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2.1.3.4.1 Sem considerar o comportamento tensão-deformação do solo

O comportamento de alguns geotêxteis quando enterrados no solo, pode ser bem diferente daquele obtido em ensaios nos quais esses materiais encontravam-se

em isolamento (BALLEGEER & WU, 1993; TUPA & PALMEIRA, 1995). Essa diferença se manifesta tanto em ensaios de tração como de fluência.

Nesse item descrevem-se os efeitos da presença do solo e da tensão confinante que podem ser observados em equipamentos nos quais a carga é aplicada diretamente ao geotêxtil (item 2.1.2.2.2.1). Ou seja, sem considerar o comportamento tensão-deformação do solo, já que este apenas confina o reforço, não apresentando deformações ao longo do tempo.

McGOWN et al. (1982) foram os primeiros pesquisadores a investigar o efeito do confinamento na fluência de geotêxteis. A Figura 2.21 demonstra os resultados encontrados por esses autores em ensaios com geotêxteis não tecidos, sem e com confinamento. No caso do geotêxtil composto por 67% de polipropileno e 33% de polietileno (Figura 2.21a), o confinamento suprimiu quase que totalmente a fluência que o mesmo havia apresentado em isolamento. A notável redução das deformações totais reflete tanto uma diminuição da deformação inicial quanto das deformações dependentes do tempo.

Esse efeito, em geotêxteis não tecidos, deve-se ao fato de que, com o confinamento, a estricção da amostra é reduzida, restringindo a movimentação das fibras e o alinhamento das mesmas na direção de aplicação da carga (MSOUTI et al., 1997). A estricção pode ser reduzida pelos seguintes mecanismos:

i) atrito solo-geotêxtil na direção perpendicular à solicitação; ii) a tensão normal aplicada pode aumentar o atrito entre as fibras;

iii) uma possível impregnação de solo na manta diminui a possibilidade de deslizamento entre fibras.

Com relação ao efeito do confinamento em geotêxteis não tecidos, KOERNER (1998) destaca que o maior efeito ocasionado pelo confinamento está relacionado aos não tecidos agulhados, seguidos então, pelos demais tipos (termoligados e resinados).

WU & HONG (1994) realizaram ensaios de fluência confinada para geotêxteis não tecidos, um termoligado, outro agulhado, compostos pela associação de PP-PE e PP-PET, respectivamente, considerando diferentes pressões de confinamento (50, 100 e 200 kPa). Os resultados obtidos confirmaram a redução da

fluência por ação do confinamento, para ambos geotêxteis, no entanto, esse efeito só se apresentou significativo para uma pressão confinante de 200 kPa.

FIGURA 2.21 – Resultados de ensaios de fluência de geotêxteis (a) não tecido, termoligado, 33% PEAD e 67% PP (b) não tecido, 100% PET, agulhado (McGOWN et al., 1982).

LEVACHER et al. (1994) também encontraram resultados menos satisfatórios que os apresentados por McGOWN et al. (1982), relatando a existência de apenas sensíveis diferenças entre o comportamento de fluência de geotêxteis não tecidos isolados e confinados com 100 kPa, em uma areia fina.

Os geotêxteis tecidos, ao contrário de alguns resultados de materiais não tecidos, têm demonstrado pouca ou nenhuma diferença em seu comportamento de fluência por efeito do confinamento (LEVACHER et al., 1994; KOERNER, 1998; MSOUTI et al., 1997).

2.1.3.4.2 Considerando o comportamento tensão-deformação do solo

Quando se considera o comportamento tensão-deformação do solo, como nos equipamentos nos quais o solo solicita o geotêxtil, alguns outros aspectos, além dos citados anteriormente, devem ser ponderados.

Estudos considerando o efeito do comportamento mecânico do solo na fluência dos geossintéticos são extremamente raros e esses efeitos são discutidos geralmente em caráter especulativo. Alguns autores (McGOWN et al., 1998,

KOERNER, 1998) consideram que, em estruturas de solo reforçado, o ângulo de atrito do solo mobilizado em curto prazo afeta as deformações ao longo do tempo dos geossintéticos. Um outro aspecto, relacionado ao solo de aterro, que pode ser capaz de modificar as deformações do geossintético, diz respeito às características de fluência do solo (HELWANY, 1993). Esses aspectos serão discutidos a seguir.

2.1.3.4.2.1 Ângulo de atrito do solo mobilizado após o carregamento (curto prazo)

Com base na hipótese de compatibilidade de deformação solo-reforço, McGOWN et al. (1998) consideram que o ângulo de atrito do solo mobilizado em curto prazo interfere nas deformações dependentes do tempo do reforço. A hipótese de compatibilidade de deformação solo-reforço é freqüentemente assumida para análise de deformações em muros de solo reforçado em condições de trabalho e estabelece que a deformação do solo na direção do reforço é igual à deformação do reforço. Sendo assim, não ocorre deslizamento relativo na interface solo-reforço.

O conceito de compatibilidade de deformação possibilita compreender o estado de equilíbrio em um muro de solo reforçado. Esse equilíbrio será estabelecido com a igualdade das forças disponíveis no reforço em relação às forças requeridas no mesmo. A Figura 2.22 ilustra o conceito de compatibilidade de deformação no caso de um muro escorado durante a construção. Inicialmente, solo e reforço não apresentam deformação e a força requerida para o equilíbrio corresponde ao empuxo do solo na condição de repouso (ponto A na Figura 2.22c). Com a retirada do escoramento, passam a ocorrer deformações e a força requerida para o equilíbrio diminui progressivamente até um valor mínimo correspondente à mobilização do ângulo de atrito de pico do solo (φp). A partir desse valor, a força requerida aumenta até a mobilização do ângulo de atrito do estado crítico (φcr). Já a força disponível no reforço aumenta continuamente com o desenvolvimento de deformações como mostrado na Figura 2.22b e o equilíbrio acontece com a interseção das duas curvas mostradas na Figura 2.22c (ponto B).

Considerando o conceito de compatibilidade de deformação, caso o equilíbrio em curto prazo entre a força requerida e a disponível no reforço seja estabelecido

antes da mobilização do ângulo de atrito de pico do solo, quando o sistema começar a deformar pela tendência à fluência do reforço, o acréscimo de deformação permitirá a mobilização de um maior ângulo de atrito do solo até que o pico seja atingido. A maior mobilização de resistência do solo provocará uma redução da força requerida no reforço (McGOWN et al., 1998). Assim, essa redução irá resultar em menores deformações ao longo do tempo já que uma menor carga no reforço implica menor fluência.

FIGURA 2.22 – Curva de compatibilidade para determinação do equilíbrio em solos reforçados (a) ângulo de atrito mobilizado – deformação lateral (b) força – deformação no reforço (c) curva de compatibilidade de deformação (McGOWN et al, 1998).

Uma outra situação possível corresponde ao estabelecimento do equilíbrio inicial com a mobilização de um ângulo de atrito entre o valor de pico e o correspondente ao estado crítico. Nesse caso, embora não citado por McGOWN et al. (1998), a carga no reforço aumentaria ao longo do tempo. Por último, considerando a situação hipotética correspondente à mobilização de um ângulo de atrito em curto prazo correspondente ao estado crítico poder-se-ia esperar deformações ao longo do tempo, de fato, sob carga constante.

2.1.3.4.2.2 Características de fluência do solo confinante

WU & HELWANY (1996) investigaram a interferência da fluência do solo na fluência dos geotêxteis, utilizando o equipamento mostrado na Figura 2.14. Como mostrado anteriormente, o elemento de solo reforçado, composto por um reforço entre duas camadas de solo, era solicitado mediante a aplicação de uma carga vertical

constante na superfície da massa de solo. As deformações do geotêxtil, ao longo do tempo, foram acompanhadas por meio de strain gages enquanto a força atuante no reforço após a aplicação da carga foi estimada através da deformação inicial dos

strain gages.

Nesse estudo, dois ensaios foram conduzidos utilizando-se um geotêxtil de polipropileno não tecido termoligado cujo comportamento, segundo WU & HELWANY (1996), não apresenta efeito de confinamento em virtude da tensão confinante e de uma possível imbricação de partículas na estrutura da manta. Primeiramente, utilizou-se uma areia, em seguida, uma argila (caolinita) com grande tendência a apresentar fluência.

Os resultados mostraram que as deformações iniciais do geotêxtil em ambos os casos foram semelhantes às obtidas em ensaios com o geotêxtil isolado. No entanto, as deformações ao longo do tempo foram bem diferentes das obtidas com o material isolado. Segundo os autores, no caso da areia confinando o geotêxtil, o solo tem a tendência de se deformar mais lentamente que o geotêxtil e a deformação para um tempo igual a 43200 min foi aproximadamente quatro vezes menor em relação ao ensaio com o geotêxtil isolado. Já para a argila, o solo tem a tendência de se deformar mais rapidamente que o geotêxtil. Considerando um tempo de 2700 min, a deformação obtida foi 2,5 vezes superior à obtida com o material em isolamento.

De acordo com os resultados, a deformação do geotêxtil com o tempo foi significativamente afetada pela presença do solo. Segundo WU & HELWANY (1996), se o solo confinante tem a tendência de se deformar mais rapidamente que o reforço, o geossintético irá restringir a deformação do solo em virtude do atrito e adesão existente entre ambos. Situação inversa ocorre, caso o geossintético tenha a tendência de se deformar mais rapidamente que o solo.