UNIVERSIDADE: Curso: Fundações: Escoramento de Escavação / Abaixamento de Lençol Freático Aluno: RA: Professor: Disciplina: Professor Douglas Constancio Fundações I Data: Americana, agosto de 2004. 0
FUNDAÇÕES: ESCORAMENTO DE ESCAVAÇÃO ABAIXAMENTO DE LENÇOL FREÁTICO 01 ESCORAMENTO DE ESCAVAÇÃO: INTRODUÇÃO: Um corte vertical no solo representa um desafio à estabilidade uma vez que a parede da vala não poderá se manter por muito tempo na mesma posição. A qualquer momento pode ocorrer a ruptura total ou parcial, através do escorregamento ou deslizamento. Dessa forma, na grande maioria dos casos, o tempo em que a escavação permanece aberta e a sua profundidade, fazem com que haja a necessidade de se introduzir escoramento adequados a cada situação. Sob o ponto de vista teórico, um talude se apresenta como uma massa de solo submetida a três tipos de força. a) Força devido ao peso do solo sobrejacente, diretamente relacionada à profundidade da vala. b) Força devida a percolação d água de chuva e/ou rebaixamento do lençol freático. c) Força devida à resistência ao cisalhamento expressa pela relação Mohr- Coulomb: τ = c + σ tgφ Sendo c a coesão do solo e φ o ângulo de atrito do solo. TIPOS DE ESCORAMENTO: são: O tipo de escoramento depende de uma séria de fatores e, dentre eles, os principais Natureza do solo Custo mínimo sem prejuízo da segurança Adequação ao local da obra Disponibilidade de materiais Escoramento contínuo a) Pranchas macho e fêmea de peroba com encaixe espiga / respiga: 1
Este tipo de encaixe tem o inconveniente de dificultar a retirada devido ao encharcamento da madeira quando em contato prolongado com água. É comumente utilizado para construção de ensecadeiras. b) Pranchas macho e fêmea de peroba com encaixe entalhado: Este tipo de encaixe é o mais indicado para escoramento contínuo. Como detalhes suplementares, as figuras seguintes mostram cuidados na preparação da madeira: c) Tábuas de peroba sem encaixe: 2
d) Estacas pranchas metálicas: e) Perfis metálicos: sistema misto aço/madeira, empregando perfis metálicos duplo T ou H, laminados ou soldados. Geralmente este tipo de escoramento se caracteriza pela colocação de pranchas horizontais de madeira para reter o solo. Escoramento descontínuo a) Tábuas e vigas de peroba e estroncas de eucalipto: 3
b) Descontínuos para solos consistentes: CARACTERÍSTICAS DE SOLOS NO ESTUDO DE ESCORAMENTOS: SOLOS SEM COESÃO: Em solos sem coesão o escoramento só poderá ser dispensado se as paredes da escavação forem inclinadas. Dessa forma, em solo arenosos, que se caracterizam por apresentarem coesão muito pequena ou nula, é teoricamente impossível executar escavação em talude vertical. Portanto, os casos de escavação nesse tipo de solo podem compreemder: Abertura temporária com taludes inclinados: Abertura de vala com escoramento: 4
SOLOS COM COESÃO: Segundo a teoria de Coulomb, a expressão genérica do empuxo ativo sobre o tardoz (face do muro em contato com o solo) de um muro de arrimo, admitindo a ruptura do solo segundo superfície plana é: E A 1 2 = γ H 2 1 K A 2 c H 1 K A Sendo que K A = tg (45º ) o coeficiente de empuxo ativo. Para E A = 0, ou seja, 2 sem necessidade de escoramento: 2 φ 1 2 γ H 2 1 K 1 = 2 c H A K A Multiplicando ambos os membros por K A : K 1 2 A 1 γ H = 2 c H, ou seja, γ H = 2 c K A 2 K A 2 Portanto, a altura crítica par empuxo nulo é: H 4 c = γ crít K A No caso de um solo com φ = 0 K A = 1 e a relação anterior pode tomar as seguintes formas: a) Segundo Coulomb: c H crít = 4 γ b) Segundo Fellenius (ruptura segundo superfície curva): 5
c H crít = 3. 86 γ c) Segundo Terzaghi (levando em conta fendas de tração no topo do talude): c H crít = 2. 67 γ Portanto, segundo a teoria, se a altura de escavação vertical for menor do que o H crít na há a necessidade de escoramento. Na prática, no entanto, a máxima altura que um corte vertical pode atingir sem escoramento é um pouco menor do que o H crít devido ao fato de que, este valor, corresponde ao caso de existir um muro aderido ao solo, o que na verdade não ocorre. É comum, portanto, adotar-se o valor: c H crít = 2 ; γ para escavações temporárias sem escoramento. O valor da coesão pode ser obtido em ensaios de compressão simples sobre amostras indeformadas de solo. Como regra geral de ordem prática, não é recomendado escavar o solo com parede vertical, sem escoramento, em profundidade superior a 1,5 m. PRESSÃO DE TERRA NOS ESCORAMENTOS: PRESSÃO DE SOBRE ESCORAMENTOS ESTRONCADOS De acordo com as teorias clássicas de Coulomb ou Rankine, o empuxo num muro de arrimo por gravidade é dado pela relação: 6
E 1 = γ H ; para solos sem coesão, onde: 2 2 a K A K A = tg (45º ) 2 Entretanto, as teorias não se aplicam ao caso de paredes flexíveis (muros elásticos), como é o caso de estacas pranchas ou escoramentos de trincheiras, em que as solicitações nas escoras se afastam inteiramente da distribuição triangular de pressões, admitidas nas teorias clássicas. Terzaghi mostrou que, no caso das areias, se o deslocamento da parede é considerável, dá-se o fenômeno de arqueamento e a pressão pode ser considerada linear, para simplificação porém obedecendo uma distribuição trapezoidal, conforme esquemas apresentados na figura 6.1. Como conseqüência, verifica-se a elevação de E a de 0,33 H para aproximadamente 0,5 H. 2 φ DADOS AUXILIARES É claro que os valores característicos do solo como φ, c e γ e outros devem ser obtidos de maneira criteriosa, através de ensaios de laboratório sobre amostras indeformadas do solo no qual se efetuará a escavação. Entretanto, para um levantamento inicial e grosseiro, as tabelas seguintes fornecem valores aproximados para alguns tipos de solo. 7
DISPOSIÇÕES CONSTRUTIVAS Em argilas a) Vala rasa: 8
b) Vala profunda: c) Vala em argila muito mole (turfa): Em areias: é conveniente, neste caso empregar estacas pranchas para garantir a estanqueidade da vala e, para evitar o fenômeno da areia movediça no fundo da escavação, quando for necessário o rebaixamento do lençol freático, as estacas devem ser aprofundadas como no caso de terreno turfoso. Neste caso de areias é conveniente deixar frestas entre os pranchões apoiados e os perfis metálicos. 9
PRESSÃO DE TERRA SOBRE ESTACAS PRANCHAS TIPOS DE VINCULAÇÃO Estacas pranchas cravadas contando com comprimento de ficha: Estacas pranchas cravadas e contando com o comprimento de ficha e travamento: Estacas pranchas cravadas, sem ficha, contando apenas com vários travamentos: 10
Estacas metálicas ancoradas em solo por meio de tirantes: 11
CÁLCULO DA PRESSÃO DE TERRA SOBRE ESTACAS PRANCHAS Avaliação da ficha: a fixação do comprimento da ficha, em estacas cravadas verticalmente para absorver esforços horizontais é de difícil previsão. Praticamente, o problema pode ser solucionado partindo de uma ficha préestabelecida por estimativa e, com isso, determinando o empuxo passivo mobilizado, procurando verificar o equilíbrio estático para um coeficiente de segurança 2 ou, por outro lado, procurando avaliar a ficha segundo um coeficiente de segurança igual a 2. Verificação da estabilidade de uma estaca prancha: 1º Caso: Sem estroncas no topo: 12
2º Caso: Com estroncas ou atirantamento no topo: 3º Caso: Desprezando a ficha: 13
14
FUNDAÇÕES: ESCORAMENTO DE ESCAVAÇÃO ABAIXAMENTO DE LENÇOL FREÁTICO 02 ABAIXAMENTO DE LENÇOL FREÁTICO: 15
16
17
18
19
20
21
22
23