CASAGRANDE (2001) - Estudo do Comportamento de um Solo Reforçado com Fibras de Polipropileno...

7/22/2019 CASAGRANDE (2001) - Estudo do Comportamento de um Solo Reforado com Fibras de Polipropileno Visando o U

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ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE UM SOLO REFORADO COM FIBRAS DE

POLIPROPILENO VISANDO O USO COMO BASE DE FUNDAES

SUPERFICIAIS

MICHLE DAL TO CASAGRANDE

Dissertao apresentada ao corpo docente do Programa de Ps-Graduao em

Engenharia Civil da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul,

como parte dos requisitos para a obteno do grau de Mestre em Engenharia.

Porto Alegre

Maro de 2001


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Esta dissertao foi julgada adequada para a obteno do ttulo de MESTRE EM

ENGENHARIA e aprovada em sua forma final pelo orientador e pelo Programa de Ps-

Graduao em Engenharia Civil / UFGRS.

___________________________________________

Prof. Nilo Cesar Consoli

Orientador

___________________________________________

Prof. Francisco de Paula Simes Lopes GastalCoordenador do PPGEC

BANCA EXAMINADORA

- Prof. Alexandre Benetti ParreiraD.Sc. Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro

- Prof. Anna Laura Lopes da Silva NunesPh.D. Universidade de Montreal Canad

- Prof. Antnio ThomD.Sc. Universidade Federal do Rio Grande do Sul

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Dedico este trabalho aos

meus pais, Nestor e Mirta

e memria dos meus avs,

Fioravante e Margrit Dal To

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AGRADECIMENTOS

Eu acreditei que conseguiria chegar aqui durante esses dois anos de mestrado...Agora chegou o momento de registrar aqui as pessoas que de uma forma ou de outra tiveram

uma participao fundamental para que essa dissertao chegasse ao fim.

Na realidade, essa pesquisa teve seu incio h quatro anos atrs, quando pelas mos

dos Profs. Antnio Thom, Roberto Naime, e Andr Geyer comecei o aprendizado da

Mecnica dos Solos e de Fundaes, realizando o trabalho de concluso de curso, na UPF.

Agradeo a estes professores tambm por terem oportunizado meu ingresso no

PPGEC/UFRGS. Muito obrigado pelo incentivo e pela confiana em mim depositados!

Agradeo de uma forma muito especial ao meu orientador e, sobretudo amigo, Prof.

Nilo Cesar Consoli, pelo tamanho interesse e dedicao, pela disponibilidade, pelo otimismo e

entusiasmo sempre presentes nas conversas a cada resultado obtido, pela fora e pelo apoio

nas horas difceis... Pelas idas ao campo experimental, sempre disposto, carregando blocos de

solo-fibra, sujando o carro e tal... E tambm pela seriedade, competncia e profissionalismo

em todos os momentos dessa orientao. Com certeza esse reconhecimento fica presente para

o prosseguimento da minha carreira profissional. Obrigada Nilo!

Um agradecimento super especial fica aos meus colegas e amigos, doutorandos Karla

Heineck e Mrcio Vendruscolo. Eles foram minha luz no fim do tnel. Karla pela imensa

pacincia e disponibilidade em me ensinar e ajudar com os ensaios triaxiais, e principalmente

pela tima amizade e parceria nos congressos! Ao Mrcio tambm pelas ajudas dispensadas

no laboratrio, mas, antes de tudo, pela pacincia e por todos os aprendizados e auxlios com

os ensaios de placa em campo... No tenho nem palavras para agradecer... Valeu mesmo!!

Agradeo a todos os professores do PPGEC/Geotecnia: Nilo Cesar Consoli,

Fernando Schnaid, Anna Laura L. S. Nunes, Luis Antonio Bressani, Adriano Virgilio Bica,

Way Ying Yuk Gehling, Jorge Augusto Pereira Ceratti, Washington Peres Nuez e Carlos

Maciel pelos ensinamentos ministrados e pela amizade adquirida.

Gostaria de agradecer a todos os colegas de mestrado e doutorado em geral, pela

amizade, companheirismo, apoio, alegrias e tristezas... Cito alguns em especial: Hariane

Machado Marmitt (aqui vale um agradecimento pela diviso do apto. durante quase doisanos de muita risada e choro de vez em quando!), Ana Paula Pestana Cardoso e Cristiane

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Schmitt Vieira (pelas madrugadas estudando para a prova do Bressani), e tambm Gioconda

Martinez (quantas risadas!), Mirtes Ramires, Gabriela Maluf Medero (pela parceria nos

congressos), Clarice Bleil, Cristian Castilhos, Leonardo Becker, Marlova Johnston, Mrio

Goulart, Pedro Ferreira, Fernando Mntaras, Giovane Rotta e Marcelo Rigo. No me

esquecendo dos colegas Luciano Specht e Marcos Feuerharmel, que muito me aconselharam e

me encaminharam para o estudo com fibras. Agradeo tambm ao colega e doutorando Pedro

Prietto pelo interesse a pelas ajudas prestadas na concluso da dissertao e no

encaminhamento dos artigos tcnicos. Muito obrigado a todos!

Deixo meus sinceros agradecimentos bolsista de iniciao cientfica Simone

Amador, pelos auxlios no incio da dissertao e principalmente bolsista e amiga Fabola

Silveira, pela dedicao e total responsabilidade nas tarefas de laboratrio. No esquecendode todos os outros bolsistas, pela amizade e ajudas dispensadas, e tambm do bolsista, hoje

mestrando, Vincius de Aguiar, por todos os auxlios tanto no laboratrio como em campo,

ajudando na preparao dos aterros de solo-fibra (que sujeira!), mas principalmente pela

amizade, conversas e muitas risadas!

Aos funcionrios do PPGEC pelo apoio, especialmente ao laboratorista Jair Floriano

da Silva pelas ajudas indispensveis no laboratrio e pela colaborao durante a realizao

dos ensaios de campo, e tambm ao Joo Diniz, pela pacincia, pelas caronas e pelosmuitos auxlios no campo experimental em Cachoeirinha, a ambos meu muito obrigado!

Fitesa Fibras e Filamentos S/A e ao colega Jlio Portella Montardo, pelas

sugestes e pelas fibras gentilmente cedidas para a realizao deste estudo. Ao

PPGEC/UFRGS, CNPq e CAPES pelo auxlio financeiro concedido para a realizao dos

ensaios de campo.

Ao Rodrigo, por toda compreenso, apoio, pacincia, incentivo, carinho, amizade e

amor... Por me ajudar a desfiar as fibras e pela parceria nos ensaios de campo, pois como ele

mesmo disse nunca esperei tanto tempo para ver um pedao de solo romper!. Valeu Rodri!

Agradeo o apoio, incentivo e carinho dos meus avs Fioravante e Margrit, que iriam

se sentir muito orgulhosos por ver mais uma etapa concluda. No esquecendo dos meus avs

Dante e Iria por todo o carinho a mim concedido. Mirna pelas conversas...

Obrigado pai e me... Por todo amor, amizade, carinho e dedicao que sempre

recebi de vocs, pelo apoio e compreenso... Amo vocs, muito, muito!! Ah me, obrigada

pela ajuda com as fibras tambm! Finalmente... Agradeo Deus... Pela vida, por tudo!

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SUMRIO

LISTA DE FIGURAS...............................................................................................................ix

LISTA DE TABELAS..............................................................................................................xi

LISTA DE SIGLAS E SMBOLOS.......................................................................................xii

RESUMO ................................................................................................................................xiv

ABSTRACT .............................................................................................................................xv

CAPTULO 11 INTRODUO......................................................................................................................1

1.1 PROBLEMA E RELEVNCIA DA PESQUISA...........................................................1

1.2 OBJETIVOS....................................................................................................................3

1.3 DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA.......................................................................4

CAPTULO 2

2 REVISO BIBLIOGRFICA..............................................................................................6

2.1 CONSIDERAES INICIAIS.......................................................................................6

2.2 BREVE HISTRICO SOBRE SOLOS REFORADOS...............................................7

2.3 MELHORIA, ESTABILIZAO E REFORO DE SOLOS........................................7

2.4 MATERIAIS COMPSITOS FIBROSOS.....................................................................9

2.5 TIPOS DE FIBRAS UTILIZADAS EM COMPSITOS FIBROSOS.........................12

2.5.1 Fibras Naturais.....................................................................................................122.5.2 Fibras Polimricas...............................................................................................12

2.5.3 Fibras Minerais....................................................................................................14

2.5.4 Fibras Metlicas...................................................................................................15

2.6 MECANISMOS DE INTERAO SOLO-FIBRA......................................................15

2.7 MUDANAS NO COMPORTAMENTO DOS SOLOS DEVIDO INCLUSO

DE FIBRAS....................................................................................................................19

2.7.1 Alteraes nas Caractersticas de Compactao dos Solos...............................242.7.2 Resistncia de Pico................................................................................................25

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2.7.3 Resistncia Ps-Pico..............................................................................................26

2.7.4 Deformabilidade ..................................................................................................26

2.7.5 Variao Volumtrica...........................................................................................27

2.7.6 Modo de Ruptura .................................................................................................27

2.7.7 Condutividade Hidrulica e Outras Propriedades ...........................................28

2.8 PROVA DE CARGA EM PLACA.................................................................................29

CAPTULO 3

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL......................................................................................35

3.1 CONSIDERAES INICIAIS.....................................................................................35

3.2 PROJETO DE EXPERIMENTOS.................................................................................35

3.2.1 Variveis Investigadas ........................................................................................36

3.2.2 Variveis de Resposta..........................................................................................37

3.3 MATERIAIS UTILIZADOS NA PESQUISA..............................................................39

3.3.1 Solo........................................................................................................................39

3.3.2 gua......................................................................................................................41

3.3.3 Fibras....................................................................................................................42

3.4 ETAPA DE LABORATRIO.......................................................................................42

3.4.1 Programa de Ensaios...........................................................................................43

3.4.2 Preparao dos Corpos de Prova.......................................................................43

3.4.3 Ensaios de Compactao.....................................................................................45

3.4.4 Ensaios de Compresso Triaxial........................................................................45

3.5 ETAPA DE CAMPO.....................................................................................................46

3.5.1 Descrio do Campo Experimental....................................................................46

3.5.2 Preparao e Execuo dos Ensaios de Placa....................................................483.5.2.1 Preparao da Cava e Construo das Bases de Fundao............................48

3.5.2.2 Equipamento do Ensaio.................................................................................51

3.5.3 Mtodo de Ensaio.................................................................................................53

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CAPTULO 4

4 APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS DE

LABORATRIO E DE CAMPO.....................................................................................55

4.1 CONSIDERAES INICIAIS.....................................................................................55

4.2 ENSAIOS DE COMPACTAO.................................................................................55

4.3 ENSAIOS DE COMPRESSO TRIAXIAL.................................................................56

4.3.1 Influncia da Tenso de Confinamento e da Incluso de Fibras.....................56

4.3.1.1 Trajetria de Tenses Efetivas.......................................................................57

4.3.1.2 Curvas Tenso-deformao Axial e Variao Volumtrica..........................58

4.3.1.3 Envoltrias e Parmetros de Resistncia.......................................................62

4.3.2 Influncia da Velocidade de Carregamento......................................................66

4.3.3 Comportamento Carga-Descarga-Recarga.......................................................67

4.3.4 Influncia da Umidade e da Incluso de Fibras................................................70

4.3.5 Efeito da Variao do Teor de Fibra..................................................................71

4.3.6 Efeito da Variao do Comprimento de Fibra..................................................73

4.3.7 Efeito da Variao do Ttulo da Fibra...............................................................74

4.4 ENSAIOS DE PLACA COMPORTAMENTO CARGA-RECALQUE....................76

4.5 ENSAIOS TRIAXIAIS - COMPARAO CAMPO / LABORATRIO...................79

CAPTULO 5

5 CONSIDERAES FINAIS..............................................................................................81

5.1 SUMRIO E CONCLUSES......................................................................................81

5.1.1 Quanto aos Ensaios de Laboratrio...................................................................81

5.1.2 Quanto aos Ensaios de Campo...........................................................................84

5.2 SUGESTES PARA FUTUROS TRABALHOS.........................................................85

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..................................................................................86

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LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Disposio fibra/fissura idealizada. (Taylor, 1994)..............................................11

Figura 2.2 Comparao de estaca com elemento de reforo de solo(McGown et al., 1978)..............................................................................................................17

Figura 2.3 Acrscimo de resistncia em funo da inclinao da fibra(Gray & Ohashi, 1983)..............................................................................................................18

Figura 3.1 Localizao da jazida de solo residual de arenito Botucatu (Thom, 1999)........40

Figura 3.2 Curva granulomtrica do solo residual de arenito Botucatu (Thom, 1999)........41

Figura 3.3 Fibras de polipropileno (a) cortadas em comprimento de 24mm;(b) imagem de microscopia eletrnica de varredura com aumento de 90x...............................42

Figura 3.4 Localizao do campo experimental da UFRGS (Ramires, 1993).......................48

Figura 3.5 Mistura dos materiais obtida em betoneira...........................................................50

Figura 3.6 Compactao das camadas sob a viga de reao..................................................51

Figura 3.7 Detalhe do sistema de aquisio de dados............................................................53

Figura 4.1 Curvas de compactao das misturas (Proctor Normal).......................................56

Figura 4.2 Trajetria de tenses do solo de arenito compactado...........................................57

Figura 4.3 Trajetria de tenses do solo reforado com fibras..............................................57

Figura 4.4 Curvas tenso-deformao axial e deformao volumtrica-deformaoaxial para o solo natural compactado.......................................................................................58

Figura 4.5 Curvas tenso-deformao axial e deformao volumtrica-deformaoaxial para o solo reforado (0,5% de fibras de 24mm de comprimento).................................59

Figura 4.6 Comparao entre as curvas tenso-deformao axial e deformaovolumtrica-deformao axial para o solo residual compactado e o solo-fibra.......................61

Figura 4.7 Detalhe - comparao entre as curvas tenso-deformao axial edeformao volumtrica-deformao axial para o solo residual compactadoe o solo-fibra.............................................................................................................................62

Figura 4.8 Envoltria de tenses para o solo residual de arenito compactado e osolo reforado com fibras a 20% de deformao axial............................................................63

Figura 4.9 Variao do mdulo secante a 0,5% de deformao axial com atenso confinante, do solo residual compactado e do solo reforado......................................64

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Figura 4.10 Energias de deformao absorvidas para 20% de deformao axial,com variao da tenso confinante, para o solo residual compactado e o solo reforado.......65

Figura 4.11 Comportamento tenso-deformao e deformaovolumtrica-deformao axial para solo-fibra sob diferentes velocidades de carregamento...67

Figura 4.12 Tipos de comportamento tenso x deformao: (a) linear elstico;(b) no-linear elstico; (c) no elstico ou plstico; (d) rgido perfeitamente plstico;(e) elstico-plstico: (1) perfeitamente plstico; (2) enrijecimento; (3) amolecimento.

(Desai & Christian, 1977).........................................................................................................68

Figura 4.13 - Comportamento tenso-deformao e deformaovolumtrica-deformao axial para solo-fibra em ciclos de carga-descarga-recarga...............69

Figura 4.14 Detalhe comportamento tenso-deformao e deformaovolumtrica-deformao axial para solo-fibra em ciclos de carga-descarga-recarga

em 0,75% de deformao axial.................................................................................................70

Figura 4.15 - Comportamento tenso-deformao e deformao volumtrica-deformao axial em diferentes umidades ao longo da curva de compactao definida,para o solo residual de arenito compactado e solo-fibra..........................................................71

Figura 4.16 - Comportamento tenso-deformao e deformao volumtrica-deformao axial com variao do teor de fibra.......................................................................72

Figura 4.17 - Comportamento tenso-deformao e deformao volumtrica-deformao axial com variao do comprimento de fibra........................................................74

Figura 4.18 - Comportamento tenso-deformao e deformao volumtrica-deformao axial com variao do ttulo de fibra....................................................................75

Figura 4.19 Resultados dos ensaios de placa de 0,30m de dimetro assentessobre camadas de solo residual compactado e do solo-fibra...................................................76

Figura 4.20 Detalhe dos resultados dos ensaios de placa de 0,30m dedimetro assentes sobre camadas de solo residual compactado e do solo-fibra.......................77

Figura 4.21 - Variao do mdulo secante com a carga aplicada nos ensaios de placapara o solo residual compactado e do solo reforado..............................................................78

Figura 4.22 - Comportamento tenso-deformao e deformao volumtrica-deformaoaxial para amostras de campo e de laboratrio do solo compactado e do solo-fibra...............79

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LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 - Variveis investigadas e fixas em ensaios triaxiais..............................................37

Tabela 3.2 Propriedades fsicas do solo residual de arenito Botucatu...................................41

Tabela 4.1 Valores de atrito interno e coeso efetiva do solo e do solo-fibra comvariao da deformao axial..................................................................................................65

Tabela 4.2 Mdulos de deformao secante e energia de deformao absorvida parao solo residual compactado e para o solo reforado com fibras..............................................66

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LISTA DE SIGLAS E SMBOLOS

ABNT Associao Brasileira de Normas TcnicasCID Ensaio triaxial adensado isotropicamente drenado

Cu Coeficiente de uniformidade

CF Comprimento de fibra

DF Dimetro da fibra

D10 Dimetro efetivo

E Mdulo de elasticidade

Edef (20%) Energia de deformao absorvida medida para 20% de deformao

Es (0,5%) Mdulo de deformao secante medido para 0,5% de deformao

Fa Resistncia de atrito mobilizada ao longo da fibra

Ft Resistncia trao da fibra

H Espessura da camada tratada

H/D Relao entre espessura da camada tratada e dimetro da placa

IP ndice de plasticidade

Ln Leitura em um instante n qualquer

Ln-1 Leitura imediatamente anterior leitura LnL1 Primeira leitura aps a aplicao do estgio de carregamento

LC Limite de contrao

LL Limite de Liquidez

LP Limite de Plasticidade

PET Polietileno Tereftalato

TC Tenso confinante

TF Teor de fibra

VC Velocidade de carregamento

c Coeso efetiva do solo

d Dimetro da fibra

dp Dimetro da placa

l/d Fator de forma da fibra

l Comprimento da fibra

p Tenso efetiva normal mdia (Cambridge)

q Tenso desvio (Cambridge)u Poro presso

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ot Umidade tima Proctor Normal

d Umidade tima Proctor Modificado

ngulo de atrito interno de pico

s Densidade real dos gros

d Densidade mxima

Coeficiente de Poisson

crit Tenso de confinamento crtica

a Tenso total axial

r Tenso total radial

'a Tenso efetiva axial

'r Tenso efetiva radial

a

Recalque da placa

Deformao axial

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RESUMO

ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE UM SOLO REFORADO COM FIBRAS DE

POLIPROPILENO VISANDO O USO COMO BASE DE FUNDAES

SUPERFICIAIS

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento mecnico de

camadas de um solo residual areno-siltoso reforado com a adio de fibras de polipropileno

distribudas aleatoriamente na massa de solo, sob carregamento esttico, visando o

assentamento de fundaes superficiais. O estudo se baseou em duas etapas, uma de

laboratrio e outra de campo. O programa experimental de laboratrio consistiu na realizao

de ensaios triaxiais adensados drenados a fim de se estudar o comportamento do solo residual

e de misturas solo-fibra em termos de tenso-deformao-resistncia. Foram analisadas

tenses confinantes, comprimentos, teores e dimetros de fibras de polipropileno. Tambm

foi avaliado o comportamento ao longo de ciclos carga-descarga-recarga para o solo

reforado, a influncia da velocidade de carregamento, bem como o comportamento do solo

residual e do solo-fibra, no somente na umidade tima e densidade mxima, como tambm

nos ramos seco e mido da curva de compactao, obtida sob energia Proctor Normal. Na

etapa de campo foram construdos aterros experimentais com camadas de solo residual

compactado e do mesmo reforado com fibras, e sobre estes foram executadas provas de

carga (placa circular) com o objetivo de avaliar o comportamento carga x recalque de

fundaes superficiais. Uma comparao entre os resultados de ensaios triaxiais realizados

sobre amostras de solo reforado reconstitudas em laboratrio e sobre amostras retiradas em

campo apresentada. A anlise global dos resultados permitiu identificar as alteraesprovocadas pela incluso aleatria de fibras de polipropileno no solo residual de arenito. Os

resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo compactado com e sem reforo fibroso

demonstraram um aumento significativo da capacidade de suporte com a incluso de fibras,

alm de uma reduo considervel dos recalques, quando comparado ao comportamento do

solo residual compactado.

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ABSTRACT

STUDY OF THE BEHAVIOR OF A REINFORCED SOIL WITH POLYPROPYLENE

FIBERS SEEKING ITS USE AS A BASE OF SHALLOW FOUNDATIONS

The objective of this work is study the mechanical behavior of residual silty-sand

soil layers reinforced with polypropylene fibers randomly distributed in the soil mass, under

static loading seeking its as a base of shallow foundations. The study is based on two stages:

laboratory and field. The experimental laboratory program consists of the drained triaxial tests

in order to study the compacted soil and soil-fiber mixtures behavior in stress-strain-strength

terms. Confining pressure, length, content and diameter of polypropylene fibers were

analyzed. The behavior was also evaluated in terms of load-unload-reload cycles and

influence of rate of loading, as well as the behavior of the compacted soil and of the soil-fiber

along the compaction curve obtained under Standard Proctor energy. In the field stage,

experimental embankments were built with layers of compacted residual soil and soil

reinforced with fibers. The load tests were carried out (circular plate) with the objective of

evaluating the load x settlement behavior of shallow foundations. A comparison amongst the

results of the triaxial tests using laboratory and field compacted specimens were presented.

The global analysis of the results allowed to identify changes due to random inclusion of

polypropylene fibers in to the soil. The results of the plate tests on soil layers compacted with

and without fibrous reinforcement demonstrated a significant increase of the support capacity

with fiber inclusion, besides a considerable reduction of the settlement, when compared to the

behavior of the compacted residual soil.

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CAPTULO 1

1 INTRODUO

1.1 PROBLEMA E RELEVNCIA DA PESQUISA

Toda obra de construo civil transfere a carga de sua estrutura para o substrato

atravs de fundaes, que podem ser classificadas como superficiais ou profundas. As

fundaes superficiais transmitem as cargas para o terreno pelas tenses distribudas sob suas

bases. J as fundaes profundas transmitem as cargas pela superfcie lateral dos elementos de

fundao, alm da tenso distribuda sob a base, e suas profundidades de assentamento

excedem duas vezes suas menores dimenses de base. Geralmente, as fundaes superficiais

tm um custo inferior ao das fundaes profundas.

comum na natureza a ocorrncia de materiais que no preencham as condies

ideais para o assentamento de fundaes superficiais, como boa capacidade de suporte e baixa

deformabilidade. A soluo construtiva geralmente empregada em locais com perfis de solo

de baixa capacidade de suporte e alta deformabilidade a execuo de fundaes profundas,

as quais, ou transferem as cargas predominantemente atravs de sua rea lateral, ou so

assentadas em estratos mais resistentes para suportar as cargas de projeto, o que nem sempre

vivel tcnica e economicamente, pois estas fundaes podem vir a ser uma parcela

considervel do custo total da obra.

Sendo o solo natural um material complexo e varivel, comum que este no preencha

total ou parcialmente as exigncias de projeto. Uma alternativa disponvel ao engenheiro

geotcnico para viabilizar tcnica e economicamente a realizao de obras de engenharia

sobre solos pobres remover o material existente no local e substitu-lo por outro com

caractersticas adequadas ou modificar e melhorar as propriedades do solo existente, de modo

a criar um novo material que seja capaz de possibilitar o uso de fundaes superficiais (Ingles

& Metcalf, 1972).


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2

Quando se depara com solos de baixa qualidade, o engenheiro geotcnico pode utilizar

a tcnica do tratamento de solos, visando melhorar suas propriedades geotcnicas. Segundo

Mitchell & Katti (1981) existem vrias tcnicas para a melhoria das propriedades dos solos,

sendo os principais mtodos:

Compactao;

Consolidao por pr-carregamento e/ou drenos verticais;

Injeo de materiais estabilizantes;

Estabilizao por processos fsico-qumicos;

Reforo de solos com a incluso de elementos resistentes (geotxteis, fibras, grelhas,

tiras).

Props-se no presente trabalho, a anlise do comportamento de um material formado

por uma matriz de solo residual areno-siltoso compactado e reforado com fibras, utilizando,

portanto, duas das tcnicas acima citadas, visando o uso como base de fundaes superficiais.

Uma das maneiras de avaliar o desempenho de tal tcnica atravs de ensaios de placa

executados sobre camadas compactadas em campo (utilizando a mistura tima determinada

em laboratrio).

Para melhorar o desempenho de materiais suscetveis a problemas derivados do

surgimento de tenses e deformaes de cisalhamento, tem sido aplicada a tcnica de incluso

de fibras, que atuam como elementos de reforo que no impedem a formao de fissuras,

mas atuam diretamente no controle da propagao destas, melhorando as propriedades

mecnicas do material compsito em questo.

A tcnica do reforo de solos com fibras nos moldes que se tem hoje comeou a ser

investigada h pouco mais de trs dcadas, enfocando o reforo de solos atravs de inclusesdiscretas e orientadas de fibras. Porm, com o passar do tempo, comeou-se a investigar o

reforo de solos atravs de incluses aleatoriamente distribudas. Esta tcnica tem

demonstrado eficincia quando empregada tanto em solos cimentados como em solos no

cimentados, devido melhoria nas propriedades mecnicas que capaz de conferir a estes

materiais, principalmente os aumentos da resistncia, da ductilidade e da tenacidade, e a

diminuio da queda de resistncia ps-pico.

A presente pesquisa fruto da experincia acumulada ao longo dos ltimos cincoanos no PPGEC/UFRGS a partir de trabalhos realizados com nfase no comportamento de


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materiais reforados com fibras (e.g. Ulbrich, 1997; Consoli et al., 1997, 1998-a, 1999;

Montardo, 1999; Specht, 2000; Feuerharmel, 2000; Montardo et al., 2000; Consoli et al.,

2001), e tambm da experincia brasileira nessa rea (e. g. Silva et al., 1995; Lima et al.,

1996; Bueno et al., 1996; Teodoro & Bueno, 1998; Teodoro, 1999).

Vrios pesquisadores tm estudado a tcnica de reforo com fibras em uma

variedade de aplicaes, desde estruturas de conteno e barragens at a estabilizao de solos

sob fundaes e pavimentos (e. g. Gray & Ohashi, 1983; Gray & Al-Refeai, 1986; Freitag,

1986; Maher & Gray, 1990; Fatani et al., 1991; Maher & Ho, 1993). A literatura disponvel

com relao incluso de fibras em solos contribui de forma efetiva para um melhor

entendimento da interao solo-fibra, que ser avaliada nessa pesquisa.

Para que sejam concebidos novos materiais relevante que se conheam aspropriedades mecnicas, fsicas e qumicas dos materiais de constituio, bem como suas

possveis combinaes. O conhecimento do mecanismo de interao solo-fibra de grande

importncia no entendimento da resposta da mistura no que tange ao seu comportamento

mecnico. Este mecanismo depende de vrios fatores relacionados (1) com a matriz (solo,

solo-cimento ou solo-cal), como granulometria, ndice de vazios e grau de cimentao, e (2)

com as fibras, como comprimento, espessura, rugosidade, mdulo de elasticidade, capacidade

de alongamento, entre outros fatores.Neste contexto, o presente trabalho busca contribuir para uma melhor compreenso

do comportamento de misturas solo-fibra, analisando diversos fatores que podem influenciar

no seu comportamento, especialmente quando utilizadas como base para fundaes

superficiais.

1.2 OBJETIVOS

Este trabalho tem como objetivo geral estudar o comportamento mecnico de

camadas de um solo residual areno-siltoso reforado com a adio de fibras de polipropileno

distribudas aleatoriamente na massa de solo, sob carregamento esttico, visando o

assentamento de fundaes superficiais. Buscam-se ento bases experimentais para um

entendimento mais amplo dos mecanismos que regem o comportamento solo-fibra.


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A partir do objetivo geral os seguintes objetivos especficos foram estabelecidos:

Analisar o comportamento das misturas solo-fibra em termos de tenso-deformao-

resistncia para diferentes tenses confinantes, comprimentos, teores e dimetros de fibras

de polipropileno, como tambm o comportamento ao longo de ciclos de carregamentos,descarregamentos e recarregamentos para o solo reforado;

Estudar o comportamento do solo natural e das misturas solo-fibra no somente na

umidade tima e densidade mxima, como tambm nos ramos seco e mido da curva de

compactao definida;

Avaliar a influncia da variao da velocidade de carregamento sobre as propriedades

mecnicas do solo reforado;

Prever o comportamento carga x recalque de fundaes superficiais atravs da realizao

de provas de carga em placa circular, assentes sobre o solo compactado e sobre mesmo

reforado com fibras.

1.3 DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA

A presente pesquisa foi executada em cinco etapas, a seguir descritas: (1)

identificao do problema e objetivos da pesquisa; (2) reviso da literatura existente sobre o

assunto; (3) planejamento e execuo do programa experimental de laboratrio e dos ensaios

de campo; (4) anlise e discusso dos resultados e (5) redao final.

A primeira etapa consistiu na discusso a respeito das vantagens e das dvidas

relacionadas ao comportamento das misturas solo-fibra. A partir da delineou-se o projeto de

pesquisa, cujos objetivos foram apresentados no item 1.2.

A segunda etapa consistiu na reviso da literatura existente, nacional e internacional,

a respeito do tema deste trabalho, priorizando trabalhos cientficos que pudessem fornecer

subsdios para o desenvolvimento de um programa experimental adequado pesquisa

proposta. Tal reviso apresentada no Captulo 2.

Na terceira etapa, a partir do planejamento e execuo do programa experimental de

laboratrio e de campo, foram determinadas quais caractersticas e parmetros poderiam

influenciar ou no a resistncia e a deformabilidade, relevantes verificao da eficcia ou

no da adio de fibras ao solo. No Captulo 3 apresentada a descrio do programa

experimental de laboratrio, com a apresentao dos mtodos utilizados, a definio dos


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materiais utilizados na pesquisa e os detalhes a cerca da preparao dos corpos de prova.

tambm descrita a etapa de campo, onde se faz uma apresentao do campo experimental,

bem como dos mtodos utilizados na execuo das camadas compactadas e das tcnicas

experimentais adotadas para a realizao dos ensaios de placa.

Nos Captulos 4 e 5 so apresentados os resultados obtidos e feitas as anlises e

discusses referentes aos ensaios de laboratrio e aos ensaios de campo, buscando a

compreenso do mecanismo de interao entre o solo e a fibra e se essa interao est sujeita

influncia das propriedades das fibras, velocidade de carregamento e condies de

compactao.

A sntese de todo o conhecimento adquirido apresentada no Captulo 6, onde esto

dispostas as principais informaes coletadas durante as etapas anteriores, apresentando-se asconcluses do trabalho e feitas sugestes para as prximas pesquisas.


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CAPTULO 2

2 REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 CONSIDERAES INICIAIS

No decorrer deste captulo ser apresentada uma reviso da literatura sobre a tcnica

do reforo de solos com fibras, suas definies e propriedades gerais. Com base na literatura

nacional e internacional procurou-se abranger toda a informao disponvel at o momento

sobre o assunto em questo.

Inicialmente, um breve histrico relatando alguns dos primeiros trabalhosdocumentados sobre a utilizao de fibras em solos. Aps, ser apresentada uma reviso sobre

as definies e propriedades gerais relacionadas com a melhoria e o reforo de solos, assim

como dos materiais compsitos fibrosos.

Na seqncia, ser apresentada uma reviso a respeito das propriedades qumicas,

fsicas e mecnicas de diversos tipos de fibras que so utilizadas como elementos de reforo

de materiais tradicionais empregados na engenharia civil. A natureza das fibras influencia de

forma marcante suas propriedades mecnicas e, conseqentemente, as propriedades

mecnicas do material compsito desenvolvido a partir delas.

Aspectos tcnicos sobre os mecanismos de interao entre solo e reforo, e as

alteraes do comportamento dos solos causadas pela adio de fibras tambm so

apresentados. Finalmente, so abordadas generalidades sobre ensaios de placa.


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2.2 BREVE HISTRICO SOBRE SOLOS REFORADOS

O reforo de solos com fibras uma tcnica h muito conhecida e empregada pelo

homem. As muralhas da Mesopotmia (1400 A. C.), existentes ainda hoje, foram construdasempregando-se camadas intercaladas de solo e mantas de razes. Indcios do emprego desta

tcnica tambm so encontrados em partes da Grande Muralha da China e em estradas

construdas pelos Incas, no Peru, atravs do emprego de l de lhama como reforo. Uma das

aplicaes que mais se aproxima de um geossinttico dos dias atuais foi a utilizao de

mantas de algodo pelo Departamento de Estradas da Carolina do Sul EUA, em 1926, como

reforo de camadas asflticas em pavimentos (Palmeira, 1992). H vestgios tambm da

utilizao de palha em tijolos de argila, citados no xodo (Illston, 1994).

Vidal (1969) patenteou a tcnica denominada Terra Armada, onde o reforo de

solo era conseguido atravs da introduo de tiras metlicas conectadas a painis de concreto

que constituam a face do macio.

Entretanto, a tcnica do reforo de solos com fibras, nos moldes que se tem hoje,

passou a ser investigada h pouco mais de trs dcadas. A tcnica inicialmente desenvolvida

enfocava o reforo de solos atravs de incluses aleatoriamente distribudas dentro de uma

massa de solo, onde se procurava avaliar o efeito de razes de plantas na resistncia ao

cisalhamento dos solos e na estabilidade de taludes (Gray & Ohashi, 1983; Schaefer et al.,

1997).

A tcnica de reforar solos com fibras encontra-se inserida na tecnologia dos

materiais compsitos, a qual vem despertando um interesse cada vez maior no meio cientfico.

Prova disso se encontra em alguns dos livros mais recentes de engenharia dos materiais, onde

os materiais compsitos fibrosos so abordados em captulos especficos (Taylor, 1994;Hannant, 1994; Hollaway, 1994; Illston, 1994; Johnston, 1994 e Budinski, 1996).

2.3 MELHORIA, ESTABILIZAO E REFORO DE SOLOS

Entende-se por melhoria ou reforo de solos a utilizao de processos fsicos e/ou

qumicos que visem o melhoramento das propriedades mecnicas dos solos. Procura-se, o

aumento da resistncia do solo tratado e a diminuio de sua compressibilidade e de sua

permeabilidade. O termo melhoria de solos est associado ao tratamento atravs de processos


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qumicos, enquanto que o termo reforo est associado utilizao de incluses em aterros ou

taludes.

Segundo Van Impe (1989), os processos de estabilizao podem ser classificados

como temporrios, permanentes e permanentes com adio de novos materiais. Consiste em

estabilizao temporria aqueles limitados a um curto espao de tempo, geralmente o tempo

de execuo de uma certa fase da obra. O autor cita o congelamento de solos e o

rebaixamento do nvel fretico por drenos ou eletro-osmose. A estabilizao permanente sem

adio consiste em processos de compactao e tratamento trmico, como por exemplo, a

compactao superficial ou profunda, e a compactao com o uso de explosivos. A

estabilizao permanente de solos com adio de novos materiais normalmente combina a

compactao com adio de um novo material, como estabilizao com cal e cimento, injeode materiais estabilizantes, colunas de brita ou areia, pr-carregamento e uso de drenos

verticais, reforos com tiras metlicas ou geossintticos.

O processo de reforo de solo consiste em se introduzir no macio elementos que

possuam resistncia trao elevada (fitas metlicas, mantas, geotxteis, geogrelhas, malhas

de ao, fibras, etc.).

A utilizao de geossintticos no Brasil data do final dos anos 70 e incio dos anos80, com obras no s envolvendo aplicaes em drenagem e filtrao, mas tambm no reforo

de solos. Apesar do substancial crescimento do interesse em geossintticos no pas nos

ltimos anos, este ainda pode ser considerado tmido. Para Palmeira (1995) o

desenvolvimento da pesquisa sobre geossintticos tem contribudo para a utilizao destes

materiais na geotecnia.

Segundo Palmeira (1995), os tipos de geossintticos disponveis so: geotxteis,

geogrelhas, geomalhas, geomembranas, tiras, fibras, e geocompostos. Os geotxteis so os

mais tradicionalmente conhecidos, sendo compostos de fibras txteis ordenadas ou dispostas

aleatoriamente, e utilizados como elementos de reforo, separao, drenagem, filtrao, e

proteo. As geogrelhas so grelhas plsticas utilizadas como elementos de reforo. As

geomalhas so estruturas planas com elevado volume de vazios para utilizao como meio

drenante. As geomembranas constituem elementos de baixssima permeabilidade para

utilizao como barreiras impermeveis em obras de engenharia civil. Geocomposto foi um

termo criado para denominar o material originado da combinao de dois ou mais


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geossintticos. O fibrossolo consiste na mistura de solo e fibras sintticas para utilizao em

pavimentos e aterros junto a estruturas de conteno.

2.4 MATERIAIS COMPSITOS FIBROSOS

Um grande nmero de novos materiais tem sido desenvolvido atualmente,

geralmente baseados em materiais tradicionais, mas incorporando de alguma forma elementos

de reforo. Para tanto necessrio que se conheam as propriedades mecnicas, fsicas e

qumicas dos materiais de constituio e como eles podem ser combinados. Estes novos

materiais so denominados materiais compsitos.

Segundo Budinski (1996), materiais compsitos so misturas de dois ou mais

materiais diferentes com caractersticas inferiores do material resultante. So, portanto,

constitudos por duas fases: a matriz (concretos, silicones, argamassas, etc.) e o elemento de

reforo (fibras, papis, ao, etc.) e so desenvolvidos para otimizar os pontos fortes de cada

uma das fases.

Higgins (1994) classifica os materiais compsitos em dois grandes grupos: os

materiais compsitos particulados, quando adicionado matriz algum material em forma de

partcula, e os materiais compsitos fibrosos, os quais so considerados mais importantes pelo

autor e que sero enfatizados nesse trabalho, pois as fibras atuam controlando a abertura e o

espaamento entre as fissuras, distribuindo de forma mais uniforme as tenses dentro da

matriz.

Para Taylor (1994), Illston (1994) e Hannant (1994) consenso que o maior

potencial dos materiais compsitos fibrosos est no estado ps-fissurao, onde as fibras

contribuem de forma mais efetiva na resistncia do material, aumentando assim a sua

capacidade de absoro de energia. Isto se deve ao fato de que a deformao necessria para

causar fissuras numa matriz cimentada muito inferior elongao das fibras, nas quais

pouco ou nenhum aumento de tenso de fissurao esperado. Taylor (1994) acredita que

para haver um acrscimo de resistncia pr-fissurao do compsito, necessria a utilizao

de uma fibra mais rgida que a matriz, bem como a aderncia do reforo com a matriz deve

ser tal que impea movimentos relativos entre as partes.


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Segundo Johnston (1994), as fibras em uma matriz cimentada podem em geral ter

dois efeitos importantes. Primeiro, elas tendem a reforar o compsito sobre todos os modos

de carregamento que induzem tenses de trao, isto , trao indireta, flexo, e cisalhamento,

e, secundariamente, melhoram a ductilidade e a tenacidade de uma matriz com caractersticas

frgeis.

As fibras no impedem a formao de fissuras no compsito, mas so capazes de

aumentar a resistncia trao pelo controle da propagao das fissuras (Taylor, 1994).

Hannant (1994) acredita que as fibras mantm as interfaces das fissuras juntas, beneficiando

as propriedades mecnicas no estado ps-fissurao, ou seja, aumentando a ductilidade. As

fibras que atravessam as fissuras contribuem para os aumentos da resistncia, da

deformao de ruptura e da tenacidade dos compsitos.

O desempenho dos compsitos reforados com fibras controlado principalmente

pelo teor e pelo comprimento da fibra, pelas propriedades fsicas da fibra e da matriz e pela

aderncia entre as duas fases (Hannant, 1994). Johnston (1994) acrescenta o efeito da

orientao e distribuio da fibra na matriz. A orientao de uma fibra relativa ao plano de

ruptura, ou fissura, influencia fortemente a sua habilidade em transmitir cargas. Uma fibra que

se posiciona paralela ao plano de ruptura no tem efeito, enquanto que uma perpendicular tem

efeito mximo.

Os principais parmetros relacionados ao desempenho dos materiais compsitos

cimentados reforados com fibras so apresentados por Taylor (1994), assumindo que as

variaes das propriedades descritas abaixo so atingidas independentemente:

Teor de fibra: um alto teor de fibras confere maior resistncia ps-fissurao e menor

dimenso das fissuras, desde que as fibras possam absorver as cargas adicionais causadas

pela fissura;

Mdulo de elasticidade da fibra: um alto valor do mdulo de elasticidade causaria um

efeito similar ao teor de fibra, mas, na prtica, quanto maior o mdulo maior a

probabilidade de haver o arrancamento das fibras;

Aderncia entre a fibra e a matriz: as caractersticas de resistncia, deformao e padres

de ruptura de uma grande variedade de compsitos cimentados reforados com fibras

dependem fundamentalmente da aderncia fibra/matriz. Uma alta aderncia entre a fibra e

a matriz reduz o tamanho das fissuras e amplia sua distribuio pelo compsito;


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Resistncia da fibra: aumentando a resistncia das fibras, aumenta, tambm, a ductilidade

do compsito, assumindo que no ocorra o rompimento das ligaes de aderncia. A

resistncia necessria depender, na prtica, das caractersticas ps-fissurao necessrias,

bem como do teor de fibra e das propriedades de aderncia fibra-matriz;

Comprimento da fibra: quanto maior for o comprimento das fibras, menor ser a

possibilidade delas serem arrancadas. Para uma dada tenso de cisalhamento superficial

aplicada fibra, esta ser melhor utilizada se o seu comprimento for suficientemente

capaz de permitir que a tenso cisalhante desenvolva uma tenso trativa igual sua

resistncia trao;

Illston (1994) e Taylor (1994) apresentam um equacionamento do equilbrio de

foras idealizado no momento em que a fibra solicitada no compsito, como demonstra a

Figura 2.1. Torna-se evidente a importncia no apenas do comprimento da fibra, mas

tambm do dimetro desta. A relao l/d (comprimento/dimetro) ou fator de forma, como

conhecido, proporcional ao quociente entre a resistncia trao da fibra e a resistncia da

aderncia fibra/matriz. Se a fibra tem uma alta resistncia trao, como por exemplo, fibra

de ao, ento, ou a resistncia de aderncia necessria dever ser alta para impedir o

arrancamento antes que a resistncia trao seja totalmente mobilizada, ou fibras de alta

relao l/d devero ser utilizadas.

Figura 2.1 Disposio fibra/fissura idealizada (Taylor, 1994).


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2.5 TIPOS DE FIBRAS UTILIZADAS EM COMPSITOS FIBROSOS

Existe uma ampla variedade de fibras utilizadas em compsitos fibrosos. As

caractersticas de comportamento de cada uma delas, as propriedades fsicas, qumicas emecnicas, que por sua vez iro afetar o comportamento do material compsito, esto

intimamente relacionadas ao material do qual so compostas e ao seu processo de fabricao.

Portanto, a compreenso do mecanismo de interao matriz-reforo e da parcela de

contribuio de cada uma das fases no comportamento do material compsito como um todo

fundamental para a definio do tipo de fibra a ser empregado. Esta definio depender

fundamentalmente das caractersticas da matriz a ser reforada e das caractersticas desejadas

do material compsito resultante.

As fibras podem ser classificadas em quatro grandes classes: naturais, polimricas,

minerais e metlicas, abordadas individualmente a seguir.

2.5.1 Fibras Naturais

Os primeiros tipos de fibras a serem empregados na histria da humanidade foram as

fibras naturais.

As fibras vegetais utilizadas em materiais compsitos podem ser de bambu, juta,

capim elefante, malva, coco, piaava, sisal, linho e cana-de-acar (Hannant, 1994). Algumas

destas fibras podem atingir grandes resistncias, como por exemplo, as fibras do bambu que

atingem normalmente resistncias acima de 100 MPa, com mdulo de elasticidade entre 10 e

25 GPa.

2.5.2 Fibras Polimricas

Para ser empregada como reforo de solos, a famlia das fibras polimricas talvez

seja a mais promissora. Os polmeros, de acordo com sua estrutura qumica, apresentam

diferentes denominaes e comportamentos, dando origem a diferentes tipos de fibras.

Atualmente vrios formatos de fibras polimricas tm sido empregados como reforo

de solos. Temos as chamadas fibriladas, que so as fibras que apresentam um formato

tranado quando esticadas transversalmente, projetadas para que se abram durante oprocesso de mistura com o solo. Vrios autores tem estudado tais fibras, a citar Al Wahab &


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Al-Qurna (1995), Al Wahab & El-Kedrah (1995), Al Wahab et al. (1996) e Nataraj et al.

(1996). Outro formato tambm utilizado por alguns autores (McGown et al., 1978; Morel &

Gourc, 1997) e que se diferencia um pouco do formato de fibra so as malhas, que

proporcionam um maior intertravamento com as partculas do solo.

Outro tipo, desenvolvido na Frana, chamado de Texsol, consiste em um filamento

contnuo que distribudo aleatoriamente dentro da massa de solo.

a) Fibras de Polipropileno:

As fibras de polipropileno so constitudas de um tipo de material que adquire uma

consistncia plstica com o aumento da temperatura, denominado termoplstico. Os

polmeros termoplsticos so constitudos por sries de longas cadeias de molculaspolimerizadas, separadas entre si de forma a que possam deslizar umas sobre as outras

(Hollaway, 1994).

Essas fibras possuem uma grande flexibilidade e tenacidade em funo de sua

constituio; seu mdulo de elasticidade gira em torno de 8 GPa (menor que qualquer outra

fibra) e sua resistncia trao de aproximadamente 400 MPa. Alm disso, possuem

elevada resistncia ao ataque de vrias substncias qumicas e aos lcalis (Taylor, 1994). Tais

caractersticas conferem aos materiais a que estas fibras so incorporadas uma substancial

resistncia ao impacto.

b) Fibras de Polietileno:

As fibras de polietileno tm um mdulo de elasticidade baixo, so fracamente

aderidas matriz cimentada e altamente resistentes aos lcalis. Sua durabilidade alta, mas

apresentam maiores deformaes de fluncia, o que significa que, se elas forem utilizadas

para suportar tenses altas permanentemente em um compsito fissurado, considerveis

elongaes e deflexes podem ocorrer ao longo do tempo (Hannant, 1994). Procurando

minimizar o problema da baixa aderncia e mdulo, tem sido desenvolvido o polietileno de

alta densidade.

c) Fibras de Polister:

O polister apresenta alta densidade, rigidez e resistncia, conferindo tais

caractersticas s fibras feitas deste material. Essas fibras possuem um aspecto bastante

similar s de polipropileno e podem ser utilizadas para as mesmas aplicaes (Taylor, 1994).


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O polister atualmente mais conhecido o polietileno tereftalato, cuja sigla PET.

o material constituinte das garrafas plsticas de refrigerantes, guas minerais e leos de

cozinha, entre outros. Sua produo e consumo vem aumentando muito rapidamente nos

ltimos anos. Somente no ano de 1996 no Brasil foram consumidas 150 mil toneladas de

PET, o que representa um grande problema ambiental, pois estima-se que somente 7% deste

material reciclado (revista Amanh, junho de 1997).

d) Fibras de Poliamida (Kevlar):

Polmeros contendo longas cadeias de molculas geralmente possuem baixa

resistncia e rigidez, uma vez que suas molculas so espiraladas e dobradas. Entretanto, se

estas molculas forem espichadas e reforadas durante o processo de manufatura, altas

resistncias e mdulos de elasticidade podem ser alcanados, como o caso do Kevlar

(Taylor, 1994).

A fibra de poliamida aromtica, comercialmente conhecida por Kevlar, a fibra

orgnica de maior sucesso. Existem dois tipos de Kevlar, o Kevlar 29, cuja resistncia

mecnica da ordem de 3000 MPa e o mdulo de elasticidade mdio de aproximadamente

64 GPa, e o Kevlar 49, cuja resistncia a mesma do anterior, mas seu mdulo de 300 GPa

(Hollaway, 1994).

2.5.3 Fibras Minerais

Dentre as fibras minerais podemos citar as de carbono, amianto e vidro.

a) Fibras de Carbono:

Baseada na resistncia das ligaes entre os tomos de carbono e na leveza destas, as

fibras de carbono apresentam alta resistncia trao (aproximadamente 2400 GPa) e mdulo

de elasticidade (em torno de 420 GPa). Caractersticas que tornam imprescindvel uma grande

aderncia entre a matriz e as fibras (Taylor, 1994).

b) Fibras de Vidro:

As fibras de vidro so geralmente manufaturadas na forma de cachos, isto , fios

compostos de centenas de filamentos individuais justapostos. O dimetro dos filamentos

individuais geralmente da ordem de 10 m (Taylor, 1994).


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Cerca de 99% das fibras de vidro so produzidas a partir do vidro tipo E, que

susceptvel ao ataque dos lcalis.

c) Fibras de Amianto:

As fibras de amianto apresentam resistncia trao em torno de 1000 MPa e

mdulo de elasticidade em torno de 160 Gpa, e apresentam uma tima aderncia com uma

matriz composta por cimento. Seu dimetro muito pequeno, da ordem de 1 m (Taylor,

1994).

Esta fibra, quando cortada, libera partculas muito pequenas, em funo do seu

reduzido dimetro, que danificam os alvolos pulmonares se aspiradas pelo homem. Em

funo disso sua utilizao na construo civil proibida em muitos pases.

2.5.4 Fibras Metlicas

As fibras metlicas mais comuns so as de ao. Sua resistncia trao de

aproximadamente 200 GPa. Dependendo do meio onde esto inseridas, apresentam problemas

relacionados corroso. Uma tcnica utilizada para minimizar tal problema o banho de

nquel (Taylor, 1994). Seu formato pode ser bastante varivel, de forma a aumentar sua

aderncia com a matriz (Hannant, 1994).

2.6 MECANISMOS DE INTERAO SOLO-FIBRA

Como grande parte dos autores concentraram seus esforos em comparar o

comportamento de solos reforados com o de solos no reforados atravs dos respectivos

parmetros de resistncia ou deformabilidade, tm-se analisado principalmente as

conseqncias em detrimento das causas. Pretende-se, ento, na presente reviso, focalizar e

identificar as causas, ou seja, os mecanismos que regem o comportamento do material

compsito, sem desprezar as conseqncias, pois elas nos permitem identificar quando

ocorrem mudanas nos mecanismos.

Conhecendo-se as mudanas na estrutura do material reforado com fibras em

relao ao solo sem fibras teremos base para avaliarmos at que ponto o comportamento

mecnico dos solos reforados pode ser explicado pelas mudanas nos parmetros usuais

empregados para solos no reforados.


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Na fase de compactao pode ser detectado o primeiro efeito provocado pela

incluso de fibras ao solo, atravs do aumento no ndice de vazios deste, mantendo-se

constante a energia de compactao. Este efeito pode ser mais ou menos pronunciado

dependendo do atrito desenvolvido entre solo e reforo. Hoare (1979) demonstrou atravs de

ensaios de compactao que a incluso de fibras aleatoriamente distribudas em um solo

arenoso, mantendo-se a energia de compactao constante, ocasiona um aumento da sua

porosidade, sendo este aumento proporcional quantidade de fibras. Observou tambm que

este efeito no alterado pelo mtodo de compactao e se d com maior ou menor

intensidade dependendo do tipo da fibra. Sob essas condies, o autor classifica a interao

entre o solo e reforo como um fator muito importante na fase de compactao da mistura.

Isto inclui fatores tais como a distribuio granulomtrica, o formato das partculas do solo, a

textura superficial do reforo e sua superfcie especfica. Esta ltima controla a rea efetiva do

reforo sobre a qual se desenvolvem os esforos de adeso com a matriz.

As fibras somente passam a exercer uma ao efetiva dentro da massa de solo

quando esta, submetida a esforos externos, sofre deformaes. O funcionamento das fibras

como elementos de reforo ento comandado pelas caractersticas de deformabilidade do

solo e pela forma de distribuio destas deformaes, que dependem do tipo de solicitao ao

qual o material est sendo submetido (McGown et al., 1978).

Procurando compreender um pouco mais sobre este processo, McGown et al. (1978)

estabeleceram uma analogia entre o elemento de reforo de solo e uma estaca cravada.

Conforme a Figura 2.2, em sistemas de estacas podemos ter estacas comprimidas ou

tracionadas, dependendo das foras externas aplicadas a estas. As estacas, por sua vez,

induzem deformaes massa de solo. J no sistema de solo reforado ocorre o contrrio,

carregamentos externos de compresso ou alvio de tenses agem na massa de solo

provocando deformaes internas que acabam por transferir esforos para os elementos de

reforo. Porm, as deformaes internas do solo envolvidas nestas condies no so

analogamente correspondentes s envolvidas no sistema de estacas. Os mesmos autores

observam que, para obtermos o mximo benefcio das incluses, estas devem estar dispostas

na direo das deformaes principais dentro da massa de solo e que a adeso entre solo e

reforo e as caractersticas de deformao e resistncia so parmetros muito importantes na

definio do comportamento do material compsito. Ao serem submetidas a esforos de

trao, as fibras transferem esforos para o solo, provocando uma redistribuio de tenses e,portanto, de deformaes no interior do solo.


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Figura 2.2 Comparao de estaca com elemento de reforo de solo (McGown et al., 1978).

Para reforos inextensveis (quando apresentam deformaes de ruptura menores que

a mxima deformao de trao do solo sem incluses) tal efeito se d at a ruptura dos

mesmos, momento a partir do qual o comportamento volta gradualmente ao do solo no

reforado. Para reforos extensveis (quando apresentam deformaes de ruptura maiores que

a mxima deformao de trao do solo no reforado), tal efeito se faz presente praticamente

ao longo de toda a curva tenso x deformao, para nveis de deformao menores e maiores

que a deformao de pico do solo no reforado (McGown et al., 1978). Com base nas

consideraes obtidas a partir da analogia com uma estaca cravada e em alguns resultados

experimentais, os autores postularam que, para areias reforadas, assumindo no haverdeslizamento entre solo e reforo, os efeitos do reforo constituiro num aumento da

capacidade de suporte ou numa reduo das deformaes do sistema em relao ao solo sem

reforo.

Dentro desta lgica, a influncia na mudana da orientao do reforo se d

reduzindo o efeito mencionado. Na Figura 2.3 so apresentados resultados de ensaios de

cisalhamento direto realizados por Gray & Ohashi (1983). Como se pode observar, a

inclinao de 60 em relao ao plano de ruptura representa a maior contribuio em termos

de resistncia e a inclinao de 120 representa a reduo da resistncia ao cisalhamento.


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A tcnica de reforo alvo de grande parte dos trabalhos mais recentes o emprego de

fibras discretas aleatoriamente distribudas, pois ela possui duas grandes vantagens em relao

aos solos reforados com incluses orientadas, contnuas ou no: minimiza o surgimento de

qualquer tipo de anisotropia e no induz planos preferenciais de fraqueza (Maher & Gray,

1990). As caractersticas almejadas com a incluso de fibras nem sempre dizem respeito a um

aumento da capacidade de suporte do material. Vrios outros aspectos, como maior

capacidade de absoro de energia (maior resistncia ao impacto), queda na reduo de

resistncia ps-pico (para o caso de materiais mais frgeis), maior capacidade de absorver

deformaes at atingir a resistncia ltima, entre outros, so exemplos disso.

Figura 2.3 Acrscimo de resistncia em funo da inclinao da fibra

(Gray & Ohashi, 1983).

Para tenses confinantes baixas, a incluso de fibras afeta a parcela friccional da

resistncia. Para tenses maiores existe um ponto que define uma clara mudana no

mecanismo de interao solo-fibra a partir da qual a parcela friccional atinge o mesmo

patamar do solo sem reforo, correspondendo a alterao de comportamento somente

parcela coesiva. A tenso de confinamento correspondente mudana no mecanismo de

interao solo-fibra ento definida como a tenso de confinamento crtica, caracterizando o

ponto onde a resistncia ao cisalhamento, desenvolvida na interface solo-fibra, se iguala ou

supera a resistncia trao da fibra. Abaixo da tenso crtica, a resistncia ltima trao da


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fibra maior e a forma de ruptura nas zonas de cisalhamento do material compsito se d por

deslizamento entre solo e fibra (Maher & Gray, 1990).

Maher & Gray (1990) concluiram que a tenso de confinamento crtica sensvel a

certos parmetros, tais como o fator de forma das fibras (l/d), o formato e distribuio

granulomtrica das partculas do solo. Porm, no afetada pela quantidade de fibras e pelo

dimetro efetivo (D50) das partculas. Concordando, Gray & Al-Refeai (1986) concluram que

quanto menor a rugosidade superficial das fibras maior a tenso de confinamento crtica. Da

mesma forma, Gray & Ohashi (1990) concluram que quanto maior a esfericidade das

partculas maior a tenso crtica. Ranjan et al. (1996) observam ainda que a tenso crtica

diminui com o aumento do fator de forma.

Feuerharmel (2000) comenta, com base em informaes existentes na literatura

(Gray & Ohashi, 1983 e Gray & Al-Refeai, 1986), que se elevando a tenso efetiva normal

mdia (p) atuante em um elemento de solo, eleva-se tambm sua resistncia ao cisalhamento,

pois se aumenta o atrito entre as partculas, aumentando-se tambm o atrito entre o solo e o

reforo. Esta alterao no atrito entre os dois componentes (solo e fibra) pode provocar

mudanas no mecanismo de interao solo-fibra. Isto evidenciado pelas envoltrias de

resistncia do solo reforado disponveis na literatura, que apresentam a forma curvilnea-

linear ou bi-lineares. Acima de uma dada tenso efetiva mdia normal as envoltrias tornam-

se paralelas envoltria do solo sem fibras. Os autores identificaram tambm a mudana no

mecanismo de interao solo-fibra, responsvel pela mudana nos parmetros de resistncia

do material, ou seja, deslizamento entre fibra e solo abaixo da tenso crtica e ruptura da fibra

para tenses acima da tenso crtica.

Maher & Ho (1993) estudaram o comportamento de uma argila adicionada de

diferentes teores de cimento, pretendendo simular um material com distintos valores de

coeso. Concluram que o aumento da coeso reduz a contribuio das fibras para o aumento

da resistncia de pico do solo.

2.7 MUDANAS NO COMPORTAMENTO DOS SOLOS DEVIDO INCLUSO

DE FIBRAS

So apresentadas a seguir as alteraes de comportamento dos solos em funo da

adio de fibras relatadas na bibliografia. Inicialmente, so enfatizados estudos de alguns


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autores apresentando mudanas de comportamento em geral. Na seqncia, as informaes se

encontram organizadas em tpicos de acordo com cada parmetro geotcnico de

comportamento.

Gray & Ohashi (1983), atravs de ensaios de cisalhamento direto realizados em uma

areia (estados denso e fofo) reforada com diferentes tipos de fibra (naturais, sintticas e

metlicas), observaram que o reforo de solo com fibra pode aumentar a resistncia ao

cisalhamento e modificar o comportamento tenso-deformao quando comparado ao solo

sem reforo. As principais concluses foram: (1) fibras com baixo mdulo de elasticidade

comportam-se como elementos idealmente extensveis e no rompem durante o ensaio; (2) h

uma tenso de confinamento crtica crit, abaixo da qual as fibras parecem ser arrancadas,

acima da crit as fibras so esticadas, mas nenhuma delas rompeu durante o ensaio; (3) asfibras no alteram o ngulo de atrito interno das areias; (4) o aumento do comprimento das

fibras aumenta a resistncia ao cisalhamento das areias, mas s at certo ponto, a partir do

qual no mais observado este efeito; (5) quanto maior o teor de fibra adicionado, maior a

resistncia ao cisalhamento.

Freitag (1986) examinou os efeitos da incluso de fibras na resistncia compresso

no confinada de um solo residual de calcrio compactado segundo uma larga faixa de teores

de umidade. Foram usadas duas fibras sintticas diferentes: uma de polipropileno (com

0,2mm de dimetro) e outra tambm de polipropileno, chamada de Fibermesh (0,1mm de

dimetro). As fibras mediam 20mm de comprimento e o teor adicionado foi de 1% em

volume. Os resultados indicaram que houve aumento da resistncia compresso no

confinada, principalmente para teores de umidade prximos umidade tima e no ramo

mido da curva de compactao. As curvas tenso-deformao mostraram que o solo

reforado rompeu a uma deformao bem superior do solo no reforado, sendo capaz de

absorver mais energia de deformao.

Maher & Ho (1994) avaliaram as propriedades mecnicas e hidrulicas de um

compsito caulinita/fibra por meio de ensaios de compresso no confinada, compresso

diametral, trao na flexo e condutividade hidrulica. Foram utilizados trs tipos diferentes

de fibra: polipropileno, vidro e celulose. Foi observado que: (1) a incluso aleatria de fibras

aumenta a resistncia compresso de pico e a ductilidade do compsito solo/fibra, sendo

este aumento mais pronunciado para baixos teores de umidade. Para comprimentos maiores

de fibra, notou-se reduo na contribuio para resistncia de pico enquanto aumenta a

contribuio para a capacidade de absoro de energia e ductilidade. (2) as fibras aumentaram


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a resistncia trao, principalmente para baixos teores de umidade. O aumento no porcentual

de fibras aumenta a contribuio para resistncia trao, enquanto o aumento no

comprimento reduz essa contribuio. Isto se deve ao fato de que, para o mesmo teor de

reforo, fibras mais curtas so mais numerosas dentro da matriz, e existe uma maior

possibilidade de elas estarem presentes junto superfcie de ruptura. Logo aps a ruptura,

estas so facilmente arrancadas, o que denota a importncia de fibras maiores quando se

deseja melhorar a ductilidade e a capacidade de absoro de energia do solo. (3) a presena de

fibras aumentou a tenacidade do compsito, a qual mais pronunciada para altos teores de

fibra. (4) a adio de reforos fibrosos aumenta a permeabilidade da argila estudada, sendo o

aumento mais pronunciado para os maiores teores de fibra.

Silva et al. (1995) realizaram ensaios de compactao, compresso no-confinada eensaios de placa para verificar a influncia da incluso de fibras (laminetes plsticos de 3,6

mm de largura; 0,2 mm de espessura com 5, 10 e 20 mm de comprimento) em um solo

argiloso e outro arenoso. Os autores verificaram que no h mudanas significativas nos

parmetros de compactao quando as fibras so adicionadas, nem problemas para compactar

os solos estudados. A resistncia compresso no confinada do solo argiloso reforado com

incluses foi sempre superior ao valor correspondente ao solo sem incluses, independente do

teor e do comprimento das incluses. O solo arenoso sensvel s variaes de comprimentoe teor, e vrias combinaes destas duas variveis podem determinar um comportamento

melhor ou pior do solo reforado em relao ao do solo sem incluses. Ensaios de placa

tambm acusaram aumento da capacidade de suporte dos solos quando reforados com os

laminetes plsticos.

Ulbrich (1997) e Consoli et al. (1998-a, 1999) avaliaram o efeito da incluso de fibras

de vidro em um solo artificialmente cimentado e no-cimentado atravs de ensaios de

compresso no confinada, compresso diametral e triaxiais drenados. Atravs desse estudo

foi possvel concluir que: (1) a resistncia compresso no-confinada aumentou em at 20%,

e que o aumento proporcional ao comprimento da fibra e ao teor de fibra adicionado; (2) os

ensaios triaxiais drenados indicaram aumento das resistncias de pico e ltima devido

incluso de fibras, diminuio da rigidez inicial e alterao do comportamento do solo

cimentado reforado em todos os nveis de cimentao, para um comportamento notadamente

mais dctil; (3) o ngulo de atrito de pico no significativamente afetado pelo grau de

cimentao, mas aumenta com a incluso de fibras; (4) o intercepto coesivo de pico no afetado pela incluso de fibras, sendo uma funo somente do grau de cimentao; (5) o


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acrscimo da capacidade de absoro de energia relativa, devido incluso de fibras, mais

pronunciado para a tenso de confinamento mais baixa, onde as fibras inibem o progresso da

ruptura, sustentando a matriz dos compsitos.

Teodoro & Bueno (1998) avaliaram o comportamento de dois solos reforados com

fibras curtas de polipropileno. Foram avaliados diferentes teores e comprimentos de fibras

atravs de ensaios de compresso no-confinada e triaxiais no-drenados. Foram executados

painis de compsitos fibrosos para estudar o padro de fissuramento deste material quando

submetidos variao trmica. Os autores verificaram que a incluso de fibras curtas de

polipropileno ao solo melhora, no geral, sua resistncia ao cisalhamento e reduz a queda de

resistncia ps-pico. Observou-se que no solo arenoso as envoltrias tendem a bilinearidade

na medida em que o teor e o comprimento das fibras aumentam. O efeito da incluso de fibrasnos painis executados com o solo argiloso foi o de reduzir a dimenso das trincas, sem, no

entanto, evitar o fissuramento.

Montardo (1999) observou que a influncia da incluso de fibras depende

fundamentalmente das propriedades mecnicas da fibra e da matriz. Fibras relativamente

rgidas (fibras de vidro e PET) exercem efeito mais pronunciado na resistncia de ruptura, ao

passo que fibras relativamente flexveis (fibras de polipropileno) exercem efeito mais

pronunciado no modo de ruptura e no comportamento ltimo. Quanto resistncia ao

cisalhamento, a incluso de fibras PET aumentou a resistncia compresso no-confinada da

matriz cimentada, sendo o aumento mais pronunciado para maiores porcentagens de fibras

adicionadas. J para a incluso de fibras de vidro, o aumento da resistncia compresso no-

confinada foi mais pronunciado para fibras longas. A incluso de qualquer tipo de fibra

aumentou a capacidade de absoro de energia de deformao, de forma mais acentuada para

comprimentos de fibra maiores.

Murray et al. (2000) executaram ensaios de compactao e de compresso triaxial

para avaliar as caractersticas de compactao e o potencial de deformao de um solo silto-

arenoso reforado com fibras de carpete recicladas e fibras de polipropileno fibriladas,

distribudas aleatoriamente. Incluses de fibras discretas aumentaram a resistncia de pico

significativamente reduzindo a perda de resistncia ps-pico, mudando em alguns casos, o

comportamento do material, de rgido para dctil. Os ensaios de compactao indicaram que o

peso especfico seco mximo diminuiu, aumentando o teor de umidade timo, com o aumento

do teor de fibra. Os ensaios triaxiais revelaram que ambos os tipos de fibras aumentaram a

resistncia na ruptura e modificaram a taxa de deformao de um solo silto-arenoso. No foi


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observado um teor de fibra ideal para o material reforado com fibras de carpete recicladas,

porm, para as fibras de polipropileno, esse teor de aproximadamente 1%, e as perdas de

resistncia referentes saturao so reduzidas no solo reforado.

Specht (2000) avaliou os efeitos da incluso de fibras polimricas de diferentes

propriedades mecnicas (uma em forma de filamentos e outra fibrilada tipo mesh, formada

por pequenos filamentos unidos), sob condies de carregamento esttico e dinmico, sobre

as propriedades de resistncia e deformabilidade de um solo residual artificialmente

cimentado. O autor concluiu que: (1) ambas as fibras aumentaram a ductilidade e tenacidade

do compsito; (2) fibras de carter extensivo (em forma de filamentos), se mostraram mais

efetivas na melhoria das caractersticas de ps-ruptura do compsito, aumentando de forma

expressiva a tenacidade, a ductilidade e a vida de fadiga dos compsitos; (3) as fibras do tipofibriladas, que apresentam carter inextensvel, foram mais efetivas na reduo da

deformabilidade e no aumento de resistncia de pico; (4) o efeito da incluso de fibras foi

mais evidente para comprimentos maiores. Foram dimensionadas estruturas de pavimento

semi-rgido onde se observou uma significativa reduo na espessura da camada cimentada

quando se utilizaram reforos fibrosos em forma de filamentos.

Feuerharmel (2000) estudou o comportamento de uma argila caulintica,

artificialmente cimentada e no-cimentada, reforada com fibras de polipropileno distribudas

aleatoriamente na massa de solo. Comparando a influncia da adio dessas fibras a dois

outros solos (um arenoso e outro areno-siltoso), concluiu-se que: (1) a adio de fibras de

polipropileno provocou redues no mdulo de deformao inicial do solo, sendo que a

intensidade das alteraes depende do tipo e das caractersticas de cada solo. Para misturas

no-cimentadas, os solos menos rgidos foram os mais afetados enquanto que as alteraes na

areia foram pequenas; (2) quanto resistncia ao cisalhamento, o comportamento resistente

dos solos no-cimentados reforados pode ser dividido em trs etapas, uma inicial, onde o

comportamento controlado basicamente pela matriz de solo, uma etapa intermediria, na

qual o comportamento do material compsito comandado juntamente pela matriz e pelos

elementos de reforo, e uma etapa final, onde o comportamento do material comandado

exclusivamente pelas fibras; (3) para os solos no-cimentados, cujas deformaes se

distribuem por toda a amostra, as fibras constituem uma estrutura entrelaada que impe uma

resistncia s deformaes radiais na amostra, aumentando assim as deformaes de

compresso do solo. Este efeito depende da adeso entre o solo e as fibras, sendo que para a


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areia, onde esta adeso inferior aos demais solos, no se observa alteraes significativas na

variao volumtrica.

Montardo et al. (2000) avaliaram os efeitos da incluso de fibras distribudas

aleatoriamente e da adio de cimento sobre as propriedades de resistncia e deformabilidade

de um compsito solo-cimento-fibra. Foram utilizados para este fim uma areia fina uniforme,

cimento Portland (CP V ARI) e fibras de polietileno tereftalato (PET) obtidas a partir do

reprocessamento de garrafas plsticas descartveis. Os autores observaram que a incluso de

fibras teve uma influncia significativa nas propriedades mecnicas do solo cimentado,

aumentando a resistncia compresso no-confinada e trao por compresso diametral,

sendo este aumento mais pronunciado para maiores porcentagens de fibra. O efeito do

comprimento da fibra, porm, mostrou-se nulo. Quanto ao comportamento na compressotriaxial, verificou-se o aumento da tenso desvio de pico, tanto com a porcentagem como com

o comprimento das fibras, resultando basicamente de um aumento no ngulo de atrito de pico.

Concluram tambm que o reforo da areia cimentada com fibras PET resultou na melhoria do

comportamento ps-pico, com o aumento da tenso desvio ltima e, embora tenha reduzido

sensivelmente o ndice de fragilidade do solo cimentado (de forma mais acentuada para o

comprimento de fibra maior), no alterou expressivamente o modo de ruptura do material. A

rigidez inicial no foi afetada pela incluso das fibras, sendo esta uma funo basicamente donvel de cimentao.

2.7.1 Alteraes nas Caractersticas de Compactao dos Solos

Hoare (1979) estudou a influncia da adio de fibras de polipropileno na

compactao de um cascalho com areia. Observou que as fibras conferem uma certa

resistncia compactao, resultando porosidades maiores da mistura, para mesmas energias

de compactao, sendo este aumento linear em relao quantidade de fibra e independente

do tipo de compactao empregada. Resultados de ensaios empregando-se dois tipos de

reforos diferentes sugeriram ainda que a influncia na compactao comandada pela

interao entre solo e reforo, atentando para aspectos como a granulometria do solo, forma

das partculas, textura e rea superficial do reforo.

Al Wahab & Al-Qurna (1995) avaliaram os efeitos da incluso de vrios teores de

fibra (zero; 0,5; 1 e 2% em peso do solo seco) na curva de compactao de uma argila. Os

resultados encontrados demonstraram um decrscimo da densidade e um acrscimo na

umidade tima para a adio de 2% de fibra, considerados no muito significativos.


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2.7.2 Resistncia de Pico

a) Materiais Argilosos:

Segundo Maher & Ho (1994) a incluso de fibras tem uma influncia significativanas propriedades mecnicas de argilas caulinticas. Atravs de uma srie de ensaios de

compresso no confinada e diametral, os autores observaram um aumento do pico de

resistncia compresso e trao, assim como o aumento da ductilidade do material. Os

mesmos autores constataram que o aumento da quantidade de fibras aumenta a resistncia

trao e compresso, porm, o aumento do comprimento das fibras diminui a contribuio

destas para a resistncia, tanto compresso como trao. A umidade do solo no momento

da compactao tambm afeta essas relaes, sendo elas mais expressivas para menoresumidades, como foi observado por Andersland & Kattak (1979) e por Nataraj et al. (1996).

Al Wahab & Al-Qurna (1995), estudando uma argila siltosa e buscando maximizar

os benefcios em termos de resistncia, trabalhabilidade e homogeneidade, estabeleceram uma

quantidade tima de fibra, correspondente ao ponto de maior taxa de acrscimo de resistncia

no confinada com a adio de fibras. O teor timo de fibras reportado pelos autores de 1%.

Para altas quantidades de argila ou solos expansivos, Al Wahab & El-Kedrah (1995), citado

pelos autores, observaram um teor timo de 0,2% de fibras.

Estudos comparativos entre um material granular e um coesivo realizado por Bueno

et al. (1996) mostraram que os solos coesivos so menos sensveis ao aumento do

comprimento das fibras. Anlises baseadas em ensaios triaxiais revelaram um acrscimo no

ngulo de atrito com a adio do reforo, sendo este maior quanto maior for a quantidade de

fibras. Contrariando esta observao, resultados de ensaios triaxiais drenados mostraram que

os solos com uma quantidade de argila superior a 15% apresentaram uma queda em seu

ngulo de atrito.

Onime et al. (1996) observaram que quanto maior a esbeltez da fibra, isto , quanto

maior o seu fator de forma, maior o acrscimo de resistncia, fato este observado por

Consoli et al. (1997) para um solo arenoso.

Com relao coeso se chegou a um consenso de que esta acrescida pela incluso

de fibras (e. g. Bueno et al., 1996; Nataraj et al., 1996; Al Wahab et al., 1997; Teodoro, 1999).

Tal efeito no foi analisado por Andersland & Kattak (1979), que observaram ainda uma


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grande taxa de acrscimo de resistncia com a deformao, mesmo para nveis elevados de

deformao axial (20%).

b) Materiais Granulares:

O aumento do ngulo de atrito e do intercepto coesivo com a incluso de fibras e

com a quantidade delas tambm foi relatado por vrios autores (e. g. Hoare, 1979; Gray &

Ohashi, 1983; Bueno et al., 1996; Staufer & Holtz, 1996). Discordando da maioria dos

autores, Teodoro (1999) observou somente o aumento da parcela coesiva de uma areia siltosa,

sem alteraes significativas no ngulo de atrito.

Gray & Al-Refeai (1986) observaram que quanto menor for a rugosidade ou

aderncia na interface solo-fibra, maior a

CASAGRANDE (2001) - Estudo do Comportamento de um Solo Reforçado com Fibras de Polipropileno...

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