UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL UNIJUI TAILA ESTER DOS SANTOS DE SOUZA

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1 UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL UNIJUI TAILA ESTER DOS SANTOS DE SOUZA MODELAGEM DE ESTRUTURA DE CONTENÇÃO EM SOLO COM O SISTEMA TERRAMESH Ijuí 2017

2 TAILA ESTER DOS SANTOS DE SOUZA MODELAGEM DE ESTRUTURA DE CONTENÇÃO EM SOLO COM O SISTEMA TERRAMESH Projeto de Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil. Orientador: Prof. Me. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs Ijuí 2017

3 TAILA ESTER DOS SANTOS DE SOUZA MODELAGEM DE ESTRUTURA DE CONTENÇÃO EM SOLO COM O SISTEMA TERRAMESH Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora. Ijuí, 4 de junho de 2017 Prof. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs Mestrado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Orientador Prof. Lia Geovana Sala Coordenadora do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA Prof. Carlos Alberto Simões Pires Wayhs (UNIJUÍ) Mestrado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul Prof. José Antonio Santana Echeverria (UNIJUÍ) Mestrado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul

4 Dedico este trabalho em especial a minha mãe, pela confiança, incentivo e por sempre acreditar em minha capacidade.

5 AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus por ter iluminado o meu caminho e abençoado minhas decisões. Aos meus pais pelo amor, dedicação, incentivo, confiança e apoio incondicional durante toda a graduação. Ao meu orientador professor Carlos Wayhs pelas orientações, correções, paciência, empenho e incentivo que tornaram possível a elaboração deste trabalho. A empresa Maccaferri que teve um papel muito importante para a elaboração deste trabalho, contribuindo através do Engenheiro Alan, com sugestões para a pesquisa e conhecimentos práticos de execução.

6 Que os vossos esforços desafiem as impossibilidades, lembrai-vos de que as grandes coisas do homem foram conquistadas do que parecia impossível. Charles Chaplin

7 RESUMO SOUZA, T. E. S. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUÍ, Ijuí, p. O sistema de solo reforçado Terramesh foi desenvolvido para propiciar maior estabilidade e facilidade construtiva, possibilitando a execução de estruturas de contenção de elevada verticalidade com alturas maiores, devido ao reforço inserido no solo e ao seu paramento frontal. O reforço proporciona um melhoramento mecânico e de suporte, além de resistência à tração com baixa deformabilidade do maciço. Neste trabalho foram dimensionadas estruturas de contenção de 8 a 12 metros, analisando-se estabilidade global, estabilidade interna e verificação como muro. O desempenho das estruturas foi analisado utilizando comprimento mínimo de reforço. A metodologia do trabalho baseou-se em pesquisa exploratória, utilização de dados de ensaios laboratoriais já realizados do solo da cidade de Ijuí, e modelagem em software das estruturas pelo sistema Terramesh. As estruturas apresentaram resultados satisfatórios, tendo todos os fatores de segurança atendidos por norma, revelando-se resistentes e estáveis mecanicamente. Verificou-se que as estruturas de contenção otimizadas ocorriam quando o comprimento mínimo do reforço equivalia a sua altura menos dois metros. Palavras-chave: Reforço. Sistema Terramesh. Taludes.

8 ABSTRACT SOUZA, T. E. S. Soil retaining structure modeling with the Terramesh system Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul UNIJUÍ, Ijuí, p. The Terramesh reinforced soil system was developed to provide greater stability and constructive ease, allowing the execution of high vertical containment structures with higher heights, due to the reinforcement inserted in the soil and its front facing. The reinforcement provides a mechanical and support improvement, as well as tensile strength with low mass deformability. In this work were designed containment structures from 8 to 12 meters, analyzing global stability, internal stability and verification as a wall. The performance of the structures was analyzed using minimum length of reinforcement. The methodology of the work was based on exploratory research, use of data from laboratory tests already carried out on the soil of the city of Ijuí, and software modeling of the structures by the Terramesh system. The structures presented satisfactory results, with all safety factors met by standard, proving to be resistant and mechanically stable. Optimized containment structures were found to occur when the minimum length of the reinforcement was equal to its height less than two meters. Keywords: Reinforcement. Terramesh system. Embankments.

9 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Comportamento do solo reforçado Figura 2: Reforço em malha hexagonal dupla torção Figura 3: Modelo do sistema terramesh Figura 4: Aparência final do sistema Terramesh Figura 5: Delineamento da pesquisa Figura 7: Curva granulométrica do Solo Residual Figura 8: Tensões de cisalhamento e deslocamentos horizontais Figura 9: Deformações verticais x deslocamentos horizontais Figura 10: Tensão cisalhante e efetiva da envoltória de pico e residual inundado Figura 11: Exemplo de projeto de contenção Figura 12: Diferentes modos de ruptura dos taludes Figura 13: Gráfico da relação altura e comprimento do reforço... 49

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Requisitos para estabilidade de muros de contenção Tabela 2: Propriedades físicas do solo Tabela 3: Dados do solo Tabela 4: Fatores de segurança mínimos de cada análise Tabela 5: Forças e momentos resultantes da análise de muro... 48

11 LISTA DE SIGLAS ABNT EUA LL LP PVC FS LEC UNIJUÍ Associação Brasileira de Normas Técnicas Estados Unidos da América Limite de liquidez Limite de plasticidade Cloreto de polivinila Fator de segurança Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Contexto Problema Questões de Pesquisa Objetivos de Pesquisa Delimitação REVISÃO DA LITERATURA Noções de estabilidade de taludes Medidas de estabilização de taludes Estruturas de contenção Estrutura de contenção de solo reforçado O sistema TERRAMESH O software MACSTARS Verificação da estabilidade global Verificação da estabilidade interna Verificação da estabilidade como muro Métodos de estabilização de taludes usados pelo MACSTARS Método de Bishop (1955) Método de Jambu Simplificado (1973) Definição do fator de segurança Resistência ao cisalhamento Ângulo de Atrito e Coesão Critérios de Ruptura O Ensaio de Cisalhamento Direto... 33

13 2.9.4 Solo Residual MÉTODO DE PESQUISA Estratégia de pesquisa Delineamento RESULTADOS Ensaios geotécnicos do solo Caracterização do solo Coesão e Ângulo de atrito do solo Tensões de Cisalhamento Análises das estruturas de contenção Parâmetros de Projeto Análises das Estabilidades das Estruturas CONCLUSÃO REFERÊNCIAS Anexo A ANÁLISES DAS ESTABILIDADES Anexo B PROJETO DAS ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO... 70

14 12 1 INTRODUÇÃO Ultimamente percebem-se muitos investimentos nos setores da engenharia civil, são construções de rodovias, ferrovias, polos industriais, etc., e muitas vezes se dá pouca importância aos impactos dessas mudanças na população, sejam eles bons ou ruins. Nos centros urbanos as mudanças são ainda maiores, porque a falta de espaço leva muitas vezes a construção de obras de contenção, que tem grande responsabilidade na garantia da segurança da vida e dos investimentos em suas proximidades (ANANIAS et al., 2013). O referido autor ainda afirma, que as obras de engenharia civil, com a exploração de material, representam intervenções e danos ambientais, bem como altos custos de transporte, além da agressividade do concreto em todos os cenários das obras. No entanto, o investimento em pesquisas científicas vem crescendo cada vez mais, proporcionando novas técnicas, principalmente tratando-se de contenções, que possibilitam várias vantagens do ponto de vista técnico, econômico, construtivos e ambientais. Nos últimos anos a construção de obras de contenção em locais com solos de baixa capacidade mecânica e de suporte, vem sendo possível devido as técnicas de reforço mais eficientes. Dentre algumas técnicas pode-se citar a remoção parcial ou total de solos moles e utilização de elementos de reforço como os geossintéticos, paramentos frontais anexos a reforços de malhas hexagonais, entre outros (MASSAD, 2003). De acordo com Palmeira (1992), o conjunto solo mais reforço, apresenta material menos deformável e mais resistente que o solo natural, melhorando a resistência e reduzindo as deformações de obras como taludes íngremes, estruturas de contenção e etc. O crescimento na construção de estruturas de contenção e a necessidade de se ter estruturas cada vez mais altas e resistentes, fez com que se abrissem caminhos para pesquisas em tecnologias que tornassem essas estruturas cada vez mais eficientes. A partir de então, surgiu a ideia de modelar estruturas de contenção, com diferentes alturas, no sistema Terramesh, tecnologia desenvolvida pela empresa Maccaferri do Brasil, a qual é parceira deste estudo em conjunto com a UNIJUÍ Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do sul. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

15 13 Serão modeladas cinco estruturas de contenção de 8 a 12 metros de altura, utilizando o sistema Terramesh. Este sistema oferece boa resistência a tração devido a malha hexagonal que é inserida no maciço de solo, deformabilidade e flexibilidade, além de facilidade construtiva. Para Lopes (2001), o reforço de solos funciona como um melhoramento mecânico do solo. O reforço permite que o solo suporte esforços de corte superiores aos que suportaria de outra forma (LOPES, 2001). Assim, pode-se construir estruturas de contenção com maiores alturas, maior verticalidade, superior resistência em pouco tempo e com menor custo, visto que pode ser utilizado o solo local, mesmo que este seja de qualidade inferior, não apropriado a tal estrutura (LOPES, 2001). 1.1 Contexto Uma superfície de solo exposta que forma um ângulo com a superfície horizontal é chamada de talude não restrito, podendo ser natural ou artificial. Se a superfície do solo não for horizontal, a componente da gravidade poderá mover o solo para baixo. Se esta componente for grande o suficiente, pode ocorrer ruptura do talude, visto que a força motriz supera a resistência ao cisalhamento do solo ao longo da superfície de ruptura (DAS, 2007). Segundo Palmeira (1992), há na literatura uma grande variedade de métodos de análise da estabilidade de taludes que podem ser empregados para obras de solo reforçado. A hipótese de ruptura mais comum em análises preliminares é a de superfície de deslizamento com forma circular e emprego de métodos de equilíbrio limite. De acordo com Ehrlich e Becker (2009) o solo, desde que adequadamente compactado apresenta boa resistência à compressão e ao cisalhamento. Por outro lado, a resistência à tração é baixa ou nula. De modo similar ao que se verifica no concreto armado, a inclusão de reforços supre essa deficiência. A introdução de elementos resistentes num maciço terroso, não conduz, em geral, a um melhoramento das características próprias do solo, mas sim a um melhoramento do comportamento mecânico global da estrutura, mediante a transferência de esforços do solo para o elemento de reforço (BORGES, 2003). A associação do solo com os reforços leva o material composto a apresentar melhores características mecânicas (EHRLICH; BECKER, 2009). A função do reforço Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

16 14 nada mais é do que a utilização da resistência a tração de um material próprio para restringir deformações em estruturas geotécnicas (VERTEMATTI, 2004). Segundo O Kelly e Naughton (2008) a utilização de materiais de reforço como malha hexagonal, geogrelhas e geossintéticos, em obras de construção civil vem a evoluir, podendo estes materiais funcionar tanto como substitutos de materiais de construção tradicionais, como elementos de reforço. A razão para o crescimento do uso desses materiais e da técnica Terramesh, é a rapidez de construção, flexibilidade e durabilidade, possibilidade de utilização de solos locais disponíveis e boa relação custo-benefício, além de não necessitar fundações específicas. 1.2 Problema Taludes em solo compactado e muros de contenção, de acordo com Teixeira (2003), são comuns em todo o território brasileiro, principalmente em lugares de topografia acidentadas. Ainda segundo o autor, estas estruturas apresentam problemas de instabilidade, fato que se intensifica nos meses mais chuvosos do ano. Uma das formas utilizadas para solucionar estes problemas geotécnicos consiste em melhorar as características mecânicas dos solos. Há vários métodos de melhoria de solos efetivamente testados, dentre os métodos de melhoria de solos mais utilizados na atualidade pode-se citar as inclusões de fitas de aço, reforços de geossintéticos, malhas hexagonais em meio ao solo, dentre outros (TEIXEIRA, 2003). De acordo com Sieira (2003), com a utilização de reforço, podem ser empregados solos locais, de qualidade inferior, que seriam menos adequados para uma estrutura de contenção convencional. Desta forma, não há necessidade de transportar solos mais adequados para o local da obra, que as vezes, estão localizadas a grandes distâncias, o que pode tornar a alternativa economicamente atraente Questões de Pesquisa Esta pesquisa visa aprofundar os conhecimentos sobre estruturas de contenção usando reforços e técnicas eficientes, permitindo o uso de maiores inclinações e alturas em taludes, bem como o uso de solos do próprio local, tecnologia que vem crescendo nos últimos anos. Serão estudadas as seguintes questões: Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

17 15 Para alturas de 8 a 12 m modeladas no software MACSTARS, quais inclinações, comprimento da base e do reforço do paramento serão possíveis usando o sistema Terramesh sem que haja necessidade de reforço adicional? Qual o desempenho da estrutura de contenção quando dimensionada no sistema Terramesh, para diferentes alturas considerando as verificações de estabilidade externa e interna além da verificação como muro? Objetivos de Pesquisa Objetivo Geral Apresentar uma análise paramétrica de estrutura de contenção dimensionada no sistema Terramesh, utilizando o solo da cidade de Ijuí, sem reforço adicional, tendo apenas o reforço do paramento externo. Objetivos específicos Analisar a variação do comprimento da base e ancoragem do reforço, dimensionadas no sistema Terramesh, com paramento frontal e reforço em malha hexagonal dupla torção, verificando a estabilidade externa e interna da estrutura, bem como muro de contenção para alturas variando de oito a doze metros Delimitação Esse trabalho se delimita em realizar análise paramétrica de estrutura de contenção de solo reforçado no sistema Terramesh, em solo local, buscando atingir maiores alturas, menor deformação e maior resistência, além de verificar o desempenho da estrutura conforme a variação da altura e comprimento da base, bem como ancoragem do reforço. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

18 16 2 REVISÃO DA LITERATURA 2.1 Noções de estabilidade de taludes De acordo com Sayão e Sieira (2005), qualquer talude está sujeito a forças naturais que fazem com que as partículas do solo próximas de seus limites deslizem e caiam; este fenômeno se torna mais intenso nas proximidades da superfície inclinada do talude, devido à falta de pressão normal confinante nesta região. Os processos de falha podem ser classificados segundo Sayão e Sieira (2005), conforme a forma ou tipo do movimento da seguinte maneira: Queda ou desprendimento: ocorre em taludes demasiadamente íngremes e são gerados pela ação da gravidade, sucedendo com velocidades elevadas. Tombamentos: falha que integra rotação com basculamento de placas de material rochoso, ocasionado pela ação da gravidade ou pelo efeito da poro-pressão gerada pela água que se infiltra nas juntas dos blocos de rocha. Escorregamentos: superfícies cisalhantes bem definidas, podem se desenvolver dentro de maciços de rocha ou solo. São superfícies que constantemente se assemelham a arcos, mas podem ser parcialmente planas. Os tipos de escorregamentos podem ser rotacionais e translacionais. Escoamento: é o movimento sucessivo de uma massa de solo que engloba uma deformação interna muito maior que a de um deslizamento, com zona de ruptura bem definida. Em solos coesivos a umidade necessita estar acima do limite de liquidez caracterizando comportamento viscoso, caso contrário o movimento se caracterizará como escorregamento. Esse movimento não ocorre em solos não coesivos, onde o escoamento pode ocorrer mesmo quando o solo estiver seco. Podem ser subdivididos em lentos e rápidos. A análise da estabilidade de taludes é de extrema importância visto que o aumento das solicitações, tensões de cisalhamento e redução da resistência podem ocasionar escorregamentos. Os aumentos das solicitações geralmente são devidos a: sobrecargas no topo (construções), descarregamento na base (cortes, escavações, erosões e etc.) e vibrações como terremotos ou máquinas. Para a redução da resistência, existem três fatores muito comuns que a justificam, como Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

19 17 por exemplo o intemperismo dos minerais, modificações estruturais (fissuração ou amolgamento), bem como aumento das poro-pressões (SAYÃO; SIEIRA, 2005). De acordo com Luiz (2014), a possibilidade de ruptura de um talude e sua forma nem sempre é previsível, para isso é necessário a análise da estabilidade do talude para que se tenha conhecimento do fator de segurança da massa potencialmente instável. Para esta análise, existem duas hipóteses: a hipótese do equilíbrio limite e a análise de tensões. Segundo o referido autor, a primeira hipótese é mais usada pois admite-se que todos os pontos da superfície de ruptura, atinjam a um fator de segurança igual a um. Segundo Massad (2003), para analisar a estabilidade global da estrutura pelo método do equilíbrio limite, é verificada a superfície potencial de ruptura do talude. Para localizar o menor fator de segurança, define-se uma malha de centros de círculos, aplica-se uma condição, com círculos passando por determinado ponto ou tangenciando uma linha, e então determina-se o valor do fator de segurança correspondente a cada centro. Assim, é possível determinar o menor fator de segurança e a posição do círculo critico (superfície potencial de ruptura). No dimensionamento de uma estrutura em solo reforçado, a análise de estabilidade interna é um dos aspectos mais importantes. A ruptura interna pode ocorrer quando as solicitações sobre o reforço são superiores àquelas que o mesmo pode suportar, ou quando há escorregamento do reforço junto a massa de solo por ancoragem insuficiente. Sendo assim, caracteriza-se um processo de ruptura progressiva, em que os esforços provenientes do reforço rompido são transferidos aos adjacentes, desencadeando um processo de colapsos sucessivos (VERTEMATTI, 2004). Na verificação da estabilidade externa, considera-se o comportamento do conjunto de um muro de peso. Nesse caso verifica-se a possibilidade de ocorrência de quatro mecanismos clássicos de instabilização de estruturas de contenção, como por exemplo: deslizamento na base, tombamento, capacidade de carga da fundação e ruptura global (VERTEMATTI, 2004). 2.2 Medidas de estabilização de taludes Segundo Sayão e Ortigão (1999), a realização de um projeto de estabilização deve prever três etapas complementares e distintas, são elas diagnóstico, solução e monitoramento. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

20 18 Deve-se lembrar que, na elaboração de projetos de estabilização de taludes cada caso tem suas características próprias e a natureza não se repete, deste modo, a adoção de uma solução deve estar embasada em estudos cuidadosos, que consideram as características do meio físico e os processos de instabilização envolvidos, (CARVALHO, 1991). Segundo Sayão e Ortigão (1999), na escolha da solução a ser adotada devem ser levados em consideração alguns fatores condicionantes, como por exemplo, altura do talude, materiais disponíveis, características dos solos, presença de interferência, meio ambiente, acesso, situações do perfil projetado em relação ao existente. As soluções adotadas podem ser dispostas como obras de estabilização sem elementos de contenção e obras de estabilização com elementos de contenção. A seguir, alguns processos de estabilização mais usados. Drenagem superficial: segundo Massad (2003), a função da drenagem é diminuir a infiltração de águas pluviais, captando-as e escoando-as por canaletas dispostas longitudinalmente na crista do talude, e transversalmente ao longo de linhas de maior declividade do talude. Para grandes declividades pode ser necessário recorrer ao uso de escadas d água para minimizar a energia de escoamento das águas. Drenagem profunda: essa solução tem como objetivo baixar o nível freático, reduzindo as pressões neutras e consequentemente, aumentar a estabilidade do talude com drenos subhorizontais profundos (MASSAD, 2003). Retaludamentos: segundo Carvalho (1991), para qualquer tipo de solo, em qualquer condição de ocorrência e sob a ação de quaisquer esforços, sempre existirá uma condição geométrica de talude que oferecerá estabilidade ao maciço. Para que possa haver um aumento na estabilidade através desse método, são feitas alterações na geometria do talude, suavizando o peso junto à crista e adicionando junto ao pé do talude. Dessa forma, um corte feito próximo à crista do talude diminui a parcela do momento atuante e a colocação de uma sobrecarga no pé do talude tem um efeito estabilizante (MASSAD, 2003). Cortinas atirantadas: são constituídas de placas de concreto de pequenas dimensões atirantadas. As placas são instaladas de cima para baixo a medida que se avança a escavação. Os Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

21 19 tirantes protendidos aumentam a resistência ao cisalhamento do solo, estabelecendo também um aumento da tensão normal, atuante ao longo da superfície de ruptura (MASSAD, 2003). Segundo More (2003), a utilização de cortinas ancoradas se constitui na solução técnica mais adequada, quando se procura conter os elevados esforços horizontais sucedidos de escavações de grandes alturas, com um mínimo de deslocamentos do maciço de solo e das estruturas localizadas nas vizinhanças. Estaca raiz: Segundo Massad (2003), consistem em barras metálicas ou tubos de aço, embutidos em furos feitos no maciço do talude que são posteriormente solidarizados ao terreno por injeção de nata de concreto. Exercem a função de um reforço do solo, ou seja, ao longo do plano de ruptura acrescenta-se a resistência ao cisalhamento da seção de aço das estacas. Solos reforçados: Para garantir a estabilidade de taludes íngremes pode-se reforçar o solo compactado com a inserção de materiais resistentes à tração. Esses materiais podem ser rígidos, como as tiras metálicas usadas na técnica de terra armada, ou flexíveis, como os produtos geossintéticos. Dentre esses produtos, tem-se as geogrelhas, telas metálicas em malha hexagonal de dupla torção, geotiras ou ainda a combinação de mais de um tipo de reforço. Qualquer tendência de movimento do maciço implicará na solicitação dos reforços, via tensões cisalhantes no contato com o solo compactado. Diversos tipos de muros de contenção podem ser feitos com essa técnica, entre eles, muros de pedras argamassadas, muros de gabiões e muros de solo cimento-compactado ou ensacado (MARCHETTI, 2008). Para estabilização de taludes também pode se usar a técnica do Sistema Terramesh com paramento frontal em pedra e reforço de malha hexagonal dupla torção. 2.3 Estruturas de contenção As estruturas de contenção são obras de engenharia imprescindíveis quando o estado de equilíbrio natural de um maciço de solo ou de rocha é alterado por solicitações que podem causar deformações e até mesmo o colapso. A estrutura deverá suportar as pressões laterais de empuxo de tal forma, a garantir segurança ao talude (TERZAGHI, 1949). As estruturas de contenção têm uma grande variedade de obras e projetos de engenharia que são indispensáveis, como pontes, rodovias, píeres, atracadouros, ferrovias, prédios em geral, Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

22 20 usinas, barragens, entre outros. Sua função é suportar um empuxo de terra, conferindo segurança a um talude e permitindo o uso do espaço à sua frente. (EHRLICH; BECKER, 2009). A execução de uma estrutura de contenção pode acarretar um ônus financeiro muito significativo para a realização de um empreendimento em área de encostas. Esta etapa da obra, mesmo compreendendo uma extensão relativamente pequena, em alguns casos, apresenta custo maior do que a própria edificação a ser construída. Sendo assim, nota-se a importância de sempre desenvolver um projeto considerando diferentes opções de estruturas de contenção, de forma a atender a segurança necessária ao empreendimento com os menores custos envolvidos (MARCHETTI, 2008). a baixo: Segundo Marchetti (2008), existem diversos tipos de estruturas de contenção, relacionadas Muro de peso ou gravidade Muro de alvenaria de pedra Muro de gabiões Muro de concreto ciclópico Muro de flexão Muro de solo-cimento Muro de cortina atirantada Muro de solo grampeado. Muro de solo reforçado Ainda segundo Marchetti (2008), os fatores importantes na escolha do tipo de contenção são basicamente os seguintes: tipo de solo a conter, geometria (altura e espaço disponível para a construção da estrutura), presença de lençol freático, sobrecarga, capacidade do solo de fundação e material disponível. 2.4 Estrutura de contenção de solo reforçado O conceito estrutural de solo reforçado para estruturas de contenção foi desenvolvido durante a década de 60, na França, por Henry Vidal, que difundiu uma técnica com inclusões metálicas denominada Terra Armada. Trata-se de um processo normatizado pela ABNT (NBR Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

23 /86), que consiste em um muro de solo reforçado com fitas metálicas galvanizadas e faceamento de concreto armado cruciforme (EHRLICH; BECKER, 2009). O reforço de solos funciona como um melhoramento mecânico do solo. O reforço permite que o solo suporte esforços de corte superiores aos que suportaria de outra forma. Quando as forças perturbadoras são provocadas pelo carregamento devido ao peso próprio do solo, como por exemplo, em taludes ou aterros sobre solos moles, a inserção do reforço permite a construção de um talude com maior inclinação. Quando as forças perturbadoras são provocadas por ações externas como em estradas não pavimentadas ou plataformas de trabalho, a inserção do reforço admite a aplicação de cargas mais elevadas (LOPES, 2001). Estruturas de solo reforçado são também referidas como estruturas de solo mecanicamente estabilizadas. O solo é reforçado com materiais leves e flexíveis, como geossintéticos, fitas metálicas, fibras naturais ou artificiais e que apresentam alta resistência à tração (LING; LESHCHINSKY, 2005). O reforço aumenta a tensão de cisalhamento no solo modificando o modelo de distribuição das tensões no maciço (CLAYTON; MILITITSKY e WOODS, 1993). Durante a execução de estruturas de solos reforçados, camadas de reforço são introduzidas no interior do aterro. Solos permeáveis e não coesivos são predominantemente usados como aterro, pois contam com maior resistência ao cisalhamento e permitem com facilidade a drenagem da água evitando assim a geração de excesso de pressão neutra (NAPA, 2011). Segundo Wheeler (1996), os solos possuem em geral resistência elevada a esforços de compressão, porém baixa resistência a esforços de tração. Quando uma massa de solo é carregada verticalmente, ela sofre deformações verticais de compressão e deformações laterais de tração. No entanto, se a massa de solo estiver reforçada, os movimentos laterais são limitados pela pouca deformabilidade do reforço. Esta restrição de deformações é obtida devido ao desenvolvimento de esforços de tração no material de reforço. Neste caso, o solo tende a se mover em relação ao reforço provocando tensões cisalhantes na interface solo/reforço. Na Figura 1 pode-se observar o princípio do comportamento do solo reforçado. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

24 22 Figura 1: Comportamento do solo reforçado Fonte: Sieira et al (2003). De acordo com Palmeira (1992), as características do solo utilizado com o reforço intervêm diretamente no comportamento da estrutura de solo reforçado. Os solos arenosos são comumente preferidos para construção dos aterros de estruturas de contenção permanentes, por possuírem características geomecânicas adequadas e capacidade drenante elevada. As areias por exemplo, apresentam resistência a tração nulas e tem seus taludes máximos limitados ao ângulo de repouso, que é cerca de 40º. Essas areias, quando reforçadas, permitem taludes verticais, visto que os reforços atuam de forma similar a uma costura, solidarizando a região onde o solo seria instável com a região estável e impedindo a ruptura do talude (EHRLICH; BECKER, 2009). Muitas das construções são realizadas utilizando solos, que nem sempre apresentam características adequadas para tal. Considerando que a disponibilidade de locais apropriados para Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

25 23 construção tem diminuído, a utilização de solos de qualidade inferior para fundação e construção é hoje em dia uma necessidade crescente (FERREIRA, 2010). Segundo Christopher e Berg (2001), as estruturas de contenção em solos reforçados são soluções econômicas, capazes de apresentar grande tolerância a recalques de fundação, facilidade construtiva e prazo de execução reduzido. Para o autor, pode-se acrescentar, ainda, a vantagem de não exigir mão de obra especializada. Permitem, além disso, a obtenção de taludes de solo estáveis, em posição vertical, e um bom acabamento estético, no caso de uso de sistemas de faceamento adequados, como blocos segmentais ou revegetação do talude. 2.5 O sistema TERRAMESH O Sistema Terramesh, é baseado no princípio do solo reforçado e na tecnologia desenvolvida no início dos anos 60 por Henri Vidal, conhecida como terre armé (terra armada). Esse princípio pode ser encontrado na natureza, observando como o solo adquire resistência pela presença de raízes inseridas ao longo de sua estrutura, agindo como tensores (SAYÃO; SIEIRA, 2005). Na década de 80 surgiram, no Brasil, técnicas muito simples para a execução de solos reforçados como o solo envelopado com reforço de geotêxteis, onde o paramento frontal era feito com concreto projeto, e foram utilizadas em todas as regiões do país. O desenvolvimento de novos materiais e técnicas de execução, proporcionaram a possibilidade de controle total do desempenho das estruturas e vastas alternativas para cada caso (ANANIAS et al. 2013) O autor ainda afirma, que há possibilidade de executar taludes mais íngremes, fazendo uso do solo local e a facilidade de execução em locais de difícil acesso, além de não ter necessidade de executar fundações específicas, são importantes características dos solos reforçados e, tratando-se da técnica Terramesh, acrescenta-se a estas outras vantagens que às torna únicas: Permeabilidade do paramento frontal, garantindo eficiência de drenagem do aterro contido; Versatilidade que permite a execução de estruturas com paramento frontal vertical, inclinado ou em degraus; Redução do impacto ambiental onde é possível, mesmo com paramento em pedras, podese inserir vegetações para reduzir os efeitos agressivos das intervenções e dar harmonia; Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

26 24 Segurança estrutural em caso de incêndio nas proximidades, pois até os reforços sintéticos ficam protegidos pelo paramento de malha metálica; Simplicidade construtiva, permite a execução da estrutura em locais de difícil acesso; Uso do solo local que reduz a exploração de material de jazidas distantes, bem como o custo da operação de transporte e controle; Redução considerável do tempo de construção da obra. O sistema Terramesh é composto por reforços em malha hexagonal de dupla torção, conforme Figura 2, associados a um paramento frontal formado pela malha e pedras, compondo caixas. O paramento pode se apresentar na vertical ou escalonado (SAYÃO; SIEIRA, 2005). Figura 2: Reforço em malha hexagonal dupla torção Fonte: Encarte técnico Maccaferri (2008). Segundo Ananias et al. (2013), o Terramesh System é composto por reforços em malha hexagonal dupla torção 8x10, em arame 2,7mm revestido em PVC, anexos a um paramento frontal formado pela mesma malha, e pedras no formato de caixas similares aos gabiões. Os elementos Terramesh System não necessitam de acabamento complementar e os elementos de reforço compõem o maciço de solo, de forma contínua e sem qualquer tipo de emenda ou costura, além de o pano de reforço e a base ficar paralelo a face da tampa do paramento frontal, conforme Figura 3. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

27 25 Figura 3: Modelo do sistema terramesh Fonte: Encarte técnico Maccaferri (2008). Os elementos Terramesh System, apresentam em sua face externa, depois de preenchido com pedras, uma aparência similar a dos gabiões como mostra a Figura 4, e a qualidade da obra será somada pelo controle no preenchimento, cuidado manual dos operadores e principalmente do controle tecnológico do aterro compactado. Este pode ser executado ainda com solo de boa qualidade local, sem a exigência de granulometrias específicas (ANANIAS et al. 2013). Figura 4: Aparência final do sistema Terramesh Fonte: Encarte técnico Maccaferri (2008) Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

28 26 Segundo Sayão e Sieira (2005), a utilização de malhas hexagonais a dupla torção garante um reforço contínuo sobre o plano horizontal. Portanto, se obtém armaduras longitudinais continuas e alcança-se a mobilização do atrito contra a superfície do fio metálico, e principalmente as propriedades mecânicas de travamento e corte entre as partículas do material de aterro. Isto se torna possível devido à grande dimensão da abertura hexagonal da malha quando comparada ao diâmetro do fio, que se revela num aumento geral da resistência do reforço, o que não ocorre com materiais que fornecem resistência somente por atrito. A capacidade de ancoragem desenvolvida pela malha hexagonal é devido à ação combinada do atrito, corte e travamento mecânico das partículas. A resistência à tração na direção das torções é maior do que na direção oposta, por isso os painéis de malha devem ser sempre colocados de forma que a direção das torções forme um ângulo reto com a face frontal da estrutura. Quando a capacidade de ancoragem supera a resistência à tração da malha, a falha por ruptura tem lugar sem deformações significativas do painel de reforço (SAYÃO; SIEIRA, 2005). 2.6 O software MACSTARS 2000 O programa MACSTARS, versão 2000, foi criado para analisar a estabilidade de solos reforçados e não reforçados. Taludes de solo reforçado são estruturas com unidades de reforços capazes de absorver esforços a tração. O programa também permite ao profissional conduzir a análise pelo Método do Equilíbrio Limite (abordado no item 2.7) para os dois casos, solos reforçados e sem reforços (MACCAFERRI, 2004). Ainda conforme o referido autor, o MACSTARS admite análises de taludes não reforçados, taludes ou muros reforçados com o Terramesh System, reforçados com geogrelhas e até mesmo unindo os dois reforços Terramesh system e geogrelhas, permite ainda analisar estruturas de contenção em solo reforçado com paramento frontal de concreto ou em pedra, bem como aterros sobre solos moles. São feitas quatro análises pelo software que estão descritas a seguir, nelas pode-se incluir condições como poropressões, condições sísmicas, sobrecargas distribuídas uniformemente ou pontual, bem como vários tipos de reforços e possibilidade de dimensionar estruturas de solos de geometria complexa (MACCAFERRI, 2004). Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

29 Verificação da Estabilidade Global A verificação de estabilidade global é executada pelo método do equilíbrio limite, para determinar a estabilidade da estrutura como um todo, seja análise de solos reforçados ou não (MACCAFERRI, 2004) Verificação da Estabilidade Interna A análise da estabilidade interna permite a definição do projeto da estrutura de contenção, bem como a avaliação de qual reforço será necessário inserir, para garantir a estabilidade da estrutura e o bom comportamento da mesma (MACCAFERRI, 2004) Verificação da Estabilidade como Muro Ao realizar este tipo de análise, toda a estrutura ou uma parte dela, é considerada como muro composto por blocos que formam a estrutura de contenção. De acordo com Maccaferri (2004), a verificação de estabilidade da estrutura como um muro, consiste nas três análises clássicas de estabilidade feitas em muros de contenção: verificação contra o Deslizamento; verificação contra o Tombamento; verificação da capacidade de suporte da fundação. 2.7 Métodos de estabilização de taludes usados pelo MACSTARS A escolha do método adequado para estabilizar uma estrutura é fundamental, tanto para fase de execução como também para a confiabilidade dos resultados obtidos a partir do seu dimensionamento. A estabilidade de um talude pode ser determinada através de métodos determinísticos e métodos probabilísticos. Os métodos determinísticos geram a segurança de um talude por meio de um fator de segurança (SANTOS, 2005). Já os métodos probabilísticos, o autor afirma que originam a segurança de um talude com relação ao risco de ocorrência da ruptura, porém os parâmetros relevantes a essa estabilidade estão sujeitos a incertezas. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

30 28 Os métodos analíticos são os mais adotados na análise de estabilidade de taludes, segundo Santos (2005), esses métodos são baseados no princípio do equilíbrio limite. O autor ainda completa, que nesse princípio estuda-se o equilíbrio de uma porção eventual do maciço, que pode se desprender e deslizar sobre determinada superfície de ruptura. Na teoria, quando o equilíbrio limite é atingido ao longo da superfície, ou seja, no instante em que as forças cisalhantes igualamse às forças resistentes ocorre a ruptura do maciço (Souza, 1980). De acordo com Morgenstern e Sangrey (1978), no método do equilíbrio limite assume-se a existência de certa superfície de ruptura bem definida, considerando que a massa de solo está em risco de sofrer uma ruptura iminente, para isso assume-se um critério de ruptura, determinado por Mohr-Coulomb, ao longo da superfície, então considera-se um fator de segurança constante em toda a extensão da superfície de ruptura. O autor ainda fala dos principais métodos de análise por equilíbrio limite, a seguir. Método das fatias: Neste método a superfície potencial de ruptura é dividida em fatias verticais, podendo esta superfície ser circular ou poligonal. Os métodos que adotam, para análise de estruturas de contenção, superfície circular são os de Taylor (1949) e Bishop (1955) e os que adotam superfície qualquer são Jambu (1973), Morgenstern e Price (1965) e Spencer (1977). Mais adiante falaremos sobre os métodos de Bishop e Jambu Simplificado. Método das cunhas: Semelhante ao método das fatias, este divide a massa instável de solo em lamelas com inclinações variáveis nas interfaces e superfície de ruptura poligonal. Na análise pelo equilíbrio limite o fator de segurança é definido pela razão entre a máxima tensão de cisalhamento atuante no maciço com a mobilizada em toda a superfície de ruptura e em caso desta superfície ser circular considera-se que a massa deslizada move-se como corpo rígido (SANTOS, 2005). Em seguida tem-se resumo de dois principais métodos do equilíbrio limite, Método de Bishop (1955) e Jambu Simplificado (1973) Método de Bishop (1955) Bishop em seu método considera a superfície de ruptura circular. Entende que há um equilíbrio de forças e momentos entre as fatias e que é nula a resultante das forças entre elas. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

31 29 De acordo com Santos (2005), o que torna este método um dos mais usados para calcular as estruturas de contenção é sua facilidade e praticidade tanto para cálculos computacionais como também manuais, além do mais apresentam resultados conservadores. No entanto todo método tem suas imprecisões que podem ocorrer na aplicação da análise de estabilidade de taludes, principalmente em se tratando de um método interativo, o que não apaga a eficiência do mesmo. O método de Bishop pode ser aplicado somente para superfícies circulares, estas são consideradas superfícies de ruptura circulares adotando um centro de rotação fictício. As forças entre as fatias têm direção apenas horizontal e o coeficiente de segurança é calculado pelo equilíbrio contra rotação em torno do centro da circunferência (SAYÃO e SIEIRA, 2005). Este método é muito usado na prática e recomendado para projetos simples Método de Jambu Simplificado (1973) Jambu Simplificado admite superfícies circulares e não circulares, despreza as forças verticais entre as fatias, porém atende o equilíbrio de forças e momentos em cada uma (SANTOS, 2005). O método fornece superfícies de ruptura reais e pode ser implantado em computadores para executar seus cálculos através de softwares, como é o caso do programa MACSTARS desenvolvido pela empresa Maccaferri onde é possível calcular pelo método de Jambu e Bishop. As forças que interagem entre as fatias têm apenas uma direção horizontal como o método de Bishop, e o coeficiente de segurança é calculado pelo equilíbrio contra a translação vertical e eventualmente horizontal. Permite levar em consideração as forças cortantes verticais de interação entre as fatias aplicando ao fator de segurança um fator de correção que depende do tipo de solo e da geometria do problema (SAYÃO e SIEIRA, 2005). Para Santos (2005), como limitação do método pode-se citar o fato de subestimar o fator de segurança da análise de estabilidade de estruturas de contenção. Este pode ser calculado manualmente, através de ábacos, como também por programas computacionais. O método tem grande utilização, porém devem ser cuidadas as limitações na rotina de cálculos. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

32 Definição do fator de segurança O fator de segurança é a relação entre as forças de cisalhamento existentes no solo com as ações cisalhantes que atuam sobre ele, conforme a Equação 1. FS = Forças resistentes Forças atuantes (1) A NBR (ABNT, 2009) considera que o valor do fator de segurança (FS) tem direta relação com a resistência ao cisalhamento do material do talude e que as análises usuais de segurança desprezam as deformações que ocorrem naturalmente no mesmo. Logo admite-se, que um valor de FS maior, corresponde a uma segurança maior contra a ruptura. Na Tabela 1 a seguir, a NBR (ABNT, 2009) aborda os fatores de segurança (FS) que devem ser atendidos para a estabilidade de muros de gravidade e flexão. Estes fatores têm a finalidade de cobrir as incertezas naturais das diversas etapas de projeto e construção. São válidos para todos os casos de carregamento, incluindo probabilidades sobre a situação do nível de água, sobrecargas, alteração de geometria, e até mesmo ação de sismos. Tabela 1: Requisitos para estabilidade de muros de contenção Verificação da segurança Fator de segurança mínimo Tombamento 2,0 Deslizamento na base 1,5 Capacidade de carga da fundação 3,0 Fonte: NBR ABNT (2009). Segundo Morgenstern (1995), o FS é o fator no qual reduz os parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo, com o objetivo de trazer o talude para o estado de equilíbrio limite ao longo da superfície de ruptura. Para Santos (2005), a determinação do valor admissível para o fator de segurança (FSadm), dependerá das consequências de uma possível ruptura, entre outros fatores, em caso de perdas econômicas. O valor de FS admissível considera as condições atuais do talude e o futuro uso da área, preservando-o contra cortes na base, sobrecargas e infiltrações. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

33 31 Para a análise da estabilidade, o valor do fator de segurança é muito importante, pois é através dele que se analisa a estabilidade do talude, por exemplo, se ele for menor que o estipulado pela norma, encontra-se na iminência de romper-se, por outro lado se for maior ou igual, o talude está em equilíbrio, sem risco iminente se ruptura. 2.9 Resistência ao cisalhamento A resistência ao cisalhamento do solo é a máxima tensão de cisalhamento que o solo pode resistir antes de romper-se, ou ainda a tensão cisalhante do solo no plano que está rompendo. Quando o solo não suporta a tensão que está sendo aplicada, se rompe de forma que ocorre o deslizamento de suas partículas. Para a estabilidade de taludes, a resistência ao cisalhamento é fundamental para o seu dimensionamento, pois possibilita prever seu comportamento de forma a evitar deslizamentos e garantir sua total estabilidade (AZEVEDO, 1999). Segundo Azevedo (1999), a resistência ao cisalhamento pode ser usada também como um indicador de compactação do solo. Os solos mais compactados oferecem maior resistência ao cisalhamento. Isto se explica devido ao aumento da área de contato dos grãos (menor distância entre as partículas), consequentemente, menor índice de vazios, fazendo da compactação do solo um fator determinante para o aumento da resistência ao cisalhamento. A resistência ao cisalhamento dos solos pode-se revelar pela equação de Coulomb, τ= c+ σn tgφ conforme explica Vargas (1989), onde τ é a tensão máxima de cisalhamento suportada pelo solo, σn é a tensão normal a que a superfície está submetida, c é a coesão do solo e φ é o ângulo de atrito interno do solo. A equação determina a envoltória de resistência, esta é a linha-limite de resistência do solo, ou seja, qualquer força cisalhante que seja aplicada acima desta linha causará a ruptura do solo. Os parâmetros c e φ são características intrínsecas dos solos Ângulo de Atrito e Coesão O ângulo de atrito pode ser definido como a força tangencial necessária para ocorrer o deslizamento de um maciço de solo em um plano paralelo a este, considerando que a resistência por atrito lateral depende dele (VIECILI, 2003). O autor ainda afirma que a força resultante das tensões cisalhantes forma um ângulo com a força normal do solo, e este ângulo é o atrito, ele Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

34 32 representa o máximo ângulo que a força cisalhante pode ter com a normal sem que ocorra deslizamento das partículas de solo. O atrito entre os grãos do solo é o principal fator determinante da resistência ao cisalhamento, no entanto a atração química entre partículas, segundo Viecili (2003), tem uma parcela de resistência significativa em determinados tipos de solos, que é denominada coesão real, essa resistência desaparece conforme o solo vai saturando. A coesão real pode ser confundida com a coesão aparente, no entanto deve-se saber que esta é determinada pela pressão capilar da água, presente em solos argilosos com alto teor de umidade e não saturados Critérios de Ruptura Mohr-Coulomb criou a teoria da ruptura e afirmava que um material se rompe devido à combinação da tensão normal e de cisalhamento e não da máxima tensão normal ou máxima tensão de cisalhamento isoladas (DAS, 2007). Dessa forma a relação entre tensão normal e tensão de cisalhamento em um plano de ruptura pode ser expressa de acordo com a Equação 2: τf = f(σ) (2) Para o autor, a envoltória de ruptura definida pela equação acima é uma linha curva. Para a maioria dos problemas de mecânica dos solos, é suficiente aproximar a tensão de cisalhamento para uma função linear da tensão normal, expressa pela Equação 3: τf = c + σ x tgø (3) As expressões acima são da resistência ao cisalhamento com base na tensão total e na tensão efetiva. Vale ressaltar que no momento da ruptura, a tensão cisalhante é menor que a tensão cisalhante máxima, em função da tensão normal e do plano de ruptura, uma vez que é determinado pelo ângulo α, entre este plano e o plano principal maior (VIECILI, 2003). O referido autor conclui, que a partir de um talude rompido, pode-se determinar a coesão e o ângulo de atrito do solo, fazendo-se o fator de segurança igual a 1, desde que se conheça as Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

35 33 dimensões do mesmo, sua inclinação, características do solo e nível d água. Isto devido ao fato de que se o fator de segurança é igual a um, o talude está em estado de iminente ruptura. Das (2007), afirma que em relação à resistência, é aceitável para o projeto de um talude estável um valor de 1,5 para o fator de segurança O Ensaio de Cisalhamento Direto De acordo com Das (2007), o ensaio de cisalhamento direto é a mais antiga e simples forma de arranjo para o ensaio de cisalhamento. O equipamento para o ensaio é composto por uma caixa de metal na qual o corpo de prova com solo é colocado. Os corpos de prova podem ser quadrados ou circulares, vistos em planta. A caixa é dividida horizontalmente em duas metades. A partir do topo da caixa de cisalhamento é aplicada a força normal no corpo de prova. A força de cisalhamento é aplicada movendo-se uma metade da caixa em relação à outra, para assim provocar a ruptura no corpo de prova de solo. O autor afirma que o ensaio de cisalhamento pode ser de deformação controlada ou tensão controlada, dependendo do equipamento. Nos ensaios de tenção controlada, a força de cisalhamento é aplicada em partes de acréscimos iguais até que ocorra a ruptura do corpo de prova, esta ocorre ao longo do plano de divisão da caixa de cisalhamento. Após a aplicação de cada acréscimo de carga, é medido, por um extensômetro horizontal, o deslocamento de cisalhamento da metade superior da caixa. A variação na altura do corpo de prova durante o ensaio pode ser obtida das leituras do extensômetro, este mede o movimento vertical da placa de carregamento superior (DAS, 2007). Viecili (2003) completa, que durante o ensaio é possível observar a variação no volume das amostras durante o cisalhamento, devido a deformação vertical do corpo-de-prova registrada. Realizando-se ensaios com diversas tensões normais e tensões de ruptura, pode-se obter a envoltória de resistência, através de um gráfico com essas tensões, a qual determinará os valores dos parâmetros, ângulo de atrito e coesão do solo em estudo (VIECILI, 2003). Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

36 Solo Residual Na Terra existem grande diversidade de solos, por isso, foram desenvolvidos com o passar do tempo, modelos de comportamento dos solos em determinadas condições. Estes modelos não representam a totalidade dos solos, mas é um ponto de partida para o estudo dos diferentes tipos de solo. Um exemplo de solo que se diferencia dos modelos básicos, de ocorrência comum, é o solo residual, o qual será definido neste item. Solos residuais são considerados solos heterogêneos, devido as diferentes composições da rocha mãe. Esta particularidade, torna difícil a determinação das características desses solos, visto que uma única amostra de solo pode exibir características bem distintas. De acordo com estudos realizados em grandes massas de solo residual, admite-se a possibilidade de se encontrar porções semelhantes a grandes ou pequenas distâncias (VIECILI, 2003). Ainda conforme o referido autor, os solos residuais quando estão acima do lençol freático, adquirem o comportamento de solos não saturados, caso contrário apresentam características de solos cimentados. Nos solos não saturados os vazios da massa de solo estão preenchidos por ar, que é mais compressível que o solo. Dessa forma, quando o solo é carregado pela ação de uma carga de compressão, os vazios são comprimidos e a carga é sustentada pelo solo, provocando aumento da tensão efetiva. Já para os solos residuais com comportamento de solos cimentados, Viecili (2003) afirma, que a resistência é definida pelo atrito entre as partículas. Estes solos possuem substâncias cimentantes, que agem nos grãos, estas proporcionam uma resistência que é a coesão natural do solo, impedindo o deslocamento inicial das partículas. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

37 35 3 MÉTODO DE PESQUISA A seguir serão abordados os métodos escolhidos para desenvolvimento da pesquisa, bem como sua estratégia e delineamento, além da descrição de cada etapa a ser realizada. Foram realizados ensaios em laboratório de caracterização do solo, de resistência ao cisalhamento e análise dos dados obtidos para modelagem da estrutura de contenção com o paramento em software. 3.1 Estratégia de pesquisa Essa pesquisa pode ser classificada como exploratória, do ponto de vista dos seus objetivos e embasamento teórico/bibliográfico. Considerando os procedimentos técnicos de ensaios e análises experimentais tanto em laboratório como em software, esta pesquisa também pode ser classificada como experimental. A seguir alguns autores explicam cada classificação dessa pesquisa. A pesquisa exploratória tem como objetivo proporcionar maior familiaridade com o problema, com vistas a torná-lo mais explícito ou a constituir hipóteses (GIL, 2002). Para o autor, pode-se dizer que estas pesquisas têm como objetivo principal o desenvolvimento de ideias aprimoradas ou a descoberta de intuições. Seu planejamento é bastante flexível, de modo a possibilitar consideração dos mais variados aspectos relativos ao fato estudado. Na maioria dos casos, essas pesquisas envolvem: levantamento bibliográfico; entrevistas com pessoas que tiveram experiências práticas com o problema pesquisado; e análise de exemplos que estimulem a compreensão (GIL, 2002). A pesquisa bibliográfica é classificada como uma pesquisa exploratória, desenvolvida com base em material já elaborado, constituído principalmente de livros e artigos científicos (GIL, 2002). Ainda segundo o referido autor, embora em quase todos os estudos seja exigido algum tipo de trabalho dessa natureza, há pesquisas desenvolvidas exclusivamente a partir de fontes bibliográficas. Boa parte dos estudos exploratórios podem ser definidos como pesquisas bibliográficas. As pesquisas sobre ideologias, bem como aquelas que se propõem à análise das diversas posições acerca de um problema, também costumam ser desenvolvidas quase exclusivamente mediante fontes bibliográficas (GIL, 2002). Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

38 36 Segundo Gil (2002), a pesquisa experimental constitui o delineamento mais prestigiado nos meios científicos. Este tipo de pesquisa consiste principalmente em determinar um objeto de estudo, selecionar as variáveis capazes de influenciá-lo e definir as formas de controle e de observação dos efeitos que a variável produz no objeto. Trata-se, portanto, de uma pesquisa em que o pesquisador é um agente ativo, e não um observador passivo (GIL, 2002). 3.2 Delineamento A estrutura do trabalho é composta por várias fases de pesquisas e delineamentos referentes ao tema escolhido, englobando problemas e objetivos levados em consideração, podendo-se observar na Figura 5 o delineamento da pesquisa: Figura 5: Delineamento da pesquisa. Revisão Bibliográfica Ensaios Laboratoriais Modelagem da Estrutura Resultados e Conclusões Análise dos Dados Fonte: autoria própria. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre estabilidade de taludes e medidas para sua estabilização, tipos de estruturas de contenção, especialmente as de solo reforçado, o sistema de solo reforçado Terramesh e o software MACSTARS da empresa Maccaferri, e finalmente sobre fator de segurança e resistência ao cisalhamento. A fundamentação teórica tem por finalidade aprofundar e detalhar o tema. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

39 37 Finalizada a revisão bibliográfica, foram analisados resultados de ensaios laboratoriais realizados no Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da UNIJUÍ Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul em pesquisas anteriores para utilização na modelagem da estrutura de solo reforçado, especialmente dos ensaios de caracterização e de cisalhamento direto. Os ensaios foram realizados conforme prescreve as normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), contendo as seguintes fases do ensaio: caracterização física; granulometria peneiramento e sedimentação; índices de Atterberg (LP e LL), bem como ensaio de cisalhamento direto do solo. Consecutivo a escolha dos dados referentes as características do solo e parâmetros de resistência, estes serão utilizados para modelagem da estrutura de contenção no sistema Terramesh em software criado pela empresa Maccaferri, o MACSTARS, apresentado no item 2.6 da revisão. A partir da inserção dos dados no programa foi modelada a estrutura de contenção, analisando o comportamento da estrutura quando submetido a variação da altura de 8 a 12 m, buscando o menor comprimento da base possível, bem como da malha hexagonal que avança para dentro do solo, funcionando como um reforço, visando obter uma estrutura que tivesse estabilidade externa e interna e atendesse as verificações como muro de contenção, que são tombamento, deslizamento e capacidade de carga nas fundações. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

40 38 4 RESULTADOS Neste item serão apresentados os resultados dos ensaios elaborados, bem como as análises do talude feitas no software MACSTARS, dimensionadas no sistema Terramesh, com paramento frontal e reforço. Foram dimensionados cinco taludes com alturas diferentes de 8 a 12 m, visando o menor comprimento da base e comprimento do reforço. 4.1 Ensaios geotécnicos do solo Todo projeto geotécnico que visa dimensionar uma obra de infraestrutura que envolva diretamente o solo é mandatório primeiramente conhecer este solo. Isto pode ser feito a partir de ensaios de caracterização geotécnica. A partir disso é possível classificar o solo. Já para a modelagem de estrutura de contenção precisa-se dos parâmetros de resistência do solo e uma das formas é através da realização de ensaios de cisalhamento direto. Tanto a caracterização geotécnica como a obtenção dos parâmetros de resistência a partir do cisalhamento direto são etapas obrigatórias previstas na NBR Estabilidade de Encostas (ABNT, 2009). Os resultados dos ensaios de caracterização e de cisalhamento direto do solo, foram obtidos a partir de pesquisa realizada por Cristiano Viecili no ano de Utilizaram-se estes resultados especialmente porque se trata de solo residual típico da região noroeste do Rio Grande do Sul, e por ter sido analisada a pior situação, resistência residual, amostra natural, inundada. As amostras do solo foram retiradas de talude situado no campus da UNIJUÍ, próximo ao LEC. Segundo Viecili (2003), oito amostras indeformadas do solo foram retiradas a dois metros de profundidade com relação a superfície, para execução de dois programas de ensaios de cisalhamento direto, um para amostra indeformada na umidade natural e outra para amostra indeformada inundada Caracterização do solo Conforme Viecili (2003), o material é composto por 85,0% de argila (<0,005mm), 10,0% de silte (0,005-0,074mm), 4,12% de areia fina (0,074-0,42mm), 0,72% de areia média (0,42 2,0mm), 0,16% de areia grossa (2,0 4,8mm) e não possui fração de pedregulho. Este solo se enquadra como uma argila dura e inativa, considerando o índice de consistência e de atividade calculados. O peso específico aparente seco representa a consistência do solo, apresenta valor igual Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

41 39 10,21 kn/m³, o que significa que o solo natural estava mal compactado. A seguir na Tabela 2, apresenta-se as propriedades físicas médias do solo. Na Figura 6 mostrar-se a curva granulométrica obtida para o solo residual. Tabela 2: Propriedades físicas do solo Propriedades Valores Médios Limite de liquidez (LL) 59,00% Limite de plasticidade (LP) 47,03% Índice de plasticidade (IP) 11,97% Peso específico real dos grãos (G) 28,52 kn/m3 Umidade média de campo (H) 34,53% Peso específico natural (γn) 13,74 kn/m3 Peso específico aparente seco (γd) 10,21 kn/m3 Índice de vazios médio (e) 1,79 Porosidade média (n) 0,64 Índice de Atividade (Ia) 0,14 Índice de Consistência (IC) 2,04 Fonte: Viecili (2003). Figura 6: Curva granulométrica do Solo Residual Fonte: Viecili (2003). Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

42 Coesão e Ângulo de atrito do solo Com o ensaio de cisalhamento obteve-se os valores de ângulo de atrito interno de pico e coesão de pico, ambos medidos em graus, conforme item da revisão. No item a seguir, estão os gráficos de tensão cisalhante relacionadas a tensão normal efetiva, tensão cisalhante por deslocamento horizontal e deformação vertical correlacionada ao deslocamento horizontal, para a situação de solo inundado. Os valores de φ (ângulo de atrito) e c (coesão) estão sempre relacionados a tensões efetivas, como pode-se observar na Figura 10 no item a seguir Tensões de Cisalhamento De acordo com Viecili (2003), executaram-se ensaios de cisalhamento direto com tensões normais de 30, 60, 100 e 200 kpa, com velocidade constante de 0,031 mm/min e na situação inundado. Os ensaios foram realizados no LEC. No item encontram-se definições sobre o ensaio de cisalhamento. A seguir na Figura 7, apresenta-se o comportamento das amostras sob cada tensão aplicada de 30 a 200 kpa como descrito acima, relacionando-se as tensões cisalhantes aos deslocamentos horizontais. Figura 7: Tensões de cisalhamento e deslocamentos horizontais Fonte: Viecili (2003). Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

43 41 No gráfico da Figura 7, pode-se analisar que conforme a tensão aplicada sobre o solo aumenta, a tensão cisalhante e o deslocamento horizontal aumentam respectivamente de maneira gradativa e ao mesmo tempo em que se aplica tensões maiores. Na Figura 8, observam-se as deformações verticais relacionadas aos deslocamentos horizontais, variando a tensão normal aplicada. Figura 8: Deformações verticais x deslocamentos horizontais Fonte: Viecili (2003). Observando o gráfico, pode-se dizer que a deformação vertical é diretamente proporcional ao deslocamento horizontal, e a cada tensão maior aplicada, seus valores crescem. Por fim, na Figura 9, apresenta-se as resistências de pico e residual do solo do campus quando ensaiado na condição inundado. Conforme Viecili (2003), o ângulo de atrito e a coesão residual são, 39,10º e 13,5 kpa respectivamente, e o ângulo de atrito e coesão de pico são, seguidamente, 24,14º e 15,8 kpa. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

44 42 Os coeficientes de correlação R2 apresentam valores excepcionais de 0,98 e 0,99 representando que os dados obtidos nas amostras indicam adequadamente o comportamento do solo in situ (VIECILI, 2003). Figura 9: Tensão cisalhante e efetiva da envoltória de pico e residual inundado Fonte: Viecili (2003). Por fim, pode-se verificar no gráfico da Figura 9, que o solo apresenta aumento da resistência ao cisalhamento após a ruptura com aplicação da tensão de 200 kpa, considerando que o solo estava inundado e sabendo que este fato reduz consideravelmente a sua capacidade de carga, pode-se dizer que se trata de um solo normalmente adensado. Lambe e Whitman (1974), explicam que o aumento da resistência ao cisalhamento após a ruptura do solo é típico de argila normalmente adensada. 4.2 Análises das estruturas de contenção Neste item são apresentados os parâmetros de projeto inseridos no MACSTARS, bem como as análises das estruturas com os respectivos fatores de segurança, variação da altura e comprimentos de reforço. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

45 43 Foram realizadas análises de cinco taludes com alturas variando de 8 a 12 metros, objetivando verificar o menor comprimento do reforço e do bloco de acordo com cada altura, juntamente com o comportamento da estrutura relativos a estabilidade global, interna e verificação como muro. As estruturas de contenção foram dimensionadas no sistema Terramesh, com reforço de malha hexagonal dupla torção e paramento frontal, sistema desenvolvido pela empresa Maccaferri a qual contribuiu muito para esta pesquisa Parâmetros de Projeto Para o dimensionamento das estruturas de contenção no programa MACSTARS é preciso inserir os dados do solo como ângulo de atrito, coesão, peso específico natural e saturado, bem como especificar o tipo de reforço e paramento frontal. Na Tabela 3 a seguir, tem-se os valores de cada parâmetro. Vale ressaltar que o solo utilizado estava na umidade natural, inundado, a coesão do mesmo é 15,8 kpa para dimensionamento das estruturas, sendo reduzido em 2/3 da coesão real, ou seja, 10,53 kpa. Tabela 3: Dados do solo PROPRIEDADES DO SOLO Ângulo de atrito 24,14 Coesão 10,53 kpa Peso específico natural 13,748 kn/m³ Peso específico saturado 16,638 kn/m³ Fonte: Autoria própria (2017). Importante observar, que referente aos dados do solo apresentados nos gráficos do ensaio de cisalhamento, Cristiano Viecili conceituou os valores de pico para uma ruptura técnica, com deslocamento horizontal de 2 mm e os parâmetros desta envoltória que serão utilizados, da envoltória residual, pois é a situação mais desfavorável do ponto de vista da resistência. As estruturas de contenção são formadas pelo maciço de solo com paramento frontal, que são caixas de 1 m de altura, feitas de arame 2,7 mm e revestidas em PVC, de formato hexagonal, preenchidas com pedras. A cada um metro de altura, prolonga-se a malha hexagonal para dentro do talude, esta funciona como reforço, pois resistem aos esforços de tração sofridos pelo maciço, Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

46 44 conforme descrito no item 2.5 da revisão; o comprimento de cada reforço varia de acordo com a altura de cada estrutura (MACCAFERRI, 2004). O paramento frontal pode ser linear ou escalonado, as estruturas em questão foram dimensionadas com o paramento frontal escalonado, respeitando, de acordo com Maccaferri (2004), uma distância de 10 cm da face frontal da caixa inferior com relação a superior, conforme Figura 10 a seguir. Figura 10: Exemplo de projeto de contenção Fonte: Maccaferri, (2004). As estruturas de contenção dimensionadas, não necessitam de fundação específica, também não é necessário executar base de concreto magro para colocação das caixas, que formam o paramento. Para execução das estruturas, as caixas inferiores devem ser de 0,50 m de altura, como mostra a figura acima, justamente porque compõem a base do talude e principalmente devido ao fato de reduzir a distância entre os reforços, de maneira a garantir maior estabilidade para a parte Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

47 45 inferior, que incorre ao risco de deslizamentos e tombamentos da base, além de prevenir o estufamento das caixas (MACCAFERRI, 2004). Entretanto, as estruturas analisadas foram dimensionadas com caixas de 1,0 metro de altura, inclusive as caixas inferiores do paramento frontal, visando facilitar a modelagem de forma a se inserir no tema, além de proporcionar maior conhecimento operacional do software. Importante salientar, que a medida adotada não prejudicou a resistência, a estabilidade e bom desempenho da estrutura Análises das Estabilidades das Estruturas Conforme Das (2007), as estruturas de contenção apresentam diferentes formas de ruptura, duas delas apresentadas a seguir: a) Ruptura de face na qual a superfície de deslizamento intercepta a base do talude. b) Ruptura de base quando a superfície de deslizamento passa abaixo do pé do talude. Já o círculo de ruptura é chamado de pé, quando passa pelo pé do talude e de círculo de face se passa acima do pé do talude. No caso de uma ruptura de base, o círculo de ruptura é chamado de círculo de ponto intermediário. Na Figura 11, apresenta-se exemplos das diferentes formas de ruptura. Figura 11: Diferentes modos de ruptura dos taludes Fonte: Das (2007). Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

48 46 As estruturas de contenção analisadas, têm tendência de ruptura de base, na qual o círculo de ruptura é de ponto intermediário. As análises foram realizadas pelo software MACSTARS, utilizando o método das fatias de Bishop simplificado, conforme o item da revisão. De acordo com Das (2007), Bishop propôs uma solução mais refinada, de forma que o efeito das forças nas faces de cada fatia é levado em conta somente até certo ponto. Nas análises dos taludes, foram investigadas 1010 superfícies de ruptura, para poder encontrar a superfície crítica que fornece o fator de segurança mínimo. Durante as análises foi possível observar que, o fator de segurança vai reduzindo conforme aumenta o número de superfícies analisadas, isto se dá devido à proximidade da superfície crítica. Na Tabela 4 a seguir apresenta-se os fatores de segurança mínimos de cada análise para as diferentes estruturas. Tabela 4: Fatores de segurança mínimos de cada análise ANÁLISES DAS ESTRUTURAS - FATORES DE SEGURANÇA Estruturas de Contenção Estabilidade Global Estabilidade Interna Verificação como Muro FS FS FSde FSto FSpf Talude de h= 8 m 1,531 2,661 3,84 8,375 3,5 Talude de h= 9 m 1,521 2,55 3,693 8,754 3,5 Talude de h= 10 m 1,51 2,534 3,635 9,791 3,188 Talude de h= 11 m 1,519 2,402 3,861 10,963 3,219 Talude de h= 12 m 1,527 2,327 3,891 12,474 3,375 Fonte: Autoria própria (2017). A análise da estabilidade global, abrange todo o maciço reforçado, pois se refere a estabilidade do bloco como um todo. Os fatores de segurança mínimos ficaram em torno de 1,5, conforme mostra a Tabela 4, que representam a superfície crítica de ruptura. Nas análises foram verificadas as solicitações internas, impostas aos reforços, que quando superiores àquelas que o reforço pode suportar, ocasionam a ruptura/arrancamento da massa de solo. Os fatores de segurança resultantes da análise interna atenderam aos limites estabelecidos pela NBR (ABNT, 2009), apresentados no item 2.8 na Tabela 1 da revisão, comprovando a estabilidade interna da estrutura, considerando que o reforço está ancorado no próprio paramento Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

49 47 frontal. O correto espaçamento entre os reforços também contribui para uma melhor estabilidade interna. No que se refere a análise da estrutura como muro foram analisadas a tendência ao deslizamento, tombamento e pressão na fundação. As estruturas tendem a deslizar em relação a base sobre a qual estão apoiadas, devido a aplicação do empuxo ativo, no sentido de dentro para fora da parte frontal do talude, no entanto há uma componente do empuxo passivo, a fim de contrapor o deslizamento. Os fatores de segurança da análise ao deslizamento ficaram em torno de 3,6 a 3,9, atendendo as exigências da NBR (ABNT, 2009). A análise de tombamento avalia a tendência do bloco reforçado de rotacionar em relação ao ponto frontal inferior do bloco, devido ao momento do empuxo ativo ser superior ao somatório do momento do empuxo passivo com o momento do peso próprio da estrutura. Esta análise considera de acordo com a Maccaferri (2004), como se a fundação não se deformasse no momento de giro. No entanto, isso não ocorre porque é necessário que a fundação entre em colapso devido às cargas aplicadas, para que haja rotação do bloco. O fator de segurança da análise de tombamento, é resultado da razão entre o somatório dos momentos estabilizantes e os desestabilizantes em relação ao ponto de giro, segundo a Maccaferri (2004), é chamado de fulcro de tombamento. Na análise ao tombamento, os fatores de segurança apresentados para cada altura na Tabela 4, foram atendidos ficando entre 8,37 a 12,47. O momento de tombamento cresce conforme aumenta a altura das estruturas, como podese observar na Tabela 5, pois quanto mais alta a estrutura, maior é a tendência de tombamento por rotação da base. Na análise da pressão na fundação, verifica-se as pressões aplicadas na fundação pela estrutura de contenção. Importante salientar que as pressões não devem ultrapassar a capacidade de carga da fundação, para evitar seu colapso. Os fatores de segurança da análise de pressão na fundação, ficaram entre 3,1 e 3,5, atendendo os limites da NBR (ABNT, 2009) e mostrando que não há risco de ruptura na fundação por pressão. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

50 48 Na Tabela 5 a seguir, são apresentados os valores da força normal e horizontal, bem como os momentos de tombamento e a pressão máxima da fundação, obtidos através da análise das estruturas de contenção como muro. Os gráficos das análises de estabilidade global, interna e verificação como muro, de todas as estruturas de contenção de 8 a 12 metros de altura, encontramse no anexo A. Tabela 5: Forças e momentos resultantes da análise de muro Fonte: Autoria própria (2017). Além dessas análises também foi realizada uma verificação da variação do comprimento do reforço e do bloco de acordo com as alturas de cada estrutura. O paramento frontal é do sistema Terramesh da classe P-8x10-2,7-1,0, nas caixas do paramento são todas de 1,0x1,0 metros. Há variação no comprimento do reforço de forma gradativa e diretamente proporcional ao aumento da altura das estruturas analisadas. Na Tabela apresentam-se as variações no comprimento do reforço. As estruturas foram dimensionadas buscando analisar a estabilidade e bom desempenho utilizando um comprimento mínimo de reforço e de base sem que haja necessidade de reforço adicional. No anexo B, tem-se os projetos das estruturas de contenção de 8 a 12 metros de altura, projetadas no auto cad. Os valores da Tabela 6 representam os comprimentos mínimos para o reforço, que garantem a estabilidade da estrutura, resistência e bom desempenho como um todo. Estes variam conforme a altura do talude, quanto mais alta a estrutura de contenção maior é o comprimento do reforço. Importante salientar que o reforço deve ter comprimento igual ao da base. No gráfico da Figura 12 é possível analisar facilmente a relação crescente do comprimento do reforço com relação à altura. A diferença entre o comprimento do reforço e a altura é de dois Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

51 49 pontos, para o caso do talude de 8 metros temos que o comprimento do reforço equivale a 75% da altura, considerando esta como 100%. Figura 12: Gráfico da relação altura e comprimento do reforço Fonte: Autoria própria (2017). Assim, podemos dizer que para a variação das alturas de 8 a 12 metros, o comprimento do reforço é igual a altura menos dois, pois a análise apresenta-se com aumento do reforço gradativo e uniforme, conforme aumenta a altura da estrutura, ou seja, ambos são diretamente proporcionais. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

52 50 5 CONCLUSÃO A partir dos ensaios de caracterização e cisalhamento direto do solo, foi possível concluir que a sua coesão aparente proporciona um aumento da resistência ao cisalhamento proporcional a redução do teor de umidade, e por consequência ocasiona a redução da resistência quando o solo se encontra inundado. Por outro lado, é possível analisar que a resistência de cisalhamento do solo tem tendência a aumentar após a ruptura da amostra, quando atinge a tensão máxima admissível. Por este motivo que as análises das estruturas de contenção foram dimensionadas com os dados da amostra de solo natural inundado, para uma ruptura técnica com deslocamento horizontal de 2 mm, pois representam a pior condição. Para os taludes de 8 a 12 metros, foram executadas análises da estabilidade global, que avaliam a estrutura em geral, estabilidade interna, avalia a condição de resistência dos reforços e a verificação como muro, que verifica a estabilidade contra deslizamento, tombamento, e pressão na fundação. Estas análises apresentam os fatores de segurança mínimos que são relativos a superfície de ruptura crítica, através da investigação de 1010 superfícies de ruptura. Com estas análises pode-se concluir, que todas as estruturas de contenção analisadas apresentam tendência de ruptura de base, conforme item 4.2.2, devido ao rompimento da estrutura ser abaixo do pé do talude. Os fatores de segurança, ao longo da execução das verificações, diminuem devido à proximidade da superfície crítica. Os fatores resultantes das análises atenderam as especificações da NBR (ABNT, 2009). Por fim, as estruturas de contenção foram dimensionadas ainda, buscando utilizar o mínimo de comprimento para o reforço e para a base. O sistema Terramesh, permite que as estruturas sejam executadas com grandes alturas, elevada verticalidade, facilidade construtiva e em locais de difícil acesso, apresentando estabilidade e desempenho exemplares, sem necessidade de reforço adicional. As análises foram realizadas nas estruturas de contenção de 8 a 12 metros de altura e utilizando o mínimo comprimento de reforço necessário para a estabilidade das mesmas. Ainda assim apresentou resistência as solicitações, estabilidade e bom desempenho, o que se verifica nos fatores de segurança mínimos, atendidos pelas exigências da NBR (ABNT, 2009). Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

53 51 O comprimento do reforço aumenta conforme a amplitude se eleva, pois, quanto maior a altura maior é o risco de tombamentos, deslizamentos e ruptura por pressão na fundação. Portanto, quanto maior a altura das estruturas maior deve ser o reforço das mesmas, ainda assim, a estrutura de 12 metros de altura com comprimento de reforço mínimo de 10 metros, dimensionada com o sistema Terramesh, apresentou resistência e bom desempenho, bem como as demais estruturas. Para a amplitude estudada com alturas de 8 a 12 metros, verificou-se que o comprimento do reforço equivale ao valor da altura menos dois metros, o que torna a estrutura de solo reforçado otimizada, atendendo a todos os requisitos de segurança. Como sugestão para o prosseguimento da pesquisa sugerem-se: a) execução de ensaios de cisalhamento direto para análise da validade dos valores dos parâmetros de resistência utilizados; b) modelagem de estruturas com maiores alturas; c) modelagem com otimização da geometria atendendo os aspectos técnicos de execução utilizando as caixas do paramento inferior com altura de 0,50 m, engastadas no solo, e verificando a variação do reforço; d) executar uma estrutura de contenção para analisar seu comportamento real. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

54 52 REFERÊNCIAS ANANIAS, E. J.; TEIXEIRA, A. M.; DURAN, J. S. (2013). O uso crescente de solos reforçados para contenções em áreas urbanas: uma ênfase aos 20 anos da solução Terramesh no Brasil. Artigo Científico. São Paulo Jundiaí. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 11682: Estabilidade de encostas. Rio de Janeiro, AZEVEDO, M. A. A. (1999). Contribuição ao estudo geotécnico de solos de Viçosa MG. Tese de Mestrado. Universidade Federal de Viçosa. 169p. BORGES, J. M. L. (2003). Aterro sobre solos moles reforçados com geossintético. Dissertação de Doutorado Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, CARVALHO, P. A. S. (1991). Manual de geotecnia: Taludes de rodovias: orientação para diagnóstico e soluções de seus problemas. São Paulo, (Publicação IPT). CHRISTOPHER, B. R., BERG, R. R. (2001). Pullout evaluation of geosynthetics in cohesive soils. Geotextiles, Geomembranes and Related Products, Vol. 2. Balkema, Rotterdam/Brookfield. earth- CLAYTON, C. R. I.; MILITITSKY, J.; WOODS, R. I. (1993). Earth pressure and retaining structures. Blackie Academic and Professional, Glosgow. DAS, M. BRAJA. (2007). Fundamentos de engenharia geotécnica. Tradução da 6ª ed. Norteamericana. São Paulo. EHRLICH, M.; BECKER, L. (2009). Muros e taludes de solo reforçado. 1ª ed. São Paulo, Editora Oficina de Textos. FERREIRA, F. B. (2010). Comportamento das interfaces solo-geossintético. Dissertação para Mestrado F.E.U.P., Porto. GIL, A. C. (2002). Como elaborar projetos de pesquisa. 4ª ed. São Paulo. LAMBE, T. W; WHITMAN, R. V. (1974). Mecánica de suelos. Editorial Limusa S.A. México. LING, H. I.; LESHCHINSKY, D. (2005). Failure analysis of modular-block reinforced- soil walls during earthquakes. Journal of Performance of Constructed Facilities, v.19. LOPES, C. P. F. C. (2001). Estudo da interação solo-geossintético através de ensaios de corte em plano inclinado. Dissertação para Mestrado - F.E.U.P., Porto. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

55 53 LUIZ, B. J. (2014). Projeto geotécnico de uma estrutura de contenção em concreto. Projeto de graduação para obtenção do título de Engenheiro Civil. UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro. MACCAFERRI. (2004). Estruturas de solo reforçado com o sistema Terramesh. Encarte Técnico. São Paulo. MACCAFERRI. (2008). Reforço de solos. Manual Técnico. São Paulo. MARCHETTI, O. (2008). Muros de arrimo. São Paulo, Editora Blucher. MASSAD, F. (2003) Obras de terra: curso básico de geotecnia. 2ed. São Paulo, Editora Oficina de Textos. MORE, J. Z. P. (2003). Análise numérica do comportamento de cortinas atirantadas em solos. Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro - PUC-RIO, Rio de Janeiro. MORGENSTERN, N. R. (1995). The role of analysis in the evaluation of slope stability. International Symposium on Landslide. MORGENSTERN, N. R.; SANGREY, D. A. (1978). Methods of stability analysis. National Academy of Sciences. NAPA G., G. F. (2011). Implementation of cyclic pull out tests of geosynthetics. São Carlos. MSc. Dissertation. Department of Geotechnical Engineering, School of Engineering, University of São Paulo. O KELLY, B. C., NAUGHTON, P. J. (2008). On the interface shear resistance of a novel geogrid with in--plane drainage capability. Geotextiles and Geomembranes, Vol. 26, Elsevier. PALMEIRA, E. M. (1992). Estabilização e reforço de aterros sobre solos moles utilizando geotêxteis. Publicação no GRE Programa de Pós-graduação em Geotecnia. Universidade de Brasília. SANTOS, A. A. (2005). Avaliação de solo reforçado, estudo de caso. Dissertação de pósgraduação em engenharia civil. Universidade Federal de Santa Catarina. SAYÃO, A.; ORTIGÃO, J.A.R. (1999). Coleção manual técnico de encostas, análise e investigação. Volume 1. Rio de Janeiro: Georio. SAYÃO, A.; SIEIRA, A. C. F. (2005). Manual técnico sobre reforço de solos. Maccaferri do Brasil Ltda. São Paulo. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

56 54 SIEIRA, A. C. C. F. (2003). Estudo experimental dos mecanismos de interação sologeogrelha. Dissertação de doutorado - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. SOUZA, J. L. R. (1980). Análise da estabilidade de taludes. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal da Paraíba. TEIXEIRA, S. H. C. (2003). Estudo da interação solo-geogrelha em teste de arrancamento e a sua aplicação na análise e dimensionamento de maciços reforçados. Dissertação para Doutorado - Universidade de São Paulo. TERZAGHI, K. (1949). Mecánica teórica de los suelos. Acme Agency, Soc. Resp. Ltda. VARGAS, M. (1989). Introdução à mecânica dos solos. São Paulo, McGraw-Hill. 509p. VERTEMATTI, C. (2004). Manual brasileiro de geossintético. 1ª ed. São Paulo. VIECILI, C. (2003). Determinação dos parâmetros de resistência do solo de Ijuí a partir do ensaio de cisalhamento direto. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil UNIJÚÍ Ijuí. WHEELER, S. J. (1996). Inclusion of specific water volume within a elasto-plastic model for unsaturated soils. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

57 55 ANEXO A ANÁLISES DAS ESTABILIDADES Estabilidade Global Talude 8m. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

58 56 Estabilidade Global Talude 9 m. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

59 57 Estabilidade Global Talude 10 m. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

60 58 Estabilidade Global Talude 11 m. Taila Ester de Souza Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

61 59 Estabilidade Global Talude 12 m. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

62 60 Estabilidade Interna Talude 8 m. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

63 61 Estabilidade Interna Talude 9 m. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

64 62 Estabilidade Interna Talude 10 m. Taila Ester de Souza Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

65 63 Estabilidade Interna Talude 11 m. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

66 64 Estabilidade Interna Talude 12 m. Taila Ester de Souza Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

67 65 Verificação como muro Talude 8 m. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

68 66 Verificação como muro Talude 9 m. Taila Ester de Souza (s.taila@hotmail.com). Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

69 67 Verificação como muro Talude 10 m. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.

70 68 Verificação como muro Talude 11 m. Taila Ester de Souza Trabalho de Conclusão de Curso. Ijuí DCEEng/UNIJUÍ, 2017.

71 69 Verificação como muro Talude 12 m. Modelagem de estrutura de contenção em solo com o sistema Terramesh.