Modelagem e análise de tensões

Seguindo o processo da pesquisa, foram feitas as análises de tensões por meio da análise global do solo em cada um dos segmentos, a fim de verificar os fatores de segurança para o ponto mais crítico de cada um dos segmentos. Foram aplicados dois tipos de geometria, em um primeiro instante, ela estará com a sua geometria completa, com as bermas de equilíbrio em suas laterais e em um segundo momento, será analisada com as bermas sobrepostas, simulando possíveis aterros em seu contorno. Abaixo será explicado quanto os parâmetros adotados para cada camada de solo e através de imagens geradas pelo software GeoStudio, será mostrado o comportamento dos aterros em cada uma das situações.

Tabela 4 - Parâmetros aplicados para cada tipo de solo

TIPO DE SOLO 𝜸_𝒏𝒂𝒕 𝝓′ 𝒄′

ARGILA MUITO MOLE _{15,43 kN/m³ - 7,2kPa}

AREIA MÉDIA A FINA _{19 kN/m³ 25° -}

ATERRO _{18,57 kN/m³ 25° 18kPa}

TURFA _{15,43 kN/m³ - 7,2kPa}

Fonte: do autor (2019)

A tabela 3 mostra os parâmetros aplicados para cada um dos tipos de solo encontrados e utilizados para as análises. As camadas de pavimento foram consideradas como sobrecargas aplicadas sobre o aterro, sendo utilizados 18kN/m³ para o pavimento asfáltico e 26,54kN/m³ para brita graduada e macadame seco. Além do pavimento, foram consideradas cargas de 40,1kN, simulando um caso de tráfego pesado. A seguir será analisado a primeira situação encontrada, onde por meio da análise global, será mostrado o ponto de ruptura do aterro, bem como seu fator de segurança.

Figura 24 - Segmento A, ponto crítico analisado com suas profundidades de solo.

Fonte: do autor (2019)

Acima tem-se o primeiro ponto analisado, sendo ele no segmento A, as geometrias com a cor verde expressam argila muito mole a mole escura, a azul areia fina a média e a cor marrom o aterro. As setas indicam os pontos de tráfego na pista de rolamento, sendo aplicado os valores de carga citados anteriormente. Pode-se observar a grande faixa de solo mole nessa região, chegando a 45m de argila muito mole.

Figura 25 - Análise global do ponto crítico no segmento A com sua geometria completa.

Fonte: do autor (2019)

A figura 25, representa a análise global do ponto mais crítico do segmento A, nele pode-se verificar o ponto de ruptura e o fator de segurança (FS) gerado para este aterro. O valor de FS obtido foi de 1,59 e é admissível para o tipo de aterro, uma vez que o FS mínimo para o aterro analisado é de 1,3, por se tratar de um aterro de classe II, segundo DNER/DENIT-PRO 381 (1998). De forma complementar, avaliou-se o a influência de carregamentos circundantes à rodovia, simulando um carregamento rápido como o cenário mais provável. Nesta configuração, o novo aterro sobrepõe-se as bermas de equilíbrio da rodovia, fazendo com que elas percam sua finalidade primária.

Figura 26 - Análise global do ponto crítico no segmento A com as bermas de equilíbrio alteradas.

Fonte: do autor (2019)

Com a análise global da geometria feita, observou-se a queda no valor de FS, onde o mesmo para essa situação ficou estabelecido em 1,157, um valor 27,23% menor em

relação a primeira situação e abaixo do FS mínimo estabelecido para o aterro. Os valores encontrados, chamam atenção para a importância do acompanhamento posterior a finalização da obra e os cuidados que devem ser tomados ao se construir em seu entorno.

A seguir será verificado o ponto crítico do segmento B.

Figura 27- Segmento B, ponto crítico analisado com suas profundidades de solo.

Fonte: do autor (2019)

Neste ponto, tem-se uma camada menor de solo se comparado ao anterior. Nele observou-se uma profundidade de 2,5m de turfa e 23m de argila muito mole a mole escura. A altura de aterro utilizada em todas as análises foi de 4,5m.

Figura 28 - Análise global do ponto crítico no segmento B com sua geometria completa.

Fonte: do autor (2019)

A figura 28, expressa a análise global do ponto mais crítico do segmento B, onde o valor de FS obtido foi de 1,599, se mantendo acima do mínimo estabelecido para o aterro. A seguir será analisado o aterro nas mesmas condições da análise anterior.

Figura 29- Análise global do ponto crítico no segmento B com as bermas de equilíbrio alteradas.

Fonte: do autor (2019)

O valor de FS obtido para esta situação ficou em 1,024, um valor bem abaixo do FS mínimo estabelecido para o aterro e 35,96% menor em relação ao obtido na análise anterior, com a geometria completa. Mais uma vez é nítido verificar a importância dos cuidados a serem tomados ao entorno da rodovia.

Seguindo as análises, será analisado o segmento C, este é o segmento com maior extensão e grande concentração de solo mole, assim como no segmento A.

Figura 30 - Segmento C, ponto crítico analisado com suas profundidades de solo.

Fonte: do autor (2019)

Neste ponto observa-se mais uma vez os tipos de solo turfa e argila muito mole a mole escura, solos bastante suscetíveis a variação de volume por meio de cargas aplicadas sobre eles.

Figura 31- Análise global do ponto crítico no segmento C com sua geometria completa.

Fonte: do autor (2019)

Nesta análise obteve-se um FS de 1,597, ainda aceitável para o tipo de aterro analisado e acima do valor obtido para o ponto do segmento A. A seguir, será mostrado a análise da geometria do ponto sem a bermas de equilíbrio.

Figura 32 - Análise global do ponto crítico no segmento C com as bermas de equilíbrio alteradas.

Para este ponto obteve-se uma queda de 27,61% no valor de FS, sendo o valor real obtido de 1,156, este valor não é aceitável, uma vez que está abaixo do FS mínimo estabelecido para o tipo de aterro.

Em seguida será analisado o ponto do segmento D, este é o último ponto analisado na pesquisa e o menos crítico, se comparado aos pontos anteriores.

Figura 33 - Segmento D, ponto crítico analisado com suas profundidades de solo.

Fonte: do autor (2019)

Este ponto é constituído somente por argila muito mole a mole escura, chegando a uma profundidade máxima de 8m.

Figura 34 - Análise global do ponto crítico no segmento D com sua geometria completa.

Fonte: do autor (2019)

Com a análise global deste ponto, foi obtido o maior valor de FS entre todos os pontos analisados, sendo ele de 1,6 para a geometria completa. A seguir será apresentada a análise do mesmo ponto para a geometria sem as bermas de equilíbrio.

Figura 35 - Análise global do ponto crítico no segmento D com as bermas de equilíbrio alteradas.

Fonte: do autor (2019)

Com a última análise feita, o valor de FS obtido foi de 1,137, este valor encontra- se abaixo do mínimo permitido para o aterro e mais uma vez evidência a importância de uma geometria bem pensada para este tipo de região.

Após analisar todos os pontos, pode-se verificar a importância de um bom planejamento quanto as medidas construtivas a serem empregadas nesta região, uma vez que a estabilização de aterros sobre esses tipos de solo não é tarefa fácil, devido a sua grande variação de volume.

5 CONCLUSÃO

A metodologia aplicada neste estudo possibilitou delimitar o comportamento geomecânico, para cada um dos pontos mais críticos da rodovia, pontos estes, tidos como os mais problemáticos, em função das suas camadas e profundidades de solo. Por meio dos valores medidos nas placas de recalque foi possível estabelecer o comportamento para cada trecho medido, facilitando a divisão dos quatro trechos analisados.

Os fatores de segurança encontrados com as modelagens geotécnicas, ficaram entre 1,59 e 1,6, cerca de 23% acima do FS mínimo estabelecido para os aterros da rodovia, que é de 1,3. Já com as suas geometrias alteradas, com as bermas de equilíbrio na situação carregada, cenário este proposto por esta pesquisa, estes valores foram de 1,024 a 1,157, valores não aceitáveis para os aterros em questão e que chamam a atenção quanto a necessidade de precauções a serem tomadas em construções no entorno da rodovia. Com base nas modelagens pôde-se também verificar a estabilidade da rodovia e constatar que o cenário atual é perfeitamente aceitável, uma vez que todos os valores de FS obtidos em sua geometria atual ficaram acima do FS estabelecido por norma.

É válido lembrar que todas as análises feitas não levam em consideração possíveis intervenções geotécnicas para a estabilização dos aterros, caso isso seja feito os valores encontrados tendem a aumentar consideravelmente.

Como os cenários propostos no decorrer da pesquisa mostram que problemas por meio de construções no entorno da rodovia podem ser gerados, fazendo com que as bermas de equilíbrio possam perder sua finalidade, é de suma importância que medidas construtivas tomadas no entorno da rodovia, não alterem as condições atuais dela, uma vez que isso acontecer, poderá desestabilizar a rodovia e em sua pior situação tornando-a inutilizável por conta disso.

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