Diego de Freitas Fagundes
Título
Modelagem Centrífuga de Aterros Estruturados
Resumo
O aterro estruturado é uma solução geotécnica utilizada no Brasil para construção de diferentes tipos de obras sobre solos moles. A técnica consiste na transferência das cargas externas e do aterro diretamente para as estacas pelo efeito de arqueamento e o de membrana, reduzindo assim a carga no solo de fundação. As deformações e os mecanismos de transferência de carga que envolvem a técnica são bastante complexos e ainda geram incertezas nos valores obtidos na literatura, motivando a avaliação das diferentes variáveis que envolvem este problema. Um estudo paramétrico utilizando modelos físicos centrífugos de aterros estruturados, com e sem o reforço basal de geossintético é apresentado. Neste estudo discutiu-se a influência dos seguintes aspectos no desempenho dos aterros estruturados: configuração geométrica do problema (espaçamento entre estacas, tamanho de capitel, altura do aterro e taxa de cobertura), inserção do reforço com geossintético e da rigidez do mesmo, carregamentos externos aplicados no topo do aterro, entre outros. As medidas de força nas estacas permitiram avaliar que a eficiência do arqueamento aumenta com o aumento da altura do aterro e da taxa de cobertura. Os recalques superficiais observados no aterro foram utilizados para a determinação da altura crítica dos aterros para que recalques diferenciais não ocorram. Modelos numéricos 3D, utilizando a ferramenta computacional de elementos finitos PLAXIS 3D, foram validados com os resultados dos modelos físicos. Uma avaliação dos métodos analíticos preditivos para o dimensionamento de aterros estruturados utilizados nas principais normas e recomendações da literatura foi apresentada.
Abstract
The piled embankment it is a geotechnical solution used in Brazil for different types of constructions on soft soils. The technique basically consists in transferring the embankment and external loads directly to the piles through arching and membrane effects, thus reducing the stresses applied on the foundation soil. The deformations and the load transfer mechanisms involving this technique are very complex and still generate uncertainty in values obtained in the literature, encouraging the assessment of the different problem variables. A parametric study was then conducted by a series of centrifuge tests on piled embankment with and without the geosynthetic basal reinforcement. Then the influences of the geometry configuration (pile spacing, pile cap size, the embankment height and area ratio), the addition of the reinforcement layer and its stiffness, as well as the external loads applied on top of the embankment, are discussed. The measurements of the forces on the piles allowed assessing the load transfer mechanisms, and thus the efficiency, were shown to increase with embankment height and area ratio. Measurements of the surface settlements allowed evaluating the critical height at which surface differential settlements did not occur. A 3D finite elements numerical models using the computational tool Plaxis 3D was validated by the results of the physical models. An evaluation of predictive analytical methods used in the main standards and literature recommendations was also presented.
