Instituição:
Universidade de Brasília
Nível: Doutorado
Autora: Nestor Tupa
Orientadores: Ennio Marques Palmeira
Data da Defesa: 17/02/06
Nas últimas décadas, o uso dos materiais geossintéticos
como reforço das obras geotécnicas tem aumentado muito,
ampliando os âmbitos de suas aplicações. Essa técnica
ainda apresenta grande potencial para uso em obras de segurança
e minimizar os problemas da conservação do meio ambiente.
Também, a procura de energia mais econômica e menos contaminante
ao meio ambiente esta aumentando a exploração de gás
natural. O transporte desse combustível pode ser feito por gasodutos,
que apresentam vantagens como rapidez, quantidade transportata e economia.
Porém, estas estruturas podem estar sujeitas a situações
de acidentes (vazamentos e explosões) e os acidentes podem apresentar
conseqüências fatais, perdas materiais ou contaminar o meio
ambiente.
A presente tese estudou a aplicação de geossintéticos
como elemento de reforço em aterros para proteção
de tubulações pressurizadas enterradas de gasodutos e
para minimizar os efeitos de uma explosão. Para o estudo foram
implementados dois tipos de ensaios idealizando as seqüências
do mecanismo de explosão de uma tubulação pressurizada
enterrada. Assim, o ensaio de expansão de cavidade simulou a
condição de expansão do gás na explosão
de uma tubulação visando observar os seus efeitos no solo
circundante (deslocamentos e geração de superfícies
de ruptura). Já o ensaio de explosão de uma tubulação
com ranhura de enfraquecimento simulou a condição de estouro
de tubulação pressurizada visando observar os seus efeitos
no solo circundante (lançamento do solo, formação
de cratera e deformação do talude). Em ambos os casos
de simulação as metodologias procuraram adaptar o problema
às condições de deformação plana,
em caixa de ensaios de face transparente para observação
dos mecanismos de interação do solo e da tubulação
com os reforços. Os reforços utilizados foram: geotêxteis
tecidos, geogrelha e papel alumínio. Os reforços apresentavam
diversos arranjos (camada, u-invertido e envelopado). Os aterros possuíram
superfícies horizontais ou trapezoidais com taludes 2H:1V. Também
se investigou a variação da profundidade do posicionamento
de cavidade de expansão. Os ensaios de explosão de tubulação
enfraquecida foram realizados combinando tipos de arranjos de reforços,
tipos de reforços em aterros trapezoidais.
Os resultados de ensaios de expansão de cavidade mostraram que
a inclusão de reforço em aterros de proteção
de tubulações pressurizadas diminuiu os efeitos no solo
circundante e aumentou a resistência à expansão
comparada com aterros não reforçados. O geotêxtil
tecido em arranjo envelopado foi o que apresentou melhor desempenho.
Foi observado que a resistência à expansão oferecida
pelos reforços depende de suas características de rigidez,
textura e geometria.
Os resultados da simulação de explosão de tubulações
enfraquecidas mostraram que a inclusão de reforço em aterros
de proteção de tubulações pressurizadas
diminui os efeitos deletérios sobre o solo circundante, apresentando
menor altura de lançamento do solo, menor quantidade de nuvem
de solo, menor tamanho de cratera e menores deformações
do aterro comparado com um aterro não reforçado. O arranjo
envelopado com geotêxtil tecido e o arranjo envelopado com geogrelha
e filme de PVC com preenchimento de brita foram os que apresentaram
melhores desempenhos. Em geral, os resultados mostraram o potencial
de utilização de geossintéticos como elementos
de proteção de tubulações pressurizadas
enterradas.