Aula Anterior Continue  

  4.0.. Reforço Basal e Geodreno

Há benefícios técnicos e econômicos quando ocorre uma aceleração do adensamento da camada de solo mole da fundação de um aterro, uma que vez que aumenta a resistência ao cisalhamento do solo. Nesse caso, um reforço com alta resistência à tração e rigidez pode ser utilizado, e o tempo de solicitação do mesmo reduz à medida que o solo de fundação ganha resistência.

Há vários métodos de aceleração de recalques: estacas de brita, sobrecarga, pré-carregamento com vácuo e geodrenos. A técnica usando geodrenos é mostrada na Figura 85.

Na fase construtiva, é recomendável que o reforço seja colocado após a implantação dos geodrenos, para evitar danos ao mesmo. Caso seja necessária a colocação do reforço antes da cravação dos geodrenos, a resistência à tração deste deve ser minorada, devido à ruptura em vários pontos, que muito provavelmente ocorrerá durante a implantação dos geodrenos através do reforço.

O uso de geodrenos acelera o recalque primário da camada mole, devido ao adensamento radial. Futai (2010) desenvolveu uma forma de se calcular o recalque total considerando a contribuição dos adensamentos primário e secundário, na condição de drenagem vertical e radial. Partiu de Carrillo (1942), que propôs o cálculo do grau de adensamento combinado primário pela expressão:

E dessa expressão indicou que o recalque decorrente do adensamento primário combinado com a drenagem pode ser calculado por:

A partir do cálculo de recalque total, para a condição de drenagem puramente vertical, obtém-se o recalque devido ao adensamento secundário:

Assim, o recalque total, que inclui os efeitos combinados do adensamento vertical, radial e do adensamento secundário, pode ser determinado pela expressão:

Como:

Obtém-se:

Substituindo Up(t) pela equação (72) de Carrilo (1942), a expressão para o cálculo do recalque fica a seguinte:

Futai (2010) comenta que o uso do reforço basal proporciona um aumento da altura do aterro, e quando se considera a drenagem do solo mole, e o ganho de resistência associado, há um aumento muito maior da altura do aterro. Esse autor comenta também que os efeitos da drenagem parcial na interação solo-reforço, durante o período construtivo, só podem ser realizados pelo MEF (Método dos Elementos Finitos). Rowe & Li (2005) verificaram que a condição parcialmente drenada altera, substancialmente, o mecanismo de ruptura e como consequência a compatibilização das deformações também é alterada. Essa verificação foi feita através da simulação da construção de um aterro sem reforço sob condição não drenada, no qual a altura de ruptura que foi de 2,10 metros, chegou a 3,5 metros com a utilização de reforço com rigidez J > 4.000 kN/m. No entanto, ao ser considerada a drenagem parcial com J > 6.000 kN/m, a altura do aterro poderia chegar a 4,8 metros. Esse ganho de altura está relacionado ao aumento da força no reforço, devido à variação da compatibilidade das deformações, nas condições não drenada e parcialmente drenada. Os resultados da pesquisa de Rowe & Li (2005) são muito importantes porque demonstram que não é apenas o ganho de resistência do solo, devido ao adensamento, que contribui para aumentar a altura de ruptura do aterro sobre solo mole, mas há também uma grande contribuição do reforço, podendo-se usar mais da sua capacidade.

O uso dos geodrenos associado com aterros reforçados é prática comum na engenharia geotécnica, no entanto, não há metodologia simples associando o efeito combinado do adensamento com a compatibilização das deformações entre o solo e o reforço.

Futai (2010) cita que Rowe & Li (2005) fizeram uma simulação do uso de geodreno associado ao reforço na construção de um aterro reforçado. Consideraram o geodreno espaçado a cada 2 metros e velocidade de construção de 2 metros/mês. Nesse estudo, o aterro não reforçado tinha altura-limite de 2,80 metros, a qual aumentou para 3,40 metros ao se utilizar um reforço com J = 250 kN/m. Para reforços com rigidez maior que 500 kN/m não houve ruptura por capacidade de carga.

O aumento da deformação de compatibilidade e consequente aumento da altura de ruptura estão relacionados ao ganho de resistência do solo e à alteração do mecanismo de plastificação do solo. Rowe & Li (2005) fizeram análises pelo MEF (Método dos Elementos Finitos) para dois outros aterros construídos com geodrenos espaçados de 2 metros, com velocidade de alteamento de 2 metros/mês, com reforço de rigidez J = 2.000 kN/m, e duas alturas finais: 4,40 metros e 6,50 metros. O uso do geodreno proporcionou um aumento médio da resistência não drenada quase uniforme ao longo da profundidade. O ganho no centro do aterro foi uniforme, conforme esperado. Abaixo do talude o ganho varia proporcionalmente à sua posição.

O ganho de resistência pode ser considerado de forma simplificada com base no grau de adensamento médio, tratado no Capítulo 3 de Futai (2010), sendo possível, inclusive, considerar os efeitos do adensamento secundário, como nas equações (72) a (78). Rowe & Li (2005) sugeriram o método Shansep para calcular analiticamente o ganho de resistência pela expressão:

E para a região do talude, Li & Rowe (2005) propuseram:

Sendo:

s’mi: tensão efetiva média inicial;

Iq: fator de influência para a tensão total média, que pode ser calculada por ábacos da Teoria da Elasticidade;

a: constante de cada solo;

Uf: grau de adensamento médio na posição analisada.

Os estudos de Rowe & Li (2005) mostraram também que as deformações no reforço continuam aumentado após o término da construção do aterro. Futai (2010) ressalta que essa constatação merece atenção especial, pois indica que a maior solicitação do reforço ocorre algum tempo depois, e não no final da construção do aterro. O tempo no qual se dará a máxima deformação dependerá das características de adensamento do solo e das condições de drenagem. Rowe & Li (2005) admitiram que as deformações pós-construção podem aumentar em até três vezes. Portanto, em alguns aterros, se esta consideração não for levada em conta, a deformação poderá exceder a deformação-limite e haverá ruptura do reforço.