Avaliação numérica do desempenho de colunas granulares encamisadas com geossintéticos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013.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. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACTThe 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