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 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.

Este trabalho aborda o comportamento de dois solos (uma argila e uma areia), reforçados com fibras plásticas de polipropileno. Os solos foram compactados no teor de umidade ótimo e peso específico seco máximo e foram misturados com fibras de diferentes teores e comprimentos. Os resultados dos ensaios de compressão simples foram usados para selecionar os teores e comprimentos ótimos de fibras. Os resultados mostraram que a resistência do solo arenoso cresceu com o aumento do teor e comprimento das fibras e o solo argiloso apresentou acréscimo de resistência, com o aumento do teor até o comprimento de fibra de 10 mm. As curvas tensão-deformação dos ensaios triaxiais, para solos com e sem reforço foram similares, com uma resistência de pico definida e pequena redução de queda de tensão pós pico. As amostras de solo arenoso apresentaram considerável aumento de resistência, com o aumento do teor e comprimento das fibras. Pequenos painéis, fabricados com o solo argiloso (300 x 300 x 100) mm, mostraram que a presença da fibra pode reduzir a magnitude das trincas quando comparados com o solo sem reforço. / This work presents the behavior of two soils (clay and sandy) reinforced with polypropylene plastic fibers. The soils were compacted at the optimum moisture content and maximum dry unit weight and were mixed with fibers of different lengths and contents. Unconfined compressive tests results were used to select the optimum fiber length and content. The results showed that the granular soil strength increased with increasing fiber length and content. The cohesive soil, on the other hand, showed strength up to fiber length of 10 mm. Stress - strain curves from triaxial tests for both reinforced and unreinforced cohesive soil were similar with a defined peak strength and small post peak reduction. Granular soil samples presented considerable strength increases with the increases of length and fiber content. Small panels fabricated with the reinforced cohesive soil (300 x 300 x 100) mm, showed that the presence of fiber can reduce crack magnitude when compared with the unreinforced soil.

Este trabalho aborda o comportamento de dois solos (uma argila e uma areia), reforçados com fibras plásticas de polipropileno. Os solos foram compactados no teor de umidade ótimo e peso específico seco máximo e foram misturados com fibras de diferentes teores e comprimentos. Os resultados dos ensaios de compressão simples foram usados para selecionar os teores e comprimentos ótimos de fibras. Os resultados mostraram que a resistência do solo arenoso cresceu com o aumento do teor e comprimento das fibras e o solo argiloso apresentou acréscimo de resistência, com o aumento do teor até o comprimento de fibra de 10 mm. As curvas tensão-deformação dos ensaios triaxiais, para solos com e sem reforço foram similares, com uma resistência de pico definida e pequena redução de queda de tensão pós pico. As amostras de solo arenoso apresentaram considerável aumento de resistência, com o aumento do teor e comprimento das fibras. Pequenos painéis, fabricados com o solo argiloso (300 x 300 x 100) mm, mostraram que a presença da fibra pode reduzir a magnitude das trincas quando comparados com o solo sem reforço. / This work presents the behavior of two soils (clay and sandy) reinforced with polypropylene plastic fibers. The soils were compacted at the optimum moisture content and maximum dry unit weight and were mixed with fibers of different lengths and contents. Unconfined compressive tests results were used to select the optimum fiber length and content. The results showed that the granular soil strength increased with increasing fiber length and content. The cohesive soil, on the other hand, showed strength up to fiber length of 10 mm. Stress - strain curves from triaxial tests for both reinforced and unreinforced cohesive soil were similar with a defined peak strength and small post peak reduction. Granular soil samples presented considerable strength increases with the increases of length and fiber content. Small panels fabricated with the reinforced cohesive soil (300 x 300 x 100) mm, showed that the presence of fiber can reduce crack magnitude when compared with the unreinforced soil.

A execução de obras apoiadas em solos moles constitui um desafio para a engenharia geotécnica. Pela baixa capacidade de suporte do solo mole, tais obras estão sujeitas a sofrer colapso, geralmente por ruptura do solo de base; e recalques excessivos, que ocorrem ao longo do tempo por efeito do adensamento do solo mole. Em virtude destes problemas, quaisquer soluções que promovam o aumento da capacidade de carga do solo mole representam uma enorme contribuição ao tema. Este trabalho apresenta resultados de uma série de provas de carga realizadas em laboratório sobre uma camada de areia apoiada em solo mole. A camada de areia foi ensaiada em três condições: sem reforço, reforçada apenas por geocélulas e pela associação de geocélulas e geogrelha. Foram utilizadas geocélulas de geotêxtil com ligações costuradas e geocélulas de polietileno com ligações soldadas nas alturas de 5, 10 e 15 cm. Os resultados apontam uma melhora significativa quando do confinamento com geocélulas, tanto em termos de recalque quanto de capacidade de suporte. A utilização de geocélulas conjugadas a um reforço basal com geogrelha permitiu uma melhora do desempenho ainda mais significativa / Works resting on soft soils represent a large task to geotechnical engineers. Due to the soft soil low bearing capacity, such works might present a rotational failure or present large settlements that occurwith time due to consolidation. For these problems any technical contribution that would allow an increase fo the bearing capacity of the soft soils would represent an enormous help to geotechnical engineering. This work presents results of laboratory loading plate tests carried out on a sandy layer resting on the topo of a soft soil deposit. The sandy layer was tested in there different conditions: unreinforced, reiforced with geocells and with geocells and geogrids. Geocells made out of strips of non woven geotextile with sewed joints and made from welded joint poliethylene strips were used. The results of plate tests showed a significant improvement not only in terms of bearing capacity but also in terms of settlement reduction when geocells alonge were used. The use of geocells associated with geogrids allowed further improvements in the bearing capacity and settlement reductions

A execução de obras apoiadas em solos moles constitui um desafio para a engenharia geotécnica. Pela baixa capacidade de suporte do solo mole, tais obras estão sujeitas a sofrer colapso, geralmente por ruptura do solo de base; e recalques excessivos, que ocorrem ao longo do tempo por efeito do adensamento do solo mole. Em virtude destes problemas, quaisquer soluções que promovam o aumento da capacidade de carga do solo mole representam uma enorme contribuição ao tema. Este trabalho apresenta resultados de uma série de provas de carga realizadas em laboratório sobre uma camada de areia apoiada em solo mole. A camada de areia foi ensaiada em três condições: sem reforço, reforçada apenas por geocélulas e pela associação de geocélulas e geogrelha. Foram utilizadas geocélulas de geotêxtil com ligações costuradas e geocélulas de polietileno com ligações soldadas nas alturas de 5, 10 e 15 cm. Os resultados apontam uma melhora significativa quando do confinamento com geocélulas, tanto em termos de recalque quanto de capacidade de suporte. A utilização de geocélulas conjugadas a um reforço basal com geogrelha permitiu uma melhora do desempenho ainda mais significativa / Works resting on soft soils represent a large task to geotechnical engineers. Due to the soft soil low bearing capacity, such works might present a rotational failure or present large settlements that occurwith time due to consolidation. For these problems any technical contribution that would allow an increase fo the bearing capacity of the soft soils would represent an enormous help to geotechnical engineering. This work presents results of laboratory loading plate tests carried out on a sandy layer resting on the topo of a soft soil deposit. The sandy layer was tested in there different conditions: unreinforced, reiforced with geocells and with geocells and geogrids. Geocells made out of strips of non woven geotextile with sewed joints and made from welded joint poliethylene strips were used. The results of plate tests showed a significant improvement not only in terms of bearing capacity but also in terms of settlement reduction when geocells alonge were used. The use of geocells associated with geogrids allowed further improvements in the bearing capacity and settlement reductions

O melhor comportamento de uma estrutura de solo reforçado com geossintéticos não depende só da elevada resistência à tração da inclusão, mas também da sua rigidez e do nível de carregamento sob o qual a estrutura está submetida. Dessa maneira, a interação entre o reforço e as respectivas camadas de solo ao seu redor torna-se de grande importância, pois a mobilização cisalhante combina a deformação da interface solo-reforço e o alongamento do geossintético. Sendo que a melhor forma de avaliar a interação entre o solo e a geogrelha é por meio de ensaios de arrancamento, pensa-se na realização de ensaios de arrancamento cíclico para analisar a interação dinâmica entre o solo e a inclusão quando certas estruturas são submetidas a esse tipo de solicitação. Por causa disso, o objetivo principal deste trabalho é analisar o efeito produzido por carregamentos monotônicos e cíclicos de interface numa geogrelha biaxial de polipropileno, quando inserida na interface de um solo argiloso e um solo arenoso sob diferentes tensões de confinamento. Para isso, são utilizados os equipamentos de pequenas e grandes dimensões do Laboratório de Geossintéticos da EESC-USP, visando avaliar a sua relação e a viabilidade de uso do equipamento de pequenas dimensões. Inicialmente foram realizados ensaios de arrancamento monotônico em ambos os equipamentos sob tensões de confinamento de 25, 50 e 100 kPa, sendo que as resistências obtidas com as tensões de 25 e 100 kPa permitiram definir as amplitudes do carregamento cíclico correspondentes ao 20% de tais valores. Adicionalmente, após a aplicação dos 10.000 ciclos de carga correspondentes à capacidade do equipamento, foi aplicado novamente um carregamento monotônico com o intuito de determinar o efeito do carregamento dinâmico na resistência ao arrancamento e assim poder realizar as respectivas comparações com os valores iniciais. Com base nos resultados obtidos, foi possível observar a diferença no grau de confinamento entre ambos os equipamentos, sendo maior no de grandes dimensões por causa da melhor distribuição das tensões sobre a área ocupada pela geogrelha. Adicionalmente, o grau de confinamento em ambos os equipamentos também influenciou a diferença no efeito do carregamento dinâmico, sendo de desconfinamento no de grandes dimensões e de densificação no de pequenas dimensões. / The best behavior of a reinforced soil structure with geosynthetics not only depends on the high tensile strength of the inclusion, but also on its rigidity and the loading level in which the structure is subjected. Thus, the interaction between the reinforcement and the respective layers of soil around, becomes very important because the shear mobilization combines the deformation of the soil-reinforcement interface and the lengthening of the geosynthetic. Since the best way to assess the soil-geogrid interaction is through pullout tests, it is thought in performing cyclic pullout tests to examine the dynamic soil-inclusion interaction when some structures are submitted to that kind of loads. Because of that, the main objective of this work is to analize the effect that is produced by monotonic and cyclic interface loading on a biaxial polypropylene geogrid, when it is inserted into the interface of a clayey soil and a sandy soil under different confinement stresses. For that, the small and large dimensions equipments of the Geosynthetics Laboratory at EESC-USP are used, looking to evaluate their relationship and the feasibility of using a small dimensions equipment. Initially, they were performed monotonic pullout tests in both equipments under confinement stresses of 25, 50 and 100 kPa, wherein the pullout strengths obtained with 25 and 100 kPa allowed the definition of the load cyclic amplitudes, which corresponded to 20% of such values. Additionally, after applying 10.000 load cycles, corresponding to the capacity of the equipment, it was applied a monotonic loading in order to determine the dynamic loading effect on pullout strength, being useful to compare such values with the initial response. Based on the obtained results, it was possible to observe the difference in the confinement degree between both equipments, being higher in the large one because of the better stress distribution on the geogrid area. Aditionally, the confinement degree in both equipments also influenced the difference in the dynamic loading effect, being deconfinement in the soil-geogrid interface of the large one and densification in the other one.

O melhor comportamento de uma estrutura de solo reforçado com geossintéticos não depende só da elevada resistência à tração da inclusão, mas também da sua rigidez e do nível de carregamento sob o qual a estrutura está submetida. Dessa maneira, a interação entre o reforço e as respectivas camadas de solo ao seu redor torna-se de grande importância, pois a mobilização cisalhante combina a deformação da interface solo-reforço e o alongamento do geossintético. Sendo que a melhor forma de avaliar a interação entre o solo e a geogrelha é por meio de ensaios de arrancamento, pensa-se na realização de ensaios de arrancamento cíclico para analisar a interação dinâmica entre o solo e a inclusão quando certas estruturas são submetidas a esse tipo de solicitação. Por causa disso, o objetivo principal deste trabalho é analisar o efeito produzido por carregamentos monotônicos e cíclicos de interface numa geogrelha biaxial de polipropileno, quando inserida na interface de um solo argiloso e um solo arenoso sob diferentes tensões de confinamento. Para isso, são utilizados os equipamentos de pequenas e grandes dimensões do Laboratório de Geossintéticos da EESC-USP, visando avaliar a sua relação e a viabilidade de uso do equipamento de pequenas dimensões. Inicialmente foram realizados ensaios de arrancamento monotônico em ambos os equipamentos sob tensões de confinamento de 25, 50 e 100 kPa, sendo que as resistências obtidas com as tensões de 25 e 100 kPa permitiram definir as amplitudes do carregamento cíclico correspondentes ao 20% de tais valores. Adicionalmente, após a aplicação dos 10.000 ciclos de carga correspondentes à capacidade do equipamento, foi aplicado novamente um carregamento monotônico com o intuito de determinar o efeito do carregamento dinâmico na resistência ao arrancamento e assim poder realizar as respectivas comparações com os valores iniciais. Com base nos resultados obtidos, foi possível observar a diferença no grau de confinamento entre ambos os equipamentos, sendo maior no de grandes dimensões por causa da melhor distribuição das tensões sobre a área ocupada pela geogrelha. Adicionalmente, o grau de confinamento em ambos os equipamentos também influenciou a diferença no efeito do carregamento dinâmico, sendo de desconfinamento no de grandes dimensões e de densificação no de pequenas dimensões. / The best behavior of a reinforced soil structure with geosynthetics not only depends on the high tensile strength of the inclusion, but also on its rigidity and the loading level in which the structure is subjected. Thus, the interaction between the reinforcement and the respective layers of soil around, becomes very important because the shear mobilization combines the deformation of the soil-reinforcement interface and the lengthening of the geosynthetic. Since the best way to assess the soil-geogrid interaction is through pullout tests, it is thought in performing cyclic pullout tests to examine the dynamic soil-inclusion interaction when some structures are submitted to that kind of loads. Because of that, the main objective of this work is to analize the effect that is produced by monotonic and cyclic interface loading on a biaxial polypropylene geogrid, when it is inserted into the interface of a clayey soil and a sandy soil under different confinement stresses. For that, the small and large dimensions equipments of the Geosynthetics Laboratory at EESC-USP are used, looking to evaluate their relationship and the feasibility of using a small dimensions equipment. Initially, they were performed monotonic pullout tests in both equipments under confinement stresses of 25, 50 and 100 kPa, wherein the pullout strengths obtained with 25 and 100 kPa allowed the definition of the load cyclic amplitudes, which corresponded to 20% of such values. Additionally, after applying 10.000 load cycles, corresponding to the capacity of the equipment, it was applied a monotonic loading in order to determine the dynamic loading effect on pullout strength, being useful to compare such values with the initial response. Based on the obtained results, it was possible to observe the difference in the confinement degree between both equipments, being higher in the large one because of the better stress distribution on the geogrid area. Aditionally, the confinement degree in both equipments also influenced the difference in the dynamic loading effect, being deconfinement in the soil-geogrid interface of the large one and densification in the other one.