São relatados resultados de ensaios de fadiga na flexão em laboratório, realizados em onze misturas de concreto compactado a rolo - CCR, possíveis de serem empregadas na pavimentação de rodovias e aeródromos, para se caracterizar o comportamento na fadiga deste material. Estudou-se a influencia do consumo de cimento, da granulométrica, do tempo de cura e da energia de compactação neste comportamento. Foram definidos modelos estatísticos para a previsão da vida de fadiga destas misturas. E apresentada uma proposta de metodologia de dimensionamento de pavimentos com camadas de Concreto Compactado a Rolo contemplando duas estruturas básicas: camada de base/revestimento (pavimento rígido) e camada de base revestida com capa de concreto betuminoso usinado a quente (pavimento semi-rigido).

O objetivo deste trabalho é apresentar uma série de soluções analíticas que formam a base de um modelo racional de previsão do decurso dos recalques no tempo em sistemas de colunas granulares encamisadas (GEC). O desenvolvimento do processo de adensamento é abordado de acordo com duas fases construtivas independentes: a instalação das colunas e o alteamento do aterro. O adensamento deflagrado pela instalação das colunas está associado ao excesso de poro-pressões geradas pela cravação do tubo-guia (deslocamento do solo) e a sua conseqüente dissipação. A concepção da solução analítica voltada para a previsão dos efeitos causados pela instalação sobre o processo de consolidação inclui a determinação do perfil inicial do excesso de poro-pressões, o que requeriu o desenvolvimento de um modelo de expansão de cavidade não-drenada com base no conceito de grandes deformações, e a solução do caso de deformações livres proposto por Barron (1948), sendo que este último requeriu estudos específicos dos valores iniciais para a obtenção da convergência do método. Já o adensamento resultante da aplicação da sobrecarga na superfície foi modelada considerando a influência da rigidez das colunas (que também é promovida pelo encamisamento) sobre o processo. Esta solução foi desenvolvida com base no modelo proposto por Han e Ye (2001), que é aqui adaptado para o sistema de colunas granulares encamisadas (GEC) através da determinação da razão de concentração de cargas, o que requeriu o desenvolvimento de outro modelo de expansão de cavidade com base na teoria de pequenas deformações, considerando como condição de contorno deformações verticais uniformes.

O presente estudo teve por objetivo avaliar de forma quantitativa o possível efeito de reforço gerado pela inserção de uma grelha metálica em revestimentos asfálticos, para o caso de pavimentos flexíveis. Para tanto, foram executados ensaios de "creep" em placas de concreto asfáltico com e sem a presença da grelha de reforço e de modo a que ela fosse posicionada na zona tracionada da placa. Conclui-se que esta técnica de reforço tem potencial para prolongar a vida de fadiga de revestimentos asfálticos em pavimentos flexíveis da ordem de dez vezes, com benefícios também para o desempenho da camada na fase pós-trincamento e quanto à geração de deformações plásticas. Foi obtido um modelo que permite modificar-se leis de fadiga convencionais para concretos asfálticos de modo que o dimensionamento do revestimento asfáltico possa ser reavaliado se a grelha metálica for inserida na zona tracionada da camada.

Os geotêxteis têm sido usados como elemento filtrante em todo o mundo, sendo esta, atualmente, sua mais importante aplicação. Particularmente em obras ambientais eles representam uma solução versátil, de fácil aplicação e controle, possibilitando novas opções de projeto ou apresentando um bom desempenho, em situações convencionais.O trabalho apresenta um processo para análise do comportamento dos filtros têxteis ao longo do tempo, por meio de técnicas computacionais que simulam a dinâmica do sistema filtrante. A simulação permite a realização de análises sob diferentes condições, que procuram retratar o sistema pelo período de tempo desejado e em condições próximas à real. A proposta para melhorar a representabilidade da estrutura do geotêxtil permite também melhorar a eficiência do método de dimensionamento racional (Urashima, 1996), sendo apresentadas: uma nova proposta para avaliar a curva de distribuição de poros por meio de análise de imagens de microscopia e uma nova metodologia para determinação da distância média entre confrontos por retroanálise de resultados de ensaios de filtração à carga variável desenvolvido para esta finalidade, com base nas hipóteses adotadas pela análise probabilística.

Este trabalho apresenta uma análise do comportamento de geossintéticos como reforço de base em obras viárias e dos principais métodos de dimensionamento propostos para esta aplicação. São abordados os métodos propostos por Giroud e Noiray (1981), Burd (1995), Sellmeijer (1990), MIlligan et al (1989 a,b) e Housbly e Jewell (1990), com exemplos de cálculo que permitem comparar e discutir sua aplicabilidade. Complementando o assunto discute-se a proposta de Palmeira (1998) que avalia os efeitos do processo construtivo e das manutenções, e a possibilidade de impermeabilização deste pavimentos com geotêxtil impregnado por betume. Alguns problemas geotécnicos podem ser resolvidos ou minimizados pela utilização de geossintéticos. O trabalho também apresenta uma breve discussão sobre outras aplicações destes produtos na construção de rodovias e aeroportos, a respeito de pavimentos, aterros e proteção contra erosão. As principais conclusões desta pesquisa são: o dimensionamento de pavimentos baseados na resistência última das camadas não considera as deformações plásticas anteriores ao colapso da estrutura; os métodos de dimensionamento são baseados em uma análise estática valendo-se de correlações empíricas para considerar o efeito do carregamento cíclico. Como sugestões seria interessante: na análise do comportamento em tração do reforço, associar a solicitação no reforço ao número de ciclos a serem aplicados; verificar como a tensão cisalhante é absorvida pelo reforço, considerando carregamento cíclico, e sua interveniência no comportamento do material de base; e desenvolver um método que permitisse considerar aterros em solos coesivos, para o caso de regiões onde a obtenção de material granular é difícil.

A execução de tubulações em locais onde o solo não apresenta a capacidade de suporte necessária, em geral é realizada através de três soluções básicas para equacionar o problema das tensões transmitidas ao solo e sua capacidade de suporte, são elas: a execução de lastro com material granular, a execução de uma laje (tipo "radier") para apoiar o tubo e, em casos mais extremos, a execução de fundações profundas (estacas) se faz necessária. Como pode imaginar o leitor, essas soluções além de onerosas, implicam em uma série de inconvenientes do ponto de vista construtivo, como maiores profundidades de escavação, estruturas de contenção dos taludes da vala mais reforçada, maior tempo de execução, entre muitas outras, assunto esse, que se trata em detalhes no capítulo 2, quando se discorre sobre cada um dos processos construtivos citados acima e se relata casos de obras em que esses processos foram empregados. Esse trabalho tem por objetivo apresentar uma alternativa construtiva utilizando geossintéticos como elemento de reforço do solo afim de prover a capacidade de suporte necessária às solicitações da obra. A utilização de geossintéticos já se mostrou extremamente eficaz e econômica na execução de aterros sobre solos moles, reforço de taludes, reforço de base de pavimentos e estradas não pavimentadas, entre muitas outras, com o número de aplicações envolvendo sua utilização crescendo constantemente.

A análise de estabilidade de aterros reforçados com geossintéticos construídos sobre solos moles é o foco deste trabalho. O tema é abordado de forma ampla, sendo a análise de estabilidade à ruptura global discutida com maior ênfase. Um procedimento de análise que considere o ganho de resistência do solo de fundação pelo adensamento é proposto. Este ganho gradativo da resistência não-drenada do solo mole é concatenado com a perda de resistência do reforço sintético pela fluência, considerando-se assim o efeito do tempo. São apresentados os conceitos do procedimento e resultados de análises de casos ilustram e detalham sua aplicação. Análises paramétricas são efetuadas para possibilitar a discussão das hipóteses e limitações do procedimento proposto. Para todas as análises são apresentados resultados de dimensionamento de duas geogrelhas (uma de filamentos de poliéster e uma de filamentos de polipropileno) com níveis de suscetibilidade à fluência distintos, para comparação e análise da importância deste fenômeno. A idealização do procedimento proposto balizou-se, essencialmente, no objetivo de se apresentar uma sugestão de seqüência de análises não complexas, cujas ferramentas pudessem ser acessíveis, e que certamente trouxesse ganhos econômicos - claro, sem perda de confiabilidade técnica. Mostra-se através dos resultados obtidos nas análises apresentadas que ambos os processos, o ganho de resistência do solo mole pelo adensamento e a perda de resistência do geossintético de reforço pela fluência, têm grande influência nos resultados finais de dimensionamentos pelo procedimento proposto, mesmo para períodos de tempo relativamente curtos. Outra conclusão do trabalho: o instante ao longo do período de serviço da estrutura para o qual deve ser efetuado o dimensionamento de um aterro reforçado sobre solo mole é, em geral, diferente dos instantes inicial e final. Pelas análises efetuadas, o procedimento proposto mostrou-se adequado para diversas situações típicas em projetos de aterros sobre solos moles reforçados com geossintéticos. A economia em termos da resistência necessária por parte do reforço, pelo emprego do procedimento proposto, mostrou-se, em geral, muito significativa.

In this dissertation, the behavior of geosynthetic reinforced embankments constructed on soft cohesive foundations under undrained and partially drained conditions is examined by conducting a rigorous numerical analysis using the finite element method for some particular case studies. Special attention is given to the mobilized strains in the geosynthetic reinforcement at embankment failure, short and long-term working conditions state and during staged construction considering the influence of the time-dependency of the system in terms of construction rate, excess pore pressure dissipation and viscous deformations in the soil foundation (i.e., creep). The effects of reinforcement stiffness and adopted constitutive model are also investigated. The obtained results highlight the importance of assessing the allowable compatible reinforcement strain at failure and taking into account this soil-reinforcement interaction. It is illustrated the significant combined influence of consolidation process and soft soil creep deformation on the numerically observed embankment performance at working conditions, particularly in terms of mobilized reinforcements strains. Finally, an approximate approach for studying numerically staged constructed embankments is presented, pointing out the adequate definitions of Limit States for the considered stages and the effects of time in the embankment behavior.

A perda de solos por erosão pode influenciar diretamente a qualidade da água para consumo humano. Neste trabalho é utilizada uma metodologia para priorização de áreas para investimentos em atividades que auxiliem na redução deste potencial de perda de solos, utilizando o modelo RIOS 1.0.0b10, desenvolvido pelo The Natural Capital Project. Este modelo utiliza um sistema de pontuação por célula para priorizar áreas com maior suscetibilidade a processos erosivos e então espacializar estes pontos com o orçamento definido. Os resultados apontam a preferência por áreas com maior número de beneficiários, procurando o melhor retorno do investimento. Após uma quantificação utilizando o módulo de Retenção de Sedimentos do modelo InVEST 3.0.1, é possível notar uma redução do potencial de perda de solos próxima de 100.000 toneladas para toda a área de estudo, valor este que aumenta quando considerada uma possível degradação do solo, caso as atividades de proteção de áreas remanescentes não sejam aplicadas. O modelo aplicado gerou resultados passíveis de utilização no auxílio das tomadas de decisão de projetos de pagamentos por serviços ambientais.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor Jorge Almeida e Sousa