José Otávio Serrão Eleutério
Título
MODELAGEM FÍSICA E NUMÉRICA DE ATERROS ESTRUTURADOS COMPACTADOS
Resumo
A construção de aterros sobre solos moles utilizando estacas e reforços consiste numa solução econômica e eficiente, e pode ser uma solução interessante para cumprir aspectos rigorosos relacionados à recalques e estabilidade de aterros rodoviários e ferroviários. Esta tese investiga por meio de modelagem física e numérica o comportamento de aterros estruturados. Foram realizados oito ensaios utilizando modelos físicos em escala próxima da real no laboratório de geotecnia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE/UFRJ). Os modelos físicos foram instrumentados para monitorar o recalque do aterro, tração e deflexão no reforço, e tensão total nos capitéis e plataforma. Também foram realizadas análises numéricas pelo método de elementos finitos para avaliar o efeito da dilatância e altura do aterro, e rigidez do reforço no comportamento de aterros estruturados. Os resultados mostraram que o recalque diferencial na parte superior do aterro e a deflexão de reforço diminuem com um aumento do ângulo de dilatância. A tração máxima de reforço ocorre na região central entre os capitéis. Os valores medidos e calculados numericamente da tração máxima e deflexão do reforço foram comparados com os previstos utilizando os métodos de dimensionamento; algumas limitações de cada método são apresentadas e discutidas.
Abstract
The construction of embankments on soft soil foundations using piles and reinforcements is an efficient and economical technical solution. A geosynthetic, reinforced, pile-supported (GRPS) embankment system may be an interesting solution to comply with the strict requirements regarding settlement and stability for roadways and railway embankments. This thesis experimentally and numerically investigates the behavior of a geosynthetic-reinforced-pile-supported (GRPS) embankment under plane strain conditions. Eight large-scale physical model tests were performed the geotechnical laboratory of the Federal University of Rio de Janeiro (COPPE/UFRJ). The tests were well-instrumented in order to monitor the embankment settlement, reinforcement strain and deflection, and total stress on the caps and platform. Finite element analyzes were also carried out in order to assess the effect of backfill dilatancy, embankment height and reinforcement stiffness on the behavior of GRPS structures. The results show that the differential settlement at the top of the embankment and the reinforcement deflection reduce with an increase of dilatancy angle. The maximum reinforcement strain occurs in the central region between the caps. The measured and numerically calculated values of the maximum reinforcement strain and deflection are compared with those predicted using the current design methods; some limitations of each method are presented and discussed.
