Classificação dos Geossintéticos

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1 Classificação dos Geossintéticos Preparado por R.J. Bathurst Tradução: Marianna J.A. Mendes (*) Classificação dos Geossintéticos Os geossintéticos podem ser classificados genericamente em categorias dependendo do processo de fabricação. As denominações usuais e breves descrições dos geossintéticos estão apresentadas a seguir. Geotêxteis são mantas contínuas de fibras ou filamentos, tecidos, não tecidos, tricotados ou costurados. As mantas são flexíveis e permeáveis. Geotêxteis são usados para aplicações de separação, proteção, filtração, drenagem, reforço e controle de erosões. Geogrelhas são materiais geossintéticos com forma de grelha. A principal aplicação das geogrelhas é em reforço de solos. Georredes são materiais com aparência semelhante à das grelhas formados por duas séries de membros extrudados paralelos, que se interceptam em ângulo constante. Possui alta porosidade ao longo do plano, sendo usada para conduzir elevadas vazões de fluidos ou gases. Geomembranas são mantas contínuas e flexíveis constituídas de um ou mais materiais sintéticos. Elas possuem baixíssima permeabilidade e são usadas como barreiras para fluidos, gases ou vapores. Geocompostos são geossintéticos formados pela associação de dois ou mais tipos de geossintéticos como, por exemplo: geotêxtil-georrede; geotêxtil-geogrelha; georrede-geomembrana ou geocomposto argiloso (GCL). Geocompostos drenantes pré-fabricados ou geodrenos são constituídos por um núcleo plástico drenante envolto por um filtro geotêxtil. Geocompostos argilosos (GCL s) são geocompostos fabricados com uma camada de bentonita geralmente incorporada entre geotêxteis de topo e base ou ligadas à uma geomembrana ou à uma única manta de geotêxtil. Os geotêxteis que compõem os GCLs geralmente são costurados ou agulhados através do núcleo argiloso para geotêxtil geotextile geomembrane geomembrana bentonita bentonite geotêxtil geotextile

2 aumentar a resistência interna do produto ao cisalhamento. Quando hidratados eles atuam efetivamente como barreira para líquido ou gás e são comumente usados em aterros sanitários em conjunto com geomembranas. Geotubos são tubos poliméricos perfurados ou não usados para drenagem de líquidos ou gases (incluindo coleta de chorume ou gases em aplicações de aterros sanitários). Em alguns casos o tubo perfurado é envolvido por um filtro geotêxtil. Geocélulas são arranjos tridimensionais relativamente espessos, constituídos por tiras poliméricas. As tiras são soldadas para formar células interconectadas que são preenchidas com solo e, às vezes, concreto. Em alguns casos, faixas de 0,5 a 1m de largura de geogrelhas podem ser ligadas por hastes poliméricas verticais para se formar geocélulas mais espessas, também denominadas geocolchão. solo confinado Geoexpandido são blocos ou placas produzidos por meio da expansão de espuma de poliestireno para formar uma estrutura de baixa densidade. O geoexpandido é usado para isolamento térmico, como um material leve em substituição a aterros de solo ou como uma camada vertical compressível para reduzir pressões de solo sobre muros rígidos. (*) Marianna J.A. Mendes é Engenheira Civil, com mestrado em Geotecnia pela Universidade de Brasília. (**) Reprodução das figuras deste folheto autorizadas por Ennio M. Palmeira/Universidade de Brasília. Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

3 Funções dos Geossintéticos Preparado por R.J. Bathurst Traduzido por Karla C.A.P. Maia (*) Os geossintéticos abrangem uma variedade de materiais poliméricos especialmente fabricados para serem utilizados em aplicações geotécnicas, ambientais, hidráulicas e de transporte. É conveniente identificar a função primária do geossintético, onde se destacam as seguintes: separação, filtração, drenagem, reforço, contenção de fluidos/gases, ou controle de processos erosivos. Em alguns casos, o geossintético poderá desempenhar dupla função. Separação: O geossintético atua na separação de duas camadas de solo que têm distribuições de partículas diferentes. Por exemplo, geotêxteis são usados para evitar que os materiais da base penetrem no solo mole de camadas subjacentes, assim mantendo a espessura da camada de projeto e a integridade da estrada. O geossintético também auxilia na prevenção do bombeamento de finos para o interior da camada granular permeável das estradas. geossintético como separador Filtração: O geossintético desempenha papel similar a um filtro de areia, permitindo a livre passagem de água através do solo enquanto retém as partículas sólidas. Por exemplo, geotêxteis são empregados para evitar a migração do solo para dentro do agregado drenante ou de tubulações, enquanto mantém o fluxo do sistema. Geotêxteis são também utilizados abaixo de rip-rap e de outros materiais em sistemas de proteção costeira e de rios para prevenir a erosão do solo. Drenagem: O geossintético age como um dreno que carrega o fluido através de solos com menor permeabilidade. Por exemplo, geotêxteis são utilizados para dissipar poro-pressão na base de aterros rodoviários. Para fluxos mais elevados, drenos geocompostos foram desenvolvidos. Esses materiais têm sido utilizados como drenos laterais de pavimentos, drenos de taludes e drenos de aterros e muros de contenção. Drenos verticais pré-fabricados (DVP s) têm sido utilizados para acelerar a consolidação do solo mole de fundações de aterros. Q geossintético dreno Reforço: O geossintético atua como elemento de reforço inserido no solo ou em associação com o solo para a melhoria das propriedades de resistência e de deformação do solo natural. Por exemplo, geotêxteis e geogrelhas são usados para acrescentar resistência à tração na massa de solo de forma a possibilitar paredes de solo reforçado verticais ou aproximadamente verticais. O emprego do reforço possibilita a construção de aterros sobre fundações de solos extremamente

4 moles, bem como a de muros íngremes improváveis de serem viabilizados em solos não-reforçados. Geossintéticos (geralmente geogrelhas) têm sido também usados para sobrepassar vazios que podem se desenvolver sob carregamentos em camadas granulares (estradas e autoestradas) ou sob sistemas de cobertura de aterros sanitários. Contenção de Fluidos/Gases (barreira): O geossintético atua como uma barreira relativamente impermeável a fluídos e gases. Por exemplo, geomembranas, geocompostos, geocompostos argilosos (GCL s) e geotêxteis revestidos são empregados como barreiras para impedir o escoamento de líquidos e gases. Além disso, podem ser utilizados na capa asfáltica de pavimentos, no envelopamento de solos expansivos e na contenção de resíduos. geossintético como barreira Controle de Processos Erosivos: O geossintético trabalha para reduzir os efeitos da erosão do solo causados pelo impacto da chuva e pelo escoamento superficial da água. Por exemplo, mantas ou colchões de geossintéticos, temporários e permanentes, são dispostos ao longo do talude. Barreiras de geotêxtil são também usadas na retenção de sedimentos carreados durante o escoamento superficial. Algumas barreiras de controle de processos erosivos são fabricadas com materiais biodegradáveis. geotêxtil Geotêxteis são ainda aplicados a outras situações. Por exemplo, eles são usados no reforço de pavimentos asfálticos e como camada para prevenção de furos nas geomembranas (pela redução de tensões de contato pontuais) decorrentes da ação de pedregulhos nos solos adjacentes, resíduos ou agregados do sistema de drenagem durante o processo de instalação da geomembrana, bem como ao longo de sua vida operacional. Geotêxteis são empregados na cobertura diária de aterros sanitários para prevenir a dispersão de seus resíduos pela ação de aves e de ventos. Geotêxteis têm sido também utilizados como formas para concreto e como sacos de areia. Geotubos cilíndricos são confeccionados industrialmente por camada dupla de geotêxtil e são preenchidos com material hidráulico para criar aterros de contenção no mar, em rios e lagos ou para desidratar sedimentos. (*) Karla C.A.P. Maia é Engenheira Civil, M.Sc., D.Sc. em Geotecnia pela Universidade de Brasília. (**) Reprodução das figuras autorizadas pelo Dr. Ennio M. Palmeira (Universidade de Brasília, Brasil). Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

5 Geossintéticos em Aplicações na Agricultura Preparado por R. Frobel Traduzido por Karla C.A.P. Maia (*) A utilização de geossintéticos em agricultura é crescente ao longo do mundo. As primeiras aplicações de geossintéticos em nessa área incluíram o revestimento de valas para ajudar a economizar água, assim como o revestimento de pequenas lagoas em fazendas e de reservatórios de armazenamento de água em regiões áridas do mundo. Hoje, há um grande número de aplicações, variando desde os revestimentos impermeáveis de valas e de tanques à proteção de águas subterrâneas e superficiais que estão sendo poluídas por resíduos de origem animal. A utilização de geossintéticos, e em particular de geomembranas, em fazendas percorreu um longo caminho e cresceu significativamente nos últimos anos, especialmente com a legislação ambiental mais severa e a conscientização do público por meio de programas, tais como, os desenvolvidos pela USDA/NRCS, USEPA e por agências governamentais em outros países. CONTENÇÃO COMO UMA NECESSIDADE Fontes de água potável estão se tornando cada vez mais raras e caras. A necessidade de fornecer uma barreira contra altas taxas de perda de água por infiltração já é uma realidade em muitos locais, além das regiões áridas e semi-áridas do mundo. Assim como é importante proteger a água, é ainda mais importante proteger as fontes superficiais e subterrâneas da poluição, devido aos resíduos de origem animal, bem como a atmosfera dos gases nocivos e odores. Novamente, a contenção dos resíduos com um método comprovado e confiável é uma necessidade, e não apenas uma opção, face às legislações ambientais cada vez mais restritivas. Digestores anaeróbicos para lagoa de resíduos Geossintéticos podem se constituir em uma alternativa confiável e viável economicamente comparada às tradicionais camadas de solo compactado e a camadas impermeabilizantes de argila, que podem ser altamente variáveis em qualidade e não serem aceitas por padrões de projetos e leis ambientais. Apesar das geomembranas serem a primeira opção na utilização de barreiras contra fluxo, ou na cobertura para o controle de odores, outros geossintéticos podem ser utilizados em conjunto com as geomembranas, tais como geotêxteis, geocompostos e georredes. IMPERMEABILIZAÇÃO EM LAGOAS DE RESÍDUOS DE ORIGEM ANIMAL Camadas de solo compactado e geossintéticos têm sido utilizados para controlar a infiltração de poluentes de origem animal no terreno. Com a crescente preocupação com a poluição e devido a legislações ambientais, o uso de geossintéticos tem crescido muito rapidamente. Em particular, geomembranas expostas, geomembranas com cobertura de solo e GCL s com cobertura de solo vêm sendo utilizadas. Além disso, geotêxteis e georredes podem ser aplicados como elementos de proteção e para transmissão de gás.

6 COBERTURAS PARA CONTROLE DE ODORES DE ORIGEM ANIMAL Vários problemas de saúde podem ser provocados por gases oriundos de resíduos de origem animal concentrados. O controle de gases e odores pode ser conseguido com geomembrana, membrana asfáltica ou geocomposto, dependendo do projeto e das condições críticas de contenção. TRANSPORTE DE ÁGUA Geossintéticos, e mais notavelmente geomembranas, têm sido utilizados durante décadas na preservação e transporte de água limpa para uso em fazendas. O transporte de água em valetas, canais laterais e principais para as plantações é tão comum quanto tanques de armazenamento de água e pequenas lagoas. Contudo, a água está se tornando cada vez mais rara e cara, especialmente com condições de seca em muitas partes do mundo. A perda por infiltração em canais e valas pode ser próxima de 30 a 50%. Porém, a perda desse valioso produto pode ser eliminada ou minimizada com a utilização de geossintéticos como barreiras. Solo compactado e geomembranas expostas são utilizados extensivamente na impermeabilização de canais novos e na manutenção de antigos. Além disso, canais com Canal de irrigação revestimentos de concreto fissurados que tenham perdido a sua efetividade ao longo dos anos podem ser substituídos ou reparados com geomembranas. Sistemas de transporte de água podem utilizar outros geossintéticos em conjunto com geomembranas, tais como geotêxteis para proteção, geocompostos e geogrelhas. CONTENÇÃO DE ÁGUA A contenção de água em pequenas lagoas e tanques de concreto para utilização em fazendas é tão importante quanto o transporte de água. Geomembranas com cobertura de solo e GCL s são utilizados para a construção de lagoas novas ou reabilitadas. Geomembranas expostas são utilizadas para um reforço de impermeabilização de tanques de concreto ou para impermeabilizar novos tanques de armazenamento pré-fabricados. DIGESTORES ANAERÓBICOS Digestores anaeróbicos são utilizados para decompor rapidamente o resíduo de origem animal num ambiente controlado, portanto permitindo a recuperação e uso de biogás. O biogás pode ser usado em geradores para produção de eletricidade, aquecimento e água quente para uso doméstico. Em digestores, os geossintéticos podem ser utilizados para impermeabilizar a lagoa anaeróbica ou cobri-la para a coleta de biogás. (*)Karla C.A.P. Maia é Engenheira Civil, M.Sc., D.Sc. em Geotecnia pela Universidade de Brasília. Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

7 Geossintéticos no Tratamento de Resíduos Líquidos Preparado por M. Sadlier Tradução: Marianna J.A. Mendes (*) Geossintéticos são utilizados para desempenhar várias funções em instalações de tratamento de resíduos líquidos. O uso mais comum é em lagoas de estabilização anaeróbias e aeróbias. Outras aplicações incluem acentuar a evaporação de resíduos líquidos e desidratação de lodo por meio de geotêxteis e geotubos permeáveis. Lagoas Anaeróbias com Cobertura Quando um resíduo líquido com uma carga orgânica razoavelmente alta é mantido em uma lagoa por alguns dias, um lodo anaeróbio ativo se acumula no fundo da lagoa. Em uma lagoa não coberta a atividade de digestão anaeróbia ocorre na base da lagoa e próximo à superfície a atividade preponderante é aeróbia. As lagoas podem ser cobertas Saída de gás com uma geomembrana flutu-ante CO 4, H 2 S, CO 2 para: (a) Aumentar a digestão anaeró- Cobertura Flutuante bia, impedindo a entrada de ar Entrada Escuma Saída (oxigênio); Lodo (b) Possibilitar a captação de gás (especialmente o metano) que pode ser usado como combustível; (c) Reduzir o odor proveniente da atividade anaeróbia. Geralmente estas lagoas recebem resíduos líquidos com DBO de 400 a 5000 kg/m 3 e o líquido efluente terá sua DBO reduzida de 90 a 95%. O período de permanência normalmente é de 4 7 dias. O processo anaeróbio é autopropelido e as únicas demandas mecânicas necessárias são os sistemas de alimentação e descarga da lagoa. Pode haver a necessidade de um sistema para eliminar acumulações excessivas de lodo (base da lagoa) e escuma (superfície sob a cobertura da lagoa), mas isso vai depender da natureza do resíduo líquido e da dinâmica do sistema. Lagoas Aeróbias (Aeradas) Sistemas aeróbios utilizam aeradores mecânicos de superfície ou sistemas difusores para introduzir ar no resíduo líquido, resultando no consumo da matéria orgânica e liberando principalmente Entrada Aerador Difusor Ar Saída

8 dióxido de carbono. Geralmente recebem resíduos líquidos com DBO da ordem de 500 a 1500 kg/m 3 e o líquido efluente terá sua DBO reduzida em cerca de 90%. O período de permanência normalmente é de 4 a 7 dias. Lagoas Anaeróbias e Aeróbias Combinadas Muitos projetos de sistemas de tratamento utilizam sistemas aeróbio e anaeróbio combinados ou em duas fases, o que pode ser conseguido em uma lagoa utilizando-se uma geomembrana flutuante especialmente especificada. Estes sistemas combinados têm capacidade de receber resíduos com DBO de 5000 kg/cm 3 e produzem um líquido efluente com DBO menor que 100 kg/cm 3. O período de permanência total pode ser da ordem de 10 dias, embora alguns sistemas utilizem uma lagoa de acabamento final ou associação com sistemas de filtração ou irrigação. Os sistemas combinados têm Gás capacidade para utilizar o gás proveniente da decomposição Cobertura Flutuante como combustível na própria estação de tratamento, suprindo a Entrada Escuma Saída Lodo demanda de energia para a aeração do sistema. Aplicações de Geossintéticos As finalidades dos geossintéticos nestas lagoas são essencialmente associadas com o sistema de impermeabilização e com a cobertura flutuante, mas muitas variações podem ser selecionadas de acordo com as circunstâncias. (a) Sistemas de Impermeabilização: Geocompostos argilosos com cobertura de solo ou concreto ou geomembranas podem ser especificadas como barreiras. (b) Sistemas de Cobertura: Projetos de cobertura podem variar de acordo com fatores como a operação pretendida para a cobertura (níveis do efluente, coleta de gás, etc) e com limitações de ordem construtiva. (c) Aumento de Evaporação: Uma típica geomembrana escura sob uma pequena profundidade de resíduo líquido pode provocar o aumento da temperatura do líquido devido à incidência de radiação solar, aumentando a evaporação. Isto é utilizado na disposição de resíduos líquidos e nos processos de extração de sais e minerais. Uma cobertura flutuante sobre o líquido previne o aumento do seu volume nas estações chuvosas, assim como possibilita a captação de água fresca acumulada na cobertura. (d) Desidratação de Lodo: As propriedades de dreno-filtrantes de geotubos podem ser usadas para reduzir a umidade de lodos, facilitando seu transporte sem gotejamento. (*) Marianna J.A. Mendes é Engenheira Civil, com Mestrado em Geotecnia pela Universidade de Brasília. Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

9 Geossintéticos em Taludes sobre Fundações Estáveis Preparado por Prof. R.J. Bathurst Tradução: Marianna J.A Mendes (*) Camadas de reforços geossintéticos são usadas para estabilizar taludes contra rupturas profundas por meio de camadas horizontais de reforço primário. O talude reforçado pode ser parte da restauração de um talude rompido e/ou para aumentar a resistência de taludes de aterros rodoviários. As camadas de reforço permitem que sejam construídos taludes mais íngremes do que no caso sem reforço. Pode ser necessário estabilizar a face do talude (particularmente durante o lançamento e compactação do solo) utilizando-se reforços secundários relativamente curtos e menos espaçados e/ou envelopando-se as camadas de reforço na face. Na maioria dos casos a face do talude deve ser protegida contra a erosão. Isto pode requerer materiais geossintéticos tais como geocélulas pouco espessas preenchidas com solo ou geomantas relativamente leves, que geralmente são usadas para ajudar a fixação da vegetação. A figura abaixo mostra que um dreno interceptor pode ser necessário para eliminar forças de percolação no maciço reforçado. REFORÇOS PRIMÁRIOS REFORÇOS SECUNDÁRIOS Exemplo de talude recuperado com uma estrutura de solo reforçado MACIÇO DE SOLO REFORÇADO SUPERFÍCIE PROTEÇÃO DE DA SUPERFÍCIE PROTEÇÃO dreno chaminé fundação estável de solo ou rocha Tubo drenante envelopado com geotêxtil SOLO CONTIDO Talude de solo reforçado sobre fundação estável A posição, número, comprimento a resistência dos reforços primários requeridos para fornecer um fator de segurança adequado contra a ruptura do talude são determinados por métodos de equilíbrio limite convencionais modificados para incluir a contribuição dos reforços. O projetista pode usar o método das fatias assumindo superfície de ruptura circular, composta, em duas cunhas ou com múltiplas cunhas. Assume-se que cada camada de reforço promova uma força estabilizante no ponto de intersecção com a superfície potencial de ruptura sob análise. O fator de segurança utilizando-se o método de análise convencional de Bishop pode ser determinado pela seguinte equação:

10 M T R disponível FS + = M D não reforçado M D R T cosα onde M R e M D são os momentos resistente e instabilizante para o talude não reforçado, respectivamente, α é o ângulo de inclinação do esforço de tração no reforço com a horizontal e T disponível é o esforço de tração máximo disponível no reforço. No caso de reforços extensíveis, o projetista pode assumir que o esforço de tração é tangente à superfície de ruptura e, neste caso, R T cos α = R. As superfícies potenciais de ruptura analisadas devem também incluir aquelas passando parcialmente pelo maciço reforçado e pelo solo além dele, assim como aquelas totalmente dentro da massa reforçada. O R R T T 3 T 4 α T 2 T 1 L e Exemplo de análise de talude reforçado sobre fundação estável com superfície circular Reforço primário Aterro reforçado concluído (*) Marianna J.A. Mendes é Engenheira Civil, com mestrado em Geotecnia pela Universidade de Brasília. Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

11 Geossintéticos em Projetos Hidráulicos Preparado por J. Zornberg e M. Bouazza Tradução: Marianna J.A. Mendes (*) Estruturas hidráulicas certamente compreendem o segmento de mercado de geossintéticos com o maior potencial de crescimento. As obras hidráulicas incluem barragens e canais, por exemplo. Tais obras interagem com a água, que pode ser um dos agentes mais destrutivos da natureza. Os geossintéticos são usados freqüentemente para limitar a interação entre a estrutura e a água e podem aumentar a sua estabilidade. Em obras hidráulicas, os geossintéticos podem ser usados para: Reduzir ou evitar a infiltração de água por meio do uso de geomembranas. Reduzir ou prevenir a erosão das margens de canais por meio do uso de revestimentos incorporando geomembrana. Promover drenagem e/ou filtração por meio do uso de geotêxteis, georredes ou geocompostos para drenagem. Reforçar a fundação da estrutura hidráulica ou a própria estrutura, utilizando-se geogrelhas. Geomembranas são praticamente impermeáveis à água e são comumente utilizadas para criar uma barreira hidráulica na face montante de barragens. As geomembranas podem também estar expostas ou ser cobertas por painéis de concreto ou rip-rap. O uso de geomembranas tem se mostrado particularmente útil na recuperação de barragens antigas de concreto. A exposição da geomembrana pode reduzir o seu tempo de vida útil, devido à degradação por radiação ultravioleta, mas reparos podem ser feitos mais facilmente do que no caso de geomembranas cobertas. As geomembranas cobertas também podem estar sujeitas a danos, tais como perfurações causadas pelos materiais sobrejacente e/ou subjacente. Geotêxteis são freqüentemente instalados sob e, algumas vezes, sobre a geomembrana para protegê-la contra perfurações, servindo como colchões redutores de concentrações de tensões. Barragem com vazamento (**) Barragem com face em geomembrana (**) Vazamentos através de geomembranas ocorrem principalmente por defeitos nas soldas e por perfurações. Geralmente os danos são minimizados por meio de programas de controle de qualidade de instalação e execução da obra. No entanto, vazamentos são

12 inevitáveis, especialmente com o envelhecimento da geomembrana. Para proteger a estrutura, georredes ou geocompostos para drenagem (geotêxtil + georrede) são usados para drenagem a jusante da geomembrana. Nesse caso, a água é coletada e conduzida, por meio de um duto, para jusante da barragem ou de volta ao reservatório. O sistema geossintético é fixado à face da barragem por meios mecânicos, geralmente com o uso de parafusos de ancoragem e arruelas de aço. Sistemas de vedação e selantes são usados para impermeabilizar as conexões e juntas. As barragens com geometrias complexas são mais susceptíveis a apresentar defeitos em soldas e juntas. Arruela de metal Placa contínua de aço inoxidável Geomembrana Borracha de neoprene Georrede ou geotêxtil espesso (opcional) Parafuso expansor de ancoragem Sistema de Ancoragem Convencional Revestimento da face montante Detalhe da fixação mecânica (**) de uma barragem (**) Os componentes do sistema geossintético a ser utilizado em uma estrutura hidráulica dependem especificamente das características do projeto e da obra. Se especificados e instalados corretamente, os geossintéticos podem apresentar custo competitivo e prolongar a vida útil de estruturas hidráulicas. (*) Marianna J.A. Mendes é engenheira civil, com mestrado em Geotecnia pela Universidade de Brasília. (**) Cortesia do Geosynthetic Institute (GSI, USA). Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

13 Geossintéticos em Muros de Contenção Preparado por R.J. Bathurst Traduzido por Karla C.A.P. Maia (*) Camadas horizontais de geossintético podem ser incorporadas em aterros de forma a se obter uma massa de solo reforçado, que se comporta como uma estrutura de gravidade e resiste às pressões de solo oriundas do maciço não reforçado. Alguns tipos de materiais de reforço comumente utilizados nessas obras são as geogrelhas, os geotêxteis tecidos e as tiras de poliéster. A estabilidade local do aterro na face frontal do muro é assegurada fixando-se o material de reforço a unidades da face construídas com materiais poliméricos, madeira, concreto, grelhas metálicas, etc de variadas formas. Na América do Norte, tem sido observado que muros de contenção reforçados podem ser construídos por até 50% do custo de muros de contenção de gravidade convencionais. Face em painel único apoiado Face em painel incremental madeira blocos de concreto geocélulas gabiões Face envelopada Exemplos de muros de solo reforçado. Muro modular Muro temporário de face envelopada com geotêxtil Componentes típicos de alvenaria de concreto (face segmental)

14 Muro com face de alvenaria de concreto Cálculos para análise e projeto de muros em solo reforçado estão relacionados à análises de mecanismos de estabilidade externos, internos, da face e globais. Análises globais estão relacionadas a mecanismos de instabilidade que ocorrem além da massa de solo reforçado, sendo rotineiramente realizadas usando-se métodos de análise de estabilidade de taludes. a) a) Escorregamento base sliding na base b) b) overturning Tombamento c) c) bearing Capacidade capacity de carga (excessive (recalque excessivo) settlement) d) d) Carga tensile de over-stress tração excessiva e) e) pullout Arrancamento f) Escorregamento f) internal sliding interno g) g) Ruptura connection da conexão failure h) Ruptura h) column por shear cisalhamento failure i) Tombamento i) toppling de unidades de face Verificações de projeto para estruturas de solo reforçado: a), b), c) externas; d), e), f) internas; g), h), i) de face (*) Karla C.A.P. Maia é Engenheira Civil, M.Sc., D.Sc. em Geotecnia pela Universidade de Brasília. Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

15 Geossintéticos em Estradas Não-pavimentadas Preparado por E.M. Palmeira Traduzido por Karla C.A.P. Maia (*) Geossintéticos podem ser efetivamente utilizados para reforçar estradas não-pavimentadas e áreas de serviço construídas sobre solos moles. Se bem especificado, um geossintético pode desempenhar uma ou mais das seguintes funções: separação, reforço e drenagem. Geotêxteis e geogrelhas são comumente os materiais mais utilizados em tais aplicações. Comparado às estradas não-pavimentadas sem reforço, a presença do geossintético pode contribuir com os seguintes benefícios: Redução da espessura do aterro; Aumento da área de distribuição dos Separação entre o agregado e o solo incrementos de tensão vertical; mole se geotêxtil for utilizado; Redução de recalques devido ao efeito Aumento da capacidade de carga do membrana; solo mole; Aumento da vida útil da estrada; Redução da deformação lateral do Redução de manutenções periódicas; aterro; Redução dos custos de construção e Geração de uma distribuição de tensões operação da estrada. mais favorável; aterro solo mole Mecanismos de degradação em estradas não-pavimentadas sem reforço sobre solos moles. separador (geotêxtil) reforço θ T Separação Melhor distribuição de tensões Efeito Membrana Contribuições do geossintético em estradas não-pavimentadas sobre solos moles. Quando a profundidade da rodeira aumenta, a deformação do geossintético provoca reforço adicional devido ao efeito membrana. A componente vertical da força de tração no reforço reduz o deslocamento vertical adicional do aterro.

16 Vários pesquisadores na literatura mostraram que numa estrada reforçada uma dada profundidade de rodeira será alcançada para um número de repetições de carga (intensidade do tráfego) maior do que para o caso sem reforço. Isso resultará numa vida útil maior e menos manutenções periódicas da superfície. Um material de reforço drenante irá também acelerar o processo de adensamento do solo mole, aumentando a sua resistência. A drenagem do solo mole pode ser alcançada pela utilização de um geotêxtil, uma geogrelha e um geotêxtil ou um geocomposto. O aumento da resistência da região superficial da fundação em solo mole será também benéfico se no futuro a estrada for pavimentada, reduzindo custos de construção e minimizando deformações no novo pavimento. Altura de aterro ou redução de altura J2 J1 N1 J3 N2 N3 N - No. de repetições de carga J - rigidez à tração estrada reforçada estrada sem reforço Resistência do solo mole Gráfico de pré-dimensionamento típico Construção de uma estrada não-pavimentada sobre argila orgânica mole Métodos de projeto estão disponíveis na literatura, incluindo métodos simples que envolvem o uso de ábacos para análises preliminares. Esses métodos requerem parâmetros convencionais do solo e do reforço para projetos sob condições típicas. Alguns ábacos de projeto foram também desenvolvidos por alguns fabricantes de geossintéticos especificamente para o dimensionamento preliminar usando os seus produtos. (*) Karla C.A.P. Maia é Engenheira Civil, M.Sc., D.Sc. em Geotecnia pela Universidade de Brasília. Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

17 Geossintéticos em Rodovias Preparado por E.M. Palmeira Traduzido por K.C.A.P. Maia (*) As rodovias são de fundamental importância para o desenvolvimento de qualquer país. Pavimentos rodoviários podem durar consideravelmente menos do que o esperado em virtude do tráfego sistemático de veículos pesados, das condições climáticas e das propriedades mecânicas dos materiais empregados na construção. Danos a um pavimento convencional Geossintético em recapeamento (**) Neste contexto, geossintéticos podem ser efetivamente utilizados para: Reduzir ou evitar a reflexão de trincas; geossintético capa nova capa nova capa antiga Trabalhar como uma barreira evitando o bombeamento de finos; selo geossintético trinca Bombeamento de finos Reduzir a espessura da capa asfáltica; geossintético capa Reduzir a espessura do pavimento; reforço geossintético Aumentar a vida útil do pavimento. Profundidade da rodeira r sem geossintético com geossintético r 0 0 No. de repetições de carga

18 A eficiência dos geossintéticos como reforço do pavimento pode ser quantificada por meio do Fator de Eficiência (E): E = N N r u N r = n o de repetições de carga até a ruptura do pavimento reforçado. N u = n o de repetições de carga até a ruptura do pavimento não-reforçado. Dados disponíveis na literatura mostram que os valores de E podem chegar a atingir 16, o que evidencia que um considerável aumento da vida útil do pavimento pode ser alcançado com o uso de geossintéticos como reforço ou como elemento de separação. Observações de campo e resultados de pesquisas confirmam a melhoria do desempenho de pavimentos devido ao emprego de geossintéticos. Profundidade da rodeira r sem geossintético com geossintético r 0 0 No. de repetições de carga Aumento da vida útil do pavimento devido à utilização de geossintético Se especificados e instalados apropriadamente, os geossintéticos podem viabilizar soluções técnicas e economicamente viáveis e melhorar o desempenho e durabilidade de pavimentos. Informações adicionais sobre a aplicação de geossintéticos em pavimentos e outros campos da engenharia geotécnica e ambiental podem ser obtidas em (*) Karla C.A.P. Maia é Engenheira Civil, M.Sc., D.Sc. em Geotecnia pela Universidade de Brasília. (**) Cortesia da Dra. Lilian R. Rezende (Universidade Federal de Goiás, Brasil). Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

19 Geossintéticos em Drenagem e Filtração Preparado por J.P. Gourc e E.M. Palmeira Tradução: Marianna J.A. Mendes (*) Geossintéticos podem ser usados eficazmente como drenos e filtros em obras civis e ambientais em adição ou substituição aos materiais granulares tradicionais. Geossintéticos são mais fáceis de instalar no campo e geralmente apresentam custo competitivo em situações em que os materiais granulares disponíveis não cumprem as especificações de projeto, são escassos ou têm seu uso restringido por razões ambientais. Geotêxteis não tecido e tecido (vista ampliada) (**) Geocompostos para drenagem Geossintéticos para drenagem e filtração Geotêxteis, georredes e geocompostos para drenagem são os tipos de geossintéticos usados para drenagem e/ou filtração. Estes materiais podem ser usados em obras como estruturas de contenção, aterros, controle de erosão, áreas de disposição de resíduos, etc. Estruturas de arrimo Pavimentos Drenagem radial Algumas aplicações de geossintéticos como drenos e filtros Como dreno, um geossintético pode ser especificado para atender a requisitos hidráulicos que permitam o fluxo livre de líquidos ou gases ao longo ou normal ao seu plano. t G Q Fluxo ao longo do plano do geossintético Fluxo normal ao plano do geossintético

20 Filtros geotêxteis devem atender a critérios que garantam que os grãos de solo sejam retidos sem impedimento ao fluxo d água. Critérios de retenção disponíveis estabelecem que: O S n D s onde O S é a abertura de filtração do geotêxtil (associada às dimensões dos poros e constrições no geotêxtil), n é um número que depende do critério utilizado e D s é um diâmetro representativo do tamanho dos grãos do solo (geralmente D 85, diâmetro para o qual 85% em peso dos grãos do solo são menores que aquele diâmetro). O filtro também deve ser consideravelmente mais permeável que o solo vizinho ao longo da vida útil do projeto. Portanto, critérios de permeabilidade para geotêxteis estabelecem que k G N k s onde k G é o coeficiente de permeabilidade do geotêxtil, N é um número que depende das características do projeto (geralmente variando entre 10 e 100) e k s é o coeficiente de permeabilidade do solo. Os critérios de colmatação requerem que o geotêxtil não seja colmatado e são baseados nas relações entre a abertura de filtração do geotêxtil e o diâmetro das partículas de solo que poderiam atravessar o geotêxtil. Ensaios de filtração de desempenho podem ser realizados em laboratório para avaliar a compatibilidade entre um solo e um filtro geotêxtil. Se especificado e instalado adequadamente, geossintéticos podem fornecer soluções com custo competitivo para drenagem e filtração de obras de engenharia civil e ambiental. Informações adicionais a respeito do uso de geossintéticos em tais aplicações e em outros campos da engenharia geotécnica e geoambiental podem ser encontradas em (*) Marianna J.A. Mendes é Engenheira Civil, com mestrado em Geotecnia pela Universidade de Brasília. (**) Foto do geotêxtil tecido extraída de Geotextiles Handbook, T.S. Ingold and K.S. Miller, Thomas Telford London, Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

21 Geossintéticos no Controle de Erosão Preparado por E.C. Shin e G. Rao Traduzido por Karla C.A.P. Maia (*) Erosão é um processo natural causado pela ação da água e do vento. O processo erosivo é influenciado por fatores tais como tipo de solo, cobertura vegetal e topografia. Além disso, sua ação poderá ser acelerada por diversas atividades de ocupação e uso do solo. Processos erosivos fora de controle poderão ocasionar grandes perturbações a estruturas já existentes e ao próprio meio-ambiente. Danos provocados por erosão Voçoroca de grandes proporções Geossintéticos podem ser empregados no controle de processos erosivos em casos como/em: Proteção de taludes; Canais; Valas de drenagem; Vias navegáveis; Proteção costeira; Recuperação de áreas degradadas; Reflorestamento; Proteção contra ravinamento; Barreiras contra queda de blocos de rocha; Molhes; Represas, diques, etc.; Aterros. Dependendo das características do projeto e do local, uma obra de controle de erosão poderá envolver o uso de um ou mais geossintéticos, tais como geotêxteis, geomantas, georredes, geogrelhas, etc. Alguns exemplos de aplicações de geossintéticos no controle de processos erosivos são apresentados a seguir. Controle de erosão em taludes Geossintético Argamassa Semente Grampos Semeadura Vista final do talude

22 O trabalho de proteção de um talude pode requerer a aplicação de geossintéticos, solo grampeado, tirantes ou algum tipo de ancoragem para garantir a sua estabilidade. Em alguns casos, a estabilidade do talude poderá ser obtida pela cobertura parcial de sua face com uma bolsa de geotêxtil preenchido com argamassa. A cobertura vegetal complementar da face do talude garantirá sua proteção contra perda de solo ocasionado pela ação da água e do vento. Vegetação e mantas de geossintéticos também podem ser combinadas para proteger taludes íngremes reforçados contra a ação de processos erosivos. Grama Geossintético Solo Face envelopada Vista final do talude Controle de erosão em canais Combinações de blocos de concreto ou poliméricos e geossintéticos podem ser empregadas para a proteção de canais, margens de rios e orlas marítimas. Blocos de PE Geossintéticos Construção com blocos de polietileno (PE) Vista final do talude Fundação Fotos de voçorocas e de geocélula da 1ª página: cortesia do Prof. J. Camapum de Carvalho e do Prof. E.M. Palmeira (Universidade de Brasília, Brasil). (*) Karla C.A.P. Maia é Engenheira Civil, M.Sc., D.Sc. em Geotecnia pela Universidade de Brasília. Sobre a IGS A Sociedade Internacional de Geossintéticos (International Geosynthetics Society IGS) é uma organização não-lucrativa dedicada ao desenvolvimento científico e tecnológico de geotêxteis, geomembranas, produtos correlatos e tecnologias associadas. A IGS promove a disseminação de informações técnicas sobre geossintéticos por meio de informativos (IGS News) e de seus dois periódicos oficiais (Geosynthetics International e Geotextiles and Geomembranes Informações adicionais sobre a IGS e suas atividades podem ser obtidas em ou contatando a Secretaria da IGS (IGSsec@aol.com). Declaração: A informação apresentada neste documento foi revisada pelo Comitê de Educação da International Geosynthetics Society (IGS) e acredita-se que represente corretamente o estado da prática atual. Entretanto, tem caráter meramente informativo. A IGS, o autor e o tradutor não aceitam quaisquer responsabilidades sobre o uso da informação apresentada. A reprodução deste material é permitida se a fonte for claramente identificada.

23 Geossintéticos em Aterros sobre Solos Moles Preparado por J. Otani e E.M. Palmeira Traduzido por Karla C.A.P. Maia (*) A construção de aterros sobre solos moles pode se apresentar como um grande desafio. Assim, a aplicação de geossintéticos na melhoria da estabilidade de aterros é uma das formas mais efetivas e bem testadas da técnica de reforço de solos. Ruptura típica de um aterro não-reforçado e usos de geossintéticos como reforço. Em tais problemas, geossintéticos podem ser efetivamente utilizados para: 1) Reduzir os deslocamentos de solos moles devido a sua baixa capacidade de carga; Geossintéticos geosynthetics 2) Prevenir ruptura global do aterro e do solo mole de fundação; e Soft Solo ground mole soft Solo ground mole Geossintéticos geosynthetics Ruptura break Superfície failure surface de ruptura 3) Prevenir ruptura por escorregamento no aterro. sforça liding force de escorregamento fricatrito tion Geossintéticos geosynthetics soft Solo ground mole O nível de estabilidade de um aterro reforçado sobre solo mole pode ser avaliado por meio de fatores de segurança (F s ): MR + MR Para estabilidade global Fs = tipicamente 1, 2 ~ 1,3 M D onde M D : momento instabilizante