_JuanFernandoJoyaNuñez.pdf: 8116083 bytes, checksum: eda8abd2d80183f4c3074cf13dedd204 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T20:51:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_JuanFernandoJoyaNuñez.pdf: 8116083 bytes, checksum: eda8abd2d80183f4c3074cf13dedd204 (MD5) / As análises numéricas tem-se apresentado como uma importante ferramenta no estudo dos mais diversos problemas geotécnicos, incluindo as estradas não pavimentadas quando reforçadas com geossintéticos. Nessa dissertação empregou-se o software comercial de elementos finitos Plaxis 2D para simular ensaios de laboratório realizados em escala real e em escala reduzida, que visaram estudar o comportamento de vias não pavimentadas reforçadas e sem reforço submetidas a carregamentos monotônicos. As modelagens numéricas mostraram diferentes mecanismos de ação do reforço e permitiram conhecer as magnitudes de algumas grandezas que não tinham sido medidas experimentalmente. Uma vez que os ensaios usados como banco de dados foram também executados sob condições de carregamento cíclico, foi possível avaliar a metodologia proposta por Jewell (1996) para levar em conta o efeito do tráfego no dimensionamento das estradas não pavimentadas. O método permite calcular a partir das cargas cíclicas, carregamentos estáticos equivalentes que podem ser usado no projeto das vias. Foi observado que essa equivalência entre as cargas varia com o nível de deformação das estradas e depende da condição dos materiais constituintes das mesmas. Também foram propostas expressões para considerar a influência dos deslocamentos superficiais máximos no cálculo das cargas estáticas equivalentes. / Numerical analyses have been successfully used in the study of different kinds of geotechnical problems, including the case of geosynthetic reinforced unpaved roads. The finite element commercial software Plaxis 2D was used in this dissertation to simulate full-scale and model scale laboratory tests that were performed to study the mechanical response of unpaved roads under monotonic loading. The numerical models showed different types of reinforcement mechanisms and provided quantitative information about some variables that were not experimentally measured before. Since the tests used as databases were also performed under cyclic loading conditions, it was possible to assess the method proposed by Jewell (1996) to take into account the dynamic effect of traffic in the design of unpaved roads. The method allows calculating, from cyclic loads, equivalent static loads that can be used in the project of the roads. It was observed that this equivalence between loads varies with the level of roads deformations and with the conditions of its materials. Different expressions have also been proposed to take into account the influence of maximum superficial displacements in the calculation of equivalent static loads.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-10-21T17:26:57Z No. of bitstreams: 1 2014_DavidFernandoBernalAcosta.pdf: 3481781 bytes, checksum: e000d85d173ab2e7e54bcc6096713da0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-12-10T10:13:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_DavidFernandoBernalAcosta.pdf: 3481781 bytes, checksum: e000d85d173ab2e7e54bcc6096713da0 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-10T10:13:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_DavidFernandoBernalAcosta.pdf: 3481781 bytes, checksum: e000d85d173ab2e7e54bcc6096713da0 (MD5) / A demanda do mercado global de óleo e gás nas áreas offshore e onshore requerem sistemas de transporte por dutos que possam garantir segurança e confiabilidade, evitando que os diferentes esforços que atuam nas tubulações enterradas gerem fenômenos que produzam danos e/ou rupturas, com elevados custos ambientais e econômicos. Atualmente, dependendo da distância a ser percorrida desde o ponto de extração até o ponto de armazenamento, a utilização de dutos enterrados é uma das técnicas mais empregadas na indústria petrolífera. A profundidade de enterramento pode ser um fator chave para a segurança do duto. O presente trabalho tem por objetivo abordar o desempenho de diferentes tipos de reforços e configurações geométricas na ancoragem de dutos enterrados. Isto visou avaliar novas tendências construtivas que favoreçam a segurança na indústria e, eventualmente, diminua profundidades de enterramento de dutos. Para tanto, foi desenvolvido um equipamento que permitiu a aplicação de um carregamento vertical para provocar o arrancamento de um duto enterrado. Foram realizados ensaios de calibração preliminares, estes ensaios visaram obter uma boa repetitividade sob o controle das condições dos ensaios, tais como a densidade do solo, a profundidade de enterramento do duto e a aplicação de carga na caixa de testes, dentre outras. Quatro tipos de reforço geossintéticos e cinco arranjos possíveis de instalação destes reforços foram avaliados. Os resultados obtidos mostraram que a presença da camada de geossintético causou um aumento significativo da força necessária para arrancar o duto da profundidade de enterramento em comparação com a situação sem reforço. Em alguns casos o reforço aumentou o carregamento máximo de arrancamento do duto em até 180%. Os resultados mostram o potencial para o uso de geossintéticos na ancoragem de dutos enterrados como uma técnica versátil e de fácil execução. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The demand for oil and gas in offshore and onshore regions requires transportation systems that are reliable and safe to avoiding mechanisms than may damage or cause failure of buried pipes, with high costs in economic and environmental terms. Nowadays, depending on the transportation distance from the exploitation point to the storage area, the use of buried pipelines in one of the most common ways of oil and gas transportation in the oil industry. With this regard, the depth of the pipe may be a key factor to its safety. This dissertation evaluated the performance of diferente types of reinforcements and reinforcement arrangements to anchor buried pipes. This aimed at providing new construction techniques to increase pipe safety and, eventually, to reduce burial depth. To accomplish these goals, na apparatus was developed to apply vertical loads on buried pipe aiming at pulling them out of the soil mass. A series of preliminary tests was carried out to assess and define the main parameters to study. Four types of geosynthetic reinforcement and 5 types of reinforcement arrangements were investigated. The results obtained showed that the presence of the geosynthetic reinforcement increased markedly the maximum load necessary to pull the pipe out of the soil in comparison with the unreinforced situation. In some cases, the presence of the reinforcement increased the pull-out load by up to 180%. The results also show the potentials for the use of geosynthetics as a new anchor type for buried pipes as a versatile and easy construction technique.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-11-20T16:24:18Z No. of bitstreams: 1 2014_ÍgorFernandes.pdf: 2832732 bytes, checksum: 6738af680d5b55034fc5787f229a08ec (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2014-11-20T16:28:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_ÍgorFernandes.pdf: 2832732 bytes, checksum: 6738af680d5b55034fc5787f229a08ec (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-20T16:28:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_ÍgorFernandes.pdf: 2832732 bytes, checksum: 6738af680d5b55034fc5787f229a08ec (MD5) / Usualmente, os requisitos de projetos de fundações rasas não são total ou parcialmente satisfeitos pelo solo da área em estudo. Isto ocorre porque o solo natural é um material complexo e de comportamento variável. Portanto, inúmeros métodos construtivos têm sido desenvolvidos ao longo dos anos para viabilizar a construção de estruturas sobre camadas de solos com baixa capacidade de suporte. Um método possível envolve o emprego de geossintéticos. Estes podem, por exemplo, viabilizar a construção de aterros sobre solos moles de diversas formas, de acordo com a função ou funções que os mesmos desempenham. Todavia, ainda há dúvidas e incertezas a respeito da utilização de reforço geossintético sob fundações rasas em aterros, principalmente em relação às consequências de recalques excessivos e de rupturas. Neste contexto, esta dissertação apresenta um estudo sobre fundações diretas corridas em aterros reforçados com geossintéticos. Para esta finalidade foi utilizado o método dos elementos finitos, com o uso do programa Plaxis 2D. Foram modelados dois casos distintos: o primeiro com uma fundação superficial isolada e o segundo com duas fundações superficiais próximas. No primeiro caso, os aspectos principais obtidos para as análises foram a capacidade de carga e os recalques na aplicação de uma carga de referência (carga de ruptura do sistema sem reforço). Já no segundo, foi verificado o comportamento das sapatas sob condições de serviço. Para as análises desse caso, foram consideradas as distorções angulares entre as sapatas, comparando-as com as distorções limites associadas a danos em edificações. Os resultados obtidos mostram que a presença de camadas de reforço convenientemente especificadas em termos de características geométricas e mecânicas, bem como apropriadamente distribuídas sob a fundação rasa, pode aumentar significativamente a capacidade de carga e reduzir os recalques da fundação. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Soils usually do not comply entirely with the requirements for the use of shallow foundations on a routine basis. This is due to soil variability and complexity of soil behaviour. Therefore, several construction methods have been developed through the years to allow the construction on compressible grounds. One of the methods available is the use of geosynthetics for soil reinforcement. Reinforced embankments can be built on soft soils because of the stabilizing effect of the reinforcement presence. However, uncertainties do exist with regard to the use of geosynthetic reinforcement underneath shallow foundations, such as footings. In this dissertation the finite element method was employed to investigate the behaviour of an isolated and of two adjascent strip footings using the code Plaxis 2D. For the former situation, the main parameters investigated were bearing capacity and settlements caused by the application of a reference load on the footing (failure load of the footing resting on unreinforced fill). For the case of two adjascent footings, the main interest was to evaluate the distortion between the footings when they were subjected to working conditions. The results obtained showed that, when properly specified in geometrical and mechanical terms as well as propely distributed underneath the footing, geosynthetic reinforcement can increase significantly the footing bearing capacity and reduce its settlements.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2012. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2012-06-27T21:45:09Z No. of bitstreams: 1 2012_EwertonClaytonAlvesdaFonseca.pdf: 4822591 bytes, checksum: cf37742dadcd95119a9e8996d145a458 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2012-06-28T12:54:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_EwertonClaytonAlvesdaFonseca.pdf: 4822591 bytes, checksum: cf37742dadcd95119a9e8996d145a458 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-06-28T12:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_EwertonClaytonAlvesdaFonseca.pdf: 4822591 bytes, checksum: cf37742dadcd95119a9e8996d145a458 (MD5) / Um dos principais problemas ambientais na atualidade é a disposição inadequada dos resíduos de construção e demolição (entulhos), que no Brasil chega a corresponder a 70% dos resíduos sólidos descartados em aterros sanitários. Esses resíduos também são depositados de forma ilegal em áreas urbanas, com sérias consequências para sociedade. A fim de minimizar esses problemas e fazer uma melhor utilização destes resíduos, diversas atividades têm sido realizadas em centros de pesquisa com o objetivo de utilizar o agregado de RCD na produção de blocos de concreto e de pavimentação de estradas, de forma a reduzir os problemas ambientais causados por obras civis. Neste cenário, surge a interessante proposta de aplicar resíduos de construção e demolição reciclados (RCD-R) como material de aterro em estruturas de solo reforçado, uma vez que esta proporcionaria a conservação de consideráveis volumes de recursos naturais e a destinação adequada para tais resíduos. Em Brasília, DF, foram construídas duas estruturas experimentais reforçadas com geossintético, em escala real, utilizando RCD-R como material de aterro. Santos (2011) apresenta os resultados sobre os desempenhos de muros de contenção reforçados observados em campo, onde o RCD-R foi utilizado como material de preenchimento. Este trabalho apresenta comparações entre as previsões numéricas e medições feitas por Santos (2011) em estrutura instrumentada de solo reforçado com geogrelha sobre solo colapsível, onde o RCD-R foi usado como aterro. Comparações foram feitas em termos de deformações do reforço, deslocamentos da face do muro, recalques do terrapleno, tensões no interior do maciço e deslocamentos horizontais do solo de fundação colapsível. Comentários são feitos sobre a acurácia das previsões. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / One of societies’ main problems is the inadequate disposal of Construction and Demolition Wastes (rubble), which in Brazil can correspond to 70% of the solid waste disposed in sanitary landfills. These wastes can also be disposed illegally in urban areas causing environmental problems. To minimize these problems and to make a better use of rubble several research activities have been carried out aiming at using recycled rubble as aggregates, in the production of concrete blocks and for road paving, to reduce environmental problems caused by civil works. Construction works can cause environmental problems that must be solved or at least minimized. Therefore, an interesting proposal is to use recycled construction and demolition residues (RCD-R) as fill material in reinforced soil structures, because this would provide the conservation of significant volumes of natural resources and proper disposal for such wastes. In Brasilia, DF, two experimental structures reinforced with geosynthetics were built, in real scale, using RCD-R as fill material. Santos (2011) presents results on the performance observed of these reinforced retaining walls. This work presents comparisons among predictions from numerical analysis and measurements from instrumented geosynthetic reinforced soil structures on a collapsible soil reported by Santos (2011), where RCD-R was used as backfill. Comparisons were made in terms of einforcement strains, wall face displacements, settlements, stresses in the massive and horizontal displacements of the collapsible and porous foundation soil. Comments are made regarding the accuracy of the predictions.

Dissertação (mestrado)-Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, 2011. / Submitted by Matheus Denezine (matheusdenezine@yahoo.com.br) on 2011-06-17T15:37:17Z No. of bitstreams: 1 2011_IvonneAlejandraGutierrezGongora.pdf: 3254252 bytes, checksum: 003da33c44902a72db9be8c00541a744 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2011-06-17T15:44:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_IvonneAlejandraGutierrezGongora.pdf: 3254252 bytes, checksum: 003da33c44902a72db9be8c00541a744 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-17T15:44:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_IvonneAlejandraGutierrezGongora.pdf: 3254252 bytes, checksum: 003da33c44902a72db9be8c00541a744 (MD5) / As estradas não pavimentadas, por seu baixo custo e rápida execução, constituem-se em importantes vias de transporte em áreas rurais e cidades. Com elas é possível suprir necessidades básicas de determinadas populações e acesso a serviços de educação, saúde e lazer disponíveis nos grandes centros urbanos. Dentro deste contexto, deve-se ter especial cuidado com o dimensionamento, a construção e as manutenções periódicas das mesmas, que devem ser realizados de maneira a permitir seu adequado funcionamento durante elevado período de tempo. Muitas estradas não pavimentadas atravessam locais onde o solo apresenta baixa capacidade de suporte, o que pode ocasionar deformações superficiais excessivas na camada de aterro e subleito e redução dos períodos entre manutenções. Esta dissertação procura avaliar o uso de geossintéticos para reforçar estradas não pavimentadas sobre subleitos fracos. Investigou-se o uso de diferentes tipos de materiais de aterro (incluindo-se resíduos de construção e demolição reciclados RCD-R) e geogrelhas com diferentes aberturas de malha. Foi usado um equipamento de grande porte para realizar ensaios com carregamentos cíclicos onde simularam-se estradas com e sem reforço. No estudo realizou-se também a simulação da restauração da superfície da estrada, tendo como critério para realizar essa restauração a ocorrência de trilha de roda com 25 mm de profundidade. Foram medidos deslocamentos ao longo da superfície do aterro e as tensões totais no solo de subleito durante os ensaios. Avaliou-se também a influência do material de aterro e da abertura da geogrelha no comportamento mecânico da estrada não pavimentada reforçada. Os resultados obtidos mostram a significativa contribuição da presença da camada de reforço no aumento do número de ciclos de carga suportados pela estrada. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Due to their low cost and quick construction, unpaved roads are important means for transportation in rural areas and even cities. They allow the population to have access to services of education, health and leisure. In this context, special care must be taken in the design, construction and periodical maintenance services of these roads, in order to allow their proper operation during long periods of time. Many unpaved roads are built on soft soils, which can yield to excessive deformation of the fill and subgrade soils as well as to increase the need for periodical maintenance services. This dissertation aimed at evaluating the use of geosynthetic as reinforcement in unpaved roads on weak subgrades. Different types of fill materials (including recycled rubble) and geogrids with varying aperture sizes were investigated. A large scale equipment was used in the testing programme to perform tests on reinforced and unreinforced unpaved roads subjected to cyclic loading. The influence of surface maintenance was also investigated, where the criterion for road surface maintenance was a rut depth of 25 mm. Vertical displacements along the fill surface and total stresses in the subgrade were measured. In addition, the use of reinforced recycled rubble fill material showed very good performance. The results obtained showed the significant contribution due to the presence of the reinforcement in increasing the number of load repetitions until the maximum rut depth be reached.

O uso de geossintéticos em vias permanentes tem tido grande aplicação em diversos países nas últimas décadas, principalmente em regiões onde o subleito não possui capacidade de suporte suficiente e/ou contamina a camada de lastro, acelerando a degradação da via. A Baixada Santista, região de grande importância nacional no que se refere ao escoamento de produtos de importação e exportação, é caracterizada por subleitos com grandes espessuras de solos orgânicos, saturados e com pouca resistência que elevam o número de intervenções na via e resultam em paralisações, reduções de velocidade e perda de produtividade. Este estudo tem como objetivo principal avaliar o comportamento estrutural e geométrico em vias permanentes contendo geocomposto, estando este posicionado em diferentes interfaces da estrutura (lastro-sublastro, lastro-plataforma e sublastro-plataforma). Para tanto, foram acompanhados dois trechos experimentais executados com e sem tal tecnologia, desde a construção, na linha 1 do Terminal Integrador Portuário Luiz Antonio Mesquita (TIPLAM), localizado em Santos (SP), e na linha 2 da via Piaçaguera - Raiz da Serra, também na Baixada Santista. Em ambos os trechos, foram realizadas avaliações geométricas, pelo monitoramento de recalques e variações quanto ao alinhamento. No segundo trecho, foi efetuada avaliação do comportamento estrutural por meio de ensaios in situ para levantamento de dados como deflexões (para cálculo do módulo de via). De maneira geral, as condições de plataforma e executivas dos trechos experimentais com geocomposto, além do curto período de monitoramento após a construção, foram desfavoráveis para verificar seu potencial de aplicação para reforço da via permanente. Em Piaçaguera, a utilização do geocomposto não indicou melhorias estruturais nem geométricas no período avaliado. Desta forma, para vias com baixo acúmulo de MTBTs, o geocomposto pode se constituir uma solução para longo prazo (ainda a se avaliar mais precisamente). Em relação ao TIPLAM, concluiu-se que a aplicação da geogrelha poderá não ocasionar redução no recalque total, independentemente da posição de instalação. Em contrapartida, utilizar o geocomposto na interface lastro/sublastro pode gerar melhorias geométricas no parâmetro de superelevação. Posicionando-se este em camadas mais profundas (sublastro/plataforma), podem ser gerados menores recalques diferenciais, entretanto essa conclusão ficou dificultada pelo comportamento da plataforma. De forma geral, essa pesquisa contribuiu para o conhecimento do uso de geocomposto em via permanente em diferentes condições de velocidade de operação, cargas transportadas e características geotécnicas. O estudo também abordou avaliações geométricas além das estruturais, que são alvo de poucos estudos de campo em nível nacional (sabendo-se da importância da geometria no intervalo entre manutenções e nível de segurança da via). / The use of geosynthetics in permanent ways has been widely applied in several countries in the last decades, mainly in regions where it can be witnessed the loss of subgrade bearing capacity during and after construction and/or the pumping of fines effect, which accelerates the degradation of the track. The soft soil foundation of Santos, a region of great national importance in terms of economics, is characterized by large deposits of saturated and low resistance soil layers that, once settled, increase the number of interventions on the railway and result in stoppages, speed control and loss of productivity. The main objective of this paper is to evaluate the structural and geometric behavior in permanent ways containing geocomposite, at different interfaces of the structure (ballast-sublast, ballast-platform and sub-platform). In order to do so, two experimental sections were carried out with and without such technology: line 1 of the Terminal Integrador Portuário Luiz Antonio Mesquita (TIPLAM), located in Santos (SP), and line 2 of the Piaçaguera - Raiz da Serra railway, also in the region of Santos. In both sections, geometric evaluations were carried out by monitoring settlements and variations in alignment. In the latter section, the structural behavior was evaluated through in situ tests to collect data such as deflections (for the calculation of the track modulus). In general, due to executive issues and platform characteristics of the experimental sections with geocomposite, alongside the short period of monitoring, it became adverse to verify the potential of such technology in means of reinforcing the track. In Piaçaguera, the use of the geocomposite did not indicate structural or geometric improvements during the evaluated period. Thus, for permanent ways with low MTBTs accumulation, the geocomposite can be a long-term solution (still to be evaluated more precisely). In relation to TIPLAM, it was concluded that the application of the geogrid may not cause reduction in total settlement, regardless of the installed position. In contrast, using the geocomposite at the ballast/sub-ballast interface can generate geometric improvements in the superelevation parameter. By positioning this in deeper layers (sub-ballast/platform), smaller differential settlements can be generated, however this conclusion was made difficult by the behavior of the platform. In general, this research contributed to the knowledge of the use of geocomposite in different railway conditions such as operation speed, transported loads and geotechnical characteristics. The study also addressed structural and geometric evaluations, which has not been addressed commonly oftenly in national studies, even though it is known the importance of geometry to dictate maintenance intervals and safety levels of railways.

O comportamento em fluência é uma propriedade fundamental dos geossintéticos utilizados em estruturas de solo reforçado. Este parâmetro geralmente é caracterizado por meio de ensaios padronizados, que utilizam corpos de prova em condição não confinada, com temperatura e umidade controlada. Embora este ensaio seja utilizado na prática atual, o mesmo apresenta dois pontos negativos: grande tempo demandado para obtenção de uma resposta significativa quanto a esse comportamento (até 10.000 horas de ensaio) e o fato de não considerar o efeito do confinamento em solo. Para contornar essas deficiências, os ensaios padronizados podem ser realizados em temperaturas elevadas e sob condição de confinamento em solo. Estas abordagens têm sido apresentadas na literatura técnica, a fim de considerar cada um desses aspectos, mas apenas de forma independente. Recentemente, foi desenvolvido um equipamento capaz de conduzir ensaios de fluência confinado e acelerado em geossintéticos, considerando simultaneamente ambas as preocupações abordadas. Deste modo, este trabalho apresenta um conjunto de ensaios de fluência realizados sob diferentes condições com este equipamento. Um geotêxtil não-tecido e uma geogrelha biaxial foram utilizados para os ensaios, que compreenderam a deformação por fluência sem confinamento e em confinamento para ambos os geossintéticos e na ruptura por fluência, em condição confinada, para o geotêxtil não-tecido. Os resultados mostraram que a utilização de temperaturas elevadas permitiu acelerar a determinação do comportamento em fluência e que o efeito do confinamento se traduz por uma diminuição das taxas de deformação por fluência. Além disso, os resultados dos ensaios de ruptura por fluência na condição confinada indicam que os fatores de redução devido à fluência sugeridos na literatura técnica apresentam-se conservadores. / The creep behavior is one of the most important properties of geosynthetics used in reinforced soil structures. This parameter is usually characterized by standard tests, using in-isolation specimens, with controlled temperature and humidity conditions. Although their widespread use, these tests present two main concerns: they are time-consuming and may not consider the possibly significant effect of soil confinement. Together, these aspects may lead to expensive tests and conservative results. In order to address them, standard tests could be performed at elevated temperatures and under the confinement of soil. Several approaches have been presented in the technical literature in order to consider each of these aspects, but only independently. Recently, a new apparatus was developed in order to conduct confined and accelerated creep tests using geosynthetics. Thus, both concerns involving standard creep tests (i.e. elevation of the test temperature and specimen under soil confinement) are addressed simultaneously. This work presents a set of creep tests performed under different conditions with this equipment. A non-woven geotextile and a biaxial geogrid were used in these tests, which comprised the creep deformation behavior both in in-isolation and in-soil conditions and geosynthetic creep rupture in condition confined to the non-woven geotextile. Results highlight the importance of both using elevated temperatures to expedite the determination of geosynthetics creep behavior and the effect of soil confinement in lower rates of creep deformations. In addition, it was found that the reduction factors due to creep were considerably lower than those suggested by the literature.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ). / Tendo em vista uma necessidade cada vez maior de redução de impactos ambientais envolvendo a construção de obras geotécnicas, torna-se relevante o emprego de materiais geossintéticos. Especificamente na execução de aterros sanitários, o aumento da inclinação dos taludes e da profundidade das células contribuem para o incremento da instabilidade das massas de solo e dificultam a realização de soluções de impermeabilização das células. Nesse contexto, os geossintéticos são considerados uma boa solução para redução desses tipos de problemas. Neste trabalho é apresentado um estudo sobre alguns aspectos que influenciam a aderência entre geossintéticos e diferentes materiais. Para isso, estudaram-se várias interfaces entre geotêxtil não tecido/geomembrana, solo/geomembrana, solo/geotêxtil não tecido, concreto fresco/geotêxtil não tecido e concreto fresco/geomembrana. Como materiais utilizados, foram empregados: (i) areia, (ii) dois geotêxteis não tecidos agulhados de diferente massa por área (300 g/m² e 800 g/m²), (iii) cinco geomembranas de 2 mm de espessura (4 de PEAD e 1 PEBDL), sendo uma lisa, três texturizadas de matriz balão e uma texturizada de matriz plana e (iv) concreto fresco com três abatimentos (40 mm, 60 mm e 80 mm). As interfaces foram testadas com ensaios de cisalhamento direto para áreas de contato quadradas (de lado 100 mm e de lado 300 mm); já a maior área, com dimensões 1920 mm x 470 mm (comprimento x largura), foi estudada por meio de ensaio de plano inclinado sobre base rígida. Nos ensaios foram empregados valores de tensões normais baixos (≤ 6 kPa) e altos (25, 50 e 100 kPa). Para as análises, foram definidas as características geométricas da microtopografia das geomembranas – por meio de microscópio digital –, quantificando a altura das asperezas e outros parâmetros de rugosidade para cada tipo de geomembrana. Como resultados, foram obtidas variações no comportamento resistente das interfaces, alcançando-se valores menores para a maior área de contato ensaiada. A resistência ao cisalhamento das interfaces foi maior com o aumento da altura das texturas e maior concentração (geomembranas de PEAD com matriz balão). Foi obtida uma aderência menor com o aumento do abatimento do concreto fresco. Nas interfaces com geotêxtil, a gramatura não influenciou significativamente nos valores do ângulo de atrito. Por outro lado, a caracterização microtopográfica mostrou diferenças significativas entre as geomembranas empregadas. / Considering an increasing need to reduce environmental impacts involving the construction of geotechnical works, the use of geosynthetic materials becomes relevant. Specifically, in the execution of landfills, increasing slope and cell depth contribute to increase the instability of soil masses and waterproofing solutions of cells. In this context, geosynthetics are considered a good solution to reduce these types of problems. This work presents a study of some aspects that influence the adhesion between geosynthetics and different materials. For this, several interfaces among non-woven geotextile/geomembrane, soil/geomembrane, soil/non-woven geotextile, fresh concrete/non-woven geotextile and fresh concrete/geomembrane were studied. The following materials were used: (i) sand, (ii) two needled nonwoven geotextiles of different mass per area (300 g/m² and 800 g/m²), (iii) five geomembranes with 2 mm of thick each (4 of HDPE and 1 of LLDPE), being one smooth, three textured by blown film and one textured by flat die matrix, and (iv) fresh concrete in three consistencies (40 mm, 60 mm and 80 mm). The interfaces were tested using direct shear tests for square contact areas of 100 mm side and 300 mm side, while the largest area with dimensions 1920 mm x 470 mm (length x width) was studied using inclined plane test on rigid base. In the tests, low values (≤ 6 kPa) and high values (25, 50 and 100 kPa) of confining stresses were employed. For the analysis, the geometric characteristics of the geomembrane micro-topographies were defined using a digital microscope, quantifying the height of the asperities and other parameters of roughness for each type of geomembrane. As results were obtained variations in the resistant behavior of the interfaces, smaller for greater area of §contact tested. The shear strength of the interfaces was higher with increasing height of the textures of higher concentration (HDPE geomembranes with blown film matrix). A minor adherence was obtained with the reduction of the consistency of fresh concrete. In the geotextile interfaces, the mass per area did not significantly influence the friction angle values. While the microtopographic characterization showed significant differences between the geomembranes employed.

O comportamento em fluência é uma propriedade fundamental dos geossintéticos utilizados em estruturas de solo reforçado. Este parâmetro geralmente é caracterizado por meio de ensaios padronizados, que utilizam corpos de prova em condição não confinada, com temperatura e umidade controlada. Embora este ensaio seja utilizado na prática atual, o mesmo apresenta dois pontos negativos: grande tempo demandado para obtenção de uma resposta significativa quanto a esse comportamento (até 10.000 horas de ensaio) e o fato de não considerar o efeito do confinamento em solo. Para contornar essas deficiências, os ensaios padronizados podem ser realizados em temperaturas elevadas e sob condição de confinamento em solo. Estas abordagens têm sido apresentadas na literatura técnica, a fim de considerar cada um desses aspectos, mas apenas de forma independente. Recentemente, foi desenvolvido um equipamento capaz de conduzir ensaios de fluência confinado e acelerado em geossintéticos, considerando simultaneamente ambas as preocupações abordadas. Deste modo, este trabalho apresenta um conjunto de ensaios de fluência realizados sob diferentes condições com este equipamento. Um geotêxtil não-tecido e uma geogrelha biaxial foram utilizados para os ensaios, que compreenderam a deformação por fluência sem confinamento e em confinamento para ambos os geossintéticos e na ruptura por fluência, em condição confinada, para o geotêxtil não-tecido. Os resultados mostraram que a utilização de temperaturas elevadas permitiu acelerar a determinação do comportamento em fluência e que o efeito do confinamento se traduz por uma diminuição das taxas de deformação por fluência. Além disso, os resultados dos ensaios de ruptura por fluência na condição confinada indicam que os fatores de redução devido à fluência sugeridos na literatura técnica apresentam-se conservadores. / The creep behavior is one of the most important properties of geosynthetics used in reinforced soil structures. This parameter is usually characterized by standard tests, using in-isolation specimens, with controlled temperature and humidity conditions. Although their widespread use, these tests present two main concerns: they are time-consuming and may not consider the possibly significant effect of soil confinement. Together, these aspects may lead to expensive tests and conservative results. In order to address them, standard tests could be performed at elevated temperatures and under the confinement of soil. Several approaches have been presented in the technical literature in order to consider each of these aspects, but only independently. Recently, a new apparatus was developed in order to conduct confined and accelerated creep tests using geosynthetics. Thus, both concerns involving standard creep tests (i.e. elevation of the test temperature and specimen under soil confinement) are addressed simultaneously. This work presents a set of creep tests performed under different conditions with this equipment. A non-woven geotextile and a biaxial geogrid were used in these tests, which comprised the creep deformation behavior both in in-isolation and in-soil conditions and geosynthetic creep rupture in condition confined to the non-woven geotextile. Results highlight the importance of both using elevated temperatures to expedite the determination of geosynthetics creep behavior and the effect of soil confinement in lower rates of creep deformations. In addition, it was found that the reduction factors due to creep were considerably lower than those suggested by the literature.

A geocélula foi desenvolvida, inicialmente, com o intuito de melhorar a capacidade de carga do solo. Contudo, este geossintético também é empregado para compor muro de arrimo de gravidade, como sistema de faceamento de estruturas reforçadas, como proteção de taludes contra erosão e como revestimento de canais. Na melhora da capacidade de carga de solos, a geocélula pode ser usada no reforço de fundações, de vias rodoviárias e ferroviárias, e em aterros sobre solos moles. Na literatura existem poucos modelos de previsão da capacidade de carga de solos reforçados com geocélulas, contudo, com limitações em sua aplicabilidade. Neste aspecto, o presente trabalho apresenta um novo método de previsão considerando os mecanismos de desenvolvimento da resistência tanto do solo de fundação como da geocélula, sendo estes os efeitos laje e do confinamento. Este novo método de cálculo é verificado com resultados de ensaios de placa de laboratório conduzidos por diversos autores e por simulações numéricas computacionais, sendo, também, comparado qualitativamente e quantitativamente com os demais métodos de cálculo. Os resultados indicaram que os valores calculados pelo presente modelo foram mais próximos daqueles obtidos pelos ensaios e pelas simulações, em comparação com os demais métodos. O presente modelo se adequou de forma satisfatória para diferentes características da geocélula (geometria e material de constituição), do solo de fundação e de preenchimento (diferentes tipos de areia e argila) e da geometria do carregamento (placas circular, retangular e corrida). Por fim, o método foi aplicado em reforço de fundações e de solos moles e verificado de forma satisfatória com o uso de modelos numéricos. / The geocell was initially designed to improve the soil bearing capacity. However, this geosynthetic also can be used as a retaining wall, facing for reinforced soil structures, slope protection against erosion and channel lining. In the soil bearing capacity improvement the geocell can be applied as reinforcement of foundation, soft soil embankments and roads and railroads. In the literature there are few methods for predicting bearing capacity of geocell-reinforced soil, however with disabilities that limit their applicability. In this regard, a new method for predicting the bearing capacity of geocell-reinforced soils is presented herein, taking into account the soil foundation resistance and the geocell reinforcement mechanisms, namely, stress dispersion effect and confinement effect. The present method is verified with the results of laboratory plate load experiments by several authors and numerical simulations, and compared with other calculation methods. The results indicated that the calculated results obtained from this method were very close to experimental and numerical results, better than other methods. This method also proved to be a good approach for different geocell characteristics (geometry and constitution material), for foundation soil and geocell infill (different types of sand and clay) and for loading shape (circular, rectangular and strip). In the last Chapter, the method has been applied in foundation and soft soil improvement and satisfactory verified by numerical simulations.