INTRODUÇÃO 1.1. OBJETIVOS GERAIS
A superação de desafios crescentes na implantação de grandes obras civis, em locais ou em terrenos que apresentam características geotécnicas inadequadas, tem sido possível mediante várias tecnologias de estabilização e reforço dos solos. Neste contexto, os materiais sintéticos têm ocupado um espaço especialmente importante, conjugando à simplicidade dos aspectos construtivos, múltiplas funções de atuação, incluindo drenagem, filtração, separação, reforço, proteção e impermeabilização.
Como elementos de reforço, os geotêxteis e as geogrelhas são os geossintéticos mais comumente utilizados e, em função da natureza distinta entre eles, a interação com o solo adjacente e os mecanismos de ruptura e de deformabilidade de estruturas de solos reforçados com estes materiais envolvem tratamentos diferenciados e específicos.
No Brasil, a par um amplo processo de divulgação destas tecnologias junto à comunidade geotécnica, a utilização de geossintéticos como elementos de reforço é ainda muito incipiente e limitada a iniciativas localizadas. A título de exemplo, o Brasil responde por cerca de 1% do consumo mundial de geossintéticos (Maroni, 1992 em Palmeira, 1995), quantitativo muito inferior às demandas atuais dos Estados Unidos e dos principais países europeus.
Assim, torna-se bastante expressiva a iniciativa do DER/MG em estabelecer a metodologia de reforço de solos com geossintéticos como alternativa corrente em projetos de estabilização de taludes rodoviários. Embora estas obras não contem efetivamente com procedimentos de projeto e de controle executivo mais refinados que os das obras convencionais, a experiência adquirida permitiu a generalização da prática a concepções distintas, envolvendo diferentes padrões de projetos.
Esta prática incorpora impactos tanto tecnológicos quanto econômicos e isto pode ser facilmente explicitado pela abrangência de sua aplicação, considerando o
potencial de sua aplicação a toda a malha viária do país, uma das mais extensas do mundo e fortemente condicionada por uma geomorfologia de relevos acidentados.
Face a esta realidade, este trabalho buscou estabelecer, sob bases conceituais e parâmetros de análise melhores quantificados e mais realísticos, uma avaliação crítica dos procedimentos de projeto, execução e monitoramento das obras em solos reforçados com geossintéticos, implantadas recentemente pelo Departamento de Estradas de Rodagem em Minas Gerais. Nesta abordagem, foram considerados os seguintes empreendimentos:
1. Encontros do viaduto no km 12 da MG 123, sobre a estrada de ferro Vitória- Minas (EFVM), próximo à cidade de Rio Piracicaba;
2. Aterro reforçado da Variante da Ingá, situado no km 510,24 da BR 381, rodovia Fernão Dias, próximo à cidade de Igarapé;
3. Aterro reforçado das obras de duplicação da MG 030, situado no km 16, entre as cidades de Belo Horizonte e Nova Lima.
Na formulação proposta, estes projetos foram avaliados de acordo com as suas premissas originais e reformulados com base na proposição de critérios mais realistas em termos da adoção dos parâmetros de resistência dos solos, dos reforços e da interação solo-reforço, dos métodos de dimensionamento e dos processos construtivos. A sistematização das correlações então implementadas possibilitou uma reanálise global das metodologias de projeto e execução com impactos relevantes no custo final das obras. Este aspecto constitui, sem dúvida, o fator de maior repercussão na difusão da tecnologia do reforço com produtos sintéticos aos aterros e taludes na malha viária de todo o país.
1.2- ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO
O trabalho é dividido em dez capítulos com a seguinte distribuição:
No capítulo 1, faz-se uma abordagem geral sobre a natureza e os objetivos do trabalho proposto.
O capítulo 2 consiste em uma apresentação abrangente dos princípios que regem a utilização de materiais sintéticos em estruturas de solos reforçados. Assim são citados os tipos mais comuns dos geossintéticos e descritas as suas propriedades de maior
relevância como elementos de reforço. São abordados os mecanismos de ruptura e os critérios específicos para o dimensionamento e a análise da estabilidade interna de estruturas de solos reforçados com geossintéticos, bem como apresentados aspectos principais das metodologias construtivas.
No capítulo 3, faz-se uma descrição geral das obras analisadas neste estudo, considerando suas características de natureza, localização, geometria, materiais utilizados, métodos construtivos e critérios de projeto.
O capítulo 4 compreende a descrição dos métodos computacionais utilizados no dimensionamento destas estruturas, em termos de projeto (pelo DER/MG) e da presente pesquisa (programa ReSlope). São expostos inicialmente os princípios dos dimensionamento de estruturas de solos reforçados com base nos métodos de equilíbrio limite, compreendendo análises de estabilidade interna, externa e global da estrutura e ainda análises de deformabilidade (método de Jewell e Milligan, 1989), que são utilizados na previsão dos deslocamentos das faces de estruturas de solos reforçados.
No capítulo 5, são apresentados os resultados dos ensaios preliminares de caracterização dos materiais constituintes (solos e geotêxteis). Para os solos, foram investigadas as propriedades granulométricas, densidade dos grãos, limites de consistência e parâmetros de compactação com energia tipo Proctor Normal. Para os geotêxteis, foram executados ensaios de tração do tipo “faixa larga”, para caracterização da resistência intrínseca destes materiais, a par suas aplicações geotécnicas em obras de reforço.
No capítulo 6, são apresentados os resultados dos ensaios de cisalhamento direto, realizados nas interfaces solo/solo e solo/geossintético, com base nas configurações adotadas nos projetos analisados. São explicitados os procedimentos de ensaio, velocidades de cisalhamento adotadas, parâmetros de resistência (c’ e φ’) do solo e os de interface (cg e φg) obtidos, bem como os fatores de adesão (a) e os fatores de atrito (f) estimados. A série dos ensaios buscou contemplar as faixas de tensões atuantes no campo.
No capítulo 7, são apresentados os resultados dos ensaios de tração confinada realizados para as interfaces em estudo. Após a descrição básica do equipamento utilizado, são apresentados os procedimentos dos ensaios, velocidades aplicadas, as
etapas de preparação dos corpos de prova, a instrumentação utilizada e os resultados obtidos, expressos na forma de curvas características cargas x alongamentos e rigidez secante x alongamentos, obtidas para uma nova célula desenvolvida que buscou levar em consideração a movimentação da face de uma estrutura de solo reforçado.
No capítulo 8, são discutidos os resultados de diferentes modelos de dimensionamento das obras em estudo, para as condições de projeto e pesquisa, correlacionando os resultados geotécnicos e dos programas implementados, em termos de parâmetros geotécnicos e dos efeitos de confinamento na resistência à tração dos reforços, para deformações específicas de 1% e 5%.
No capítulo 9, são apresentados e discutidos os resultados dos deslocamentos horizontais da face e dos recalques da crista das estruturas analisadas, estimados através dos ábacos propostos por Jewell e Milligan (1989), levando-se em conta os efeitos de confinamento do solo.
No capítulo 10, são estabelecidas as principais conclusões obtidas neste trabalho e propostas sugestões para futuros trabalhos na área de solos reforçados com geossintéticos, de maneira a se otimizar metodologias de projeto e critérios de dimensionamento de tais estruturas.
Finalmente, por se tratar do objetivo primário deste trabalho, é imperativo enfatizar que os procedimentos de análise de estruturas de solos reforçados podem e devem ser orientados por um estudo detalhado e abrangente das características das interfaces solo-geossintéticos. Assim, os parâmetros de interação mecânica obtidos em ensaios de cisalhamento direto e os parâmetros de interface, sob as tensões confinantes atuantes, devem ser cuidadosamente estudados antes da elaboração do projeto final de engenharia, já que são fatores de suma importância no dimensionamento de estruturas de solos reforçados e, com certeza, fundamentais para se conceber estruturas mais econômicas e menos conservativas do que aquelas até então executadas.