COMPORTAMENTO DE UM MURO DE SOLO REFORADO COM SOLOS FINOS
TROPICAIS
Mario Vicente Riccio Filho
TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAO DOS
PROGRAMAS DE PS-GRADUAO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS
PARA A OBTENO DO GRAU DE DOUTOR EM CINCIAS EM ENGENHARIA
CIVIL.
Aprovada por:
____________________________________________________
Prof. Maurcio Ehrlich, D.Sc.
____________________________________________________
Prof. Alberto de Sampaio Ferraz Jardim Sayo, Ph.D.
____________________________________________________
Prof. Anna Laura Lopes da Silva Nunes, Ph.D.
____________________________________________________
Prof. Claudio Fernando Mahler, D.Sc.
____________________________________________________
Prof. Marcos Massao Futai, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL
DEZEMBRO DE 2007
RICCIO FILHO, MARIO VICENTE
Comportamento de um Muro de Solo
Reforado com Solos Finos Tropicais [Rio de
Janeiro] 2007
XXXIX, 444 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ,
D.Sc., Engenharia Civil, 2007)
Tese - Universidade Federal do Rio de
Janeiro, COPPE
1. Muro
2. Compactao
3. Suco
4. Solo reforado
5. Instrumentao
I. COPPE/UFRJ II. Ttulo ( srie )
ii
AGRADECIMENTOS
Ao professor Maurcio Ehrlich pela orientao deste trabalho e auxlio na
resoluo dos problemas encontrados no desenvolvimento da pesquisa e pela
convivncia nesses anos de trabalho;
Ao professor Cludio Mahler pelas discusses sobre tensiometria e tambm
pela convivncia;
Aos membros da banca examinadora pela avaliao do trabalho, professores
Alberto de Sampaio Ferraz Jardim Sayo, Anna Laura Lopes da Silva Nunes, Claudio
Fernando Mahler e Marcos Massao Futai;
HUESKER Geossintticos na pessoa do Eng Flvio Montez pelo apoio tcnico, financeiro e logstico disponibilizado para realizao deste trabalho;
Aos Engenheiros Alberley Soares, Cleider Claudiano e Engenheira Rejane
Ferreira da construtora Andrade Gutierrez S.A., pela disponibilizao do espao (obra)
necessrio realizao deste estudo;
Agrogeo Engenharia, responsvel pela construo do muro. Engenheiros
Fernando e Mirely;
Ao Engenheiro do laboratrio lcio por sua ajuda em campo e em laboratrio e
ao engenheiro Sergio Irio (Serginho) pelo auxlio nos ensaios de resistncia dos
solos;
Ao Renilson Sousa Costa pelo desenvolvimento da clula triaxial de
deformao plana;
Ao tcnico em instrumentao, Luiz Mrio, por seu delicado trabalho realizado
na instrumentao, em especial na colagem de extensmetros nas clulas de carga.
Ao tcnico em tornearia Mauro, que executou uma srie de peas necessrias
confeco da instrumentao;
Aos Engenheiros lcio e Srgio pelo auxlio na instrumentao e ensaios
triaxiais, respectivamente;
iii
Ao corpo tcnico e administrativo do PEC (programa de engenharia civil da
COPPE/UFRJ);
Aos amigos e colegas do grupo de solos reforados do laboratrio de
Geotecnia da COPPE: Bruno, Vivianne, Robson, Renilson, Jonas, Glauco, Henrique,
...
minha famlia e Denia;
Ao CNPq pela concesso da bolsa de estudos;
Ao CNPq e a FUJB (Fundao Jos Bonifcio) por apoiar financeiramente este
projeto.
iv
Resumo da Tese apresentada COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessrios
para a obteno do grau de Doutor em Cincias (D.Sc.)
COMPORTAMENTO DE UM MURO DE SOLO REFORADO COM SOLOS FINOS
TROPICAIS
Mario Vicente Riccio Filho
Dezembro/2007
Orientador: Maurcio Ehrlich
Programa: Engenharia Civil
Foi efetuado o monitoramento de uma obra real de um muro de solo reforado.
Solos finos tropicais foram utilizados como material de aterro. O monitoramento incluiu
a fase construtiva. Foram medidas traes nos reforos e esforos nos blocos de face.
O comportamento mecnico do muro foi muito bom. As traes nos reforos foram
inferiores aos limites estabelecidos pelo fabricante. Tenses verticais foram medidas
prximo fundao do muro, bem como deslocamentos internos e externos
estrutura. Ficou demonstrada a importncia dos esforos gerados pela compactao
nas tenses no solo e nos reforos. Foi tambm evidenciado que a face rgida absorve
parte da trao que poderia atuar nos reforos, reduzindo os deslocamentos
horizontais. As tenses verticais na fundao crescem na direo da face. Foi
efetuado cotejo entre tenses nos reforos e deformaes horizontais observados em
campo e previstos teoricamente. Nas anlises considerou-se parmetros de
resistncia do solo obtidos de ensaios triaxiais nas condies de simetria axial e
deformao plana. A suco matricial foi medida em laboratrio e retroanlise indica
que esta pode influenciar na trao atuante nos reforos. A previso dos
deslocamentos horizontais foi efetuada pelo mtodo EHRLICH (1995) e das tenses
foi efetuada nos reforos foi efetuada por diferentes procedimentos. O mtodo
EHRLICH e MITCHELL (1994) apresentou resultados satisfatrios.
v
Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Doctor of Science (D.Sc.)
BEHAVIOR OF REINFORCED SOIL WALL WITH FINE-GRAINED TROPICAL SOILS
Mario Vicente Riccio Filho
December/2007
Advisor: Maurcio Ehrlich
Department: Civil Engineering
It was done a field monitoring of a real reinforced soil wall. Fine-grained
tropical soils were used as backfill. The field monitoring included the phase of
construction. Tension on reinforcements was measured as well as forces acting on
blocks face. The mechanical of the wall was very good. The stresses and strains
observed were smaller than the limits imposed by the manufacturer. The vertical
stresses were measured near the walls foundation. Internal and external
displacements were also measured. The importance of the efforts induced by the
compaction on the soil and reinforcement stresses was demonstrated. It was also
shown that the stiff face reduces the horizontal displacements and tensions in the
reinforcements. The vertical stresses acting on walls foundation arent uniform and are
higher near the face. It was compared the theoretical tension and horizontal
displacements with the observed ones in field. Soil strength parameters obtained from
plane strain triaxial test and conventional tri-axial test were considered in the
theoretical analysis. The matrix suction was measured in laboratory and back-analysis
indicated that one might influence the reinforcements tension. The horizontal
displacements were predicted by means of EHRLICH (1995) method and the
reinforcements tensions by different methods. EHRLICH and MITCHELL (1994)
method presents satisfactory results.
vi
ndice
CAPTULO I INTRODUO
I.1 Motivao da Pesquisa...........................................................................................1
I.2 Objetivos..................................................................................................................3
I.3 Organizao do Trabalho........................................................................................4
CAPTULO II COMPORTAMENTO MECNICO DE MASSAS DE SOLOS REFORADOS
II.1 Introduo...............................................................................................................6
II.2 Mecanismos de Transferncia de Tenso Solo- Reforo.......................................6
II.3 Fluncia.................................................................................................................16
II.4 Rigidez...................................................................................................................22
II.5 Umidade e Saturao do Solo...............................................................................30
II.6 Granulometria........................................................................................................37
II.7 Estado de Tenses................................................................................................43
II.8 Coeso..................................................................................................................48
II.8.1 Medida de Suco Tensiometria...........................................................61
II.8.2 Medida Indireta de Suco Papel Filtro.................................................61
II.9 Face.....................................................................................................................64
II.10 Inclinao do Talude...........................................................................................77
II.11 Carregamento Externo........................................................................................80
vii
CAPTULO III TENSES INDUZIDAS PELA COMPACTAO EM MASSAS DE SOLOS
III.1 Introduo............................................................................................................84
III.2 Aterros no Reforados.......................................................................................84
III.2.1 Aspectos Gerais....................................................................................84
III.2.2 Metodologias para Determinao de Tenses Horizontais Induzidas
pela compactao................................................................................94
III.2.2.1 Mtodo de ROWE (1954).......................................................94
III.2.2.2 Mtodo de BROMS (1971).....................................................94
III.2.2.3 Mtodo de INGOLD (1979)....................................................96
III.2.2.4 Mtodo de DUNCAN e SEED e SEED e DUNCAN (1986)..104
III.2.2.5 Mtodo de PECK e MESRI (1987).......................................116
III.2.2.6 Mtodo de DUNCAN et al., (1991).......................................119
III.2.2.7 Mtodo de EHRLICH e MITCHELL (1994)..........................123
III.2.2.8 Mtodo de ITURRI (1996)....................................................124
III.3 Aterros Reforados............................................................................................126
CAPTULO IV METODOLOGIAS PARA AVALIAO DE TENSES E DEFORMAES
IV.1 Introduo............................................................................................................137
IV.2 Mtodo EHRLICH e MITCHELL (1994)...............................................................137
IV.3 Mtodo EHRLICH e DANTAS (2000)..................................................................154
IV.4 Mtodo ABRAMENTO e WHITTLE (1993)..........................................................173
IV.5 Mtodo SILVA e ABRAMENTO (1996)................................................................175
IV.6 Mtodo BATHURST et al., (2003) - K Stiffness Method....179
viii
IV.7 Mtodo LESHCHINSKY e BOEDEKER (1989)...................................................184
IV.8 Anlise de Deformaes EHRLICH (1995).......................................................187
IV.9 Anlise de Deformaes SAWICKI (1999).......................................................191
CAPTULO V MATERIAL E MTODO
V.1 Introduo...........................................................................................................196
V.2 Estudos de Laboratrio.......................................................................................198
V.2.1 Caracterizao dos Solos......................................................................199
V.2.2 Curva de Reteno de gua.................................................................200
V.2.3 Ensaios Triaxiais...................................................................................202
V.3 Estudos de Campo..............................................................................................205
V.3.1 Medio de Carga nos Reforos..........................................................210
V.3.2 Clulas de Tenso Total......................................................................222
V.3.3 Monitorao de Carga na Face...........................................................229
V.3.4 MDVS - Medidores de Deslocamentos Verticais..................................235
V.3.5 Inclinmetros........................................................................................237
V.3.6 Tensimetros........................................................................................242
V.3.7 Extensmetros Mecnicos...................................................................243
V.3.8 Transdutores de Temperatura..............................................................248
V.3.9 Marcos Topogrficos de Face..............................................................248
ix
CAPTULO VI RESULTADOS E DISCUSSES
VI.1 Introduo..........................................................................................................250
VI.2 Estudos em Laboratrio.....................................................................................250
VI.2.1 Caracterizao dos Solos....................................................................250
VI.2.2 Ensaios de Compresso Triaxiais.......................................................252
VI.2.3 Curva Caracterstica do Solo...............................................................259
VI.3 Estudos em Campo.............................................................................................265
VI.3.1 Controle de Compactao....................................................................265
VI.3.2 Trao nos Reforos............................................................................268
VI.3.3 Deslocamentos Horizontais Internos...................................................282
VI.3.4 Deslocamentos da Face......................................................................284
VI.3.5 Deformaes no Reforo.....................................................................287
VI.3.6 Deslocamentos Verticais.....................................................................291
VI.3.7 Foras no Bloco Instrumentado...........................................................294
VI.3.8 Tenses Verticais na Fundao..........................................................296
VI.3.9 Temperatura no Solo...........................................................................301
VI.3.10 Suco no Solo..................................................................................301
VI.4 Valores Medido e Calculados............................................................................302
VI.4.1 Tenses Verticais na Base do Muro.....................................................302
VI.4.2 Influncia da Face nas Tenses Mobilizadas nos Reforos................303
VI.4.3 Tenses nos Reforos..........................................................................305
VI.4.3.1 Anlise Baseada no Mtodo EHRLICH e MITCHELL (1994)..305
VI.4.3.2 Anlise Baseada no Mtodo BATHURST et al. (2003)...........318
VI.4.3.3 Anlise Baseada na Teoria de Rankine..................................321
VI.4.3.4 Anlise Baseada no Mtodo Leshchinsky e Boedeker (1989).323
x
VI.4.4 Comparao entre Metodologias........................................................326
VI.5 Deformaes Horizontais Medidas e Calculadas...............................................331
VI.6 Compatibilidade Tenso-Deformao Solo-Reforo............................................338
CAPTULO VII
CONCLUSES...........................................................................................................340
BIBLIOGRAFIA............................................................................................................346
APNDICES
APNDICE A CLULAS DE CARGA................................................................................................367 APNDICE B
TENSIMETROS........................................................................................................387
APNDICE C
FOTOS........................................................................................................................399
APNDICE D RESULTADOS DE ENSAIOS.....................................................................................418 APNDICE E AJUSTES HIPERBLICOS........................................................................................430
xi
APNDICE F TENSES INDUZIDAS PELA COMPACTAO........................................................435
APNDICE G ANLISE DA COESO ATUANTE NO SOLO............................................................440
xii
Lista de Figuras
CAPTULO II COMPORTAMENTO MECNICO DE MASSAS DE SOLOS REFORADOS
Figura 2.1 Tipos de reforos quanto geometria (JONES, 1988)...............................7
Figura 2.2 Variao do esforo de trao ao longo da incluso, ALIMI et al. (1977)...8
Figura 2.3 Efeito da dilatncia sobre o coeficiente de atrito aparente solo-reforo
(SCHLOSSER et al., 1978)...........................................................................................10
Figura 2.4 Influncia da superfcie do reforo no valor de * (SCHLOSSER e ELIAS, 1978).............................................................................................................................11
Figura 2.5 Variao de com a altura de aterro (SCHLOSSER, apud JONES 1988).............................................................................................................................11
Figura 2.6 Valores de F em funo do ngulo de atrito do solo, JEWELL et al.,
apud MITCHELL e VILLET (1987)...............................................................................13
Figura 2.7 Variao do fator F com , ROWE e DAVIS (1982)..............................13 Figura 2.8 Idealizao dos estgios de fluncia de um geossinttico: a) tempo x
deformao e b) tempo x taxa de deformao (CAZZUFFI et al., 1997)......................17
Figura 2.9 Comportamento de fluncia de um geotxtil segundo o estgio dominante
(CAZZUFFI et al., 1997)................................................................................................17
Figura 2.10 Resultados de ensaios de fluncia confinada e no confinada para um
geossinttico no tecido e deformao versus carga, MCGROWN et al.
(1982)............................................................................................................................19
Figura 2.11 Deflexes horizontais da face do muro 1, BATHURST et al. (1999)......20
Figura 2.12 Deslocamentos medidos pelos extensmetros para a camada 4 do muro
2, BATHURST et al. (1999)...........................................................................................20
xiii
Figura 2.13 Comparao entre os comportamentos de fluncia do reforo Geofort
G300 para as condies confinadas (tenso confinante de 9,6 kPa) e no confinada,
BECKER (2001)............................................................................................................21
Figura 2.14 - Compatibilidade Tenso deformao entre solo e reforo, OLIVEIRA
(2006)............................................................................................................................23
Figura 2.15 - Compatibilidade tenso deformao solo reforo, DANTAS (2002)........26
Figura 2.16 Tenses incluindo a compactao, mobilizadas em sistemas com
reforos de diferentes rigidezes (EHRLICH, 1999).......................................................26
Figura 2.17 - Tenses Axiais e Deformaes no Solo Reforado, parte central do
reforo, Reforos com Dimetros de 11mm e 19mm, Tenso Confinante: (a)
1=100kPa; e (b) 1=20kPa, RICCIO FILHO (2001)....................................................27 Figura 2.18 Tenses Axiais e Deformaes no Solo Reforado, parte central do
reforo, Areia Mista1, Ciclagem da Tenso Confinante (1 =20-100-20kPa), Reforo
Dimetro: (a) 11 mm; e (b) 19mm, RICCIO FILHO (2001)............................................27
Figura 2.19 Superfcies potenciais de ruptura para: a) reforos extensveis; b)
reforos inextensveis (SCHLOSSER e ELIAS, 1978)..................................................28
Figura 2.20 Localizao dos pontos de mxima trao nos reforos, (BATHHURST
et al., 1999)....................................................................................................................29
Figura 2.21 Exemplo de curvas caractersticas para alguns tipos de solo,
FREDLUND (1998)........................................................................................................32
Figura 2.22 Curva caracterstica e regies de dessaturao, VANAPALLI apud
ROWE (2001)................................................................................................................32
Figura 2.23 Curva caracterstica solo-gua e seus parmetros (FREDLUND,
1998).............................................................................................................................34
Figura 2.24 Determinao grfica dos parmetros a,n,m a partir da curva
caracterstica.................................................................................................................37
xiv
Figura 2.25 Ensaios triaxiais de extenso carga e descarga em areia uniforme,
RICCIO FILHO (2001)...................................................................................................39
Figura 2.26 Ensaios triaxiais de extenso carga e descarga em areia bem
graduada, RICCIO FILHO (2001)..................................................................................39
Figura 2.27 Areias utilizadas por RICCIO FILHO (2001): So Francisco com Cu =
2,10 e Mista com Cu = 3,40...........................................................................................40
Figura 2.28 Areia utilizada por SARAMAGO (2002): quartzo modo com Cu = 8,9....40
Figura 2.29 Variao de com o parmetro b em areias (SAYO, 1989)................45 Figura 2.30 Influncia de 2 nas caractersticas de tenso-deformao de solos granulares (LADE, 1972)...............................................................................................46
Figura 2.31 Relao entre o ngulo de atrito drenado e porosidade inicial para a
areia de Brasted, ensaios de deformao plana e de simetria axial (CORNFORTH,
1964).............................................................................................................................47
Figura 2.32 - Envoltria de ruptura de Mohr-Coulomb estendida para o caso de um
solo no saturado (FREDLUND et al., 1978)................................................................51
Figura 2.33 Relao entre b/ e a suco para diversos solos, De CAMPOS e CARRILLO, apud FUTAI et al. (2004)...........................................................................52
Figura 2.34 Curvatura da envoltria estendida no plano x (ua uw), resultados experimentais e ajustados para um silte compactado (VANAPALLI, apud ROWE
2001).............................................................................................................................53
Figura 2.35 Comparao dos mtodos b e de representao da resistncia ao cisalhamento.................................................................................................................56
Figura 2.36 Efeito da coeso sobre os deslocamentos da zona reforada para
taludes de H = 10m, Si = 0,01 e (a) 45, (b) 60, (c) 70 e (d) 90, DANTAS
(2002)............................................................................................................................57
xv
Figura 2.37 Efeito da coeso sobre os deslocamentos da zona reforada para
taludes de, H = 10m, Si =1 e (a) 45, (b) 60, (c) 70 e (d) 90, DANTAS
(2002)............................................................................................................................58
Figura 2.38 Efeito da rigidez sobre os deslocamentos da zona reforada para
taludes de 45, H = 10m e valores de c/H de (a) 0,0, (b) 0,025, (c) 0,051 e (d) 0,102, DANTAS (2002).............................................................................................................58
Figura 2.39 Mtodos para medida de suco: a) sem contato solo-papel (suco
total) e b) com contato solo-papel (suco matricial)....................................................63
Figura 2.40 Curvas de calibrao para o papel filtro Whatman N 42, CHANDLER et al. (1992)...............................................................................................64
Figura 2.41 Alguns tipos de face (TATSUOKA, 1993)...............................................67
Figura 2.42 Esquema dos tipos de face (TATSUOKA, 1993)....................................68
Figura 2.41 Efeito da rigidez da face sobre as deformaes horizontais (HOWE e
HO, 1998)......................................................................................................................69
Figura 2.43 Relao entre a trao na conexo com a face e a trao mxima para
faces com diferentes graus de rigidez (SCHLOSSER, 1990).......................................70
Figura 2.44 Influncia da rigidez da face (EI) e dos reforos (Si) no somatrio das
foras de trao mximas nos reforos (LOIOLA, 2001)..............................................71
Figura 2.45 Influncia da rigidez da face na trao atuante nos reforos, sem a
compactao do solo, para os seguintes reforos: (a) Si =0,01; (b) Si =0,1; (c) Si = 1,0
(LOIOLA, 2001).............................................................................................................72
Figura 2.46 Caso em que TTR > TA > (TR + TW,max), conforme TATSUOKA (1993)....74
Figura 2.47 Distribuies extremas de tenses, padres A e B, segundo TATSUOKA
(1993)............................................................................................................................75
Figura 2.48 Muro de solo reforado: a) montagem em laboratrio, escala 1:1 e b)
foras verticais e horizontais mensuradas, BATHURST et al. (1999)...........................76
Figura 2.49 Posio dos pontos de trao mxima nas estruturas com 10m de altura,
com talude de: a) 45; b) 60; c) 70; d) 80; e) 90, (DANTAS e EHRLICH, 2000)......78
xvi
Figura 2.50 Grficos adimensionais da trao mxima no reforo: a) =60; b) =90, DANTAS e EHRLICH (2000).............................................................................79 Figura 2.51 Influncia da posio das sobrecargas de 100kPa, indicadas pelas
setas: a) b) c) d) e) montagem 5; f) g) h) i) j) montagem 4 (SARAMAGO,
2002).............................................................................................................................83
CAPTULO III TENSES INDUZIDAS PELA COMPACTAO EM MASSAS DE SOLOS
Figura 3.1 Densidade x profundidade x N de passadas (DAPPOLONIA et al., 1969).............................................................................................................................88
Figura 3.2 Densidade x profundidade (DAPPOLONIA et al., 1969)..........................88
Figura 3.3 Altura da camada x nmero de passadas para atingir dr=75%
(DAPPOLONIA et al., 1969).........................................................................................88
Figura 3.4 Tenses verticais x N de passadas do rolo (DAPPOLONIA et al., 1969).............................................................................................................................89
Figura 3.5a K0 x N de passadas, rolo de 5670 Kgf, (DAPPOLONIA et al., 1969).............................................................................................................................89
Figura 3.5b K0 x N de passadas, rolo de 2858 Kgf, (DAPPOLONIA et al., 1969).............................................................................................................................89
Figura 3.6 Acelerao e deslocamento do rolo ao longo do tempo (DAPPOLONIA et
al., 1969)........................................................................................................................90
Figura 3.7 - Efeito sobre a compactao: a) amplitude da tenso cisalhante; b) tenso
vertical; c) nmero de ciclos, (YOUD, 1972).................................................................92
Figura 3.7 - Efeito sobre a compactao: d) umidade da areia; e) expanso e
compresso durante a ciclagem, (YOUD, 1972)...........................................................93
Figura 3.8 Modelo histertico proposto por BROMS (1971)......................................96
xvii
Figura 3.9 Tenses iniciais durante a compactao: a) z zcr ; b) z > zcr, BROMS (1971)............................................................................................................................96
Figura 3.10 Caminho de tenses idealizado por INGOLD
(1979)............................................................................................................................98
Figura 3.11 Comparao entre tenses verticais previstas e medidas por: a)
FORSSBLAD (1965); b) DAPPOLONIA (1969); (apud INGOLD, 1979)...................100
Figura 3.12 Distribuio de tenso horizontal: a) para uma camada; b) caso geral
(zc
Figura 3.22 Clculo manual para estimativa de h (PECK e MESRI, 1987)...........116 Figura 3.23 Perfil tpico de h de acordo com a equao (3.36), (PECK e MESRI, 1987)...........................................................................................................................118
Figura 3.24 Comparao de tenses induzidas pela compactao calculadas
utilizando-se vrios mtodos (DUNCAN et al., 1991), com distncia do rolo face igual
a: 1,0 p; b) 0,0 p......................................................................................................121
Figura 3.25 Comparao entre tenses horizontais medidas e calculadas devido
compactao da areia CARDER et al. (1977).............................................................122
Figura 3.26 Comparao entre tenses horizontais medidas e calculadas devido
compactao de argila siltosa CARDER et al. (1978).................................................122
Figura 3.27 Influncia da compactao e rigidez dos reforos para taludes
reforados com diferentes inclinaes, alturas e valores de rigidez solo-reforo
(DANTAS e EHRLICH, 2000)......................................................................................127
Figura 3.28 Perfis de deslocamentos horizontais dos muros com face em alvenaria,
ao final da construo, BATHURST et al. (1999)........................................................130
Figura 3.29 Distribuio de deformaes ao final da construo para o muro 2,
BATHURST et al. (1999).............................................................................................131
Figura 3.30 Tmx versus profundidade equivalente com lao descarga-carga-
descarga para a 4 linha de reforo, muro n4, SARAMAGO (2002)..........................131
Figura 3.31 Log p versus deslocamentos horizontais da face do muro n5,
SARAMAGO (2002)....................................................................................................132
Figura 3.32 Carregamento versus recalque, THAMM et al. (1990)..........................134
Figura 3.33 Simulao do efeito da compactao em laboratrio (RICCIO FILHO,
2001)...........................................................................................................................136
CAPTULO IV
METODOLOGIAS PARA AVALIAO DE TENSES E DEFORMAES
xix
Figura 4.1 Mecanismo de equilbrio interno (EHRLICH e MITCHELL, 1994)..........139
Figura 4.2 Caminho de tenses considerado (EHRLICH e MITCHELL, 1994).......141
Figura 4.3 Caminho de tenses tpico para ensaio de histerese sob condio Ko
(CAMPANELLA e VAID, 1972)....................................................................................142
Figura 4.4 Zona plstica prxima rea de contato rolo-solo (EHRLICH e MITCHEL,
1994)...........................................................................................................................144
Figuras 4.5a, b, c bacos para determinao do mximo esforo de trao no
reforo (EHRLICH e MITCHELL, 1994).....................................................................150
Figura 4.6 bacos para a determinao da mxima tenso de trao atuante nos
reforos (DANTAS e EHRLICH, 1999)........................................................................151
Figura 4.7a Influncia tpica da compactao e rigidez do reforo
(EHRLICH e MITCHELL, 1994)...................................................................................152
Figura 4.7b Valores medidos de empuxo lateral e calculados por EHRLICH e
MITCHELL (1994) para um muro de solo reforado...................................................153
Figura 4.8 Equilbrio interno (DANTAS 1998).........................................................154
Figura 4.9 Fator de ajuste da tenso cisalhante (DANTAS, 1998)..........................155
Figura 4.10 Crculo de Mohr de um elemento de solo prximo ao ponto de mxima
trao (DANTAS 1998)................................................................................................157
Figura 4.11 Caminho de tenses imposto ao elemento de solo no ponto de mximo
(DANTAS,1998)...........................................................................................................161
Figura 4.12 bacos adimensionais para taludes 1 (H): 1 (V); 45,0, DANTAS e
EHRLICH (2000).........................................................................................................166
Figura 4.13 bacos adimensionais para taludes 1 (H): 2 (V); 63,4, DANTAS e
EHRLICH (2000).........................................................................................................167
Figura 4.14 bacos adimensionais para taludes 1 (H): 3 (V); 71,6, DANTAS e
EHRLICH (2000).........................................................................................................168
Figura 4.15 Lugar geomtrico dos pontos de trao mxima..................................169
xx
Figura 4.16 Grficos adimensionais da trao mxima no reforo nos taludes de 45
e 60 (DANTAS e EHRLICH, 2000).............................................................................171
Figura 4.17 Grficos adimensionais da trao mxima no reforo nos taludes de 70
e 90 (DANTAS e EHRLICH, 2000).............................................................................172
Figura 4.18 Grficos adimensionais da trao mxima no reforo incluindo o efeito
da compactao (DANTAS e EHRLICH, 2000)..........................................................173
Figura 4.19 Elemento de solo reforado (ABRAMENTO e WHITTLE, 1993)..........174
Figura 4.20 Elemento de solo reforado (SILVA e ABRAMENTO, 1996)................176
Figura 4.21 Resultados Experimentais versus anlise shear-lag para uma
sobrecarga de 12 kPa (SILVA e ABRAMENTO, 1996)...............................................178
Figura 4.22 Resultados Experimentais versus anlise shear-lag para uma
sobrecarga de 50 kPa (SILVA e ABRAMENTO, 1996)...............................................179
Figura 4.23 Cargas normalizadas nos reforos (medidas) como funo da
profundidade normalizada, ALLEN et al. (2003).........................................................182
Figura 4.24 Mecanismo de estabilidade interna.......................................................186
Figura 4.25 baco para determinao da resistncia trao do reforo
requerida.....................................................................................................................186
Figura 4.26 Distribuio de tenses ao longo dos reforos.....................................188
Figura 4.27 Deformaes em um muro de solo reforado: a) na base; b) no interior
(EHRLICH, 1995)........................................................................................................190
Figura 4.28 Deformaes provocadas pela distenso dos reforos para os casos
com e sem compactao do solo (EHRLICH, 1995)...................................................190
Figura 4.29 Muro de solo reforado considerado para efeito de anlise (SAWICKI,
1999)...........................................................................................................................193
Figura 4.30 Distribuio da tenso de trao ao longo do reforo (SAWICKI,
1999)...........................................................................................................................194
Figura 4.31 Modelo reolgico adotado por SAWICKI (1999)...................................194
xxi
CAPTULO V MATERIAL E MTODO
Figura 5.1a Vista geral do local da obra instrumentada, So Jos dos Campos So
Paulo...........................................................................................................................197
Figura 5.1b Concepo bsica da obra instrumentada............................................198
Figura 5.2 Solos utilizados no aterro........................................................................199
Figura 5.3 Perfil esquemtico da seo instrumentada e legenda...........................206
Figura 5.4 Vista (esquemtica) em planta da camada nmero 3.............................207
Figura 5.5 Vista (esquemtica) em planta da camada nmero 12...........................208
Figura 5.6 Muro ao final da construo: sadas externas dos cabos da
instrumentao, sistema de aquisio de dados e posio das geogrelhas
instrumentadas............................................................................................................209
Figura 5.7 Faixa de reforo instrumentado com 0,5m de largura posicionado sobre
camada compactada do aterro reforado....................................................................210
Figura 5.8 Clulas de carga para medio da trao nos reforos..........................215
Figura 5.9 Clulas de carga para medio da trao nos reforos, detalhe para a
liberdade de movimentao........................................................................................215
Figura 5.10 Corte longitudinal passando pelo centro de gravidade da clula
(dimenses em dcimos de mm)................................................................................216
Figura 5.11 Presilhas para conectar as clulas de carga s talas de fixao do
reforo.........................................................................................................................216
Figura 5.12 Corpos das clulas de carga................................................................216
Figura 5.13 Clula de carga (prottipo)....................................................................217
Figura 5.14 Preparao da lixa nos trilhos, em uma de suas faces.........................217
Figura 5.15 Rtula para ligao entre a clula de carga e o restante do conjunto de
medio de carga no reforo......................................................................................217
Figura 5.16 Sistema de medio de trao utilizando 2 clulas por conjunto.........218
xxii
Figura 5.17 Disposio possveis de clulas de carga de acordo com a distribuio
esperada de carga no reforo.....................................................................................218
Figura 5.18 Fora mobilizada na clula durante etapa construtiva (teste com conjunto
isolado, sem geossinttico acoplado)..........................................................................220
Figura 5.19 Fora mobilizada nas clulas durante aplicao de ciclos de
carregamento vertical (teste com conjunto isolado, sem geossinttico acoplado)......220
Figura 5.20 Estabilizao da voltagem e temperatura da clula ao ar com o
tempo...........................................................................................................................221
Figura 5.21 Redistribuio de tenses sobre duas clulas (BROWN, 1974): a)
relao geomtrica alta; b) relao geomtrica baixa.................................................223
Figura 5.22 Cmara da clula de presso total........................................................225
Figura 5.23 Clulas de tenso total..........................................................................226
Figura 5.24 Curvas de calibrao de uma clula de tenso total (cmara e
transdutor) e apenas do transdutor de presso..........................................................226
Figura 5.25 Sistema para calibrao das clulas de tenso total............................227
Figura 5.26 Clulas de presso total (prottipos) ensaiadas na rea de modelos
fsicos..........................................................................................................................228
Figura 5.27 Curvas de calibrao da clula e do transdutor de presso.................228
Figura 5.28 Posicionamento das clulas de tenso total no campo........................229
Figura 5.29 Desenho esquemtico do sistema de medio de esforos na
face..............................................................................................................................231
Figura 5.30 Bloco e suas clulas metal utilizado para monitorar os esforos na
face..............................................................................................................................232
Figura 5.31 Bloco de metal montado para monitorar os esforos na
face..............................................................................................................................232
Figura 5.32 - Clulas de Carga da Base: dimenses e disposio dos
extensmetros.............................................................................................................233
xxiii
Figura 5.33 Montagem em campo do bloco instrumentado: a) posicionamento do
bloco; b) posicionamento das clulas com lubrificao no topo e na base; c)ajuste da
posio das clulas; d) posicionamento final do bloco................................................234
Figura 5.34 - (a) Placa magntica de recalque, dimenses 300mm x 300mm x 25mm;
b) sonda e placa magntica posicionada no aterro.....................................................236
Figura 5.35 - Esquema de leitura da placa magntica................................................237
Figura 5.36 - Posio dos inclinmetros de face e aterro, com posio do inclinmetro
de aterro pretendida inicialmente................................................................................239
Figura 5.37 Tubos de Inclinmetro instalados no muro de solo reforado e
aterro...........................................................................................................................239
Figura 5.38 Posicionamento dos tubos de inclinmetro...........................................240
Figura 5.39 Fixao do tubo de inclinmetro sobre a laje: a) perfurao do furo para
insero do parafuso; b) chumbadores qumicos para fixar o parafuso; c) fixao do
parafuso; d) posicionamento do apoio para o tubo; e) insero do m de referncia
para as placas magnticas; f) instalao do tudo de inclinmetro..............................241
Figura 5.40 Concepo bsica de um tensimetro..................................................243
Figura 5.41 Sistema de extensmetros mecnicos (BENJAMIM et al., 2005).........244
Figura 5.42 Representao esquemtica do posicionamento dos extensmetros no
reforo.........................................................................................................................245
Figura 5.43 Conjunto nmero 1 de extensmetros mecnicos, instalados no reforo
assente sobre a camada n 6......................................................................................246 Figura 5.44 Conjunto nmero 2 de extensmetros mecnicos, instalados no reforo
assente sobre a camada n 9......................................................................................246 Figura 5.45 - Extensmetros mecnicos: a) instalao do extensmetro 1; b)
instalao extensmetro nmero 2; c) conjunto de fios do extensmetro nmero 1; d)
conjunto de fios do extensmetro nmero 2...............................................................247
Figura 5.46 Marcos topogrficos localizados na face..............................................249
xxiv
CAPTULO VI RESULTADOS E DISCUSSES
Figura 6.1 Curvas granulomtricas dos dois solos empregados na construo do
muro............................................................................................................................252
Figura 6.2 Pontos de mxima resistncia para argila arenosa amarela ensaios
triaxiais tipo CW, convencionais, no saturados e drenados.....................................256
Figura 6.3 Pontos de mxima resistncia para argila arenosa vermelha ensaios
triaxiais tipo CW, convencionais, no saturados e drenados......................................256
Figura 6.4 Pontos de mxima resistncia para argila arenosa amarela ensaios
triaxiais tipo CW, na condio de deformao plana, no saturados e drenados.......257
Figura 6.5 Pontos de mxima resistncia para argila arenosa vermelha ensaios
triaxiais tipo CW, na condio de deformao plana, no saturados e drenados.......257
Figura 6.6 Curva Caracterstica, argila arenosa amarela, anel AA_1......................261
Figura 6.7 Curva Caracterstica, a argila arenosa amarela, anel AA_2...................261
Figura 6.8 Curva Caracterstica, argila arenosa vermelha, anel AV_1....................262
Figura 6.9 Curva Caracterstica, argila arenosa vermelha, anel AV_2....................262
Figura 6.10 Curva Caracterstica, argila arenosa amarela.......................................263
Figura 6.11 Curva Caracterstica, argila arenosa vermelha.....................................263
Figura 6.12 Distribuio de trao medida ao longo do reforo R1 (posicionado na
camada n 3), em diferentes etapas construtivas.......................................................268 Figura 6.13 Distribuio de trao medida ao longo do reforo R2A (posicionado
sobre a camada n 12), em diferentes etapas construtivas........................................268 Figura 6.14 Distribuio de trao medida ao longo do reforo R2B (posicionado
sobre a camada n 12), em diferentes etapas construtivas........................................269 Figura 6.15 Distribuio de trao medida ao longo do reforo R3 (posicionado sobre
a camada n 15), em diferentes etapas construtivas.................................................269
xxv
Figura 6.16 Distribuio de trao ao longo do reforo R4 (posicionado sobre a
camada n 17), em diferentes etapas construtivas.....................................................270 Figura 6.17 Posicionamento das clulas no reforo R4 (faixa de 0,5m)..................271
Figura 6.18 Fora nas clulas de carga do reforo R4, aps lanamento da camada
19 e posterior compactao desta (antes, durante e aps a compactao)...............271
Figura 6.19 Acrscimos de cargas medidas no reforo R4, durante e aps a
compactao da camada 19.......................................................................................272
Figura 6.20 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n 12, aps a compactao da camada n 13..................................................................................274 Figura 6.21 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n 12, aps compactao da camada n 14...................................................................................274 Figura 6.22 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n 12, aps compactao da camada n 16...................................................................................275 Figura 6.23 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n 12, aps compactao da camada n 18...................................................................................275 Figura 6.24 Trao nos reforos R2A e R2B posicionados na camada n12, aps compactao da camada n 19...................................................................................276 Figura 6.25 Trao nos reforos R2A e R2B, posicionados na camada n 12, aps compactao da camada n 20...................................................................................276 Figura 6.26 Trao nos reforos R2A e R2B, posicionado na camada n12, aps compactao da camada n 21...................................................................................276 Figura 6.27 Trao mxima no reforo com relao profundidade ao final da
obra.............................................................................................................................277
Figura 6.28 Variao do coeficiente de empuxo lateral K (medido) com a
profundidade, durante construo e ao final..............................................................278
Figura 6.29 Trao mxima medida nos reforos versus altura do aterro ao final da
construo normalizada..............................................................................................279
xxvi
Figura 6.30 Posio da trao mxima no reforo com relao profundidade ao
final da obra e superfcies potenciais de ruptura segundo Rankine para cada condio
analisada.....................................................................................................................280
Figura 6.31 Evoluo da posio do ponto de trao mxima nos reforos em
relao superfcie, nas diferentes fases construtivas...............................................281
Figura 6.32 Deslocamentos horizontais relativos aos inclinmetros: a) de aterro; b)
de face 1 e 2................................................................................................................283
Figura 6.33 a) Deslocamento da face medido por meio de topografia, e b) alteamento
do muro versus tempo.................................................................................................285
Figura 6.34 Deslocamento horizontal na face do muro ao final da construo........285
Figura 6.35 Deslocamentos horizontais medidos pelos inclinmetros (FACE 1 e 2) e
por topografia..............................................................................................................286
Figura 6.36 Deformao especfica do reforo da camada nmero 6 (extensmetro
mecnico nmero 1)....................................................................................................288
Figura 6.37 Deformao especfica no reforo da camada nmero 9 (extensmetro
mecnico nmero 2)....................................................................................................288
Figura 6.38 Deformaes mensuradas pelos extensmetros (aps lanamento e
compactao da segunda camada em diante), calculadas a partir de valores de trao
medidos ( = T(Max medido)/J) e calculadas por (x =
T/J).............................................289
Figura 6.39 Trao entre o final do primeiro lanamento e compactao de uma
camada at o final da obra..........................................................................................290
Figura 6.40 Porcentagem da trao mobilizada com relao resistncia nominal do
reforo versus a deformao inferida, x = Tmx medido
/J..............................................290
Figura 6.41 Deslocamentos verticais medidos pelas placas magnticas locadas no
aterro e prximas face..............................................................................................293
xxvii
Figura 6.42 Foras verticais e horizontais atuantes no bloco instrumentado..........295
Figura 6.43 Foras verticais e horizontais atuantes no blocoinstrumentado............295
Figura 6.44 Evoluo da fora horizontal com relao vertical.............................296
Figura 6.45 Tenses verticais prximas fundao do muro (clulas instaladas
sobre a camada nmero 3).........................................................................................298
Figura 6.46 Tenses verticais medidas normalizadas em relao s tenses verticais
tericas, considerando ou no a proposta de Meyerhof com parmetros de resistncia
sob condio de deformao plana............................................................................299
Figura 6.47 Tenses verticais medidas normalizadas em relao s tenses verticais
tericas, considerando ou no a proposta de Meyerhof com parmetros de resistncia
sob condio de simetria axial....................................................................................299
Figura 6.48 Tenses Verticais Medidas e Tericas ( = z)................................300 Figura 6.49 Distribuio de tenses verticais atuantes na camada n 3, a 0,60m da
fundao do muro.......................................................................................................300
Figura 6.50 Foras atuantes nos reforos e bloco inferior da face..........................303
Figura 6.51 Traes nos reforos medidas e calculadas pelo mtodo EHRLICH e
MITCHELL (1994), para as condies de deformao plana e de simetria axial,
considerando-se ou no a fora horizontal medida no bloco instrumentado..............306
Figura 6.52 Valores de Tmx medidos e calculados com base nos parmetros de
ensaios triaxiais de deformao plana, sem considerar a Fh medida pelo bloco........307
Figura 6.53 Valores de Tmx medidos e calculados com base nos parmetros de
ensaios triaxiais convencionais, sem considerar a Fh medida pelo bloco...................308
Figura 6.54 Valores de Tmx medidos e calculados com base nos parmetros de
ensaios triaxiais de deformao plana, considerando a Fh medida pelo bloco...........308
Figura 6.55 Valores de Tmx medidos e calculados com base nos parmetros de
ensaios triaxiais convencionais, considerando a Fh medida pelo bloco......................309
xxviii
Figura 6.56 Traes mximas medidas e calculadas para diferentes valores de
coeso do solo, (deformao plana, sem considerar Fh medida pelo bloco)..............310
Figura 6.57 Traes mximas medidas e calculadas para diferentes valores de
coeso do solo, (simetria axial, sem considerar Fh medida pelo bloco)......................311
Figura 6.58 Traes mximas medidas e calculadas para diferentes valores de
coeso do solo, (deformao plana, considerando Fh medida pelo bloco).................311
Figura 6.59 Traes mximas medidas e calculadas para diferentes valores de
coeso do solo, (simetria axial, considerando Fh medida pelo bloco).........................312
Figura 6.60 Trao mxima calculada para diferentes valores de coeso do solo
(deformao plana, sem considerar Fh medida pelo bloco)........................................313
Figura 6.61 Trao mxima calculada para diferentes valores de coeso do solo
(simetria axial, sem considerar Fh medida pelo bloco)................................................313
Figura 6.62 Trao mxima calculada para diferentes valores de coeses do solo
(deformao plana, considerando Fh medida pelo bloco)...........................................314
Figura 6.63 Trao mxima calculada para diferentes valores de coeses do solo
(simetria axial, considerando Fh medida pelo bloco)...................................................314
Figura 6.64 Trao mxima calculada para diferentes valores de tenso vertical
induzida pela compactao condio de deformao plana e considerando a
contribuio da face....................................................................................................316
Figura 6.65 Trao mxima para diferentes valores de ngulo de atrito relativos ao
momento da compactao condio de deformao plana e considerando a
contribuio da face....................................................................................................317
Figura 6.66 Parmetros de resistncia do solo durante e aps a compactao
condio de deformao plana, argila arenosa amarela............................................317
Figura 6.67 Distribuio da trao calculada pelo mtodo K-stiffness ao longo da
profundidade e traes medidas.................................................................................320
xxix
Figura 6.68 Distribuio da Trao com a profundidade, clculo com base na teoria
de Rankine, para a condio de deformao plana e considerando a fora horizontal
medida pelo bloco.......................................................................................................322
Figura 6.69 Distribuio da Trao com a profundidade, clculo com base na teoria
de Rankine, para condio de simetria axial e considerando a fora horizontal medida
pelo bloco....................................................................................................................323
Figura 6.70 Trao nos reforos medidas e calculadas pelo mtodo Leshchinsky e
Boedeker (1989), para as condies de simetria axial e deformao plana,
desconsiderando a contribuio da face....................................................................325
Figura 6.71 Trao nos reforos medidas e calculadas pelo mtodo Leshchinsky e
Boedeker (1989), para as condies de simetria axial e deformao plana,
considerando a contribuio da face.........................................................................326
Figura 6.72 Somatrio de valores medidos e calculados por diversas metodologias,
na situao de deformao plana e considerando a Fh medida pelo bloco
instrumentado..............................................................................................................328
Figura 6.73 Somatrio de valores medidos e calculados por diversas metodologias,
na situao de simetria axial e considerando a Fh medida pelo bloco
instrumentado..............................................................................................................328
Figura 6.74 Somatrio de valores medidos e calculados por diversas metodologias,
na situao de deformao plana desconsiderando a Fh medida pelo bloco
instrumentado..............................................................................................................329
Figura 6.75 Somatrio de valores medidos e calculados por diversas metodologias,
na situao de simetria axial desconsiderando a Fh medida pelo bloco
instrumentado..............................................................................................................329
Figura 6.76 Valores de trao ao longo da profundidade, calculados por diversas
metodologias, nas condies de simetria axial e deformao plana, sem considerar a
Fh medida pelo bloco instrumentado...........................................................................329
xxx
Figura 6.77 Valores de trao ao longo da profundidade, calculados por diversas
metodologias, nas condies de simetria axial e deformao plana, considerando a Fh
medida pelo bloco instrumentado................................................................................330
Figura 6.78 Deformaes medidas na face (topografia) e calculadas (V) por
EHRLICH (1995) a partir das traes calculadas por EHRLICH e MITCHELL (1994),
considerando ou no a contribuio da face e a condio K0 de empuxo lateral.......333
Figura 6.79 Deformaes medidas na face (topografia) e calculadas (V) por
EHRLICH (1995) a partir das traes calculadas por EHRLICH e MITCHELL (1994),
considerando ou no a contribuio da face e a condio Ka de empuxo lateral.......334
Figura 6.80 Deformaes da face calculadas por camada isolada (Vzr) pela
metodologia proposta por EHRLICH (1995) com base nas traes calculadas por
EHRLICH e MITCHELL (1994)....................................................................................335
Figura 6.81 Trao no reforo real e hipottica, reforo R3 caso em que a trao
real superestimada...................................................................................................337
Figura 6.82 Trao no reforo real e hipottica, reforo R2B caso em que a trao
real se aproxima da distribuio hipottica.................................................................337
Figura 6.83 Compatibilidade de deformao e tenso solo-reforo, curva do solo
(argila arenosa amarela) relativa condio de simetria axial...................................339
APNDICES APNDICE A Figura A.1 Curvas de calibrao das clulas de carga (1 a 6) dos reforos............369
Figura A.2 Curvas de calibrao das clulas de carga (7 a 12) dos reforos..........370
Figura A.3 Curvas de calibrao das clulas de carga (13 a 18) dos reforos........371
Figura A.4 Curvas de calibrao das clulas de carga (19 a 24) dos reforos........372
Figura A.5 Curvas de calibrao das clulas de carga (25 a 30) dos reforos........373
Figura A.6 Curvas de calibrao das clulas de carga (31 a 36) dos reforos........374
xxxi
Figura A.7 Curvas de calibrao das clulas de carga (37 a 40) dos reforos........375
Figura A.8 Curva de calibrao para a clula 1 do bloco instrumentado.................376
Figura A.9 Curva de calibrao para a clula 2 do bloco instrumentado.................376
Figura A.10 Curva de calibrao para a clula 3 do bloco instrumentado...............377
Figura A.11 Curva de calibrao para a clula 4 do bloco instrumentado...............377
Figura A.12 Curva de calibrao para a clula 5 do bloco instrumentado...............377
Figura A.13 Curva de calibrao para a clula 6 do bloco instrumentado...............378
Figura A.14 Calibrao da clula de tenso total N1...............................................378
Figura A.15 Calibrao da clula de tenso total N2...............................................379
Figura A.16 Calibrao da clula de tenso total N3...............................................379
Figura A.17 Calibrao da clula de tenso total N4...............................................380
Figura A.18 Calibrao da clula de tenso total N5...............................................380
Figura A.19 Estabilizao trmica para prottipo de clula A..................................382
Figura A.20 Estabilizao trmica para prottipo de clula B...................................382
Figura A.21 Curva de estabilizao e correo da leitura das clulas.....................383
Figura A.22 Curva de estabilizao das clulas C1 C8, reforo R1......................385
Figura A.23 Curva de estabilizao das clulas C9 C16, reforo R2A.................385
Figura A.24 Curva de estabilizao das clulas C17 C24, reforo R2B...............385
Figura A.25 Curva de estabilizao das clulas C25 C32, reforo R3..................386
Figura A.26 Curva de estabilizao das clulas C33 C40, reforo R4..................386
APNDICE B
Figura B.1 Desenho esquemtico do sistema de saturao e calibrao dos
tensimetros................................................................................................................391
Figura B.2 Representao de uma curva de calibrao positiva e negativa (rebatida)
para um tensimetro equipado com transdutor ASCHROFT K1.................................392
xxxii
Figura B.3 Curvas de calibrao para o tensimetro WIKA S-10 com pedra de 15bar
e transdutor WIKA S-10...............................................................................................393
Figura B.4 Ensaio de ciclagem no tensimetro WIKA S-10.....................................394
Figura B.5 Ramo negativo da curva de calibrao do tensimetro WIKA S-10 com
pedra de 15bar............................................................................................................395
Figura B.6 Posicionamento dos tensimetros no muro............................................397
Figura B.7 Valores de suco obtidos pelos tensimetros durante o perodo
construtivo do muro.....................................................................................................398
APNDICE D
Figura D.1 Curvas tenso desvio versus deformao axial, argila arenosa amarela,
condio de deformao plana...................................................................................419
Figura D.2 Curvas deformao volumtrica especfica versus deformao axial,
argila arenosa amarela, condio de deformao plana.............................................419
Figura D.3 Curvas de poro-presso versus deformao axial especfica, argila
arenosa amarela, condio de deformao plana......................................................420
Figura D.4 Evoluo da poro-presso com o tempo, argila arenosa amarela,
conf. = 50 kPa 100kPa e 200 kPa, condio de deformao plana.............................420 Figura D.5 Curvas tenso desvio versus deformao axial, argila arenosa vermelha,
condio de deformao plana...................................................................................421
Figura D.6 Curvas deformao volumtrica especfica versus deformao axial,
argila arenosa vermelha, condio de deformao plana...........................................421
Figura D.7 Curvas de poro-presso versus deformao axial especfica, argila
arenosa vermelha, condio de deformao plana....................................................422
Figura D.8 Evoluo da poro-presso com o tempo, argila arenosa vermelha,
conf. = 50 kPa, 100 kPa e 200 kPa, condio de deformao plana...........................422
xxxiii
Figura D.9 Curvas tenso desvio versus deformao axial, argila arenosa amarela,
condio de simetria axial...........................................................................................423
Figura D.10 Curvas deformao volumtrica especfica versus deformao axial,
argila arenosa amarela, condio de simetria axial....................................................423
Figura D.11 Curvas de poro-presso versus deformao axial especfica, argila
arenosa amarela, condio de simetria axial..............................................................424
Figura D.12 Evoluo da poro-presso com o tempo, argila arenosa amarela,
conf. = 50 kPa, 100kPa e 200kPa, condio de simetria axial....................................424 Figura D.13 Curvas tenso desvio versus deformao axial, argila arenosa vermelha,
condio de simetria axial...........................................................................................425
Figura D.14 Curvas deformao volumtrica especfica versus deformao axial,
argila arenosa vermelha, condio de simetria axial...................................................425
Figura D.15 Curvas de poro-presso versus deformao axial especfica, argila
arenosa vermelha, condio de simetria axial............................................................426
Figura D.16 Evoluo da poro-presso, argila arenosa vermelha, conf. = 50 kPa, 100kPa e 200 kPa, condio de simetria axial............................................................426
Figura D.17 Trajetria de tenses totais e efetivas, argila arenosa amarela, condio
de deformao plana...................................................................................................428
Figura D.18 Trajetria de tenses totais e efetivas, argila arenosa vermelha,
condio de deformao plana...................................................................................428
Figura D.19 Trajetria de tenses totais e efetivas, argila arenosa amarela, condio
de simetria axial...........................................................................................................429
Figura D.20 Trajetria de tenses totais e efetivas, argila arenosa vermelha,
condio de simetria axial...........................................................................................429
xxxiv
APNDICE E
Figura E.1 Curvas tenso desvio x deformao axial e ajustes hiperblicos ensaios
triaxiais na argila arenosa amarela, condio de deformao plana..........................431
Figura E.2 Curvas tenso desvio x deformao axial e ajustes hiperblicos ensaios
triaxiais na argila arenosa vermelha, condio de deformao plana........................431
Figura E.3 Curvas tenso desvio x deformao axial e ajustes hiperblicos ensaios
triaxiais na argila arenosa amarela, condio de simetria axial..................................432
Figura E.4 Curvas tenso desvio x deformao axial e ajustes hiperblicos ensaios
triaxiais na argila arenosa vermelha, condio de simetria axial................................432
Figura E.5 Determinao dos parmetros hiperblicos n e k ensaios triaxiais na
argila arenosa amarela, condio de deformao plana.............................................433
Figura E.6 Determinao dos parmetros hiperblicos n e k ensaios triaxiais na
argila arenosa vermelha, condio de deformao plana...........................................433
Figura E.7 Determinao dos parmetros hiperblicos n e k ensaios triaxiais na
argila arenosa amarela, condio de simetria axial....................................................434
Figura E.8 Determinao dos parmetros hiperblicos n e k ensaios triaxiais na
argila arenosa vermelha, condio de simetria axial...................................................434
APNDICE F
Figura F.1 Zona plstica prxima rea de contato rolo-solo (EHRLICH e MITCHEL,
1994)............437
APNDICE G
Figura G.1 Variao de coeso entre traes medidas e calculadas......................441
xxxv
Lista de Tabelas
CAPTULO II COMPORTAMENTO MECNICO DE MASSAS DE SOLOS REFORADOS
Tabela 2.1 Algumas equaes utilizadas para representar a curva de reteno de
determinado solo...........................................................................................................35
Tabela 2.2 Alguns Estudos de Caso em Muros de Solo Reforado com Utilizao de
Solos com Finos............................................................................................................60
Tabela 2.3 Classificao das faces conforme a rigidez (TATSUOKA, 1993).............68
CAPTULO III TENSES INDUZIDAS PELA COMPACTAO EM MASSAS DE SOLOS
Tabela 3.1 Parmetros do modelo histertico de carga/descarga sob condio K0
(DUNCAN e SEED, 1986)...........................................................................................104
Tabela 3.2 Definies do modelo histertico (DUNCAN e SEED, 1986).................106
Tabela 3.3 Parmetros da conteno simulada por DUNCAN e SEED (1986).......114
Tabela 3.4 Caractersticas das pesquisas realizadas por BATHURST et al. (1999) e
SARAMAGO (2002)....................................................................................................128
Tabela 3.5 Caractersticas dos muros ensaiados por BARBOSA (2003)................132
CAPTULO IV METODOLOGIAS PARA AVALIAO DE TENSES E DEFORMAES
Tabela 4.1 Valores de Si para diferentes materiais de reforo.................................147
Tabela 4.2 Movimentaes calculadas (EHRLICH, 1995).......................................192
xxxvi
CAPTULO V MATERIAL E MTODO
Tabela 5.1 Programa de ensaios de caracterizao................................................199
Tabela 5.2 Ensaios de curva de reteno de gua..................................................201
Tabela 5.3 Programa de ensaios triaxiais tipo CW, nas condies de deformao
plana (DP) e de simetria axial (CV).............................................................................204
Tabela 5.4 Especificaes dos reforos utilizados no muro reforado....................211
Tabela 5.5 Especificaes da rtula tbs6.................................................................213
Tabela 5.6 Caractersticas do extensmetro utilizado............................................214
Tabela 5.7 Caractersticas do Termopar..................................................................248
CAPTULO VI RESULTADOS E DISCUSSES
Tabela 6.1 Resultados dos ensaios de caracterizao............................................251
Tabela 6.2 Porcentagens de materiais obtidos nas anlises granulomtricas.........251
Tabela 6.3 Caractersticas dos corpos de prova submetidos a ensaios triaxiais e de
curva caracterstica.....................................................................................................252
Tabela 6.4 ndices fsicos dos corpos de prova submetidos a ensaios triaxiais......253
Tabela 6.5 ndices fsicos dos corpos de prova submetidos a ensaios triaxiais
(continuao)..............................................................................................................254
Tabela 6.6 Resistncia ao cisalhamento dos solos ensaiados e valores de densidade
do solo.........................................................................................................................258
Tabela 6.7 Parmetros de moldagem dos anis......................................................260
Tabela 6.8 Parmetros de ajuste utilizados pelo modelo de VAN GENUTCHEN
(1980).........................................................................................................................260
Tabela 6.9 Suces matriciais na umidade de moldagem obtidas diretamente nos
pontos experimentais e atravs da curva de ajuste....................................................264
xxxvii
Tabela 6.10 Resultados de ensaios de campo........................................................266
Tabela 6.11 Resultados de ensaios de campo (continuao).................................267
Tabela 6.12 Valores de v e excentricidades (e)......................................................302 Tabela 6.13 Tenses induzidas pela compactao de acordo com o solo e tipo de
ensaio efetuado...........................................................................................................306
Tabela 6.14 Variao entre as suces matriciais de campo e laboratrio, sem
considerar a contribuio da face................................................................................315
Tabela 6.15 Variao entre as suces matriciais de campo e laboratrio,
considerando a contribuio da face...........................................................................315
Tabela 6.16 Parmetros de entrada no mtodo BATHURST et al. (2003)..............318
Tabela 6.17 Parmetros de entrada no mtodo BATHURST et al. (2003)..............319
Tabela 6.18 Fatores de influncia utilizados no mtodo BATHURST et al.
(2003)..........................................................................................................................319
Tabela 6.19 Traes nos reforos calculadas a partir do mtodo BATHURST et al.
(2003), considerando a condio de deformao plana.............................................319
Tabela 6.20 dados de entrada utilizados no mtodo Leshchinsky e Boedeker
(1989)..........................................................................................................................324
Tabela 6.21 Traes nos reforos calculadas atravs do mtodo de LESHCHINSKY
e BOEDEKER (1989) e parmetros de ensaios de deformao
plana............................................................................................................................324
Tabela 6.22 Traes nos reforos calculadas atravs do mtodo de LESHCHINSKY
e BOEDEKER (1989) e parmetros de ensaios de simetria axial...............................325
Tabela 6.23 Movimentaes (deflexo, distoro e distenso) no topo do muro, com
Vs e Vf calculadas considerando a condio K0 de empuxo lateral.............................336
Tabela 6.24 Movimentaes (deflexo, distoro e distenso) no topo do muro, com
Vs e Vf calculadas considerando a condio Ka de empuxo lateral.............................336
xxxviii
APNDICES APNDICE A
Tabela A.1 Constantes das clulas de carga fabricadas e coeficientes de
correlao....................................................................................................................368
Tabela A.2 Constantes e coeficientes de correlao...............................................376
Tabela A.3 Constantes obtidas paras as clulas.....................................................381
APNDICE B
Tabela B.1 Caractersticas das pedras porosas.......................................................396
APNDICE D Tabela D.1 Tempo decorrido aps cada estgio* dos ensaios................................427
APNDICE E
Tabela E.1 Parmetros hiperblicos........................................................................430
APNDICE F
Tabela F.1 Caractersticas do rolo compactador CA 250 PD...................................436
Tabela F.2 Parmetros para clculo de zc,i e valores obtidos para zc,i................438 Tabela F.3 Profundidade de influncia da compactao ZC.....................................439
xxxix
Captulo I
INTRODUO
I.1 Motivao da pesquisa
Foi efetuado um estudo numa via de ligao entre as rodovias Presidente Dutra
e Carvalho Pinto (SP-070). A obra em questo constitui-se de um muro de solo
residual com finos reforado que contm parte do aterro sobre o qual a via foi
construda.
Buscou-se o monitoramento de uma estrutura real de solo reforado sob
condies reais de campo com o intuito de avaliar aspectos que, em maior ou menor
grau, exercem influncia nas tenses e deformaes nesse tipo de obra.
A suco pode representar importante fator estabilizador em estruturas de solo
reforado, tal como assinalam resultados de obras monitoradas (CARVALHO et al,
1986; EHRLICH et al. 1992; EHRLICH et al, 1994; BRUNO e EHRLICH, 1997).
Estudos numricos efetuados por DANTAS (2004) incluindo a coeso do solo indicam
efeitos benficos desse fator, capaz de promover a reduo na trao atuante nos
reforos e a diminuio das deformaes da massa de solo reforado. A constncia de
um valor de suco ao longo do tempo, viabilizada por um sistema de drenagem
confivel, pode gerar coeso aparente significativa na matriz de solo e at mesmo um
1
incremento no ngulo de atrito, conduzindo a um incremento na resistncia ao
cisalhamento deste material.
A face em um muro de solo reforado pode ou no desempenhar funo
estrutural relevante. Conforme sua rigidez este elemento pode absorver esforos
horizontais e verticais provenientes do processo de construo do aterro. Esta
absoro pode conduzir a redues significativas nas tenses de trao atuantes nos
reforos como mostra o trabalho de LOIOLA (2001), por exemplo. Deformaes
externas da face, associadas ao processo construtivo e perodo ps-construtivo,
tambm apresentam relao com a rigidez deste elemento construtivo. Metodologias
de clculo com base dedutiva, em geral, no consideram os efeitos da rigidez deste
elemento na tenso de trao prevista para os reforos (EHRLICH e MITCHELL, 1994,
SILVA E ABRAMENTO, 1996, entre outras), ao passo que se pode citar metodologia
com base indutiva (BATHURST et al., 2003) que contempla tal condio, restrita a um
certo universo de situaes.
O projeto de um muro de solo reforado envolve anlises capazes de antever o
comportamento da estrutura. Os clculos requerem as propriedades mecnicas dos
materiais envolvidos reforos e solos de aterro. No caso da determinao das
propriedades mecnicas do solo, conveniente submeter tal material, quando
ensaiado em laboratrio, s condies de contorno que melhor representem a
situao de campo. A condio de contorno adotada nos ensaios (deformao plana
ou simetria axial) pode representar significativa variao nos parmetros determinados
e nos resultados das anlises que por ventura utilizem tais parmetros como
referncia. Em linhas gerais, nas anlises utilizam-se parmetros de solos obtidos em
ensaios de compresso triaxial com simetria axial. No entanto, num muro retilneo cujo
comprimento seja muito superior s demais dimenses, a condio de deformao
plana pode ser mais representativa.
A compactao, dependendo de sua magnitude, altera o estado tensional do
sistema solo-reforo de forma permanente, ou seja, provoca efeitos em parte
2
irreversveis. A compactao provoca um aumento das mximas tenses de trao
atuantes nos reforos, sendo que a magnitude dessas tenses depende da resistncia
ao cisalhamento do solo. SARAMAGO (2002) comprova experimentalmente tal efeito
utilizando solo puramente friccional. DANTAS (2004) e RICCIO FILHO (2001)
demonstram tambm tal efeito, numericamente e em laboratrio, respectivamente.
Apresenta-se relevante a verificao deste comportamento em solos com elevada
porcentagem de finos e significativa resistncia coesiva.
I.2 Objetivos
Buscou-se verificar atravs do monitoramento de uma obra real, aspectos
capazes de influenciar o desempenho de uma estrutura de solo reforado com elevada
frao de finos. O foco principal do estudo foi a verificao da influncia da suco
matricial desenvolvida no solo, das tenses induzidas pela compactao no aterro, a
rigidez dos reforos, o papel estabilizador da face e a distribuio de tenses prximo
fundao. Estudou-se tambm a influncia da condio de contorno na obteno
dos parmetros de resistncia do solo. Esse ltimo tpico foi conduzido atravs de
ensaios triaxiais de compresso, nas condies de simetria axial e de deformao
plana.
No estudo de campo monitoraram-se os esforos atuantes na face, as tenses
verticais prximas fundao, a trao e as deformaes nos reforos. Movimentos
verticais e horizontais do corpo do aterro reforado foram tambm acompanhados,
bem como o deslocamento horizontal externo da face. A fundao rgida do muro
impediu que recalques viessem a interferir nos resultados. A instrumentao utilizada
foi em parte comercial e em parte especificamente projetada e construda para esse
trabalho.
Os estudos de laboratrio incluram caracterizao do solo, curvas de reteno
de gua e ensaios de resistncia ao cisalhamento. Buscou-se quantificar o efeito da
3
suco na resistncia ao cisalhamento do solo e no comportamento da massa de solo
reforado.
Tambm foi objeto desse estudo a verificao da capacidade de previso de
mtodos existentes em representar o comportamento observado no campo.
I.3 Organizao do trabalho
No Captulo 2 discute-se uma srie de fatores que influem no comportamento
mecnico de uma estrutura em solo reforado.
O Captulo 3 versa sobre a influncia da compactao em aterros reforados e
no reforados.
No Captulo 4 apresentam-se metodologias de dimensionamento baseadas em
tenses de trabalho e de anlise de deformaes.
No Captulo 5 apresentada a metodologia empregada na pesquisa tanto para
os estudos efetuados em campo quanto para os desenvolvidos em laboratrio.
No Captulo 6 so apresentados e discutidos os resultados obtidos em campo e
em laboratrio.
No Captulo 7 incluem-se as concluses e sugestes para futuros trabalhos.
No Apndice A apresentam-se as curvas de calibrao, as constantes e as
curvas estabilizao trmica correspondentes s clulas de carga utilizadas.
Apresentam-se tambm as curvas de calibrao e as constantes das clulas de
tenso total.
No Apndice B apresentado um estudo acerca dos tensimetros utilizados
nessa pesquisa.
O Apndice C apresenta uma srie de fotos ilustrativas dos estudos efetuados
em campo e em laboratrio.
No Apndice D apresentam-se resultados dos ensaios triaxiais: (a) tenso
desvio versus deformao axial especfica; (b) deformao volumtrica especfica
4
versus deformao axial especfica; (c) poro-presso versus tempo; (d) poro-presso
versus deformao axial especfica.
Resultados relativos aos ajustes hiperblicos (curvas e magnitude de
parmetros) so apresentados no Apndice E.
O apndice F apresenta as caractersticas do rolo compactador utilizado na
obra e as tenses geradas por este equipamento.
O apndice G apresenta uma anlise da coeso do solo.
5
Captulo II
COMPORTAMENTO MECNICO DE MASSAS DE SOLOS REFORADOS
II.1 - Introduo
Ser apresentada uma viso geral dos fatores que influenciam o
comportamento mecnico de estruturas de solo reforado. No ser tratado aqui o
efeito das tenses induzidas pela compactao na massa de
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