Estudo experimental do comportamento de tubos enterrados reforçados com geossintéticos

Abstract

Esta tese apresenta uma avaliação do desempenho mecânico de um tubo flexível enterrado inserido em solos não reforçados e reforçados com geossintéticos submetidos à aplicação de uma sobrecarga superficial. Este estudo se mostra muito relevante em virtude da vasta aplicação deste sistema de transporte para atender às necessidades da sociedade e das indústrias. No entanto, estas estruturas, quando instaladas enterradas, podem estar sujeitas a danos causados pela movimentação da massa de solo e interferências externas, como sobrecargas e escavações. Nesta tese foram realizados ensaios em modelos (escala 1:3,5) e simulações numéricas utilizando o Método dos Elementos Finitos. Nos ensaios em laboratório, utilizou-se um tubo de PVC com 200 mm de diâmetro enterrado em um solo não coesivo e diferentes tipos de geossintéticos foram analisados como elementos de reforço. Os materiais de reforço utilizados foram quatro geogrelhas e um geotêxtil tecido, com rigidez à tração variando entre 34 kN/m2 e 2000 kN/m2. Além disso, foram considerados três arranjos geométricos para instalação dos geossintéticos nos ensaios reforçados, sendo eles: em camada horizontal, U invertido e envelopado. Portanto, foram realizados ensaios nas condições não reforçada e reforçada onde foram monitorados os deslocamento da placa de carregamento, as tensões verticais e horizontais no solo, os deslocamentos e deformações da parede do tubo e as deformações no reforço. Posteriormente, algumas condições de ensaios foram retro-analisadas utilizando-se o programa Plaxis 2D. Os resultados dos ensaios experimentais mostraram efeitos benéficos quanto à inserção do reforço no maciço com tubo enterrado. A eficiência do reforço depende do tipo de arranjo considerado e de suas propriedades físicas e mecânicas. Dentre os arranjos analisados, pôde-se constatar que o arranjo envolvendo completamente o tubo mostrou o melhor desempenho. Além disso, o arranjo envelopado proporcionou reduções significativas nos valores de tensões no solo, assim como nos deslocamentos, deflexões e deformações do tubo flexível testado. A geogrelha com maior abertura da malha apresentou menor eficiência dentre os reforços devido à passagem de partículas de solo por sua abertura durante os testes. De modo geral, as simulações numéricas mostraram que os resultados previstos reproduziram os padrões dos resultados experimentais, mas alguns desvios significativos entre previsões e medições foram observados.