Estudo do desempenho de estruturas portantes de solo reforçado com geossintéticos GRS-IBS sob a ação de sismos

• Autor(a) principal: Montilla, Edna Lizeth Ardila
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18132/tde-16012024-155718/
• topic: análise sísmica; estruturas GMSE; estruturas GRS-IBS; geossintéticos; geosynthetic reinforced soil; geosynthetics; GMSE structures; GRS-IBS structures; modelagem numérica; muro portante; numerical modeling; seismic analysis; solo reforçado com geossintéticos

A tecnologia muros portantes em solo reforçado com geossintéticos aplicados a encontro de pontes, conhecido na literatura internacional como Geosynthetic Reinforced Soil Integrated Bridge System (GRS-IBS) surgiu como uma inovação na construção de pontes com facilidade de construção, benefícios econômicos, tempos de execução relativamente curtos e vantagens ambientais. Esta técnica substitui o uso de tubulões gerando um sistema de melhor integração aos aterros de aproximação na ponte, evitando recalques diferenciais e, consequentemente, promovendo a melhoria do conforto dos usuários de rodovias Embora o desempenho estático e sísmico bem-sucedido das estruturas de pontes GRS tenha sido demonstrado, e várias pesquisas tem mostrado o potencial técnico das estruturas GRS-IBS em condição estática, poucos estudos foram conduzidos avaliando o comportamento do GRS-IBS sob carregamento sísmico. Por se tratar de uma estrutura mais flexível em comparação ao uso de integração de ponte no muro reforçado com geossintéticos com estruturas de fundações, pode-se melhor comportamento sísmico. Por tanto, devem-se formular estudos para compreender como o GRS-IBS e seus componentes se desempenhariam na condição sísmica. O presente estudo apresenta estudo numérico de estruturas de solo reforçado com geossintéticos desenvolvidas no software de elementos finitos RS2 (Rocscience®) com o intuito de analisar o seu desempenho na aplicação de pontes rodoviárias sob carregamento estático e carregamento sísmico, focado principalmente no sistema GRS-IBS. Na primeira fase foi modelada e validada uma estrutura do tipo GMSE (Solo mecanicamente estabilizado com geossintéticos) na condição estática, onde foi avaliado o desempenho da estrutura enquanto deslocamentos, deformações do reforço, pressão na base e o comportamento do solo através dos modelos constitutivos de solo Elastoplástico de Mohr Coulomb, Elástico no linear de Duncan Chang, Hiperbólico Hardening Soil e Hiperbólico Hardening Soil with Small Strain Stiffness validados com teste triaxiais. Como resultado, verificou-se que os modelos numéricos simulados com RS2 tem uma boa previsão no comportamento do solo e a estrutura comparando os resultados de tensão deformação em testes triaxiais do solo, dos deslocamentos da face, a deformação do reforço e a pressão normalizada na fundação com relação ao modelo físico de referência (Bathurst et al., 2006). Na segunda fase foi modelada e validada uma estrutura do tipo GRS-IBS na condição sísmica, sendo avaliado o desempenho da estrutura enquanto deslocamentos, forças no reforço e o comportamento do solo através dos modelos constitutivos de solo elastoplástico de Finn-Byrne. Como resultado, verificou-se que os modelos numéricos tem uma boa previsão no comportamento do solo e a estrutura sob carregamento sísmico comparando os resultados das respostas supracitadas com relação ao modelo físico de referência desta fase (Xu et al., 2020). Por fim, foi estabelecida uma análise paramétrica a partir de uma estrutura GRS-IBS de escala real, avaliando o efeito do carregamento sísmico, carregamento operacional e rigidez do solo da fundação. Foram estudadas as respostas de deslocamento lateral da face, recalque no topo da estrutura e deformações no reforço geossintético. Os resultados demostraram que o carregamento sísmico afeta o desempenho da estrutura, no entanto é menos significativo que o carregamento operacional. Por outro lado, o efeito da fundação resultou relevante na geração de deslocamentos da face e o recalque da estrutura.