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 11 Técnicas de estabilização de encostas - Introdução Eng. Civil Augusto Romanini (FACET Sinop) Sinop - MT 2016/1

2 INTRODUÇÃO CONCEITOS BÁSICOS ENCOSTAS NATURAIS CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS CÁLCULO DA ESTABILIDADE ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 2

3 INTRODUÇÃO 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 3

4 CONCEITOS BÁSICOS Solos: Materiais que resultam do intemperismo das rochas, por desintegração mecânica ou decomposição química. (CAPUTO, 1988) a) Solos Residuais são os que permanecem no local da rocha de origem, observando-se uma gradual transição do solo até a rocha. b) Solos Sedimentares são os que sofrem a ação de agentes transportadores, podendo ser aluvionares (transportados pela água), eólicos (pelo vento), coluvionares (pela ação da gravidade) c) Solos de Formação Orgânica são os de origem essencialmente orgânica, seja de natureza vegetal (plantas, raízes), seja animal (conchas). 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 4

5 CONCEITOS BÁSICOS Rocha: materiais naturais consolidados, duros e compactos, da crosta terrestre ou litosfera. a) Rochas Magmáticas são as resultantes do resfriamento e consolidação de material fundido ou magma. Se formadas a grandes profundidades são chamadas de intrusivas, e de extrusivas quando se formam na superfície através do resfriamento de lava. b) Rochas Sedimentares formadas pela deposição de detritos oriundos da desagregação de rochas preexistentes. c) Rochas Metamórficas provêm da transformação ou metamorfismo das rochas magmáticas ou sedimentares. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 5

6 CONCEITOS BÁSICOS Taludes: compreende-se quaisquer superfícies inclinadas que limitam um maciço de terra, de rocha ou de terra e rocha. Podem ser naturais, casos das encostas, ou artificiais, como os taludes de cortes e aterros. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 6

7 CONCEITOS BÁSICOS Taludes Rochosos Taludes de Solo 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 7

8 CONCEITOS BÁSICOS Taludes Naturais Taludes Artificiais 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 8

9 ENCOSTAS NATURAIS Taludes Naturais As encostas naturais são os taludes que estão em condição natural, ou seja, não sofreram nenhum tipo de intervenção humana. Estes elementos estão sujeitos a situações de escorregamentos naturais ou ocasionados pela ação antrópica. A causa dos escorregamentos naturais está relacionada devido a tendência da natureza ao processo de peneplanização, este comportamento significa que o solo das encostas tendem a descer até que atinjam o nível da base. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 9

10 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Rastejo O rastejo também pode ser chamado de creep e é caracterizado por um movimento lento das camadas superficiais do solo que se acelera em períodos chuvosos e se estabiliza em épocas de seca. Normalmente não causam problemas ou desastres, mas podem geram empuxos em estruturas, como pilares de pontes e viadutos. Nestes casos faz se estrutura de proteção para garantir que estas ações não previstas no projeto, não ocorram. O movimento pode ser detectado pela inclinação de postes ou árvores na direção do talude. O rastejo pode evoluir para um escorregamento verdadeiro, portanto deve se monitorar os movimentos anormais. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 10

11 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Rastejo O monitoramento do rastejo pode ser realizado através da instalação de marcos superficiais ou inclinômetros ou acompanhamento da abertura de uma trinca. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 11

12 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Escorregamento verdadeiro O escorregamento verdadeiro é o deslizamento de volume de solo ao longo de uma superfície de ruptura bem definida que pode ser planar ou circular, ou em cunha. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 12

13 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Escorregamento verdadeiro Este tipo de movimento é o único que pode ser estudado, de maneira rigorosa, a partir da análise de estabilidade utilizando os métodos de equilíbrio limite: Bishop, Fellenius ou Método das cunhas São causas principais dos escorregamentos verdadeiros: Alteração na geometria do talude, tais como deslocamentos de pé, escavações, cortes ou retaludamento. Colocação de sobrecarga no topo da encosta. Infiltração da água da chuva, que diminui a resistência efetiva do solo devido aumento da poropressão. Desmatamento dos taludes, causando aumento de escoamento superficial e efeito das raízes. Rebaixamento do nível da água. Erosão interna Plantar vegetação desfavorável. ( Bananeiras) 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 13

14 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Deslizamento de tálus O Tálus é como denomina se o solo transportado por meio de ação gravitacional e que se concentra no pé de um talude, é composto de solo e bloco de rocha. Esse solo, quando saturado escoa como se fosse um fluido viscoso, sem a existência de uma linha de ruptura definida, esse movimento é associado a altura do talude ( ação gravitacional) e a pressão neutra. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 14

15 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Deslocamento de blocos É a queda livre de um bloco de rocha em razão da erosão e solapamento do apoio da base, pode ser associado ação antrópica. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 15

16 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Avalanche de detritos Também conhecidas como fluxo de detritos ou Debris Flows, são fenômenos classificados como desastres naturais pelo seu alto poder de destruição. Desenvolvem se em períodos muito curto de tempo, tem elevadas velocidade de 5 a 20 cm/s e alta capacidade de erosão e grandes pressões de impacto. São caracterizados pelo transporte de detritos por grande distâncias, mesmo que a declividade seja baixa. Ocorrem normalmente após grandes períodos chuvosos e se originam a partir de um escorregamento de uma massa de solo e rocha formando um canal com água ( semelhante a um rio), este canal vai sendo ampliado e o teor de sólido aumenta com a evolução da avalanche. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 16

17 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Avalanche de detritos 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 17

18 CARACTERIZAÇÃO DE ESCORREGAMENTOS Avalanche de detritos 1,3 m/s 3,0 m/s 20% 50% 70% 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 18

19 CÁLCULO DA ESTABILIDADE Os métodos de cálculo expeditos para a estabilidade de taludes naturais são aplicados somente para escorregamentos verdadeiros, onde se tem uma superfície de ruptura bem definida. São utilizadas o método de talude infinito e o método de Culmann. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 19

20 CÁLCULO DA ESTABILIDADE O método de talude infinito aplica se a taludes naturais com extensão grande em relação a espessura do solo. A superfície de ruptura ( plana) normalmente é o contato do solo com a rocha ou solo de alteração e paralela ao terreno. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 20

21 CÁLCULO DA ESTABILIDADE a) Solo não coesivo e não saturado FS = S T = N tgφ + c P seni = N tgφ + 0 P seni = P cosi tgφ + 0 P seni = tgφ tgi FS = tgφ tgi 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 21

22 CÁLCULO DA ESTABILIDADE b) Solo coesivo e não saturado N tgφ P seni + c l l cosi h γ seni = tgφ tgi + FS = S N tgφ + c l = = T P seni = tgφ tgi + c l P seni = tgφ tgi + c cosi h γ seni c l P seni FS = tgφ tgi + c cosi h γ seni 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 22

23 CÁLCULO DA ESTABILIDADE c) Solo não coesivo e saturado FS = N tgφ P seni = (γ sat h b cosi γ w h b cosi) tgφ γ sat h b seni = γ sub tgφ γ sat seni FS = γ sub tgφ γ sat seni 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 23

24 CÁLCULO DA ESTABILIDADE d) Solo coesivo e saturado FS = N tgφ + c l P seni = γ sub h cosi 2 tgφ + c γ sat seni cosi h = γ sat h b cosi γ w h b cosi tgφ + c l γ sat h b seni FS = γ sub h cosi 2 tgφ + c γ sat seni cosi h 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 24

25 CÁLCULO DA ESTABILIDADE FS = N tgφ P seni 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 25

26 CÁLCULO DA ESTABILIDADE FS = N tgφ + c AD P + Q senθ + Fw cosθ FS = P + Q cosθ U Fw senθ) tgφ + c AD P + Q senθ + Fw cosθ 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 26

27 ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Estabilizar uma encosta significa: Prevenir, ou seja aumentar o fator de segurança contra possíveis movimentos. Corrigir, ou seja frear o movimento e monitorar os movimentos para evitar o deslizamento. Drenagem superficial Retaludamento Drenagem profunda Impermeabilização Cortinas atirantadas Solo reforçado 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 27

28 ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Drenagem superficial O objetivo da drenagem é diminuir a infiltração de águas pluviais, captando as e escoando as por canaletas dispostas longitudinalmente, na crista do talude e em bermas, e, transversalmente, ao longo de linhas de maior declividade do talude. Para declividades grandes, pode ser necessário recorrer a escadas de água, para minimizar a energia de escoamento das águas. Esta solução é de baixo custo e a mão de obra utilizada não precisa ser especializada. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 28

29 ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Drenagem superficial 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 29

30 ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Drenagem profunda A ideia principal da drenagem profunda é abaixar o nível do lençol freático e reduzir as pressões neutras que atuam sobre o talude, e assim aumentar a resistência e estabilidade do talude. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 30

31 ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Retaludamento Os retaludamentos consistem em alterar a geometria do talude, quando houver espaço disponível, fazendo se um jogo de pesos, de forma a alivia-los junto a crista e acrescenta los junto ao pé do talude. Assim, uma escavação ou corte feito junto a crista do talude diminui uma parcela do momento atuante; analogamente, a colocação de um contrapeso junto ao pé do talude tem um efeito contrário, estabilizador. A técnica possibilita aumentar a estabilidade sem remover e substituir o material que constitui o talude. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 31

32 ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS Retaludamento 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 32

33 MECÂNISMOS QUE LEVAM A RUPTURA São aqueles que levam a um aumento dos esforços atuantes ou a uma diminuição da resistência do material que compõe o talude ou do maciço como um todo. O material que compõe um talude tem a tendência natural de escorregar sob a influência da força da gravidade, entre outras que são suportadas pela resistência ao cisalhamento do próprio material. Causas externas: i. Mudança da geometria do talude (inclinação e/ou altura), devido a cortes ou aterros, no talude ou em terrenos adjacentes; ii. Aumento da carga atuante ; iii. Atividades sísmicas, e outras... Causas internas: i. i. Variação do nível de água (N.A.), que pode gerar: ii. a) Aumento do peso específico do material; iii. b) Aumento da poro-pressão diminuição da pressão efetiva; iv. c) A saturação em areias faz desaparecer a coesão fictícia; v. d) Rebaixamento rápido do NA; vi. c)diminuição da resistência do solo. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 33

34 QUAIS AS CONSEQUÊNCIAS DE UM ESCORREGAMENTO? Cada vez mais, o estudo dos processos de estabilização de taludes e suas formas de contenção tornam-se necessários, devido a desastrosas conseqüências que os escorregamentos acarretam. Pode-se dizer que a ocorrência dos mesmos deve aumentar, devido principalmente a: i. Aumento da urbanização e do desenvolvimento de áreas sujeitas a escorregamentos; ii. Desflorestamento contínuo destas áreas; iii. Aumento das taxas de precipitação causadas pelas mudanças de clima. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 34

35 QUAIS AS CONSEQUÊNCIAS DE UM ESCORREGAMENTO? É obvio que os escorregamentos geram custos, que podem ser classificados como diretos e indiretos. Os custos diretos correspondem ao reparo de danos, relocação de estruturas e manutenção de obras e instalações de contenção. Pode-se dizer que os custos indiretos são ainda maiores, podendo ser citados: a) Perda de produtividade industrial, agrícola e florestal, bem como potencial turístico devido aos danos locais e interrupção de sistemas de transporte; b) Perda de valor de propriedades, bem como de impostos referenciados por ele; c) Perda de vidas humanas, invalidez física ou trauma psicológico em moradores de locais afetados por escorregamentos. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 35

36 COMO ESTABILIZAR AS ENCOSTAS? O objetivo principal das técnicas de estabilização de taludes é aumentar a segurança dos mesmos. NBR Estabilidade de encostas Esta Norma prescreve as condições exigíveis no estudo e controle da estabilidade de encostas naturais e de taludes resultantes de cortes e aterros realizados em encostas. Abrange, também, as condições para projeto, execução, controle e observação de obras de estabilização. Procedimentos Preliminares Investigações Projeto 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 36

37 COMO ESTABILIZAR AS ENCOSTAS? Procedimentos Preliminares Visam o conhecimento das características do local, a consulta a mapas e levantamentos disponíveis, a verificação de restrições legais e ambientais, a elaboração de laudo de vistoria, a avaliação da necessidade de implantação de medidas emergenciais e a programação de investigações geotécnicas e geológicas Investigações Incluem investigações geotécnicas, geológicas e outras, inclusive geomorfológicas, topográficas e geohidrológicas. Abrangem levantamentos locais, coleta de dados, ensaios in situ e de laboratório, bem como o uso de instrumentação adequada para estabelecer um modelo geotécnico-geológico. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 37

38 COMO ESTABILIZAR AS ENCOSTAS? Projeto Embora exista uma norma para os projetos de estabilização de taludes, devemos lembrar que cada problema é único, tendo-se em vista a natureza dos solos (materiais naturais) e o local onde se encontram. Portanto, para se poder projetar adequadamente um talude que seja estável, deve-se levar em consideração os procedimentos contidos na norma (dados de investigação de campo, ensaios de laboratório, análises de estabilidade efetuadas, a forma de execução da obra e sua manutenção), e, principalmente, o engenheiro deve utilizar seu bom senso. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 38

39 TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO Retaludamento: Intervenções para estabilização de taludes, através da mudança de sua geometria, particularmente através de cortes nas partes mais elevadas, visando regularizar a superfície e, sempre que possível, recompor artificialmente condições topográficas de maior estabilidade para os materiais que as compõem. Fonte: 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 39

40 TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO Tratamento Superficial: É uma medida preventiva a fim de evitar que material do maciço seja perdido, através da erosão da face e/ou que água em demasia infiltre no terreno. Para tal, faz-se o recobrimento da superfície do talude geralmente com: Vegetação rasteira; Telas (geossintéticos); Argamassa ou concreto jateado. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 40

41 TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO Fonte: 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 41

42 TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO Fonte: 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 42

43 TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO Solo Reforçado: Consiste na introdução de elementos resistentes na massa de solo, com a finalidade de aumentar a resistência do maciço como um todo. O método de execução é o chamado Down-Top (de baixo para cima). Durante a execução do aterro a ser reforçado, a cada camada de solo compactado executada, faz-se o intercalamento com uma camada de elementos resistentes. Geralmente, a face do talude reforçado recebe um revestimento, para que problemas, como erosão, possam ser evitados. Cortinas e muros de solo reforçado. 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 43

44 REFERÊNCIAS ALONSO. U. R. Rebaixamento temporário de aquíferos. São Paulo, SP. Oficina de texto, 162p, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 12266: Projeto e execução de valas para assentamento de tubulação de água, esgoto ou drenagem urbana. Rio de Janeiro, RJ, 1992 a. 17 p. NBR 9061: Segurança de escavação a céu aberto. Rio de Janeiro, RJ, 1985b. 31 p. 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, /04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 44

45 Obrigado pela atenção. Perguntas? 26/04/2016 Técnicas de estabilização de encostas 45