MORENO, Jaime Alberto Suarez. Desempenho de grupo de colunas granulares encamisadas em laboratório. 2025. 188 f., il. Tese (Doutorado em Geotecnia) — Universidade de Brasília, Brasília, 2025.
Este estudo investiga a influência do espaçamento entre colunas e da rigidez do geotêxtil de encamisamento no comportamento de colunas granulares encamisadas com geossintéticos (GECs) instaladas em argila muito mole sob carregamento vertical. Ensaios físicos em grande escala (1,6 m × 1,6 m × 1,2 m), com instrumentação composta por transdutores de poropressão, células de carga e medidores de recalque, foram conduzidos em duas séries experimentais: uma com variação do espaçamento (2,0D a 3,5D) utilizando geotêxtil de rigidez média, e outra com diferentes rigidezes (baixa, média e alta) mantendo espaçamento fixo (3,0D).
Os resultados mostraram que as GECs suportaram tensões verticais entre 6 e 15 vezes maiores que as do solo mole, com tensões até quatro vezes superiores à carga aplicada nas camisas mais rígidas. O espaçamento teve influência marcante: menores valores (2,0D) registraram maiores valores de excessos poropressão na instalação, mas favoreceram a dissipação durante o carregamento. Já espaçamentos maiores resultaram em menor confinamento e maior recalque. A rigidez da camisa teve influência limitada na dissipação de poropressões, mas impactou fortemente o confinamento lateral e a redistribuição de tensões verticais.
Durante a aplicação da carga, o coeficiente de empuxo lateral (K) aumentou com o espaçamento entre colunas, refletindo maior deformação lateral do solo. Após a dissipação dos excessos de poropressão, os valores de K apresentaram um leve aumento, sugerindo que as tensões efetivas passaram a ser predominantemente assumidas pela estrutura do solo mole já drenado. A deformação lateral das colunas (bulging) foi mais intensa em camisas flexíveis, sendo maior deformação radial foi observada em profundidades próximas a 1,5 vezes o diâmetro da coluna, indicando o ponto de maior mobilização da força de tração do material. Já a zona mais afetada pela deformação radial (expansão lateral da coluna) foi registrada até uma profundidade de 2,7 vezes o diâmetro da coluna.
Houve ganho significativo na resistência ao cisalhamento não drenado (Su), associado ao confinamento proporcionado pelas GECs e à drenagem pelas colunas, com raio de influência entre 1,4D e 1,7D. Os resultados experimentais mostraram boa concordância com modelos analíticos, evidenciando que o desempenho das GECs depende fortemente da interação entre espaçamento e rigidez do reforço. A escolha otimizada desses parâmetros é essencial para garantir a estabilidade e eficiência de sistemas GEC aplicados em solos moles.
Resumo Ingles
This study investigates the influence of column spacing and geotextile stiffness on the behavior
of geosynthetic-encased granular columns (GECs) installed in very soft clay under vertical
loading. Large-scale physical tests (1.6 m × 1.6 m × 1.2 m), instrumented with pore pressure
transducers, pressure cells, and settlement gauges, were conducted in two experimental series:
one varying the spacing between columns (2.0D to 3.5D) using a medium-stiffness geotextile,
and another using encasements of different stiffness levels (low, medium, and high) while
keeping the spacing constant (3.0D).
Results showed that the GECs sustained vertical stresses between 6 and 15 times higher than
those in the surrounding soft clay, with stresses up to four times greater than the applied load
in the stiffer encasements. Spacing had a significant effect: smaller spacings (2.0D) generated
higher excess pore pressures during installation but allowed faster dissipation during loading.
In contrast, larger spacings led to reduced lateral confinement and increased settlement. While
geotextile stiffness had limited influence on pore pressure dissipation, it significantly affected
lateral confinement and vertical stress redistribution.
During loading, the lateral earth pressure coefficient (K) increased with column spacing,
indicating greater lateral deformation of the soft clay. After pore pressure dissipation, K values
increased slightly, suggesting that the drained soil structure predominantly carried effective
stresses. Column lateral deformation (bulging) was more pronounced in flexible encasements,
with maximum radial deformation observed at depths around 1.5 times the column diameter,
corresponding to the peak mobilization of tensile forces in the geotextile. The zone affected by
radial deformation extended to approximately 2.7D in depth.
There was a increase of Su due to the confinement provided by the GECs and radial drainage
(influence radius 1,4D–1,7 D). Tests and analytical models agree that performance is
determined by S(col)/D and the stiffness of the geosynthetic. Accordingly, the study provides
field design guidelines for soft soils: it quantifies the improvement in Su value, delineates the
radius of influence, and proposes ranges of S(col)/D and stiffness that optimize performance and
cost, mitigating settlements and excess pore pressures.
Unidade academica
Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento
Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (FT ENC)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Geotecnia
Agencia financiadora
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).
Idioma
por
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Tese
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Palavras-chave
Geossintéticos||Coluna encamisada||Solos - melhorias||Capacidade de carga
