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Apresentação de solos 2 - taludes

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André Oliveira

on 1 December 2010

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Transcript of Apresentação de solos 2 - taludes

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
MECÂNICA DOS SOLOS II PROFESSOR José Eduardo Vilar Cunha JONATHAN ANDRÉ PEREIRA DE LIMA
ANDRÉ GUSTAVO MEDEIROS DE OLIVEIRA
GEOSSINTÉTICOS INTRODUÇÃO

Os geossintéticos surgiram como resposta a vários problemas tradicionais da engenharia civil tais como a estabilização e reforço de solos moles, a drenagem de solos e a impermeabilização de reservatórios de água ou depósitos de produtos contaminantes.
Esta nova família de produtos é uma resposta eficiente e economicamente atrativa que oferece, quando necessário, uma alta resistência mecânica, estabilidade química e uma série de outras propriedades que a engenharia há tempos procurava. DEFINIÇÃO
O termo geossintético é usado para descrever uma família de produtos sintéticos utilizados para resolver problemas em geotecnia. A natureza sintética desses produtos os tornam próprios para uso em obras de terra onde um alto nível de durabilidade é exigido.
Esses produtos são constituídos por uma grande variedade de materiais e formas, cada um adequado a um determinado uso ou necessidade. Em geotecnia as principais obras que utilizam esses materiais são: rodovias, aterros, estruturas de contenção, reservatórios, canais e barragens. O USO DOS GEOSSINTÉTICOS NA ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES



Existem muitas situações onde a inserção de geossintéticos em obras de estabilidade de taludes é uma solução substancial, eficiente, duradoura e atrativa em termos de custo. Durante a sua construção, pode-se fazer juz, por exemplo, ao uso da resistência à tração do reforço o qual pode ser considerado tangente à superfície de ruptura ou paralela à direção de inserção do material no maciço. Além disso, é possível a utilização de fatores de segurança menores, com a inclusão desta nova força resistente que é advinda do geossintético.

Alguns destes materiais podem ser usados como objeto de reforço, principalmente aqueles usados em grandes aterros compactados ou como parte do sistema de reforço em muros de gravidade. O dimensionamento da sua estabilidade será realizado levando-se em consideração a resistência à tração desta inclusão no ponto de interseção com a sua provável superfície de ruptura.

O custo da adoção desta solução sintética é bastante baixo quando comparado com o valor global da obra. No entanto, o beneficio é bastante significativo quando leva-se em consideração a economia com relação à menores movimentos de terra devido a possibilidade de se usar baixos fatores de segurança durante o seu projeto. Uma boa relação “custo x beneficio” vai estar relacionada com o correto dimensionamento dos geossintéticos adicionados à obra de estabilização do talude. TIPOS DE GEOSSINTÉTICOS

Os principais geossintéticos são: geotêxtil, geomembrana, geocomposto, geomanta, geocélula e geogrelha. Principais empresas: Huesker, Maccaferri e Bidim. Geogrelhas

Possuem estrutura em forma de grelha, com malha retangular ou quadrada com grandes aberturas que permitem que se desenvolva interação tanto por atrito como por ancoragem, o travamento entre a peça e solo confere um melhor confinamento do mesmo, aumentando assim a eficiência do reforço. São consideradas unidirecionais quando apresentam elevada resistência à tração apenas em uma direção, e bidirecionais quando apresentam elevada resistência à tração nas duas direções principais.

As geogrelhas podem ser fabricadas de multifilamentos de poliéster revestidos de PVC ou de polietileno de alta densidade pré-tensionado. Esses materiais conferem ao produto uma boa resistência à tração, baixa fluência e resistência contra agentes agressivos.
A resistência ao arrancamento é verificada quanto: a resistência de atrito na interface, resistência de adesão ao longo da superfície do reforço e a resistência passiva dos membros transversais. Geogrelha extrudada (GGE): são obtidas através de processo de extrusão e sucessivo estiramento formando as geogrelhas unidirecionais formando as geogrelhas bidirecionais;

Geogrelha soldada (GGB): são produzidos geralmente a partir de feixes recobertos por um revestimento protetor, e composta por elementos de tração longitudinais e transversais soldados nas juntas;

Geogrelha tecida (GGW): são produzidas com o mesmo seguimento das soldadas, porém são tricotadas ou intertecidas na juntas. GEOMANTAS

As geomantas tem estrutura tridimensional, ou seja, a espessura é relativamente grande, diferentemente dos geotêxteis e apresentam cerca de 90% de vazios em seu volume. A sua principal aplicação é a proteção superficial do solo contra a erosão. Devido a sua forma de aplicação, as geomantas são confeccionadas com materiais com grande resistência às intempéries e à fotodegradação.

As geomantas são utilizadas na proteção superficial do solo, reforçando e protegendo a vegetação, especialmente durante a fase de germinação.
Existem vários tipos de geomantas, geralmente constituídos por uma malha geossintética leve de reforço, e, conforme a aplicação, com inclusões de fibras de origem vegetal, tais como palha e fibra de coco.
APLICAÇÕES
As geomantas podem ser utilizadas em:
- Taludes de aterro / corte de rodovias e ferrovias
- Taludes de canais de irrigação, rios e lagoas
- Taludes de pilhas de minério e aterros de resíduos industriais- Cobertura de aterros sanitários
- Canais de descarga
GEOCÉLULAS
As Geocélulas se apresentam em painéis com estrutura tridimensional composto por um conjunto de células contíguas com formato semelhante a de um favo de mel. As células podem ser preenchidas com areia, brita, concreto ou solo e suas principais aplicações são: controle de erosão, proteção de taludes, reforço de solos moles e na construção de muros de contenção.
APLICAÇÕES
Recomenda-se a utilização de geocélulas para obras do tipo:
●Controle de Erosão
● Solos Moles
● Taludes
●Muros de contenção
Propriedades físicas dos geossintéticos

As propriedades físicas dos geossintéticos são determinadas com finalidade de controle tecnológico desses materiais a partir de ensaios de caracterização. São propriedades específicas do produto onde não é considerada sua interação com o meio ambiente em que estão aplicados. As principais propriedades físicas dos geossintéticos são a gramatura, a espessura nominal e a densidade relativa dos polímeros de sua composição. Gramatura – indica a uniformidade e a qualidade de um geossintético sendo determinada a partir da relação entre a massa por unidade de área de um corpo de prova.


Espessura nominal – é definida como sendo a distância entre a superfície inferior e superior do geossintético, medida a uma pressão confinante.


Densidade relativa – pode ser denominada também como porosidade e é determinada em função da gramatura e da espessura do geossintético, da densidade do filamento e da massa específica da água a 4º C.
Resistência ao arrancamento – o arrancamento dos elementos de reforço ocorre devido a deformações excessivas na massa reforçada quando os esforços de tração impostos a esses elementos são maiores que a resistência que solo oferece ao deslocamento entre a interação solo/reforço, podendo acontecer em trechos isolados ou não do comprimento de ancoragem. GEOMANTA REFORÇADA MacMat R1
MacMat R1, comercializada pela Maccaferri, é uma tela de alta resistência formada pela combinação de um painel de malha hexagonal de dupla torção com uma manta tridimensional de filamentos de polipropileno que é integrada durante o processo de fabricação.











É um material para controle de erosão que é simultaneamente de alta resistência e de baixo impacto ambiental, protege o solo contra os efeitos nocivos da erosão facilitando o crescimento da vegetação. É indicado para obras de estabilidade de taludes, canalizações e outras áreas suscetíveis a processos erosivos. APLICAÇÕES

●Canais de Irrigação / Abastecimento: As geomantas reforçando a vegetação, e o riprap como proteção do pé do talude é uma solução econômica, visualmente agradável e integrada ao meio ambiente.

●Taludes de Rodovias e Ferrovias: Taludes com solos arenosos e silto-arenosos necessitam de proteção vegetal reforçada com geomantas para evitar problemas causados pela erosão.

●Cobertura de aterros sanitários e de resíduos industriais: A cobertura dos aterros apresenta taludes, que pela pequena espessura de terra, colocada para proteger as demais camadas, necessita de uma vegetação resistente para a proteção eficiente do talude, e integrada de forma uniforme ao solo, para evitar a erosão. INSTALAÇÃO DA MacMat R1

Prepara-se o solo, em seguida faz-se o plantio, aplicando-se as sementes e fertilizantes através de semeadura manual ou hidrossemeadura.
Em taludes, a ancoragem é feita em canaletas, escavadas na crista, distantes da borda do talude de 0,30 a 0,50 m, dependendo da inclinação e da altura do mesmo . As uniões (emendas) dos rolos, com largura de 2 m e comprimento de 25 a 50 m, aproximadamente, são efetuadas por traspasse de 5 cm, para união de rolos lado a lado, e de 10 cm para união entre final de um rolo e começo de outro. GEOWEB (geocélula)
Geoweb é um produto comercializado pela Bidim, apresentam-se em painéis com estrutura tridimensional composto por um conjunto de células contíguas com formato semelhante a de um favo de mel. As células podem ser preenchidas com areia, brita, concreto ou solo.




APLICAÇÕES
Recomenda-se a utilização de geocélulas para obras do tipo:
●Controle de Erosão
● Solos Moles
● Taludes
● Muros de contenção
INSTALAÇÃO DA GEOWEB CONCLUSÃO
Com a elevação dos requisitos de qualidade e segurança na estabilização de taludes, as empresas devem sempre procurar inovar em seus processos.
Uma inovação completa dos processos construtivos deve vir acompanhada de métodos organizacionais que considerem o sistema como um todo. A escolha do sistema deve levar em consideração os benefícios e dificuldades de cada um, assim como as características da obra e as necessidades e objetivos da empresa.
BIBLIOGRAFIA

●QUISPE, Esteban Maldonado. Análise Dinâmica de um Aterro Reforçado com Geossintéticos. 2008.
●ENGEPOL, Geossintético. Manual de geossintéticos:
●MACCAFERRI. Catálogos e Especificações Técnicas. www.maccaferri.com.br.
●HUESKER.
www.huesker.com
● BIDIM
www.bidim.com.br
●REVISTA TÉCHNE,editora pini Quanto ao processo de fabricação podem ser classificadas em:

Geogrelha extrudada (GGE): são obtidas através de processo de extrusão e sucessivo estiramento formando as geogrelhas unidirecionais formando as geogrelhas bidirecionais;

Geogrelha soldada (GGB): são produzidos geralmente a partir de feixes recobertos por um revestimento protetor, e composta por elementos de tração longitudinais e transversais soldados nas juntas;


Geogrelha tecida (GGW): são produzidas com o mesmo seguimento das soldadas, porém são tricotadas ou intertecidas na juntas.
GEOMANTAS

As geomantas tem estrutura tridimensional, ou seja, tem espessura relativamente grande e apresentam cerca de 90% de vazios em seu volume. A sua principal aplicação é a proteção superficial do solo contra a erosão. Devido a sua forma de aplicação, as geomantas são confeccionadas com materiais com grande resistência às intempéries e à fotodegradação.

As geomantas são utilizadas na proteção superficial do solo, reforçando e protegendo a vegetação, especialmente durante a fase de germinação.
Existem vários tipos de geomantas, geralmente constituídos por uma malha geossintética leve de reforço e, conforme a aplicação, com inclusões de fibras de origem vegetal, tais como palha e fibra de côco.









APLICAÇÕES
As geomantas podem ser utilizadas em:
- Taludes de aterro / corte de rodovias e ferrovias
- Taludes de canais de irrigação, rios e lagoas
- Taludes de pilhas de minério e aterros de resíduos industriais- Cobertura de aterros sanitários
- Canais de descarga GEOCÉLULAS
As Geocélulas se apresentam em painéis com estrutura tridimensional composto por um conjunto de células contíguas com formato semelhante a de um favo de mel. As células podem ser preenchidas com areia, brita, concreto ou solo.

APLICAÇÕES
Recomenda-se a utilização de geocélulas para obras do tipo:
●Controle de Erosão
●Solos Moles
●Taludes
●Muros de contenção PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS GEOSSINTÉTICOS

São denominadas como propriedades de interação solo/reforço e são determinadas a partir de ensaios de comportamento do material considerando as solicitações impostas pela obra na fase de construção e durante toda a vida útil da obra tais como: resistência a danos de instalação, resistência à tração, resistência ao puncionamento (penetração e perfuração), resistência à fluência e resistência ao arrancamento. Resistência a danos de instalação – refere-se à alteração na resistência que o geossintético pode sofrer devido aos danos mecânicos de instalação (geralmente manuseio e compactação do solo) gerados por perda de seção do polímero e perda de continuidade dos filamentos que ocasiona uma desestruturação na região afetada. Resistência a tração – depende do tipo de polímero constituinte, estrutura, processo de fabricação entre outros fatores. Os ensaios são divididos em ensaio de tração confinada e não-confinada. Em ensaios de tração em amostras não-confinadas, é medida a deformação longitudinal da amostra, obtendo o módulo de rigidez, a resistência à tração e a deformação na ruptura. Esses resultados são expressos nas especificações técnicas dos geossintéticos. São valores nominais que devem ser ajustados por fatores de redução devido deformações por fluência, degradação química e biológica pelo meio ambiente, eventuais emendas e devido a danos mecânicos, de acordo com as solicitações de cada obra. Resistência ao puncionamento – se refere às possíveis descontinuidades que um geossintético pode sofrer decorrente de uma perfuração ou de um puncionamento (efeito de compressão localizada) e é definida com base na medição da vulnerabilidade dos geossintéticos a compressões diferenciais ou a choques provocados pela queda de materiais. Resistência a fluência – é a característica do material quanto ao alongamento quando submetido a um carregamento estático de longa duração. Em solos reforçados o geossintético está submetido à tração durante toda a sua vida útil. O nível de fluência (creep) depende da carga máxima e da temperatura em que o material se encontra. Segundo Duran (2005) para muitos polímeros, temperaturas ambientes (10° a 30°) coincide com sua fase visco-elástica. Assim, o creep se torna uma consideração significante na avaliação da capacidade de carregamento dos geossintéticos poliméricos a longo prazo. GEOSSINTÉTICOS UTILIZADOS EM ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES

Fortrac 3D (geogrelha)
Comercializado pela Huesker, é a evolução da geogrelha Fortrac. Atua como reforço planar em taludes, evitando o escorregamento da camada superficial de solo. Fortrac 3D é uma geogrelha de reforço tridimensional produzida a partir de poliéster de alta resistência e baixa fluência, com uma cobertura especial de polímeros que a protege contra a radiação UV e danos mecânicos. As geogrelhas Fortrac® são produzidas a partir de fios sintéticos de alto módulo e baixa fluência que possuem uma cobertura polimérica de proteção. Podem ser fornecidas em vários tamanhos de abertura de malha e resistência padrão entre 20 KN/m e 200 KN/m. Fortrac 3D reforça contra o deslizamento de uma camada de solo paralela ao talude que ocorrem freqüentemente em taludes rodoviários ou em aterros sanitários, na interface entre o material de suporte (rocha, argila compactada, geomembrana e/ou outros geossintéticos) e a camada superficial do solo vegetal. Esse processo pode ser acelerado pela infiltração de água e o aumento da pressão causada pelos lençóis freáticos. Através de sua estrutura tridimensional, retém o solo nessa superfície crítica de deslizamento, resiste às cargas impostas pela camada de cobertura que tende a escorregar e transmite essas forças para a zona de ancoragem, no topo do talude. Dessa forma, garante-se a estabilidade da camada superficial de solo vegetal, resultando em um método de construção mais seguro e econômico. Fortrac 3D apresenta excelente capacidade de retenção de solo, que aumenta, de forma significativa, a resistência à erosão do solo. Partículas finas do solo são retidas até o desenvolvimento das raízes da nova vegetação, mesmo quando houver movimentos rápidos de água de superfície. Também é utilizado na proteção de margens de lagos de retenção de águas pluviais, como também margens de canais APLICAÇÕES
●Reforço contra deslizamento de solos em encostas;
●Proteção contra a erosão de taludes;
●Reforço contra deslizamento de solo; A fixação da geomanta no talude é feita nos traspasses através de grampos de arame em forma de U, de dimensões variáveis em função da compacidade do solo e geometria do projeto, e espaçados de 1 a 2 m, dependendo da altura, inclinação e regularidade do talude. Nas uniões de fim de rolo, as distâncias entre os grampos deve ser de 0,30 m.
Em canais e taludes de rios e lagoas, a geomanta deve ser instalada de acordo com a especificação do projeto. Geogrelhas

Possuem estrutura em forma de grelha, com malha retangular ou quadrada com grandes aberturas que permitem que se desenvolva interação tanto por atrito como por ancoragem, o travamento entre a peça e solo confere um melhor confinamento do mesmo, aumentando assim a eficiência do reforço. São consideradas unidirecionais quando apresentam elevada resistência à tração apenas em uma direção, e bidirecionais quando apresentam elevada resistência à tração nas duas direções principais.
As geogrelhas podem ser fabricadas de multifilamentos de poliéster revestidos de PVC ou de polietileno de alta densidade pré-tensionado. Esses materiais conferem ao produto uma boa resistência à tração, baixa fluência e resistência contra agentes agressivos. A resistência ao arrancamento é verificada quanto: a resistência de atrito na interface, resistência de adesão ao longo da superfície do reforço e a resistência passiva dos membros transversais. Geogrelhas podem ser aplicadas para o reforço da maioria dos solos, à exceção dos expansíveis e colapsíveis no qual deve ser feito um reforço com uma manta geotêxtil, seguida de uma camada de areia. NBR 12553 - Geossintéticos: terminologia

NBR 12568 - Geossintéticos: determinação da massa por unidade de área

NBR 12569 - Geotêxteis: determinação da espessura

NBR 12592 - Geossintéticos: identificação para fornecimento

NBR 12593 - Amostragem e Preparação de Corpos-de-prova de Geotêxteis

NBR 12824 - Geotêxteis: determinação da resistência à tração não-confinada - ensaio de tração de faixa larga

NBR 13134 - Geotêxteis: determinação da resistência à tração não-confinada de emendas - ensaio de tração de faixa larga

NBR 13359 - Geotêxteis: determinação da resistência ao puncionamento estático - ensaios com pistão tipo cbr

NBR 14971 - Geotêxteis e produtos correlatos: determinação da resistência à perfuração dinâmica (queda de cone) - método de ensaio

NBR 15223 - Geotêxteis e produtos correlatos: determinação das características de permeabilidade hidráulica normal ao plano e sem confinamento

NBR 15224 - Geotêxteis: instalação em trincheiras drenantes

NBR 15225 - Geossintéticos: determinação da capacidade de fluxo no plano

NBR 15226 - Geossintéticos: determinação do comportamento em deformação e na ruptura, por fluência sob tração não-confinada

NBR 15227 - Geossintéticos: determinação da espessura nominal de geomembranas termoplásticas lisas

NBR 15228 - Geotêxteis e Produtos Correlatos: simulação do dano por abrasão - ensaio de bloco deslizante

NBR 15229 - Geotêxteis e Produtos Correlatos: determinação da abertura de filtração característica
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