Physical models of a geosynthetic-reinforced pile-supported embankment systems

Geosynthetic-reinforced piled-supported embankment systems (GRPS) is an effective and economical technique for construction of embankments over soft soils, resulting in less settlements and shorter construction times, compared to other methods. A reinforced piled embankment is a single or multi-layer reinforced composite structure made of earth and geosynthetic. It bridges the soft soil between bearing elements. In those systems, embankment load is transmitted by three basic mechanisms: arching effect, tensile force developed by the geosynthetic reinforcement and the loads transferred to the soil between pile caps under the geosynthetic. Methods to design GRPS use analytical models of 2D or 3D solutions. Other methods use analytical solutions, combining monitoring data of real structures and physical models. This study evaluates the behavior of three large-scale physical models under plane-strain conditions considering induced settlements applied at different stages of construction. The prototype consists in a hydraulic platform elevator system simulating the soft soil settlement. Backfill is composed by granular well-graded material and surcharge is applied by a pneumatic load system. All the physical models were constructed at similar conditions, except for the construction sequence and compaction. Those models were assembled and instrumented to monitor the transference of load between the soil, pile caps and reinforcement. Settlements, mobilized tensions along the reinforcement and the total stress at the interface between the pile caps and soil were measured. The results were compared with analytical solutions and indicate good agreement with the design methodology of EHRLICH (2001, apud SALES, 2002).A técnica de aterro estruturado tem se mostrado eficaz e econômica como solução geotécnica de aterros sobre solos moles. Resulta em menores recalques e agilidade na construção, quando comparado a outras técnicas. O aterro estruturado consiste na inclusão de uma ou mais camadas de geossintético utilizadas como reforço basal em aterros estaqueados, funcionando como elemento de suporte ao solo entre capitéis. Neste sistema, as cargas do aterro são transmitidas através de três efeitos básicos: arqueamento do solo, tração nos reforços e tensão acima dos capitéis que compõe as estacas. Métodos analíticos para dimensionamento do aterro estruturado geralmente utilizam análise bidimensional ou tridimensional. Alguns destes métodos combinam as soluções analíticas à dados experimentais, de campo ou modelos físicos. O presente estudo avalia o comportamento de três modelos físicos realizados em grande escala sob condições de deformação plana, induzindo recalques em diferentes estágios da construção. Consistiu na utilização de uma plataforma hidráulica simulando o solo mole. O solo de aterro é composto por um material granular bem graduado e utilizouse um sistema pneumático de aplicação de carga para que fosse aplicada uma sobrecarga acima do corpo de aterro. Todos os modelos se assemelham em suas etapas de montagem, possibilitando a comparação de duas diferentes sequências construtivas e dois tipos de compactação do corpo de aterro. Os modelos foram construídos e instrumentados de forma a monitorar as transferências de carga entre o corpo de aterro e os capitéis e reforço. Recalques acima do corpo de aterro, tensão ao longo do reforço e tensão total acima dos capitéis foram monitorados. Os resultados foram cotejados e comparados com soluções analíticas bidimensionais mostrando boa concordância ao método de EHRLICH (2001, apud SALES, 2002)