O estudo do efeito do tipo de solo no comportamento de geogrelhas submetidas ao arrancamento é geralmente feito considerando-se duas classes extremas de solos: os granulares e os argilosos. A maioria dos solos empregados na engenharia geotécnica se situa numa classe intermediária, apresentando características comuns aos solos argilosos e aos granulares, devendo ser encarados como possuindo as propriedades de ambos, diferenciando-se pela ponderação das características de uma ou outra classe.
Alguns resultados de ensaios de arrancamento em geogrelhas inseridas em diferentes tipos de solo, obtidos por Chang et. al., (1995), mostram que as discrepâncias encontradas entre solos granulares em comparação aos solos finos se devem principalmente ao tamanho dos grãos que preenchem os vazios das geogrelhas.
A Figura 2.12 compara a resistência total de duas grelhas sob diferentes tensões normais e em diferentes solos. A resistência ao arrancamento das grelhas aumenta com o aumento do confinamento, mas as taxas de crescimento são diferentes dependendo do tipo de solo. Os solos arenosos fornecem maiores taxas de crescimento enquanto o solo fino as menores. O atrito solo–geogrelha, o atrito interno do solo e os fatores de capacidade de carga estão intimamente relacionados com a resistência ao arrancamento. Os fatores de capacidade de carga crescem com o aumento do ângulo de atrito interno do solo e, consequentemente, a resistência ao arrancamento também cresce (Chang et. al., 1995).
Figura 2.12- Resistência ao arrancamento em função da tensão confinante, para vários solos (Chang et. al., 1995).
a- Solos granulares
A análise da resistência ao arrancamento de solos granulares é sempre feita considerando-se uma condição drenada, sendo mais simples e mais geral que para os solos argilosos, pois são consideradas apenas as parcelas devido ao atrito e à resistência passiva do solo, desprezando-se a adesão de interface e as poro–pressões.
Para o caso de solos granulares, a abertura das geogrelhas pode permitir que partículas de solo encaixem-se entre as nervuras, aumentando assim sua resistência ao arrancamento. A resistência da interface solo–geogrelha depende do tipo de solo, da rugosidade da superfície da geogrelha e do confinamento, enquanto que a contribuição da resistência passiva do solo para a resistência ao arrancamento global depende de muitos fatores assim como a tensão de confinamento, a geometria da geogrelha, a razão de diâmetros (a razão entre o tamanho médio dos grãos do solo e o tamanho das aberturas da geogrelha), etc. (Farrag et al., 1993).
Solos granulares bem graduados oferecem, ainda, uma resistência maior que os solos mal graduados, pois além dos solos bem graduados apresentarem um melhor intertravamento entre os seus grãos, os grãos maiores deslizam com maior dificuldade quando empurrados pelos elementos transversais. Os grãos maiores movimentam-se de encontro os grãos menores formando progressivamente uma massa firme de solo em frente aos elementos transversais, o que promove uma maior resistência passiva e, por conseqüência, uma maior resistência ao arrancamento.
Lopes & Moutinho, (1997) realizaram ensaios de arrancamento em geogrelhas utilizando dois tipos de solos granulares: um arenoso e um areno–pedregulhoso e verificaram que o solo areno–pedregulhoso promove uma resistência ao arrancamento na ordem de 50% maior que a do solo arenoso. Verificaram ainda que, quando se aumenta a densidade do solo, a sua resistência ao arrancamento também aumenta, o que pode ser traduzido como a possibilidade de redução do comprimento de ancoragem do reforço em estruturas de solo reforçado.
b- Solos coesivos
Em solos coesivos saturados, o surgimento e a dissipação de pressões neutras na interface solo–inclusão tem influência direta na resistência ao arrancamento. Os parâmetros de projeto para as condições de curto prazo, não drenadas, e de longo prazo, drenadas, devem ser convenientemente avaliados para que se desenvolvam projetos racionais.
Christopher & Berg (1990) estudaram o arrancamento de geogrelhas em diferentes solos coesivos em condições drenadas e não drenadas. Seus resultados indicam que a variação do teor de umidade resulta significativas variações na resistência ao arrancamento. Os autores fazem ainda uma série de inferências a respeito do arrancamento de geogrelhas em solos finos:
· é necessário mensurar os deslocamentos ao longo do comprimento do reforço para se obter uma exata interpretação dos resultados do ensaio de arrancamento em argilas, especialmente para testes de longo prazo, visto que as pressões neutras ao longo da inclusão variam com o tempo;
· a dissipação das pressões neutras ao longo do comprimento da geogrelha ensaiada deve ser medida para avaliação exata dos parâmetros de arrancamento e;
· os métodos usuais de projeto são aparentemente conservativos na avaliação do arrancamento em solos finos, pois se despresa a coesão do solo.
Ingold (1980) admitiu que a resistência ao arrancamento de uma geogrelha em condições não drenadas poderia ser expressa por uma equação de formato similar à
postulada para resistência ao arrancamento em condições drenadas. Entretanto, Ingold (1983b) mostra que para uma análise em termos de tensões totais, é necessário se considerar os efeitos de adesão na área superficial da grelha paralela à direção da força de arrancamento. Assim, a força T de arrancamento pode ser expressa como:
s u u c c a c a N T = × ×S +a× ×S (2.9) sendo Sa é o somatório das áreas dos elementos normais à direção do arrancamento e Sas o somatório das áreas superficiais dos elementos paralelos à direção do arrancamento. O coeficiente a é o fator de adesão superficial.
O fator de adesão aparente a*, definido como a relação da tensão de cisalhamento na superfície total (área cheia mais vazios) e a resistência não drenada ao cisalhamento, pode ser determinado experimentalmente e tem a seguinte forma:
) ( 2 * u c A T × = a (2.10) sendo A a área total da geogrelha embutida no solo podendo-se também, pela combinação das equações, ser dado por:
(
)
A a a Nc s × S × + S × = 2 * a a (2.11) O valor de a* obtido pelas Equações 2.10 e 2.11 é um limite superior para o fator de adesão. O autor admite, entretanto, que a teoria apresentada é muito básica e negligencia uma série de pontos importantes como, por exemplo, o efeito da tensão confinante quando o espaçamento dos elementos transversais está abaixo de um valor crítico e também o espaçamento entre elementos longitudinais, que devem estar coerentes com a resistência da grelha, suficiente para transmitir altas cargas de arrancamento.Apesar da aparente simples obtenção do parâmetro a, o seu uso no dimensionamento de estruturas em solo reforçado requer pesquisas adicionais. Ingold (1983b) investigou os parâmetros de cisalhamento de geogrelhas segundo três tipos de ensaios: arrancamento, cisalhamento direto e cisalhamento com o reforço inclinado em
relação ao plano de corte. Seus resultados indicam que os fatores de adesão são altamente dependentes do método do teste, sendo que o ensaio de arrancamento fornece os menores valores.