Estruturas de Suporte de Terras Executadas com. Pneus - Modelo à Escala Reduzida

Transcrição

1 I n s t i t u t o P o l i t é c n i c o d o P o r t o I n s t i t u t o S u p e r i o r d e E n g e n h a r i a d o P o r t o Estruturas de Suporte de Terras Executadas com Pneus - Modelo à Escala Reduzida A ndré Filip e Cardoso d e Magalh ã es D i s s e r t a ç ã o a p r e s e n t a d a n o I n s t i t u t o S u p e r i o r d e E n g e n h a r i a d o P o r t o p a r a o b t e n ç ã o d o g r a u d e M e s t r e e m E n g e n h a r i a Civil R a m o d e E s t r u t u r a s O r i e n t a d o r E n g e n h e i r o J o s é F i l i n t o Ca s t r o T r i g o P o r t o O u t u b r o

2 ii

3 i. A g r ad eci m en tos Q u e r o d e i x a r a q u i e x p r e s s o o m e u a g r a d e c i m e n t o a t o d o s a q u e l e s q u e, d e a l g u m a f o r m a, c o n t r i b u í r a m p a r a a r e a l i z a ç ã o d e s t e t r a b a l h o. E m p r i m e i r o l u g a r, a o P r o f e s s o r E n g e n h e i r o J o s é F i l i n t o T r i g o p e l a d i s p o n i b i l i d a d e, d e d i c a ç ã o, p a c i ê n c i a e s a b e d o r i a q u e s e m p r e demon s t r o u a o l o n g o d e s t e p e r c u r s o. A o P r o f e s s o r E n g e n h e i r o J o s é Câ n d i d o F r e i t a s p e l o a p o io q u e s e m p r e d e m o n s t r o u, p r i n c i p a l m e n t e n o q u e a o t r a b a l h o l a b o r a t o r i a l d i z r e s p e i t o. A o P r o f e s s o r E n g e n h e i r o A n t ó n i o A g o s t i n h o M a r t i n s M e n d o n ç a p e l a dis p o n i b i l i z a ç ã o d a s a m o s t r a s d o m a t e r i a l d e a t e r r o. A o LABCAR G A I S E P La b o r a t ó r i o d e Ca r t o g r a f i a e G e o l o g i a A p l i c a d a p e l o a p o i o t é c n i c o e a u x í l i o p r e s t a d o s r e l a t i v o s a t o d a s a s q u e s t õ e s r e l a c i o n a d a s c o m o s p r o g r a m a s d e c á l c u l o a u t o m á t i c o P h a s e 2 e R S 3. A o I n s t i t u t o S u p e r i o r d e E n g e n h a r i a d o P o r t o, p e l a d i s p o n i b i l i z a ç ã o d a s s u a s i n s t a l a ç õ e s, f u n d a m e n t a i s p a r a a r e a l i z a ç ã o d e s t e e s t u d o. À e m p r e s a J a n u á r i o d a S i l v a M o n t e i r o & Ca, Lda, p e l a m ã o - de- o b r a d i s p o n i b i l i z a d a n a c o n s t r u ç ã o d a e s t r u t u r a m e t á l i c a. A o s m e u s p a i s, p e l o c a r i n h o m a s a c i m a d e t u d o p e l a p a c i ê n c i a q u e s e m p r e d e m o n s t r a r a m a o l o n g o d o m e u p e r c u r s o a c a d é m i c o. iii

4 A o s meus amigos de c u r s o, e m particular ao meu amigo Luí s M o n t e i r o M e l o q u e m e a c o m p a n h o u n a g r a n d e m a i o r i a d e s t e p e r c u r s o, p e l a d i s p o n i b i l i d a d e, b o a d i s p o s i ç ã o e, a c i m a d e t u d o, p e l a g r a n d e a m i z a d e. A t o d o s, o m e u o b r i g a d o. iv

5 i i. R esu m o A a i n d a n ã o i n t e g r a l v a l o r i z a ç ã o d o s p n e u s e m f i m d e v i d a e m p a í s e s m a i s d e s e n v o l v i d o s e a p e r c e n t a g e m s i g n i f i c a t i v a q u e e s t e s p n e u s j á n ã o r e u t i l i z á v e i s a s s u m e m n a s r e g i õ e s m e n o s d e s e n v o l v i d a s, j u s t i f i c a m a b u s c a d e s o l u ç õ e s a l t e r n a t i v a s p a r a a r e s o l u ç ã o d e s t e r e s í d u o. A r e c i c l a g e m d e u m p n e u é u m p r o c e s s o q u e r e q u e r g r a n d e s d i f i c u l d a d e s t é c n i c a s e e c o n ó m i c a s p e l o q u e s e t o r n a i m p e r a t i v o a d i v e r s i f i c a ç ã o d e f o r m a s d a s u a v a l o r i z a ç ã o. A i n t e g r a ç ã o d e p n e u s n o s e t o r d a c o n s t r u ç ã o c i v i l é u m a d a s o p ç õ e s v á l i d a s p a r a e s s a v a l o r i z a ç ã o. O p r e s e n t e t r a b a l h o t e m c o m o p r i n c i p a l o b j e t i v o a v a l i d a ç ã o d e u m a e s t r u t u r a d e s o l o r e f o r ç a d o c o m p n e u s p r e e n c h i d o s c o m s o l o. P r o c e d e u - s e a u m a r e v i s ã o b i b l i o g r á f i c a d o t e m a e c o n c e b e u - s e u m m o d e l o à e s c a l a r e d u z i d a p a r a a v a l i a r o d e s e m p e n h o d e s t a t e c n o l o g i a c o n s t r u t i v a. R e a l i z o u - s e u m a m o d e l a ç ã o n u m é r i c a d o f a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o d o m o d e l o e d o s e u c a r r e g a m e n t o c o m u m a s o b r e c a r g a n a s u p e r f í c i e d o a t e r r o r e c o r r e n d o a p r o g r a m a s d e c á l c u l o a u t o m á t i c o c o m a n á l i s e s b i d i m e n s i o n a l e t r i d i m e n s i o n a l e c o m f o r m u l a ç ã o p o r e l e m e n t o s f i n i t o s. P r o c e d e u - s e à c o n s t r u ç ã o p a r c i a l d o m o d e l o, p o r f a s e s, e p e r s p e t i v o u - s e a s u a i n s t r u m e n t a ç ã o, d e m o d o a a v a l i a r o d e s e m p e n h o d o m o d e l o f í s i c o e a p e r m i t i r a r e c o l h a d e d a d o s p a r a a c a l i b r a ç ã o d o m o d e l o n u m é r i c o. v

6 P a l a v r a s - c h a v e : P n e u s, E s t r u t u r a s d e S o l o R e f o r ç a d o, E l e m e n t o s F i n i t o s, M o d e l o R e d u z i d o, V a l o r i z a ç ã o. vi

7 i ii. A b st r a ct T h e n o t y e t f u l l y i n t e g r a t e d v a l o r i z a t i o n o f u s e d u p t i r e s i n m o r e d e v e l o p e d c o u n t r i e s a n d t h e s i g n i f i c a n t p e r c e n t a g e t h e s e n o n - r e n e wa b l e t i r e s a s s u m e i n l e s s d e v e l o p e d r e g i o n s, j u s t i f y t h e p u r s u e o f a l t e r n a t i v e s o l u t i o n s f o r t h e r e s o l u t i o n o f t h i s r e s i d u e. R e c y c l i n g a t i r e i s a p r o c e s s t h a t i n v o l v e s s i g n i f i c a n t t e c h n i c a l a n d e c o n o m i c d i f f i c u l t i e s, t h e r e f o r e i t i s i m p e r a t i v e t o d i v e r s i f y f o r m s o f r e c o v e r y. The i n t e g r a t i o n o f t i r e s i n t h e c o n s t r u c t i o n s e c t o r i s o n e o f t h e v a l i d o p t i o n s f o r t h i s a p p r e c i a t i o n. T h i s s t u d y a i m s t o v a l i d a t e t h e s t r u c t u r e o f r e i n f o r c e d s o i l t i r e s f i l l e d with s o i l. T h e a u t h o r s c o n d u c t e d a l i t e r a t u r e r e v i e w o n t h e s u b j e c t a n d c r e a t e d a m o d e l i n r e d u c e d s c a l e t o e v a l u a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h i s c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y. A n u m e r i c a l m o d e l o f t h e p h a s e d c o n s t r u c t i o n o f t h e m o d e l a n d i t s l o a d i n g with a n o v e r l o a d o n t h e s u r f a c e o f t h e l a n d f i l l w a s g e n e r a t e d, u s i n g a u t o m a t i c c a l c u l a t i o n p r o g r a m s with t wo - d i m e n s i o n a l a n d t h r e e - d i m e n s i o n a l a n a l y s i s a n d f i n i t e e l e m e n t f o r m u l a t i o n. A m o d e l h a s b e e n p a r t l y c o n s t r u c t e d, d e v e l o p e d i n s t a g e s, a n d i n s t r u m e n t a t i o n wa s e x p e c t e d t o i n s t a l l i n o r d e r t o e v a l u a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e p h y s i c a l m o d e l a n d t o e n a b l e t h e d a t a c o l l e c t i o n f o r t h e c a l i b r a t i o n o f t h e n u m e r i c a l m o d e l. vii

8 K e y wo r d s : Tires, R e i n f o r c e d S o i l S t r u c t u r e, F i n i t e E l e m e n t s, R e d u c e d M o d e l, V a l o r i z a t i o n. viii

9 Í N DICE G ER AL 1. I n t r o d u ç ã o E n q u a d r a m e n t o d o e s t u d o O b j e t i v o d o e s t u d o O r g a n i z a ç ã o d a D i s s e r t a ç ã o E s t a d o d o c o n h e c i m e n t o I n t r o d u ç ã o A t é c n i c a d o P n e u s o l E x e m p l o s d e a p l i c a ç õ e s P r e o c u p a ç ã o a m b i e n t a l E n s a i o s e m m o d e l o r e d u z i d o D e f i n i ç ã o d o m o d e l o à e s c a l a r e d u z i d a I n t r o d u ç ã o D e f i n i ç ã o d a g e o m e t r i a d o m u r o M o d e l a ç ã o n o p r o g r a m a G o o g l e S k e t c h U p C a r a t e r i z a ç ã o d o s m a t e r i a i s C a r a c t e r í s t i c a s d o s p n e u s C a r a t e r í s t i c a s d o s o l o d e a t e r r o E n s a i o s l a b o r a t o r i a i s s o b r e o p r i m e i r o s o l o d e a t e r r o C a m p a n h a d e p r o s p e ç ã o g e o l ó g i c a - g e o t é c n i c a ix

10 E n s a i o s l a b o r a t o r i a i s s o b r e o s e g u n d o s o l o d e a t e r r o P e s o e s p e c í f i c o d o c o n j u n t o s o l o - p n e u E l e m e n t o s d e s u p o r t e l a t e r a l E n s a i o d e c a r g a d o v i d r o d e s u p o r t e l a t e r a l E s t a b i l i d a d e d a s d i f e r e n t e s f a s e s c o n s t r u t i v a s M o d e l a ç ã o n u m é r i c a c o m o p r o g r a m a d e c á l c u l o a u t o m á t i c o P h a s e I n t r o d u ç ã o A m o d e l a ç ã o R e s u l t a d o s P h a s e A n á l i s e t r i d i m e n s i o n a l R S C o n s t r u ç ã o d o m o d e l o r e d u z i d o C o n c l u s õ e s D e s e n v o l v i m e n t o s f u t u r o s B i b l i o g r a f i a x

11 Í N DICE DE Q UADROS Q u a d r o 1 - G e s t ã o d e p n e u s u s a d o s n a U n i ã o E u r o p e i a ( F o n t e : E TRMA ) Q u a d r o 2 - P e n e i r a ç ã o d a f r a ç ã o g r o s s a a m o s t r a Q u a d r o 3 - P e n e i r a ç ã o d a f r a ç ã o f i n a - a m o s t r a Q u a d r o 4 - V a l i d a ç ã o d o e n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o e m m o l d e p e q u e n o 38 Q u a d r o 5 - R e s u l t a d o s d o e n s a i o P r o c t o r - a m o s t r a Q u a d r o 6 - V a l o r e s p a r a o c á l c u l o d o p e s o e s p e c í f i c o s a t u r a d o Q u a d r o 7 - V e r i f i c a ç ã o d o t e o r d e h u m i d a d e Q u a d r o 8 - Ca r a c t e r i z a ç ã o l a b o r a t o r i a l d o s o l o Q u a d r o 9 - Z o n a m e n t o g e o t é c n i c o p r o p o s t o Q u a d r o P e n e i r a ç ã o d a f r a ç ã o g r o s s a - a m o s t r a Q u a d r o P e n e i r a ç ã o d a f r a ç ã o f i n a - a m o s t r a Q u a d r o R e s u l t a d o s d o e n s a i o P r o c t o r - a m o s t r a Q u a d r o C a r a c t e r í s t i c a s d a s o l u ç ã o r e l a t i v a a o e l e m e n t o v e r t i c a l Q u a d r o C a r a c t e r í s t i c a s d a s o l u ç ã o r e l a t i v a a o e l e m e n t o h o r i z o n t a l Q u a d r o C a r a c t e r í s t i c a s d o p e r f i l q u e c o n s t i t u i r á a e s c o r a Q u a d r o Ca r a c t e r í s t i c a s d o s e l e me n t o s c o n s t i t u i n t e s d a e s t r u t u r a d e s u p o r t e Q u a d r o F a s e s c o n s t r u t i v a s c o n s i d e r a d a s Q u a d r o M o d e l a ç ã o p o r e l e m e n t o s f i n i t o s - c a r a c t e r í s t i c a s d o s m a t e r i a i s xi

12 Q u a d r o P a r â m e t r o s d a i n t e r f a c e s o l o - p n e u s o l xii

13 Í N DICE DE FI GUR AS F i g u r a 1 - P o s i c i o n a m e n t o d e p n e u s e m q u i n c ô n c i o. ( F o n t e : w w w. f a c e b o o k. c o m / p a g e s / A - N O S S A - CA S A - E c o f i x e )... 6 F i g u r a 2 - P a s s o s p a r a e x e c u ç ã o d o " n ó d e m a r i n h e i r o " o u n ó d i r e i t o ( F o n t e : h t t p : / / p r o f. a u g u s t o. z i p. n e t / a r c h _ h t m l )... 7 F i g u r a 3 - A t e r r o c o n s t r u í d o c o m p n e u s e m L a k e Carslbad ( Lo u i s i a n a, E s t a d o s U n i d o s d a A m é r i c a ). ( F o n t e : h t t p : / / w w w.americ a n r e c y c l e r. c o m ) F i g u r a 4 - Cincinnati H o u s e ( c o n s t r u ç ã o d o m u r o d e p n e u s ) ( F o n t e : h t t p : / / w w w.offt h e g r i d b u i l d. c o m ) F i g u r a 5 - Casa E c o f i x e ( F o n t e : / p a g e s / A - N O S S A - C A S A - E c o f i x e ) F i g u r a 6 - Q u e i m a d e p n e u s a c é u a b e r t o ( F o n t e : w w w.patosh o j e. c o m. b r ) F i g u r a 7 - E s q u e m a d e e n s a i o e m m o d e l o r e d u z i d o ( A d a p t a d o d e : h t t p : / / w w w.pneusol.eu.org/) F i g u r a 8 - M o d e l o à e s c a l a r e d u z i d a c o n s t r u í d o n o p r o g r a m a G o o g l e S k e t c h U p F i g u r a 9 - Compone n t e s d e u m p n e u d e a u t o m ó v e l l i g e i ro ( F o n t e : h t t p : / / w ww.michelin.pt ) F i g u r a S e c a g e m d o s o l o e m e s t u f a F i g u r a A g i t a d o r F i g u r a C u r v a g r a n u l o m é t r i c a - a m o s t r a xiii

14 F i g u r a M á q u i n a d e c o m p a c t a ç ã o F i g u r a M i s t u r a d a a m o s t r a c o m á g u a F i g u r a H o m o g e n e i z a ç ã o d o m a t e r i a l F i g u r a C u r v a d e c o m p a c t a ç ã o - a m o s t r a F i g u r a Curv a d e s a t u r a ç ã o e c u r v a d e c o m p a c t a ç ã o - a m o s t r a F i g u r a E s t a d o d o s o l o e m f u n ç ã o d o s e u t e o r d e h u midade F i g u r a T e s t e d e c a i x a F i g u r a Cu r v a s g r a n u l o m é t r i c a s d a s v á r i a s a m o s t r a s r e c o l h i d a s n o l o c a l F i g u r a C u r v a g r a n u l o m é t r i c a - a m o s t r a F i g u r a C u r v a d e c o m p a c t a ç ã o d a a m o s t r a F i g u r a P r i s m a p a r a o b t e n ç ã o d o p e s o e s p e c í f i c o d o c o n j u n t o s o l o - p n e u F i g u r a I d e n t i f i c a ç ã o d o s e l e m e n t o s c o n s i d e r a d o s n o d i m e n s i o n a m e n t o F i g u r a D i m e n s i o n a m e n t o d o e l e m e n t o v e r t i c a l d a e s t r u t u r a d e s u p o r t e l a t e r a l F i g u r a D i a g r a m a d e e s f o r ç o s t r a n s v e r s o s e l e m e n t o v e r t i c a l.. 62 F i g u r a D i a g r a m a d e m o m e n t o s f l e t o r e s e l e m e n t o v e r t i c a l F i g u r a Á r e a d e c o r t e ( A v ) d a c a n t o n e i r a ( A d a p t a d o d e w w w. s a m i a c o. c o m. b r ) F i g u r a D i m e n s i o n a m e n t o d o e l e m e n t o h o r i z o n t a l d a b a s e d a e s t r u t u r a d e s u p o r t e l a t e r a l F i g u r a D i a g r a m a d e e s f o r ç o s t r a n s v e r s o s e l e m e n t o h o r i z o n t a l 69 xiv

15 F i g u r a D i a g r a m a d e m o m e n t o s f l e t o r e s e l e m e n t o h o r i z o n t a l. 69 F i g u r a E s q u e matizaç ã o d o e l e m e n t o e s c o r a F i g u r a E s t r u t u r a m e t á l i c a d e s u p o r t e l a t e r a l F i g u r a V i d r o a p o i a d o n o s q u a t r o b o r d o s - e n s a i o d e c a r g a F i g u r a E n s a i o d e c a r g a - r o t u r a d o v i d r o F i g u r a F i g u r a d e r o t u r a d o v i d r o a p ó s o e n s a i o d e c a r g a F i g u r a 3 7 V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a - Cenário F i g u r a V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a - Cenário F i g u r a V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a - Cenário 3 ( c a s o 1 - s e m a p l i c a ç ã o d e s o b r e c a r g a ) F i g u r a V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a - Cenári o 3 ( c a s o 2 - c o m a p l i c a ç ã o d e s o b r e c a r g a ) F i g u r a 4 1 M o d e l a ç ã o p o r e l e m e n t o s f i n i t o s F a s e F i g u r a 4 2 M o d e l a ç ã o p o r e l e m e n t o s f i n i t o s - F a s e F i g u r a M o d e l a ç ã o - F a s e 2 6 ( a p l i c a ç ã o d a s o b r e c a r g a ) F i g u r a 44- I n t e r f a c e s e n t r e m a t e r i a i s F i g u r a D e s l o c a m e n t o s t o t a i s e m a l h a d e f o r m a d a - F a s e F i g u r a D e s l o c a m e n t o s d o p a r a m e n t o d o m u r o - F a s e F i g u r a T e n s õ e s h o r i z o n t a i s - F a s e F i g u r a T e n s õ e s v e r t i c a i s - F a s e F i g u r a E l e m e n t o s e m c e d ê n c i a - F a s e F i g u r a D e s l o c a m e n t o s t o t a i s e m a l h a d e f o r m a d a - F a s e F i g u r a D e s l o c a m e n t o s d o p a r a m e n t o d o m u r o - F a s e F i g u r a T e n s õ e s h o r i z o n t a i s - F a s e F i g u r a T e n s õ e s v e r t i c a i s - F a s e xv

16 F i g u r a E l e m e n t o s e m c e d ê n c i a - F a s e F i g u r a 5 5 M o d e l a ç ã o t r i d i m e n s i o n a l p o r e l e m e n t o s f i n i t o s F i g u r a 5 6 M o d e l a ç ã o 3 D d e s l o c a m e n t o s t o t a i s ( F a s e 2 5 ) F i g u r a 5 7 M o d e l a ç ã o 3 D - e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a ( F a s e 2 5 ) F i g u r a 5 8 M o d e l a ç ã o 3 D - d e s l o c a m e n t o s t o t a i s ( F a s e 2 6 ) F i g u r a 5 9 M o d e l a ç ã o 3 D - e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a ( F a s e 2 6 ) F i g u r a P n e u c o r t a d o e p n e u i n t e i r o F i g u r a ª c a m a d a d e p n e u s a m a r r a d o s F i g u r a C o m p a c t a d o r F i g u r a ª F a s e d o f a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o d o m u r o F i g u r a E s t r u t u r a d e s u p o r t e l a t e r a l F i g u r a C o n s t r u ç ã o d o m u r o d e p n e u s - F i n a l d a c o l o c a ç ã o d a 4 ª c a m a d a xvi

17 L IS TA DE S ÍMBOL OS N 10 v a l o r, e m p e r c e n t a g e m, d a q u a n t i d a d e d e m a t e r i a l g r o s s o p r e s e n t e n u m a a m o s t r a d e s o l o ; m 10 m a s s a t o t a l r e t i d a n o p e n e i r o d e 2, 0 0 m m ( n º 1 0 ) ; m t m a s s a t o t a l d u m a a m o s t r a d e s o l o ; P 200 v a l o r, e m p e r c e n t a g e m, d a q u a n t i d a d e d e f i n o s p r e s e n t e s n u m a a m o s t r a d e s o l o ; w t e o r e m á g u a d e u m s o l o ; ϒ w b a r i d a d e h ú m i d a d e u m s o l o ; ϒ d b a r i d a d e s e c a d e u m s o l o ; ϒ d, m á x. p e s o v o l ú m i c o s e c o m á x i m o d e u m s o l o ; w ót. t e o r e m á g u a ó t i m o d e u m s o l o ; G d e n s i d a d e d a s p a r t í c u l a s s ó l i d a s d e u m s o l o ; ϒ s a t. p e s o e s p e c í f i c o s a t u r a d o d e u m s o l o ; P w p e s o d o s o l o h ú m i d o ; P s p e s o d o s o l o s e c o ; P p e s o d a a m o s t r a d e s o l o ; L R l i m i t e d e r e t r a ç ã o ; xvii

18 LP l i m i t e d e p l a s t i c i d a d e ; I P í n d i c e d e p l a s t i c i d a d e ; LL l i m i t e d e l i q u i d e z ; ϕ â n g u l o d e a t r ito interno; c c o e s ã o d e u m s o l o ; E m ó d u l o d e d e f o r m a b i l i d a d e ; ϒ p e s o e s p e c í f i c o d e u m s o l o ; I a i m p u l s o a t i v o ; k a c o e f i c i e n t e d e i m p u l s o a t i v o ; h a l t u r a d e t e r r a s a s u p o r t a r ; W pl m ó d u l o d e f l e x ã o p l á s t i c o d e u m a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l ; σ E d v a l o r d e c á l c u l o d a t e n s ã o n o r m a l a t u a n t e ; k 0 c o e f i c i e n t e d e i m p u l s o e m r e p o u s o ; M E d v a l o r d e c á l c u l o d o m o m e n t o f l e t o r a t u a n t e ; M c, R d v a l o r d e c á l c u l o d o m o m e n t o f l e t o r r e s i s t e n t e e m r e l a ç ã o a u m e i x o p r i n c i p a l d e u m a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l ; f y t e n s ã o d e c e d ê n c i a d o a ç o ; ϒ M0 c o e f i c i e n t e p a r c i a l d e s e g u r a n ç a p a r a a r e s i s t ê n c i a d e s e c ç õ e s t r a n s v e r s a i s d e q u a l q u e r c l a s s e ; xviii

19 h a l t u r a d e u m a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l ; t e s p e s s u r a d e u m a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l ; ε e x t e n s ã o ; b l a r g u r a d e u m a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l ; V E d v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o t r a n s v e r s o a t u a n t e ; A v á r e a r e s i s t e n t e a o e s f o r ç o t r a n s v e r s o ; V p l, R d v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o t r a n s v e r s o r e s i s t e n t e p l á s t i c o ; V c, R d v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o t r a n s v e r s o r e s i s t e n t e ; N E d v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o n o r m a l a t u a n t e ; N b, R d v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o n o r m a l r e s i s t e n t e à e n c u r v a d u r a de u m e l e m e n t o c o m p r i m i d o ; χ - c o e f i c i e n t e d e r e d u ç ã o a s s o c i a d o a o m o d o d e e n c u r v a d u r a a s s o c i a d o ; A á r e a d e u m a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l ; δ â n g u l o d e a t r i t o d a i n t e r f a c e s o l o - e s t r u t u r a ; R s o m a t ó r i o d a s f o r ç a s e s t a b i l i z a d o r a s ; H s o m a t ó r i o d a s f o r ç a s i n s t a b i l i z a d o r a s; β â n g u l o d e i n c l i n a ç ã o d o p a r a m e n t o c o m a h o r i z o n t a l ; i â n g u l o d e i n c l i n a ç ã o d a s u p e r f í c i e d o t e r r e n o ; x ix

20 V v a l o r d e c á l c u l o d a r e s u l t a n t e v e r t i c a l ; δ b â n g u l o d e a t r i t o p n e u s o l - p a v i m e n t o ; q s o b r e c a r g a ; ν c o e f i c i e n t e d e P o i s s o n ; σ xx t e n s õ e s h o r i z o n t a i s e f e t i v a s ; σ yy t e n s õ e s v e r t i c a i s e f e t i v a s ; δ m á x d e s l o c a m e n t o m á x i m o ; xx

21 1. Introdução E nqu ad ra m en to do estudo E m meados d o s é c u l o d e z a n o v e, a s u b s t i t u i ç ã o das rodas de fe r r o e de m a d e i r a p e l o s p n e u s d e b o r r a c h a c o n s t i t u i u m m a r c o n o d e s e n v o l v i m e n t o d o s e c t o r d o s t r a n s p o r t e s. E m b o r a i n i c i a l m e n t e a q u a n t i d a d e d e p n e u s e m f i m d e v i d a n ã o a p r e s e n t a s s e d i m e n s ã o p r e o c u p a n t e, n e m n a é p o c a o s c u i d a d o s d e p r e s e r v a ç ã o a m b i e n t a l a s s u m i s s e m p a r t i c u l a r r e l e v â n c i a, c o m a s u a p r o d u ç ã o c r e s c e n t e a p r o b l e m á t i c a d o s e u i m p a c t o a m b i e n t a l a c a b o u p o r g a n h a r u m s i n g u l a r p r o t a g o n i s m o. A i m p o r t â n c i a d o c o n t r o l o d o d e s t i n o d o s p n e u s e m f i m d e v i d a, e v i t a n d o o s e u a b a n d o n o a o a r l i v r e, l e v o u à c r i a ç ã o d e d i r e t r i z e s e m d i v e r s o s p a í s e s c o m o i n t u i t o d e a t e n u a r o s i m p a c t o s a m b i e n t a i s a s s o c i a d o s a e s s a p r á t i c a f r e q u e n t e. A o p r o b l e m a q u e o s p n e u s m a t e r i a l i z a m e n q u a n t o r e s í d u o, a s s o c i a - s e u m o u t r o, t a m b é m i m p o r t a n t e, e n q u a n t o c o n s u m o d e r e c u r s o s n a t u r a i s. Como o p n e u é c o m p o s t o p o r d i v e r s o s m a t e r i a i s, d i s p o s t o s e m c a m a d a s, a s e p a r a ç ã o e a r e c i c l a g e m d e s t e s m a t e r i a i s e x i g e m g r a n d e s d i f i c u l d a d e s, q u e r t é c n i c a s q u e r e c o n ó m i c a s. A v a l o r i z a ç ã o d o s p n e u s e m f i m d e v i d a é, c o n t u d o, u m a r e a l i d a d e a t u a l. A p e r c e n t a g e m d e s t a v a l o r i z a ç ã o t e n d e a a s s u m i r v a l o r e s 1

22 p r ó x i m o s d e % e m p a í s e s d e s e n v o l v i d o s, n ã o s e n d o a i n d a e s t a a r e a l i d a d e, n o e n t a n t o, e m m u i t o s o u t r o s p a í s e s. U m a d a s f o r m a s d e v a l o r i z a ç ã o d o s p n e u s e m f i m d e v i d a é a s u a i n t e g r a ç ã o n o s e t o r d a Construção C i v i l, t a m b é m e s t e r e s p o n s á v e l p o r u m e l e v a d o c o n s u m o d e r e c u r s o s n a t u r a i s. U m a d a s u t i l i z a ç õ e s n e s t e s e t o r t e m s i d o a s u a a p l i c a ç ã o e m e s t r u t u r a s d e s u p o r t e d e t e r r a s, m e r e c e n d o d e s t a q u e n e s t e t e m a a c r i a ç ã o d o P n e u s o l, p a t e n t e r e g i s t a d a p o r N g u y e n Th a n h L o n g, e m , c o n s i s t i n d o e s t a t e c n o l o g i a n a a s s o c i a ç ã o d e p n e u s a m a r r a d o s e n t r e s i e p r e e n c h i d o s c o m s o l o. E m P o r t u g a l n ã o h á r e g i s t o d a a p l i c a ç ã o d e s t a f o r m a d e v a l o r i z a ç ã o d o s p n e u s e m f i m d e v i d a e m e s t r u t u r a s d e d i m e n s ã o r e l e v a n t e, n e m s o b r e o t e m a f o i t a m b é m r e a l i z a d a i n v e s t i g a ç ã o s i g n i f i c a t i v a O bjet ivo do estudo C o m o p r e s e n t e t r a b a l h o i n v e s t i g a - s e a v i a b i l i d a d e t é c n i c a e e c o n ó m i c a d a a d o ç ã o d a t e c n o l o g i a P n e u s o l e m e s t r u t u r a s d e s u p o r t e d e t e r r a s, e m q u e o p a r a m e n t o é c o m p o s t o p o r p n e u s p r e e n c h i d o s c o m s o l o e s u p o r t a u m a t e r r o r e f o r ç a d o p o r c a m a d a s d e p n e u s, t a m b é m p r e e n c h i d o s c o m s o l o, a m a r r a d a s a o p a r a m e n t o. 2

23 1. 3. O r ganizaçã o da Di ssertação A p r e s e n t e d i s s e r t a ç ã o e n c o n t r a - s e o r g a n i z a d a n o s s e g u i n t e s c a p í t u l o s : C a p í t u l o 1 - E n q u a d r a m e n t o d o e s t u d o e p r i n c i p a i s o b j e t i v o s. C a p i t u l o 2 - R e s u m o d o e s t a d o d e c o n h e c i m e n t o d a t e c n o l o g i a P n e u s o l e s u a s a p l i c a ç õ e s. C a p í t u l o 3 - D e f i n i ç ã o d o m o d e l o à e s c a l a r e d u z i d a e c a r a c t e r i z a ç ã o d o s m a t e ria i s e n v o l v i d o s n a s u a c o n s t r u ç ã o. C a p í t u l o 4 - M o d e l a ç ã o n u m é r i c a c o m o s p r o g r a m a s d e c á l c u l o P h a s e 2 e R S 3 d a e m p r e s a R o c s i e n c e. C a p í t u l o 5 F a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o d o m o d e l o r e d u z i d o C a p í t u l o 6 Conclusõ e s C a p i t u l o 7 A s p e t o s r e l e v a n t e s q u e m e r e c e r ã o e s p e c i a l c o n s i d e r a ç ã o e m f u t u r o s d e s e n v o l v i m e n t o s. B i b l i o g r a f i a. 3

24 2. Estado do conhecimento I ntrodução O s m u r o s d e s u p o r t e s ã o e s t r u t u r a s d e c o n t e n ç ã o d e t e r r a s c o n c e b i d a s q u a n d o e s t a s a p r e s e n t a m i n s t a b i l i d a d e s o u q u a n d o h á n e c e s s i d a d e d a e x i s t ê n c i a d e d e s n í v e i s d e t e r r e n o. S ã o e x e m p l o s d e a p l i c a ç ã o n a c o n s t r u ç ã o r o d o v i á r i a e f e r r o v i á r i a, na p r o t e ç ã o d e m a r g e n s d e c u r s o s d e á g u a, n a e s t a b i l i z a ç ã o d e t a l u d e s, e n t r e o u t r a s. A n o r m a p o r t u g u e s a N P E N ( E u r o c ó d i g o 7 ) d e f i n e e s t r u t u r a s d e s u p o r t e c o m o t o d o s d o s t i p o s d e m u r o s e s i s t e m a s d e s u s t i m e n t o n o s q u a i s e x i s t a m e l e m e n t o s e s t r u t u r a i s s u b m e t i d o s a e s f o r ç o s i m p o s t o s p e l o m a t e r i a l s u p o r t a d o e d i s t i n g u e t r ê s t i p o s : M u r o s d e g r a v i d a d e ; C o r t i n a s ; E s t r u t u r a s d e s u p o r t e c o m p ó s i t a s. O t i p o d e e s t r u t u r a a c o n s t r u i r d e p e n d e d e d i v e r s o s f a t o r e s, n o m e a d a m e n t e : a e x i s t ê n c i a d e n í v e l f r e á t i c o n o l o c a l e, e m c a s o a f i r m a t i v o, a s u a p r o f u n d i d a d e, a s c a r a t e r í s t i c a s g e o t é c n i c a s e g e o l ó g i c a s d o t e r r e n o, o c a r á t e r d a e s t r u t u r a, s e s e t r a t a d e u m a e s t r u t u r a p r o v i s ó r i a o u d e f i n i t i v a, a p r o f u n d i d a d e d e e s c a v a ç ã o, o s c u s t o s a s s o c i a d o s, e n t r e o u t r o s. 4

25 2. 2. A t écn i ca d o Pn eusol A b a s e d e s t a t é c n i c a c o n s i s t e n a u t i l i z a ç ã o d e p n e u s e s o l o q u e, f u n c i o n a n d o e m c o n j u n t o, p o d e m s e r e m p r e g u e s e m o b r a s d e E n g e n h a r i a Civil, n o m e a d a m e n t e c o m o e s t r u t u r a s d e s u p o r t e, r e f o r ç o d e a t e r r o s, p r o t e ç ã o d e t a l u d e s, d e f e s a s m a r í t i m a s, e n t r e o u t r a s. E s t a t é c n i c a u t i l i z a p n e u s e m f i m d e v i d a q u e, n a s u a g r a n d e m a i o r i a, n ã o t ê m u m d e s t i n o a d e q u a d o, i s t o é, s ã o m u i t a s v e z e s d e i x a d o s a o a b a n d o n o e m l o c a i s i n a d e q u a d o s, o q u e t o r n a a t e m á t i c a a m b i e n t a l r e l e v a n t e. D e s t e m o d o, a u t i l i z a ç ã o d e p n e u s e m o b r a s d e e n g e n h a r i a p o d e c o n s i d e r a r - s e u m a b o a a l t e r n a t i v a, q u e a s s o c i a d i v e r s o s f a t o r e s, n o m e a d a m e n t e o b a i x o c u s t o d o m a t e r i a l, a e f i c i ê n c i a m e c â n i c a, o b a i x o c u s t o d e m ã o - de-obra e a p r e s e r v a ç ã o do m e i o a m b i e n t e. A s g r a n d e s v a n t a g e n s d e s t a t é c n i c a s ã o o u s o d e p n e u s e m f i m d e v i d a e a i n d a a n ã o n e c e s s i d a d e d e m ã o - de-obra q u a l i f i c a d a, p o d e n d o, d e s t e m o d o, c o n s i d e r a r - s e u m a t é c n i c a e c o n ó m i c a, c o m p a r a t i v a m e n t e a o u t r a s e s t r u t u r a s d e s u p o r t e d e t e r r a s. A s u a u t i l i z a ç ã o c o m o e s t r u t u r a d e s u p o r t e d e t e r r a s e n v o l v e, e m r e g r a, u m a e s t r u t u r a d e g r a v i d a d e, i s t o é, a s u a e s t a b i l i d a d e é a s s e g u r a d a p e l o p e s o p r ó p r i o E m t r a ç o s g e r a i s e s e g u n d o Z i m me r m a n ( ), a c o n s t r u ç ã o d e m u r o s d e p n e u s c o n s i s t e n a c o l o c a ç ã o d e p n e u s n o s o l o e n a p o s t e r i o r c o m p a c t a ç ã o d e s o l o n o s e u i n t e r i o r c o m o r e c u r s o a u m m a r t e l o. F r e q u e n t e m e n t e, é c o l o c a d a u m a c a m a d a d e p a p e l n a a b e r t u r a d e 5

26 f u n d o d o s p n e u s p a r a e v i t a r q u e o s o l o s a i a p e l a s u a p a r t e i n f e r i o r, à m e d i d a q u e s e r e a l i z a a c o m p a c t a ç ã o. D e p o i s d e e f e t u a d a s e s t a s a ç õ e s p a r a a p r i m e i r a c a m a d a é c o l o c a d a u m a n o v a c a m a d a n o t o p o, r e p e t i n d o o p r o c e s s o a t é s e a t i n g i r a a l t u r a d o m u r o d e s e j a d a p a r a o e f e i t o. A s s u c e s s i v a s c a m a d a s d e v e m s e r p o s i c i o n a d a s e m q u i n c ô n c i o ( F i g u r a 1 ), d e m o d o a o b t e r u m a l i g a ç ã o m a i s e f i c a z e m e n o s e s p a ç o s v a z i o s, s e n d o e s t e s ú l t i m o s i g u a l m e n t e p r e e n c h i d o s c o m s o l o c o m p a c t a d o. O s o l o t e m c o m o p r i n c i p a l o b j e t i v o f o r n e c e r m a i o r m a s s a a o m u r o, p e r m i t i n d o c o n t r a r i a r o s i m p u l s o s e x e r c i d o s p e l o s o l o a c o n t e r. Figura 1 - Posicionamento de pneus em quincôncio. (Fonte: 6

27 E m r e l a ç ã o a o p r o c e s s o d e a m a r r a ç ã o d o s p n e u s, e s t e p o d e s e r r e a l i z a d o u t i l i z a n d o c o r d a o u m e t a l, p o r f o r m a a u n i r o s p n e u s d a m e s m a c a m a d a e e n t r e c a m a d a s a d j a c e n t e s. S e g u n d o S i e i r a ( ) é r e c o m e n d á v e l, n o p r o c e s s o d e a m a r r a ç ã o c o m c o r d a, o u s o d o n ó d o t i p o m a r i n h e i r o ( F i g u r a 2 ) q u e t e m c o m o p r i n c i p a l c a r a c t e r í s t i c a o f a c t o d e o n ó f i c a r m a i s a p e r t a d o à m e d i d a q u e a s s o l i c i t a ç õ e s a u m e n t a m. Figura 2 - Passos para execução do "nó de marinheiro" ou nó direito (Fonte: S e g u n d o Lo n g ( ), u m d o s p r i n c i p a i s p r o b l e m a s d e s t e t i p o d e m u r o s é o e n v e l h e c i m e n t o d a b o r r a c h a d o s p n e u s, f e n ó m e n o c o m p l e x o e q u e d e p e n d e d e d i v e r s o s f a t o r e s, n o m e a d a m e n t e : R a i o s u l t r a v i o l e t a a l u z e o c a l o r p o d e m c a u s a r u m a d e c o m p o s i ç ã o d a s u p e r f í c i e d a b o r r a c h a, p r o v o c a n d o o a p a r e c i m e n t o d e f i s s u r a s ; c a s o o p n e u e s t e j a c o m p l e t a m e n t e e n t e r r a d o e s t e f e n ó m e n o j á n ã o a c o n t e c e ; 7

28 A c i d e z d o s o l o á c i d o s f o r t e s ( c o m p H n a o r d e m d e 1 ) d e s t r o e m a b o r r a c h a, d e v e n d o e s t e f a t o r s e r d e v i d a m e n t e c o n t r o l a d o. A s s i m, e p o r f o r m a a e v i t a r a e x p o s i ç ã o d i r e t a d a b o r r a c h a a e s t e s f a t o r e s e, a o m e s m o t e m p o, c o n f e r i n d o a l g u m a e s t é t ic a, p o d e m s e r u t i l i z a d o s v á r i o s t i p o s d e r e v e s t i m e n t o s c o m o u m a c o b e r t u r a v e g e t a l, g e o t ê x t i l o u m e s m o b e t ã o p r o j e t a d o, e n t r e o u t r o s. D e s t e modo, a vida ú t i l d a e s t r u t u r a n ã o f i c a r á c o m p r o m e t i d a, v i s t o q u e t a n t o o s p n e u s c o m o o s l i g a d o r e s q u e o s u n e m f i c a m p r o t e g i d o s d o s a t a q u e s e x t e r n o s. 8

29 2. 3. E x emp l o s d e aplica ções O s p n e u s p o d e m s e r u s a d o s c o m d i v e r s a s f i n a l i d a d e s e m o b r a s d e E n g e n h a r i a, n o m e a d a m e n t e n a c o n t e n ç ã o e n a p r o t e ç ã o d e e n c o s t a s e d e m a r g e n s d o s r i o s, c o n t r o l o d a e r o s ã o ( o u r e c u p e r a ç ã o d e á r e a s e r o d i d a s ), b a r r e i r a s d e p r o t e ç ã o r o d o v i á r i a, e s t r u t u r a s d e s u p o r t e d e t e r r a s o u p o d e m a i n d a s e r u t i l i z a d o s n a c o n s t r u ç ã o d e a t e r r o s. S e g u n d o Lo n g ( ), n o f i n a l d o a n o d e m a i s d e d u z e n t a s e c i n q u e n t a e s t r u t u r a s d e s u p o r t e u t i l i z a n d o p n e u s f o r a m c o n s t r u í d a s e m F r a n ç a, d o z e n a A r g é l i a, s e i s n o s E s t a d o s U n i d o s d a A m é r i c a e o u t r a s n a S u í ç a, A l e m a n h a, J o r d â n i a, R e p ú b l i c a d o R u a n d a e B r a s i l. U m a d a s p r i m e i r a s a p l i c a ç õ e s p r á t i c a s n a á r e a d a E n g e n h a r i a Civil, u t i l i z a n d o p n e u s, d a t a d a d é c a d a d e 7 0 n u m a v i a r o d o v i á r i a n o n o r t e d a Calif ó r n i a, E s t a d o s U n i d o s d a A m é r i c a ( H a u s m a n n, ). Tr a t o u - s e d a r e c o n s t r u ç ã o d e u m a t e r r o r e f o r ç a d o c o m p n e u s e m q u e a s c a m a d a s h o r i z o n t a i s d e p n e u s f i c a r a m e s p a ç a d a s v e r t i c a l m e n t e d e 0, 6 0 m e l i g a d a s e n t r e s i p o r a l ç a s d e m e t a l. O s p r i m e i r o s e s t u d o s s o b r e o u s o d a t é c n i c a d e s o l o e p n e u s, d e n o m i n a d a P n e u s o l, f o r a m d e s e n v o l v i d o s e m F r a n ç a c o m a c o n s t r u ç ã o d e u m m u r o e x p e r i m e n t a l c o m 5 m d e a l t u r a e 1 0 m d e e x t e n s ã o ( Long, ) e q u e p e r m i t i u d e m o n s t r a r a v i a b i l i d a d e e a e c o n o m i a d e s t e t i p o d e e s t r u t u r a s. D e s d e e n t ã o s ã o c o n h e c i d a s a l g u m a s o b r a s u t i l i z a n d o e s t a t é c n i c a, n o m e a d a m e n t e o m u r o d e B u s s a n g ( F r a n ç a ), c o m u m t o t a l d e m d e c o m p r i m e n t o e u m m á x i m o d e 7 m d e a l t u r a ( L o n g, ) e e m 9

30 O t t a w a ( C a n a d á ), o n d e f o i c o n s t r u í d o u m a t e r r o e x p e r i m e n t a l c o m 4 m d e a l t u r a e 1 7 m d e e x t e n s ã o q u e p e r m i t i u a o b s e r v a ç ã o d e s t e t i p o d e e s t r u t u r a c o m o m u r o d e c o n t e n ç ã o ( G a r g a e O S h a u g h n e s s y, e ). E m L a k e C a r l s b a d ( L o u i s i a n a, E s t a d o s U n i d o s d a A m é r i c a ) f o i d e s e n v o l v i d o e m u m p r o j e t o q u e v i s o u o c o n t r o l o d a e r o s ã o d a s margens d o l a g o ; o s p n e u s p e r m i t i r a m a f o r m a ç ã o d e u m a t e r r o q u e s e p r o l o n g o u a o l o n g o d a m a r g e m e r o d i d a, i l u s t r a d o n a F i g u r a 3. Figura 3 - Aterro construído com pneus em Lake Carslbad (Louisiana, Estados Unidos da América). (Fonte: ) 10

31 E m M a n i t o u S p r i n g s ( C o l o r a d o, E s t a d o s U n i d o s d a A m é r i c a ), e m e e m Co h a s s e t ( M a s s a c h u s e t t s, E s t a d o s U n i d o s d a A m é r i c a ), e m f o r a m i g u a l m e n t e u s a d o s p n e u s p a r a c o n t r o l o d a e r o s ã o. O u s o d e p n e u s e m o b r a s d e E n g e n h a r i a Civil e s t á t a m b é m a s s o c i a d o a o u s o d o s m e s m o s n a c r i a ç ã o d e a t e r r o s p a r a p á t i o s d e e s t a c i o n a m e n t o, s ã o e x e m p l o s d a a p l i c a ç ã o d e s t a t é c n i c a d u a s o b r a s r e a l i z a d a s n o s E s t a d o s U n i d o s d a A m é r i c a, u m a e m M o b i l e, A l a b a m a, e m , e o u t r a e m I s l e, Lo u i s i a n a n o a n o d e M a i s r e c e n t e m e n t e, e m Ci n c i n n a t i ( O h i o, E s t a d o s U n i d o s d a A m é r i c a ) f o i c o n s t r u í d a u m a c a s a v e r d e, d e v i d o à p r e o c u p a ç ã o a m b i e n t a l e n v o l v i d a n a s u a c o n s t r u ç ã o, d e n o m i n a d a Ci n c i n n a t i H o u s e ( F i g u r a 4 ), o n d e f o r a m u t i l i z a d o s p n e u s c o m p a c t a d o s c o m t e r r a p a r a c o n t e n ç ã o d e u m t a l u d e s e n d o q u e o s e s p a ç o s v a z i o s e n t r e o s p n e u s f o r a m p r e e n c h i d o s c o m b e t ã o. 11

32 Figura 4 - Cincinnati House (construção do muro de pneus) (Fonte: A p e s a r d e s e t r a t a r d e u m a t é c n i c a r e l a t i v a m e n t e r e c e n t e, j á s ã o v á r i a s a s a p l i c a ç õ e s n a á r e a d a E n g e n h a r i a Civil. A v i a b i l i d a d e d a s o b r a s é r e c o n h e c i d a, b e m c o m o a s u a e c o n o m i a r e l a t i v a m e n t e a o u t r o t i p o d e e s t r u t u r a s d e s u p o r t e m a i s c o r r e n t e s. D o i s d o s e s t u d o s m a i s r e c o n h e c i d o s n e s t a á r e a f o r a m r e a l i z a d o s e m O t t a w a, C a n a d á e o u t r o n o R i o d e J a n e i r o, B r a s i l. A m b o s t i v e r a m c o m o b a s e a c o n s t r u ç ã o d e m u r o s e x p e r i m e n t a i s e a s u a i n s t r u m e n t a ç ã o p a r a p o s t e r i o r a n á l i s e d o s r e s u l t a d o s. O m u r o e x p e r i m e n t a l, c o n s t r u í d o e m O t t a w a, a p r e s e n t a v a 3 0 m d e c o m p r i m e n t o, 4 m d e a l t u r a e f o i a i n d a a d i c i o n a d a u m a s o b r e c a r g a d e a t e r r o d e 2 m. O m u r o f o i i n s t r u m e n t a d o c o m i n c l i n ó m e t r o s, e x t e n s ó m e t r o s e c é l u l a s d e p r e s s ã o. O m u r o f o i d i v i d i d o e m t r ê s 12

33 p a r t e s i g u a i s ( 1 0 m c a d a ) e p a r t e d o s p n e u s f o r a m p r e e n c h i d o s c o m a r g i l a e o u t r o s c o m a r e i a, u s a n d o p n e u s c o r t a d o s e i n t e i r o s, r e s p e t i v a m e n t e, p e r f a z e n d o n o t o t a l c e r c a d e p n e u s u s a d o s e m o b r a. N o B r a s i l f o i r e a l i z a d o u m e s t u d o n e s t e â m b i t o p e l a P U C - R i o ( P o n t i f í c i a U n i v e r s i d a d e Cat ó l i c a d o R i o d e J a n e i r o ) e q u e c o n t o u c o m a p a r t i c i p a ç ã o d e d i v e r s a s e n t i d a d e s, n o m e a d a m e n t e a F u n d a ç ã o G e o - R i o ( P r e f e i t u r a d o R i o d e J a n e i r o ) e a U n i v e r s i d a d e d e O t t a wa c o m o a p o i o d o I R D C ( I n t e r n a t i o n a l D e v e l o p m e n t R e s e a r c h Centre d o C a n a d á ). O p r o j e t o i n i c i o u - s e e m e t e v e c o m o b a s e a c o n s t r u ç ã o d e u m m u r o e x p e r i m e n t a l d e 6 0 m d e c o m p r i m e n t o, 4 m d e a l t u r a e s u j e i t o a u m a s o b r e c a r g a a d i c i o n a l d e 2 m d e a t e r r o. O m u r o f o i d e v i d a m e n t e i n s t r u m e n t a d o, s e n d o q u e o s p n e u s f o r a m d i s p o s t o s e m c a m a d a s h o r i z o n t a i s, a m a r r a d o s h o r i z o n t a l m e n t e c o m a r a m e e p o s t e r i o r m e n t e c o m p a c t a d o s c o m s o l o ( S o u z a, ; S i e i r a, ). O o b j e t i v o p r i n c i p a l d e s t e p r o j e t o f o i c o m p a r a r o c o m p o r t a m e n t o d e d i f e r e n t e s a r r a n j o s n o m u r o, n o m e a d a m e n t e o u s o d e p n e u s c o r t a d o s v e r s u s p n e u s i n t e i r o s e a m a r r a ç ã o c o m c o r d a v e r s u s a r a m e. P a r a o e f e i t o, f o r a m c o n s i d e r a d a s q u a t r o s e ç õ e s d i s t i n t a s d o m u r o. A s u a c o n s t r u ç ã o p e r m i t i u i g u a l m e n t e a n a l i s a r a v i a b i l i d a d e, d e t e r m i n a r o s p a r â m e t r o s r e p r e s e n t a t i v o s d o m a t e r i a l c o m p o s t o s o l o - p n e u e a i n d a a n a l i s a r a d e f o r m a b i l i d a d e d o m u r o ( S i e i r a ). A m o d e l a ç ã o d o m u r o r e c o r r e n d o a u m p r o g r a m a d e e l e m e n t o s f i n i t o s e a a f e r i ç ã o c o m o s r e s u l t a d o s d a i n s t r u m e n t a ç ã o p e r m i t i u r e t i r a r 13

34 a l g u m a s c o n c l u s õ e s r e l a t i v a s a o c o m p o r t a m e n t o m e c â n i c o d o m u r o, n o m e a d a m e n t e : O m a t e r i a l s o l o - p n e u c o r t a d o a p r e s e n ta- s e m e n o s d e f o r m á v e l e m a i s h o m o g é n e o d o q u e o m a t e r i a l s o l o - p n e u i n t e i r o ; A r e m o ç ã o d a b a n d a l a t e r a l d o p n e u r e d u z d e u m a f o r m a s i g n i f i c a t i v a a a m p l i t u d e d o s d e s l o c a me n t o s ; A a m a r r a ç ã o d o s p n e u s c o m a r a m e r e d u z a t é 2 0 % o s d e s l o c a m e n t o s h o r i z o n t a i s d a e s t r u t u r a. D e r e f e r i r q u e a r e m o ç ã o d a b a n d a l a t e r a l d o p n e u f a c i l i t a d e u m a f o r m a s i g n i f i c a t i v a o p r e e n c h i m e n t o d o m e s m o c o m s o l o, b e m c o m o o p r o c e s s o d e a m a r r a ç ã o q u e s e r e v e l o u m a i s p r á t i c o e f á c i l d e r e a l i z a r q u a n d o c o m r e c u r s o a a r a m e, v i s t o q u e a a m a r r a ç ã o c o m c o r d a i m p l i c a a r e a l i z a ç ã o d e u m n ó m a i s e s p e c í f i c o e c o n s e q u e n t e m e n t e m a i s t r a b a l h o s o e m o r o s o. E m P o r t u g a l e n c o n t r a - s e e m c o n s t r u ç ã o a C a s a E c o f i xe ( F i g u r a 5 ), p r o j e t o i n i c i a d o p o r u m c a s a l d a T r o f a, c o n c e l h o d o d i s t r i t o d o P o r t o, q u e d e c i d i u a d o t a r m a t e r i a i s c o m o p n e u s, l a t a s, a r e i a, p a l h a e c i m e n t o, e n t r e o u t r o s, p a r a e r g u e r a s u a c a s a, p o u p a n d o, d e s t e m o d o, s e g u n d o o s p r ó p r i o s, m i l h a r e s d e e u r o s e m r e l a ç ã o a o p r e ç o d e u m a c a s a e q u i v a l e n t e m a s d e c o n s t r u ç ã o t r a d i c i o n a l. A s p a r e d e s e x t e r i o r e s d a c a s a s e r ã o f e i t a s c o m p n e u s, p o s t e r i o r m e n t e p r e e n c h i d o s c o m t e r r a q u e, q u a n d o c o m b i n a d o s c o m a s l a t a s, i r ã o f o r m a r u m a b a r r e i r a a l t a m e n t e i m p e r m e á v e l e i s o l a n t e, s e g u n d o o s r e s p o n s á v e i s. D e f r i s a r q u e o s p n e u s u t i l i z a d o s n a c o n s t r u ç ã o d e s t a 14

35 c a s a f o r a m f o r n e c i d o s p o r u m a e m p r e s a d e r e c i c l a g e m q u e s e a s s o c i o u a o p r o j e t o. C o m o f o i a c i m a d e s c r i t o e r e f e r e n c i a d o, a s a p l i c a ç õ e s d e s t a t é c n i c a s ã o v a s t a s e v i á v e i s, m a s a i n d a p o u c o e x p l o r a d a s. Figura 5 - Casa Ecofixe (Fonte: Ecofixe) P r eocupaçã o ambiental O a c e l e r a d o í m p e t o d e l a n ç a m e n t o d e i n o v a ç õ e s n o m e r c a d o c r i a u m a l t o n í v e l d e o b s o l e s c ê n c i a d e s s e s p r o d u t o s e r e d u z o s s e u s c i c l o s d e v i d a, c o m c l a r a t e n d ê n c i a à d e s c a r t a b i l i d a d e ( Leite, ). E s t e a u m e n t o s i g n i f i c a t i v o d a c r i a ç ã o d e p r o d u t o s e c o n s e q u e n t e a b a n d o n o n o f i n a l d o p e r í o d o d e v i d a ú t i l d o s m e s m o s, f a z c o m q u e s u r j a m 15

36 p r o b l e m a s a m b i e n t a i s r e l a c i o n a d o s c o m a s u a d i s p o s i ç ã o i n c o r r e t a n o m e i o a m b i e n t e ( M a t t o s i n h o e C o s t a, ). A r e c i c l a g e m é, h o j e e m d i a, u m m é t o d o d e r e a p r o v e i t a m e n t o d e p r o d u t o s e m f i m d e v i d a, p e r m i t i n d o m i n i m i z a r o r e c u r s o à s f o n t e s n a t u r a i s, b e m c o m o a n e c e s s i d a d e d e t r a t a m e n t o a t r a v é s d e i n c i n e r a ç ã o o u a t e r r o. O d e s t i n o f i n a l a d a r a o s p n e u s e m f i m d e v i d a p o d e t e r v á r i a s f o r m a s, n o m e a d a m e n t e, n o a r m a z e n a m e n t o e m d e p ó s i t o s d e á g u a e c o n s e q u e n t e c o n t a m i n a ç ã o, n a q u e i m a a c é u a b e r t o c o n t a m i n a n d o o s o l o e o a r, o u n a c r i a ç ã o d e d e p ó s i t o s c l a n d e s t i n o s ( H e r e d d e S o u z a, A n d r a d e, ). O s p n e u s p o d e m s e r c l a s s i f i c a d o s c o m o r e n o v á v e i s o u n ã o r e n o v á v e i s, s e n d o que a p e n a s e s t e s ú l t i m o s s e t o r n a m um p r o d u t o e m f i n a l d e v i d a. O s p n e u s r e n o v á v e i s, i s t o é, a q u e l e s q u e p o d e m s e r r e a p r o v e i t a d o s, s ã o s u j e i t o s a u m p r o c e s s o i n d u s t r i a l d e n o m i n a d o r e c a u c h u t a g e m, q u e c o n s i s t e n a r e m o ç ã o d a b a n d a d e r o d a g e m d e s g a s t a d a d a c a r c a ç a d o p n e u, p a r a q u e, a t r a v é s d e u m n o v o p r o c e s s o d e v u l c a n i z a ç ã o, s e c o l o q u e u m a n o v a b a n d a d e r o d a g e m ( A n d r a d e, ). É i m p o r t a n t e f r i s a r qu e p a r a q u e p o s s a m s e r s u j e i t o s a e s t e p r o c e s s o d e r e a p r o v e i t a m e n t o, o s p n e u s t ê m que c u m p r i r c e r t o s r e q u i s i t o s, t a i s c o m o : a u s ê n c i a d e c o r t e s e d e f o r m a ç õ e s, a b a n d a d e r o d a g e m n ã o p o d e e s t a r t o t a l m e n t e d e s g a s t a d a ( A n d r a d e, ). E s t e p r o c e s s o n ã o e l i mi n a o p r o b l e m a d o s p n e u s i n s e r v í v e i s, a p e n a s p e r m i t e u m p r o l o n g a m e n t o d a s u a v i d a ú t i l ( F i l h o, ). 16

37 E m g e r a l, o s p n e u s d e v e í c u l o s l i g e i r o s p o d e m s e r r e c a u c h u t a d o s p o u c a s v e z e s, e n q u a n t o o s p n e u s d e v e í c u l o s p e s a d o s p o d e m s e r s u j e i t o s a v á r i a s r e c a u c h u t a g e n s ( Campos, ). A i n d ú s t r i a a u t o m ó v e l é a q u e l a q u e m a i s c o n t r i b u i p a r a a p r o d u ç ã o m u n d i a l d e p n e u s. S e g u n d o E TRMA ( ), a p r o d u ç ã o m u n d i a l d e p n e u s n o a n o d e e s t i m o u - s e e m 2 0 m i l h õ e s d e t o n e l a d a s, d a s q u a i s, 2 4 % ( 4, 8 m i l h õ e s d e t o n e l a d a s ) c o r r e s p o n d e m à p r o d u ç ã o n a U n i ã o E u r o p e i a. A p r o d u ç ã o n o a n o d e s o f r e u u m a u m e n t o d e 6, 6 % e m r e l a ç ã o a o a n o a n t e r i o r. O Q u a d r o 1 a s e g u i r a p r e s e n t a d o, m o s t r a o s v a l o r e s r e g i s t a d o s r e l a t i v a m e n t e a a n o s a n t e r i o r e s n a U n i ã o E u r o p e i a, n o q u e d i z r e s p e i t o à g e s t ã o d e p n e u s u s a d o s : Quadro 1 - Gestão de pneus usados na União Europeia (Fonte: ETRMA 2012) R e u t i l i z a ç ã o e e x p o r t a ç ã o % 8% 11% 10% 11% 9% 9% 8% 9% 10% R e c a u c h u t a g e m 10% 12% 11% 11% 11% 12% 12% 11% 9% 8% R e c u p e r a ç ã o d e m a t e r i a l R e c u p e r a ç ã o d e e n e r g i a A t e r r o / L o c a l d e s c o n h e c i d o 6% 11% 18% 19% 25% 28% 34% 39% 38% 40% 11% 20% 20% 21% 27% 31% 32% 36% 40% 38% 62% 49% 40% 39% 26% 20% 13% 6% 4% 4% T o t a l 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% 100% C o m o s e p o d e observ a r n o Quadro 1, o s p a í s e s d a U n i ã o Europeia têm v i n d o a m e l h o r a r o s e u d e s e m p e n h o n o q u e d i z r e s p e i t o a o 17

38 r e a p r o v e i t a m e n t o d e p n e u s u s a d o s. N o a n o d e a p e r c e n t a g e m d e p n e u s q u e f o r a m d e i x a d o s a o a b a n d o n o f o i d e 4 %, v a l o r b a i x o, p r i n c i p a l m e n t e q u a n d o c o m p a r a d o c o m o s 6 4 % n o a n o d e A s s i m, e s e g u n d o a i n f o r m a ç ã o d i s p o n í v e l, c o n c l u i - s e qu e a t a x a d e r e a p r o v e i t a m e n t o d e p n e u s n o a n o d e f o i d e 9 6 %. A i n d ú s t r i a d a c o n s t r u ç ã o c i v i l é u m a d a s que m a i s c o n t r i b u i n a e x t r a ç ã o d e r e c u r s o s n a t u r a i s d o p l a n e t a, c o m o t a l, a u t i l i z a ç ã o d e r e s í d u o s e m f i m d e v i d a c o m o m a t é r i a - p r i m a, n o c a s o p a r t i c u l a r o s p n e u s, p o d e r e v e l a r - s e u m a b o a a l t e r n a t i v a n o q u e a e s t e p r o b l e m a d i z r e s p e i t o, c o n t r i b u i n d o d e s s a m a n e i r a p a r a a p r o t e ç ã o a m b i e n t a l e a c o n s e r v a ç ã o d a s f o n t e s n a t u r a i s d e m a t e r i a i s c o n v e n c i o n a l m e n t e u t i l i z a d o s, p o i s o s r e s í d u o s d a r e c a u c h u t a g e m d e p n e u s p o d e m s e r d e f i n i d o s c o m o r e s í d u o s s ó l i d o s p a r t i c u l a r m e n t e i n t r a t á v e i s, j á q u e a s u a d e c o m p o s i ç ã o p o d e e s t e n d e r - se a t é a n o s ( F i o r i t i e A k a s a k i, ). 18

39 Figura 6 - Queima de pneus a céu aberto (Fonte: E m P o r t u g a l, n o a n o d e , f o i f o r m a d a a V a l o r p n e u S o c i e d a d e d e G e s t ã o d e P n e u s, L d a, e m p r e s a s e m f i n s l u c r a t i v o s, o r g a n i z a d a p o r p r o d u t o r e s d e p n e u s e m a s s o c i a ç ã o c o m i n d u s t r i a i s d o s s e t o r e s d a r e c a u c h u t a g e m, c o m o p r i n c i p a l o b j e t i v o d e o r g a n i z a r e g e r i r o s i s t e m a d e r e c o l h a e d e s t i n o f i n a l d e p n e u s u s a d o s e m P o r t u g a l. 19

40 2. 5. E n sa ios em mod elo red u zid o O r e c u r s o a m o d e l o s f í s i c o s d e s e n v o l v i d o s à e s c a l a r e d u z i d a f o i c a i n d o e m d e s u s o f a c e a o a p a r e c i me n t o e a o a p e r f e i ç o a m e n t o d e p r o g r a m a s d e c á l c u l o a u t o m á t i c o q u e p o s s i b i l i t a m a m o d e l a ç ã o n u m é r i c a d e v a r i a d o s p r o b l e m a s d e E n g e n h a r i a Civil e G e o t e c n i a. A m o d e l a ç ã o c o m p u t o r i z a d a e s t á e m c o n s t a n t e e v o l u ç ã o e a s f e r r a m e n t a s a u t o m á t i c a s à d i s p o s i ç ã o d o s p r o j e t i s t a s s ã o c a d a v e z m a i s e m e l h o r e s. A n t i g a m e n t e, n a d a di s t o e r a verdade e, c o m o t a l, o r e c u r s o a modelos r e d u z i d o s e r a f r e q u e n t e c o m o o b j e t i v o d e a n a l i s a r o c o m p o r t a m e n t o d e d e t e r m i n a d o s d e t a l h e s d e u m a e s t r u t u r a e d o s e u f a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o. U m a d a s p r i m e i r a s e x p e r i ê n c i a s r e g i s t a d a s c o m r e c u r s o a m o d e l o s r e d u z i d o s f o i r e a l i z a d a n a d é c a d a d e 6 0, n o p r o j e t o e n a c o n s t r u ç ã o d a b a r r a g e m d o F u n i l, no e s t a d o d o R i o d e J a n e i r o, B r a s i l. E s t a o b r a, e m b e t ã o a r m a d o e d u p l a c u r v a t u r a, f o i p r o j e t a d a p o r d o i s E n g e n h e i r o s p o r t u g u e s e s, M a n u e l R o c h a e L a g i n h a S e r a f i m. E m P o r t u g a l, a b a r r a g e m d e C a b r i l f o i u m a d a s p r i m e i r a s b a r r a g e n s d e a b ó b a d a a s e r c o n s t r u í d a, e s t á v a m o s n o a n o d e e o s e u p r o j e t o t e v e c o m o b a s e o s r e s u l t a d o s o b t i d o s e m m o d e l o s r e d u z i d o s. N e s t a é p o c a, e s t e t i p o d e e n s a i o s t i n h a u m a i m p o r t â n c i a t ã o s i g n i f i c a t i v a q u e c o n d u z i u o Laborat ó r i o N a c i o n a l d e E n g e n h a r i a C i v i l ( LNEC) a c r ia r u m n ú c l e o d e e l a b o r a ç ã o d e m o d e l o s r e d u z i d o s. O o b j e t i v o d e p r e v i s ã o d o c o m p o r t a m e n t o d e e s t r u t u r a s r e a i s a p a r t i r d a s c o n c l u s õ e s o b t i d a s d a o b s e r v a ç ã o d e m o d e l o s à e s c a l a r e d u z i d a e n v o l v e o c u m p r i m e n t o d e c o n d i ç õ e s d e s e m e l h a n ç a. E s t a s c o n d i ç õ e s 20

41 s ã o, m u i t a s v e z e s, d i f í c e i s d e g a r a n t i r, e s p e c i a l m e n t e e m p r o b l e m a s d e G e o t e c n i a. C u r i o s a m e n t e, o e s t a b e l e c i m e n t o d e c o n d i ç õ e s d e s e m e l h a n ç a e m M e c â n i c a d o s S o l o s f o i o b j e t o d e u m t r a b a l h o p i o n e i r o d e M a n u e l R o c h a, e m N e s t e t r a b a l h o, a p l i c a d o a o e s t u d o d e b a r r a g e n s, f o r a m d e f i n i d a s d i v e r s a s e s c a l a s d e s e m e l h a n ç a e n t r e o m o d e l o e o p r o t ó t i p o, t a i s c o m o a e s c a l a d e c o e f i c i e n t e s d e d i l a t a ç ã o t é r m i c a, d e m ó d u l o s d e e l a s t i c i d a d e, d e d i m e n s õ e s, e n t r e o u t r a s, p o r f o r m a a r e p r o d u z i r d a m a n e i r a m a i s e x a t a p o s s í v e l a e s t r u t u r a a e d i f i c a r. O s m o d e l o s à e s c a l a r e d u z i d a a p l i c a d o s a e s t r u t u r a s d e s u p o r t e c o m p n e u s f o r a m u t i l i z a d o s e m Lyon, F r a n ç a, n o Laboratóri o d e G e o t e c n i a d o i n s t i t u t o I N S A ( I n s t i t u t N a t i o n a l d e s S c i e n c e s A p p l i q u é e s ). O o b j e t i v o p r i n c i p a l d e s t e e n s a i o f o i c o n h e c e r o c o m p o r t a m e n t o d e u m m u r o d e s u p o r t e r e f o r ç a d o c o m p n e u s a t é a t i n g i r a r o t u r a. A F i g u r a 7 m o s t r a o e s q u e m a d o m o d e l o c o n s t i t u í d o p o r u m p a r a m e n t o e m b e t ã o, c o m a a l t u r a d e 7 0 c m e p n e u s c o m a s s e g u i n t e s d i m e n s õ e s : a l t u r a = 1 2 mm; d i â m e t r o e x t e r i o r = 6 0 mm; d i â m e t r o i n t e r i o r = 3 0 mm. 21

42 Figura 7 - Esquema de ens aio em modelo reduzido (Adaptado de: F o i f e i t a u m a p r i m e i r a a n á l i s e d a i n f l u ê n c i a, e m t e r m o s d e d e s l o c a m e n t o s, d o n ú m e r o d e p n e u s n ã o l i g a d o s p o r f i a d a. E s t a a n á l i s e f o i i g u a l m e n t e r e a l i z a d a p a r a p n e u s l i g a d o s e n t r e s i e o s r e s u l t a d o s f o r a m c o m p a r a d o s c o m a s o l u ç ã o d e p n e u s n ã o l i g a d o s. C o m o j á f o i d i t o a n t e r i o r m e n t e, a r e p r o d u ç ã o d e m o d e l o s r e a i s e m m o d e l o s à e s c a l a r e d u z i d a a p r e s e n t a v á r i a s c o n d i c i o n a n t e s m a s o s r e s u l t a d o s o b t i d o s p e r m i t e m r e t i r a r i m p o r t a n t e s i n f o r m a ç õ e s s o b r e c o m o p o d e r á c o m p o r t a r - s e u m a e s t r u t u r a s e m e l h a n t e à e s c a l a r e a l. E s t e e n s a i o r e a l i z a d o e m Lyon, F r a n ç a, p e r m i t i u r e t i r a r c o n c l u s õ e s i m p o r t a n t e s, n o m e a d a m e n t e : A u t i l i z a ç ã o d e p n e u s m i s t u r a d o s c o m s o l o n u m m u r o d e s u p o r t e p e r m i t e a u m e n t a r a r i g i d e z d o c o n j u n t o g a r a n t i n d o, d e s t a f o r m a, e c o n o m i a n a s d i m e n s õ e s d o m u r o ; O n ú m e r o d e p n e u s p o r f i a d a é d e t e r m i n a n t e n a v a r i a ç ã o d a r i g i d e z a t é u m v a lo r c o r r e s p o n d e n t e a o l i m i t e d a s u p e r f í c i e d e 22

43 r o t u r a. A p a r t i r d e s s e l i m i t e, o a u m e n t o d o n ú m e r o d e p n e u s p o r f i a d a p r a t i c a me n t e n ã o a c r e s c e n t a r i g i d e z à e s t r u t u r a ; O p a t a m a r d e r o t u r a, u s a n d o p n e u s l i g a d o s, é a t i n g i d o m a i s l e n t a m e n t e ( g a n h o s n a o r d e m d o s 1 0 %), o u s e j a, a l i g a ç ã o e n t r e p n e u s t o r n a a s o l u ç ã o m a i s e f i c a z. 23

44 3. Definição do modelo à escala reduzida I ntrodução O p r e s e n t e t r a b a l h o d e s e n v o l v e u - s e e m s i m u l t â n e o c o m u m o u t r o, e m q u e s e p e r s p e t i v a v a a c o n s t r u ç ã o d e u m p r o t ó t i p o d e u m a e s t r u t u r a d e s u p o r t e d e t e r r a s c o m p n e u s. P a r a a m a t e r i a l i z a ç ã o d o m o d e l o à e s c a l a r e d u z i d a p r e t e n d i a - s e a u t i l i z a ç ã o d o m e s m o m a t e r i a l d e a t e r r o a u s a r n a c o n s t r u ç ã o d o p r o t ó t i p o. U m a p r i m e i r a h i p ó t e s e d e l o c a l i z a ç ã o d o p r o t ó t i p o n u m a e m p r e i t a d a e m c u r s o l e v o u à r e a l i z a ç ã o d e u m c o n j u n t o d e e n s a i o s s o b r e a m o s t r a s r e c o l h i d a s n a m a n c h a d e e m p r é s t i m o e s c o l h i d a p a r a o a t e r r o. E s t e m a t e r i a l t i n h a s i d o j á o b j e t o d e u ma d e t a l h a d a p r o s p e ç ã o g e o l ó g i c a - g e o t é c n i c a c u j o s r e s u l t a d o s s e r ã o a p r e s e n t a d o s n o i t e m A i m p o s s i b i l i d a d e d e r e a l i z a ç ã o d o p r o t ó t i p o n e s t a e m p r e i t a d a e a p e r s p e t i v a d e o p o d e r e x e c u t a r n u m a o u t r a, l e v o u à r e p e t i ç ã o d a b a t e r i a d e e n s a i o s r e a l i z a d o s s o b r e a s a m o s t r a s d o p r i m e i r o m a t e r i a l. 24

45 3. 2. Definição d a g eometria d o mu ro A d e f i n i ç ã o d a g e o m e t r i a d o m o d e l o e d o p r o t ó t i p o p r o c u r o u o cum p r i m e n t o d e a l g u m a s r e l a ç õ e s d e s e m e l h a n ç a. O m o d e l o f o i c o n s t r u í d o c o m p n e u s d e m m d e d i â m e t r o e 8 5 mm d e l a r g u r a. E s t a s d i m e n s õ e s s ã o c e r c a d e d u a s v e z e s e m e i a m e n o r e s d o q u e a s d e u m p n e u c o m u m d e u m a u t o m ó v e l l i g e i r o. F o i e s t a a r e l a ç ã o a d o t a d a e n t r e a s a l t u r a s d o s p a r a m e n t o s d o m o d e l o e d o p r o t ó t i p o. A p r o f u n d i d a d e d o m o d e l o, 2 m, f o i d e f i n i d a d e f o r m a a n ã o i n t e r f e r i r c o m o d e s e n v o l v i m e n t o d a c u n h a d e i m p u l s o a t i v o n o t a r d o z d o p a r a m e n t o. A l a r g u r a, 2 m, f o i i g u a l m e n t e e s t a b e l e c i d a d e m o d o q u e n a s s e c ç õ e s c e n t r a i s n ã o s e d e t e t e m i n t e r f e r ê n c i a s d a s f r o n t e i r a s l a t e r a i s. O p a r a m e n t o f o i c o n s i d e r a d o i n i c i a l m e n t e i n c l i n a d o, p o r q u e a s s u c e s s i v a s c a m a d a s d e p n e u s f o r a m d i s p o s t a s c o m o s p n e u s d e c a m a d a s a d j a c e n t e s e m p o s i ç ã o a l t e r n a d a ; n o e n t a n t o, c o m a s v á r i a s m o d e l a ç õ e s n u m é r i c a s r e a l i z a d a s v e r i f i c o u - s e q u e e s t a s e r i a u m a g e o m e t r i a m u i t o c o n s e r v a t i v a e t o r n a r i a a e s t r u t u r a m u i t o r í g i d a. C o n s i d e r o u - s e, e n t ã o, u m a s e g u n d a a l t e r n a t i v a g e o m é t r i c a c o m o p a r a m e n t o v e r t i c a l, c o m o s p n e u s d a s d i f e r e n t e s c a m a d a s a l i n h a d o s e d u a s c a m a d a s d e r e f o r ç o - u m a p r i m e i r a n a c a m a d a b a s e d o m o d e l o e o u t r a n a p e n ú l t i m a c a m a d a. 25

46 O m o d e l o à e s c a l a r e d u z i d a s e r á d e v i d a m e n t e i n s t r u m e n t a d o p a r a u m a d e t a l h a d a o b s e r v a ç ã o d o s e u c o m p o r t a m e n t o M od el a ção n o p rograma Google Sket chup P r e v i a m e n t e à c o n s t r u ç ã o d o m o d e l o f o i f e i t o u m e s b o ç o d o m e s m o c o m r e c u r s o a o p r o g r a m a G o o g l e S k e t c h U p. E s t e p r o d u t o p e r t e n c e à e m p r e s a G o o g l e e p e r m i t e d e s e n v o lver m o d e l o s t r i d i m e n s i o n a i s, d e f á c i l e x e c u ç ã o e c o m u m a a p r e s e n t a ç ã o f i n a l a p e l a t i v a. É, h o j e e m d i a, u m p r o g r a m a m u i t o u s a d o n a s á r e a s d a a r q u i t e t u r a, d e s i g n e e n g e n h a r i a, p e r m i t i n d o a c r i a ç ã o d e m a q u e t e s e u m a g r a n d e l i b e r d a d e d e a l t e r a ç ã o d e f o r m a s, d e m o d o a o b t e r o m e l h o r r e s u l t a d o f i n a l. E s t a m o d e l a ç ã o p e r m i t i r á t e r u m a i d e i a b a s t a n t e a p r o x i m a d a d e c o m o s e r á o a s p e t o f i n a l d o m u r o n a r e a l i d a d e. A o l o n g o d o d e s e n v o l v i m e n t o d a m a q u e t e q u e s e a p r e s e n t a n a F i g u r a 8, a i n d a c o m o p a r a m e n t o i n c l i n a d o, f o r a m s e n d o r e a l i z a d a s v á r i a s a l t e r a ç õ e s d e m o d o a o b t e r u m p r o d u t o f i n a l q u e s e a p r o x i m a s s e d o p r e t e n d i d o. 26

47 Figura 8 - Modelo à escala reduzida construído no programa Google SketchUp C a r ateriza ção d o s materi ai s O c o n h e c i m e n t o e a c a r a t e r i z a ç ã o d e t o d o s o s m a t e r i a i s e n v o l v i d o s n a c o n s t r u ç ã o d o m o d e l o à e s c a l a r e d u z i d a s ã o f u n d a m e n t a i s, d e m o d o a g a r a n t i r a f i a b i l i d a d e d o s r e s u l t a d o s o b t i d o s C a r a ct erísticas d os pneu s O p n e u é u m c o m p o n e n t e d e u m v e í c u l o q u e p e r m i t e a s u a l i g a ç ã o a o s o l o. M e c a n i c a m e n t e e s e g u n d o G o o d y e a r ( ), u m p n e u d e f i n e - s e c o m o u m r e c i p i e n t e d e p r e s s ã o e ú n i c o p o n t o d e a p o i o d o v e í c u l o à s u p e r f í c i e d a e s t r a d a. H o j e e m d i a, o s p n e u s s ã o p a r t e i n t e g r a n t e d e t o d o s o s v e í c u l o s m o t o r i z a d o s e n ã o m o t o r i z a d o s e t ê m c o m o p r i n c i p a i s f u n ç õ e s a s s e g u i n t e s : 27

48 C a p a c i d a d e d e s u p o r t a r c a r g a s ; C a p a c i d a d e a m o r t e c e d o r a ; C a p a c i d a d e d e t r a n s m i s s ã o d e b i n á r i o ; C a p a c i d a d e d e r e s p o s t a d i r e c i o n a l ; C a p a c i d a d e d e a d e r ê n c i a a o s o l o. S ã o u m d o s p r i n c i p a i s r e s p o n s á v e i s p e l a s e g u r a n ç a e c o n f o r t o d o s v e í c u l o s, p e r m i t i n d o v e n c e r a d v e r s i d a d e s c o m o o e s t a d o d o p i s o e m q u e o s v e í c u l o s c i r c u l a m ( p o r e x e m p l o : m á s c o n d i ç õ e s d a s e s t r a d a s ) o u s e e s t e s e e n c o n t r a s e c o o u m o l h a d o, e n t r e o u t r a s. D e u m a f o r m a g e r a l, o s p n e u s c o r r e n t e s u t i l i z a d o s e m v e í c u l o s a u t o m ó v e i s a p r e s e n t a m o s c o m p o n e n t e s a p r e s e n t a d o s n a F i g u r a 9. L e g e n d a d a F i g u r a 9 : Figura 9 - Componentes de um pneu de automóvel ligeiro (Fonte: 28

49 1 R e v e s t i m e n t o d e b o r r a c h a i n t e r i o r c a m a d a d e b o r r a c h a s i n t é t i c a e s t a n q u e a o a r. E n c o n t r a - s e n o i n t e r i o r d o p n e u e f a z a f u n ç ã o d e c â m a r a - de- a r ; 2 C a r c a ç a e s t r u t u r a f l e x í v e l f o r m a d a p o r f i l a m e n t o s ( t ê x t e i s o u d e a ç o ) e n c a s t r a d o s n a b o r r a c h a, q u e f o r m a m a r c o s e s e e n r o l a m n o a r o d o t a l ã o d o p n e u. É s o b r e e s t e e l e m e n t o q u e s e c o l o c a m a s l o n a s e a s c a m a d a s d e b o r r a c h a q u e c o n s t i t u e m o p n e u ; 3 Z o n a b a i x a t e m c o m o f u n ç ã o t r a n s m i t i r a p o t ê n c i a d o v e í c u l o, e m a c e l e r a ç ã o e t r a v a g e m, d a j a n t e p a r a a z o n a d e c o n t a t o c o m o s o l o ; 4 A r o d e t a l ã o p a r t e d o p n e u q u e s e f i x a e a j u s t a à j a n t e, s e n d o f o r m a d o p o r u m f i l a m e n t o d e a ç o i n e x t e n s í v e l, d e f o r m a e d i m e n s ã o v a r i á v e l s e g u n d o a d i m e n s ã o e t i p o d e p n e u ; 5 F l a n c o z o n a c o m p r e e n d i d a e n t r e a b a n d a d e r o l a m e n t o e o s t a l õ e s d o p n e u. R e p r e s e n t a a a l t u r a d o p n e u ; 6 L o n a s d e r e f o r ç o c o n s t i t u í d a s p o r f i n o s c a b o s d e a ç o r e v e s t i d o s d e b o r r a c h a ; 7 L o n a s d e t o p o s ã o c o n s t i t u í d a s p o r f i l a m e n t o s m e t á l i c o s r e v e s t i d o s d e b o r r a c h a. S i t u a m - s e s o b r e a c a r c a ç a, f o r m a n d o u m a c i n t u r a q u e g a r a n t e a r e s i s t ê n c i a m e c â n i c a d o p n e u ; 8 B a n d a d e r o l a m e n t o p a r t e d o p n e u q u e e s t á d i r e t a m e n t e e m c o n t a t o c o m o s o l o, c o n s t i t u í d a p o r u m a c a m a d a d e b o r r a c h a c o m u m a s é r i e d e r a n h u r a s. S e g u n d o F i l h o ( ), e d e u m a m a n e i r a g e n e r a l i z a d a, p o d e a f i r m a r - s e q u e o s p n e u s c o r r e n t e s s ã o c o n s t i t u í d o s p o r 1 0 % d e b o r r a c h a 29

50 n a t u r a l, 3 0 % d e b o r r a c h a s i n t é t i c a e 6 0 % d e a ç o e t e c i d o s, r e s p o n s á v e i s p e l o f o r t a l e c i m e n t o d o p n e u. A s u a c o m p o s i ç ã o q u í m i c a é c o m p l e x a, s e n d o c o n s t i t u í d o m a i o r i t a r i a m e n t e p o r c a r b o n o ( 8 3 % s e g u n d o F i l h o, ) m a s t a m b é m p o r o u t r o s e l e m e n t o s c o m o o x i g é n i o, c i n z a s, h i d r o g é n i o, e n x o f r e e n i t r o g é n i o. A s p r o p r i e d a d e s m e c â n i c a s d o s c o m p o n e n t e s d e u m p n e u p o d e m s e r f a c i l m e n t e a l t e r a d a s d e v i d o a o e n v e l h e c i m e n t o f í s i c o - q u í m i c o, r a d i a ç ã o u l t r a v i o l e t a, d e f o r m a ç ã o e i m p a c t o s n a c o n s t r u ç ã o ( p r i n c i p a l m e n t e d e v i d o a o p r o c e s s o d e c o m p a c t a ç ã o ). C o m o j á f o i d e s c r i t o a n t e r i o r m e n t e, o s p n e u s s ã o c o n s t i t u í d o s p o r d i v e r s o s c o m p o n e n t e s e n t r e o s q u a i s o s f l a n c o s e a b a n d a d e r o d a g e m q u e, p o r s u a v e z, s ã o r e f o r ç a d o s c o m c o r d õ e s d e a ç o. Foi r e a l i z a d o e m F r a n ç a u m e n s a i o d e r e s i s t ê n c i a à t r a ç ã o e m p n e u s d e a u t o m ó v e i s l i g e i r o s e a s p r i n c i p a i s d e s c o b e r t a s r e p o r t a d a s p o r Lo n g ( ) f o r a m a s s e g u i n t e s : A r e s i s t ê n c i a m é d i a à t r a ç ã o d a b a n d a d e r o d a g e m d e u m p n e u é d e 5 6 k N c o m u m d e s v i o p a d r ã o d e 2 4 k N ; a p r o b a b i l i d a d e d e s s a r e s i s t ê n c i a s e r s u p e r i o r a 2 6 k N é d e 9 0 % ; p a r a u m v a l o r d a r e s i s t ê n c i a s u p e r i o r a 3 6 k N a p r o b a b i l i d a d e é d e 8 0 % ; N o q u e d i z r e s p e i t o a o s f l a n c o s, a s d i f e r e n ç a s e n c o n t r a d a s e n t r e d o i s f l a n c o s d o m e s m o p n e u f o r a m p r a t i c a m e n t e n u l a s ; a r e s i s t ê n c i a à t r a ç ã o v a r i o u e n t r e 1 7 k N ( p n e u s c o m r e f o r ç o m í n i m o ) e 5 2 k N ( m á x i m o r e f o r ç o ), c o m u m v a l o r m é d i o d e 2 5 k N e u m d e s v i o p a d r ã o d e 1 0 k N. 30

51 C a r aterísticas d o solo d e a t er r o A c a r a c t e r i z a ç ã o d o s o l o d e a t e r r o a u t i l i z a r n a c o n s t r u ç ã o d o m o d e l o r e d u z i d o f o i f e i t a c o m b a s e e m a m o s t r a s r e c o l h i d a s n o s l o c a i s o n d e s e p e r s p e t i v a v a a m a t e r i a l i z a ç ã o d o p r o t ó t i p o. N u m a p r i m e i r a f a s e f o i r e c o l h i d a u m a a m o s t r a d o p r i m e i r o l o c a l e m a i s t a r d e c o m a a l t e r a ç ã o d o m e s m o, f o i r e p e t i d a a b a t e r i a d e e n s a i o s s o b r e a m o s t r a s d o s e g u n d o l o c a l. E m a m b o s o s c a s o s o m a t e r i a l f o i a l v o d e u m a s é r i e d e e n s a i o s c o m v i s t a à d e t e r m i n a ç ã o d a s s u a s c a r a c t e r í s t i c a s e c o n s e q u e n t e c l a s s i f i c a ç ã o, u t i l i z a n d o p a r a o e f e i t o a C l a s s i f i c a ç ã o U n i f i c a d a E n sa ios l ab oratori ai s sobre o primeiro sol o de a t erro A a m o s t r a r e c o l h i d a n o p r i m e i r o l o c a l a p r e s e n t a v a - s e b a s t a n t e h ú m i d a, d e v i d o à c h u v a q u e s e f e z s e n t i r d u r a n t e o s d i a s a n t e r i o r e s à s u a r e c o l h a ; c o m o t a l, e a n t e s de s e r efetuado q u a l q u e r ensai o, todo o m a t e r i a l f o i s e c o n a e s t u f a ( F i g u r a 1 0 ) à t e m p e r a t u r a d e º C e d u r a n t e u m p e r í o d o d e 2 4 h. 31

52 Figura 10 - Secagem do solo em estufa P a r a c l a s s i f i c a r o s o l o d e a t e r r o r e a l i z a r a m - s e o s s e g u i n t e s e n s a i o s d e l a b o r a t ó r i o : a n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a, i n c l u i n d o a p e n e i r a ç ã o d a f r a ç ã o g r o s s a e a s e d i m e n t a ç ã o d a f r a ç ã o f i n a, l i m i t e s d e A t t e r b e r g e e n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o. A n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a p o r p e n e i r a ç ã o h ú m i d a O e n s a i o d e g r a n u l o m e t r i a f o i r e a l i z a d o p o r p e n e i r a ç ã o h ú m i d a e s e g u n d o a n o r m a E d o LNE C ( La b o r a t ó r i o N a c i o n a l d e E n g e n h a r i a Civil P o r t u g a l ). A a n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a d i v i d e - s e e m d o i s c o m p o n e n t e s, f r a ç ã o g r o s s a e f r a ç ã o f i n a, r e s p e t i v a m e n t e o m a t e r i a l q u e f i c a r e t i d o n o p e n e i r o d e 2, 0 0 m m e o q u e p a s s a n e s s e m e s m o p e n e i r o. 32

53 A n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a d a f r a ç ã o g r o s s a P a r a a r e a l i z a ç ã o d e s t e e n s a i o f o i u t i l i z a d a u m a a m o s t r a d e 1, 0 k g d e s o l o p r e v i a m e n t e s e c o e r e a l i z o u - s e a p e n e i r a ç ã o n o s p e n e i r o s d e m a l h a d e a b e r t u r a s u p e r i o r a 2, 0 0 m m ( c a s c a l h o / s e i x o ), t e n d o s i d o r e g i s t a d a s a s m a s s a s d a s f r a ç õ e s r e t i d a s e m c a d a p e n e i r o. O s v a l o r e s o b t i d o s f o r a m o s s e g u i n t e s : Quadro 2 - Peneiração da fração grossa amostra 1 F r a ç ã o r e t i d a n o p e n e i r o d e m m ( n º 1 0 ) M a l h a ( m m ) M a s s a r e t i d a ( g ) % R e t i d a % A c u m u l a d a R e t i d a % A c u m u l a d a q u e p a s s a 2 5, 0 0 0, 0 0, 0 0, , 0 1 9, , 5 1, 3 1, 3 9 8, 8 9, , 1 2, 9 4, 2 9 5, 8 4, , 1 7, 0 1 1, 2 8 8, 8 2, , 0 1 6, 1 2 7, 3 7 2, 7 < 2, , 3 7 2, , 0 0, 0 T o t a l , 0 A q u a n t i d a d e d e m a t e r i a l g r o s s o p r e s e n t e n a a m o s t r a, s e g u n d o a n o r m a e m u s o, é a s e g u i n t e : N 10 = m 10 m t x 100 <=> N 10 = 272, x 100 <=> N 10 = 27,27% e m q u e : N 10 p e r c e n t a g e m d e m a t e r i a l g r o s s o p r e s e n t e n u m a a m o s t r a d e s o l o ; 33

54 m 10 - m a s s a t o t a l r e t i d a n o p e n e i r o d e 2, 0 0 m m ( n º 1 0 ) m t - m a s s a t o t a l d a a m o s t r a. A n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a d a f r a ç ã o f i n a C o m v i s t a à a n á l i s e d e s t a f r a ç ã o, t o m a r a m - s e g d a a m o s t r a d e s o l o p a s s a d o n o p e n e i r o d e 2, 0 0 m m ; p o s t e r i o r m e n t e, e s t a p o r ç ã o f o i l a v a d a, p r o c e s s o e s s e q u e p e r m i t i u a s e p a r a ç ã o d a a r e i a, d a a r g i l a e d o s i l t e, s e n d o qu e o s d o i s ú l t i m o s f o r a m r e j e i t a d o s. A a m o s t r a a r e n o s a f o i, e m s e g u i d a, s e c a e m e s t u f a e, p o r ú l t i m o, p e n e i r a d a c o m r e c u r s o a o a g i t a d o r ( F i g u r a 1 1 ) d u r a n t e c e r c a d e 1 5 minutos. N o f i n a l d e s t a s o p e r a ç õ e s f o r a m r e g i s t a d o s o s v a l o r e s d a s m a s s a s d a s f r a ç õ e s r e t i d a s e m c a d a p e n e i r o, t e n d o - s e o b t i d o o s s e g u i n t e s v a l o r e s : Quadro 3 - Peneiração da fração fina - amostra 1 F r a ç ã o p a s s a d a n o p e n e i r o d e m m ( n º 1 0 ) M a l h a ( m m ) M a s s a r e t i d a ( g ) % R e t i d a ( Tot a l ) % A c u m u l a d o R e t i d a ( Tot a l ) % A c u m u l a d a q u e p a s s a ( T o t a l ) 0, , 1 1 6, , , 6 6 0, , 8 1 6, , , 0 7 0, , 7 9, , , 1 1 0, , 7 9, , , 8 7 0, , 0 0, , , 1 5 < 0, , 7 2 0, , 0 0 0, 0 0 T o t a l 1 0 0, 0 34

55 Figura 11 - Agitador O s r e s u l t a d o s o b t i d o s p e r m i t e m d e t e r m i n a r a q u a n t i d a d e d e f i n o s e x i s t e n t e s n a a m o s t r a : %Finos = P 200 = 20,15% U t i l i z a n d o a Classifi c a ç ã o U n i f i c a d a, c o n c l u i - s e q u e o m a t e r i a l e m e s t u d o é u m m a t e r i a l c o m f i n o s v i s t o q u e a p e r c e n t a g e m p r e s e n t e n a a m o s t r a é s u p e r i o r a 1 2 %. O s e n s a i o s e f e t u a d o s p e r m i t i r a m o b t e r a c u r v a g r a n u l o m é t r i c a d o s o l o e m e s t u d o, a p r e s e n t a d a n a F i g u r a

56 % do material que passa (%) E s t r u t u r a s d e S u p o r t e d e T e r r a s E x e c u t a d a s c o m P n e u s M o d e l o à E s c a l a R e d u z i d a 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm) Figura 12 - Curva granulométrica - amostra 1 E n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o O e n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o t i p o P r o c t o r c o n s i s t e n a c o m p a c t a ç ã o d e u m a a m o s t r a d e s o l o n u m m o l d e, d e t e r m i n a n d o - s e o t e o r e m á g u a e o p e s o v o l ú m i c o s e c o. A r e p e t i ç ã o d e s t e p r o c e d i m e n t o p a r a d i f e r e n t e s q u a n t i d a d e s d e á g u a a d i c i o n a d a s a o s o l o p e r m i t e o b t e r a c u r v a d e c o m p a c t a ç ã o e o t e o r e m á g u a ó t i m o d o s o l o. O p r o c e s s o m e c â n i c o r e a l i z a d o s e g u n d o a n o r m a E d o LNEC, c o n s i s t e n a a p l i c a ç ã o r e p e t i d a d e u m a m a s s a ( p i l ã o ) n o s o l o, d e u m a d e t e r m i n a d a a l t u r a ( F i g u r a 1 3 ), r e s u l t a n d o n u m a d i m i n u i ç ã o d o s e u v o l u m e e c o n s e q u e n t e d i m i n u i ç ã o d o í n d i c e d e v a z i o s e a u m e n t o d o p e s o v o l ú m i c o s e c o. 36

57 Figura 13 - Máquina de compactação A c o m p a c t a ç ã o p r o v o c a u m a u m e n t o d o g r a u d e s a t u r a ç ã o d o s o l o, d e v i d o à e x p u l s ã o d e a r d u r a n t e o p r o c e s s o, b e m c o m o u m a d i m i n u i ç ã o d a s u a d e f o r m a b i l i d a d e, t o r n a n d o - s e m e n o s p e r m e á v e l. O s r e s u l t a d o s o b t i d o s e x p e r i m e n t a l m e n t e d e p e n d e m f u n d a m e n t a l m e n t e d e d o i s f a t o r e s : d o t e o r e m á g u a u t i l i z a d o e d a c a r g a a p l i c a d a. A n o r m a s u g e r e v á r i o s t i p o s d e c o m p a c t a ç ã o ; n o e n t a n t o, n o e n s a i o r e a l i z a d o e m laboratório, f o i u t i l i z a d a a c o m p a c t a ç ã o p e s a d a (Pr o c t o r m o d i d f i c a d o ) e m m o l d e p e q u e n o. 37

58 O s o l o r e c o l h i d o n o c a m p o f o i p r e v i a m e n t e s e c o e m e s t u f a e p o s t e r i o r m e n t e p e n e i r a d o n o p e n e i r o n º 4 ( m a l h a d e 4, 7 5 m m ), u t i l i z a n d o - s e a p e n a s a f r a ç ã o p a s s a d a p a r a s e p r o c e d e r a o e n s a i o. A p e r c e n t a g e m d e r e t i d o s n ã o d e v e s e r s u p e r i o r a 2 0 % d o tot a l p a r a que o e n s a i o s e j a c o n s i d e r a d o v á l i d o. P a r a o e f e i t o, u t i l i z a r a m - s e t r ê s a m o s t r a s d e 1, 0 k g c a d a e p e n e i r a r a m - s e, o b t e n d o - s e o s s e g u i n t e s r e s u l t a d o s : Quadro 4 - Validação do ensaio de compactação em molde pequeno A m o s t r a n º M a s s a r e t i d a n o p e n e i r o n º 4 ( g ) % R e t i d a n o p e n e i r o n º , , , 2 M é d i a , 7 A m é d i a r e a l i z a d a p e r m i t e c o n c l u i r q u e a p e r c e n t a g e m d e r e t i d o s n o p e n e i r o n º 4 f o i d e 1 6, 7 %, i n f e r i o r a o s 2 0 % a c i m a r e f e r i d o s, c o n c l u i n d o - s e, d e s t e m o d o, q u e o e n s a i o é v á l i d o e m m o l d e p e q u e n o. D e p o i s d e e f e t u a d a e s t a v e r i f i c a ç ã o, p r o c e d e u - s e à r e a l i z a ç ã o d o e n s a i o u t i l i z a n d o a m o s t r a s d e 2, 5 k g ( a N o r m a a p l i c a d a s u g e r e u m v a l o r m í n i m o d e 2, 0 k g ) c a d a e a d i c i o n a r a m - s e q u a n t i d a d e s d e á g u a d i s t i n t a s, de m o d o a o b t e r di f e r e n t e s teore s em á g u a ( w ). M i s t u r o u - s e o s o l o c o m a á g u a a t é o b t e r u m m a t e r i a l u n i f o r m e ( F i g u r a 1 4 ) e c o l o c o u - s e n o mol d e d i v i d i d o e m c i n c o c a m a d a s d i s t r i b u í d a s u n i f o r m e m e n t e, a p l i c a n d o p o s t e r i o r m e n t e 2 5 p a n c a d a s c o m r e c u r s o a o p i l ã o d e c o m p a c t a ç ã o. 38

59 Figura 14 - Mistura da amostra com água Figura 15 - Homogeneização do material N o f i n a l d e s t e p r o c e s s o o m o l d e h ú m i d o f o i p e s a d o, o b t e n d o - s e o s s e g u i n t e s r e s u l t a d o s : 39

60 Quadro 5 - Resultados do ensaio Proctor - amostra 1 V o l u m e d o N ú m e r o d o M o l d e 4 P e s o d a á g u a a d i c i o n a d a m o l d e ( c m ᵌ ) P e s o d o m o l d e ( g ) ( g ) P e s o d o p r o v e t e h ú m i d o + P e s o d o m o l d e ( g ) P e s o d o p r o v e t e h ú m i d o ( g ) B a r i d a d e h ú m i d a ( g / c m ᵌ ) 2, 1 0 2, 1 6 2, 1 9 2, 2 2 2, 2 1 2, 1 8 2, 1 6 P e s o d o s o l o s e c o ( g ) T e o r d e h u m i d a d e ( % ) B a r i d a d e s e c a ( g / c m ᵌ ) 1, 9 8 2, 0 0 2, 0 1 2, 0 2 1, 9 9 1, 9 5 1, 9 0 O s v a l o r e s d a s b a r i d a d e s d o q u a d r o a n t e r i o r f o r a m o b t i d o s d a s e g u i n t e f o r m a : B a r i d a d e h ú m i d a ( ϒ ) = Peso do provete húmido Volume do molde ( e m g / c m ᵌ ); B a r i d a d e s e c a ( ϒ d ) = ϒ w 1+ w 100 ( e m g / c m 3 ) C o m o s v a l o r e s c a l c u l a d o s é p o s s í v e l c o n s t r u i r a c u r v a d e c o m p a c t a ç ã o p a r a o s o l o e m e s t u d o. A s s i m, r e l a c i o n a m - s e o s v a l o r e s d o t e o r e m á g u a c o m o s v a l o r e s d a b a r i d a d e s e c a c o r r e s p o n d e n t e, o b t e n d o - s e a c u r v a r e p r e s e n t a d a n a F i g u r a

61 Baridade seca (ϒd) E s t r u t u r a s d e S u p o r t e d e T e r r a s E x e c u t a d a s c o m P n e u s M o d e l o à E s c a l a R e d u z i d a 2,05 2,04 2,03 2,02 2,01 2,00 1,99 1,98 1,97 1,96 1,95 1,94 1,93 1,92 1,91 1,90 1,89 1,88 1,87 1,86 1,85 2,02 2,01 2,00 1,99 1,98 1,95 1, Teor em água (w) Figura 16 - Curva de compactação - amostra 1 O g r á f i c o p e r m i t e c o n s t a t a r a e x i s t ê n c i a d e u m p e s o v o l ú m i c o s e c o m á x i m o ( ϒ d, m á x ) e q u e e s t e o c o r r e p a r a u m d e t e r m i n a d o t e o r e m á g u a, d e s i g n a d o p o r t e o r e m á g u a ó t i m o ( w ót. ), s e n d o q u e e s t e v a l o r d i v i d e o g r á f i c o e m d o i s r a m o s d i s t i n t o s : o r a m o s e c o ( à e s q u e r d a d o p o n t o ó t i m o ) e o r a m o h ú m i d o ( à d i r e i t a d o p o n t o ó t i m o ). C o n c l u i - s e, a s s i m, q u e p a r a o s o l o e m e s t u d o, o p o n t o ó t i m o o c o r r e p a r a a u m t e o r e m á g u a d e a p r o x i m a d a m e n t e 1 0 % ( w = 1 0 % ), c o r r e s p o n d e n t e a u m v a l o r d o p e s o v o l ú m i c o s e c o m á x i m o d e 2 0, 2 0 k N / m ³, a d m i t i n d o g = 1 0 m / s 2. E m s i m u l t â n e o, é p o s s í v e l t r a ç a r a c u r v a d e s a t u r a ç ã o ( S = % ), s i t u a ç ã o l i m i t e c o r r e s p o n d e n t e à t o t a l e x p u l s ã o d o a r. E s t a c u r v a é u m l i m i t e s u p e r i o r p a r a a s c u r v a s d e c o m p a c t a ç ã o d e u m d a d o s o l o. 41

62 Baridade seca (ϒd) E s t r u t u r a s d e S u p o r t e d e T e r r a s E x e c u t a d a s c o m P n e u s M o d e l o à E s c a l a R e d u z i d a A c u r v a d e s a t u r a ç ã o o b t i d a p a r a o s o l o e m e s t u d o é i l u s t r a d a n a F i g u r a ,35 2,25 2,15 2,05 1,95 1,85 2,34 2,29 2,24 2,19 2,14 2,09 2,05 2,01 1,97 1,93 1, Teor de água (w) Curva de saturação Curva de compactação Figura 17 - Curva de saturação e curva de compactação - amostra 1 O s p o n t o s d a c u r v a d e s a t u r a ç ã o f o r a m o b t i d o s a t r a v é s d a s e g u i n t e e x p r e s s ã o : o n d e : ϒd = ϒ w 1 G + w ϒ d - b a r i d a d e s e c a d o s o l o ( e m g / c m ³ ) ; ϒ w - p e s o e s p e c í f i c o d a á g u a ( a p r o x i m a d a m e n t e i g u a l a 1 0 k N / m ³ ) ; w - t e o r e m á g u a d o s o l o ( e m % ) ; G - d e n s i d a d e d a s p a r t í c u l a s s ó l i d a s ( a d m i t i u - s e, por s i m p l i f i c a ç ã o, G = 2, 6 5 ). 42

63 F a z e n d o v a r i a r o t e o r e m á g u a e m a n t e n d o o s v a l o r e s d a d e n s i d a d e d a s p a r t í c u l a s s ó l i d a s ( G ) e d o p e s o e s p e c í f i c o d a á g u a ( ϒ w ), f o r a m - s e o b t e n d o o s v a l o r e s d a b a r i d a d e s e c a d a c u r v a d e s a t u r a ç ã o. P a r a a l é m d o p e s o e s p e c í f i c o s e c o d o s o l o, f o i i g u a l m e n t e c a l c u l a d o o p e s o e s p e c í f i c o s a t u r a d o n a s c o n d i ç õ e s ó t i m a s d e c o m p a c t a ç ã o ; p a r a t a l, e f e t u o u - s e n o v o e n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o p a r a o t e o r e m á g u a ó t i m o o b t i d o ( w=10%). E m s e g u i d a, o m o l d e f o i d e i x a d o m e r g u l h a d o e m á g u a d u r a n t e t r ê s d i a s e o s v a l o r e s e n c o n t r a d o s f o r a m o s s e g u i n t e s : Quadro 6 - Valores para o cálculo do peso específico saturado P e s o d a á g u a a d i c i o n a d a ( g ) P e s o d o p r o v e t e h ú m i d o + P e s o d o m o l d e ( g ) P e s o d o p r o v e t e h ú m i d o ( g ) B a r i d a d e h ú m i d a ( g / c m ᵌ ) 2, 2 2 P e s o d o s o l o s e c o ( g ) T e o r d e h u m i d a d e ( % ) 10 B a r i d a d e s e c a ( g / c m ᵌ ) 2, 0 2 P e s o d o p r o v e t e s a t u r a d o + p e s o d o m o l d e ( g ) P e s o d o p r o v e t e s a t u r a d o ( g ) A s s i m, o p e s o e s p e c í f i c o s a t u r a d o p a r a o s o l o e m e s t u d o f o i c a l c u l a d o d o s e g u i n t e m o d o : ϒ sat = = 2,254 g/cmᵌ = 22,54 kn/mᵌ 43

64 A d m i t i u - s e q u e, d a d a a n a t u r e z a g r a n u l o m é t r i c a d o s o l o, o s t r ê s d i a s f o r a m s u f i c i e n t e s p a r a u m a q u a s e s a t u r a ç ã o d o s o l o. A i n d a s e g u n d o a n o r m a e m u s o n o e n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o, f o r a m r e t i r a d a s p o r ç õ e s d e s o l o d e c a d a u m d o s m o l d e s e n s a i a d o s p a r a v e r i f i c a ç ã o d o t e o r e m á g u a u t i l i z a d o. E s t a s p o r ç õ e s f o r a m p e s a d a s e m c á p s u l a s e p o s t e r i o r m e n t e l e v a d a s à e s t u f a, d e m o d o a o b t e r o p e s o s e c o e c o n s e q u e n t e m e n t e o t e o r e m á g u a. O s v a l o r e s o b t i d o s f o r a m o s s e g u i n t e s : Quadro 7 - Verificação do teor de humidade V e r i f i c a ç ã o d o t e o r d e h u m i d a d e C á p s u l a nº T e o r e m á g u a ( % ) P e s o d a c á p s u l a ( g ) 3 5, ,94 3 3, , , , , 8 8 P e s o d a c á p s u l a + s o l o h ú m i d o 1 1 5, , , , , , , 8 3 ( g ) P e s o d a c á p s u l a + s o l o s e c o ( g ) 1 1 0, , , , 5 8 8, , , 2 T e o r e m á g u a u t i l i z a d o ( % ) T e o r e m á g u a r e a l ( % ) 6, 1 6 8, 3 7 9, 3 0 9, , , , 9 4 O t e o r e m á g u a r e a l f o i o b t i d o p e l a s e g u i n t e e x p r e s s ã o : w = P w P = P P s = P 1 = P P cápsula 1 s P s P s P s P cápsula o n d e : 44

65 P w P e s o d o s o l o h ú m i d o ( g / c m ³ ) ; P s P e s o d o s o l o s e c o ( g / c m ³ ) ; P P e s o d o s o l o ( g / c m ³ ). O s v a l o r e s d o t e o r e m á g u a o b t i d o s a p ó s a c o m p a c t a ç ã o s ã o m u i t o p r ó x i m o s d o s v a l o r e s i n i c i a i s u s a d o s, s e n d o q u e a m a i o r d i f e r e n ç a e n c o n t r a d a a p r e s e n t a u m e r r o i n f e r i o r a 5 % ; a s s i m s e n d o, p o d e m c o n s i d e r a r - s e p l a u s í v e i s o s v a l o r e s u s a d o s n o e n s a i o l a b o r a t o r i a l. D e t e r m i n a ç ã o d o s l i m i t e s d e c o n s i s t ê n c i a A d e t e r m i n a ç ã o d o s l i m i t e s d e c o n s i s t ê n c i a d e u m s o l o, s e g u n d o a n o r m a N P d o LNE C, s ó é a p l i c á v e l a s o l o s c o m c e r c a d e 3 0 %, o u m a i s, e m m a s s a, d e p a r t í c u l a s d e d i m e n s õ e s i n f e r i o r e s a 0, 0 5 m m. A p e s a r d a p o s s i b i l i d a d e d e r e a l i z a ç ã o d o s e n s a i o s, e s t e s p e r d e m o s e u s i g n i f i c a d o. N o c a s o d a a m o s t r a e m a n á l i s e, a p e r c e n t a g e m d e m a t e r i a l c o m d i m e n s õ e s i n f e r i o r e s a 0, m m é d e 2 0, 1 5 %, d e t e r m i n a d o n a p e n e i r a ç ã o d a f r a ç ã o f i n a. V e r i f i c a - s e q u e e s t e v a l o r é i n f e r i o r a o s 3 0 % i m p o s t o s p e l a n o r m a e, c o m o t a l, o s e n s a i o s não t e r i a m q u a l q u e r s i g n i f i c a d o. N o e n t a n t o, f o i r e a l i z a d o o e n s a i o d e r e t r a ç ã o, g e r a l m e n t e a p l i c a d o a a r g a m a s s a s, s o b r e a a m o s t r a d e s o l o e m e s t u d o, c u j o s r e s u l t a d o s s ã o a p r e s e n t a d o s a s e g u i r. 45

66 Ens a i o d e r e t r a ç ã o O t i p o e a q u a n t i d a d e d e a r g i l a p r e s e n t e s n u m d e t e r m i n a d o s o l o s ã o o s p r i n c i p a i s r e s p o n s á v e i s p e l o s m o v i m e n t o s d e r e t r a ç ã o e e x p a n s ã o d o m e s m o, m o v i m e n t o s e s s e s q u e s e o b s e r v a m c o m a v a r i a ç ã o d o t e o r d e h u m i d a d e p r e s e n t e. O e s t a d o d o s o l o v a r i a, p o r t a n t o, c o m o t e o r d e h u m i d a d e e x i s t e n t e, i s t o é, q u a n t o m a i o r é o t e o r d e h u m i d a d e m a i s l í q u i d o é o s o l o ; a s s i m s e n d o, o s o l o p o d e e n c o n t r a r - s e e m t r ê s e s t a d o s d i s t i n t o s : s ó l i d o ( c o m o u s e m r e t r a ç ã o ), p l á s t i c o o u l í q u i d o, c o m o m o s t r a a F i g u r a 1 8. Figura 18 - Estado do solo em função do seu teor de humidade C o m o s e p o d e v e r i f i c a r n a F i g u r a 1 8, o l i m i t e d e r e t r a ç ã o ( LR) marca a p a s s a g e m d o e s t a d o s ó l i d o s e m r e t r a ç ã o p a r a o e s t a d o s ó l i d o c o m r e t r a ç ã o e é d e t e r m i n a d o p e l o t e o r d e h u m i d a d e a p a r t i r d o q u a l o v o l u m e d o s o l o p e r m a n e c e c o n s t a n t e, q u a n d o s e d á a e v a p o r a ç ã o d e á g u a. 46

67 S e a e v a p o r a ç ã o d e á g u a é a b a i x o d o l i m i t e d e r e t r a ç ã o, o s o l o m a n t é m o s e u v o l u m e, e n q u a n t o a c i m a d e s s e v a l o r o s o l o r e t r a i, p r o v o c a n d o a a b e r t u r a d e f i s s u r a s. N o c a s o d e o s o l o e m e s t u d o, f o i u t i l i z a d a u m a a m o s t r a d e g d e s o l o p r e v i a m e n t e s e c o e p a s s a d o n o p e n e i r o n º 4 0 ( 0, m m ) ; e m s e g u i d a, a e s t e m a t e r i a l a d i c i o n o u - s e á g u a a t é a t i n g i r a c o n s i s t ê n c i a d e u m a a r g a m a s s a. P o s t e r i o r m e n t e, e s t a p a s t a f o i c o l o c a d a n u m e q u i p a m e n t o a p r o p r i a d o ( F i g u r a 1 9 ), o c u p a n d o u n i f o r m e m e n t e t o d o o s e u v o l u m e e n i v e l a n d o a p a r t e s u p e r i o r c o m u m a r é g u a. Figura 19 - Teste de caixa D e p o i s d e 2 4 h a s e c a r a o a r, o b s e r v o u - s e q u e o s o l o n ã o a p r e s e n t a v a r e t r a ç ã o, c o m o t a l, c o n c l u i - s e q u e o m e s m o n ã o a p r e s e n t a p l a s t i c i d a d e. 47

68 C a mp anha d e p rospeção geo lógi ca - geotécn i ca O m a t e r i a l c o n s t i t u i n t e d a a m o s t r a t i n h a s i d o j á o b j e t o d e u m a d e t a l h a d a p r o s p e ç ã o g e o l ó g i c a - g e o t é c n i c a, t e n d o e m v i s t a a a v a l i a ç ã o d a c o m p e t ê n c i a m e c â n i c a d o t e r r e n o. A s s i m, l e v o u - s e a c a b o o s e g u i n t e p r o g r a m a d e p r o s p e ç ã o : 7 s o n d a g e n s à r o t a ç ã o, c o m p r o f u n d i d a d e s c o m p r e e n d i d a s e n t r e o s 7, 5 e 1 8 m e t r o s, n u m t o t a l d e 8 1 m e t r o s ; 4 5 e n s a i o s S P T, r e a l i z a d o s e m s o l o s e e m r o c h a s b r a n d a s ; m e d i ç õ e s d o s n í v e i s d e á g u a n o s f u r o s d a s s o n d a g e n s ; 5 p e r f i s s í s m i c o s ; e n s a i o s l a b o r a t o r i a i s i d e n t i f i c a ç ã o e c a r a c t e r i z a ç ã o d o s s o l o s. A s a m o s t r a s d e s o l o r e c o l h i d a s n o l o c a l d a o b r a f o r a m s u j e i t a s a e n s a i o s l a b o r a t o r i a i s d e i d e n t i f i c a ç ã o e c a r a c t e r i z a ç ã o f í s i c a. O s r e s u l t a d o s d a c a r a c t e r i z a ç ã o l a b o r a t o r i a l, e s t ã o r e s u m i d o s n o Q u a d r o 8. 48

69 Quadro 8 - Caracterização laboratorial do solo I d e n t i f i c a ç ã o d a a m o s t r a E n s a i o s d e i d e n t i f i c a ç ã o d e s o l o s C l a s s i f i c a ç ã o P r o f u n d i d a d e < N º A m o s t r a ( m ) 0, m m w ( % ) LL LP IP A A S H T O A S T M de a t é ( % ) , 0 3, 0 3 0, 0 1 9, NP A ( 0 ) SM , 1 3, 8 1 9, 0 1 9, NP A b ( 0 ) SM , 0 3, 0 3 2, 0 1 4, NP A ( 0 ) SM , 5 3, 9 2 0, 0 16,0 - - NP A b ( 0 ) SM , 1 3, 6 1 9, 0 1 8, NP A b ( 0 ) SM , 0 3, 5 3 7, 0 2 0, NP A b ( 0 ) SM , 9 4, 1 1 6, 0 1 5, NP A b ( 0 ) SM , 5 2, 9 2 2, 0 2 2, NP A b ( 0 ) SM L e g e n d a : w t e o r e m á g u a ; L L limite d e l i q u i d e z ; LP l i m i t e d e p l a s t i c i d a d e ; I P í n d i c e d e p l a s t i c i d a d e. O s r e s u l t a d o s a p r e s e n t a d o s n o Q u a d r o 8 p e r m i t e m c o n c l u i r, d e u m a f o r m a g e n é r i c a, q u e o s o l o e m e s t u d o é c o n s t i t u í d o p o r m a t e r i a l g r a n u l a r n ã o p l á s t i c o, f u n d a m e n t a l m e n t e a r e i a, c o m p r e s e n ç a d e s i l t e e a r g i l a. A a n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a r e a l i z a d a s o b r e e s t a s a m o s t r a s p e r m i t i u t r a ç a r a s c u r v a s g r a n u l o m é t r i c a s c o r r e s p o n d e n t e s, a s e g u i r representadas ( F i g u r a 2 0 ). 49

70 % do material que passa (%) E s t r u t u r a s d e S u p o r t e d e T e r r a s E x e c u t a d a s c o m P n e u s M o d e l o à E s c a l a R e d u z i d a ,01 0, Diametros das particulas (mm) Figura 20 - Curvas granulométricas das várias amostras recolhidas no local A a m o s t r a 1 f o i r e t i r a d a d o l o c a l o n d e s e f e z p r e v i a m e n t e a p r o s p e ç ã o g e o t é c n i c a q u e c o n d u z i u a o t r a ç a d o d a s c u r v a s g r a n u l o m é t r i c a s r e p r e s e n t a d a s n a F i g u r a 2 0. A c a m p a n h a d e p r o s p e ç ã o e f e t u a d a f o r n e c e u d a d o s i m p o r t a n t e s p a r a a m o d e l a ç ã o d a e s t r u t u r a d e s u p o r t e e p e r m i t i u t a m b é m u m a c o m p a r a ç ã o c o m o s r e s u l t a d o s o b t i d o s e m l a b o r a t ó r i o r e a l i z a d o s n o p r e s e n t e e s t u d o. A i n f o r m a ç ã o r e c o l h i d a, r e s u l t a n t e d a c a m p a n h a d e p r o s p e ç ã o, p e r m i t i u a a p r e s e n t a ç ã o d e u m a p r o p o s t a p a r a z o n a m e n t o g e o t é c n i c o do m a c i ç o e m e s t u d o n o s l o c a i s d a s s o n d a g e n s. E s t a p r o p o s t a r e s u l t o u d a a n á l i s e d e d i v e r s o s f a t o r e s, e n t r e o s q u a i s s e d e s t a c a m a e v o l u ç ã o d o s r e g i s t o s d o s e n s a i o s S P T e m p r o f u n d i d a d e, a g é n e s e d a f o r m a ç ã o g e o l ó g i c a, a c a p a c i d a d e d e c a r g a e a s u s c e t i b i l i d a d e a 50

71 a s s e n t a m e n t o s e a s c a r a c t e r í s t i c a s l i t o - e s t r a t i g r á f i c a s d o s m a t e r i a i s. O z o n a m e n t o g e o t é c n i c o p r o p o s t o é i l u s t r a d o n o Q u a d r o 9. Quadro 9 - Zonamento geotécnico proposto Z o n a g e o t é c n i c a ( d e s c r i ç ã o ) Z G 4 Z G 3 Z G 2 Z G 1 P a r â m e t r o s S o l o s c o m c o n t a m i n a ç ã o o r g â n i c a ( N S P T < 4 ) G r a n i t o d e c o m p o s t o ( 3 0 < N S P T < 5 0) G r a n i t o m u i t o a l t e r a d o ( N S P T > 5 0 ) G r a n i t o m e d i a n a m e n t e a l t e r a d o a p o u c o a l t e r a d o  n g u l o d e a t r i t o i n t e r n o 2 0 º a 2 5 º 3 0 a 3 4 º 3 4 º a 4 0 º 3 1 º a 4 3 º ( ϕ ) C o e s ã o ( c ) 0 k P a 2 a 5 k P a 5 a 1 0 k P a 1, 8 a 6, 1 M P a M ó d u l o d e d e f o r m a b i l i d a d e ( E ) < 3 M P a 3 5 a 5 0 M P a 5 0 a 7 0 M P a 3, 0 a 2 0 G P a P e s o e s p e c í f i c o ( ϒ ) 1 8 a a a a 2 6 k N / m 3 k N / m 3 k N / m 3 k N / m 3 O s v a l o r e s a p r e s e n t a d o s n o Q u a d r o 9 s e r v i r a m c o m o b a s e p a r a a m o d e l a ç ã o n u m é r i c a d e s c r i t a n o c a p í t u l o s e g u i n t e. 51

72 E n sa ios l ab oratori ai s sobre o segundo sol o de a t erro A a l t e r a ç ã o d o l o c a l p r e v i s t o p a r a a c o n s t r u ç ã o d o p r o t ó t i p o l e v o u à r e c o l h a d e n o v a a m o s t r a d e s o l o e d a p o s t e r i o r r e p e t i ç ã o d o s e n s a i o s e f e t u a d o s. O s e n s a i o s r e a l i z a d o s s o b r e e s t a a m o s t r a f o r a m o s s e g u i n t e s : a n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a e e n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o. A m a n c h a d e e m p r é s t i m o a p r e s e n t a v a - s e s e c a, p e l o q u e n ã o h o u v e n e c e s s i d a d e d e p r o c e d e r à s u a s e c a g e m. - A n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a p o r p e n e i r a ç ã o h ú m i d a A n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a d a f r a ç ã o g r o s s a P a r a a a n á l i s e d a f r a ç ã o f i n a f o r a m u t i l i z a d a s g d e m a t e r i a l e o s r e s u l t a d o s d a p e n e i r a ç ã o f o r a m o s s e g u i n t e s : 52

73 Quadro 10 - Peneiração da fração grossa - amostra 2 F r a ç ã o r e t i d a n o p e n e i r o d e m m ( n º 1 0 ) M a l h a ( m m ) M a s s a r e t i d a ( g ) % R e t i d a % A c u m u l a d o R e t i d a % A c u m u l a d a q u e p a s s a 2 5, 0 0 0, 0 0, 0 0, , 0 1 9, 0 0 0, 0 0, 0 0, , 0 9, 5 0 2, 8 0, 6 0, 6 9 9, 4 4, , 4 6, 3 6, 8 9 3, 2 2, , 9 1 3, 0 1 9, 8 8 0, 2 < 2, , 9 8 0, , 0 0, 0 T o t a l , 0 S e g u n d o a n o r m a, a p e r c e n t a g e m d e m a t e r i a l g r o s s o p r e s e n t e n a a m o s t r a é c a l c u l a d a d a s e g u i n t e f o r m a : N 10 = m 10 m t x 100 <=> N 10 = 99,1 500 x 100 <=> N 10 = 19,82% A n á l i s e g r a n u l o m é t r i c a d a f r a ç ã o f i n a A p e n e i r a ç ã o d a f r a ç ã o f i n a f o i r e a l i z a d a c o m u m a a m o s t r a d e g d e m a t e r i a l, t e n d o - s e o b t i d o o s s e g u i n t e s r e s u l t a d o s : 53

74 % do material que passa (%) E s t r u t u r a s d e S u p o r t e d e T e r r a s E x e c u t a d a s c o m P n e u s M o d e l o à E s c a l a R e d u z i d a Quadro 11 - Peneiração da fração fina - amostra 2 F r a ç ã o p a s s a d a n o p e n e i r o d e m m ( n º 1 0 ) M a s s a M a l h a % R e t i d a % A c u m u l a d o % A c u m u l a d a q u e r e t i d a ( m m ) ( Tot a l ) R e t i d a ( Tot a l ) p a s s a ( T o t a l ) ( g ) 0, , 0 1 4, 4 3 4, 2 6 5, 7 0, , 5 1 6, 4 5 0, 7 4 9, 3 0, , 8 1 0, 3 6 1, 0 3 9, 0 0, , 9 1 1, 1 7 2, 1 2 7, 9 0, , 9 1, 5 7 3, 6 2 6, 4 < 0, , 9 2 6, , 0 0, 0 T o t a l 1 0 0, 0 A p e r c e n t a g e m d e f i n o s p r e s e n t e s n a a m o s t r a é d e 2 6, 4 % ( P ), m a i o r d o q u e 1 2 %, o u s e j a, t r a t a - s e d e u m m a t e r i a l c o m f i n o s. A c u r v a g r a n u l o m é t r i c a d a a m o s t r a 2 é i l u s t r a d a n a F i g u r a ,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 0,01 0, Diâmetro das partículas (mm) Figura 21- Curva granulométrica - amostra 2 54

75 Baridade seca (ϒd) E s t r u t u r a s d e S u p o r t e d e T e r r a s E x e c u t a d a s c o m P n e u s M o d e l o à E s c a l a R e d u z i d a - E n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o P r o c t o r O s r e s u l t a d o s d o e n s a i o d e c o m p a c t a ç ã o r e l a t i v o s à a m o s t r a 2 s ã o a p r e s e n t a d o s n o Q u a d r o 1 2. Quadro 12 - Resultados do ensaio Proctor - amostra 2 N ú m e r o d o M o l d e 4 V o l u m e d o M o l d e ( c m ᵌ) P e s o d o M o l d e ( g ) P e s o d a á g u a a d i c i o n a d a ( g ) P e s o d o p r o v e t e h ú m i d o + P e s o d o m o l d e ( g ) P e s o d o p r o v e t e h ú m i d o ( g ) B a r i d a d e h ú m i d a ( g / c m ᵌ ) 2, 0 5 2, 1 0 2, 1 5 2, 1 7 2, 1 6 2, 1 2 P e s o d o s o l o s e c o ( g ) T e o r d e h u m i d a d e ( % ) B a r i d a d e s e c a ( g / c m ᵌ ) 1, 9 0 1, 9 2 1, 9 5 1, 9 6 1, 9 3 1, 8 6 A F i g u r a 2 2 i l u s t r a a c u r v a d e c o m p a c t a ç ã o r e l a t i v a à a m o s t r a 2. 2,00 1,99 1,98 1,97 1,96 1,95 1,94 1,93 1,92 1,91 1,90 1,89 1,88 1,87 1,86 1,85 1,96 1,95 1,93 1,92 1,90 1, Teor de humidade (w) Figura 22 - Curva de compactação da amostra 2 55

76 A F i g u r a 2 2 p e r m i t e c o n s t a t a r q u e o p e s o v o l ú m i c o s e c o m á x i m o d a a m o s t r a t e m o v a l o r d e 1 9, 6 0 k N / m 3, a d m i t i n d o g = 1 0 m / s 2 e o c o r r e p a r a u m t e o r ó t i m o e m á g u a d e 1 1 % P eso esp ecífico do conjunto sol o - pneu O p e s o e s p e c í f i c o d o c o n j u n t o s o l o - p n e u p o d e s e r d e t e r m i n a d o a t r a v é s d e u m e n s a i o q u e c o n s i s t e n a c o n s t r u ç ã o d e u m a c a i x a, c o m v o l u m e c o n h e c i d o e q u e p e r m i t a q u e o s p n e u s c o m s o l o c o m p a c t a d o o c u p e m t o d o o v o l u m e n o s e u i n t e r i o r ( S i e i r a ). O m u r o e x p e r i m e n t a l c o n s t r u í d o n o R i o d e J a n e i r o, d e s c r i t o n o i t e m 2. 3 d e s t a D i s s e r t a ç ã o, d e m o n s t r o u q u e a u t i l i z a ç ã o d e p n e u s c o r t a d o s p e r m i t e o b t e r u m c o n j u n t o m a i s d e n s o ; i s t o d e v e - s e, f u n d a m e n t a l m e n t e, à m a i o r f a c i l i d a d e d e c o m p a c t a ç ã o d o s o l o n o i n t e r i o r d o s p n e u s. A s s i m, n o p r e s e n t e t r a b a l h o, f o i c o n s t r u í d o u m p r i s m a e m m a d e i r a, d e f o r m a t r i a n g u l a r e v o l u m e c o n h e c i d o ( F i g u r a 2 3 ). P o s t e r i o r m e n t e, o s e u i n t e r i o r f o i p r e e n c h i d o c o m p n e u s c o m p a c t a d o s c o m s o l o e a m a r r a d o s e n t r e s i e o s r e s t a n t e s e s p a ç o s v a z i o s p r e e n c h i d o s c o m s o l o a t é q u e t o d o o v o l u m e d o p r i s m a e s t i v e s s e p r e e n c h i d o. 56

77 Figura 23 - Prisma para obtenção do peso específico do conjunto solo -pneu A c o m p a c t a ç ã o d o s o l o n o i n t e r i o r d o s p n e u s b e m c o m o d o s o l o a d j a c e n t e é u m p r o c e s s o q u e, a p e s a r d e d i f í c i l c o n t r o l o, d e v e s e r c u i d a d o s o e h o m o g é n e o, d e m o d o a q u e n ã o e x i s t a u m g r a n d e v o l u m e d e e s p a ç o s v a z i o s n o f i n a l. F i n d a a r e a l i z a ç ã o d e s t e s t r a b a l h o s, t o d o o m a t e r i a l f o i p e s a d o e o s r e s u l t a d o s o b t i d o s f o r a m o s s e g u i n t e s : - V o l u m e d o p r i s m a = 0, m 3; - P e s o d o m a t e r i a l n o i n t e r i o r d o p r i s m a = g = 6 1, 7 8 k g ; E n t ã o : ϒ pneusol = 61,78 kg 0,0374 mᵌ 0,606 kn = = 16,20 kn/mᵌ 0,0374 mᵌ 57

78 E s t e e n s a i o f o i r e p e t i d o m a s, d e s t a v e z, c o m u m a e n e r g i a d e c o m p a c t a ç ã o b a s t a n t e s u p e r i o r à a d o t a d a n o p r i m e i r o. O s r e s u l t a d o s o b t i d o s f o r a m o s s e g u i n t e s : - V o l u m e d o p r i s m a = 0, m 3; - P e s o d o m a t e r i a l n o i n t e r i o r d o p r i s m a = g = 7 6, 7 3 k g ; E n t ã o : ϒ pneusol = 76,73 kg 0,0374 mᵌ 0,753 kn = = 20,13 kn/mᵌ 0,0374 mᵌ N a m o d e l a ç ã o p o s t e r i o r m e n t e r e a l i z a d a c o m r e c u r s o a o p r o g r a m a P h a s e 2 f o i a d o t a d o u m v a l o r i g u a l a 1 7, 0 0 k N / m 3 c o r r e s p o n d e n t e a o p e s o e s p e c í f i c o d o p n e u s o l. E s t e v a l o r j u s t i f i c a - s e p e l a u t i l i z a ç ã o, d u r a n t e a c o n s t r u ç ã o d o m o d e l o, d u m a e n e r g i a d e c o m p a c t a ç ã o q u e s e a p r o x i m a m a i s d a q u e l a q u e f o i e m p r e g u e d u r a n t e o p r i m e i r o e n s a i o r e a l i z a d o. 58

79 3. 5. E l emen tos d e su porte l ateral O m u r o d e s u p o r t e c o n s t r u í d o t e m n e c e s s i d a d e d e s e r s u p o r t a d o l a t e r a l m e n t e p o r u m a e s t r u t u r a m e t á l i c a q u e s e r á r e a l i z a d a c o m r e c u r s o a c a n t o n e i r a s e a t u b o s q u a d r a n g u l a r e s o c o s, p r e v i a m e n t e d i m e n s i o n a d a s. E s t e s e l e m e n t o s d e s u p o r t e l a t e r a l a p e n a s s e r ã o c o l o c a d o s n u m a d a s e x t r e m i d a d e s l a t e r a i s d a e s t r u t u r a d e s u p o r t e d e t e r r a s v i s t o q u e o l a d o o p o s t o, b e m c o m o a p a r t e p o s t e r i o r, e n c o s t a m e m p a r e d e s. O d i m e n s i o n a m e n t o f o i e f e t u a d o p a r a t r ê s s e c ç õ e s d i s t i n t a s c o m d i f e r e n t e s a ç õ e s a t u a n t e s. A s s i m, f o r a m c o n s i d e r a d o s o s s e g u i n t e s e l e m e n t o s : e l e m e n t o v e r t i c a l c e n t r a l ( 1 ), e l e m e n t o h o r i z o n t a l i n f e r i o r ( 2 ) e e s c o r a ( 3 ), i d e n t i f i c a d o s n a F i g u r a

80 Figura 24 - Identificação dos elementos considerados no dimensionamento 1 E l e m e n t o v e r t i c a l c e n t r a l O e l e m e n t o v e r t i c a l c e n t r a l e s t á s u j e i t o à a ç ã o d o s o l o d e a t e r r o ; d e s t e m o d o, e t e n d o e m c o n s i d e r a ç ã o a s s u a s c a r a c t e r í s t i c a s, f o i c a l c u l a d o o v a l o r d o i m p u l s o q u e a s t e r r a s e x e r c e m n o e l e m e n t o, a d m i t i n d o a m o b i l i z a ç ã o d e u m i m p u l s o a t i v o. A s s i m, t e m o s : - p e s o e s p e c í f i c o d o s o l o ( ϒ ) = 2 1, 0 k N / m ᵌ ; - â n g u l o d e a t r i t o int e r n o d o s o l o ( ϕ ) = 3 0 º. O c o e f i c i e n t e d e i m p u l s o a t i v o s e r á i g u a l a : 60

81 Ka = [ 1 sen(90 ) sen(90 30 ) sen(30 +0 ) sen(30 0 ) sen(90 +0 ) + sen(90 0 ) ] 2 =0,333 O d i a g r a m a d e p r e s s õ e s t e r á u m a f o r m a t r i a n g u l a r c o m u m v a l o r m á x i m o d a t e n s ã o h o r i z o n t a l i g u a l a : σed = 0,333 x 21,0 x 1,0 = 7,0 kpa S i m p l i f i c a d a m e n t e, e p a r a e f e i t o s d e c á l c u l o, a e s t r u t u r a f o i i n t r o d u z i d a n o p r o g r a m a d e c á l c u l o F Tool, d a f o r m a i l u s t r a d o na F i g u r a 2 5. Figura 25 - Dimensionamento do elemento vertical da estrutura de suporte lateral 61

82 O s d i a g r a m a s d e e s f o r ç o s t r a n s v e r s o s e d e m o m e n t o s f l e t o r e s c o r r e s p o n d e n t e s s ã o i l u s t r a d o s n a s F i g u r a s 2 6 e 2 7, r e s p e t i v a m e n t e. Figura 26 - Diagrama de esforços transversos elemento vertical 62

83 Figura 27 - Diagrama de momentos fletores elemento vertical V e r i f i c a - s e q u e o v a l o r d o m o m e n t o m á x i m o o c o r r e p a r a u m a a l t u r a d e 0, 3 5 m, c o m o v a l o r i g u a l a 0, k N. m, e n q u a n t o o e s f o r ç o t r a n s v e r s o m á x i m o, s o b r e o a p o i o i n f e r i o r, é i g u a l a 2,0 k N. V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a r e l a t i v a m e n t e a o e s t a d o l i m i t e ú l t i m o d e r o t u r a p o r f l e x ã o G a r a n t i n d o a s e g u r a n ç a r e l a t i v a m e n t e a o e s t a d o l i m i t e ú l t i m o e u t i l i z a n d o o a ç o S n a c o n s t r u ç ã o d a e s t r u t u r a m e t á l i c a, o v a l o r d e c á l c u l o d o m o m e n t o f l e t o r a t u a n t e d e v e s a t i s f a z e r a s e g u i n t e c o n d i ç ã o : 63

84 M Ed M c,rd = W pl x f y ϒ M0 r e s u l t a n d o, W pl 0,337 x 1, e, W pl 1,434 cmᵌ o n d e : M Ed v a l o r d e c á l c u l o d o m o m e n t o f l e t o r a t u a n t e ; M c, R d v a l o r d e c á l c u l o d o m o m e n t o f l e t o r r e s i s t e n t e e m r e l a ç ã o a a o e i x o p r i n c i p a l d a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l ; W pl m ó d u l o d e f l e x ã o p l á s t i c o d e u m a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l ; f y t e n s ã o d e c e d ê n c i a d o a ç o A ; ϒ M 0 - c o e f i c i e n t e p a r c i a l d e s e g u r a n ç a. C o m o v a l o r obtido para o m ó d u l o de f l e x ã o p l á s t i c o e c o n s u l t a n d o as T a b e l a s T é c n i c a s, a s o l u ç ã o e n c o n t r a d a é a p r e s e n t a d a n o Q u a d r o 1 3, c o m a s r e s p e t i v a s c a r a c t e r í s t i c a s. 64

85 Quadro 13 - Características da solução relativa ao elemento vertical P e r f i l C a n t o n e i r a d e a b a s i g u a i s D i m e n s õ e s Á r e a M a s s a M ó d u l o d e ( b x e ) ( c m 2 ) ( k g / m ) f l e x ã o W ( c m 3 ) 3 5 x 5 3, 2 8 2, 5 7 1, 4 5 O b t i d a a s e c ç ã o d a c a n t o n e i r a, é n e c e s s á r i o c l a s s i f i c á - l a s e g u n d o a N o r m a P o r t u g u e s a N P E N ( Eu r o c ó d i g o 3 ). - P a r a s e r c l a s s i f i c a d a c o m o s e c ç ã o d a Cl a s s e 3 t e r ã o q u e s e r c u m p r i d a s a s s e g u i n t e s c o n d i ç õ e s : h t 15ε b + h { 2t 11,5ε o n d e : h a l t u r a d a s e c ç ã o ; t e s p e s s u r a d a s e c ç ã o ; ε e x t e n s ã o ; b b a s e d a s e c ç ã o. O v a l o r d a e x t e n s ã o é c a l c u l a d o d o s e g u i n t e m o d o : ε = 235 f y A s s i m, v i r á : { 11,5 2 x 5 65

86 r e s u l t a n d o, 7 < 15 { 7 < 11,5 V e r i f i c a d a s a m b a s a s c o n d i ç õ e s, p o d e a f i r m a r - se q u e a s e c ç ã o o b t i d a é d a Classe 3, s e g u n d o a c l a s s i f i c a ç ã o d o E C 3. V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a r e l a t i v a m e n t e a o e s t a d o l i m i t e ú l t i m o d e r o t u r a p o r c o r t e O v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o t r a n s v e r s o a t u a n t e V E d, e m c a d a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l, d e v e, s e g u n d o o E C3, s a t i s f a z e r a s e g u i n t e c o n d i ç ã o : V Ed V c,rd 1,0 N o c a s o d e u m c á l c u l o p l á s t i c o, V c, R d r e p r e s e n t a o v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o t r a n s v e r s o r e s i s t e n t e p l á s t i c o, V p l, R d, o b t i d o p o r : V pl,rd = A v (f y 3) ϒ M0 e m q u e : V p l, R d v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o t r a n s v e r s o r e s i s t e n t e p l á s t i c o ; A v á r e a r e s i s t e n t e a o e s f o r ç o t r a n s v e r s o ; f y t e n s ã o d e c e d ê n c i a d o a ç o A ; ϒ M 0 - c o e f i c i e n t e p a r c i a l d e s e g u r a n ç a. 66

87 O e s f o r ç o t r a n s v e r s o a t u a n t e n a s e c ç ã o t r a n s v e r s a l e m e s t u d o t e m o v a l o r d e 2, 0 k N. A s s i m o b t é m - s e : A v 2,0 x 1, r e s u l t a n d o, A v 1,47 x 10 5 m 2 = 0,147 cm² C o n s i d e r a n d o a á r e a d e c o r t e d a c a n t o n e i r a r e p r e s e n t a d a n a F i g u r a 28, r e p r e s e n t a n d o c e r c a d e 5 0 % d a á r e a t o t a l d a c a n t o n e i r a, v e r i f i c a - s e q u e o p e r f i l o b t i d o n o d i m e n s i o n a m e n t o à f l e x ã o t e m u m a á r e a d e c o r t e m u i t o s u p e r i o r a o n e c e s s á r i o p a r a o c u m p r i m e n t o d a c o n d i ç ã o d o e s f o r ç o t r a n s v e r s o. Figura 28 - Área de corte (A v ) da cantoneira (Adaptado de C o n c l u i - se, a s s i m, q u e a v e r i f i c a ç ã o à f l e x ã o é c o n d i c i o n a n t e n o d i m e n s i o n a m e n t o d a c a n t o n e i r a c o r r e s p o n d e n t e a o e l e m e n t o v e r t i c a l. 67

88 2 E l e m e n t o h o r i z o n t a l i n f e r i o r N o d i m e n s i o n a m e n t o d o p e r f i l h o r i z o n t a l d a b a s e d a e s t r u t u r a, a d m i t i u - s e, p a r a o v a l o r d a c a r g a a t u a n t e n e s s e e l e m e n t o, a r e a ç ã o n o a p o i o i n f e r i o r d o e l e m e n t o v e r t i c a l c a l c u l a d o a n t e r i o r m e n t e. O v a l o r d a r e a ç ã o n o a p o i o i n f e r i o r d o e l e m e n t o v e r t i c a l t e m o v a l o r i g u a l a 2,0 k N. A p l i c a n d o e s t e v a l o r u n i f o r m e m e n t e n o e l e m e n t o h o r i z o n t a l, a m o d e l a ç ã o n o p r o g r a m a F To o l é i l u s t r a d a n a F i g u r a 2 9. Figura 29 - Dimensionamento do elemento horizontal da base da estrutura de suporte lateral O s d i a g r a m a s d e e s f o r ç o s t r a n s v e r s o s e d e m o m e n t o s f l e t o r e s a t u a n t e s, o b t i d o s p a r a a c a r g a r e p r e s e n t a d a, s ã o a p r e s e n t a d o s n a s F i g u r a s 3 0 e 3 1, r e s p e t i v a m e n t e. 68

89 Figura 30 - Diagrama de esforços transversos elemento horizontal Figura 31 - Diagrama de momentos fletores elemento horizontal V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a r e l a t i v a m e n t e a o e s t a d o l i m i t e ú l t i m o d e r o t u r a p o r f l e x ã o O m o m e n t o m á x i m o o b t i d o o c o r r e n o a p o i o i n t e r m é d i o d o e l e m e n t o e t e m u m v a l o r i g u a l a 0, 3 k N. m. U t i l iz a n d o a m e s m a m e t o d o l o g i a d o c a s o a n t e r i o r, d e v e r á s e r c u m p r i d a a m e s m a c o n d i ç ã o : M Ed M c,rd = W pl x f y ϒ M0 r e s u l t a n d o, W pl 0,3 x 1,

90 e, W pl 1,276 cmᵌ A s o l u ç ã o e n c o n t r a d a, c o n s u l t a n d o a s T a b e l a s T é c n i c a s, é a p r e s e n t a d a n o Q u a d r o 1 4. Quadro 14 - Características da solução relativa ao elemento horizontal P e r f i l C a n t o n e i r a d e a b a s i g u a i s D i m e n s õ e s Á r e a M a s s a M ó d u l o d e ( b x e ) ( c m 2 ) ( k g / m ) f l e x ã o W ( c m 3 ) 3 5 x 5 3, 2 8 2, 5 7 1, 4 5 C o m o o p e r f i l o b t i d o p a r a o e l e m e n t o h o r i z o n t a l é i g u a l a o e l e m e n t o v e r t i c a l c a l c u l a d o a n t e r i o r m e n t e, a s e c ç ã o é i g u a l m e n t e d a Cl a s s e 3. V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a r e l a t i v a m e n t e a o e s t a d o l i m i t e ú l t i m o d e r o t u r a p o r c o r t e O e s f o r ç o t r a n s v e r s o m á x i m o o b t i d o t e m o v a l o r d e 1, 3 k N, o c o r r e n d o a m e i o v ã o d o e l e m e n t o, s o b r e o a p o i o c e n t r a l. F a z e n d o c u m p r i r a c o n d i ç ã o : V Ed A v (f y 3) 1,0 r e s u l t a, A v 1,3 x 1, e, 70

91 A v 9,58 x 10 6 m 2 = 0,0958 cm² V e r i f i c a - s e i g u a l m e n t e p a r a e s t e e l e m e n t o, q u e o p e r f i l o b t i d o n o d i m e n s i o n a m e n t o à f l e x ã o a p r e s e n t a u m a á r e a d e c o r t e ( A v ) m u i t o s u p e r i o r a o n e c e s s á r i o, s e n d o e s s a a v e r i f i c a ç ã o c o n d i c i o n a n t e. P o r último, f o i f e i t o o dimensi o n a m e n t o d o p e r f i l que constituirá uma e s c o r a n a e s t r u t u r a e s q u e m a t i z a d a na Figura 3 2. E s t e e l e m e n t o e n c o n t r a - s e s u j e i t o a u m e s f o r ç o d e c o m p r e s s ã o, e s f o r ç o e s s e q u e f o i o b t i d o c o m r e c u r s o a o p r o g r a m a F T o o l, a p a r t i r d a r e a ç ã o n o a p o i o s u p e r i o r p a r a o c a s o d e c a r g a i l u s t r a d o n a F i g u r a 2 5. Figura 32 - Esquematização do elemento escora A s s i m, o s v a l o r e s u t i l i z a d o s f o r a m : N x = 1, 4 k N ( r e a ç ã o d e a p o i o ) ; α = 4 5 º 71

92 E n t ã o, o e s f o r ç o a x i a l n a e s c o r a s e r á i g u a l a : N Ed = 1,4 = 1,98 kn sen(45 ) G a r a n t i n d o a s e g u r a n ç a r e l a t i v a m e n t e a o e s t a d o l i m i t e ú l t i m o, u m e l e m e n t o c o m p r i m i d o d e v e r á s e r v e r i f i c a d o e m r e l a ç ã o à e n c u r v a d u r a a t r a v é s d e : N Ed N b,rd = χ x A x f y ϒ M0 o n d e : N E d v a l o r d e c á l c u l o d o e s f o r ç o a x i a l d e c o m p r e s s ã o ; N b, R d v a l o r d o e s f o r ç o n o r m a l r e s i s t e n t e à e n c u r v a d u r a d e u m e l e m e n t o c o m p r i m id o ( e m k N ) ; χ c o e f i c i e n t e d e r e d u ç ã o p a r a o m o d o d e e n c u r v a d u r a r e l e v a n t e. A á r e a d a s e c ç ã o ( e m m 2 ); f y t e n s ã o d e c e d ê n c i a d o a ç o A ( e m k P a ) ; ϒ M 0 - c o e f i c i e n t e p a r c i a l d e s e g u r a n ç a. A r b i t r a n d o χ = 0, 5 v i r á : 72

93 r e s u l t a n d o, A 1,98 x 1, x 0,5 A 1,68 x10 5 m 2 = 0,168 cm² C o n s u l t a n d o a s Ta b e l a s Té c n i c a s, a p r e s e n t a - s e n o Q u a d r o 1 5 a s o l u ç ã o m í n i m a d o p e r f i l a a d o t a r. Quadro 15 - Características do perfil que constituirá a escora P e r f i l P e r f i l o c o d e s e c ç ã o q u a d r a d a D i m e n s õ e s Á r e a M a s s a M ó d u l o d e ( b x e ) ( c m 2 ) ( k g / m ) f l e x ã o W ( c m 3 ) 2 0 x 2 1, 4 2 1, 1 2 0, 7 6 P a r a a s e c ç ã o e m c o m p r e s s ã o o b t i d a e p a r a q u e s e j a c l a s s i f i c a d a c o m o s e n d o d a Classe 1, terá d e s e r c u m p r i d a a s e g u i n t e c o n d i ç ã o : d t 50ε² o n d e : d a l t u r a / b a s e d a s e c ç ã o ; t e s p e s s u r a d a s e c ç ã o ; ε e x t e n s ã o. A s s i m, v i r á : 20 2 < 50x1 r e s u l t a n d o, 73

94 10 < 50 V e r i f i c a d a a c o n d i ç ã o, é p o s s í v e l a f i r m a r q u e o p e r f i l t u b u l a r o c o é da Cl a s s e 1. R e a l i z a d o o d i m e n s i o n a m e n t o, a e s t r u t u r a f o i c o n s t r u í d a. D e m o d o a f a c i l i t a r p r o c e s s o d e s o l d a d u r a d o s e l e m e n t o s c o n s t i t u i n t e s, o p t o u - s e p o r u t i l i z a r c a n t o n e i r a s i g u a i s e m t o d a a e s t r u t u r a e u m p e r f il t u b u l a r c o m a m e s m a l a r g u r a ( b ) d a s a n t e r i o r e s ( l = 6 0 m m ) ; a s s i m, a e s t r u t u r a f i n a l c o n s t r u í d a a p r e s e n t a a s s e g u i n t e s c a r a c t e r í s t i c a s : Quadro 16 - Características dos elementos constituintes da estrutura de suporte P e r f i l C a n t o n e i r a d e a b a s i g u a i s P e r f i l o c o d e s e c ç ã o q u a d r a d a D i m e n s õ e s ( b x e ) Á r e a ( c m 2 ) M a s s a ( k g / m ) M ó d u l o d e f l e x ã o W ( c m 3 ) 6 0 x 6 6, 9 1 5, 4 2 5, x 3 7, 2 2 5, , 9 A F i g u r a 33 i l u s t r a a e s t r u t u r a f i n a l d e s u p o r t e a o m o d e l o r e d u z i d o 74

95 Figura 33 - Estrutura metálica de suporte lateral 75

96 3. 6. E n sa io de carg a do vid r o d e suporte lateral F i n d a a c o n s t r u ç ã o d a e s t r u t u r a d e s u p o r t e l a t e r a l, é n e c e s s á r i o v e r i f i c a r a s e g u r a n ç a d o s e l e m e n t o s e n v i d r a ç a d o s q u e n e l a a p o i a r ã o. A s t e r r a s e x e r c e r ã o p r e s s ã o d i r e t a m e n t e n o v i d r o, c o m o t a l, é n e c e s s á r i o g a r a n t i r q u e e s t e e l e m e n t o a p r e s e n t e c a p a c i d a d e r e s i s t e n t e s u f i c i e n t e p a r a e q u i l i b r a r e s s a a ç ã o. F a c e a o d e s c o n h e c i m e n t o d a s c a r a c t e r í s t i c a s r e s i s t e n t e s d o v i d r o, f o i r e a l i z a d o u m e n s a i o d e c a r g a a o e l e m e n t o e n v i d r a ç a d o O v i d r o, c o m a s d i m e n s õ e s e m p l a n t a d e 8 4, 5 x 9 6, 0 cm e c o m a e s p e s s u r a d e 6 m m, à i m a g e m d o q u e s e r e p r o d u z i r á n o m o d e l o, f o i a p o i a d o n o s q u a t r o b o r d o s e m e l e m e n t o s d e m a d e i r a, c o m o i l u s t r a a F i g u r a

97 Figura 34 - Vidro apoiado nos quatro bordos - ensaio de carga P o s t e r i o r m e n t e, o v i d r o f o i c a r r e g a d o n a z o n a c e n t r a l c o m e l e m e n t o s d e b e t ã o, p a r a l e l e p i p é d i c o s, c o m 5 0 c m d e l a d o e 4 c m d e e s p e s s u r a, a t é a t i n g i r a r o t u r a, i l u s t r a da n a F i g u r a 3 5. Cada u m d e s t e s e l e m e n t o s a p r e s e n t a u m p e s o i g u a l a 2 2, 0 k g, a p r o x i m a d a m e n t e. 77

98 Figura 35 - Ensaio de carga - rotura do vidro O v i d r o n ã o a p r e s e n t o u q u a l q u e r i n d í c i o d e r o t u r a a t é à c o l o c a ç ã o d o q u a r t o e l e m e n t o. A p ó s a c o l o c a ç ã o d o q u i n t o e l e m e n t o e p a s s a d o s b r e v e s i n s t a n t e s, d e u - s e a r o t u r a d o v i d r o. O v i d r o f o i c a p a z d e s u p o r t a r c e r c a d e 8 8, 0 k g d e c a r g a, a p r o x i m a d a m e n t e 3, 4 5 k N / m ², a t i n g i n d o a s u a c a p a c i d a d e m á x i m a j á d e p o i s d e e s t a r s u j e i t o a u m p e s o n a o r d e m d o s k g, e q u i v a l e n t e a u m a c a r g a d i s t r i b u í d a a p r o x i m a d a m e n t e i g u a l a 4, 3 0 k N / m ². A F i g u r a 3 6 p e r m i t e o b s e r v a r a f i g u r a d e r o t u r a d o v i d r o d e p o i s d e r e t i r a d o s o s p e s o s. 78

99 Figura 36 - Figura de rotura do vidro após o ensaio de carga T e n t a n d o u s a r m a t e r i a l d i s p o n í v e l n o I S E P, r e d u z i n d o o c u s t o d o m o d e l o, p r o c u r a r - se- á i n s t a l a r q u a t r o v i d r o s d e 6 m m, s o b r e p o s t o s d o i s a d o i s. S e r á n e c e s s á r i o, n o e n t a n t o, a i n d a q u e d e f o r m a e x p e d i t a, a v a l i a r a c a p a c i d a d e r e s i s t e n t e d o c o n j u n t o d o s d o i s v i d r o s. A d m i t i n d o a m o b i l i z a ç ã o d o i m p u l s o e m r e p o u s o, p o d e c a l c u l a r - s e a t e n s ã o a t u a n t e s o b r e a s u p e r f í c i e d o v i d r o, p r o v o c a d a p e l o s o l o d e a t e r r o. A s s i m, t e m o s : 79

100 - p e s o e s p e c í f i c o d o s o l o ( ϒ ) = 2 1 k N / m ᵌ ; - â n g u l o d e a t r i t o i n t e r n o d o s o l o ( ϕ ) = 3 0 º. O c o e f i c i e n t e d e i m p u l s o e m r e p o u s o s e r á i g u a l a : K 0 = 1 sen(φ ) r e s u l t a n d o, K 0 = 1 sen(30 ) e, K 0 = 0,5 O d i a g r a m a d e p r e s s õ e s t e r á u m a f o r m a t r i a n g u l a r c o m u m v a l o r m á x i m o d a t e n s ã o h o r i z o n t a l i g u a l a : σ Ed = 0,5 x 21,0 x 1,0 = 10,5 kpa A t e n s ã o n a b a s e d o c o n j u n t o d e p l a c a s d e b e t ã o c o l o c a d a s s o b r e o v i d r o é d a o r d e m d e 3, 5 0 k P a. S e a c a p a c i d a d e r e s i s t e n t e d o v i d r o t i v e r s i d o e s g o t a d a p o r c o r t e, a d u p l i c a ç ã o d a s u a e s p e s s u r a p o d e r á, a p r o x i m a d a m e n t e, c o n s i d e r a r - s e q u e n ã o e x c e d e r á o d o b r o d a c o r r e s p o n d e n t e a u m s ó v i d r o. H a v e r á a q u i q u e r e f e r i r o f a c t o d e o s d o i s v i d r o s n ã o s e e n c o n t r a r e m c o l a d o s, f a c t o q u e r e d u z a c a p a c i d a d e r e s i s t e n t e q u a n d o c o m p a r a d a c o m a d e u m v i d r o c o m e s p e s s u r a d u p l a d a i n i c i a l. P o r o u t r o l a d o, h á q u e a t e n d e r a o s f a c t o s d e a c a r g a a p l i c a d a n ã o s e e s t e n d e r a t o d a a á r e a d o v i d r o, d e a s p l a c a s d e b e t ã o s e r e m r í g i d a s e, p o r i s s o, n ã o a c o m p a n h a r e m a d e f o r m a ç ã o 80

101 e x p e r i m e n t a d a p e l a p l a c a d e v i d r o e d e o d i a g r a m a d e p r e s s õ e s d e t e r r a s t e r u m a f o r m a t r i a n g u l a r. C o n t u d o, a p e s a r d e t o d a s e s t a s c o n s i d e r a ç õ e s, e s t a c o m p a r a ç ã o p e r m i t e p e r s p e t i v a r q u e o s v i d r o s a s s i m i n s t a l a d o s p o s s a m s u p o r t a r a i n s t a l a ç ã o d o a t e r r o m a s d i f i c i l m e n t e e q u i l i b r a r ã o a s o l i c i t a ç ã o a s s o c i a d a à a p l i c a ç ã o d a s o b r e c a r g a n a s u p e r f í c i e d o t e r r e n o. 81

102 3. 7. E stabilid ad e das d if er entes f a ses co n st ru tivas P r e v i a m e n t e à c o n s t r u ç ã o d o m o d e l o r e d u z i d o, f o i n e c e s s á r i o v e r i f i c a r a s u a v i a b i l i d a d e e m d i f e r e n t e s f a s e s c o n s t r u t i v a s. A s s i m, f o i f e i t a a v e r i f i c a ç ã o d e s e g u r a n ç a d o m u r o a o d e s l i z a m e n t o e a o d e r r u b a m e n t o. A v e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a à e s t a b i l i d a d e g l o b a l n ã o f a z s e n t i d o n e s t e c a s o, p o r q u e a o c o r r e r a i n s t a b i l i d a d e r e l a t i v a m e n t e a e s t e e s t a d o l i m i t e, t a l i m p l i c a r i a o e n v o l v i m e n t o d a s r e s i s t ê n c i a s do p n e u s o l o u d o p a v i m e n t o e m b e t ã o q u e n ã o d e v e r ã o a q u i s e r p o s t a s e m c a u s a. O s c e n á r i o s c o n s i d e r a d o s p a r a a v e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a f o r a m o s s e g u i n t e s : C e n á r i o 1 V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a d o m u r o v e r t i c a l, s e m r e f o r ç o s. C e n á r i o 2 V e r i f i c a ç ã o d e s e g u r a n ç a n a f a s e i m e d i a t a m e n t e a n t e r i o r à c o l o c a ç ã o d a s e g u n d a c a m a d a d e r e f o r ç o ; C e n á r i o 3 V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a n o f i n a l d a c o n s t r u ç ã o d o m u r o. E m t o d a s a s s i t u a ç õ e s f o i c o n s i d e r a d a a t e o r i a d e Co u l o m b, p a r a a a v a l i a ç ã o d o c o e f i c i e n t e d e i m p u l s o a t i v o. P o r s i m p l i f i c a ç ã o, o v a l o r d o â n g u l o d e a t r i t o s o l o - e s t r u t u r a ( δ ) a d o t o u - s e i g u a l a z e r o. F o r a m a i n d a u s a d a s a s c a r a c t e r í s t i c a s d o s m a t e r i a i s p r e v i a m e n t e d e t e r m i n a d a s : P e s o e s p e c í f i c o d o s o l o ϒ = 2 1 k N / m ᵌ ; P e s o e s p e c í f i c o d o p n e u s o l ϒ p n e u s o l = 1 7 k N / m ᵌ. 82

103 A s v e r i f i c a ç õ e s d e s e g u r a n ç a f o r a m r e a l i z a d a s c o n s i d e r a n d o c o e f i c i e n t e s g l o b a i s d e s e g u r a n ç a. A s e g u r a n ç a a o d e s l i z a m e n t o c o n s i s t e n a v e r i f i c a ç ã o d e e q u i l í b r i o d a s c o m p o n e n t e s h o r i z o n t a i s d a s f o r ç a s a t u a n t e s, d e v e n d o g a r a n t i r - s e a s e g u i n t e c o n d i ç ã o : e m q u e : R H 1,5 R s o m a t ó r i o d a s f o r ç a s e s t a b i l i z a d o r a s ; H s o m a t ó r i o d a s f o r ç a s i n s t a b i l i z a d o r a s. A s p r e s s õ e s l a t e r a i s e x e r c i d a s p e l o s o l o s o b r e a e s t r u t u r a d e s u p o r t e e s t ã o f o r t e m e n t e r e l a c i o n a d a s c o m a d e f o r m a ç ã o q u e a e s t r u t u r a p o s s a e x p e r i m e n t a r ; a s s i m, a r e s u l t a n t e d e s s a s p r e s s õ e s c o n s t i t u i o i m p u l s o d e t e r r a s d e t e r m i n a d o p e l a e x p r e s s ã o : I a = 1 2. K a. ϒ. h² o n d e : K a c o e f i c i e n t e d e i m p u l s o a t i v o ; ϒ p e s o e s p e c í f i c o d o s o l o ( k N / m ᵌ ); h a l t u r a d e t e r r a s s u p o r t a d a s ( m ). 83

104 O c o e f i c i e n t e d e i m p u l s o a t i v o é c a l c u l a d o a t r a v é s d a s e g u i n t e e x p r e s s ã o : K a = 1 sen(β ϕ ) sen β sen(ϕ + δ) sen(ϕ i) sen(β + δ) + sen(β i) [ ] 2 s e n d o : i i n c l i n a ç ã o d a s u p e r f í c i e d o t e r r e n o ; β - i n c l i n a ç ã o d o p a r a m e n t o c o m a h o r i z o n t a l ; ϕ - â n g u l o d e r e s i s t ê n c i a a o c o r t e d o s o l o ; δ - â n g u l o d e a t r i t o s o l o - e s t r u t u r a. P a r a t o d o s o s c e n á r i o s, a s e g u i r a p r e s e n t a d o s o v a l o r d o c o e f i c i e n t e d e i m p u l s o é c a l c u l a d o d a s e g u i n t e f o r m a : K a = 1 sen(90 ) sen(90 30 ) =0,333 sen(30 +0 ) sen(30 0 ) sen(90 +0 ) + sen(90 0 ) [ ] 2 A v e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e r r u b a m e n t o r e l a c i o n a o s m o m e n t o s e s t a b i l i z a d o r e s e i n s t a b i l i z a d o r e s, e m r e l a ç ã o a o v é r t i c e d a e s t r u t u r a i d e n t i f i c a d o p e l a l e t r a A n a s F i g u r a s 3 7, 3 8, 3 9 e 4 0. A s e g u r a n ç a e s t a r á a s s e g u r a d a s e f o r c u m p r i d a a s e g u i n t e c o n d i ç ã o : Σ M estabilizador Σ M instabilizador 1,5 84

105 - C e n á r i o 1 N e s t e c e n á r i o é c o n s i d e r a d o u m m o d e l o c o m a a l t u r a d e f i n i d a ( h = 1, 0 2 m ) s e m a p r e s e n ç a d e n e n h u m t i p o d e r e f o r ç o c o m o m o s t r a a F i g u r a 3 7. Figura 37 Verificação da segurança - Cenário 1 - Cálculo do impul s o a t i v o : I a = 1 2. K a. ϒ. h². <=> I a = 1 2 0, ,02² = 3,638 kn/m V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e s l i z a m e n t o - Cálculo da re s u l t a n t e v e r t i c a l ( V ): 85

106 V = P1 = (0,26 1,02) 17 = 4,508 kn/m - Cálculo das f o r ç a s e s t a b i l i z a d o r a s ( R ): R = V. tg(δ b ) = 4,508 x tg(20 ) = 1,641 kn/m e m q u e : δ b â n g u l o d e a t r i t o e n t r e o p n e u s o l e o p a v i m e n t o ( a d m i t i d o i g u a l a 2 / 3. ϕ = 2 0 º ) - Cálculo das f o r ç a s i n s t a b i l i z a d o r a s ( H ): H = I a = 3,638 kn/m l o g o, F. S. deslizamento = 1,641 3,638 = 0,45 N ã o é v e r i f i c a d a a s e g u r a n ç a d a e s t r u t u r a a o d e s l i z a m e n t o. V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e r r u b a m e n t o - C á l c u l o d o s m o m e n t o s a t u a n t e s e m r e l a ç ã o a o p o n t o A i d e n t i f i c a d o n a F i g u r a 3 7. M estabilizador = (0,26 1,02 17) ( 0,26 ) = 0,586 kn. m 2 M instabilizador = 3,638 ( 1,02 ) = 1,237 kn. m 3 e n t ã o, 86

107 F. S. derrubamento = 0,586 1,237 = 0,47 N ã o é c u m p r i d a a c o n d i ç ã o d e s e g u r a n ç a d a e s t r u t u r a a o d e r r u b a m e n t o. - Ce n á r i o 2 N e s t a f a s e s e r á v e r i f i c a d a a e s t a b i l i d a d e d a p a r t e q u e f i c a a c i m a d o p r i m e i r o r e f o r ç o ( p r i m e i r a c a m a d a ) e a n t e s d a c o l o c a ç ã o d a s e g u n d a c a m a d a d e r e f o r ç o, como mostra a Fi g u r a 3 8. Figura 38 - Verificação da segurança - Cenário 2 V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e s l i z a m e n t o N o q u e s e r e f e r e a e s t e c e n á r i o, a v e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a r e l a t i v a m e n t e a o d e s l i z a m e n t o é d e s n e c e s s á r i a, v i s t o q u e o m u r o e s t á a s e r a n a l i s a d o a p e n a s d o p o n t o A p a r a c i m a, o u s e j a, e s t a r i a a c o n s i d e r a r - se a p o s s i b i l i d a d e d e o c o r r ê n c i a d e d e s l i z a m e n t o e n t r e a 87

108 p r i m e i r a e a s e g u n d a c a m a d a d e p n e u s, o q u e n ã o f a z s e n t i d o, j á q u e e s t a s c a m a d a s s e e n c o n t r a m a m a r r a d a s c o m c o r d a s. V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e r r u b a m e n t o A v e r i f i c a ç ã o d e s e g u r a n ç a a o d e r r u b a m e n t o s e r á f e i t a e m r e l a ç ã o a o pon t o A, i d e n t i f i c a d o n a F i g u r a Cálculo do impul s o a t i v o : I a = 1 2 0, ,682 = 1,617 kn/m - Cálculo dos mo m e n t o s a t u a n t e s : M estabilizador = (0,26 0,68 17) ( 0,26 ) = 0,391 kn. m 2 M instabilizador = 1,617 ( 0,68 ) = 0,366 kn. m 3 e n t ã o, F. S. derrubamento = 0,391 0,366 = 1,07 A p e s a r d e a s e g u r a n ç a a o d e r r u b a m e n t o n ã o e s t a r a s s e g u r a d a, é i m p o r t a n t e t a m b é m r e f e r i r q u e e s t e c e n á r i o t e m u m a c u r t a d u r a ç ã o p o i s a c o n t e c e e m p l e n o p r o c e s s o c o n s t r u t i v o. I s t o, a l i a d o a o f a c t o d e a l i g a ç ã o d a s e g u n d a f i a d a d e p n e u s à p r i m e i r a ( b a s e d o m u r o ) s e r 88

109 d e s p r e z a d a p a r a e f e i t o s d e c á l c u l o p e r m i t e c o n c l u i r q u e o v a l o r d o f a t o r d e s e g u r a n ç a é, n e s t a s c o n d i ç õ e s a c e i t á v e l. - C e n á r i o 3 P a r a e s t e c e n á r i o s e r ã o f e i t o s d o i s c á l c u l o s d i s t i n t o s : s e m e c o m a p l i c a ç ã o d e s o b r e c a r g a ( c a s o s 1 e 2, r e s p e t i v a m e n t e ). C a s o 1 S e m a p l i c a ç ã o d e s o b r e c a r g a Figura 39 - Verificação da segurança - Cenário 3 (caso 1 - sem aplicação de sobrecarga) - Cálculo do impul s o a t i v o : I a = 1 2. K a. ϒ. h². <=> I a = 1 2 0, ,02² = 3,638 kn/m V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e s l i z a m e n t o 89

110 - Cálculo da re s u l t a n t e v e r t i c a l ( V ): V = P1 + 2 P2 + P3 + P4 = 0,26 1, [0,52 0,085 17] + 0,52 0, ,52 0,17 21 = 4, , , ,856 <=> V = 15,293 kn/m - Cálculo da forç a e s t a b i l i z a d o r a ( R ): R = V. tg (δ b ) = 15,293 x tg (20 ) = 5,566 kn/m - Cálculo da forç a i n s t a b i l i z a d o r a ( H ): H = I a = 3,638 kn/m E n t ã o : F. S. deslizamento = 5,566 3,638 = 1,53 V e r i f i c a - s e a s e g u r a n ç a a o d e s l i z a m e n t o d a e s t r u t u r a. V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e r r u b a m e n t o - Cálculo d o s m o m e n t o s a t u a n t e s n a e s t r u t u r a e m r e l a ç ã o a o p o n t o A, i d e n t i f i c a d o n a F i g u r a M estabilizador = 4,508 ( 0,26 ) + 2 0,751 0,52 + 7,426 0,52 + 1,856 0,52 2 <=> M estabilizador = 6,194 kn. m/m

111 M instabilizador = 3,638 ( 1,02 ) = 1,237 kn. m/m 3 e n t ã o, F. S. derrubamento = 6,194 1,237 = 5,0 O f a t o r d e s e g u r a n ç a o b t i d o p e r m i t e c o n c l u i r q u e a s e g u r a n ç a d a e s t r u t u r a a o d e r r u b a m e n t o é g a r a n t i d a. C a s o 2 - Com a p l i c a ç ã o d e s o b r e c a r g a ( q = 1 0 k P a ) Figura 40 - Verificação da segurança - Cenário 3 (caso 2 - com aplicação de sobrecarga) V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e s l i z a m e n t o 91

112 - Cálculo da re s u l t a n t e v e r t i c a l ( V ): O v a l o r d a r e s u l t a n t e v e r t i c a l n ã o é a l t e r a d o c o m a a p l i c a ç ã o d a s o b r e c a r g a, a s s i m, o v a l o r é o m e s m o c a l c u l a d o p a r a o c a s o a n t e r i o r ( V = 1 5, k N / m ) - Cálculo da forç a e s t a b i l i z a d o r a ( R ): R = V. tg (δ b ) = 15,293 x tg (20 ) = 5,566 kn/m - Cálculo da re s u l t a n t e h o r i z o n t a l ( H ): H = I a + Q1 = 3,638 + K a. q. h = 7,107 kn/m e n t ã o, F. S. deslizamento = 5,566 6,968 = 0,80 E s t e v a l o r d o f a t o r d e s e g u r a n ç a é i n f e r i o r à u n i d a d e. N o e n t a n t o, o p o s i c i o n a m e n t o d a s o b r e c a r g a, c o n f o r m e r e p r e s e n t a d o n o e s q u e m a, i m p l i c a r i a t a m b é m o a u m e n t o d a c a r g a v e r t i c a l e c o n s e q u e n t e a c r é s c i m o d e f o r ç a h o r i z o n t a l e s t a b i l i z a d o r a. 92

113 V e r i f i c a ç ã o d a s e g u r a n ç a a o d e r r u b a m e n t o - Cálculo d o s m o m e n t o s a t u a n t e s n a e s t r u t u r a e m r e l a ç ã o a o p o n t o A, i d e n t i f i c a d o n a F i g u r a 4 0 : A s o b r e c a r g a i n t e r f e r e n a f o r ç a h o r i z o n t a l a t u a n t e i n t r o d u z i d a, l o g o, o v a l o r d o m o m e n t o e s t a b i l i z a d o r p e r m a n e c e i n a l t e r a d o ( M e s t a b i l i z a d o r = 6, k N. m ). M estabilizador = 3,638 ( 1,02 3 ) + 3,397 (1,02) = 2,969 kn. m 2 e n t ã o, F. S. derrubamento = 6,194 2,969 = 2,09 O s c á l c u l o s d e e s t a b i l i d a d e e f e t u a d o s p e r m i t e m c o n c l u i r q u e a s o l u ç ã o s e m r e f o r ç o s n ã o s e r i a v i á v e l e a o m e s m o t e mp o v a l i d a m o m o d e l o q u e s e p r e t e n d e c o n s t r u i r. 93

114 4. Modelação numérica com o programa de cálculo automático Phase I ntrodução C o m o o b j e t i v o d e m e l h o r c a r a c t e r i z a r o c o m p o r t a m e n t o d o m u r o a c o n s t r u i r, p r o c e d e u - s e à s u a r e p r o d u ç ã o c o m o a u x í l i o d o p r o g r a m a d e c á l c u l o a u t o m á t i c o P h a s e 2. O p r o g r a m a P h a s e 2 é u m s o f t wa r e d e s e n v o l v i d o p e l a e m p r e s a R o c s c i e n c e, s e d i a d a e m O n t a r i o, C a n a d á. Trata - s e d e u m p r o g r a m a d e a n á l i s e b i d i m e n s i o n a l e l a s t o p l á s t i c a, q u e p e r m i t e e s t u d a r o c o m p o r t a m e n t o e a r e l a ç ã o t e n s ã o - d e f o r m a ç ã o e m e s c a v a ç õ e s d e s u p e r f í c i e e ( o u ) s u b t e r r â n e a s e m s o l o e (ou) e m r o c h a a t r a v é s d o m é t o d o d o s e l e m e n t o s f i n i t o s, q u e s e b a s e i a n o m é t o d o d o s d e s l o c a m e n t o s e n a d i s c r e t i z a ç ã o d e u m a e s t r u t u r a e m s u b e s t r u t u r a s. A p a r t i r d o c o n h e c i m e n t o d o c o m p o r t a m e n t o d e c a d a u m a d e s t a s s u b e s t r u t u r a s, d e n o m i n a d a s p o r e l e m e n t o s f i n i t o s, d e t e r m i n a - s e o c o m p o r t a m e n t o g l o b a l d a e s t r u t u r a q u e é a s o m a d e t o d a s a s p a r t e s. D e s d e a s u a c r i a ç ã o q u e o p r o g r a m a t e m v i n d o a s e r a t u a l i z a d o e m e l h o r a d o, p o r f o r m a a p e r m i t i r r e s p o n d e r a o s m a i s v a r i a d o s p r o b l e m a s, s e n d o p r e s e n t e m e n t e a v e r s ã o 8. 0 a m a i s a t u a l, p e r m i t i n d o d i v e r s a s a p l i c a ç õ e s, t a i s c o m o e s c a v a ç õ e s f a s e a d a s, a p l i c a ç ã o d e v á r i o s m a t e r i a i s e m s i m u l t â n e o c o m c o m p o r t a m e n t o 94

115 p l á s t i c o o u e l á s t i c o e a p l i c a ç ã o d e s u p o r t e s t a i s c o m o p r e g a g e n s, b e t ã o, g e o s s i n t é t i c o s, e n t r e o u t r o s ( P i r e s, ). M o d e l o s c o m p l e x o s c o m v á r i a s e t a p a s c o n s t r u t i v a s p o d e m f a c i l m e n t e s e r c r i a d o s, t a i s c o m o, t ú n e i s e m r o c h a, c a v e r n a s s u b t e r r â n e a s, m i n a s a c é u a b e r t o, e n c o s t a s, a t e r r o s, e m u i t o s o u t r o s. O s r e s u l t a d o s p o d e m s e r e x p r e s s o s n u m a g r a n d e v a r i e d a d e d e p a r â m e t r o s : d e s l o c a m e n t o s, t e n s õ e s, e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a e o u t r o s, e x i s t i n d o a i n d a u m a o p ç ã o d e s i g n a d a p o r S h e a r S t r e n g h t R e d u c t i o n ( S S R ) q u e p e r m i t e a n a l i s a r a e s t a b i l i d a d e d e t a l u d e s c o m e l e m e n t o s f i n i t o s, a t r a v é s d a r e d u ç ã o d a r e s i s t ê n c i a a o c o r t e, i s t o é, o s p a r â m e t r o s d e r e s i s t ê n c i a d o t a l u d e v ã o c o n s e c u t i v a m e n t e s e n d o r e d u z i d o s a t é e s t e s e t o r n a r i n s t á v e l. D e s t e m o d o, é p o s s í v e l o b t e r o v a l o r d e r e d u ç ã o d e r e s i s t ê n c i a ( S R F ), q u e c o r r e s p o n d e a o f a t o r d e s e g u r a n ç a d o t a l u d e A m od elação O m o d e l o a i n s e r i r n o p r o g r a m a P h a s e 2 p e r m i t i r á a n a l i s a r e i n t e r p r e t a r o c o m p o r t a m e n t o e x p e c t á v e l d o m u r o e x p e r i m e n t a l à e s c a l a r e d u z i d a a c o n s t r u i r, p o s t e r i o r m e n t e. A m o d e l a ç ã o c o m e s t e p r o g r a m a d e c á l c u l o é r e a l i z a d a p o r f a s e s, t e n t a n d o - s e r e p r o d u z i r o f a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o, a l t e r n a n d o, e m c a d a c a m a d a a i n s t a l a ç ã o d o p n e u s o l c o m a c o l o c a ç ã o d o s o l o d e a t e r r o. N o Q u a d r o 1 7 i n d i c a m - s e a s f a s e s c o n s t r u t i v a s c o n s i d e r a d a s e 95

116 n a s F i g u r a s 41 e 42, o b s e r v a m - s e a s F a s e s 1 e 2 5 d a m o d e l a ç ã o, r e s p e t i v a m e n t e. A m a l h a d e e l e m e n t o s f i n i t o s a d o t a d a n e s t e p r o b l e m a é c o n s t i t u í d a p o r e l e m e n t o s t r i a n g u l a r e s. A m a l h a, i n i c i a l m e n t e p r é - d e f i n i d a p e l o p r o g r a m a, f o i r e f i n a d a n a z o n a e n v o l v e n t e à e s t r u t u r a d e s u p o r t e d e t e r r a s, d e m o d o a q u e f o s s e c o n s t i t u í d a, n e s s a z o n a, p o r u m m a i o r n ú m e r o d e e l e m e n t o s. 96

117 Quadro 17 - Fases construtivas consideradas F a s e n º D e s c r i ç ã o 1 C o n s i d e r a ç ã o d o p a v i m e n t o e d a p a r e d e d o e d i f í c i o 2 I n s t a l a ç ã o d a 1 ª c a m a d a d e p n e u s o l ( 1 ª c a m a d a d e r e f o r ç o ) 3 I n s t a l a ç ã o d a 1 ª c a m a d a d e a t e r r o 4 I n s t a l a ç ã o d a 2 ª c a m a d a d e p n e u s o l 5 I n s t a l a ç ã o d a 2 ª c a m a d a d e a t e r r o 6 I n s t a l a ç ã o d a 3 ª c a m a d a d e p n e u s o l 7 I n s t a l a ç ã o d a 3 ª c a m a d a d e a t e r r o 8 I n s t a l a ç ã o d a 4 ª c a m a d a d e p n e u s o l 9 I n s t a l a ç ã o d a 4 ª c a m a d a d e a t e r r o 10 I n s t a l a ç ã o d a 5 ª c a m a d a d e p n e u s o l 11 I n s t a l a ç ã o d a 5 ª c a m a d a d e a t e r r o 12 I n s t a l a ç ã o d a 6 ª c a m a d a d e p n e u s o l 13 I n s t a l a ç ã o d a 6 ª c a m a d a d e a t e r r o 14 I n s t a l a ç ã o d a 7 ª c a m a d a d e p n e u s o l 15 I n s t a l a ç ã o d a 7 ª c a m a d a d e a t e r r o 16 I n s t a l a ç ã o d a 8 ª c a m a d a d e p n e u s o l 17 I n s t a l a ç ã o d a 8 ª c a m a d a d e a t e r r o 18 I n s t a l a ç ã o d a 9 ª c a m a d a d e p n e u s o l 19 I n s t a l a ç ã o d a 9 ª c a m a d a d e a t e r r o 20 I n s t a l a ç ã o d a 1 0 ª c a m a d a d e p n e u s o l ( 2 ª c a m a d a d e r e f o r ç o ) 21 I n s t a l a ç ã o d a 1 0 ª c a m a d a d e a t e r r o 22 I n s t a l a ç ã o d a 1 1 ª c a m a d a d e p n e u s o l 23 I n s t a l a ç ã o d a 1 1 ª c a m a d a d e a t e r r o 24 I n s t a l a ç ã o d a 1 2 ª e ú l t i m a c a m a d a d e p n e u s o l 25 I n s t a l a ç ã o d a 1 2 ª e ú l t i m a c a m a d a d e a t e r r o 26 A p l i c a ç ã o d a s o b r e c a r g a 97

118 Figura 41 Modelação por elementos finitos Fase 1 Figura 42 Modelação por elementos finitos - Fase 25 A s c a r a c t e r í s t i c a s c o n s i d e r a d a s d o s m a t e r i a i s e n v o l v i d o s n a m o d e l a ç ã o s ã o i n d i c a d a s n o Q u a d r o

119 Quadro 18 - Modelação por elementos finitos - características dos materiais P r o p r i e d a d e s M a t e r i a l P e s o e s p e c í f i c o ( ϒ ) Â n g u l o d e a t r i t o ( Ø ) M ó d u l o d e d e f o r m a b i l i d a d e ( E ) C o e s ã o ( c ) C o e f i c i e n t e d e p o i s s o n ( ν ) P n e u s o l D i r e ç ã o h o r i z o n t a l M P a 0, 3 D i r e ç ã o v e r t i c a l k N / m 30º 1 k P a 225 M P a 0, S o l o d e a t e r r o 2 1 k N / m 30º 2 0 M P a 1 k P a 0, 4 0 T e r r e n o d e f u n d a ç ã o k N / m 35º 2, 0 x 1 0 ⁶ M P a 1 0, 5 M P a 0, 4 0 A s c a r a c t e r í s t i c a s d o s m a t e r i a i s f o r a m o b t i d a s a t r a v é s d o s e n s a i o s r e a l i z a d o s e m l a b o r a t ó r i o, d o r e l a t ó r i o d e p r o s p e ç ã o g e o l ó g i c a - g e o t é c n i c a e d a b i b l i o g r a f i a d i s p o n í v e l s o b r e o t e m a. O s e s t u d o s r e a l i z a d o s p o r O S h a u g h n e s s y ( ) e S i e r a ( ) r e p r e s e n t a r a m um p a p e l i m p o r t a n t e n e s t a á r e a. P a r a o s o l o d e a t e r r o e p a r a o t e r r e n o d e f u n d a ç ã o a d m i t i u - s e u m c o m p o r t a m e n t o i s o t r ó p i c o, e n q u a n t o p a r a o p n e u s o l, à i m a g e m d o q u e f o i c o n s i d e r a d o p o r O S h a u g h n e s s y ( ), a d m i t i u - s e u m c o m p o r t a m e n t o i s o t r ó p i c o t r a n s v e r s a l, d i s t i n g u i n d o - s e a s c a r a c t e r í s t i c a s d o m a t e r i a l n a s d i r e ç õ e s h o r i z o n t a l e v e r t i c a l. O m o d e l o, c o m o j á f o i r e f e r i d o, e s t a r á a s s e n t e n u m p a v i m e n t o e e n c o s t a d o a u m a p a r e d e n u m a d a s s u a s e x t r e m i d a d e s. A c o n s i d e r a ç ã o 99

120 d e u m m a t e r i a l c o n s t i t u i n t e d e s s e s e l e m e n t o s, c o m e l e v a d a r i g i d e z e c o m c o m p o r t a m e n t o e l á s t i c o, p r e t e n d e r e p r e s e n t a r o s e u r e a l c o m p o r t a m e n t o. F i n d a a c o n s t r u ç ã o d o m o d e l o, e s t e s e r á c a r r e g a d o c o m u m a s o b r e c a r g a a p l i c a d a s o b r e a s u p e r f í c i e d o a t e r r o ( F a s e 2 6 ) c o m o v a l o r d e 1 0 k P a ( F i g u r a 4 3 ). O o b j e t i v o s e r á p e r c e b e r q u a l a c a p a c i d a d e d e c a r g a d o m o d e l o. Figura 43 - Modelação - Fase 26 (aplicação da sobrecarga) A r e s t r i ç ã o d e m o v i m e n t o s d a e s t r u t u r a é e s s e n c i a l p a r a u m a r e p r o d u ç ã o f i d e d i g n a d o m o d e l o f í s i c o. À s u p e r f í c i e, q u e r n o m o d e l o c o m o n o s o l o d e f u n d a ç ã o, o s m o v i m e n t o s s ã o l i v r e s, o u s e j a, n ã o f o i c o l o c a d o q u a l q u e r t i p o d e r e s t r i ç ã o. O t e r r e n o d e f u n d a ç ã o, q u e p a r a o e s t u d o e m q u e s t ã o p r e t e n d e r e p r e s e n t a r u m e l e m e n t o d e r i g i d e z b a s t a n t e e l e v a d a, f o i r e s t r i n g i d o l a t e r a l m e n t e p o r a p o i o s s i m p l e s, 1 0 0

121 c o m o s m o v i m e n t o s v e r t i c a i s a e n c o n t r a r e m - s e l i v r e s. J á n a z o n a i n f e r i o r e s t á i m p e d i d o d e s e m o v i m e n t a r v e r t i c a l e h o r i z o n t a l m e n t e, m a t e r i a l i z a d o c o m a c o l o c a ç ã o d e a p o i o s d u p l o s. A F i g u r a 4 3 i l u s t r a a s r e s t r i ç õ e s a c i m a d e s c r i t a s. A i n t e r f a c e s o l o - p n e u s o l f o i i g u a l m e n t e a l v o d e e s t u d o p o r O S h a u g h n e s s y ( ). A s c o n c l u s õ e s r e t i r a d a s d e s s e e s t u d o s e r v i r a m c o m o b a s e n a d e f i n i ç ã o d a s c a r a c t e r í s t i c a s d a i n t e r f a c e n e s t a m o d e l a ç ã o. O s p a r â m e t r o s d a i n t e r f a c e i n t r o d u z i d o s f o r a m o s i n d i c a d o s n o Q u a d r o 19. Quadro 19 - Parâmetros da interface solo-pneusol P a r â m e t r o s d a i n t e r f a c e s o l o - p n e u s o l R i g i d e z n o r m a l R i g i d e z t a n g e n c i a l M P a / m 6 6, 7 M P a / m E s t a i n t e r f a c e, n a F i g u r a 4 4 r e p r e s e n t a d a p e l a l i n h a a m a r e l a, f o i i n t r o d u z i d a n a m o d e l a ç ã o, f a s e a f a s e, n a s f r o n t e i r a s p n e u s o l - s o l o d e a t e r r o, p n e u s o l - t e r r e n o d e f u n d a ç ã o e s o l o d e a t e r r o - p a r e d e

122 Figura 44- Interfaces entre materiais 1 0 2

123 4. 3. R esu ltad o s Phase 2 R e a l i z a d a a m o d e l a ç ã o, o p r o g r a m a P h a s e 2 é c a p a z d e f o r n e c e r d i f e r e n t e s c o n j u n t o s d e r e s u l t a d o s. N o e s t u d o e m q u e s t ã o, s e r ã o o b s e r v a d o s e i n t e r p r e t a d o s c o m m a i s a t e n ç ã o o s v a l o r e s o b t i d o s e m t e r m o s d e d e s l o c a m e n t o s d o p a r a m e n t o, t e n s õ e s v e r t i c a i s e h o r i z o n t a i s j u n t o à e s t r u t u r a d e s u p o r t e e e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a. A a n á l i s e e m t e r m o s d e d e s l o c a m e n t o s f o i r e a l i z a d a p a r a t r e z e p o n t o s d o p a r a m e n t o, d e s d e a b a s e a t é a o t o p o d o m u r o. C a d a p o n t o d i s t a 8, 5 c m d o a n t e r i o r, v a l o r c o r r e s p o n d e n t e à l a r g u r a d o s p n e u s u s a d o s n a c o n s t r u ç ã o. A i n t e r p r e t a ç ã o d o s r e s u l t a d o s s e r á f e i t a c o n s i d e r a n d o d o i s c e n á r i o s d i s t i n t o s : C e n á r i o 1 M u r o f i n a l s e m s o b r e c a r g a ( F a s e 2 5 ) ; C e n á r i o 2 M u r o f i n a l c o m s o b r e c a r g a ( F a s e 2 6 ). N ã o s e r e g i s t o u a e v o l u ç ã o d o s d e s l o c a m e n t o s d o p a r a m e n t o a o l o n g o d o f a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o p e l a d i f i c u l d a d e e m r e p r o d u z i r, c o m f i a b i l i d a d e, o e f e i t o n a e s t r u t u r a d e s u p o r t e d e t e r r a s d a c o m p a c t a ç ã o d o a t e r r o n o s e u t a r d o z

124 - C e n á r i o 1 D e s l o c a m e n t o s t o t a i s Na F i g u r a 4 5 s ã o a p r e s e n t a d o s o s r e s u l t a d o s, e m t e r m o s d e d e s l o c a m e n t o s t o t a i s d a e s t r u t u r a n o fi n a l d a F a s e 2 5, r e p r e s e n t a n d o - s e a m a l h a d e f o r m a d a. Figura 45 - Deslocamentos totais e malha deformada - Fase

125 Altura do paramento (m) E s t r u t u r a s d e S u p o r t e d e T e r r a s E x e c u t a d a s c o m P n e u s M o d e l o à E s c a l a R e d u z i d a 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,140 0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 Deslocamento total do paramento (mm) 0, ,000 Figura 46 - Deslocamentos do paramento do muro - Fase 25 A F i g u r a 4 6 p e r m i t e c o n c l u i r q u e o s d e s l o c a m e n t o s m a i s s i g n i f i c a t i v o s o c o r r e m a m e i a a l t u r a d o t a r d o z, s e n d o n e s t a z o n a q u e s e v e r i f i c a o d e s l o c a m e n t o m á x i m o c o m u m v a l o r d e 0, m m, c o r r e s p o n d e n t e a u m a a l t u r a d o p a r a m e n t o d e 0, 5 1 m. O s r e s u l t a d o s e m t e r m o s d e t e n s õ e s h o r i z o n t a i s ( σ xx ) e v e r t i c a i s ( σ y y ) s ã o i l u s t r a d o s n a s F i g u r a s 4 7 e 4 8, r e s p e t i v a m e n t e

126 Figura 47 - Tensões horizontais - Fase 25 O v a l o r d a t e n s ã o m á x i m a h o r i z o n t a l a o n í v e l d o p a r a m e n t o o c o r r e n a s u a b a s e c o m u m v a l o r d e 1 7, 2 k Pa. Figura 48 - Tensões verticais - Fase 25 O v a l o r d a t e n s ã o v e r t i c a l m á x i m a n o p a r a m e n t o p a r a a F a s e 2 5, o c o r r e n o t o p o d a p r i m e i r a c a m a d a d e p n e u s o l ( h = 0, m ) c o m o v a l o r d e 4 7, 1 k P a. À m e d i d a q u e a c o n s t r u ç ã o d o m u r o f o i e v o l u i n d o o b s e r v o u - s e u m a c o n c e n t r a ç ã o d e t e n s õ e s n u m a z o n a l o c a l i z a d a n a 1 0 6

127 b a s e d o p a r a m e n t o, f a c t o q u e p o d e s e r j u s t i f i c a d o c o m a t e n d ê n c i a e m r o d a r q u e o m u r o a p r e s e n t a e m r e l a ç ã o a u m p o n t o l o c a l i z a d o n e s s a m e s m a z o n a. A a n á l i s e e m t e r m o s d e e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a é d e e x t r e m a importância e m e s t r u t u r a s d e s t e t i p o p o i s f o r n e c e i n f o r m a ç ã o s o b r e o s e l e m e n t o s o u z o n a s q u e j á a t i n g i r a m a s u a c a p a c i d a d e r e s i s t e n t e. E s g o t a d a a c a p a c i d a d e r e s i s t e n t e n e s s e s e l e m e n t o s, a s t e n s õ e s n e l e s i n s t a l a d o s m i g r a r ã o p a r a e l e m e n t o s v i z i n h o s. E s t e f e n ó m e n o p r o p a g a r - se-á p e l a m a l h a a t é q u e e s t a r e d i s t r i b u i ç ã o d e t e n s õ e s n ã o s e j a j á m a i s p o s s í v e l, a t i n g i n d o - s e a c e d ê n c i a d o c o n j u n t o. N a F i g u r a 4 9 s ã o a p r e s e n t a d o s e s t e s e l e m e n t o s p a r a o c e n á r i o e m e s t u d o. Figura 49 - Elementos em cedência - Fase 25 É p o s s í v e l o b s e r v a r a e x i s t ê n c i a d e d u a s z o n a s p r i n c i p a i s e d i s t i n t a s q u e s e e n c o n t r a m e m c e d ê n c i a, e m b o r a a m b a s c o m d e s e n v o l v i m e n t o 1 0 7

128 l i m i t a d o : u m a a m e i a a l t u r a n o p a r a m e n t o e o u t r a, l o c a l i z a d a n a z o n a d a i n t e r f a c e e n t r e o m u r o e a p a r e d e ( n a m o d e l a ç ã o r e p r e s e n t a d a p e l o t e r r e n o d e f u n d a ç ã o )

129 C e n á r i o 2 A F i g u r a 5 0 i l u s t r a o s d e s l o c a m e n t o s t o t a i s o b t i d o s c o m o p r o g r a m a P h a s e 2 p a r a a F a s e 2 6 ( c o m a p l i c a ç ã o d e s o b r e c a r g a ) d a e s t r u t u r a e m e s t u d o, b e m c o m o a r e s p e t i v a m a l h a d e f o r m a d a. Figura 50 - Deslocamentos totais e malha deformada - Fase 26 N a F i g u r a 51 o b s e r v a - s e a e v o l u ç ã o d o s d e s l o c a m e n t o s t o t a i s d o p a r a m e n t o d a e s t r u t u r a, a p ó s a a p l i c a ç ã o d e u m a s o b r e c a r g a c o m o v a l o r d e 1 0 k P a

130 Altura do paramento (m) E s t r u t u r a s d e S u p o r t e d e T e r r a s E x e c u t a d a s c o m P n e u s M o d e l o à E s c a l a R e d u z i d a 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 Deslocamento total do paramento (mm) 0, ,000 Figura 51 - Deslocamentos do paramento do muro - Fase 26 C o n c l u i - se q u e o s d e s l o c a m e n t o s t o t a i s o c o r r e m a m e i a a l t u r a d o m u r o, d i m i n u i n d o à m e d i d a q u e o s p o n t o s e m e s t u d o e s t ã o m a i s p r ó x i m o s q u e r d a b a s e q u e r d o t o p o d o m o d e l o. O v a l o r m á x i m o o b t i d o t e m o v a l o r d e 0, m m c o r r e s p o n d e n t e a u m a a l t u r a d e 0, m, s e n s i v e l m e n t e o d o b r o d o v a l o r o b t i d o p a r a o c e n á r i o a n t e r i o r ( 0, m m ). N a s F i g u r a s 5 2 e 5 3 i l u s t r a m - s e a s t e n s õ e s h o r i z o n t a i s e v e r t i c a i s, r e s p e t i v a m e n t e, n a F a s e 2 6 d o f a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o

131 Figura 52 - Tensões horizontais - Fase 26 Ver i f i c a - s e q u e a t e n s ã o m á x i m a h o r i z o n t a l o c o r r e p a r a u m p o n t o n a b a s e d o p a r a m e n t o c o m o v a l o r d e 2 5, 6 k P a. Figura 53 - Tensões verticais - Fase 26 N o q u e d i z r e s p e i t o à s t e n s õ e s v e r t i c a i s, o v a l o r m á x i mo o b t i d o n o p a r a m e n t o d a e s t r u t u r a f o i d e 8 0, 2 k P a, v e r i f i c a n d o - s e a s u a o c o r r ê n c i a p a r a u m a a l t u r a d e 8, 5 c m d e s d e a b a s e d o p a r a m e n t o

132 Figura 54 - Elementos em cedência - Fase 26 A F i g u r a 5 4 i l u s t r a o s e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a n o f i n a l d a F a s e 2 6. A s z o n a s e m c e d ê n c i a, c o m a a p l i c a ç ã o d a s o b r e c a r g a, s ã o s e m e l h a n t e s a o c e n á r i o a n t e r i o r ( F a s e 2 5 ), n o t a ndo-se a p e n a s u m a u m e n t o l i g e i r o. P o d e, a s s i m, c o n c l u i r - s e q u e a i n t r o d u ç ã o d a s o b r e c a r g a c o m o v a l o r d e 1 0 kpa n ã o a l t e r a s i g n i f i c a t i v a m e n t e a c o n f i g u r a ç ã o d a s z o n a s e m c e d ê n c i a, s e n d o o s e u e f e i t o m a i s r e l e v a n t e e m t e r m o s d e d e s l o c a m e n t o s t o t a i s d a e s t r u t u r a

133 4. 4. A nálise tridimen sional RS3 A a n á l i s e e a i n t e r p r e t a ç ã o d o s r e s u l t a d o s f o i i g u a l m e n t e r e a l i z a d a com r e c u r s o a u m p r o g r a m a, t a m b é m d a e m p r e s a R o c s c i e n c e, d e n o m i n a d o R S 3. E s t e p r o g r a m a p e r m i t e a a n á l i s e a t r ê s d i m e n s õ e s d e e s t r u t u r a s e m r o c h a o u e m s o l o u t i l i z a n d o, a s s i m c o m o o P h a s e 2, o m é t o d o d o s e l e m e n t o s f i n i t o s. O p r o g r a m a R S 3 p e r m i t e a i m p o r t a ç ã o d e f i c h e i r o s d o P h a s e 2, u t i l i z a n d o a m o d e l a ç ã o j á d e f i n i d a. A s s i m c o m o o P h a s e 2, o p r o g r a m a d e c á l c u l o R S 3 p e r m i t e a n a l i s a r u m a v a s t a g a m a d e p a r â m e t r o s. E s t e e s t u d o t e r á c o m o f o c o p r i n c i p a l o s v a l o r e s o b t i d o s e m t e r m o s d e d e s l o c a m e n t o s e d e e l e m e n t o s e m cedência, p a r a o s d o i s c e n á r i o s a c i m a d e s c r i t o s ( c e n á r i o s 1 e 2 - F a s e 2 5 e 2 6 d a m o d e l a ç ã o, r e s p e t i v a m e n t e ), t e n t a n d o c o m p a r a r e s t e s r e s u l t a d o s c o m o s o b t i d o s n a a n á l i s e b i d i m e n s i o n a l

134 Figura 55 Modelação tridimensional por ele mentos finitos C e n á r i o 1 E s t e c e n á r i o, c o m o j á f o i r e f e r i d o, r e f e r e - s e a o f i n a l d a c o n s t r u ç ã o d o m o d e l o ( F a s e 2 5 d a m o d e l a ç ã o ), s e m a p l i c a ç ã o d e s o b r e c a r g a. A F i g u r a 5 6 ilustra o s r e s u l t a d o s o b t i d o s e m t e r m o s d e de s l o c a m e n t o s t o t a i s n o f i n a l d a F a s e 2 5 d a m o d e l a ç ã o

135 Figura 56 Modelação 3D deslocamentos totais (Fase 25) O v a l o r d o d e s l o c a m e n t o m á x i m o o b t i d o p a r a e s t a f a s e f o i d e 0, m m n u m a s e c ç ã o qu e s e s i t u a n u m a z o n a c e n t r a l d o m u r o. E s t e v a l o r é a p r o x i m a d a m e n t e i g u a l a o o b t i d o c o m a a n á l i s e b i d i m e n s i o n a l ( δ m á x = 0, m m ), o q u e v a l i d a a a n á l i s e e m e s t a d o p l a n o d e d e f o r m a ç ã o. O s e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a e n c o n t r a m - s e r e p r e s e n t a d o s n a F i g u r a

136 Figura 57 Modelação 3D - elementos em cedência (Fase 25) T a l c o m o n a a n á l i s e p l a n a, v e r i f i c a - s e a e x i s t ê n c i a d e d u a s z o n a s d i s t i n t a s, n a f i g u r a r e p r e s e n t a d a s a a m a r e l o, c o m e l e me n t o s q u e j á a t i n g i r a m a s u a c a p a c i d a d e r e s i s t e n t e u m a n a i n t e r f a c e p n e u s o l - s o l o d e a t e r r o e o u t r a n a i n t e r f a c e s o l o d e a t e r r o - p a r e d e. C e n á r i o 2 S e r ã o a p r e s e n t a d o s a q u i o s r e s u l t a d o s o b t i d o s p a r a o s p a r â m e t r o s e m e s t u d o d e p o i s d a a p l i c a ç ã o d a s o b r e c a r g a c o m o v a l o r d e 1 0 k P a. N a F i g u r a 5 8 o b s e r v a m - s e o s d e s l o c a m e n t o s t o t a i s o b t i d o s c o m o p r o g r a m a R S 3 n o f i n a l d a F a s e 2 6 d a m o d e l a ç ã o

137 Figura 58 Modelação 3D - deslocamentos totais (Fase 26) O v a l o r m á x i m o o b t i d o n e s t a a n á l i s e é d e 0, m m, s u p e r i o r a o d o b r o d a f a s e a n t e r i o r. C o m p a r a t i v a m e n t e c o m a a n á l i s e b i d i m e n s i o n a l, o v a l o r d o d e s l o c a m e n t o é l i g e i r a m e n t e s u p e r i o r ( δ m á x = 0, m m ), c e r c a d e 2 5 %. A F i g u r a 5 9 i l u s t r a o s e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a, d e p o i s d a a p l i c a ç ã o d a s o b r e c a r g a n o m o d e l o

138 Figura 59 Modelação 3D - elementos em cedência (Fase 26) A s z o n a s c o m e l e m e n t o s e m c e d ê n c i a, e v i d e n c i a d a s n a F i g u r a 5 9, s ã o e m t u d o s e m e l h a n t e s à s e n c o n t r a d a s p a r a o c e n á r i o a n t e r i o r ; a s s i m, t a l c o m o n a a n á l i s e b i d i m e n s i o n a l, p o d e c o n c l u i r - s e q u e a i n t r o d u ç ã o d a s o b r e c a r g a n ã o a l t e r a s i g n i f i c a t i v a m e n t e a c o n f i g u r a ç ã o d e s t a s z o n a s

139 5. Construção do modelo reduzido F o r a m v á r i a s a s d i f i c u l d a d e s e n c o n t r a d a s n a c o n s t r u ç ã o d o m o d e l o f í s i c o. N u m a p r i m e i r a f a s e, a i n d e f i n i ç ã o e m t o r n o d o l o c a l o n d e o m u r o s e r i a c o n s t r u í d o f o i u m e n t r a v e p a r a o i n í c i o d a s u a c o n s t r u ç ã o. M a i s t a r d e, a r e c o l h a d a s a m o s t r a s d e s o l o e o s e u t r a n s p o r t e, a c o n s t r u ç ã o e o t r a n s p o r t e d a e s t r u t u r a m e t á l i c a d e s u p o r t e l a t e r a l e o c o r t e e t r a n s p o r t e d o s v i d r o s p a r a c o l o c a ç ã o n e s s a e s t r u t u r a, f o r a m a l g u m a s d a s q u e s t õ e s m a i s c o m p l e x a s e n c o n t r a d a s a o l o n g o d e s t e p e r c u r s o. O m o d e l o f o i c o n s t r u í d o c o m p n e u s d e m m d e d i â m e t r o e 8 5 mm d e l a r g u r a e c o m u m a d a s b a n d a s l a t e r a i s c o r t a d a s, c o m o i l u s t r a a F i g u r a 60. A a m a r r a ç ã o d o s p n e u s d a m e s m a c a m a d a e e n t r e p n e u s d e c a m a d a s a d j a c e n t e s f o i f e i t a c o m r e c u r s o a o n ó d e m a r i n h e i r o e c o r d a d e p o l i p r o p i l e n o c o m 6 m m d e e s p e s s u r a

140 Figura 60 - Pneu cortado e pneu inteiro A c o n s t r u ç ã o f o i r e a l i z a d a p o r f a s e s, p o d e n d o o f a s e a m e n t o s e r r e s u m i d o d a s e g u i n t e f o r m a : C o l o c a ç ã o d a c a m a d a d e p n e u s ; A m a r r a ç ã o d o s p n e u s c o m c o r d a ; P r e e n c h i m e n t o d o i n t e r i o r d o s p n e u s c o m s o l o e r e s p e t i v a c o m p a c t a ç ã o ; C o l o c a ç ã o d o a t e r r o n o t a r d o z d o s p n e u s e c o m p a c t a ç ã o d o m e s m o. E s t e p r o c e s s o f o i r e p e t i d o n a s d o z e c a m a d a s d e p n e u s a t é s e r a t i n g i d a a a l t u r a d o m u r o p r e v i a m e n t e d e f i n i d a. C o m o j á f o i r e f e r i d o n o i t e m 3. 2 d e s t a D i s s e r t a ç ã o, o p a r a m e n t o d o m u r o f o i c o n s i d e r a d o, n u m a p r i m e i r a f a s e, i n c l i n a d o, c o m a s s u c e s s i v a s c a m a d a s d e p n e u s d i s p o s t a s e m p o s i ç ã o a l t e r n a d a 1 2 0

141 r e l a t i v a m e n t e a o s a d j a c e n t e s. A p r i m e i r a c a m a d a d e p n e u s o l c o l o c a d a, c o r r e s p o n d e n t e à 1 ª F a s e d o f a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o d o m o d e l o, c o n s t i t u i u m a c a m a d a d e r e f o r ç o c o m o i l u s t r a a F i g u r a 61. Figura 61-1ªcamada de pneus amarrados A c o m p a c t a ç ã o d o i n t e r i o r d o s p n e u s f o i r e a l i z a d a c o m o a u x í l i o d e u m m a r t e l o p a r a q u e o s e u i n t e r i o r f i c a s s e c o m o m e n o r e s p a ç o v a z i o. P a r a c o m p a c t a ç ã o d o a t e r r o, r e c o r r e u - s e a u m c o m p a c t a d o r e m a ç o c o m u m a b a s e q u a d r a d a c o m 2 5 c m d e l a d o, s o l d a d a a u m t u b o c i l í n d r i c o o c o, t a m b é m e m a ç o, c o m 1, 2 0 m d e c o m p r i m e n t o, c o m o i l u s t r a a F i g u r a 62, p a r a u m a m a i o r e n e r g i a d e c o m p a c t a ç ã o

142 Figura 62 - Compactador N a Fi g u r a 6 3 o b s e r v a - s e o muro na 4ªFase d o f a s e a m e n t o c o n s t r u t i v o, c o m d u a s c a m a d a s d e p n e u s o l e s o l o d e a t e r r o

143 Figura 63 4ªFase do faseamento construtivo do muro N o e n t a n t o, a s v á r i a s m o d e l a ç õ e s n u m é r i c a s r e a l i z a d a s p e r m i t i r a m v e r i f i c a r q u e e s t a g e o m e t r i a t o r n a r i a a e s t r u t u r a m u i t o r í g i d a. C o n s i d e r o u - s e, e n t ã o, u m a s e g u n d a a l t e r n a t i v a c o m o p a r a m e n t o v e r t i c a l, c o m o s p n e u s d a s d i f e r e n t e s c a m a d a s a l i n h a d o s e d u a s camadas d e r e f o r ç o u m a n a b a s e d o m o d e l o e o u t r a n a a n t e p e n ú l t i m a c a m a d a. A s s i m, p r o c e d e u - s e à r e m o ç ã o d a s e g u n d a c a m a d a p r e v i a m e n t e r e a l i z a d a, m a n t e n d o - s e a c a m a d a b a s e d e r e f o r ç o. O p r o c e s s o c o n s t r u t i v o p r o s s e g u i u, f a s e a f a s e, a t é s e r a t i n g i d a a a l t u r a t o t a l d o m u r o. A e s t r u t u r a d e s u p o r t e l a t e r a l, m a t e r i a l i z a d a p o r c a n t o n e i r a s d e a b a s i g u a i s 6 0 x 6 0 m m e 6 m m d e e s p e s s u r a, p o r t u b o s d e s e c ç ã o 6 0 x

144 m m e 3 m m de e s p e s s u r a e p o r quatro vidros, s o b r e p o s t o s d o i s a d o i s, c o n f o r m e i l u s t r a a F i g u r a 6 4, f o i c o l o c a d a n a e x t r e m i d a d e l a t e r a l, o p o s t a à p a r e d e. Figura 64 - Estrutura de suporte lateral A F i g u r a 65 i l u s t r a o m u r o d e s u p o r t e d e t e r r a s j á c o m a q u a r t a f i a d a d e p n e u s c o l o c a d a e a m a r r a d a

145 Figura 65 - Construção do muro de pneus - Final da colocação da 4ªcamada 1 2 5