Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-12T20:34:16Z No. of bitstreams: 1 2017_EwertonClaytonAlvesdaFonseca.pdf: 20176379 bytes, checksum: 2afeef39561cf6e31919166c0987a8fc (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-09T18:40:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_EwertonClaytonAlvesdaFonseca.pdf: 20176379 bytes, checksum: 2afeef39561cf6e31919166c0987a8fc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T18:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_EwertonClaytonAlvesdaFonseca.pdf: 20176379 bytes, checksum: 2afeef39561cf6e31919166c0987a8fc (MD5) Previous issue date: 2017-08-09 / Os depósitos de solos encontrados em áreas da zona costeira do Brasil constituem planícies com perfis geotécnicos que apresentam elevado nível do lençol freático, baixa resistência e alta compressibilidade. Com o crescimento urbano, as áreas onde a espessura do depósito de argila mole pode atingir até 40 m estão sendo cada vez mais ocupadas. Neste cenário, rupturas por conta da baixa capacidade de suporte do solo mole de fundação e recalques excessivos são motivos de preocupação para os engenheiros. Além disto, custos elevados estão associados aos reparos a este tipo de obra. Existem várias técnicas que podem ser utilizadas para minimizar estes problemas, dentre as quais se destaca a solução denominada aterro estaqueado reforçado com geossintéticos, devido a aspectos relacionados a tempo, custo e considerável redução de recalques. Diversos pesquisadores têm estudado esta técnica com a finalidade de melhorar o entendimento sobre o comportamento mecânico desses aterros, seja por meio de instrumentação de obras, simulações numéricas ou ensaios de laboratório em modelos físicos. Entretanto, na literatura técnica sobre aterros reforçados sobre estacas, ainda há dúvidas relacionadas à distribuição de cargas e tensões verticais no interior do maciço terroso. Esta tese avalia, por meio de modelos 1g (escala 1:5) instrumentados, a transferência de cargas e tensões verticais em aterros estaqueados reforçados. Foram investigadas as forças verticais transferidas aos capitéis, as distribuições de tensões totais verticais no interior de aterros reforçados, os recalques máximos e as deformações médias dos reforços na base dos aterros, e o recalque da superfície dos mesmos. Adicionalmente, foram analisados possíveis danos mecânicos nos reforços em contato com capitéis, ou próximo deles. Aspectos referentes à precisão e acurácia de algumas metodologias desenvolvidas para projeto são apresentados e discutidos. Os resultados obtidos sugerem que o modelo físico idealizado nesta tese foi capaz de representar o comportamento de aterros reforçados sobre estacas, uma vez que a ocorrência do arqueamento foi identificada. Os valores de carga transferida aos capitéis e recalques máximos dos reforços na base dos aterros, medidos e previstos, apresentaram boas comparações. As deformações médias dos reforços, determinadas a partir dos ensaios em modelos, apresentaram-se elevadas para a maioria dos elementos empregados neste trabalho, possivelmente porque o solo de fundação não foi simulado. Dano mecânico, em decorrência da instalação do reforço diretamente sobre os capitéis, foi observado de forma mais intensa em um dos reforços empregados nesta pesquisa. O fator de redução de resistência deste reforço chegou a 57%. / Soil deposits along the Brazilian coast line are plains with geotechnical profiles that have a high water table level, low strength and high compressibility. With urban growth, areas where the thickness of the soft clay deposit can reach up to 40 m are becoming more and more occupied. In this scenario, failures due to the low bearing capacity of the foundation soft soil and excessive settlements are reasons for concern for the engineers. In addition, high costs are associated with repairs to this type of work. There are several techniques that can be used in this type of problem, including the solution called geosynthetic reinforced piled embankments, which has advantages such as time of construction, cost and considerable reduction of settlements. Several researchers have studied this technique with the purpose of improving the understanding of the mechanical behavior of these embankments, either by means of in situ instrumentation, numerical analysis or laboratory tests on physical models. However, in the technical literature on reinforced embankments on piles, there are still doubts related to the transfer of loads and stresses inside the soil masses. This thesis evaluates, through 1g (scale 1:5) instrumented models, the transfer of loads and vertical stresses in reinforced piled embankments. The forces transferred to the pile cap, the total vertical stress distributions inside the reinforced backfills, the maximum settlements and average strains in the reinforcements at the base of the embankments and the vertical deformation of the fill surface were investigated. In addition, possible mechanical damages in the reinforcements in contact with or near pile caps were analyzed. Aspects related to the precision and accuracy of some methodologies developed for design are also presented and discussed. The obtained results suggest that the physical model idealized in this thesis was able to represent the behavior of reinforced embankments on piles, once the occurrence of the arching was identified. The values of load transferred to the pile cap and maximum settlements of the reinforcements, measured and predicted, presented good comparisons. The average strains in the reinforcements, determined in the model tests, were high for most of the elements tested, possibly because the foundation soft soil was not simulated. Mechanical damage, due to the installation of the reinforcement directly on the pile cap, was observed more intensely in one of the reinforcements used in this research. The strength reduction factor of this reinforcement reached 57%.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-04-07T11:16:26Z No. of bitstreams: 1 2013_DanielFernandoCalvoTrejos.pdf: 7132987 bytes, checksum: 93976427813246412434153d263098c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-04-28T16:47:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_DanielFernandoCalvoTrejos.pdf: 7132987 bytes, checksum: 93976427813246412434153d263098c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-28T16:47:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_DanielFernandoCalvoTrejos.pdf: 7132987 bytes, checksum: 93976427813246412434153d263098c8 (MD5) / O crescimento da população, principalmente nas grandes cidades, faz que em ocasiões seja necessário construir em regiões onde predominam os solos moles de baixa capacidade de suporte, trazendo dificuldades no processo da construção. Nesses casos, é dever da engenharia proporcionar soluções que considerem o aspecto técnico e econômico, incluindo, quando é necessário, novas tecnologias que garantam o desenvolvimento satisfatório de obras tais como o caso de aterros. O uso de colunas encamisadas em geossintéticos (GEC’s) no melhoramento de solos moles, além de contribuir para drenagem de excessos de poro pressões como uma função secundária, permite um aumento na capacidade do suporte do solo, favorecendo seu uso no suporte de aterros granulares. Na construção da rodovia Presidente Dutra entre os estados de São Paulo e Rio de Janeiro, foi utilizada pela primeira vez no Brasil a técnica das GEC’s em um trecho localizado na cidade de São Jose dos Campos. Esse trecho de obra foi instrumentado e a técnica utilizada mostrou um excelente desempenho. Nesta pesquisa foi realizada uma avaliação numérica bidimensional e uma tridimensional do desempenho das GEC’s construídas na obra citada, considerando as características dos solos existentes e os dados da instrumentação instalada para o monitoramento durante e após a construção. A análise numérica foi desenvolvida com programas de computador baseados no Método dos Elementos Finitos (MEF). O objetivo foi verificar a eficiência do uso destes tipos de software em problemas similares, assim como avaliar, a partir dos resultados dos deslocamentos apresentados e das tensões atuantes no sistema de fundação, o desempenho da técnica empregada na obra. As análises bidimensionais realizadas no Plaxis V7.2 e tridimensionais feitos no Cesar LCPC V5., permitiram estimar deslocamentos máximos próximos com os dados da instrumentação, que indica o uso deste tipos de software na previsão de recalques e deslocamentos horizontais é muito adequado no planejamento deste tipo de obras. Em geral os resultados mostraram tendências similares entre valores medidos em campo e os simulados, porém algumas diferenças entre esses valores foram encontradas. Essas diferenças podem estar relacionadas a uma série de fatores, dentre eles algumas limitações numéricas que não podem ser simuladas, como heterogeneidade do solo. Por sua vez, as análises tridimensionais apresentaram valores maiores de carregamento no topo das colunas encamisadas, bem como valores de deslocamentos estimados. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The population growth, especially in large cities, sometimes makes necessary to build in regions with predominance of soft soils with low bearing capacity, leading to difficulties in the construction process. In those cases it is necessary, as concept of engineering to provide solutions that consider the technical and economic, including where necessary, new technologies that allow the proper development works. The use of Geosynthetic Encased Columns (GEC´s) for soil improvement has basically two main functions: drainage of excess of pore pressure (as a secondary function) and increase the bearing capacity of embankments on soft soils. The first use Brazil of the GEC´s technique occurred in a part of the construction of an important highway between São Paulo and Rio de Janeiro States. The part of the highway that used this technique was instrumented and the performance of the embankment over the GEC`s can be considered excellent. Low values of vertical and displacements were measured. This research studied a bidimensional and tridimensional numerical evaluations of the use of the GEC´s for the cited construction. It was considered the same characteristics of the soils and the results were compared to the data of the field instrumentation. Results of some bidimensional analysis were compared to an analytical method for design of encased columns. Both Numerical analyses were carried out based on Finite Element Method (FEM) by means of some commercial codes. The purpose of the analysis was evaluated if this kind of software can study this type of problem. Numerical analyses were also carried out aiming to verify the performance of the GEC´s for the cited case history based on the numerical analysis and field instrumentation. The two-dimensional and three-dimensional analyzes making in Plaxis V7.2 and the Cesar LCPC V5. respectively, allowed to estimate maximum displacements nearby to the datas of the instrumentation, which indicates the use of this type of the software in prediction of settlements and horizontal displacements is very adequate in project this type of works. Results obtained showed agreement of the tendency between measured and simulated values. Despite of this there are some differences between those values. Such differences can be attributed to some factors that cannot be simulated such as soil heterogeneity. Comparing to field instrumentation, tridimensional analysis presented higher values of load on the top of the columns as well as higher values of simulated displacements.

Cette dissertation correspond à l\'étude de la perméabilité aux gaz et du frottement d\'interface des géocomposites bentonitiques (GCBs) et d\'autres systèmes géosynthétiques destinés à la composition des couches de couverture des centres de stockage des déchets. Par rapport le flux gazeux, la recherche a eu l\'objectif de présenter un équipement et proposer une nouvelle méthodologie d\'essai destinée à mesurer la perméabilité aux gaz des géocomposites bentonitiques partiellement hydratés en régime transitoire. Comparée à la méthode conventionnelle de détermination de ce paramètre sous flux en régime stationnaire, la méthode proposée a donné des résultats similaires, mais plus rapidement et avec un appareillage plus simple. La recherche a fait la caractérisation du frottement d\'interface de géosynthétiques à travers l\'emploi de l\'équipement plan incliné, donc en considerant des faibles contraintes de confinement. Cette étude a montré que les géosynthétiques sont sensibles à la déformation cumulée sur leurs surfaces, ce qui joue sur leurs propriétés de résistance au cisaillement d\'interface, pouvant augmenter ou réduire la stabilité des interfaces. La recherche a permis de conclure qu\'il est possible de distinguer les comportements résistants d\'interfaces du type sol compacté-géosynthétique soumises à de faibles contraintes de confinement grâce à l\'équipement plan incliné. Les constats experimentaux entraînent une discussion sur l\'usage des géosynthétiques de renforcement du sol de couverture selon la méthodologie constructive traditionnelle qui considère le besoin de recourir à ces géosynthétiques pour renforcer l\'interface sol-géotextile supposée critique. En plus, des interfaces géosynthétiques avec géocomposites bentonitiques ont été étudiées pour évaluer leur comportement résistant en fonction du degré d\'hydratation de la composante bentonite, de l\'incidence de cycles de sèchage-humidification, du ruissellement d\'eau au niveau de l\'interface, de l\'humidification de l\'interface et du type de géotextile de contact. Les essais d\'interface Géomembrane-GCB ont montré que l\'extrusion de bentonite dûe au chargement appliqué détermine le comportement résistant car la résistance d\'interface mobilisée est drastiquement réduite par la lubrification additionnelle de cette bentonite, du fait de l\'écoulement au niveau de l\'interface de l\'eau de ruissellement. Pour les essais d\'interface du type GCB-Géosynthétiques de drainage, la résistance mobilisée s\'est montrée fortement dépendante de la structure du dispositif de drainage, du type de géotextile en contact et de la consistance de la composante bentonite du GCB. / Esta tese consiste no estudo da permeabilidade à gás e da resistência ao cisalhamento de interface de geocompostos bentoníticos (GCLs) e de outros sistemas geossintéticos que compõem as camadas de cobertura de aterros sanitários. Com relação ao fluxo gasoso, a pesquisa teve o propósito de apresentar um equipamento e propor uma nova metodologia de ensaio destinada a medir a permeabilidade a gás de GCLs parcialmente hidratados sob regime de fluxo transiente. Comparada à metodologia convencional de determinação desse parâmetro sob regime de fluxo permanente, o método proposto forneceu resultados similares, porém de um modo mais rápido e por meio de uma aparelhagem mais simples. O atrito de interface de geossintéticos foi estudado mediante o emprego do equipamento plano inclinado, sob baixas tensões de confinamento. O estudo mostrou que os geossintéticos são sensíveis à deformação acumulada sobre sua superfície que pode implicar um aumento ou uma redução da resistência de interface. A pesquisa permitiu concluir que é possível distinguir o comportamento resistente de interfaces do tipo solo compactado-geossintético submetidas a baixas tensões confinantes via equipamento de plano inclinado. As constatações experimentais permitem questionar o uso de geossintéticos de reforço do solo de cobertura segundo a metodologia construtiva tradicional que considera a necessidade de emprego destes geossintéticos para reforçar a interface solo-geotêxtil suposta crítica. Além disso, interfaces geossintéticas contemplando GCLs foram estudadas a fim de se avaliar o comportamento resistente desses sistemas conforme o grau de hidratação da bentonita, a incidência de ciclos de secagem e umedecimento, o escoamento de água no nível da interface, a umidificação da interface e o tipo de material de contato. Os ensaios de interface geomembrana-GCL mostraram que a extrusão da bentonita, devida ao carregamento aplicado, determina o comportamento resistente da interface, visto que a resistência ao cisalhamento mobilizada é fortemente reduzida pela lubrificação adicional desta bentonita quando da incidência de um escoamento de água na interface. Para os ensaios de interface do tipo GCL-geossintéticos de drenagem, a resistência mobilizada se mostrou dependente da estrutura do elemento drenante, do tipo de geotêxtil de contato e da consistência da componente bentonita do GCL.

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.

A fluência dos geossintéticos encontra-se entre as propriedades mais relevantes no projeto de estruturas de solo reforçado com esses materiais. A caracterização desse fenômeno emprega ensaios normalizados e de baixa complexidade, que apresentam dois aspectos negativos principais: a duração e o fato de não considerarem o efeito da interação dos geossintéticos com o solo circundante. Ensaios conduzidos em temperatura elevada e em câmaras que simulam o confinamento do solo apresentam-se como alternativas para solucionar cada um desses empecilhos, mas apenas separadamente. Diante disso, esta pesquisa visou desenvolver um novo equipamento para realização de ensaios de fluência em geossintéticos que incorpora, simultaneamente, ambas as medidas utilizadas para mitigar esses dois aspectos. Cinco tipos de geossintéticos (duas geogrelhas, dois geotêxteis não tecidos e um geotêxtil tecido) foram submetidos a ensaios de fluência em diferentes condições de confinamento e temperatura, de maneira combinada ou não. Ensaios de ruptura por fluência em condição confinada e a determinação da resistência à tração residual de corpos de prova submetidos à diferentes períodos de fluência também foram incluídos no programa experimental. O novo equipamento mostrou-se bastante versátil, permitindo a realização de quatro tipos de ensaios: convencionais, confinados, acelerados e confinado-acelerados. As deformações por fluência mostraram-se dependentes do confinamento nas geogrelhas e nos geotêxteis não tecidos e independentes no geotêxtil tecido. Assim, destaca-se que as geogrelhas tiveram um comportamento em fluência diferente daquele previsto na literatura técnica, uma vez que as deformações por fluência desses materiais são comumente referidas como independentes do confinamento. A elevação da temperatura de ensaio mostrou-se eficaz para a aceleração das deformações por fluência em todos os geossintéticos testados. Adicionalmente, verificou-se que a resistência residual dos geossintéticos é pouco afetada pela ocorrência de deformação por fluência. O novo equipamento para realização de ensaios de fluência em geossintéticos permite considerar um dos aspectos mais controversos no projeto de estruturas de reforço de solo com geossintéticos sob uma nova perspectiva. / Creep behavior plays an important role in geosynthetics reinforced soil structures. Its characterization is commonly performed by means of standard tests in which in-isolation specimens are subjected to a constant load while their elongation is measured over time. Despite their widespread use, standard creep tests present two main negative aspects. Firstly, they may last up to 10.000 hours. In addition, they do not consider the possibly significant effect of soil-geosynthetic interaction. Therefore, tests conducted under standard procedures may increase the costs of full creep behavior characterization and result in conservative parameters. Tests conducted at elevated temperature and with special chambers in which the specimens are subjected to confining stresses may be used provide an insight on the soil-geosynthetic interaction in accelerated tests. Both measures have been broadly published in the technical literature, but only independently. In this regard, this dissertation presents a new piece of equipment developed to conduct confined-accelerated creep tests on geosynthetics. Five different geosynthetics were subjected to creep tests with the new equipment (two geogrids, two nonwoven geotextiles and one woven geotextile). In addition, creep rupture tests were performed with both geogrids and the residual tensile strength of specimens were determined by tensile tests performed after creep tests in different conditions. The new creep test equipment was found to be able to performed four different types of test: conventional, confined, accelerated and confined-accelerated ones. The creep behavior of the geogrids was found to be confinement-dependent. This is not mentioned in technical literature. On the other hand, both types geotextiles behaved as expected regarding their confined creep behavior. The woven geotextile creep behavior was independent of confining stresses in sand whereas the nonwoven geotextile creep deformations were strongly reduced by confinement in sand. In addition, the creep deformations of every tested geosynthetic increased with temperature. The tensile tests performed after creep tests showed that the residual strength of the geosynthetics was approximately equal to the values found with virgin specimens. The new creep testing equipment performance was adequate, since it was able to simultaneously address both main concerns of standardized creep tests on geosynthetics.

Orientador: Paulo César Lodi / Resumo: O poliestireno expandido (EPS), que entre vários materiais, também da origem a um gessintético, o geoexpandido, que é muito utilizado em obras geotécnicas, pois quando comparado a outros materiais, possui um menor peso específico o que diminui o peso próprio da estrutura, minimizando eventuais recalques. Além disso, a combinação de alta resistência e baixa compressibilidade o tornam uma boa escolha para obras geotécnicas. No entanto, o EPS é extremamente susceptível a solventes, hidrocarbonetos e raios ultravioletas. Nesse sentido, poucos trabalhos tem explorado os aspectos de degradação do material em aplicações geotécnicas. Assim, o presente trabalho avaliou a degradação do poliestireno expandido (EPS) por meio de ensaios laboratoriais. Para tanto, utilizaram-se amostras de EPS em cinco diferentes massas específicas, a saber: 10,0, 14,5, 18,0, 22,0 e 33,5 kg/m³. O processo de degradação das amostras foi avaliado por meio da exposição à intempérie por catorze, trinta e quarenta e cinco dias e exposição ao vapor de gasolina por sete, catorze e trinta dias. Para avaliação do processo degradativo foram realizados ensaios de absorção de água, compressão uniaxial e cisalhamento direto de interface (EPS/EPS). Os ensaios foram realizados após cada período de exposição e os resultados obtidos foram comparados aos valores de referência das amostras intactas. Os resultados mostram que os valores de absorção de água, para ambos os tipos de exposição, apresentam comportamento similar, d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Expanded polystyrene (EPS), which among many materials, also gives rise to a gessynthetic, geo-expanded, which is widely used in geotechnical works, because when compared to other materials, has a lower specific weight which decreases the structure's own weight. , minimizing any repression. In addition, the combination of high strength and low compressibility make it a good choice for geotechnical works. However, EPS is extremely susceptible to solvents, hydrocarbons and ultraviolet rays. In this sense, few studies have explored the degradation aspects of the material in geotechnical applications. Thus, the present work evaluates the degradation of expanded polystyrene (EPS) by results of laboratory tests. For this purpose, EPS samples were used in five different specific masses, namely: 10.0, 14.5, 18.0, 22.0 and 33.5 kg/m³. The degradation process of the samples was evaluated by exposure to the weather for fourteen, thirty and forty five days and exposure to gasoline vapor for seven, fourteen and thirty days. To evaluate the degradation process water absorption, uniaxial compression and (EPS/EPS) interface direct shear tests were performed. The tests were performed after each exposure period and the results obtained were compared to the reference values of the fresh samples. The main results show that the water absorption values, for both types of exposure, present similar behavior, so that the absorption is inversely proportional to the specific mass. Regarding uniaxial re... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Os geotêxteis não-tecidos desempenham, dentre outras funções, papel relevante na filtração e drenagem de solos. Nesta função, necessitam ter vazios suficientemente grandes para permitir a livre passagem de água e, ao mesmo tempo, vazios suficientemente pequenos para impedir o arraste de partículas, de sorte a evitar a erosão interna do solo. Critérios de dimensionamento para atender a ambos os requisitos estão disponíveis na literatura e são utilizados com sucesso há vários anos. Uma situação menos estudada e compreendida refere-se ao desempenho desses geotêxteis na filtração de água com sólidos em suspensão. Trata-se de uma situação tida como crítica, pela possibilidade de colmatação do geotêxtil por essas partículas, de acordo com diferentes mecanismos. Neste trabalho, verifica-se o desempenho, em laboratório, de geotêxteis não-tecidos frente à filtração de suspensões de solo em água, tal qual poderia ocorrer por ocasião de enxurradas. Nessa perspectiva, tenta-se verificar qual poderia ser o desempenho desses geotêxteis quando utilizados para compor sistemas de proteção da entrada de estruturas de captação de água, como bocas de lobo e bueiros. O trabalho utiliza um geotêxtil não tecido de fibras curtas, fabricado a partir de poliéster e suspensões contendo bentonita e uma areia fina argilosa, solo típico da região de São Carlos, em diferentes concentrações. Estabelecem-se correlações entre diferentes características e propriedades dos geotêxteis estudados e estuda-se o mecanismo de colmatação, que em geral ocorreu para todos os geotêxteis, em intervalos de tempo associados às características do geotêxtil e à concentração de solo na suspensão. As severas condições de colmatação observadas e o comprometimento da permeabilidade dos geotêxteis sugerem que para as concentrações de solo utilizadas, os geotêxteis não seriam capazes de cumprir com a proteção da entrada de estruturas de drenagem. / Nonwoven geotextiles play an important role in filtration and drainage of soils, among other functions. In these functions, they need to have large enough internal voids to allow free passage of water and at the same time these voids should be small enough to prevent the passing of particles and preventing piping formation or erosion of soil. Design criteria to satisfy both requirements are available in the literature and have been used successfully for many years. A topic that has not been deeply addressed refers to the performance of geotextiles on filtration of water with suspended solids since the possibility of geotextile clogging is real, impairing its behavior. In this work, the performance of nonwoven geotextiles in laboratory tests designed to observe the filtration of water containing solid particles in suspension is addressed. The tests were devised trying to understand what could be the performance of these geotextiles when used to compose inlet protection systems for drainage structures, such as culverts. The study used nonwoven short-fibers geotextile, made of polyester and suspensions containing bentonite and clayey fine sand, a typical soil of São Carlos area, Brazil, in different concentrations. The laboratory test results show that there exist correlations among different characteristics and properties of geotextiles studied and allowed to evaluate the mechanism of clogging, which generally occurred for all geotextiles, in time intervals associated to some characteristics of the geotextile and to the soil concentration in suspension. The severe clogging observed and the reduction of permeability of geotextile suggest that, for the solids concentration used, the geotextiles could not protect the entrance of drainage structures.

Este trabalho apresenta a construção e instrumentação de uma estrutura de contenção reforçada com geotêxtil, com 4,0 m de altura, construída na cidade de Nova Odessa-SP. A instrumentação consistiu em medir os deslocamentos horizontais e verticais com barras de aço e placas magnéticas, respectivamente. Além disso, foram realizadas simulações numéricas para comparar os resultados medidos e simulados do protótipo e avaliar o comportamento da estrutura para alguns tipos de solo, rigidez da inclusão e arranjos das inclusões. Pode-se concluir que os resultados medidos e simulados estão concordantes. Através das análises paramétricas concluiu-se que aumentando-se a rigidez do solo reduz-se os deslocamentos horizontais da estrutura. Com o aumento na rigidez da inclusão obtém-se menores deslocamentos, no entanto, em solos muito rígidos esta redução é pouco significativa. As estruturas com maior número de reforços reduzem as tensões em cada inclusão e diminuem os deslocamentos horizontais da estrutura. As forças de tração máximas, mobilizadas nas inclusões, são maiores para solos menos rígidos. Alguns resultados de obras instrumentadas, encontrados na literatura, são apresentados e comparados com os medidos e simulados. Destas comparações concluiu-se que o tipo de solo é o fator que mais influencia no desempenho de estruturas de contenção reforçadas com geossintéticos / This work presents the construction and instrumentation of a geotextile reinforced retaining structure, with 4,0 m height, built in the city of Nova Odessa-SP. The instrumentation consisted of measuring the horizontal and vertical displacements with steel bars and magnetic plates, respectively. Numeric simulations were accomplished to compare the measured and simulated results of the prototype and to evaluate the behavior of the structure for some soil types, reinforcement rigidity and different reinforcement layout. It was concluded that the measured and simulated results are in good agreement. The parametric analyses showed that the amount of horizontal displacements of the structure are reduced when the rigidity of the soil increases. Although smaller displacements are obtained when the rigidity of the inclusion is increased, in very rigid soils this reduction is not very significant. Structures with larger number of reinforcements reduce the stresses in each inclusion, decreasing the horizontal displacements of the structure. The maximum tensile forces mobilized in the inclusions, are larger for less rigid soils. Some case record results documented in the literature are presented and compared with the measured and simulated results obtained in this work. These comparisons allowed to conclude that the soil type is the most relevant factor in the performance of reinforced retaining structure with geosynthetics

Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento ao longo do tempo de estruturas em solos finos reforçados com geossintéticos. O programa de atividades desenvolvido para este fim compreendeu três etapas: leituras de deformações de uma estrutura real de solo reforçado com geossintéticos, ensaios de laboratório de fluência confinada e isolada e modelagens computacionais da obra de referência. A estrutura real foi monitorada em duas seções distintas, sendo uma delas construída em geotêxteis não tecidos e a outra em geotêxteis tecidos. As leituras de deformação foram realizadas por um período de quatro anos. As condições da obra real foram utilizadas como referência para o planejamento dos ensaios de fluência em isolamento e confinamento. Os ensaios confinados foram conduzidos inicialmente no equipamento de fluência confinada desenvolvido por Costa (2004), no qual o carregamento é imposto de forma indireta ao reforço. Os ensaios foram realizados empregando o mesmo solo de aterro da obra real, com diferentes níveis de carregamento vertical (140, 200, 300 e 400 kPa) e com diferentes umidades de compactação (8%, 11,7% e 16%). Os ensaios com carregamento de 140 kPa foram repetidos no equipamento de fluência confinada-acelerada desenvolvido por França (2011), permitindo uma comparação teórica e prática entre os dois equipamento utilizados. Ensaios adicionais foram realizados para avaliar o comportamento ao longo do tempo de geossintéticos confinados submetidos a um processo de inundação do solo. E para finalizar a campanha de ensaios foram realizados testes para a verificação do incremento de cargas nos reforços devido aos efeitos da compactação do maciço. As modelagens computacionais foram realizadas empregando o software Plaxis 2D. A partir dos modelos numéricos foi possível verificar os mecanismos desenvolvidos ao longo do tempo de estruturas de solos reforçados com geossintéticos. A modelagem numérica permitiu extrapolar o comportamento da estrutura para outro tipo de reforço (geogrelha) e para tempos bem mais elevados do que os tempos reais de leitura. As previsões de comportamento foram realizadas para tempos de até 100 anos. Os resultados da campanha de ensaios mostraram que os reforços confinados em solo estão sujeitos aos fenômenos da fluência e da relaxação ao longo do tempo. Os resultados mostraram que as taxas de fluência e de relaxação foram mais elevadas para os maiores carregamentos verticais. Os ensaios adicionais mostraram que os reforços sofreram um incremento significativo de carga devido aos efeitos da compactação e que a rigidez confinada dos reforços praticamente não se alterou devido aos efeitos da inundação. A previsão do comportamento do muro de referência utilizando o MEF mostrou que a estrutura deve apresentar baixos níveis de deformação para períodos de até 100 anos. A análise conjunta de todos os resultados obtidos ao longo do trabalho permitiu o desenvolvimento de um modelo analítico que permite a previsão do comportamento de muros reforçados com geossintéticos a partir de resultados de ensaios de fluência em isolamento. A aplicação do modelo proposto para o caso do muro real mostrou uma boa coerência entre os resultados previstos e os resultados medidos em campo. / This dissertation presents a study on time-dependent behavior of geosynthetic reinforced soil walls with fine soil. The testing program comprised of three distinct steps: field assessment of an instrumented geotextile reinforced soil wall, in-air and in-soil laboratory creep tests, and numerical analysis of the instrumented wall. Reinforcement strains were monitored in two different cross-sections: one built with nonwoven geotextile and the other built with woven geotextile. The strains were monitored during four years of service. The field conditions were used as the basis for planning in-air and in-soil creep tests. The in-soil creep tests were initially conducted using the confined-creep test apparatus developed by Costa (2004), which simulates the typical load transfer mechanism in reinforced soil structures. The in-soil tests were performed using the same soil used in the instrumented wall. These tests were carried out at different levels of vertical load (140, 200, 300 and 400 kPa) at the optimum water content (11.7%) and at different compaction water content of the soil (8%, 11.7% and 16%) at 140 kPa. The tests with 140 kPa of vertical load were replicated using the confined-accelerated creep test apparatus developed by França (2011). These tests allowed a theoretical and practical comparison between the two different in-soil creep testing apparatuses utilized in the testing program. Additional in-soil creep tests were conducted to evaluate the behavior of confined geosynthetics with time submitted to flooding of the top soil layer above the reinforcement. Compaction tests were also performed to check the increase of reinforcement loads due to soil compaction. Numerical modelling was carried out with the Finite Element Method (FEM) using Plaxis 2D. The numerical models allowed evaluation of the geotechnical mechanisms developed with time on geosynthetic reinforced soil wall structures. These models were also used to predict timedependent strains for longer periods (until 100 years) and for different types of reinforcements. The results of the testing program showed that the reinforcements confined in soil presented creep and stress relaxation behavior with time. The results also showed that the creep and relaxation rates were higher for larger vertical loads. It was observed that the confined stiffness of the reinforcement was virtually the same regardless the occurrence of flooding in the top soil layer. Additionally, the compaction tests showed that the larger the difference of the soil compaction water content from the optimum, the larger the loads in the reinforcement. Behavior prediction of the monitored, full-scale wall using FEM showed that the structure should have low strain levels for periods up to 100 years. The laboratory test results and the mechanisms learned from the FEM analysis allowed the development of an analytical model for predicting geosynthetic-reinforced soil wall behavior from results of in-air creep tests. The strain results of the analytical model applied to the monitored full-scale wall showed that the predicted strains are in good agreement with the field strains.

Os ensaios de arrancamento e de cisalhamento direto são os ensaios de laboratório mais usados para mensurar a resistência da interface solo geossintéticos. Em algumas ocasiões somente os ensaios de arrancamento avaliam convenientemente bem o comportamento das inclusões em meio ao maciço de solo. Esse trabalho apresenta um equipamento de ensaios de arrancamento em geossintéticos, de grandes dimensões, e resultados de ensaios executados com ele. Os resultados foram analisados segundo uma metodologia sugerida por Ochiai et al. (1996), levemente modificada pelo autor. Dos dados de ensaios de arrancamento, pôde-se concluir que o equipamento se presta à finalidade a que se destina, além disso, analisando-se os resultados segundo o método mencionado, verificou-se que a resistência ao arrancamento de geogrelhas se concentra na sua porção inicial, quando são aplicadas pequenas cargas. À medida que se aumenta a força aplicada, a resistência é gradativamente mobilizada nos trechos posteriores até à ruptura generalizada por arrancamento. / The pull-out and direct shear tests are the more used laboratory test for measure the resistance of soil-geosynthetic interface. In some occasions only the pull-out test evaluate well the behaviour of the inclusions amid the massive of soil. This work presents an pull-out test equipment, of great dimensions, and results of tests executed with him. The results were analysed according to a methodology suggested by Ochiai et al. (1996), slightly modified by the author. From the pull-out tests data, it may be concluded that the equipment is rendered to the purpose that it is destined, besides, being analysed the results according to the mentioned method, it was verified that the pull-out resistance of geogrids concentrates in initial portion, when it is applied small loads. When the applied force increases, the resistance is mobilized in the posterior portions and occur to the generalised pull-out rupture.