E STUDOS DE A LAGIYAWANNA ET AL . (2001)

3.4.7.1. Introdução / Objectivos do estudo

Alagiyawanna et al. (2001) estudaram a influência das barras transversais e longitudinais de geogrelhas muito extensíveis quando sujeitas ao arranque, durante a sua deformação. Levaram a cabo uma série de ensaios de arranque utilizando provetes de um tipo de geogrelha muito extensível, com diferentes razões entre barras longitudinais e transversais, para investigar a sua influência no comportamento ao arranque das geogrelhas, quando confinadas por areias densas e soltas.

Geralmente considera-se que a resistência ao arranque de uma geogrelha é fornecida pelo atrito mobilizado na superfície lateral das barras longitudinais e transversais e pela resistência passiva mobilizada nas barras transversais (Jewell et al., 1985) e, sendo assim, para o estudo dos mecanismos de arranque de geogrelhas, é importante conhecer o seu comportamento.

Têm sido apresentadas várias expressões empíricas para estimar a resistência ao arranque de geogrelhas baseadas nos resultados de ensaios de arranque com geogrelhas relativamente inextensíveis (Jewell et al., 1985; Bergado et al., 1996), que geralmente consideram a influência das dimensões físicas do reforço, da tensão normal aplicada e do ângulo de atrito interno do solo. Para além disso, tem-se considerado que todas as barras transversais ao longo do comprimento do reforço contribuem igualmente para a resistência ao arranque. Estas estimativas podem fornecer valores razoáveis da resistência ao arranque para geogrelhas quase inextensíveis, visto que os deslocamentos se distribuem por todo o comprimento dos reforços.

Contudo, no caso de geogrelhas muito extensíveis, a estimativa da resistência ao arranque através daquelas expressões torna-se bastante complicada, visto que a deformação ao longo do seu comprimento varia significativamente, sendo a deformação da geogrelha junto à pega bastante superior à da extremidade oposta (Ochai et al., 1996; Sugimoto et al., 2001).

Este estudo pretende contribuir para a aquisição de conhecimentos relativos à contribuição das barras longitudinais e transversais no comportamento de uma geogrelha ao arranque, através da realização de ensaios de arranque de geogrelhas com diferentes percentagens de barras transversais e longitudinais, aliados à metodologia de raio-X que permitiu a visualização dos movimentos da areia em redor da geogrelha durante o arranque da mesma.

Os ensaios foram realizados com uma tensão de confinamento constante ao nível da interface de 49kN/m2 e a uma velocidade de 1 mm/min, até ser atingida a rotura da geogrelha ou um deslocamento máximo de 100 mm.

3.4.7.2. Materiais utilizados

O solo utilizado foi uma areia de sílica disponível no Japão (No. 5), com a granulometria apresentada na Figura 3.17 e com as propriedades que constam no Quadro 3.19.

As amostras de areia densa foram preparadas a um índice de compacidade de 70,6% e as amostras de areia solta a um índice de compacidade de 41,1%.

Figura 3.17 – Distribuição granulométrica da areia (adaptado de Alagiyawanna et al., 2001).

Quadro 3.19 – Propriedades da areia de sílica utilizada (adaptado de Alagiyawanna et al., 2001).

Propriedades Valores

Coeficiente de uniformidade, CU 2,09 Densidade das partículas sólidas, Gs 2,64 Peso volúmico seco máximo, γdmáx (kN/m3) 17,26 Peso volúmico seco mínimo, γdmin (kN/m³) 14,46

Teor em água, w (%) 0,1

Ângulo de atrito para D_r =40% (°) 24,2 Ângulo de atrito para Dr =70% (°) 29,9

Dr – Densidade relativa da areia.

As características da geogrelha muito extensível utilizada no estudo são apresentadas no Quadro 3.20.

Quadro 3.20 – Propriedades da geogrelha (adaptado de Alagiyawanna et al., 2001).

Dimensões1 (mm) Tamanho da amostra (mm) N.º de barras Resistência2 (kN/m) ^E 3 a 3% Rigidez

Long. Trans. Comp. Larg. Long. Trans. Long. Trans. (kN/m2) (kN/m)

28 38 500 300 8 19 11,8 17,7 3,14×10⁶ 285,6

1

O ensaio para o provete de geogrelha com a quantidade original de barras considera-se o caso de base. Foram também realizados ensaios com 50% e 25% de barras longitudinais, mantendo a totalidade das barras transversais, para investigar o efeito das barras longitudinais. Da mesma forma, foram ensaiadas amostras com 25% e 50% de barras transversais e 100% de barras longitudinais para estudar a influência das barras transversais. A Figura 3.18 apresenta as diferentes configurações das geogrelhas ensaiadas.

Figura 3.18 – Configurações das geogrelhas ensaiadas (adaptado de Alagiyawanna et al., 2001).

3.4.7.3. Principais conclusões

Dos resultados do estudo tiraram-se várias conclusões, como se expõe de seguida.

• A mobilização da resistência na interface depende da deformação da geogrelha, crescendo linearmente até um nível de deformação de 3-4% e depois decrescendo a um ritmo relativamente lento até à rotura, pois, a partir de um certo nível de tensão, ocorrem derrapagens e elevados deslocamentos relativos entre a areia e a geogrelha.

• As zonas de influência das barras longitudinais tornam-se isoladas com o aumento do espaçamento entre as mesmas, devido à baixa rigidez à flexão das barras transversais, que lhes permite deformarem-se durante o arranque, no caso de as barras longitudinais se apresentarem mais afastadas.

• A mobilização da resistência passiva de uma barra transversal depende do deslocamento da geogrelha na zona dessa barra e o efeito de uma barra transversal pode considerar-se independente, já que a soma das contribuições de cada barra transversal está em concordância com a resistência passiva total mobilizada na interface.

• Acerca dos mecanismos de mobilização dos efeitos das barras transversais e longitudinais concluiu-se o seguinte:

1) para um pequeno deslocamento frontal da geogrelha, a resistência passiva das barras transversais aumenta rapidamente;

2) de seguida, a resistência ao corte na superfície das barras longitudinais e a resistência passiva mobilizada nos nós devido ao aumento de espessura cresce continuamente, enquanto o incremento da resistência passiva das barras transversais é pequeno;

3) a partir do momento em que começa a ocorrer a extensão da geogrelha, os incrementos da resistência ao corte das barras longitudinais e da resistência passiva mobilizada nos nós são diminutos, enquanto a resistência passiva das barras transversais aumenta gradualmente até à rotura.

• No caso de geogrelhas muito extensíveis, durante a fase de deformação, o contributo das barras longitudinais para a resistência ao arranque é mais preponderante do que o das barras transversais, visto que a ocorrência de um grande alongamento da geogrelha restringe a mobilização do efeito total das barras transversais.