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.

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.

O bom desempenho dos materiais empregados nas mais variadas aplicações em obras de engenharia, está diretamente correlacionado a parâmetros desenvolvidos em laboratório. As exigências de qualidade em serviços e produtos vêm tornando-se, cada vez mais, um fator preponderante. A abertura de mercado gera uma competitividade de nível internacional e é imprescindível que os laboratórios responsáveis pelo controle de qualidade de materiais e serviços de engenharia estejam atentos a essas mudanças, aplicando-as na busca de uma melhoria contínua de seus processos. O presente trabalho tem por objetivo principal indicar um modelo de implantação para um laboratório de geossintéticos, com vistas à garantia de qualidade dos resultados e a certificação. Para tanto, são discutidos os Sistemas de Gestão da Qualidade e Ambiental no laboratório, as técnicas estatísticas e o uso de suas extensões, os fatores de influência no desenvolvimento e nos resultados dos ensaios, as propriedades dos geossintéticos em ensaios índice e a importância de um Programa Interlaboratorial.

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.

Os aterros reforçados sobre solo mole de resistência crescente com a profundidade, podem apresentar problemas durante o processo construtivo com respeito às rupturas e aos recalques inesperados. O presente trabalho visa avaliar o comportamento dos aterros reforçados a través de um estudo numérico, levando aos aterros até a ruptura sob condição não-drenada devido ao carregamento rápido, com o objetivo de estimar a influência da rigidez do reforço nas deformações, além disso, estudar o mecanismo da interação solo-reforço para um aterro reforçado. Foi utilizada a metodologia apresentada por Hinchberger & Rowe (2003), que leva em conta os recalques imediatos durante e após a construção. As análises numéricas de tensão-deformação foram realizadas pelo software PHASE 2, a calibração do programa foi feita com a literatura de aterros reforçados. Pretendeu-se mostrar a influência de uma camada superficial de areia sobre a argila mole na altura de ruptura e na deformação do reforço. Pelo método de elementos finitos foi definida uma metodologia para calcular as deformações do reforço para uma altura determinada e avaliar a estabilidade mediante o método de equilíbrio limite. Além disso, essa metodologia pode ser empregada para dimensionar o reforço requerido para um determinado fator de segurança. / Reinforced embankments on soft clayey soil where the strength increases with depth may present problems during construction process relative to failure and unexpected settlements. This study aims to evaluate the embankments behavior with a numerical study; the embankments were taken to failure in the undrained shear strength condition due to rapid upload to study the effect of reinforcement tensile stiffness on the reinforcement strains. Besides, it aimed to study the mechanism of soil-reinforcement interaction for a reinforced embankment. The method of Hinchberger & Rowe (2003) was used, which considers the displacements before and post construction. The numeric analysis of stress-strain was performed by the software PHASE 2; the calibration of the software was made according to published reinforced embankment literature. The study intends to show the influence of a sand layer above the clayey soil, on the failure height and reinforcement strains. Based on finite elements methods, a methodology was defined to estimate the reinforcement strains for a required design height and to study the stability by performing limit equilibrium analysis. Furthermore, this methodology could be used to specify the required reinforcement stiffness for a specific factor of safety.

O conhecimento dos mecanismos de interação entre o solo e os geossintéticos é fundamental para o dimensionamento de obras em solo reforçado. Entretanto, em função das diferentes formas geométricas das superfícies das inclusões, a interação pode ocorrer de maneiras distintas. Para as geogrelhas, o arrancamento representa o mecanismo de interação que, em alguns casos, melhor retrata as situações que ocorrem no campo. Esta tese apresenta uma análise dos principais fatores que influenciam na interação entre o solo e as geogrelhas quando solicitadas ao arrancamento, utilizando equipamentos de teste de portes grande e pequeno, bem como um equipamento que testa isoladamente os elementos longitudinais e transversais das geogrelhas. Apresenta-se ainda dois modelos numéricos que permitem avaliar o comportamento de geogrelhas de comprimento qualquer a partir de resultados de ensaios de arrancamento de pequeno porte ou dos ensaios nos elementos isolados da geogrelha. Os resultados dos ensaios realizados são comparados entre si, sugerindo a viabilidade de se utilizar equipamentos de pequenas dimensões para executar ensaios de arrancamento em geogrelhas em meio a solos finos, em detrimento dos testes de grande porte que demandam uma grande quantidade de solo e de mão-de-obra para serem executados. Por fim, apresenta-se um método que, utilizando os resultados obtidos dos testes de pequeno porte, pode ser usado para determinar os esforços de tração nas inclusões de estruturas em solo reforçado, considerando aspectos como a interação solo–reforço e a rigidez à tração das inclusões / The knowledge of interaction mechanisms between soil and geosynthetics is fundamental for designing reinforced-soil structures. However, due the variety of surface geometry found in commercially available geosynthetics, the interaction between soil and inclusions can occur on different ways. For the geodrids, the pullout interaction mechanisms is the one that, in some cases, best represents the field situations. This thesis presents an analysis of the main factors influencing the soil-geogrid interaction during pullout phenomena, using large and small-scale test boxes, as well as an device that tests longitudinal and transversal geodrid elements isolated. Two numerical models for evaluating the pullout behavior of large geogrid samples using small-scale and on element tests are also presented. The results of different tests are compared, showing the viability of using small-scale tests for testing geogrids embedded in fine soils instead of large-scale tests, that demand large quantities of soil and labor to be done. On the penultimate chapter, a method for evaluating the maximum tensile effort of reinforced slopes and walls is presented. This method uses the results obtained from small-scale pullout tests and considers some important aspects as soil-geogrid interaction and reinforcement rigidity

O presente trabalho tem por objetivo avaliar a técnica de desaguamento de resíduos sólidos gerados em estações de tratamento de água utilizando tubos geotêxteis - Bags, que representam uma alternativa tecnológica para a redução do teor de umidade dos resíduos. O trabalho foi dividido em duas etapas: ensaios com Bags suspensos e com Bags dispostos sobre o solo. Nos estudos são abordadas as características mais relevantes do processo de desaguamento face às solicitações mecânicas e hidráulicas a que qualquer sistema está submetido, bem como são apresentados resultados e discussões sobre as características físico-químicas dos resíduos gerados, geocondicionados nos Bags geotêxteis e da água drenada. A técnica de desaguamento por Bags mostrou-se uma alternativa viável para a redução do teor de umidade, apresentando um melhor desempenho em relação às técnicas convencionais. Pode-se também utilizá-la em paralelo com outras técnicas já existentes para a otimização do processo de desaguamento. Ressalta-se que a correta operação da tecnologia garante a eficiência da drenagem, sendo, então, necessária a adição de polímeros como agentes coagulantes, de forma a promover a separação da fase líquida da fase sólida. Observou-se que os resíduos geocondicionados ao reduzirem o teor de umidade passam a concentrar alguns componentes químicos tais como: sílica, nitrogênio e alumínio. As dificuldades relacionadas à disposição de resíduos sólidos em estações de tratamento de água justificam esse estudo. A despeito dos resultados satisfatórios desse estudo, é importante salientar a necessidade de mais projetos que avaliem os resultados obtidos nos ensaios e o comportamento dos Bags com o passar do tempo, já que a técnica mostrou-se viável ambiental, econômica e tecnicamente. / The present study aims at evaluating the disposal process of slurry from a water treatment plant. In replacement to the conventional technique of disposing slurry in pools, a geotextile tube has been used to dehydrate and retain the slurry inside the Bag. This is achieved because the geotextile is permeable, yet soil-tight, and any excess water pressure is expelled from the tube. The work has been divided in two sets of tests: suspended Bags to define a treatment methodology and a prototype geoBag laid on the ground over a drained layer to simulate the treatment process. The mechanical, hydraulic and chemical responses associated with this process considering both solid waste and drained water contents have been evaluated and discussed. As a whole, the use of geoBags has proved to be a viable option to reduce the water content in slurry, as well as an attractive alternative to replace or to be combined with other techniques currently in use in Brazil. A critical aspect controlling the efficiency of the operation is the addition of polymers for flocculation before introducing slurry into the Bag so that liquid and solid phases are dissociated. Upon monitoring the process, it has been observed that solids retained inside the Bag exhibit concentrated levels of chemical components such as silica, nitrogen and aluminum. This study has been considered relevant in face of the environmental needs and public policy control of the disposal of solid wastes. In spite of being a promising alternative technique to slurry treatment, further investigation is needed to evaluate the trials results of this research and bag behavior as time goes by. So far, the technique has proved to be environmentally, economically and technically feasible.