CONTENÇÕES EM ZONAS URBANAS:

ESCOLA POLITÉCNICA DA USP PEF-2405 FUNDAÇÕES Escavações Escoradas CONTENÇÕES EM ZONAS URBANAS: - CONDICIONANTES / CRITÉRIOS DE ESCOLHA -DISCUSSÃO DE CÁLCULOS PARA PROJETO - TIPOS Jaime Domingos Marzionna Engeos Engenharia e Geotecnia S/S Ltda. Escola Politécnica da USP MAI/2017 JDM-Contenções 1

Introdução O que é uma obra de contenção? Contenção é todo elemento ou estrutura destinado a contrapor-se a empuxos ou tensões geradas em maciço cuja condição de equilíbrio foi alterada por algum tipo de escavação, corte ou aterro. (apud Ranzini, S.M.T. e Negro Jr., A. em Fundações : Teoria e Prática ABMS/ABEF nov/96) MAI/2017 JDM-Contenções 2

Importância deste tipo de Obra Dificuldades Executivas Coeficiente de Segurança Situações Limites Condições Geológico-Geotécnicas -Projeto -Campo Rapidez na adaptação -Projeto -Obra MAI/2017 JDM-Contenções 3

Tipos mais comuns de estruturas de contenção Muros (obras definitivas, corridas, vários materiais e fundações) Escoramentos (estruturas provisórias utilizadas para permitir a construção de outras obras) Cortinas (contenções ancoradas ou apoiadas em outras estruturas, com baixa deslocabilidade) Reforços do Terreno (introdução de elementos no terreno para melhorar suas características e resistir a desníveis) MAI/2017 JDM-Contenções 4

Fases de Projeto Projeto Conceitual Projeto Detalhado Ante-Projeto ou Projeto Básico MAI/2017 JDM-Contenções 5

Projeto Conceitual Análise de Alternativas Método Construtivo Análise Econômica Preliminar (grosseira) Escolha da(s) Alternativa(s) mais Indicada(s) MAI/2017 JDM-Contenções 6

Projeto Básico Pré-dimensionamento (diagramas padrões, comparação com obras semelhantes, resultados de instrumentações em obras similares, etc.) Desenhos e documentos de projeto básico (possibilitar a quantificação, licitação e contratação precisão) Especificações técnicas de atividades e serviços especiais MAI/2017 JDM-Contenções 7

Projeto Executivo Detalhamento do projeto básico Memorial de cálculo importante Especificações técnicas de atividades e serviços Desenhos de projeto completos MAI/2017 JDM-Contenções 8

Escavações Escoradas - O que compõem um Sistema de Escoramento? -Tipos de Escoramento: materiais, tipo de sustentação, processo executivo, etc. - Métodos Construtivos: direto ou invertido? Como será feita a retirada da terra escavada? - Processos de Cálculo: empíricos, semi-empíricos, evolutivos uni ou bi-dimensionais, etc. MAI/2017 JDM-Contenções 9

DEFINIÇÕES / NOMENCLATURA ESTRONCA LONGARINA ESTRONCAS PAREDE DE CONTENÇÃO TIRANTE LONGARINA FICHA CORTE TÍPICO PAREDE DIAFRAGMA ESTACAS METÁLICAS ETC. MAI/2017 JDM-Contenções 10

Conceitos de Empuxos Ativo, Passivo e Repouso MAI/2017 JDM-Contenções 11

Distribuição das tensões em função do movimento do anteparo MAI/2017 JDM-Contenções 12

CÁLCULOS E VERIFICAÇÕES DE ESCAVAÇÕES ESCORADAS MAI/2017 JDM-Contenções 13

- Mecanismos de Ruptura - CÁLCULOS - Dimensionamento - Verificações MAI/2017 JDM-Contenções 14

- Equilíbrio / Segurança da Ficha - Estabilidade Geral Mecanismos de Ruptura - Estabilidade de Fundo - Ruptura Hidráulica - Levantamento de Fundo ( Blow ) MAI/2017 JDM-Contenções 15

- Solo - Empuxos - Água - Sobrecargas MAI/2017 JDM-Contenções 16

Empuxos das camadas de solo - Tipo de empuxo: f (como o solo se comporta) atua como carga ou reage à solicitação? -Do lado do carregamento, qual é o tipo de empuxo: ativo / repouso-ativo / repouso? f (deslocamentos / rigidez do sistema de contenção) - Obras provisórias Empuxo Ativo - Obras Permanentes Empuxo Repouso MAI/2017 JDM-Contenções 17

MÉTODOS DE CÁLCULO DOS ELEMENTOS DE CONTENÇÃO - Métodos Empíricos - Métodos Semi-empíricos - Métodos Evolutivos: unidimensionais / bidimensionais / tridimensionais MAI/2017 JDM-Contenções 18

MÉTODOS EMPÍRICOS - Envoltórias de Empuxos Aparentes Envoltórias Aparentes propostas por Terzaghi-Peck Envoltórias de Empuxos Mínimos MAI/2017 JDM-Contenções 19

MÉTODOS EMPÍRICOS - Envoltórias de Empuxos Aparentes Envoltórias Aparentes de tensões sugeridas por Guerra (1982) para as argilas vermelhas de São Paulo Esquema de Cálculo das reações com Envoltória Aparente de Tensões MAI/2017 JDM-Contenções 20

EMPUXO D ÁGUA - Lençol Freático Único - Lençol Empoleirado MAI/2017 JDM-Contenções 21

EMPUXO DEVIDO A SOBRECARGAS - Origem: Edifícios vizinhos, Veículos, Equipamentos, Cargas Externas de qualquer espécie, etc. TEORIA DA ELASTICIDADE MAI/2017 JDM-Contenções 22

EMPUXO DEVIDO A SOBRECARGAS MAI/2017 JDM-Contenções 23

MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS - Simulam cada fase da obra (se existirem várias fases), porém independentes entre si. Parede em balanço Método de Blum MAI/2017 JDM-Contenções 24

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Parede com um nível de escoramento MAI/2017 JDM-Contenções 26

PERGUNTA IMPORTANTÍSSIMA ONDE ESTÁ O COEFICIENTE DE SEGURANÇA DAS SITUAÇÕES ANTERIORES? MAI/2017 JDM-Contenções 27

MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS - Simulam cada fase da obra, porém independentes entre si. MAI/2017 JDM-Contenções 28

MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS MAI/2017 JDM-Contenções 29

MÉTODOS SEMI-EMPÍRICOS MAI/2017 JDM-Contenções 30

MÉTODOS EVOLUTIVOS UNIDIMENSIONAIS VIGA SOBRE APOIO ELÁSTO-PLÁSTICO - solo considerado como apoio contínuo, elástico (coeficiente de reação analogia com mola) Modelo de Winkler - sobrecargas antes ou depois da execução da parede de contenção - modelo evolutivo - dimensionamento envoltória de esforços de todas as fases - cargas de trabalho nos tirantes e/ou estroncas não devem ser superadas durante as fases de escavação MAI/2017 JDM-Contenções 31

MÉTODOS EVOLUTIVOS BI E TRIDIMENSIONAIS Modelo diferenças finitas ou elementos finitos -modelo evolutivo, considerando cada etapa de escavação e de instalação de tirante ou estronca - sobrecargas antes ou depois da execução da parede de contenção - dimensionamento envoltória de esforços de todas as fases - cargas de trabalho nos tirantes e/ou estroncas não devem ser superadas durante as fases de escavação - verificação de plastificações no maciço - evolução do estado de tensões no maciço MAI/2017 JDM-Contenções 32

MÉTODOS EVOLUTIVOS BI-DIMENSIONAIS Malha de Elementos Finitos empregada no cálculo: MAI/2017 JDM-Contenções 33

MÉTODOS EVOLUTIVOS BI-DIMENSIONAIS Fator de Segurança na fase final de escavação e mecanismo de ruptura FS = 2,1 MAI/2017 JDM-Contenções 34

MÉTODOS EVOLUTIVOS BI-DIMENSIONAIS deslocamentos previstos d máx = 1,9 cm Fase Final da Obra MAI/2017 JDM-Contenções 35

MÉTODOS EVOLUTIVOS BI-DIMENSIONAIS Deslocamentos na Parede de Contenção Envoltória de Força Normal MAI/2017 JDM-Contenções 36

MÉTODOS EVOLUTIVOS BI-DIMENSIONAIS Envoltória de Forças Cortantes Envoltória de Momentos Fletores MAI/2017 JDM-Contenções 37

VERIFICAÇÕES ADICIONAIS Estabilidade Geral MAI/2017 JDM-Contenções 38

Estabilidade Geral VERIFICAÇÕES ADICIONAIS MAI/2017 JDM-Contenções 39

VERIFICAÇÕES ADICIONAIS Estabilidade à Ruptura de Fundo ("bottom heave ) MAI/2017 JDM-Contenções 40

VERIFICAÇÕES ADICIONAIS Estabilidade à Ruptura Hidráulica MAI/2017 JDM-Contenções 41

Estabilidade ao Blow VERIFICAÇÕES ADICIONAIS MAI/2017 JDM-Contenções 42

- Deslocamentos Verificações - Efeito de Faca empuxos em área de pequena largura - Estabilidade Interna de Tirantes MAI/2017 JDM-Contenções 43

VERIFICAÇÕES ADICIONAIS Instabilidade devida à solicitação excessiva do tirante MAI/2017 JDM-Contenções 44

- Parede de Contenção (Força Normal / Força Cortante / Flexão / Fundação) Dimensionamento - Longarina (Força Normal / Força Cortante / Flexão) - Estronca (Flexo-compressão) -Tirantes (Tração) MAI/2017 JDM-Contenções 45

Tipos de Escavações e Escoramentos Escavação sem escoramento: a- Taludes b- Muros de Arrimo c- Paredes verticais MAI/2017 JDM-Contenções 46

0,5 a 1,0H H H 0,5 a 1,0H e v e h ESQUEMAS TÍPICOS DE TALUDES ESTABILIZADOS COM SOLO GRAMPEADO MAI/2017 JDM-Contenções 51

Z a BARRA DE AÇO CALDA ESQUEMA DE UM GRAMPO Ti Tn Tc N i CONSIDERAÇÃO DO EFEITO DO GRAMPO NA ESTABILIDADE DO TALUDE MAI/2017 JDM-Contenções 52

Sequência Executiva Fonte: SOLOTRAT MAI/2017 JDM-Contenções 53

Fonte: SOLOTRAT MAI/2017 JDM-Contenções 54

MUROS DE ARRIMO CONTRAFORTES MUROS DE FLEXÃO CRIB WALL MUROS DE CONTRAFORTES MUROS DE GABIÕES MUROS DE GRAVIDADE

MÍNIMO 20cm 30cm a H/12 B/3 H/12 a H/10 H H 1/2D a D B=0,4 a 0,7H 20cm - 30cm D 0,5 a 0,7H H/8 a H/6 H H/14 a H/12 B= 0,4-0,7H MÍNIMO 20cm 0,3-0,6H MAI/2017 JDM-Contenções 58

Apresentação de Vários Tipos de Escoramento -Escoramento de Madeira MAI/2017 JDM-Contenções 59

-Escoramento de Perfil Metálico e Pranchão de Madeira e Talude MAI/2017 JDM-Contenções 60

-Execução de escoramento de Perfil Metálico e de estacas prancha ESTRONCAS LONGARINA PRANCHÃO DE MADEIRA L PERFIL METÁLICO PRANCHÃO DE MADEIRA ESTRONCAS LONGARINA ESTACAS-PRANCHA L CORTINA DE ESTACAS - PRANCHA MAI/2017 JDM-Contenções 61

-Execução de escoramento de Perfil Metálico PRANCHÃO DE MADEIRA L PREENCHIMENTO COM "GROUT" PERFIL METÁLICO ENCUNHAMENTO COM "GROUT" LONGARINA ESTRONCA ESTRONCA ESQUEMA DE LONGARINAS E ESTRONCAS MAI/2017 JDM-Contenções 62

-Escoramento de Perfil Metálico e Pranchão de Madeira e Estroncas/Longarinas Metálicas MAI/2017 JDM-Contenções 63

-Escoramento de Perfil Metálico e Pranchão de Madeira e Estroncas/Longarinas Metálicas MAI/2017 JDM-Contenções 74

-Escoramento de Perfil Metálico e Pranchão de Madeira e Tirantes Provisórios MAI/2017 JDM-Contenções 76

-Escoramento de Perfil Metálico e Pranchão de Concreto Pré-moldado e Tirantes Provisórios MAI/2017 JDM-Contenções 79

- Cortina Atirantada com Tirantes Definitivos MAI/2017 JDM-Contenções 80

-Execução de Parede-Diafragma moldada in loco MAI/2017 JDM-Contenções 81

-Execução de Parede-Diafragma moldada in loco MAI/2017 JDM-Contenções 82

-Execução de Parede-Diafragma MAI/2017 JDM-Contenções 83

-Escoramento de Parede-Diafragma moldada in loco MAI/2017 JDM-Contenções 86

-Execução de Parede-Diafragma pré-moldada MAI/2017 JDM-Contenções 87

-Execução de Parede-Diafragma pré-moldada MAI/2017 JDM-Contenções 88

-Escoramento de Parede-Diafragma e Talude MAI/2017 JDM-Contenções 89

-Escoramento de Parede-Diafragma e Estronca e Longarina Metálicas MAI/2017 JDM-Contenções 90

-Escoramento de Parede-Diafragma e Tirantes Provisórios MAI/2017 JDM-Contenções 91

-Escoramento de Tubulão e Arco de Concreto Projetado e Tirantes Definitivos MAI/2017 JDM-Contenções 92

-Escoramento de Tubulão e Arco de Concreto Projetado MAI/2017 JDM-Contenções 93

-Escoramento de Estacão e Arco de Concreto Projetado MAI/2017 JDM-Contenções 94

-Escoramento de Estaca Raiz e Arco de Concreto Projetado MAI/2017 JDM-Contenções 95

-Escoramento de Estaca Raiz Justapostas MAI/2017 JDM-Contenções 96

-Escoramento de Estaca Hélice-Contínua e Arco de Concreto Projetado MAI/2017 JDM-Contenções 97

-Escoramento de Estaca Hélice-Contínua Secante com Tirante Provisório MAI/2017 JDM-Contenções 98

-Escoramento de Estaca Hélice-Contínua Secante com Tirante Provisório MAI/2017 JDM-Contenções 99

-Escoramento de Estaca Prancha-Metálica MAI/2017 JDM-Contenções 100

- Poços com tela metálica e concreto projetado MAI/2017 JDM-Contenções 103

-Método Construtivo: Direto MAI/2017 JDM-Contenções 104

-Método Construtivo: Invertido MAI/2017 JDM-Contenções 105

-Método Construtivo: Invertido MAI/2017 JDM-Contenções 106

Comentários Finais MAI/2017 JDM-Contenções 107