Aula_Geossintéticos (3)

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Mecânica dos Solos 2 
Geossintéticos 
Profª Dra. Stela Fucale
Universidade de Pernambuco
GeossintéticosGeossintéticos
Introdução, Funções, Principais Aplicações, Tipos, Vantagens, Geossintéticos para Reforço de Solos,
Propriedades dos Geossintéticos, Interação Solo-Geossintético, Estrutura de Solos Reforçados, 
Exemplos de Aplicações em Obras Geotécnicas 
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Introdução
Histórico
Os geossintéticos constituem um dos mais novos grupos de materiais
de construção, empregados em obras de vários portes, tais como
contenção de encostas, aterro sobre solos moles, aterro sanitário,
pavimentação, fundação.
"Geo" refere-se à terra e "sintético" a materiais poliméricos
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Abramento (2002) 
Elias et al. (2001) 
"Geo" refere-se à terra e "sintético" a materiais poliméricos
empregados na sua fabricação.
- 1950 � uso nos Estados Unidos como elementos de drenagem, separação ou
controle de erosão
- 1960 � uso na Europa
- 1970 � uso no Brasil
A utilização de elementos como reforço de solos remonta ao período
de civilizações antigas
� famosa muralha da China
Introdução
Definição
A Sociedade Internacional de Geossintéticos (IGS) define os
geossintéticos como “elementos planos, produzidos a partir de
polímeros sintéticos ou naturais, e utilizados em combinação com solo,
rocha e/ou outros materiais geotécnicos como parte integral de um
projeto, estrutura ou sistema em engenharia civil”.
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Polímeros mais empregados
� Aplicação em obras de terra: reforço, drenagem, filtração, separação,
proteção e controle de erosão.
Polietileno (PE)
Polipropileno (PP)
poliéster (PETP)
poliamida (PA)
� No Brasil, no início dos anos 80, a ABMS (Associação Brasileira de Mecânica
dos Solos e Engenharia Geotécnica) criou a Comissão Técnica de
Geossintéticos.
www.abms.com.br
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Hödt (1986)
Funções dos Geossintéticos
Körner (1998)
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s As funções dos geossintéticos em obras geotécnicas
podem ser agrupadas em 05 (cinco) categorias principais:
Separação
Brita
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Solo fino natural
Geossintético
Filtração e Drenagem
Funções dos Geossintéticos
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s As funções dos geossintéticos em obras geotécnicas
podem ser agrupadas em 05 (cinco) categorias principais:
Impermeabilização
Körner (1998)
https://www.maccaferri.com/br/
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Reforço
Palmeira (1993)
Funções dos Geossintéticos
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s Aplicação versus Objetivo
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Ao substituir um material natural (solo, areia, brita, enrocamento) é preciso que o
geossintético atenda as mesmas funções em termos de durabilidade,
permeabilidade, deformabilidade e resistência.
� Elementos de filtros ou de dreno em sistemas drenantes de pavimentos, trincheiras e
colchões
� Elementos de filtros na proteção de bermas ou encostas
� Elementos de filtro e dreno vertical para aceleração de recalques em aterros sobre solos
moles
� Elementos para controle ou desvio de fluxo em canais, reservatórios e obras de proteção
ambiental
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Aplicações Hidráulicas
Principais Aplicações
�Elementos para controle de fluxo em pavimentos
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s
� Estruturas de solo reforçado (aterros de paredes
verticais ou quase-verticais)
� Reforço de aterros sobre solos moles e aterros
estaqueados
� Reforço da base e do revestimento de
pavimentos
� Melhoria da capacidade de carga de fundações
� Proteção de áreas com risco de subsidência
� Proteção de geomembranas
Aplicações Mecânicas
� Elemento separador em pavimentos
� Controle de erosão superficial ou
profunda
� Retardamento de propagação de
fissuras em pavimentos
Aplicações Mistas
Tipos de Geossintéticos
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TIPO CARACTERÍSTICAS FUNÇÕES 
PRINCIPAIS
Geobarra
[GB]
- Produto em forma de barra. - Reforço
Geocélula
[GL]
- Produto com estrutura tridimensional aberta,
constituída de células interligadas que confinam
mecanicamente os materiais nela inseridos.
- Reforço
- Controle de erosão
Tipo/Características/Funções Principais
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mecanicamente os materiais nela inseridos.
Geocomposto
[GC]
- Formado pela superposição ou associação de um
ou mais geossintéticos entre si ou com outros
produtos, geralmente concebido para desempenhar
uma função específica.
- Reforço, Drenagem e
Impermeabilização
Geoespaçador
[GS]
- Produto com estrutura tridimensional constituída
de forma a apresentar grande volume de vazios,
utilizado como meio drenante.
- Drenagem
Geogrelha
[GG]
- Produto com estrutura em forma de grelha,
constituído por elementos resistentes a tração.
- Reforço
Geomanta
[GA]
- Produto com estrutura tridimensional permeável,
usado para controle de erosão superficial do solo,
também conhecida como biomanta no caso do
produto ser biodegradável.
- Controle de erosão
Tipos de Geossintéticos
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s
TIPO CARACTERÍSTICAS FUNÇÕES 
PRINCIPAIS
Geomanta
[GA]
- Produto com estrutura tridimensional permeável,
usado para controle de erosão superficial do solo,
também conhecida como biomanta no caso do produto
ser biodegradável.
- Controle de erosão
Geomembrana
[GM]
- Produto bidimensional de baixíssima permeabilidade,
composto predominantemente por asfaltos, elastômeros
- Controle de fluxo
- Separação
Tipo/Características/Funções Principais
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[GM] composto predominantemente por asfaltos, elastômeros
ou plastômeros.
- Separação
Georede
[GN]
- Produto com estrutura em forma de grelha. - Drenagem.
Geotêxtil
[GT]
- Produto têxtil bidimensional permeável, composto de
fibras cortadas, filamentos contínuos, monofilamentos,
laminetes ou fios, formando estruturas tecidas, não-
tecidas ou tricotadas, cujas propriedades mecânicas
permitem que desempenhem várias funções em uma
obra geotécnica.
- Filtração e
Drenagem
- Separação
- Reforço
Geotira
[GI]
- Produto em forma de tira. - Reforço
Geotubo
[GP]
- Produto de forma tubular. - Drenagem
Tipos de Geossintéticos
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s Tipo versus Aplicações
Tipos de Geossintéticos
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Adaptado de Koerner (1998)
Geossintéticos para Reforço de Solos
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A técnica de solo reforçado com geossintéticos consiste na inclusão
destes materiais visando à obtenção de um material composto mais
resistente e menos deformável que o solo isolado.
Generalidades
� Os geossintéticos mais usados na função reforço são os geotêxteis e as geogrelhas
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Palmeira (1999)
Princípio de Solo Reforçado
Comportamento tensão x deformação
Abramento (1998)
Geossintéticos para Reforço de Solos
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s Generalidades
Aumento da resistência ao cisalhamento com 
a introdução do reforço
Ensaios Triaxiais Reforçados:
Areia densa (σσσσ ‘V = 21 kPa)
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Broms (1977)
Abramento (1998)
Propriedades dos Geossintéticos
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s Propriedades Físicas
� Principais propriedades físicas dos geossintéticos:
- massa por unidade de área (g/m2)
- espessura nominal (mm)
- densidade relativa ou porosidade (%)
Tipo
Massa por 
unidade de área 
(MA - g/m
2 )
Geotêxteis
tecidos
100 – 300
Geotêxteis
não tecidos
100 – 400
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ISO 9864/88, NBR 12568/92)
não tecidos
Geogrelhas 200 - 1000
Propriedades Mecânicas
Fase de Instalação
- resistência à tração
- resistência à penetração e à perfuração
- resistência a danos de instalação
- resistência à abrasão
Durante a vida
útil da obra
- resistência à tração
- resistência à penetração e à perfuração
- resistência ao deslizamento na interface
- resistência ao arrancamento
- resistência à fluência
Propriedades dos Geossintéticos
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s Resistência e Rigidez à Tração
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Característicasde tração de geossintéticos
Palmeira (1999)
Relação carga-deformação-taxa de deformação 
em ensaios de tração
Exemplo de ensaio de tração -ABNT NBR 12824/93
ASTM D-4585
Propriedades dos Geossintéticos
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s Comportamento em Fluência (Creep)
� A fluência (ou “creep”) é o processo de deformação lenta de um material sob
tensão constante
� Os materiais poliméricos são normalmente susceptíveis à fluência
� Em projetos de obras reforçadas, deve-se usar um fator de redução da
resistência à tração, que leve em consideração o efeito da fluência na vida útil da
obra
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Resultados de ensaios de fluência e Curva de referência (ruptura por fluência)
obra
(Jewell, 1996 apud Palmeira, 1999)
Propriedades dos Geossintéticos
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s Resistência a Danos Mecânicos de Instalação
� Esforços de instalação são aqueles a que a camada de
geossintéticos está submetida durante a sua instalação e
durante o espalhamento e compactação do material do
aterro sobre si.
� Em projetos de obras reforçadas, deve-se usar um fator de
redução da resistência à tração, que leve em consideração os
danos mecânicos de instalação.
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Palmeira (1999)
danos mecânicos de instalação.
�No caso de substâncias agressivas em contato com o elemento de reforço, devem ser
realizados ensaios especiais para verificar a compatibilidade do geossintético com tais
substâncias.
�Em projetos de obras reforçadas, deve-se usar um fator de redução da resistência à 
tração, que leve em consideração à degradação.
Durabilidade
Degradação Química e Ambiental
Propriedades dos Geossintéticos
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s Fator de Redução
Valores de fator de redução para geotêxteis
Tadm – resistência à tração admissível
FRDI – fator de redução devido a danos de instalação
FRF – fator de redução devido à fluência
FRDQ – fator de redução devido à degradação química
FRDB – fator de redução devido à degradação biológica
fm - fator de redução devido a incertezas inerentes à
determinação de parâmetros (extrapolação de
resultados, dispersão de resultados � 1,2 a 1,4
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Valores de fator de redução para geotêxteis
Körner (2005)
Interação Solo-Geossintético
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s Mecanismo de Interação
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�Ensaio de cisalhamento direto (Condições A e C)
�Ensaio de arrancamento (Condição D)
�Ensaio de tração confinada (Condição B)
Ensaios de interação solo-geossintético
Palmeira (1999)
Estabilidade de Maciços Reforçados com Geossintéticos
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Estrutura de Solos Reforçados
Zona 1: potencialmente instável
Zona 2: estável
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Divisão de massa de solo reforçado em duas zonas
Reforço � função de “costurar” as duas zonas para 
impedir a ruptura e minimizar as deformações.
� O solo da zona 1 tenta movimentar-
se, arrastando consigo o reforço.
� O reforço restringe o movimento, pois
está preso na zona 2.
Estabilidade de Maciços Reforçados com Geossintéticos
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Estrutura de Solos Reforçados
Verificação da integridade estrutural do 
maciço reforçado:
Ruptura do reforço e arrancamento do reforço 
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Mecanismo de ruptura externa
Mecanismo de ruptura interna
Considera-se o comportamento similar 
ao de um muro de peso
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Estabilidade de Maciços Reforçados com Geossintéticos
Estrutura de Solos Reforçados
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Modos de ruptura interna idealizados
Milligan e Palmeira (1987)
Mecanismo de ruptura interna
Bathurst et al. (1993)
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Estruturas de Contenção e Taludes Íngremes
Aplicações em Obras
• Estruturas de contenção � face tipicamente vertical
• Taludes íngremes � face com inclinação geralmente inferior a 70°
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Vertematti (2001)
Vista frontal de muro reforçado, utilizando-se areia silto-argilosa
Seção esquemática de muro de contenção em solo reforçado
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s Tipos de acabamento das faces de estruturas de contenção
Estruturas de Contenção e Taludes Íngremes
Aplicações em Obras
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Estruturas de Contenção e Taludes Íngremes
Aplicações em Obras
Condições de estabilidade interna de estruturas de contenção em solo reforçado com
geossintéticos
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Palmeira (1999)
� Teoria de Rankine é utilizada para cálculo de empuxos e tensões ativas de terra
� Dimensionamento de taludes íngremes a partir de programas computacionais: por
exemplo, a partir do método de Bishop Modificado, metodologias que empregam ábacos
(Jewell, 1996)
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Aterros sobre Estacas e Captéis reforçados com Geossintéticos
Aplicações em Obras
• Consiste na transferência do carregamento gerado pelo aterro a solos profundos de
maior resistência.
• O uso de reforços, como as geogrelhas, promove:
- melhor transferência de tensões
- ausência de recalques por adensamento
- eliminação de recalques diferenciais
- maior estabilidade do maciço
- aumento da distância entre as estacas
- diminuição da quantidade de estacas
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Palmeira. (1999)
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Aterros sobre Estacas e Captéis reforçados com Geossintéticos
Aplicações em Obras
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https://geoacademy.com.br/p/aterros-sobre-solos-moles
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Aterros sobre Estacas e Captéis reforçados com Geossintéticos
Aplicações em Obras
1 – Aterro
2 – Capitel
3 – Estaca inclinada
4 – Estacas
5 – Reforço
Argila Mole
Aterro estaqueado convencional
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Aterro estaqueado reforçado com geossintéticos na
base BS 8006-1 (2010)
Fonte: Huesker
Desenho esquemático do arranjo geométrico na parte
central do aterro estaqueado
Exemplo de ancoragem da extremidade da geogrelha
BS8006-1 (2010)
Argila Mole
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Aterros sobre Solos Moles
Aplicações em Obras
Geogrelha
• O uso de reforços geossintéticos (ex. geogrelha) permite uma significativa redução da base
granular e evita eventuais deformações no subleito que podem prejudicar o desempenho
do pavimento.
Aterros Baixos para Base de Pavimentos
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Palmeira (1999)
Base sem reforço Base com reforço
Benefícios da presença do reforço na interface 
aterro/solo mole
� Aumenta a capacidade de carga do conjunto
� Minimiza o desenvolvimento de rodeiras pela ação estabilizante do efeito da membrana
� Minimiza perdas de material de aterro
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s
Aterros sobre Solos Moles
Aplicações em Obras
Aterros Baixos para Estrada de Acesso/Serviços
• Juntamente com o uso de reforços, é
indicada a separação de camadas de solos
através do uso de geotêxteis. Tal solução
evita a contaminação entre diferentes tipos
de solos que podem resultar em sérios
problemas estruturais ao pavimento.
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Seção esquemática de uma estrada de acesso/serviço sobre solo mole
Estrada de serviço sobre argila mole Estrada de acesso sobre solo turfoso
problemas estruturais ao pavimento.
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Aterros sobre Solos Moles
Aplicações em Obras
• O uso de reforços geossintéticos na construção
de aterros sobre solos de baixa capacidade de
suporte promove uma uniformização de
eventuais recalques.
• Uso de métodos de drenagem vertical para
aceleração de recalque por adensamento do solo
Aterros Altos
Geocomposto
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aceleração de recalque por adensamento do solo
de fundação: estacas de brita, sobrecarga, pré-
carregamento, geodrenos.
Palmeira. (1999) Fonte: Macafferri
Aceleração de adensamento do solo devido a presença de 
geodrenos
Reforço
Geodreno
Geocomposto
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s
Vantagens da Técnica de Solos Reforçados
� Baixo custo do método, quando comparado a outros métodos tradicionais.
Este benefício é decorrente do preço das matérias primas utilizadase da
facilidade e rapidez de execução.
�A inclusão de elementos sintéticos no aterro permite a adoção de estruturas
mais íngremes e com menor volume de aterro compactado. Com isso, a
ocupação do solo fica racionalizada pois há uma redução do espaço ocupado
pela estrutura.
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s
pela estrutura.
� Com a utilização de reforço, podem ser empregados solos locais, de qualidade
inferior, que seriam inadequados para uma estrutura de contenção.
� O processo construtivo é simples, não exigindo mão de obra qualificada, nem
equipamentos específicos. A facilidade de execução permite a execução de
obras em locais de acesso difícil. Além disso, o tempo de execução da obra é
geralmente reduzido.
� Os diversos tipos de acabamento das faces possibilitam a adaptação estética
ao ambiente, diminuindo consideravelmente o impacto ambiental causado por
obras de contenção.
Mecânica dos Solos 2 
Obrigada pela atenção!
Geossintéticos
Prof.ª Dra. Stela Fucale
Universidade de Pernambuco