UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL GEOTECNIA III

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1 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS DE SINOP FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL GEOTECNIA III Aula 14 Cortinas de contenção Augusto Romanini Sinop - MT 2017/1 v:2.2.1

2 AULAS Aula 00 Apresentação / Introdução Parte I Fluxo no solo Aula 02 Redes de Fluxo confinado Aula 04 Erosão interna e Ruptura Hidráulica Parte II Barragens de Terra Aula 07 Elementos de Projeto Aula 09 Aspectos construtivos Parte III Taludes e Estruturas de contenção Aula 12 Estruturas de contenções Aula 14 Cortinas de Contenção Aula 01 Fluxo no solo Aula 03 Redes de Fluxo não confinado Aula 05 Aula 06 Barragens Aula 08 Instrumentação de barragens e análises Aula 10 Pequena Barragem de terra Pré Projeto Aula 11 Técnicas de estabilização de encostas Aula 13 Escoramento Provisório Aula 15 Cortinas Atirantadas 23/06/2017 Fluxo no solo 2

3 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 3

4 Definição (1) : Cortinas são contenções ancoradas ou apoiadas com outras estruturas, caracterizadas pela pequena deslocabilidade. Definição (2) : Cortinas são contenções que, pelo fato de serem ancoradas ou acopladas a outras estruturas, mais rígidas, apresentam menor deslocabilidade o que pode levar os maciços contidos a comportar-se em regime elastoplástico, dando origem a solicitações maiores do que as calculadas no equilíbrio limite. Nessas condições, a "rigidez relativa" da cortina tem influência na distribuição e na intensidade dos empuxos sobre a cortina, os quais, por sua vez, dependem dos deslocamentos e das deformações na interface "solo-cortina". CORTINAS Deslocamentos Rigidez Relativa Rígidas e Flexíveis Material Pequenos Interação Solo - Estrutura Aço Concreto Madeira 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 4

5 Estaca Prancha Estacões Estaca Raiz Estaca Hélice Contínua Estacas Justapostas Cortinas de contenção Tirantes Colunas Jet Ground Paredes diafragma Cortinas de Contenção Atirantadas 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 5

6 Estaca Prancha As estacas pranchas são perfis de madeira, concreto armado, concreto protendido ou metálicas, que se cravam ao terreno, formando por justaposição as cortinas, destinadas a servir como obras de contenção de água, de terra ou ambos. As mais utilizadas são as estacas pranchas metálicas, principalmente com o intuito de se formar um sistema de vedação eficaz. As estacas-prancha metálicas são implantadas através de cravação por percussão ou por vibração. Devido ao sistema de ligação entre as estacas pranchas, elas formam um paramento estanque que evita o fluxo d'água e o carreamento de material para o interior das escavações e, portanto, dependendo do comprimento de sua "ficha'' e das características do subsolo, podem dispensar, muitas vezes, a utilização de sistemas de rebaixamento do lençol freático. As estacas pranchas podem funcionar tanto de maneira definitiva, como temporária. As estacas pranchas de madeira tem sua utilização vinculada a escoramentos, as estacas prancha de concreto estão em desuso devido ao peso e a falta de estabilidade a grandes alturas, bem como necessidade de impermeabilização complementar ou sistema de drenagem. As estacas prancha são usadas mundialmente para a construção de cais e portos, ensecadeiras, quebra-mares e para reforço de margens de rios e canais. Outras aplicações são a proteção de escavações em terra ou água, encontros de pontes, paredes de contenção, estruturas de fundação, passagens subterrâneas, como: Diques e barragens; Proteção em margens de lagos, rios e canais Construção de túneis Estacionamentos subterrâneos Subsolos de edifícios residenciais / comerciais 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 6

7 Estaca Prancha Pier de Blankerberge, Bélgica Túnel Paulo Autran, São Paulo - SP 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 7

8 Estaca Prancha Perfil Z Perfil U 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 8

9 Estaca Prancha As estacas pranchas são produzidas em seções e são encaixadas através de conectores simples e de fácil instalação. Estes conectores são chamados de Larssen e seguem as especificações da Norma Europeia EN10248 (1995). Podem ser apenas soldados, ou soldados e preenchidos com selante betuminoso. Existem conectores especiais para os cantos ou para outras necessidades especificas. Todos baseados na estruturação proposta por Larssen. 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 9

10 Estaca Prancha Soldagem Betumes 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 10

11 Estaca Prancha 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 11

13 Estaca Prancha Cravar os perfis Escavação entre os perfis 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 13

14 Estaca Prancha Instalar a pranchada Madeira/Metal/Concreto 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 14

21 Estacas Justapostas As estacas justaposta podem ser executadas por todos os tipos de estacas construídas em obras correntes. Estas estacas, também são chamadas de estacões e podem ser escavadas com lama bentonítica, escavadas utilizando revestimento metálico e até mesmo os tubulões.são opções as cortinas de microestacas ou estacas do tipo Raiz; Cortinas com estacas do tipo hélice contínua e Colunas Jet Grout. 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 21

22 Estacas Justapostas 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 22

23 Estacas Justapostas Estacões Estacas escavadas de grande diâmetro O uso desse tipo de estaca se difundiu largamente pela facilidade e rapidez de execução e pela adaptabilidade a diversos tipos de terreno, bem como o imediato conhecimento visual do material escavado. 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 23

24 Estacas Justapostas Estaca Raiz As estacas raiz (pali radice, root pile) são estacas escavadas de pequeno diâmetro, concretadas "in situ" com injeção de argamassa, e estão sendo utilizadas nos últimos anos de maneira sempre mais freqüente. 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 24

25 Estacas Justapostas Estaca Hélice Contínua O uso das estacas hélice contínua existe há vários anos, tendo sua origem nos Estados Unidos. Uma de suas características mais importantes é a ausência de vibrações durante a execução, por isso é muito usada em centros urbanos e nas áreas que possuem equipamentos sensíveis às vibrações. 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 25

26 Estacas Justapostas Colunas Jet Ground O jet grouting é um processo capaz de se valer da atuação de um jato da calda de cimento introduzido no terreno a alta velocidade através de bicos injetores, num raio bem determinado, de tal modo que desagrega o solo misturando-se a este formando, assim, colunas de solo-cimento ou solo - cal. 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 26

27 Estacas Justapostas Colunas Jet Ground 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 27

28 Paredes diafragma O processo executivo de paredes-diafragma (moldadas "in loco" ou pré-moldadas), que permite executar da superfície do terreno ao longo de todo o perímetro da contenção uma parede contínua de concreto armado, sem provocar vibrações ou desconfinar o terreno adjacente praticamente em qualquer tipo de solo, acima ou abaixo do N.A.. As paredes-diafragma têm um desempenho melhor que os outros tipos de paramento, pois: Podem ser implantadas em quase qualquer tipo de terreno, mesmo em areias finas submersas, sem rebaixamento do lençol freático. Podem ser implantadas sem provocar vibrações, mesmo e n camadas de areias muito compactas e argilas muito duras Formando um paramento "estanque", evitam o fluxo de água para o interior da escavação possibilitando que esta, entre os paramentos, seja executada, na maioria das vezes, somente com esgotamento superficial. Executadas usualmente com espessuras variando de 30 cm até 120 cm (em obras especiais já foram executadas paredes com espessuras de 240 cm), podem ser utilizadas em contenções de pequena ou grande altura Se conformam melhor ao perímetro da contenção e podem ser utilizadas com/sem qualquer tipo de escoramento. Se adaptam a diversos formatos exigidos e não necessitam acabamento final. 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 28

29 Paredes diafragma 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 29

30 Paredes diafragma 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 30

31 Paredes diafragma A sequência executiva compreende as fases de: I. Preparo das armaduras; II. Execução das paredes guias; III. Posicionamento da diafragmadora IV. Escavação do painel com a diafragmadora e preenchimento simultâneo da escavação com lama bentonítica previamente preparada; V. Colocação da armadura dentro do painel cheio de lama; VI. Concretagem submersa do painel VII. Escavação do centro VIII. Içamento do equipamento Passo I Passo II Passo II 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 31

32 Paredes diafragma Passo III Passo IV Passo V Passo VI 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 32

33 Paredes diafragma Passo VII Passo VIII 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 33

34 Paredes diafragma Vantagens: Obras de pequeno e grande porte Não provoca vibrações Estanque pois evitam o paramento de água no interior da escavação Pode servir de fundação Desvantagens: Exige equipamento pesado Presença de matacões pode inviabilizar 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 34

35 Pré dimensionamento da ficha Ficha Engastada Empuxo Ativo: k a = tg 2 (45 Φ 2 ) E a = q k a 2 c k a + σ k a + γ w h w Empuxo Passivo: k p = tg 2 (45 + Φ 2 ) E p = q k p 2 c k p + σ k p + γ w h w FS rotação = R 2 d 2 R 1 d 1 FS translação = R 2 R 1 FS>1,5 (Provisório), FS>2,0 (Definitivo) Obs: Método simplificado. Existem pelo menos 7 métodos e diversos softwares para determinar a ficha. 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 35

36 Exemplo 01 Pré dimensionamento da ficha Um perfil de solo homogêneo com peso especifico de 16,98 kn/m³, coesão igual a 18,75 kn/m² e ângulo de atrito interno de 15º será escavado. A escavação deve atingir a profundidade de 3,00 metros. Sugere-se como estimativa igual a altura escavada. Ao lado da região escavada há uma rua que gera uma carga acidental de 3,0 kn/m². O subsolo será submetido a um carregamento de 6,0 kn/m². Para esta situação pede-se Qual o fator de segurança obtido? 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 36

37 Exemplo 02 Pré dimensionamento da ficha Um perfil de solo homogêneo, composto por uma areia argilosa será escavado para dar lugar a um subsolo de 5,60m. Ao lado da escavação há uma edificação que gera uma sobrecarga 12,70 kn/m². O subsolo gera uma carga de 7,50 kn/m². Pretende-se utilizar nessa situação um perfil W com comprimento de 12,00 metros, sem a possibilidade de corte e solda. Neste perfil o lençol freático está locado a 1,20 m da superfície. Na área do subsolo o lençol será rebaixado até a cota solicitado O peso especifico natural do solo é 21,08 kn/m³ e quando saturado o peso especifico salta para 22,18 kn/m³. Utilize para o coeficiente de empuxo ativo 0,28 e para o passivo 3,53. A coesão do solo é de 24 kn/m². Deseja saber qual o fator de segurança se for utilizar o perfil inteiro na situação em duas situações. a) Com a situação citada acima b) Com o NA rebaixado até o fim do perfil 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 37

38 REFERÊNCIAS HACHICH, W. ET AL (ED.). FUNDAÇÕES, TEORIA E PRÁTICA. SÃO PAULO: PINI, 751P, MASSAD, F. Escavações a céu aberto em solos tropicais. São Paulo, SP. Oficina de textos, 96p, /06/2017 Cortinas e escoramentos 38

39 Obrigado pela atenção. Perguntas? 23/06/2017 Cortinas e escoramentos 39