Estudo da interação solo–reforço geossintético em aterros estaqueados por meio de ensaios de grandes dimensões

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2022.A necessidade de execução de obras de engenharia em regiões onde existem camadas expressivas de solo muito mole tem crescido com o desenvolvimento urbano. A construção de estacas como elementos de fundação do aterro se faz necessária em situações nas quais se pretende reduzir os recalques e as movimentações da camada de solo mole ou como alternativa aos métodos convencionais, que demandam um intervalo de tempo elevado para que haja o adensamento na camada de solo mole. Entende-se, por meio de estudos realizados por Terzaghi (1943), que, devido à maior rigidez das estacas em relação ao solo, ocorre o efeito de arqueamento do solo de aterro entre os topos das estacas reduzindo as tensões transferidas para o solo mole. Para aumentar a eficiência desses aterros estaqueados, pode-se introduzir uma ou mais camadas de reforço geossintético na base do aterro. Devido a estes elementos de reforço, as tensões transferidas ao solo mole são reduzidas ainda mais. Neste estudo, avaliou-se as transferências de cargas e tensões verticais em aterros estaqueados reforçados, bem como os recalques na base e na superfície do aterro e as deformações nos elementos de reforço. Utilizou-se um equipamento de grandes dimensões (1,0 x 1,0 x 0,5 m), em escala de 1:5, para simular os aterros estaqueados reforçados com geossintéticos. Foram realizados ensaios avaliando a influência da rigidez do tipo de geossintético, o número de camadas de reforço e a introdução de elementos de EPS no corpo do aterro, com a finalidade de reduzir o peso próprio do aterro. Analisou-se, também, a influência dos possíveis danos mecânicos ocorridos devido ao contato direto do reforço geossintético com as bordas dos capitéis, utilizando elementos de proteção entre os capiteis e o reforço geossintético. Por fim, se avaliou, estatisticamente, os resultados obtidos pelos diversos ensaios com métodos analíticos encontrados na literatura, e pôde-se observar uma boa precisão e acurácia de alguns métodos tanto para cargas transferidas ao capitel central quanto para recalques na base do aterro. Com relação aos danos mecânicos, verificou-se que houve, de fato, reduções significativas de resistência e rigidez à tração nos ensaios reforçados com microgrelha e que as proteções utilizadas, principalmente a de gramatura 900g/m² foram eficientes em reduzir tais danos.The need to execute engineering works in regions where there are significant layers of very soft soil has grown with urban development. The construction of piles as foundation elements of the embankment is necessary in situations where it is intended to reduce the settlements and the movements of the soft soil layer or as an alternative to conventional methods, which require a long–time interval to occur the densification in the soft soil layer. Terzaghi (1943) understands that, due to the greater stiffness of the piles in relation to the soil, there is an arching effect of the backfill soil between the tops of the piles, reducing the stresses transferred to the soft soil. To increase the efficiency of these piled embankments, one or more layers of geosynthetic reinforcement can be introduced at the base of the embankment. Due to these reinforcing elements, the stresses transferred to the soft soil are further reduced. In this study, the vertical load and stress transfers in reinforced pile embankments were evaluated, as well as the settlements at the base and surface of the embankment and the deformations in the reinforcement elements. A large 1:5 scale equipment (1,0 x 1,0 x 0,5 m) was used to simulate the geosynthetic reinforced pile embankments. Tests were performed to evaluate the influence of the stiffness of the geosynthetic type, the number of reinforcement layers and the introduction of EPS elements in the embankment body in order to reduce the self–weight of the embankment. The influence of possible mechanical damage due to direct contact of the geosynthetic reinforcement with the edges of the capitals was also analyzed, using protective elements between the capitals and the geosynthetic reinforcement. Finally, the results obtained from the various tests were statistically evaluated with analytical methods found in the literature, and it was possible to observe a good precision and accuracy of some methods both for loads transferred to the central capital and for settlements at the base of the embankment. In relation to mechanical damage, it was found that there were significant reductions in tensile strength and stiffness in the tests reinforced with microgreen and that the protections used, especially those of mass per unit area of 900g/m², were efficient in reducing such damage