ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO AULA 6. CIV 247 OBRAS DE TERRA Prof. Romero César Gomes

Transcrição

1 ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO AULA 6 CIV 247 OBRAS DE TERRA Prof. Romero César Gomes

2 6.1 Cortina de Estacas - Pranchas. Aula 6

3 Estruturas de Contenção sem Reaterro cortinas de estacas pranchas escavações escoradas paredes diafragma muros de estacas escavadas solo grampeado ( soil nailing ) cortinas atirantadas

4 Disposições Construtivas Cortinas de Estacas - Pranchas

5 Disposições Construtivas Cortinas de Estacas - Pranchas

6 Cortinas de Estacas - Pranchas Disposições Construtivas Conexões laterais por solda ou por preenchimento com selante betuminoso

7 Cortinas de Estacas - Pranchas T NA NA E a E a E p E p ficha : trecho enterrado da cortina cortinas de estacas pranchas em balanço: sua estabilidade depende apenas dos empuxos passivos mobililizados na parte frontal da cortina, comportando-se estruturalmente como uma viga em balanço. (maiores deslocamentos; estruturas com alturas limitadas) cortinas de estacas pranchas ancoradas: sua estabilidade depende dos empuxos passivos mobililizados na parte frontal da cortina e de um ou mais sistemas de ancoragem instalados próximos ao topo da cortina. (menores deslocamentos; estruturas mais profundas)

8 Cortinas de Estacas - Pranchas

9 Cortinas de Estacas - Pranchas

10 Projeto de Cortinas de Estacas - Pranchas cortinas de estacas pranchas em balanço X A cortina é admitida como sendo rígida e passível de sofrer rotação em torno de um ponto O (ponto de rotação), situado próximo à sua extremidade inferior (figura a), mobilizando, assim, resistência passiva também atrás da cortina (figura b). Esta resistência passiva é admitida no projeto da cortina como uma carga concentrada R atuando num ponto X, ligeiramente abaixo de O e situado a uma profundidade d no terreno (figura c).

11 Projeto de Cortinas de Estacas - Pranchas cortinas em balanço h NA Adotar: F p = 1,5 ou 2,0 (FS para E p ) E a c = 0 (estacas cravadas) d E p δ a = ½ φ e δ p = 2/3 φ ou δ a = 0 (Rankine) X empuxos hidrostáticos: iguais à frente e atrás da cortina (anulam-se mutuamente) No dimensionamento da cortina, a resistência passiva mobilizada atrás da cortina é considerada indiretamente calculando-se a profundidade de cravação d por meio do equilíbrio dos momentos das forças atuantes em relação ao ponto X e aumentando-se o valor calculado por um acréscimo estabelecido arbitrariamente em 20%. M X = 0 cálculo de d d adot = 1,20d calc

12 Projeto de Cortinas de Estacas - Pranchas cortinas em balanço h NA E a d E p X Cálculos Complementares: (i) (ii) (iii) calcular a força R por meio de ΣF H = 0 e verificar se a resistência passiva mobilizada na profundidade adicional de 0,2d é realmente igual ou maior que o valor da força R (caso contrário, aumentar d e recalcular R); Calcular o momento fletor máximo atuante na cortina pelas equações da estática; Calcular a seção da cortina pela relação S = M max / σ adm, sendo σ adm a resistência admissível à flexão do material da cortina.

13 Projeto de Cortinas de Estacas - Pranchas cortinas de estacas pranchas ancoradas (i) método da extremidade livre: a profundidade de cravação da cortina NÃO É suficiente para restringir a movimentação da extremidade inferior da cortina (ii) método da extremidade fixa: a profundidade de cravação da cortina É suficiente para restringir a movimentação da extremidade inferior da cortina y C (i) M = 0 (ii) M 0

14 Projeto de Cortinas de Estacas - Pranchas Método da Extremidade Livre X T h NA Adotar: F p = 1,5 ou 2,0 (FS para E p ) d E p E a c = 0 (estacas cravadas) δ a = ½ φ e δ p = 2/3 φ ou δ a = 0 (Rankine) empuxos hidrostáticos: iguais à frente e atrás da cortina (anulam-se mutuamente) d adot M X = 0 = 1,20d calc Ad 3 + Bd 2 + Cd + D = (segurança contra escavações ou erosões futuras) 0 T (d obtido por tentativas) F adot H = = 0 T calc T calc : esforço por metro de tirante ( 1,10 a 1,25) T. s calc s: espaçamento entre tirantes

15 Projeto de Cortinas de Estacas - Pranchas Método da Extremidade Fixa h A T NA d y E p B C R C E a y C D R D A restrição imposta à livre rotação da extremidade inferior da cortina implica a mobilização de uma resistência passiva atrás da cortina. Esta resistência passiva é admitida no projeto da cortina como uma carga concentrada R D atuando num ponto D, situado a uma distância 0,2d acima da extremidade inferior da cortina e abaixo do ponto C (ponto de inflexão da deformada da cortina), de momento fletor nulo e localizado a uma distância y abaixo do nível da escavação da cortina (não adotar FS para E p neste caso).

16 Projeto de Cortinas de Estacas - Pranchas método da viga equivalente (método de Blum) A posição do ponto C é conhecida no caso de solos granulares e uniformes, pela distância y que é função de φ: φ ( ) Y 0,25h 0,16h 0,08h 0,03h - 0,007h A partir do ponto C, a solução consiste em se subdividir a cortina em duas vigas equivalentes (viga superior AC e viga inferior CD) viga superior AC : altura (h + y) viga inferior CD : altura (d - y)

17 Projeto de Cortinas de Estacas - Pranchas método da viga equivalente (método de Blum) A T h + y C R C d - y R C C D R D M A = 0 cálculo de R C M D = 0 cálculo de d F H = 0 cálculo de T d adot = 1,20d calc

18 Tópicos Complementares sistemas de ancoragem

19 Tópicos Complementares sistemas de ancoragem Y O a T* h b x l OX = ¾ (h+d): método da extremidade fixa OX = (h+d): método da extremidade livre E a b E a d a 45 - φ/2 d 45 + φ/2 Para b/d a > ½ ( zona de ancoragem dada por d a x l): X T * = T calc.s.1 ( n ) + cosα 100 T * = 1 2 γd 2 a l ( K K ) p a. 1 FS d 2 a = 2FS.T γl ( K K ) p * a (FS 2,0)

20 Tópicos Complementares A distribuição real das tensões horizontais sobre a cortina é diferente do modelo teórico adotado nos cálculos, devido aos efeitos do chamado arqueamento do solo, que consiste em um processo de transferência de tensões das zonas mais deformáveis para as menos deformáveis do solo : distribuição teórica zona sob tensões menores que os calculados : distribuição real Estes efeitos são mais significativos em solos granulares, implicando em menores valores reais dos momentos fletores que os calculados, sendo estes fatores de redução condicionados pelas características de maior ou menor flexibilidade da cortina.

21 Tópicos Complementares desbalanceamento das pressões hidrostáticas: traçado da rede de fluxo h = 4,5 0,5 = 4,0 m K = 1,0 x 10-7 m/s N f = 4,3 ; N q = 12 q = Kh Nf Nq 7 = 1,0 x , q = 1,43 x10 m /s/m Exemplo de cálculo da poropressão num dado ponto P hp = nq Nq.h = = 3,33 m zp up = 5,0 m (escala da figura) = γw ( h z ) = 9,81( 3,33 + 5) P P up γw = 8,33 m e up = 81,72 kpa

22 Tópicos Complementares desbalanceamento das pressões hidrostáticas: soluções aproximadas NA pressão de percolação: aumento de E a devido ao fluxo descendente redução de E p devido ao fluxo ascendente

23 Tópicos Complementares desbalanceamento das pressões hidrostáticas: soluções aproximadas NA pressão de percolação: aumento de E a devido ao fluxo descendente redução de E p devido ao fluxo ascendente