DETERMINAÇÃO INDIRETA DA TRAÇÃO DE GEOTEXTEIS TECIDOS ATRAVES DE ENSAIOS DE PUNCIONAMENTO

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Determinação Indireta da Tração de Geotêxteis Tecidos Através 
de Ensaios de Puncionamento 
 
José Luiz Ernandes Dias Filho 
Universidade Estadual do Norte Fluminense ‘Darcy Ribeiro’ - UENF, Campos dos Goytacazes, 
Brasil, jlernandes@hotmail.com 
 
Paulo César de Almeida Maia 
UENF, Campos dos Goytacazes, Brasil, maia@uenf.br 
 
Gustavo de Castro Xavier 
UENF, Campos dos Goytacazes, Brasil, gxavier@uenf.br 
 
Milton Pereira Soares Junior 
UENF, Campos dos Goytacazes, Brasil, giovanini@uenf.br 
 
RESUMO: Hoje em dia é comum o uso de geossintéticos em projetos de engenharia. Esta escolha 
deve ser baseada em propriedades de engenharia que traduzem as condições técnicas a serem 
apresentadas durante o tempo de vida útil do material na obra. Estas propriedades são determinadas 
a partir de ensaios de campo, ou, usualmente, de laboratório. Uma das características mais estudadas 
das propriedades deste material é a resistência à tração, a qual é função de uma série de fatores como 
o processo de fabricação, a qualidade da matéria prima e o método de interligação entre os 
componentes. Qualquer modificação em um destes fatores implica na mudança de parâmetros no 
geossintético. Porém, com controle de qualidade é possível garantir que nenhuma destas variáveis 
mude a propriedade a que o material foi especificado ao adquirir o produto. A resposta do 
geossintético quando sujeito à tração é caracterizada normalmente por uma curva que relaciona 
força por unidade de largura com as deformações. O puncionamento, diferentemente do ensaio de 
tração não confinada que é o ensaio mais utilizado na caracterização de geossintéticos, apresenta boa 
resposta na caracterização destes materiais. Quando sujeitos à compressão pelo pistão CBR 
responde com uma curva que relaciona a força aplicada com os deslocamentos. Considerando a 
geometria do ensaio e analisando o puncionamento realizado pelo pistão na amostra, é possível 
caracterizar os efeitos que envolvem este ensaio e determinar indiretamente a tração neste ensaio. 
Sendo assim, o objetivo deste trabalho consiste na avaliação quantitativa da resistência à tração 
obtida indiretamente através dos ensaios de puncionamento em geotêxteis tecidos. A metodologia 
consiste na utilização do ensaio de punção, com pistão CBR normatizado e outro em escala reduzida 
de aproximada de três vezes, e posterior análise dos esforços de tração das fibras durante o 
puncionamento. Em seguida, comparação com o ensaio padrão de tração não confinada. É 
apresentada também uma análise crítica dos prós e contra de cada procedimento de ensaio e sua 
resposta final. Toda esta análise foi feita em três tipos diferentes de tecidos diferenciando-se por suas 
gramaturas. Os resultados indicam que as resistências a tração obtida diretamente, através do ensaio 
convencional, e indiretamente, por meio do ensaio de puncionamento estático, apresentaram 
variações dos seus resultados inferiores a 10 %. Este comportamento confirma que o ensaio 
utilizado na pesquisa pode ser usado em laboratório como uma alternativa rápida e eficaz para 
obtenção da resistência a tração em geossintéticos. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Tração não-confinada, Puncionamento, Geotêxtil tecido. 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
1.1 Considerações Iniciais 
 
Em Engenharia, é fundamental o conhecimento 
das propriedades dos materiais de construção a 
fim de se prever o comportamento das 
construções durante sua vida útil. Deste modo, 
as transformações destas propriedades pela 
alteração constituem um importante aspecto que 
também deve ser considerado e avaliado nos 
projetos. 
 Na Engenharia Geotécnica o comportamento 
dos materiais de construção é significativamente 
influenciado pelas características de durabilidade 
e alterabilidade, como por exemplo: os 
geossintéticos, as rochas, os pavimentos, as 
cerâmicas e outros. 
 Os geossintéticos, em particular, merecem 
destaque especial, tendo em vista a sua 
crescente utilização em obras civis. Os 
geossintéticos são produtos poliméricos, 
sintéticos ou naturais, industrializados, cujas 
propriedades contribuem para melhoria de obras 
geotécnicas, desempenhando uma ou mais das 
seguintes funções: reforço, filtração, drenagem, 
proteção, separação, impermeabilização e 
controle de erosão superficial (ABNT NBR 
12553, 2003). 
 
1.2 Comportamento Geomecânico de 
Geossintéticos 
 
As solicitações de campo nos geossintéticos 
provocam normalmente o desenvolvimento de 
tensões de tração e de perfuração no material. 
Estas tensões geram deformações que podem 
ser prejudiciais à vida útil do material. Essas 
deformações podem ocorrer de forma rápida ou 
de forma lenta. 
 O comportamento à tração mostra o quanto é 
importante caracterizar os geotêxteis, os quais 
são utilizados em diversos tipos de obras de 
engenharia. Este ensaio é o mais utilizado em 
geossintéticos, pois é uma solicitação 
importante para dimensionar projetos. As 
normas que mostram as principais peculiaridades 
do ensaio e os procedimentos são a norma 
Européia EN ISO 10319 (2008), a Americana 
ASTM D4595 (2005) e a Brasileira ABNT NBR 
12824 (1993). 
 Outro ensaio também importante para 
projetos é o puncionamento. Sua ocorrência é 
em forma de cargas pontuais na superfície do 
geotêxtil, geralmente provocados por 
pedregulhos, que podem provocar a perfuração 
do geossintético. A norma Européia EN ISO 
12236 (2006), a Americana ASTM D6241 
(1999) e Brasileira ABNT NBR 13359 (1995) 
apresentam os detalhes deste ensaio, o qual é 
realizado pressionando o pistão do ensaio de 
solos CBR em amostras de geossintéticos de 
forma perpendicular, simulando assim uma 
perfuração. 
 
1.3 Objetivo 
 
Este artigo discute o comportamento de três 
geotêxteis tecidos comparando suas 
propriedades desde a diferença de gramatura até 
o efeito da variação do efeito escala nos 
resultados dos ensaios de puncionamento 
normatizados em nível nacional e internacional. 
 Para isto foram realizadas baterias de ensaios 
em três geossintéticos com propriedades físicas 
e mecânicas diferentes e duas escalas de ensaios 
de puncionamento: ensaios normatizados e 
outros em escala reduzida de três vezes as 
dimensões padronizadas. 
 Ao final dos ensaios foi realizada a análise 
dos resultados e enfim a determinação da 
resistência a tração indireta por meio do ensaio 
de resistência ao puncionamento estático dos 
materiais de estudo. 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.1 Material de Estudo 
 
Foram utilizadas geotêxteis tecido fabricados 
com polipropileno de diferentes gramaturas 
como mostra a Figura 1. Sendo o Geotêxtil G1 
com densidade de 130 g/m³, G2 apresentando 
235 g/m³ e o mais denso, G3, com 290 g/m³. 
 Esta caracterização foi realizada em 
laboratório seguindo as prescrições das normas 
que descrevem os ensaios de gramatura e tração 
direta (Figura 2). 
 
 
Figura 1. Geotêxteis tecidos estudados. 
 
 
 
 
Figura 2. Garra de ensaio em faixa larga. 
 
 O procedimento para ensaio de tração direta 
em faixa larga utiliza cinco corpos de prova para 
cada um dos três materiais de gramaturas 
diferentes. Os resultados possuem coeficiente de 
variação inferior aos 10% estabelecidos por 
norma e conferem credibilidade aos resultados 
dos ensaios em geossintéticos. 
 
2.2 Formulação do Método 
 
A metodologia para o estudo da resistência à 
tração do geossintético através do teste de 
punção consiste em uma forma indireta de obter 
essa propriedade, a qual é obtida dividindo a 
força aplicada ao material pela sua largura 
tensionada. O mecanismo indireto para obter 
esta propriedade através do puncionamento 
estático é mostrado na Figura 3. 
 Murphy e Koerner (1988) apresentam esta 
idéia ao meio acadêmico com vários testes em 
geotêxteis tecidos, não-tecidos, geomembranas 
e geogrelhas. Os autores apresentam a 
formulação baseada em normas européias e 
analisam a tensão e adeformação nas amostras 
de geossintéticos com diferentes gramaturas 
para o ensaio de puncionamento estático com 
pistão CBR e também diferentes polímeros base, 
como o polietileno e polipropileno. 
 
 
 
 
Figura 3. Ilustração do mecanismo de tração indireta 
através do puncionamento estático. 
 
 A força aplicada (F) é recebida e redistribuída 
no geossintético. E de acordo com a escala 
utilizada no trabalho tem-se o pistão com o 
diâmetro escolhido (D) e, consequentemente, o 
seu perímetro (P). A resistência à tração () 
pode então ser obtida dividindo a força F pelo 
perímetro P (Equação 1) 
 
D

F 
P
F =  (1) 
 
 Da mesma forma, a força exercida pelo 
pistão (F) promove a deformação do tecido 
(Como é mostrado na Figura 4, o corpo de 
prova alonga-se gradativamente com o 
deslocamento (d) promovido pelo pistão de 
diâmetro (D). A Equação 2 apresenta os 
cálculos desta propriedade, com auxílio da 
Figura 5. Lembrando que a amostra possui 
diâmetro três vezes maior que o do pistão. 
 
 
Figura 4. Alongamento do geossintético no ensaio. 
 
pistão 
geotêxtil 
geotêxtil 
força redistribuida 
no perímetro - P 
pistão 
força = F 
antes depois 
 
D
D
 
D
D-X = 
22 Dd 
 (2) 
 
 
 
 
Figura 5. Ilustração com incógnitas da Equação 2. 
 
 Este artigo também mostra uma comparação 
entre os efeitos da variação da escala na amostra 
(Figura 6). Toda análise foi feita considerando-
se normas, que se incluem no tema, da Europa, 
dos Estados Unidos e do Brasil. 
 O parâmetro estudado foi o material obtido 
através do equipamento da Figura 7 com dois 
suportes diferentes para segurar as amostras. No 
dispositivo a amostra é colocada como 
especificado na norma. A Figura 7a mostra um 
suporte normatizado, enquanto que a Figura 7b 
é semelhante com menor dimensão. 
 A forma de contato dos instrumentos de 
ensaios com os tecidos analisados são por meio 
de lixas que aumentam o atrito conforme a 
pressão dos parafusos em cada um dos suportes 
do laboratório
 
 
 (a) (b) 
Figura 6. Suporte e pistão CBR padrão (a) e sua redução de escala em três vezes (b). 
 
 
(a) 
 
(b) 
 
 
(c) 
 
Figura 7. Equipamento universal (a), suporte padrão do ensaio CBR (b) e sua redução em escala (c). 
5 cm 
 
 
15 cm 
1,7 cm 
 
 
5 cm 
D 
X 
d 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
A caracterização dos três geotêxteis tecidos 
desta pesquisa pode ser analisada através de 
suas propriedades na Tabela 1 e 2. 
 
Tabela 1. Tensão obtida nos ensaios diretos. 
Amostra  (kN/m) Coeficiente de variação (%) 
Tr
aç
ão
 G1 210,7 3,3 
G2 453,4 7,6 
G3 531,1 2,1 
 
Tabela 2. Deformação obtida nos ensaios diretos. 
Amostra  (%) Coeficiente de variação (%) 
Tr
aç
ão
 G1 180,9 5,0 
G2 200,5 2,5 
G3 180,8 4,4 
 
Os resultados obtidos das tensões e 
deformações nos ensaios de puncionamento são 
apresentados na Tabela 2 e 3 respectivamente. 
 
Tabela 2. Tensão obtida nos ensaios. 
Amostra  (kN/m) Coeficiente de variação (%) 
CB
R G1 200,5 2,5 
G2 381,0 2,6 
G3 532,3 4,3 
M
in
i 
CB
R G1 190,5 2,6 
G2 371,0 2,7 
G3 512,0 3,9 
 
Tabela 3. Deformação obtida nos ensaios. 
Amostra  (%) Coeficiente de variação (%) 
CB
R G1 151,8 6,4 
G2 162,3 7,9 
G3 152,4 8,6 
M
in
i 
CB
R
 G1 160,3 3,0 
G2 190,7 6,4 
G3 160,4 4,0 
 
É importante destacar que o material é 
isotrópico, ou seja, as duas direções do geotêxtil 
tecido apresentado nesta pesquisa apresentam 
propriedades iguais. 
Como se observa os resultados apresentaram 
coeficientes de variação inferiores aos 10% que 
as normas prescrevem para caracterizar boa 
homogeneidade das amostras. 
Os resultados dos ensaios CBR e Mini CBR 
ficaram na média considerando o desvio padrão 
dos resultados de tensão e deformação obtidos. 
De acordo com a caracterização do material 
de estudo os resultados de tensão nas amostras 
de geotêxteis tecidos apresentaram-se inferiores 
quando comparados aos ensaios de tração direta 
não confinada. Tomando por base os resultados 
obtidos de cada amostra, tem-se que G1 
apresentou média no ensaio CBR e valor de mini 
CBR aproximadamente 0,5% menor. Já a 
amostra G2 apresentou em ambos os ensaios 
valores 14% inferiores ao procedimento padrão. 
E G3, por sua vez, ficou com dados dentro da 
média. Considerando as deformações todas 
apresentaram-se inferiores, variando entre 5% 
em G2 no ensaio Mini CBR até 20% com a 
mesma amostra no ensaio CBR. 
 Os resultados inferiores ficaram dentro de um 
valor inferior a 10% considerando as amostras 
G1 e G3, o que possibilita uma correlação ao 
ensaio de tração direta. Já a amostra G2, que 
apresentou resultados de tração indireta inferior 
ao ensaio convencional com 14 % de variação 
na tensão e 20 % da deformação, pode ter 
apresentado algum problema na fase de 
preparação do ensaio, como por exemplo, 
mudança de operador ou aperto dos parafusos 
que segura o geotêxtil no suporte. 
 Murphy e Koerner (1988) ensaiaram grande 
quantidade e variedade de geossintético com 
propriedades físicas e mecânicas distintas e 
obtiveram seus melhores resultados nos 
materiais isotrópicos. 
 Os geotêxteis tecidos avaliados por Murphy e 
Koerner (1988) são bidirecionais e a tração 
indireta foi influenciada pela resistência na 
direção mais fraca. Caso contrário os resultados 
estariam próximos ao ensaio de tração direta, 
como ocorre nesta pesquisa. 
Ghosh (1998) utilizou esta metodologia 
aplicando pré-tensão inicial de 5 e 10% da carga 
de ruptura e os resultados apresentaram queda 
linear em relação às amostras sem pré-tensão. 
Em pesquisa mais recente Koerner e Koerner 
(2010) analisaram não tecidos quanto à 
perfuração por pistões do tipo CBR, pirâmide e 
pino. A ruptura do material ocorria de forma 
proporcional, sendo o pino com valores de força 
inferior ao tipo pirâmide e depois o CBR. Outra 
observação é o aumento linear da resistência a 
perfuração de acordo com a gramatura. 
 
4 CONCLUSÕES 
 
O artigo apresentou os resultados da tração 
indireta em três diferentes gramaturas de 
geotêxteis tecidos e duas escalas diferentes, os 
quais caracterizaram um comportamento 
homogêneo em todo o material de estudo. 
 Este estudo amplia a discussão em torno da 
utilização dos ensaios de puncionamento como 
forma de obter a tração indireta não só como 
uma alternativa, mas como uma forma garantida 
de esclarecer a viabilidade e confiabilidade 
destes ensaios. E de acordo com a pesquisa, a 
resistência ao puncionamento estático mostrou-
se uma alternativa para determinação da tração 
indireta em geotêxteis. 
 A diferença na escala não apresentou 
características de mudança no comportamento 
do material. Todas as amostras obtiveram 
resultados com pouca dispersão e mostrando 
uma boa preparação e condução do ensaio. Este 
mecanismo é eficiente e torna-se uma alternativa 
aos procedimentos de norma, que definem 
medidas padrões, e podem se tornar um 
empecilho quando a oferta de material para 
caracterização é pequena ou para estudo de 
comportamento em longo prazo. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Os autores agradecem ao apoio da UENF, da 
CAPES e da Huesker Brasil. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
ABNT NBR 12553 (2003). Geotêxteis - Terminologia, 
Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rio de 
Janeiro/RJ, Brasil. 
ABNT NBR 12824 (1993). Geotêxteis - Determinação 
da resistência à tração não-confinada - Ensaio de 
tração de faixa larga, Associação Brasileira de 
Normas Técnicas. Rio de Janeiro/RJ, Brasil. 
ABNT NBR 13359 (1995). Geotêxteis - Determinação 
da resistência ao puncionamento estático -Ensaio 
com pistão tipo CBR, Associação Brasileira de 
Normas Técnicas. Rio de Janeiro/RJ, Brasil. 
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Properties of Geotextiles by the Wide-Width Strip 
Method, American Society for Testing and Materials, 
West Conshohocken, Pennsylvania, USA. 
ASTM D6241 (1999). Standard Test Method for the 
Static Puncture Strength of Geotextiles and 
Geotextile-Related Products Using a 50 mm Probe, 
American Society for Testing and Materials, West 
Conshohocken, Pennsylvania, USA. 
EN ISO 12236 (2006). Geosynthetics - Static puncture 
test (CBR test), European Standard - International 
Organization for Standardization, Geneva, 
Switzerland 
EN ISO 10319 (2008). Geosynthetics – Wide-width 
tensile test, European Standard - International 
Organization for Standardization, Geneva, 
Switzerland. 
Ghosh, T. K. (1998) Puncture resistance of pre-strained 
geotextiles and its relation to uniaxial tensile strain 
at failure. Geotextiles and Geomembranes, Vol. 11, 
p. 167-172. 
Koerner, G. R. and Koerner, R. M. (2010) Puncture 
resistance of polyester (PET) and polypropylene (PP) 
needle-punched nonwoven geotextiles. Geotextiles 
and Geomembranes, Vol. 11, p. 360-362 
Murphy, V. P. and Koerner, R. M. (1988) CBR Strength 
(Puncture) of Geosythetics, Geotechnical Testing 
Journal. GTJODJ, Vol. 11, No. 3, p. 167-172.