A introdução de elementos resistentes num maciço terroso não conduz, em geral, a um melhoramento das características próprias do solo, mas sim a um melhoramento docomportamento mecânico global da estrutura, mediante a transferência de esforços do solo para oselementos de reforço. Desde a década de sessenta, depois de Henri Vidal ter inventado a técnica daterra armada, o conceito de solo reforçado tem vindo a generalizar-se, sendo possível, hoje, realizar, para alem dos sistemas unidimensionais com reforços metálicos, sistemas multi-dimensionais com uma larga gama de materiais, entre os quais se incluem, os geossintéticos.
A ocupação crescente das áreas superficiais, resultado do crescimento econômico e social das populações, tem conduzido nas últimas décadas à necessidade de utilização de maciços com fracas características geotécnicas como fundação de múltiplas obras de Engenharia. Em particular, a construção de aterros, em infra-estruturas de vias de comunicação, sobre solos argilosos moles (caracterizados pela sua baixa resistência, grande compressibilidade e baixa permeabilidade) tem-se tomado cada vez mais uma realidade, por razões econômicas, associadas também a condicionalismos relativos às características dos traçados, à preservação de áreas agrícolas, à ordenação urbanística, etc..
Não obstante os inúmeros trabalhos de investigação relativos à construção de aterros sobre solos argilosos moles, os problemas postos pela execução destas obras, devido à sua complexidade, constituem ainda hoje um desafio às capacidades científicas e tecnológicas no âmbito da Geotecnia.
Confrontados com esses problemas, os engenheiros geotécnicos desenvolveram diversas técnicas construtivas, algumas delas consideradas já como clássicas, tendo por objectivo obviar os inconvenientes levantados pela execução das obras em questão. Esses inconvenientes prendem-se normalmente com a dificuldade de garantir a segurança relativamente à estabilidade global e com a existência de assentamentos (totais e diferenciais) que se processam lentamente no tempo e assumem valores elevados a longo prazo.
Com o desenvolvimento da indústria têxtil neste século, acrescentaram-se às soluções clássicas atrás referidas, especialmente a partir da década de sessenta, as técnicas de reforço de solos com geossintéticos. Normalmente, a aplicação destes materiais nas obras de aterro sobre solos moles traduz-se num aumento da estabilidade global, num melhor desempenho em termos de deslocamentos e numa redução de custos relativamente às soluções mais tradicionais.
Com efeito, justificado pelas vantagens que apresentam em relação aos materiais e tecnologias tradicionais, a aplicação dos geossintéticos em obras geotécnicas tem vindo a conhecer nos últimos tempos um assinalável desenvolvimento a nível mundial.
Todavia, existem algumas circunstâncias que têm impedido um ainda mais rápido crescimento da aplicação dos geossintéticos, essencialmente decorrentes das insuficiências de informação experimental disponível e dos modelos de análise aplicáveis, próprias de materiais e técnicas relativamente recentes.
Dependendo das características dos elementos resistentes, podem obter-se dois tipos de solos reforçados:
- Solos macro-reforçados: os elementos de reforço são de grandes dimensões quando comparados com os grãos de solo (varões, barras, grelhas, membranas, etc.), cada inclusão influencia um volume de solo significativo, sendo, por isso, suficiente um número limitado de elementos de reforço;
- Solos micro-reforçados: os elementos de reforço são de pequenas dimensões (fibras, filamentos, fios, microgrelhas, etc.), neste caso cada inclusão influencia um volume de solo reduzido, sendo, por isso, necessário um número muito elevado de elementos de reforço (exemplo: sistema Texsol).
Classificam-se as obras de solos reforçados com geossintéticos de acordo com os seguintes parâmetros: localização do reforço, tipo de estrutura, tipo de aplicação e tipo de solicitação.
Nas obras da primeira classe, na qual se incluem, por exemplo, os muros de suporte, os taludes e os aterros sobre solos moles, são preponderantes as ações permanentes devidas ao peso próprio, não sendo, em geral, relevantes as sobrecargas que as solicitam. Por outro lado, nas obras da segunda classe, onde se incluem, por exemplo, as estradas pavimentadas e não pavimentadas e os balastros das linhas férreas, as sobrecargas de utilização são claramente mais significativas que as acções permanentes.
A escolha do geossintético adequado a uma determinada obra, desempenhando funções de reforço, deve satisfazer, para além das condições econômicas, os seguintes critérios:
- Resistência à tração adequada;
- Suficiente interação solo-reforço;
- Deformabilidade limitada a curto prazo;
- Fluência e relaxação reduzidas;
- Boa resistência à degradação (designadamente, às radiações ultravioleta, à temperatura, aos ataques biológicos e químicos, etc).
O comportamento mecânico dos geossintéticos depende de um vasto número de parâmetros: natureza do polímero constituinte, estrutura, método de fabrico, tensão de confinamento, velocidade de deformação, temperatura, humidade, tempo, susceptibilidade aos agentes químicos e biológicos, etc.
Simplificadamente, pode considerar-se que a deformação total de um geossintético é composta por duas parcelas: uma relativa à deformação dos componentes e outra devida à deformação estrutural. A elevada rigidez estrutural das geogrelhas e dos geotêxteis tecidos leva a que a deformação total nestes produtos seja controlada, praticamente na totalidade, pela deformação dos componentes poliméricos, estando, por isso, o seu comportamento mais diretamente relacionado com o do polímero constituinte.
Contrariamente, nos geotêxteis não-tecidos agulhados é a deformação estrutural que controla a deformação total do geossintético; neste caso, o material é sensível a fatores externos inibidores dessa deformação (caso da tensão de confinamento) e o seu comportamento afasta-se do polímero constituinte, embora seja, naturalmente, influenciado por este.
