Estudo do comportamento de chumbadores: ensaios de arrancamento instrumentados

Abstract

A utilização da técnica de solo grampeado visando a estabilização de taludes é largamente difundida em obras de engenharia. O grampeamento de solo/rocha é caracterizado por ser um sistema passivo onde são inseridos elementos resistentes à tração (grampos) no terreno para reforço do mesmo e composto por faceamento concreto projetado ou, mais recentemente, em tela metálica de alta resistência. O presente trabalho visou estudar o comportamento mecânico dos grampos, bem como da interação grampo versus terreno em ensaios de arrancamento, utilizados para a determinação da resistência ao cisalhamento de interface solo versus nata de cimento. A análise do comportamento dos grampos é ferramenta fundamental para avaliação dos parâmetros utilizados no dimensionamento de sistemas de solo/rocha grampeados, pois é condicionante fundamental no cálculo do comprimento necessário dos grampos bem como das tensões possíveis de serem absorvidas pelos mesmos. Este estudo consistiu na medição de cargas, e consequente determinação de tensões, em grampos instrumentados durante ensaios de arrancamento. Como parte deste trabalho experimental foram realizados ensaios de laboratório para caracterização do solo, denominado itabirito silicoso friável, e determinação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento e deformabilidade dos solos onde estão inseridos os grampos testados. As barras foram instrumentadas em 7 seções através de pontes completas de strain gauges ao longo da barra, além de uma célula de carga instalada na cabeça do grampo. Concomitantemente com a aplicação da força de arrancamento foram medidos os deslocamentos na cabeça dos chumbadores. A distribuição dos esforços nos grampos foi medida ao longo da barra o que permitiu calcular as tensões ao longo do grampo. Com base nestes dados e nos parâmetros obtidos dos ensaios de laboratórios foram aplicadas as teorias para cálculo da resistência de interface nata versus solo e discutidos os resultados obtidos e esperados. Os valores de arrancamento encontrados em ensaios de campo foram bem superiores (em cerca de 290%) aos estimados pelos métodos teóricos.

Soil nailing has been widely used for slope stabilization in engineering practice. Soil nailing consists of the insertion of a passive reinforcement on the ground, which is combined with shotcrete, or more recently with high tensile steel mesh. This research aims to study the mechanical behavior of a grouted soil nail, as well as the interaction grout versus ground, during a pullout test to determine the ultimate bond strength value. The analysis of the nail behaviour is fundamental to evaluate the key parameters adopted for soil nailing design since more accurate estimated values results in a more efficient system. The present research has consisted in to measuring the nail load through instrumentation in order to determine the stresses acting on the nail. As part of this research, laboratory tests were also conducted to determine the soil resistance parameters and deformability. The soil was named soft siliceous itabirite. The nails were instrumented by full Wheatstone Bridges arranged along the steel bars. A load cell was used on the nail head for measure the pullout load. The displacements induced by the loading were measured at the anchor head. Bond strength was predicted by theoretical approaches based on the soil resistance parameters. The estimated bond strengths were compared with those obtained through pullout tests. The values found by field test were 290% higher than the predicted ones.