Este trabalho apresenta resultados de ensaios de fluência confinada e não-confinada de geotêxteis não-tecidos agulhados. Algumas dificuldades encontradas durante o desenvolvimento dos equipamentos utilizados para realizar esses ensaios em laboratório são também apresentadas e discutidas. A etapa de investigação sem confinamento envolveu a utilização de geotêxteis de poliéster e de polipropileno. Os resultados confirmaram o grande potencial desses materiais em apresentar fluência assim como a maior susceptibilidade dos geotêxteis de polipropileno. No caso de ensaios com confinamento, tentativas de se tracionar um geotêxtil de polipropileno entre duas camadas de solo revelaram grandes dificuldades para manter a carga aplicada constante ao longo do corpo de prova, em virtude da existência de atrito nas interfaces solo-geotêxtil. Ensaios alternativos retirando-se o solo e envolvendo-se o geotêxtil em uma membrana de látex lubrificada apresentaram bons resultados, comprovando a redução da fluência em relação aos ensaios não confinados e denotando tratar-se de uma solução viável para investigar o real papel do confinamento na fluência dos geotêxteis. / This work presents results of confined and unconfined creep tests on nonwoven needle punched geotextiles. Withdraws found during the equipment development used to perform these tests are also highlighted and discussed. The unconfined tests encompassed the use of polyester and polypropylene geotextiles. Results confirm that these materials have a great potential to creep, being the polypropylene geotextiles the material with the greatest susceptibility. The confined tests where geotextile was placed between two soil layers revealed difficulties in keeping the applied load constant throughout the specimen due to soil-geotextile interface friction. Alternative tests performed without the soil and embedding the geotextile in a lubricated latex membrane showed good results, proving the decrease of creep in relation to unconfined tests. Thus, one can conclude that this is a viable solution towards the investigation of the real role that confinement plays in geotextile creep.

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

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

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

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 resultados de ensaios de arrancamento de geogrelha, obtidos com a utilização de equipamento de dimensões reduzidas. A força de arrancamento foi aplicada por uma máquina universal com capacidade máxima de 30kN, dotada de instrumentação que permitiu registrar a força de arrancamento e o deslocamento da geogrelha em relação ao solo envolvente. Além disto, o ensaio foi instrumentado com uma célula de tensão total instalada no nível da inclusão. A grande vantagem deste equipamento é o pequeno volume de solo utilizado, resultando em um ensaio mais rápido e econômico, proporcionando um controle maior do teor de umidade e do grau de compactação do solo. Considerando que uma grande parte do estado de São Paulo é coberto por solos de granulometria fina, esse equipamento passa a ser uma excelente alternativa para obtenção dos parâmetros de ensaios de arrancamento necessários ao desenvolvimento de projetos em solo reforçado. Para averiguar a possibilidade de uso do ensaio de pequeno porte, nestas condições, para substituir uso das caixas de grandes dimensões foram inicialmente realizadas comparações, através do coeficiente de interação, entre os resultados obtidos através desses dois tipos de ensaios. Os resultados obtidos mostraram que, para as condições de ensaio empregadas utilizando solos com 100% passando na peneira de abertura 2mm e geogrelhas de abertura de malha aproximadamente de 20mm, a resposta do equipamento, se comparada à de ensaios de grandes dimensões, foi excelente. Isto permitiu que se procedesse a uma ampla análise paramétrica, de cunho experimental, em que se variou a velocidade de ensaio, a tensão confinante, as dimensões das amostras de geogrelha, o tipo de solo e a geogrelha, com o intuído de cobrir diferentes situações possíveis de se encontrar nos projetos de engenharia. O trabalho apresenta os principais resultados desta análise / This work presents results of geogrid pullout tests conducted using small scale equipment. The pullout load was applied using a universal load frame, with a maximum capacity of 30kN, capable of recording the pullout load and front displacement. In addition, the test was instrumented with an earth pressure cell installed at the level of the geogrid inclusion. The primary advantage of this equipment is the small volume of soil used in test preparation, resulting in reduced testing time, greater control of the water content and degree of compaction, and significant reduction in overall testing costs. Furthermore, a significant area of the state of Sao Paulo in Brazil is covered by fine grained soils which could be tested according to its pullout behavior using the proposed equipment. To investigate the feasibility of the small scale test facility, comparisons were made between the coefficient of interaction obtained from tests of small and large dimensions. The results show that for the tested materials there were no differences between pull out parameters from both equipment. Additionally it was investigated the effects of testing speed, confining pressure, sample dimensions, and soil and geogrid materials. Results of these tests are presented and discussed

Este trabalho apresenta um estudo sobre deformações de geotêxteis ao longo do tempo, considerando interações entre reforço e solo confinante em muros de solo reforçado. O programa experimental desenvolvido para esse fim envolveu duas etapas básicas. Na primeira etapa, um novo equipamento foi desenvolvido na Escola de Engenharia de São Carlos/USP, para a realização de ensaios de fluência com um elemento de solo reforçado. O equipamento desenvolvido permite simular o mecanismo típico de transferência de carga em estruturas de solo reforçado, isto é, o solo solicita o geotêxtil. Esse equipamento também possibilita que solo e geotêxtil apresentem deformações ao longo do tempo de forma interativa. Nessa etapa, o programa de ensaios foi conduzido utilizando-se uma areia pura e um geotêxtil de polipropileno. Na segunda etapa deste trabalho, modelos de muros de solo reforçado foram ensaiados em centrífuga na Universidade do Colorado em Boulder, EUA. Os referidos modelos foram construídos utilizando-se uma areia e mantas de poliéster e de polipropileno. Alguns modelos foram carregados até a ruptura com acréscimo de aceleração, enquanto outros foram observados, no decorrer do tempo, sob aceleração constante. Nos ensaios para investigação de fluência, deformações significativas foram observadas, ocorrendo, inclusive, a manifestação de ruptura em determinados modelos, após algumas horas de ensaio. Os ensaios realizados nas duas etapas do trabalho revelaram aspectos importantes relativos à interação solo-reforço. Com base na interpretação dos resultados experimentais, apresenta-se uma discussão sobre mecanismos de deformação, em função do tempo, em muros de solo reforçado. / This thesis presents a study on the time- ependent deformations of geotextiles in reinforced soil walls considering the long-term interactive behavior between the reinforcement and the confining soil. The experimental program comprised two distinct phases. In the first phase, a new equipment was designed and constructed at the School of Engineering at Sao Carlos/USP, Brazil, in an attempt to perform creep tests with an element of reinforced soil. This equipment simulates the typical load transfer mechanism in reinforced soil structures, that is, the load is transferred from the soil to the reinforcement. This equipment also allows long-term interactive deformations between the soil and the geotextile. The testing program of this phase was conducted using a pure dry sand and a polypropylene geotextile. In the second phase of this research, models of reinforced soil walls were tested in a centrifuge facility at the University of Colorado at Boulder, USA. The models were built using a pure dry sand and a polyester or polypropylene geotextile. The models were either loaded until failure increasing the centrifugal acceleration or tested under constant acceleration. Considerable strains were observed in the creep tests, and some of the models failed after a few hours. The testing programs carried out in this study revealed important aspects of the soil-reinforcement interaction. Based on the analyses of the experimental results a broad discussion on long-term deformation mechanisms in reinforced soil walls is made herein.

O intenso crescimento populacional traz consigo uma preocupação ambiental, já que, diante da necessidade de exploração dos recursos naturais, a adoção de políticas de reciclagem faz-se fundamental para alcançar o desenvolvimento sustentável. Neste cenário, apesar dos resíduos de construção e demolição (RCD) possuírem alto potencial de reciclagem, a estes sempre foi dispensado o tratamento de lixo. Além disso, os estudos realizados visando à reciclagem dos RCD mostram-se bastante concentrados na produção de agregados para a fabricação de concreto e para a aplicação em pavimentação. Diante disso, neste trabalho procurou-se definir uma nova aplicação para os resíduos de construção e demolição reciclados (RCD-R), buscando caracterizar suas propriedades geotécnicas como material de construção e verificando o seu desempenho como material de preenchimento de estruturas de solo reforçado. Ensaios de caracterização, de resistência ao cisalhamento e ensaios de arrancamento de geogrelha revelaram que o RCD-R apresentou baixos coeficientes de variação nas suas propriedades e excelente comportamento mecânico, o que justifica a sua utilização na aplicação proposta. / The intense population growth brings some environmental concerns due to the need of exploitation of natural resources, and the adoption of recycling policies is basic principle to reach sustainable development. In this scenario, however, the high potential of recycling the construction and demolition wastes (CDW) has been ignored. Moreover, studies focus mainly on the recycling of CDW for the production of aggregates for use in pavements and concrete. The present study deals with a new application of the recycled construction and demolition waste (RCDW) as backfill of reinforced soil structures. Characterization, direct shear and pullout tests on geogrids has depicted that RCDW shows low coefficients of variation of its properties and excellent mechanical behavior that justify its use for proposed application.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma técnica construtiva inédita para dutos enterrados intitulada Geovala. Esta técnica consiste na instalação de um geossintético sobre uma vala, preenchida ou não com material fofo, localizado acima do duto com o principal objetivo de reduzir os esforços que atingem a estrutura. Para contribuir na avaliação do sistema proposto foi realizado um programa de ensaios em pequenas e grandes dimensões no laboratório de geossintéticos da Escola de Engenharia de São Carlos EESC/USP. Neste programa de ensaios foi possível verificar que o sistema Geovala pode reduzir drasticamente as tensões na parede do duto e na envoltória de solo ao redor do duto. Além disso, um método analítico foi proposto para prever os deslocamentos verticais, deformações e esforços de tração gerados no geotêxtil, durante o rocesso construtivo e sobrecarga. Finalmente, verificou-se que os deslocamentos do geotêxtil previstos pelo método foram similares aos deslocamentos registrados nos ensaios experimentais. / This thesis presents the development of an unpublished constructive technique for buried pipes entitled Geovala. This technique comprises of the installation of a geosynthetic over a trench, filled or not with soft material, located above the pipe with the main objective of reducing the loads on the structure. To evaluate the proposed technique small and large scale testing programs were carried out at the laboratory of geosynthetics of the School of Engineering at Sao Carlos EESC/USP. In this testing program it was possible to verify that the Geovala system can reduce drastically the loads on the walls of the pipe and in the surrounding soil. Besides, an analytical method was proposed to predict the vertical displacement, deformations and tensile stress on the geosynthetic, during the constructive process and surcharge. Finally, it was verified that the displacements of the geotextile predicted by the analytical method were similar to the displacements recorded in the experimental tests.

Com uma necessidade cada vez maior da utilização de materiais mais sustentáveis na construção civil, existe uma grande busca por novas substâncias que possam suprir as nossas necessidades de maneira mais “limpa”. O presente trabalho tem como foco propor uma metodologia de dosagem para a obtenção de solos artificialmente cimentados, com determinadas resistências e rigidezes, de maneira que eles sejam duráveis, com a adição de diferentes resíduos. O solo inicialmente estudado é a areia de Osório e os resíduos são a cal de carbureto e o pó de vidro. A cal de carbureto consiste basicamente de hidróxido de cálcio e o pó de vidro de sílica em estado amorfo, gerando assim uma combinação adequada para a ocorrência das reações pozolânicas. A metodologia de dosagem proposta relaciona as propriedades dos materiais com o fator η/Biv0,28, aos sete dias de cura, sendo η a porosidade do solo artificialmente cimentado e, Biv o teor volumétrico de agente cimentante no interior do mesmo (neste caso pó de vidro e cal de carbureto). O expoente externo 0,28 se assemelha ao encontrado em outras metodologias de dosagem para solos artificialmente cimentados com cimento Portland Com a finalidade de validar a metodologia proposta, para condições distintas das analisadas, foram executados ensaios com diferentes períodos de cura (180 dias), diferentes resíduos (cinza de casca de arroz) e um solo distinto (arenito Botucatu), chegando também a correlações do comportamento mecânico destes materiais com o fator η/Biv0,28. Os dados obtidos nesta pesquisa foram comparados com os resultados de outros pesquisadores que utilizaram cal com cinza volante de usinas de carvão juntamente com cal hidratada e de outros trabalhos que utilizaram cimento Portland, todos para criar solos artificialmente cimentados, e, mais uma vez, a metodologia proposta se mostrou eficaz. Foi possível ainda normalizar em função de um valor médio todos os resultados de rigidez, resistência e durabilidade obtendo assim equações únicas em função de η/Biv0,28 para todos os materiais analisados, chegando a uma correlação com mais de 1000 pontos no caso da resistência. / With a growing need for the use of more sustainable materials in construction, there is a great search for new substances that can meet our needs in a "cleaner" way. The present work aims to propose a dosing methodology for obtaining artificially cemented soils, with certain strengths and stiffness, so that they are durable, with the addition of different residues. The initially studied soil is the Osório sand and the residues are carbide lime and glass powder. The carbide lime basically consists of calcium hydroxide and the glass powder consists of silica in the amorphous state, thus generating a great combination for the occurrence of the pozolanic reactions. The proposed dosage methodology relates the properties of the materials with the factor η/Biv0.28, at the seven days of curing, in which η is the porosity of the artificially cemented soil and Biv is the volumetric content of the cementitious agent inside it (in this case powder glass and carbide lime) The external exponent 0.28 resembles that found in other dosing methodologies for artificially cemented soils with Portland cement. The methodology led to a unique correlation for all the dosages used. To validate the hypothesis which was raised, tests were carried out with different curing periods (180 days), different residues (rice husk ash) and a different soil (Botucatu sandstone), reaching optimum correlations. The data obtained in this research were compared with the results of other researchers who used lime with fly ash from coal plants together with hydrated lime and from other works that used Portland cement, all to create artificially cemented soils, and, once again, the proposed methodology proved to be excellent. It was also possible to normalize all the results of stiffness, strength and durability thus obtaining unique equations as a function of η/Biv0.28 for all materials analyzed, reaching a correlation with more than 1000 points.