INVESTIGAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE SUBLEITO DE SOLO NA …
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RICARDO DA SILVA COELHO INVESTIGAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE SUBLEITO DE SOLO NA CIDADE DE PALMAS, TOCANTINS, USANDO-SE GEOGRELHA COMO REFORÇO PARA O PAVIMENTO Palmas – TO 2020
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RICARDO DA SILVA COELHO
INVESTIGAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE SUBLEITO DE SOLO NA CIDADE DE
PALMAS, TOCANTINS, USANDO-SE GEOGRELHA COMO REFORÇO PARA O
PAVIMENTO
Palmas – TO
2020
RICARDO DA SILVA COELHO
INVESTIGAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE SUBLEITO DE SOLO NA CIDADE DE
PALMAS, TOCANTINS, USANDO-SE GEOGRELHA COMO REFORÇO PARA O
PAVIMENTO
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) I elaborado e apresentado como requisito parcial para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil pelo Centro Universitário Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA). Orientador: Prof. M.e Kênia Parente Lopes Mendonça.
Palmas – TO
2020
RICARDO DA SILVA COELHO
INVESTIGAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE SUBLEITO DE SOLO NA CIDADE DE
PALMAS, TOCANTINS, USANDO-SE GEOGRELHA COMO REFORÇO PARA O
PAVIMENTO
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) I elaborado e apresentado como requisito parcial para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil pelo Centro Universitário Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA). Orientador: Prof. M.e Kênia Parente Lopes Mendonça.
Aprovado em: _____/_____/_______
BANCA EXAMINADORA
____________________________________________________________
Prof. M.e Kênia Parente Lopes Mendonça
Orientadora
Centro Universitário Luterano de Palmas – CEULP
____________________________________________________________
Prof. Dra. Jacqueline Henrinque
Avaliadora
Centro Universitário Luterano de Palmas – CEULP
Palmas – TO
2020
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Geogrelha extrudada biaxial ........................................................................................... 16
Figura 2 - Geogrelha extrudada uniaxial ........................................................................................ 16
Figura 3 - Geogrelha soldada ........................................................................................................... 16
Figura 4 - Geogrelha soldada ........................................................................................................... 16
Figura 5 - Geogrelha tecida .............................................................................................................. 17
Figura 6 - Geogrelha tecida .............................................................................................................. 17
Figura 7 - Distribuição de tensões na camada de sub-leito sem reforço geossintético. ......... 19
Figura 8 - Distribuição de tensões na camada de leito com reforço geossintético. ................. 20
Figura 9 - Interação do reforço com o material de base. ............................................................. 20
Figura 10 - Aparelho de Casagrande .............................................................................................. 21
Figura 11 - Moldagem no solo para obter o Limite de Plasticidade. .......................................... 22
Figura 12- Pavimento rígido.............................................................................................................. 24
Figura 13 - Pavimento flexível .......................................................................................................... 25
Figura 14 - Divisão dos serviços de transporte ............................................................................. 26
Figura 15 - Camadas do pavimento ................................................................................................ 26
Figura 16 - Instalação da geogrelha bidirecional rígida tipo 1. ................................................... 29
Figura 17 - Instalação da base granular sobre a geogrelha tipo 2. ............................................ 30
Figura 18 - Solicitações cisalhante e de flexão no revestimento asfáltico. ............................... 31
Figura 19 - Crack Activity Meter ....................................................................................................... 32
Figura 20 - Aplicação das geogrelhas sobre as juntas de dilatação. ......................................... 33
Figura 21 - Mapa do Entorno (Solo 1). ............................................................................................ 36
Figura 22 - Local de coleta do solo (Solo 1). ................................................................................. 36
Figura 23 - Local de coleta do solo (Solo 1). ................................................................................. 37
Figura 24 - Mapa do Entorno (Solo 2). ............................................................................................ 37
Figura 25 - Local de coleta do solo (Solo 2). ................................................................................. 37
Figura 26 - Cinzel, aparelho casagrande e espátula. ................................................................... 39
Figura 27- Placa de vidro com superfície esmerilhada e gabarito cilíndrico de 3mm de
diâmetro e 100mm de comprimento. ............................................................................................... 41
Figura 28 - molde cilíndrico metálico e colarinho e soquete metálico cilíndrico com face
inferior plana. ....................................................................................................................................... 43
Figura 29 - Peneiras ........................................................................................................................... 43
Figura 30 - Intervalos permitidos nos valores de a, b, c, d. ......................................................... 44
Figura 31 - equipamento de compressão ....................................................................................... 45
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Histórico obras mais relevantes realizadas com geossintéticos do século.
.................................................................................................................................. 12
Tabela 2 - Algumas das obras mais relevantes realizadas com geossintéticos no
Brasil de 2002 a 2014. .............................................................................................. 13
Tabela 3 - Modelos e funções dos geossintéticos. .................................................... 14
Tabela 4 - Características de alguns dos materiais formadores de geossintéticos. .. 18
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABINT Associação Brasileira das Indústrias Não Tecidos e Tecidos
Técnicos
ABMS Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia
Geotécnica
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
CA Concreto asfáltico
CASE Centro de Atendimento Socioeducativo
CBR California Bearing Ratio
CBUQ Concreto betuminoso usinado a quente
CCP Concreto de cimento Portland
CEULP Centro Universitário Luterano de Palmas
cm Centímetro
CNT Confederação Nacional do Transporte
DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes
EUA Estados Unidos da América
FDC Fundação Dom Cabral
g Grama
h Horas
HRB Highway Research Board
IGS BRASIL- Associação Brasileira de Geossintéticos
IGS International Geosynthetics Society
IP Índice de plasticidade
ISC Índice de Suporte Califórnia
ISC Índice de Suporte Califórnia
ISSO Organização Internacional para Padronização
Kg Quilograma
LL Limite de liquidez;
LP Limite de plasticidade.
m Metro
MBG Manual Brasileiro de geossintético
mm Milímetro
NBR Norma Brasileira
NS Norte/Sul
PEAD Polietileno de Alta Densidade
PET Poliéster
PP Polipropileno
RS Rio Grande do Sul
RJ Rio de Janeiro
MG Minas Gerais
DF Distrito Federal
PE Pernambuco
PR Paraná
MA Maranhão
RO Rondônia
ETE Estação de Tratamento de Efluentes
SC Santa Catarina
SP São Paulo
TO Tocantins
UHE Usina Hidrelétrica
ULBRA Universidade Luterana do Brasil
LISTA DE SÍMBOLOS
% Por cento
µℎ Massa especifica aparente úmida
𝑃′ℎ Massa do solo úmido compactado em gramas;
𝑄𝑟 Porcentagem do material retido
𝑚𝑎 Massa do material úmido
𝑚𝑟 Massa retida na peneira
𝑚𝑠 Massa do material seco;
𝑚𝑠 Massa total utilizada para a realização do ensaio
h Teor de umidade do solo compactado em percentagem.
ºC Grau celsius
Ph Massa do material úmido;
Ps Massa do material seco.
𝑉 Volume do solo úmido compactado, em cm3
7
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 9
1.1 OBJETIVOS ...................................................................................................... 10
1.1.1 OBJETIVO GERAL .......................................................................................... 10
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................ 10
1.2 JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 10
2.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................... 12
2.1 GEOSSINTÉTICOS .......................................................................................... 12
2.1.1 Aplicabilidade dos geossintéticos ................................................................... 14
2.1.2 Geogrelhas ............................................................................................................. 15
2.1.3 Propriedades e materiais formadores dos geossintéticos ....................... 17
2.2 REFORÇO DE SOLOS ..................................................................................... 19
2.2.1 Reforço de solos com geossintético .............................................................. 19
2.2.2 Caracterização física do solo pelos Limites de Atterberg ........................ 21
2.2.3 Sistema rodoviário de classificação do solo ................................................ 22
2.2.4 Índice de Suporte Califórnia (CBR) ................................................................. 23
2.3 PAVIMENTO ..................................................................................................... 24
2.3.1 Modal Rodoviário ................................................................................................. 25
2.3.2 Aplicações de geogrelha em obras viárias ................................................... 27
2.3.3 Diretrizes de instalação ...................................................................................... 34
3.0 METODOLOGIA ................................................................................................................ 36
3.1 COLETA E PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS DE SOLO................................ 36
3.2 ENSAIOS DE CARATERIZAÇÃO .................................................................... 38
8
3.2.1 Limite de liquidez ................................................................................................. 38
3.2.2 Limite de plasticidade ......................................................................................... 40
3.2.3 Ensaio de granulometria do solo ..................................................................... 42
3.3 SISTEMA RODOVIÁRIO DE CLASSIFICAÇÃO DO SOLO ............................. 43
3.4 PREPARO DOS CORPOS DE PROVA PARA COMPRESSÃO ....................... 44
3.4.1 Compactação do solo ......................................................................................... 44
3.4.2 Ensaio de Compressão ....................................................................................... 45
4.0 ORÇAMENTO .................................................................................................................... 47
5.0 CRONOGRAMA ................................................................................................................ 48
6.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 49
9
1. INTRODUÇÃO
O Brasil é um país com grande extensão territorial no qual possui como
principal meio de transporte, seja de cargas ou de pessoas, o modal rodoviário
(CNT, 2019). Estradas e transportes é uma das grandes áreas de engenharia
civil, na qual enfrentamos por diversas vezes problemas na infraestrutura dessas
obras, que a princípio tem como um dos objetivos garantir conforto e segurança
aos seus usuários. Segundo a pesquisa de rodovias da Confederação Nacional
do Transporte (CNT) de 2019, foi apontado que 59% das rodovias estudadas
apresentam problemas sobretudo no pavimento. Além disso a pesquisa ainda
mostra que no Brasil o modal rodoviário é o mais utilizado, fazendo 95% do
transporte de passageiros e 61% do transporte de mercadorias. E em 2017, o
então ministério da estrutura apontou que “foram 88,7 milhões de passageiros
transportados pelas vias rodoviárias (Interestadual: 42,5 milhões; Semiurbano:
39,6 milhões; Internacional: 0,9 milhões; Fretamento: 9,3 milhões)”.
Segundo Senço (1997), o subleito é a camada destina a receber os
esforços oriundos do tráfego, e por isso é considerado como o terreno de
fundação do pavimento. Para se obter um bom desempenho da infraestrutura do
pavimento é necessário que o solo do subleito apresente boas qualificações para
desempenhar tal função. E para isso o presente trabalho visa fazer estudos no
qual serão apresentadas analises que irá classificar o solo de acordo com o
sistema rodoviário de classificação (HRB), em que Senço (1997), afirma ser a
maneira mais utilizada para classificação do solo no que se refere a
pavimentação rodoviária.
Um grande aliado no aumento da resistência do solo aos esforços do
tráfego são os geossintéticos e mais especificamente as geogrelhas para
desempenhar a função de reforço do solo. De acordo com Vertematti (2015), os
geossintéticos dentro das obras de engenharia podem desempenhar as mais
variadas funções, por exemplo, drenagem, separação, filtração, reforço, entre
outras.
Segundo Antunes (2008), as geogrelhas têm sido aplicadas, no âmbito
rodoviário, principalmente para desemprenhar a função de reforço solo.
Fazendo seu papel é possível executar obras de pavimentação sobre subleitos
fracos e manifestar um ótimo desempenho, além de permitir a construção de
pavimentos sobre solos moles, melhorando a vida útil do projeto de
10
pavimentação e para além disso garantir que o pavimento tenha uma diminuição
nas deformações apresentadas ao longo da vida útil do pavimento.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 OBJETIVO GERAL
Investigar a resistência de um subleito de um solo em Palmas – TO
usando-se geogrelha como reforço para o pavimento.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Caracterização geotécnica do subleito por meio do sistema rodoviário de
classificação também conhecido como classificação Highway Research
Board (HRB);
• Determinação dos índices físicos por meio de ensaios de que apresentem
os limites de consistência e ensaio de granulometria da amostra do solo;
• Avaliar a capacidade de carga dos solos estudados, recebendo
contribuição de reforço com geogrelha.
1.2 JUSTIFICATIVA
Apesar de ter sido criado pelo estado no ano de 2002, o Jardim Taquari
situado Região Sul de Palmas, no Distrito de Taquaralto, implantado há 18 anos,
ainda apresenta grandes problemas com relação a infraestrutura urbana de
qualidade no setor. Uma dificuldade frequentemente identificada pelas pessoas
que circulam pela região seja moradores, pessoas que trabalham ou qualquer
visitante que frequente a área, são fáceis notar que as vias de acesso do local
apresentam grandes problemas.
O presente trabalho visa identificar a qualidade do solo do setor, mais
especificamente situado na Rua NS 14, do setor Jardim Taquari, por se tratar de
um local que frequentemente apresenta erosões na via de acesso,
principalmente em épocas chuvosas, possivelmente ocasionada pela qualidade
natural do solo, fazendo com tenha acumulo de lama e por vezes deixando os
caminhos intransitáveis, sem contar em tempos secos, que a poeira toma
grandes proporções no local, outro fato que se faz necessário apresentar é que
avia, denominada de Rua NS 14 recebe um fluxo constante de pessoas, por ser
a principal via de acesso do Centro de Atendimento Socioeducativo (CASE).
11
Para além disso uma infraestrutura de qualidade permite a população maior
conforto, maior integração social e melhoria na segurança pública.
Diante do exposto, é possível perceber como é necessário fazer um
estudo do solo, para saber quais as melhores formas de desenvolver um trabalho
de qualidade e menor custo, pois tendo o estudo do solo em mãos é pouco
provável que tenhamos qualquer eventual surpresa ao executar uma obra de
pavimentação. O trabalho em questão irá realizar análises do solo no qual serão
classificados segundo o método de classificação rodoviária, apontando se o solo
em questão apresenta qualidades necessárias e imprescindíveis para receber a
pavimentação asfáltica. Caso não apresente a qualidade desejada será
implantado o uso de geogrelhas como material de reforço deste solo, por se
tratar de um material que apresenta soluções mais simples, rápida e de menor
custo.
12
Tabela 1 - Histórico obras mais relevantes realizadas com geossintéticos do século.
2.REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 GEOSSINTÉTICOS
Segundo a Sociedade Internacional de Geossintéticos (IGS), são
definidos como geossintéticos:
“Produtos industrializados com pelo menos um de seus
componentes fabricado com polímero sintético ou natural.
Apresentam-se na forma de manta, tira, ou estrutura
tridimensional, e são utilizados em contato com o solo ou com
outros materiais em aplicações da engenharia civil, geotécnica e
ambiental”
Existem registros da aplicação de polímeros para a fabricação de
geossintéticos desde a década de 60. Desde aquela época o uso desse
mecanismo de trabalho vem tomando maiores proporções no mercado
principalmente nos últimos anos. (Sieira, 2003). Segundo Borges 2012, a
consolidação do uso geossintéticos veio de fato na era moderna, “nas últimas
décadas houve um desenvolvimento considerável na área de geossintéticos e
nas suas aplicações sendo o geossintético, atualmente, considerado um material
consolidado na indústria da construção civil.” As tabelas a seguir demonstra
algumas das obras mais relevantes realizadas com geossintéticos das últimas
décadas.
13
Fonte: Borges apud Shukla e Yin & Sieira, 2012.
Tabela 2 - Algumas das obras mais relevantes realizadas com geossintéticos no Brasil de 2002 a 2014.
Aplicação Data Local Detalhamento
Reforço de base pavimento
2002 São Paulo (SP) Implantação do trecho oeste do Rodoanel Mário Covas
Recapeamento asfáltico
2004 Camboriú (SC)
Camada inibidora da reflexão de trincas – P. M. Balneário Camboriú
Aterros de conquista, aterros sobre solos
moles e muros reforçados
2005 a 2010 (SC) e (RS) Duplicação da BR 101 – Rodovia Regis Bittencourt
Sistema antirreflexão de trincas
2006 a 2012 Vários Estados
da União
Restauração das pistas de pouso dos principais aeroportos de SP, RJ, MG, DF, PE e PR.
Solo envelopado 2007 Carajás (MA)
Solo reforçado com geogrelhas – Estrada de Ferro Carajás - CVRD
Aterro sobre solo mole
2008 a 2010 Itaguaí (RJ)
Separação, reforço, drenos verticais e colunas de areia encamisadas, CA – Cia Siderúrgica do Atlântico
Reforço de aterros de conquista e aterro de
infraestrutura 2009 a 2011 Santos (SP)
Implantação do terminal portuário BTP-EMBRAPORT
Acondicionamento e dessecamento de
lodo de ETE 2010 Porto Velho (RO)
Formas têxteis tubulares na ETE da UHE Santo Antônio, AS-SAE
Controle de fluxo e drenagem
2011 Uberaba (MG) Impermeabilização de tanque de vinhaça – Usina Uberaba S.A.
Estradas de acesso de cargas pesadas
2013 a 2014 Itaboraí (RJ)
Aterros estaqueados, drenos verticais, reforços e colunas encamisadas – COMPERJ
Fonte: Manual Brasileiro de Geossintético, 2015.
14
Geossintetico
Separação
Proteção
Filtração
Drenagem
Erosão
Reforço
Imper Meabili zação
Geotêxtil X X X X X X X(*)
Geogrelha X - - - - X -
Geomembranas X - - - - - X
Georrede - X - X - - -
Geocompostos Argilosos
- - - - - - X
Geocélula - X - - X X -
Geotubo - - - X - - -
Geofibras - - - - - X -
*Quando impregnado com material asfáltico
No Brasil, o início da utilização de geossintéticos ocorreu no ano de 1971,
com a principal utilização em obras rodoviárias, com a finalidade de reforçar
aterros de baixa capacidade de resistir solicitações. A primeira produção de
geossintético no Brasil foi de um “geotêxtil não tecido de filamentos contínuos”,
no qual a venda teve início em 1973. (Aguiar & Vertematti 2015).
Em seguida a Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia
Geotécnica (ABMS), fundou no início da década de 80 a Comissão Técnica de
Geossintéticos, para comunicar a utilidade desses materiais. Posteriormente
IGS-Brasil, que é a represente brasileira da “International Society of
Geosynthetics” foi constituída no ano de 1996. (Sieira, 2003)
E somente no ano de 2001, foi dado início na produção de primeira edição
do Manual Brasileiro de geossintético (MBG), obra percussora no mundo,
financiada pela Associação Brasileira das Indústrias Não Tecidos e Tecidos
Técnicos (ABINT). “Foram mais de três anos de trabalhos, envolvendo 26
coautores da obra, todos especialistas em geotecnia e hidráulica, dedicados aos
estudos dos Geossintéticos e sediados ao longo de todo o país”. (Aguiar &
Vertematti 2015).
2.1.1 Aplicabilidade dos geossintéticos
No Manual Brasileiro de Geossintéticos, é apresentado uma tabela com os
principais modelos de geossintético e suas respectivas funções.
Aqui representada pela tabela 3. (Aguiar & Vertematti 2015).
Tabela 3 - Modelos e funções dos geossintéticos.
Fonte: Manual Brasileiro de Geossintéticos, 2015.
15
Sieira 2003 afirma que, as funções aplicadas aos geossintéticos são
divididas em sete principais, sendo elas:
• Separação: impossibilitar a mistura entre materiais com propriedades
geotécnicas distintas;
• Proteção: diminuir as solicitações localizadas, homogeneizando os níveis
de tensões que poderiam atingir determinada superfície ou camada;
• Filtração: possibilitar a passagem e coleta de fluidos, no entanto contendo
o carreamento de partículas do maciço;
• Drenagem: coletar e/ou facilitar a passagem de fluidos no interior do
maciço;
• Erosão: proteger a superfície do terreno contra o arraste de partículas pela
ação de agentes erosivos como o vento e escoamento superficial
• Reforço: foco do trabalho, o reforço tem como objetivo limitar deformações
e tornar a resistência do maciço maior em obras geotécnicas, contando
com a resistência à tração do material geossintético;
• Impermeabilização: conter e/ou evitar a passagem de contaminantes,
impossibilitando a migração de líquidos ou gases em aplicações
ambientais;
A maneira de utilização dos geossintéticos podem ser aplicadas de
várias formas como pôde ser observado, nesse trabalho em especifico o foco
principal estar no desempenho da geogrelha como função de reforço do solo.
2.1.2 Geogrelhas
As geogrelhas são elementos planos com formato de grelha, no qual as
aberturas admitem a interação do meio em que estão confinadas, formado por
elementos resistente a tração. É considerada uma geogrelha unidirecional
quando mostra elevada resistência à tração em uma única direção e bidirecional
quando mostra alta resistência à tração nas duas direções principais (Sieira,
2003). Conforme o processo de fabricação, as geogrelhas podem ser
extrudadas, soldadas ou tecidas:
• Geogrelha extrudada: produzida pela técnica de extrusão e estiramento
em várias direções formando uma estrutura continua, onde toda estrutura
é integrada, e não há uniões soldadas ou costuradas, dando origem a
geogrelhas unidirecionais e geogrelhas bidirecionais (BORGES, 2012);
16
Figura 2 - Geogrelha extrudada uniaxial Figura 1 - Geogrelha extrudada biaxial
Figura 4 - Geogrelha soldada Figura 3 - Geogrelha soldada
Fonte: BORGES, 2012. Fonte: BORGES, 2012.
• Geogrelha soldada: são produzidas com poliéster extrudado,
polipropileno ou barras de polietileno e em suas juntas de cruzamento são
ligadas por meio de soldagem (SILVA, 2018);
Fonte: SIEIRA, 2003 Fonte: SIEIRA, 2003
• Geogrelha tecida: produzidas com fibras têxtil sintética, formada por
elementos de tração longitudinais e transversais, onde nas juntas são
tricotados ou intertecidos (BORGES, 2012).
17
Figura 6 - Geogrelha tecida Figura 5 - Geogrelha tecida
Fonte: SIEIRA, 2003 Fonte: BORGES, 2012.
As geogrelhas são empregadas principalmente como técnica de reforço
para solo, como quando, por exemplo, são utilizadas para possibilitar a
construção de pavimento sobre subleitos fracos apresentando um ótimo
desempenho (Antunes 2008).
“Nesta utilização, a geogrelha aumenta a habilidade de obtenção
de compactação de agregados utilizados em sistemas
constituídos em camadas, como em pavimentos rodoviários, ao
mesmo tempo em que reduz o montante de material requerido
para ser removido e reposicionado” (Antunes 2008).
Antunes (2003), defende ainda que vêm sendo apresentado por softwares
de pesquisa que o desempenho de pavimentos reforçado com uso de
geogrelhas, é bem maior em relação a fração construída com a ausência de
reforço do geossintético em questão. (Antunes 2003 apud Al-Qadi et al. 1997,
Cancelli et al. 1996, Hass et al. 1988, dentre outros).
Por fim segundo Antunes 2008, as geogrelhas têm sido especialmente
usadas em três principais aplicações em âmbitos diferentes em estruturas de
pavimentos: estabilização mecânica do pavimento, reforço de base de
agregados, reforço de camadas de concreto asfáltico.
2.1.3 Propriedades e materiais formadores dos geossintéticos
Os geossintéticos possuem propriedades físicas e mecânicas, no decorrer
de sua vida útil, às solicitações mecânicas podem se apresentar de três formas
que são denominadas como resistência a tração ou compressão, resistência ao
puncionamento e resistência ao rasgo. Já as propriedades físicas de maior
relevância são nomeadas de gramatura, espessura nominal, porosidade e
18
Tabela 4 - Características de alguns dos materiais formadores de geossintéticos.
porcentagem de área aberta (Ante, 2016 apud Lopes & Lopes, 2010 e Vertematti,
2015).
● Gramatura: é o peso por unidade de área de um corpo de prova
determinado pela relação entre a massa e a área do elemento;
● Espessura nominal: A NBR ISO 9863 define o método que estabelece a
espessura dos geossintéticos, o resultado é expressado em milímetros é
dado pela distância entre as superfícies inferior e superior de um
geossintético, mensurado para uma determinada pressão.
● Porosidade: neste caso empregada ao geotêxtil, a matéria descontínua é
apresentada pela relação entre o volume dos poros (espaços entre as
partículas) e o volume total das amostras.
Segundo Teixeira (2003), as geogrelhas são produzidas geralmente por
três principais polímeros: polietileno de alta densidade (PEAD), polipropileno
(PP) e o poliéster (PET). A tabela a seguir demonstra suas características
(Teixeira, 2003).
Fonte: KAKUDA, 2005.
19
Figura 7 - Distribuição de tensões na camada de subleito sem reforço geossintético.
2.2 REFORÇO DE SOLOS
2.2.1 Reforço de solos com geossintético
Os solos reforçados com geossintéticos formam uma estrutura composta
por solo compactado e elemento de reforço de materiais poliméricos, os
geossintéticos neste caso. Com o objetivo de aumentar sua resistência a tração
e diminuir a compressibilidade do solo, sendo assim o solo em questão poderá
receber maiores cargas em sua superfície. (Borges, 2012 apud Palmeira, 1987).
A construção de camadas de base em solos orgânicos e argilas moles,
por exemplo, é um grande desafio pois estes apresentam baixa capacidade de
carga e alta compressibilidade. Dentre diversas possibilidades como construção
de base mais espessa, troca de solo ou tratamento químico com cal ou cimento,
o reforço do solo com camada de geossintético é em muitos casos a solução
mais efetiva e ecológica. “Entre todos os geossintéticos existentes no mercado,
os mais utilizados em reforço de pavimento rodoviário são os geotêxteis e as
geogrelhas”. Quando a base é reforçada com geogrelha, o reforço contribui para
uma melhor distribuição das tensões aplicadas ao subleito, dissipando a carga
em uma área mais ampla, ou seja, não sendo direcionada apenas no local de
aplicação. (SOUSA, 2017).
Fonte: Adaptado SOUSA, 2017 apud ZORNBERG, 2012
20
Figura 8 - Distribuição de tensões na camada de subleito com reforço geossintético.
Figura 9 - Interação do reforço com o material de base.
Fonte: Adaptado SOUSA, 2017 apud ZORNBERG, 2012
Segundo Antunes (2008), o reforço com geogrelha proporciona um melhor
confinamento do solo, resultando em uma maior capacidade de carga. A
restrição lateral proporcionada pela geogrelha garante uma melhor compactação
da base devido a diminuição do efeito de dispersão lateral dos agregados.
Devido a flexibilidade dos produtos de reforço a geogrelha se adapta
perfeitamente a geometria da estrutura, melhora o intertravamento entre os
agregados e reforço e ao mesmo tempo aumenta a eficiência da compactação
das camadas reforçadas (LIMA JUNIOR, 2016).
Pelo desempenho mecânico do reforço de geossintético podem ser
apresentadas várias vantagens no uso da geogrelha, “o bom intertravamento
com o solo, a fácil manipulação, as baixas deformações na hora de instalação,
as elevadas resistência e rigidez à tração” e a estabilidade da estrutura aumenta
enquanto os afundamentos de trilha de roda diminuem significativamente.
(BARRANTES, 2016).
Fonte: ANTUNES 2009.
21
Figura 10 - Aparelho de Casagrande
2.2.2 Caracterização física do solo pelos Limites de Atterberg
Segundo Pinto (2000), os limites de Atterberg é definido pela realização
dos ensaios de Limite de Liquidez e Limite de Plasticidade para a avaliação das
propriedades do solo e a diferença entre eles é denominado como índice de
plasticidade do solo. O limite de liquidez é a umidade entre o estado liquido e
plástico do solo. É obtido pelo aparelho casa grande, através de uma ranhura
feita no solo no qual o limite de liquidez é definido como a umidade referente á
25 golpes no aparelho casagrande, onde fazendo a interpolação do número de
golpes com o teor de umidade é possível obter o resultado do ensaio. Pérez
(2018) ressalta que através do ensaio de limite de liquidez é possível avaliar a
resistência a cisalhamento do solo. A figura 10, retrata um exemplo do aparelho
casagrande utilizado na determinação do limite de liquidez.
Fonte: Cecconi (2018).
Ainda segundo Pinto (2000), o limite de plasticidade é obtido pela
moldagem de cilindros de 3mm de diâmetro, no qual seu rompimento define o
menor teor de umidade que o solo se comporta como plástico. A figura 11,
demonstra como é feito a moldagem do solo para o ensaio.
22
Figura 11 - Moldagem no solo para obter o Limite de Plasticidade.
Fonte: Cecconi (2018).
Para o limite de plasticidade Pérez (2018), afirma que pode ser utilizado
para a avaliação da resistência a tração do solo.
2.2.3 Sistema rodoviário de classificação do solo
Originalmente desenvolvido para ser utilizado em projeto de pavimentos
rodoviários, essa classificação é baseada na granulometria do solo e nos limites
de consistência (Pinto, 2000, p. 41). Senço (1997, p.201) ressalta ainda que em
relação a pavimentação asfáltica é o método de classificação mais aplicado.
Baseando-se em ensaios de caracterização de solos como o limite de liquidez,
índice de plasticidade, ensaio de granulometria e índice de grupo. Este último, é
um classificador de solos dado por um número inteiro entre 0 e 20.
Segundo Pinto (2000, p. 41), os solos são divididos em dois grandes
grupos:
● Solos granulares/grossos (A1, A2 e A3):
Quando menos 35% do solo passam pela Peneira #200 (0,075 mm).
● Solos de granulação fina (A4, A5, A6 e A7):
Quando mais de 35% do solo passam pela Peneira #200 (0,075 mm).
Na tabela 5, pode ser analisado as características do solo de acordo com
sua classe.
23
Fonte: Senço 1997, p.202
2.2.4 Índice de Suporte Califórnia (CBR)
O índice de suporte Califórnia (ISC ou CBR) foi desenvolvido na Califórnia
(EUA) na década de 20 para verificar o potencial de ruptura do subleito do
estado. O ensaio tem por objetivo analisar o desempenho das estruturas do
pavimento, dimensionando a camada de acordo com o CBR do material.
Concomitantemente foi feita uma seleção dos melhores materiais granulares de
base de pavimentos, separando os melhores materiais daquela época e
realizando ensaios de penetração, para a partir disto criarem um critério de
dimensionamento do pavimento. Como resultante do ensaio foi determinado a
resistência a penetração padrão equivalente a 100% (BERNUCCI et al., 2010).
Ainda segundo Bernucci et al (2010), a resistência do material é verificada
através da “ relação entre a pressão necessária para produzir uma penetração
de um pistão num corpo-de-prova de solo ou material granular e a pressão
necessária para produzir a mesma penetração no material padrão referencial”,
ou seja, é observado o quanto esse corpo de prova resiste a penetração de um
pistão. Que de acordo com o Manual de Pavimentação “o valor dessa relação,
expressa em percentagem, permite determinar, por meio de equações
empíricas, a espessura de pavimento flexível necessária, em função do tráfego”.
Tabela 5 - Características do solo
24
Figura 12- Pavimento rígido
2.3 PAVIMENTO
Segundo Bernucci et al (2010), pavimento é um arranjo formado por várias
camadas construído após a superfície de terraplanagem de um terreno, com
finalidade de resistir os esforços provocados pela passagem de veículos,
proporcionando aos usuários melhores condições de rolamento no que se refere
ao conforto, economia e segurança.
Os pavimentos são divididos em dois tipos básicos conforme sua
disseminação de tensões, sendo: rígidos e flexíveis. (Santos, 2011)
• Rígidos: Também conhecido como pavimento de concreto de cimento
Portland ou pavimento de concreto-cimento é o tipo de pavimento no qual
é revestido por uma placa de concreto, essas placas podendo ser
armadas ou não armadas, onde basicamente todas as tensões oriundas
do carregamento aplicado são absorvidas por essa estrutura por possuir
uma rigidez superior as camadas que estão abaixo, como pode ser
observado na figura 12. (BERNUCCI, et al., 2010).
Fonte: BERNUCCI, et al., 2010.
• Flexíveis: São aqueles constituídos por quatro camadas básicas
denominadas de subleito, sub base, base e revestimento asfáltico. A
técnica aplicada a esse modelo é de distribuição de cargas entre as
camadas sobrepostas, no qual o revestimento asfáltico é designado a
resistir os esforços gerado pelo tráfego e transmitir em parcelas
25
Figura 13 - Pavimento flexível
proporcionais para as outras camadas, de acordo com a figura 13.
(MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO DO DNIT, 2006).
Fonte: BERNUCCI, et al., 2010.
2.3.1 Modal Rodoviário
É interessante salientar a importância de se manter uma boa qualidade
na elaboração e execução de projetos rodoviários, pois este é o modal
predominante no que se refere ao meio de transporte no Brasil e que apesar
disto é possível observar que parte desse modal se encontra em estado
defeituoso e insatisfatório para o uso, como destaca Bernucci et al (2010):
De acordo com a pesquisa da Confederação Nacional do Transporte
(CNT) publicada em 2019, das rodovias analisadas 59% delas apresentam
problemas principalmente no pavimento, sinalização e geometria. “Pavimento
52,4% com problema, sinalização 48,1% e geometria da via 76,3%” (CNT, 2019).
Ainda segundo os dados publicados pela Confederação Nacional do
Transporte em 2019, indica que no Brasil “o modal rodoviário é o que possui a
maior participação na matriz de transporte, concentrando, aproximadamente,
61% da movimentação de mercadorias e 95% da de passageiros” (CNT, 2019).
Segundo dados da Fundação Dom Cabral da pesquisa de Custos
Logísticos no Brasil em 2017, a malha rodoviária utilizada para cargas no Brasil
é de 75% da produção, posteriormente a marítima (9,2%), aérea com (5,8%),
ferroviária (5,4%), cabotagem (3%) e hidroviária (0,7%). Notando assim que os
investimentos no modal rodoviário deviam ser levados como precedência nesse
momento, pois além de ser o mais utilizado se trata do modelo mais econômico
se comparado ao outros modais.
26
Figura 15 - Camadas do pavimento
Figura 14 - Divisão dos serviços de transporte
Fonte: Fundação Dom Cabral (FDC), 2017.
2.3.1 Camadas do pavimento flexível
O pavimento flexível é formado por diferentes camadas, no entanto essas
camadas atuam em unidade onde cada uma delas desempenha a função de
absorver parte das solicitações que são impostas, conduzindo para as camadas
posicionadas nos níveis inferiores (Santos, 2011).
Fonte: Confederação Nacional do Transporte – CNT, 2017.
Detalhamento das Camadas segundo o MANUAL DE PAVIMENTAÇÃO DO
DNIT, 2006:
• Subleito: Terreno de fundação onde será apoiado o pavimento.
Encarregado de absorver os esforços verticais causados pelo tráfego e é
constituída de material natural consolidado e compactado.
27
• Reforço subleito: Camada imprescindível quando a capacidade do
subleito de suportar cargas é baixa. É formada acima da camada de
regularização e dispõe de propriedades geotécnicas melhores que o
material do subleito, porém inferiores ao material posto acima.
• Sub-Base: Empregada como a camada que soma com a base quando,
por razões técnicas, não for recomendável construir a base exatamente
sobre a camada de reforço ou regularização do leito. Além disso é usada
para diminuir a espessura da camada de base.
• Base: É a camada que tem como função resistir e distribuir os esforços
verticais resultante da ação do tráfego e distribuí-los ao subleito, sendo a
camada mais relevante no que se refere a estrutura pois é sobre ela que
será implantado o revestimento.
• Revestimento Asfáltico: É a última camada do pavimento e sendo
aconselhável sempre que possível fazê-la impermeável. Também
conhecido como de capa de rolamento. É designado a aprimorar a
superfície de rolamento em relação ao estado de bem-estar e segurança
da rodovia. Recebendo de modo direto a ação do trafego e transferindo
para as outas camadas, com isso possibilitando alongar a vida útil da
estrutura resistindo aos desgastes.
2.3.2 Aplicações de geogrelha em obras viárias
Os geossintéticos são empregados principalmente como material de
reforço de solos, separação, filtração, drenagem, entre outros, como Sieira
(2003) sustenta. Com base em outros estudos de caso, em seguida serão
exemplificadas diferentes formas em que os geossintéticos podem ser
estudados, e a utilização desses materiais em aplicações variadas.
a) Uso de geogrelhas para a redução da espessura de pavimento e
melhoramento de subleito em solos de baixa capacidade de suporte
na rodovia Iquitos - Nauta
C. A. Centurión, A. A. Vilela, M. R. Marquina - IGS BRASIL, 2012
● Informações da obra
28
Nome da obra: Construção da Rodovia Iquitos - Nauta. Trecho IV Nauta - Ponte
Itaya Km. 0+300 – Km. 1+300 e Km. 6+200 – Km. 19+000.
Tipo de Obra: Melhoramento de solos moles e reforço de base granular com
geogrelhas bidirecionais rígidas de polipropileno.
Local da Obra: Cidade de Nauta. Iquitos, Peru.
Data da obra: Janeiro, 2004 até junho, 2005.
Geossintéticos usados: Geogrelhas rígidas bidirecionais.
● Descrição da Obra
Nessa obra foi empregado o uso de geogrelhas para finalizar a obra da
rodovia de Iquitos - Nauta que possui uma extensão total de aproximadamente
97 km. Sendo o trecho entre Nauta e Ponte Itaya compondo os últimos 19 km a
ser concluído, fazendo o uso de geogrelhas com o objetivo de reduzir a
espessura do pavimento e melhorar as condições do subleito.
A grande dificuldade encontrada na obra foi a escassez de material
granular, tanto no local quanto nas proximidades. Dessa forma o transporte
desse material agregaria um custo de aproximadamente 5 vezes mais ao valor
da obra, sendo assim foi proposta a utilização de geogrelhas bidirecionais
rígidas.
Essa medida foi adotada para que pudesse trocar o material granular
previsto no projeto original, pelo reforço do geossintético. Além da redução das
camadas do pavimento, a geogrelha desempenhou a função de reduzir a
quantidade de matéria prima que seria usada na estabilização dos solos moles
argilosos, característicos do local da obra.
● Benefícios alcançados
Aliado às vantagens técnicas o uso de geogrelhas proporcionou grandes
vantagens econômicas e ambientais. No âmbito da economia, por fazer uso do
geossintético foi possível poupar no valor final da obra quase R$ 2 milhões e
quinhentos à época, em 2005, pelo fato de substituir o uso do agregado e ainda
teve o tempo de construção reduzido. Além disso, ao concluir a obra foi possível
constatar que as deflexões medidas foram menores do que o esperado, sendo
29
Figura 16 - Instalação da geogrelha bidirecional rígida tipo 1.
assim é possível prever uma vida útil maior ao pavimento e menores custos com
manutenção.
Também houve uma melhoria da qualidade de vida das pessoas que
antes faziam um percurso de 8 horas por um rio, passando agora a ser percorrido
em 2 horas, facilitando o desenvolvimento socioeconômico por meio do turismo
e a diminuição das grandes despesas em fretes.
No que tange o contexto ambiental é de grande valia pontuar a
substituição do corte de árvores que seriam usadas como uma maneira de
estabilizar os solos moles, atribuindo essa função ao uso de geogrelhas.
Minoração na espessura das camadas granulares o que consequentemente
representou uma retirada menor de materiais das pedreiras diminuindo os
impactos ao meio ambiente.
Subleito: para o nível de subleito foi utilizado geogrelha TENSAR
BX1100, nomeada de tipo 1, aplicada em trechos pontuais nos quais
apresentavam condições de solo mole. A ideia foi distribuir as cargas por uma
área maior, diminuindo a pressão exercida sobre os solos moles. Uma das
grandes vantagens da utilização de geogrelha na camada do subleito, foi a
agilidade na execução da obra, havendo também a alternativa de fazer a
compactação de materiais sobre subleitos moles. Na figura 16, pode ser
observado a instalação dessa geogrelha sobre o solo.
Fonte: Autor do artigo.
Base: o nível da base foi usado a geogrelha biaxial do tipo TENSAR
BX1200, nomeada de tipo 2, por toda a extensão do novo pavimento como
reforço de base.
30
Figura 17 - Instalação da base granular sobre a geogrelha tipo 2.
“A vantagem da geogrelha como elemento de reforço da base
granular em uma estrutura de pavimento geralmente se
quantifica-se em termos do incremento da vida útil medida pelo
número de repetições de carga (fator de eficiência "E" segundo
IGS Brasil) e/ou em termos da redução da espessura da camada
de base para um pavimento submetido a um determinado
tráfego”. (Centurión, Vilela e Marquina, 2012).
Por meio do uso de geogrelha para o confinamento do agregado foi que
se pode obter uma maior rigidez da base. Devido essa rigidez desempenhada
pela geogrelha há o processo de retardação da deformação do material pela
tensão, que é propagada a geogrelha através do agregado. É possível observar
na figura 17, a instalação da base granular sobre a geogrelha.
Fonte: Autor do artigo.
31
Figura 18 - Solicitações cisalhante e de flexão no revestimento asfáltico.
b) Restauração do Pavimento da Pista Auxiliar do Aeroporto de
Congonhas com Geogrelha de Poliéster
C. A. T. Carmo, E. F. Ruiz, D. F. Arnau
● Informações da obra
Nome da obra: Restauração do Pavimento da Pista Auxiliar do Aeroporto de
Congonhas
Tipo de Obra: restauração de pavimento
Local da Obra: cidade de São Paulo - SP
Data da obra: obra realizada no ano de 2008
Geossintéticos usados: geogrelha de Poliéster
Empresa responsável pelo serviço: A pista com extensão de 1435 metros foi
reabilitada pelo consórcio OAS/Camargo Corrêa/Galvão.
● Descrição da Obra
Os autores iniciam o relato do caso de obra ressaltando que o efeito de
reflexão de trincas tem sido um dos principais responsáveis pela danificação dos
pavimentos asfálticos restaurados, não sendo suficiente e tampouco eficaz a
aplicação de recapeamento para corrigir as trincas refletidas. Com o decorrer do
tempo as trincas do antigo pavimento vão se estender até a superfície da nova
camada asfáltica, isso ocorre, pois, as paredes das trincas são constantemente
movimentadas devido a sequência de carregamento provocado pelo tráfego
constante e pelo efeito térmico. Como pode ser visto na figura 18.
Como pôde ser observado na figura 18, o pavimento pode sofrer além da
reflexão, que consiste no momento em que a roda do modal está sobre a trinca,
32
Figura 19 - Crack Activity Meter
dessa forma provando uma abertura, como também o cisalhamento determinado
pelo efeito que ocorre toda vez que uma roda passa por cima de uma trinca,
causando um deslocamento vertical entre as paredes das trincas.
O pavimento em questão já tinha recebido antes da intervenção das
geogrelhas, um recapeamento asfáltico simples, porém não foi obtido sucesso
para solução do problema das trincas que logo após foram refletidas na
superfície, “o que é natural e esperado em vista das movimentações horizontais
e de empenamento de caráter térmico que ocorrem na placa de CCP”.
Só em 2008 foi levando em consideração usar geogrelha de poliéster
flexível de alto módulo como a solução contra o reaparecimento de trincas por
reflexão, usando a geogrelha tipo Hatelit C, desenvolvida especialmente para
restauração de pavimentos.
● Desenvolvimento da obra
Para medir os movimentos verticais e horizontais das paredes das trincas
presentes na pista foi utilizado o “Crack Activity Meter” um equipamento de alta
qualidade para garantir total precisão em todo processo de levantamento de
dados, permitindo aferir os movimentos verticais e horizontais entre as paredes
das trincas. Na figura 19, é retratado o desempenho do aparelho “Crack Activity
Meter”.
Fonte: Autor do artigo.
“O pavimento da pista auxiliar existente consistia de placas de
3,50m x 7,0m de concreto de cimento Portland (CCP), com 25cm
33
Figura 20 - Aplicação das geogrelhas sobre as juntas de dilatação.
de espessura e barras de transferência de cargas nas juntas,
recapeado com concreto asfáltico (CA) com espessura de
8,0cm, tendo todas as juntas do pavimento rígido refletidas”.
A obra consiste basicamente no mesmo processo convencional de
execução de obra de um pavimento, diferenciando apenas pela aplicação da
geogrelha, que não requer uma mão-de-obra especializada e é bem simples de
ser instalada.
Logo ao iniciar o processo de execução da obra, foi realizado a fresagem
para fazer a remoção de parte do recapeamento asfáltico já existente, o próximo
passo foi fazer a preparação da superfície para garantir uma boa aderência entre
a geogrelha e a nova camada de revestimento asfáltico. No passo seguinte foi a
avaliação das trincas, constatando que as trincas de 3mm ou menos não havia
necessidade de tratamento, as maiores, no entanto foram seladas com material
betuminoso. Para receber a geogrelha na superfície da pista foi passada uma
demão de emulsão asfáltica do tipo RR-1C, com tudo pronto foram desenroladas
as bobinas de Hatelit C, sendo posicionadas diretamente no local de instalação
sempre posta entre duas camadas de materiais betuminosos o revestimento
antigo e em seguida coberta pela nova camada asfáltica. A geogrelha foi
colocada sobre as juntas de dilatação do pavimento rígido, conforme expressa a
figura 20.
Fonte: Autor do artigo.
Foi desenvolvido uma camada asfáltica de 8cm de espessura total do
recapeamento, sendo 3cm de uma camada asfáltica, tipo binder, e 5cm de
concreto asfáltico (CBUQ) tudo isso sobre a geogrelha.
34
“Os resultados obtidos até o momento mostraram o excelente
desempenho da geogrelha Hatelit C como sistema anti-reflexão
de trincas. A geogrelha bloqueou a propagação das trincas
provenientes das camadas subjacentes”.
Importante também destacar a grande vantagem com relação ao tempo
de execução da obra, sendo uma solução mais rápida do que as soluções
convencionais, e assim permitindo que a pista voltasse operar bem mais rápido.
2.3.3 Diretrizes de instalação
A seguir serão apresentadas as diretrizes de instalação de geogrelhas
como reforço de base segundo a HUESKER, 2013.
1. Transporte, armazenamento e corte no tamanho de rolos
• Todo o movimento das mercadorias dentro do canteiro de obras deve ser
feito de forma a evitar danos aos rolos.
• As geogrelhas para reforço de base podem ser simplesmente cortadas no
tamanho no local.
• Para aplicações em larga escala, pode ser apropriado cortar as folhas
necessárias com antecedência em um local separado antes de
transportá-las para área de instalação. Esse procedimento é
particularmente eficiente e econômico em grandes projetos.
• As geogrelhas não têm "efeito memória", ou seja, as grades não enrolam
após o corte ou assentamento e não há necessidade de lastrar os lados
ou as extremidades das folhas.
2. Preparação da formação
• O primeiro passo envolve a preparação da formação, incluindo qualquer
escavação necessária. Quaisquer cavidades importantes na formação
devem ser preenchidas e os obstáculos existentes (por exemplo, tocos
de árvores) removidos.
• Onde o reforço deve permanecer permanentemente na construção,
recomenda-se a remoção da vegetação e a remoção do solo superficial
antes da instalação da geogrelha.
3. Instalação de geogrelha para reforço de base
35
• As geogrelhas podem ser colocadas diretamente na formação
preparada. Para áreas maiores, a instalação das camadas da geogrelha
perpendicular ao eixo principal das obras pode ser considerada.
• As geogrelhas devem, tanto quanto possível, repousar na base sem
dobras. Não é necessário tensionar as folhas. Nenhum veículo deve
operar diretamente sobre a geogrelha.
36
Figura 21 - Mapa do Entorno (Solo 1).
Figura 22 - Local de coleta do solo (Solo 1).
3.0 METODOLOGIA
3.1 Coleta e preparação das amostras de solo
A primeira amostra para os ensaios de caracterização de solo, chamada
de Solo 1, será retirada na Rua NS 14, setor Jardim Taquari na cidade de Palmas
- TO, com latitude -10,3532228º e longitude -48,341732º, tendo como referência
do local escolhido o Centro de Atendimento Socioeducativo (CASE), na figura
representado em amarelo.
A segunda amostra, chamada de Solo 2, será coletada na Quadra 110
Norte Alameda 17, 11 - Arne, Palmas - TO, localizado ao lado da construção do
Residencial Luman-Ville. com latitude -10,1818374º e longitude -48,3132617 º.
Fonte: Google Earth (2020).
Fonte: Google maps (2020).
37
Figura 23 - Local de coleta do solo (Solo 1).
Fonte: Google maps (2020).
Figura 24 - Mapa do Entorno (Solo 2).
Fonte: Google maps (2020).
Figura 25 - Local de coleta do solo (Solo 2).
Fonte: Google maps (2020).
38
Como base nas normas técnicas que regem o projeto serão realizados os
ensaios de classificação unificada dos solos, pelo método de Casagrande,
ensaio de granulometria do solo e o ensaio do Índice de Suporte Califórnia
(CBR), para que seja possível apontar as propriedades dos solos em questão.
Para além disto serão realizados ensaios de compactação e compressão dos
solos onde serão feitos parâmetros entres as amostras com geogrelha e
amostras sem geogrelha.
A coleta da amostra de solo será dividida em três etapas:
• Raspagem dos primeiros 5cm de superfície, para retirada da
matéria orgânica;
• Escavação de cerca de 30cm de profundidade, retirando cerca de
25 a 30kg de solo;
• Colocação do material em um saco, identificação da amostra e
transporte.
3.2 Ensaios de caraterização
3.2.1 Limite de liquidez
Segundo a norma ABNT NBR 6459/2016 para iniciar a execução dos
ensaios de limite de liquidez e limite de plasticidade, primeiramente é necessário
se atentar a norma ABNT NBR 6457/2016 na qual está relacionada à preparação
de amostra do solo para ensaios de caracterização.
Já tomado nota da norma ABNT NBR 6457/2016, é possível dar
seguimento inicialmente ao ensaio de limite de liquidez. Primeiramente fazendo
a separação da aparelhagem necessária.
• Aparelho de casa grande (figura 26 - B);
• Cinzel (figura 26 – A);
• Balança sensível a 0,01g;
• Estufa;
• Recipiente para guardas as amostras sem perda de umidade antes
das pesagens;
• Capsula de porcelana;
• Espátula com lâmina flexível (figura 26 – C);
• Esfera de aço com 8mm de diâmetro.
39
Fonte: Autor (2020)
Já separado a aparelhagem necessária, o passo seguinte é a execução
do ensaio que se inicia depositando a amostra de solo na cápsula de porcelana
acrescentando água e usando a espátula para fazer a homogeneização do
material, com tempo de hominização de 15 a 30 minutos no máximo.
Após o preparo do solo retira-se uma amostra da mistura e deposita-se
na concha do aparelho Casagrande, com a parte central da concha ocupando
aproximadamente 10mm.
Ao distribuir a massa na concha ter atenção a quantidade de passada da
espátula para que não seja criado bolhas ar no interior do material, o excesso de
material deve ser tirado do aparelho e devolvido á capsula de porcelana.
No passo seguinte, usando o cinzel será executado uma canelura na
massa do solo dividindo-o em duas partes.
Em seguida com a velocidade de duas voltas por segundo, utilizando a
manivela será dados golpes na concha, até que as duas bordas divididas pela
canelura se juntem.
Etapa dos golpes concluída deve ser colhida uma amostra solo contida na
concha, após isso deve ser feia a pesagem do material e logo em seguida posto
na estufa para secagem.
Figura 26 - Cinzel, aparelho casagrande e espátula.
40
Para finalizar o processo de execução de ensaio deve-se repetir o ensaio
por pelo menos três vezes.
Para a obtenção do resultado será traçado um plano cartesiano em que
no eixo X, em escala aritmética, os valores correspondentes aos teores de
umidade e no Y em escala logarítmica representados os números de golpe.
Em seguida será demarcados os pontos no plano cartesiano no qual
deverá ser traçado uma reta, o valor do limite de liquidez correspondente ao teor
de umidade é o valor da abcissa do ponto da reta correspondente a ordenada de
25 golpes, em porcentagem o valor obtido será arredondado para o número
inteiro mais próximo.
Se não for possível abrir a canelura ou não obter o fechamento da mesma
com mais de 25 golpes considera-se uma amostra não apresentando limite de
liquidez.
3.2.2 Limite de plasticidade
A norma NBR ABNT 7180/2016 será utilizada para a obtenção do
resultado do limite de plasticidade e cálculo do índice de plasticidade, na qual
está diretamente relacionada com as normas ABNT NBR 6459 e 6457 de 2016.
Aparelhagem necessária:
• Balança sensível a 0,01g;
• Estufa;
• Recipiente para guardas as amostras sem perda de umidade antes
das pesagens;
• Capsula de porcelana;
• Espátula com lâmina flexível;
• Placa de vidro com superfície esmerilhada (figura 27 – A);
• Gabarito cilíndrico de 3mm de diâmetro e 100mm de comprimento
(figura 27- B);
41
Figura 27- Placa de vidro com superfície esmerilhada e gabarito cilíndrico de 3mm de diâmetro e 100mm de comprimento.
Fonte: Autor (2020)
Para início da execução do ensaio será retirada uma amostra do solo e
feita homogeneização da mesma com água com o tempo de 15 a 30 minutos no
máximo.
Será apanhado cerca 10g da massa do solo, formando uma bola que
posteriormente tomará a forma cilíndrica, executada encima da placa de vidro
rolando a massa homogênea com a mão.
Se a amostra cilíndrica romper antes de atingir 3mm de diâmetro, retornar
para a capsula fazendo a homogeneização com maior quantidade de água e
repetir o processo.
Se a amostra atingir o diâmetro de 3mm sem se romper, o material será
amassado novamente e o processo repetido outra vez.
Ao atingir 3mm de diâmetro e 100mm de comprimento de acordo com o
gabarito a amostra será fragmentada para a determinação da umidade,
repetindo esse processo por pelo menos 3 vezes.
O resultado será obtido através da média de pelo menos três valores de
umidade, considerando que os três valores não devem diferenciar em mais de
5% da média dos resultados obtidos.
42
Caso não seja possível obter uma amostra cilíndrica de 3mm de diâmetro
considerar que a amostra não apresenta limite de plasticidade.
O índice de plasticidade da amostra será expresso em porcentagem e
obtido pela expressão:
IP = LL – LP
Onde: IP – Índice de plasticidade;
LL – Limite de liquidez;
LP – Limite de plasticidade.
Caso não seja possível determinar os limites de liquidez ou plasticidade
considerar que a amostra como não plástica.
3.2.3 Ensaio de granulometria do solo
A granulometria do solo será determinada pela norma ABNT NBR
7181/2016, no qual a amostra do solo já terá sido previamente preparada de
acordo com a norma ABNT NBR 6457/2016.
Em primeiro lugar a mostra será pesada e esse material vai ser passado
inteiramente para o conjunto de peneiras disponíveis no Laboratório de Solos do
CEULP/ULBRA como mostra a figura 28, anotando os percentuais retido nas
peneiras de número 10, 40 e 200 que posteriormente serão utilizados para
classificação do solo de acordo com o método de classificação rodoviária.
Depois que passar pelo processo de agitação das peneiras e anotando a
quantidade de massa retida, será calculado a porcentagem deste material retido
relacionando a massa retina na respectiva peneira e a massa total da amostra.
Segundo a expressão:
𝑄𝑟 = 𝑚𝑟
𝑚𝑠𝑥100
Onde:
𝑄𝑟= porcentagem do material retido, expresso em por cento (%);
𝑚𝑟= massa retida na peneira, expressa em gramas (g);
𝑚𝑠= massa total utilizada para a realização do ensaio (g).
43
Figura 28 - Peneiras
Fonte: Autor (2020) Fonte: Autor (2020)
3.3 Sistema rodoviário de classificação do solo
Segundo Senço (1997), de posse dos ensaios de caracterização do solo
é possível classifica-lo dentro de dois parâmetros de qualidade, onde será
possível qualificar entre “excelente a bom” ou “fraco a pobre”, outro parâmetro
também será utilizado é o índice de grupo, calculado através dos limites de
consistências e granulometria do solo. Essa classificação se dá de acordo com
a tabela 6.
Fonte: Senço 1997, p.202
Tabela 6 - Sistema de Classificação HRB
Figura 29 - molde cilíndrico metálico e colarinho e soquete metálico cilíndrico com
face inferior plana.
44
Figura 30 - Intervalos permitidos nos valores de a, b, c, d.
Processo de classificação: Com os dados de laboratório, iniciar a
classificação da esquerda para a direita, por eliminação. O primeiro grupo da
esquerda que satisfazer os dados será o grupo procurado.
• SOLOS A-7: Se IP ≤ LL -30, será A-7-5; Se IP > LL - 30,
será A-7-6.
• Índice de Grupo (IG): IG = 0,2. a + 0,005. a. c + 0,01. b. d
• Onde: p: teor de silte + argila do solo, ou seja, a
porcentagem que passa na peneira nº 200.
Fonte: Senço 1997, p.202
3.4 Preparo dos corpos de prova para compressão
3.4.1 Compactação do solo
Após a coleta da amostra de solo, o material será destorroado e passado
nas peneiras de 4,8mm e 19mm. Posteriormente a amostra será depositada em
uma bandeja metálica, adicionando água e misturando até que se chegue a um
teor de umidade 5% inferior à umidade ótima presumível para o solo.
O próximo procedimento após a homogeneização da amostra, será
depositado o material no cilindro em três camadas de solo e feito a compactação
usando o soquete com a aplicação de 26 golpes em cada camada.
Depois de ter sido compactado, o corpo de prova será removido com o
extrator de corpo de prova, esse procedimento será repetido por pelo menos
mais três vezes para que no final de obtenha dois corpos de prova para cada
tipo de solo. A próxima etapa a ser desenvolvida é o rompimento dos corpos de
prova para a obtenção da resistência a compressão deste material.
Equipamentos e acessórios necessários para realização do ensaio:
• Balança sensível a 0,01g;
• Peneiras 19mm e 4,8mm;
• Estufa;
45
Figura 31 - equipamento de compressão
• Capsulas metálicas;
• Bandeja metálicas;
• Régua de aço biselada;
• Espátula com lâmina flexível;
• Cilindro e soquete metálico;
• Extrator de corpo de prova.
3.4.2 Ensaio de Compressão
O ensaio tem como finalidade a obtenção da resistência a compressão
simples do solo, utilizando a ABNT NBR 12770:1992 Solo coesivo –
Determinação da resistência à compressão não confinada.
Para a execução do ensaio o primeiro passo descrito na norma é a
compactação de um corpo de prova cilíndrico, já obtido subcapítulo
imediatamente anterior a este.
No passo seguinte os corpos de prova serão posicionados no
equipamento de compressão, mostrado na figura 32. É preciso atentar para que
o aparelho apenas encoste no corpo de prova sem realizar força axial. Zerar o
medidor de deslocamento.
Fonte: Autor (2020)
46
Em seguida poderá ser dado inicio a aplicação do carregamento com
velocidade de deformação axial aplicada de forma constante, registrando os
valores de carga, deslocamento e o tempo de ruptura da amostra em intervalos
de tempo adequados para a definir a forma da curva tensão-deformação.
Posteriormente os corpos de prova serão fotografados para fazer-se o esboço
do ângulo da superfície de ruptura com a horizontal.
O ensaio de compressão será realizado com os solos 1 e 2 sem a
presença de geogrelha e, posteriormente, com os solos 1 e 2 com a presença
de geogrelha, entre suas camadas, mas respeitando o mesmo dimensionamento
executado anteriormente.
47
4.0 ORÇAMENTO
Identificação do
Orçamento Quantidade
Tipo (custeio,
capital e outros) Valor (R$)
Notebook 1 unid 2.554,55 2.554,55
Caderno 1unid 10,90 10,90
Post-it 4 unid 1,64 6,56
Canetas 5 unid 1,20 6,00
Impressão em papel A4 10 folhas 0,35 3,50
Total 2.581,51
48
5.0 CRONOGRAMA
ETAPAS 2020
FEV MAR ABR MAI JUN
DEFINIÇÃO DO TEMA
X
LEITURA E LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO
PARA A CONSTRUÇÃO DO
PROJETO
X
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
X
DETERMINAÇÃO DOS OBJETIVOS
X
METODOLOGIA X
PREPARAÇÃO PARA DEFESA
X
ENTREGA E DEFESA
X
49
6.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANTUNES, L. G. S. (2008). Reforço de Pavimentos Rodoviários com
Geossintéticos. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM- 166/08,
Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 158p.
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de solo — Preparação para ensaios de compactação e ensaios de
caracterização. 2 ed. Rio de Janeiro: Nbr, 2016. 8 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6459: Solo -
Determinação do limite de liquidez. 2 ed. Rio de Janeiro: Nbr, 2016. 5 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7180: Solo —
Determinação do limite de plasticidade. 2 ed. Rio de Janeiro: Nbr, 2016. 3 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7181: Solo -
Análise granulométrica. 2 ed. Rio de Janeiro: Nbr, 2016. 12 p.
BARRANTES, M.A.V (2016) Comparações entre Métodos de Cálculo de
Esforços de Tração em Muros Reforçados com Geossintéticos. Dissertação
de Mestrado, Publicação G.DM-278/16, Departamento de Engenharia Civil e
Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 107 p.
BERNUCCI, Liedi Bariani et al. PAVIMENTAÇÃO ASFALTICA: Formação
Básica Para Engenheiros. [S. l.: s. n.], 2010.
BORGES, B.S. (2012). Estudo da Interação Solo-Geogrelha pelo Método dos
Elementos Discretos. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-206/12,
Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 178 p.
CARDONA PÉREZ, Andrea. Influência de insumos agrícolas em
propriedades físicas de solos tropicais. 2018. xix, 103 f., il. Dissertação
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GEOGRELHA. 2020. 75 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Civil,
Universidade de Caxias do Sul., Caxias do Sul, 2018.
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KAKUDA, Francis Massashi; BUENO, Benedito de Souza. Estudo de ensaios
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Carlos - Sp, 2003.
VERTEMATTI, José Carlos. Manual Brasileiro de Geossintéticos. 2. ed. São
Paulo: Edgard Blucher, 2015. 570 p.
52
