Tópicos Especiais de Mecânica dos Solos

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1 Tópicos Especiais de Mecânica dos Solos Estruturas de Contenção de Solo Reforçado PROFESSOR: BRUNO TEIXEIRA DANTAS

2 Objetivo Geral Desenvolver habilidades, competências e atitudes necessárias à compreensão e à análise do comportamento, bem como ao dimensionamento, de ECSR

3 Programa da Disciplina COMPORTAMENTO DE ECSR MÉTODOS DE ANÁLISE DE ECSR DIMENSIONAMENTO DE ECSR

4 Comportamento de ECSR CONCEITOS BÁSICOS Face Região Região Reforçada Não Reforçada Fundação

5 Comportamento de ECSR Tipos de Reforços Metálicos Tiras Grelhas ou Telas Geossintéticos Geotêxteis: Tecido e Não-Tecido Polímeros comuns: Poliéster (PET), Polipropileno (PP), Polietileno (PE) e Álcool de Polivinila (PVA) Geogrelhas Polímeros comuns: Polietileno de Alta Densidade (PEAD), Poliéster (PET), Álcool de Polivinila (PVA), Aramida (AR)

6 Comportamento de ECSR Reforços Metálicos Soloreforcado.com.br vsl.com

7 Comportamento de ECSR Geossintéticos Ehrlich e Becker (2009)

8 Comportamento de ECSR Geossintéticos huesker.com

9 Comportamento de ECSR Deformabilidade e Fluência de Reforços Resistência à tração confinada e não confinada Resistência não confinada: Ensaio de tração de faixa larga: amostra de 200mm largura por 100mm de comprimento; ABNT NBR 12824/93. Rigidez do reforço (kn/m): J r = T r / e r Tangente inicial, secante à origem (p.e. 2% deformação) ou para a tensão de ruptura

10 Comportamento de ECSR Ehrlich e Becker (2009)

11 Comportamento de ECSR Deformabilidade e Fluência de Reforços Fluência: Tendência de o material sofrer deformações crescentes no decorrer do tempo, quando submetido a um carregamento de intensidade constante. Depende do tipo de polímero, da estrutura do geossintético, da intensidade do carregamento e da temperatura Relaxação: Ocorre quando um material é submetido a uma deformação constante ao longo do tempo e as tensões internas sofrem redução.

12 Comportamento de ECSR Deformabilidade e Fluência de Reforços Ruptura por Fluência: Ruptura, após algum tempo, com uma carga menor do que sua resistência à tração de curto prazo, determinada pelo ensaio de faixa larga (geossintéticos). Ensaios de laboratório: Temperatura controlada, sem confinamento Confinamento: altera as propriedades de fluência dos geotêxteis não tecido. ABNT NBR 15226/05

13 Comportamento de ECSR Ehrlich e Becker (2009)

14 Comportamento de ECSR Deformabilidade e Fluência de Reforços Minimizar o efeito de fluência: limitar a deformação ou a tensão no reforço Deformação a ser adotada para o reforço: Depende da responsabilidade da obra, das propriedades do solo e das deformações toleráveis para a estrutura Polímeros mais suscetíveis em ordem crescente: Poliéster, Polipropileno e Polietileno. Efeito de temperatura: relevante para a fluência do Polipropileno.

15 Comportamento de ECSR Mecanismo de interação solo-reforço

16 Comportamento de ECSR Mecanismo de interação solo-reforço Ehrlich e Becker (2009)

17 Comportamento de ECSR CONCEITOS BÁSICOS Face Zona Zona Reforço Ativa Resistente T máx Ponto de Máxima Tração (a) Superfície Potencial de Ruptura (b)

18 Comportamento de ECSR DIMENSIONAMENTO - FATORES INTERNOS: RUPTURA E ARRANCAMENTO DOS REFORÇOS DESLOCAMENTOS FIM DE CONSTRUÇÃO E FIM DA VIDA ÚTIL DIMENSIONAMENTO - FATORES EXTERNOS: DESLIZAMENTO E TOMBAMENTO DA ESTRUTURA CAPACIDADE DE CARGA DA FUNDAÇÃO RUPTURA GLOBAL

19 Comportamento de ECSR PRINCIPAIS ASPECTOS DEFINIDOS NO DIMENSIONAMENTO: A MÁXIMA SOLICITAÇÃO, O COMPRIMENTO, A DISPOSIÇÃO E A DURABILIDADE DOS REFORÇOS.

20 Comportamento de ECSR PROPRIEDADES CORRENTEMENTE REQUERIDAS PARA O SOLO DA REGIÃO REFORÇADA Tamanho de Partícula (Peneira) Paredes Verticais (até 70º de inclinação) 102 mm (4 ) 100 Percentagem passando Taludes Abatidos (inclinação inferior a 70º) 20 mm 100 4,76 mm (No.4) ,425 mm (No. 40) ,075 mm (No. 200) Índice de Plasticidade (IP) 6 20 (ELIAS et al. 2001)

21 Comportamento de ECSR SOLOS FINOS BRASILEIROS DE ORIGEM RESIDUAL Granulometria (%) L. Atterberg (%) Proctor Normal Local <2mm <20mm <2mm LL IP w ótima (%) g d máx (kn/m 3 ) , ,5 (EHRLICH et al. 1994)

22 Comportamento de ECSR INFLUÊNCIA DA RIGIDEZ DO REFORÇO NO ESTADO DE TENSÕES E DESLOCAMENTOS v h h reforços condição deformada v

23 Comportamento de ECSR INFLUÊNCIA DA RIGIDEZ DO REFORÇO NO ESTADO DE TENSÕES E DESLOCAMENTOS (ELIAS et al. 2001)

24 Comportamento de ECSR INFLUÊNCIA DA RIGIDEZ DO REFORÇO NO ESTADO DE TENSÕES E DESLOCAMENTOS JABER (1989)

25 Comportamento de ECSR INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO

26 Comportamento de ECSR INFLUÊNCIA DA COMPACTAÇÃO

27 Comportamento de ECSR INFLUÊNCIA DA RIGIDEZ DA FACE T máx T máx Reforço Reforço (a) Face Rígida (b) Face Flexível

28 FUNDAMENTOS Face Reforços Zona Ativa Plano vertical passando pelo ponto de máxima tração S v h T Ponto de Máxima Tração no Reforço Fatia Horizontal (apenas esforços horizontais são mostrados)

29 SEQÜÊNCIA CONSTRUTIVA ELIAS et al. (2001)

30 SEQÜÊNCIA CONSTRUTIVA ELIAS et al. (2001)

31 SEQÜÊNCIA CONSTRUTIVA ELIAS et al. (2001)

32 SEQÜÊNCIA CONSTRUTIVA ELIAS et al. (2001)

33 FACES AUTOENVELOPADAS Fotos: Catálogo Polyfelt Catálogo Huesker

34 FACES COM BLOCOS INTERTRAVADOS Terrae

35 MÉTODO DA MASSA COERENTE TERRA ARMADA (Mitchell e Villet, 1987)

36 MÉTODO DA MASSA COERENTE TERRA ARMADA (Mitchell e Villet, 1987)

37 MÉTODO DA MASSA COERENTE TERRA ARMADA g z L r Diagrama de Empuxo Ativo z z g z e L r L r 2e e = K a K a 6 z² L r g z² / 2 z / 3 TENSÃO VERTICAL Distribuição de Meyerhof (1953) z z g z Lr L 2 e r g 1 K 3 a z z L r 2

38 MÉTODO DA MASSA COERENTE ELIAS et al. (2001) T v K r g z v S v S h

39 MÉTODO DA MASSA COERENTE ELIAS et al. (2001) REFORÇO EXTENSÍVEL REFORÇO INEXTENSÍVEL (Ehrlich e Becker, 2009)

40 RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO ELIAS et al. (2001)

41 MÉTODO DA MASSA COERENTE ELIAS et al. (2001) RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO POR UNIDADE DE LARGURA DO REFORÇO: P r = F *. a. v. L e. C F * = FATOR DE RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO a = FATOR DE CORREÇÃO DO FATOR DE ESCALA V = TENSÃO VERTICAL EFETIVA NA INTERFACE SOLO-REFORÇO L e = COMPRIMENTO DO REFORÇO NA ZONA RESISTENTE C = No. DE FACES DO REFORÇO QUE EFETIVAMENTE CONTRIBUEM NA RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO (C = 2)

42 MÉTODO DA MASSA COERENTE ELIAS et al. (2001) VALORES DE REFERÊNCIA PARA OS PARÂMETROS DA RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO (SOLOS FRICCIONAIS): a = 1 (MÉTALICOS) a = 0,8 (GEOGRELHAS) a = 0,6 (GEOTÊXTEIS)

43 MÉTODO DA MASSA COERENTE ELIAS et al. (2001) VALORES DE REFERÊNCIA PARA OS PARÂMETROS DA RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO (SOLOS FRICCIONAIS): TIRAS METÁLICAS COM MOSSAS TOPO: F * = 1,2 + LOG C u (C u = D 60 / D 10 ) PROF. 6 m : F * = TAN f PARA C u DESCONHECIDO, VALOR SUGERIDO: C u = 4 (F * = 1,8) TIRAS METÁLICAS LISAS F * = TAN f

44 MÉTODO DA MASSA COERENTE ELIAS et al. (2001) VALORES DE REFERÊNCIA PARA OS PARÂMETROS DA RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO (SOLOS FRICCIONAIS): GRELHAS METÁLICAS TOPO: F * = 20. (t / S t ) PROF. 6 m : F * = 10. (t / S t ) t = ESPESSURA DAS BARRAS TRANSVERSAIS S t = ESPAÇAMENTO ENTRE AS BARRAS TRANSVERSAIS FÓRMULAS VÁLIDAS PARA S t 150 mm

45 MÉTODO DA MASSA COERENTE ELIAS et al. (2001) VALORES DE REFERÊNCIA PARA OS PARÂMETROS DA RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO (SOLOS FRICCIONAIS): GEOSSINTÉTICOS (GEOGRELHAS E GEOTÊXTEIS) F * = (2/3). TAN f

46 CONEXÃO COM A FACE EHRLICH E BECKER (2009) FACES AUTOENVELOPADAS: P r,0 = F *. a. v. L 0. C FS. T 0 F * = FATOR DE RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO a = FATOR DE CORREÇÃO DO FATOR DE ESCALA V = TENSÃO VERTICAL EFETIVA NA INTERFACE SOLO-REFORÇO L 0 = COMPRIMENTO DE ANCORAGEM DO ENVELOPE C = No. DE FACES DO REFORÇO QUE EFETIVAMENTE CONTRIBUEM NA RESISTÊNCIA AO ARRANCAMENTO (C = 2) T 0 = 50%. T MÁX (T MÁX = MAIOR VALOR DE TRAÇÃO NOS REFORÇOS)

47 CONEXÃO COM A FACE EHRLICH E BECKER (2009) FACES RÍGIDAS OU BLOCOS INTERTRAVADOS: P r,0 = CR. T d FS. T 0 CR = EFICIÊNCIA DO ACOPLAMENTO ENTRE A FACE E O REFORÇO (FORNECIDO PELO FABRICANTE DO SISTEMA DA FACE OU OBTIDO POR ENSAIOS) T d = RESISTÊNCIA DE PROJETO DO REFORÇO (ADMISSÍVEL) T 0 = (80% a 100%). T MÁX (T MÁX = MAIOR VALOR DE TRAÇÃO NOS REFORÇOS)

48 FATORES DE SEGURANÇA EHRLICH E BECKER (2009) RUPTURA DO REFORÇO: FS 1,50 (ESTRUTURAS PERMANENTES E CRÍTICAS) FS 1,15 (ESTRUTURAS TEMPORÁRIAS E NÃO-CRÍTICAS) ARRANCAMENTO DO REFORÇO: FS 1,50 CONEXÃO COM A FACE: FS 1,50

49 Método de Leshchinsky e Boedeker (1989) Equilíbrio Limite

50 Método de Leshchinsky e Boedeker (1989) Equilíbrio Limite

51 Método de Leshchinsky e Boedeker (1989) Equilíbrio Limite

52 Método de Leshchinsky e Boedeker (1989) Equilíbrio Limite

53 Método de Leshchinsky e Boedeker (1989) Equilíbrio Limite

54 Método de Leshchinsky e Boedeker (1989) Equilíbrio Limite

55 Método de Leshchinsky e Boedeker (1989) Equilíbrio Limite

56 Método de Ehrlich e Mitchell (1994) Condições de trabalho Parâmetros do Modelo Hiperbólico

57 Método de Ehrlich e Mitchell (1994) Condições de trabalho Parâmetros do Modelo Hiperbólico

58 Método de Ehrlich e Mitchell (1994) Condições de trabalho Trajetória de tensões

59 Método de Ehrlich e Mitchell (1994) Efeito da compactação z z,,, zc,i zc,, zc,i > z H,, z > zc,i

60 Método de Ehrlich e Mitchell (1994) Efeito da compactação

61 Método de Ehrlich e Mitchell (1994) Efeito da compactação

62 Método de Ehrlich e Mitchell (1994) Efeito da compactação

63 Método de Ehrlich e Mitchell (1994) Fórmulas

64 Método de Ehrlich e Mitchell (1994)

65 Estabilidade Externa DESLIZAMENTO TOMBAMENTO CAPACIDADE DE CARGA DA FUNDAÇÃO RUPTURA GENERALIZADA

66 Estabilidade Externa Fatores de Segurança

67 Estabilidade Externa Muro Vertical

68 Capacidade de Carga Muro Vertical Brinch Hansen (1961) e Sokolovski (1960) apud Ehrlich e Becker (2009)

69 Capacidade de Carga Muro Vertical Prandtl (1921), Reissner (1924) e Vesic (1975) apud Ehrlich e Becker (2009)

70 Reforços Metálicos Vida Útil dos Reforços

71 Reforços Metálicos Vida Útil dos Reforços

72 Vida Útil dos Reforços Reforços Geossintéticos

73 Vida Útil dos Reforços Reforços Geossintéticos

74 Vida Útil dos Reforços Reforços Geossintéticos

75 Vida Útil dos Reforços Reforços Geossintéticos

76 Vida Útil dos Reforços Reforços Geossintéticos

77 Vida Útil dos Reforços Reforços Geossintéticos

78 Vida Útil dos Reforços Reforços Geossintéticos

79 Drenagem Espessura: 20 a 50 cm.