Mecânica dos Solos e Fundações PEF 522 11 e 12 a Aula Estruturas de Contenção Empuxo de Terra Teorias Clássicas Efeito da Água Soluções Típicas Contenção de Taludes 1
Contenção de Taludes a) Muro de pedra argamassada; b) Muro de concreto ciclópico; c) Muro a Flexão, em L, de concreto d) Muro de arrimo celular de peças prémoldadas de concreto ( crib-wall ); e) Muro de arrimo de gabiões; Contenção de Taludes f) Muro de arrimo de sacos de solocimento - Bolsacreto ; g) Cortina de concreto atirantada; h) Tela metálica fixada por chumbadores e recoberta por concreto projetado; 2
Contenção de Taludes i) Estrutura de contenção com solo reforçado com geossintéticos; j) Terra armada; k) Paredes-diafragma atirantadas; l) Contenção com perfil-pranchada a) Muro de pedra argamassada Semelhante ao muro de pedra seca, mas, com seus vazios preenchidos com argamassa; Aplicação: Contenção de taludes /desníveis baixos de até 3m; Vantagens: Facilidade de construção e baixo custo; Fundamental drenar adequadamente todo o tardoz do muro, com implantação de dreno de areia e escoamento por barbacãs. 3
Muro de pedra argamassada http://ltdengenharia.com.br/obras_cont.html b) Muro de concreto ciclópico Estrutura composta de concreto e agregados de grandes dimensões; Aplicação: Contenção de taludes e/ou desníveis de maior altura; Vantagens: Facilidade de construção devido ao uso de fôrmas e baixo custo em alturas reduzidas; Cuidados: Fundamental execução de sistema de drenagem dreno de areia no tardoz e barbacãs 4
b) Muro de concreto ciclópico http://artdecoci.com.br/br/obras/muro_de_contencao c) Muro de arrimo celular de peças pré-moldadas de concreto (crib-wall) Sistema de peças de concreto encaixadas entre si formando gaiolas, preenchidas com terra ou blocos de rocha; Aplicação: Obras rodoviárias em áreas íngremes; Locais pouco estáveis; Vantagens: Facilidade de construção, Baixo custo, Capacidade de adaptação ao terreno; Aceitação de pequenos recalques; Cuidados: Exige bom terreno de fundação, Drenagem; Compactação cuidadosa do solo dentro da gaiola. 5
c) Muro de arrimo celular de peças pré-moldadas de concreto (crib-wall) c) Muro de arrimo celular de peças pré-moldadas de concreto (crib-wall) 6
c) Muro de arrimo celular de peças pré-moldadas de concreto (crib-wall) d) Muro de arrimo de gabiões Formado por redes de aço zincado de malha hexagonal, preenchido por gabiões; Aplicação: Muros de contenção, Proteção de margens de cursos d água, Controle de erosão; Obras de emergência; Vantagens: Rapidez de construção, Elevada permeabilidade, Grande flexibilidade, Aceitação de deslocamentos e deformações; Cuidados: Regularização e nivelamento do terreno, Boa arrumação das pedras e colocação de elementos de transição, 7
d) Muro de arrimo de gabiões d) Muro de arrimo de gabiões http://www.pedrastranieri.com/images/200000036-9784d97fbfpublic/muro+de+gabi%c3%a3o+-+c%c3%b3pia.jpg 8
e) Muro de arrimo e Bolsacreto Composto de fôrmas têxteis flexíveis, preenchidos por bombeamento de concreto ; Pode ser empregado dentro ou fora d água; As fôrmas preenchidas transformam-se em grandes blocos. Aplicação: Contenção de taludes, proteção de margens e controle de erosão; Vantagens: Rapidez de execução e versatilidade; Cuidados: Uso de equipamento adequado para o preenchimento das fôrmas. e) Muro de arrimo de Bolsacreto http://www.arkesar.com.ve/geotextiles-bolsacretos-mallas-para-gaviones-muro-bloc-encaracas-envios-a-todo-43249 9
e) Muro de arrimo de Bolsacreto http://www.radiomundial.com.ve/article/ministerio-de-transporte-terrestre-rehabilita- 250-metros-lineales-de-la-autopista-gma-fotos f) Muro em L de concreto Construído em concreto armado, tornando possível a execução de seções esbeltas Aplicações: Em geral, os muros de concreto armado estão associados à execução de aterros ou reaterros; Vantagens: Permite uma ocupação mais completa das áreas a montante e a jusante; Cuidados: O terreno de fundação deve ter boa capacidade suporte e é indispensável a execução de sistema de drenagem interno. 10
f) Muro em L de concreto http://transfornova.blogspot.com.br/p/construcoes.html f) Muro em L de concreto http://www.dusaspun.com/products/structural_products 11
g) Cortina de concreto atirantada Formada por muros delgados de concreto armado, contidos por tirantes protendidos. Em geral, os tirantes são distribuídos de forma uniforme com espaçamentos que variam de acordo com a altura e o esforço atuante. Aplicação: Em qualquer situação geométrica, tipo de solo ou condição hidrológica. Vantagens: Eficácia, segurança e versatilidade. Cuidados: Necessidade da presença de horizontes resistentes e estáveis o suficiente para a ancoragem dos tirantes a profundidade compatíveis. g) Cortina de concreto atirantada http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicas/6/taludesatirantados-227250-1.aspx 12
g) Cortina de concreto atirantada h) Tela metálica fixada por chumbadores e recoberta por concreto projetado Conhecido como solo grampeado, consiste no reforço do maciço pela introdução de chumbadores e posterior recobrimento do talude com tela metálica e aplicação de concreto projetado. Aplicação: Taludes de corte em solo; Vantagens: Não requer escavações, fôrmas, escoramentos ou andaimes; Cuidados: Instalação de barbacãs, drenos profundos, canaletas etc. 13
h) Tela metálica fixada por chumbadores e recoberta por concreto projetado h) Tela metálica fixada por chumbadores e recoberta por concreto projetado http://naavaay.com/soil-nailing-works-1/ 14
h) Tela metálica fixada por chumbadores e recoberta por concreto projetado http://naavaay.com/soil-nailing-2/ i) Estruturas de concreto com solo reforçado com geossintéticos Maciço formado por mantas geotêxteis ou geogrelhas intercaladas com camadas de aterro compactado. Cabe aos elementos geossintéticos resistir aos esforços de tração desenvolvidas no maciço Aplicação: Contenção de taludes; Vantagens: Rapidez de execução, simplicidade e baixo custo; Cuidados: Devem ser utilizados geossintéticos de propriedades mecânicas conhecidas. 15
i) Estruturas de concreto com solo reforçado com geossintéticos http://dc244.4shared.com/doc/-7a9xuwa/preview.html i) Estruturas de concreto com solo reforçado com geossintéticos http://www.huesker.com.br/produtos/geossinteticos/fortrac.html 16
i) Terra armada Sistema constituído pela associação de solo compactado e armaduras, complementada por um paramento externo Possui três componentes principais: o solo, as armaduras horizontais de aço galvanizado em forma de fitas, e o paramento. Aplicação: Aterros de até 20 m; Vantagens: Rapidez de construção, grande flexibilidade e tolerância e recalques diferenciais; Cuidados: o solo a ser utilizado como material de reaterro sobre as armaduras deve apresentar boas características de atrito interno. i) Terra armada 17
i) Terra armada i) Terra armada 18
k) Parede diafragma São cortinas de concreto armado moldadas no solo em painéis sucessivos. Aplicação: Quando da execução de escavações profundas junto a edificações preexistentes; Vantagens: Podem ser implantadas em quase qualquer tipo de terreno sem rebaixamento do lençol freático, Não provocam vibrações no terreno adjacente, Suportam de forma simultânea pressões laterais e cargas verticais, Cuidados: Checar se há acesso para os equipamentos necessários à execução e se há presença de matacões no terreno. k) Parede diafragma http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicas/2/2-paredes-diafragmatecnica-de-contencao-utiliza-paineis-de-concreto-213739-1.aspx 19
k) Parede diafragma 20
Santa Luzia, Viana do Castelo - Ricardo Benoliel Álvaro Cordeiro Projeto de Muros de Contenção Função do muro (tipos diferentes para propósitos diferentes) Propriedades do solo Peso específico Angulo de atrito Coesão Determinação da estabilidade do muro Deslisamento Tombamento Capacidade suporte Estabilidade global Projeto das sessões do muro 21
http://www.pz27.com/glossary.html 22
Empuxo Ativo: É a pressão limite entre o solo e o muro produzido quando existe uma tendência de movimentação no sentido de expandir o solo horizontalmente. Empuxo Passivo: É a pressão limite entre o solo e o muro produzido quando existe uma tendência de movimentação no sentido de comprimir o solo horizontalmente. Solo Distribuição do empuxo ativo Solo Distribuição do empuxo passivo Solo 23
Empuxo de Terra Empuxo no Reposuso (Nenhuma deformação no muro e nenhuma mudança nas tensões horizontais). Empuxo Ativo ( Deformação do muro e decrêscimo da tensão horizontal). Empuxo Passivo (Deformação do muro e aumento da tensão horizontal). Tensão 0 Empuxo passivo d p >> d a Empuxo no repouso Empuxo ativo d a d p Deslocamento Teorias de Empuxo de Terra Teoria de Empuxo de Coulomb Teoria de Empuxo de Rankine Método de Culmann Gráfico Método de Poncelet Gráfico Análise Limite Métodos Numéricos Os primeiros 4 métodos usam o critério de ruptura de Mohr-Coulomb 24
Teoria de Empuxo de Coulomb (1776) Coulomb assume atrito entre o muro e o solo Teoria de Empuxo de Rankine (1857) Rankine (original) assume: Muro sem atrito Solo não coesivo Paramento do muro é vertical O aterro é horizontal O muro é flexivel William John Macquorn Rankine Nasceu: 2 Julho 1820 em Edinburgh, Escócia Morreu: 24 Dezembro 1872 em Glasgow, Escócia Charles Augustin de Coulomb Nasceu: 14 Junho 1736 em Angoulême, França Morreu: 23 Agosto 1806 em Paris, França 25
Rankine Empuxo ATIVO q Solo g t s v s a s s a s v zgk a K a 1 sen 2 tan (45 ) 1 sen 2 O coeficiente de Empuxo só se aplica a tensões efetivas Rankine t c s 3 q q 2q s s 1 t f s s a s 1 q s v s 3 s 3 Planos de ruptura s 1 26
Rankine Muro Caso Ativo Caso Passivo s v s h Caso Ativo s 1 Caso Passivo s 1 s 3 s 3 s 3 s 3 s 1 s 1 Rankine Distribuição do empuxo ATIVO e K gz 2c a a K K a - coeficiente de empuxo ativo a H 2c z o K a 2c zo g K a E E E a a a H zo e dz a 1 2 Kag ( H z 2 2 Kag ( H zo) 2 2 o ) 2c K ( H z ) a o E a 1 H z o 3 K a gh 27
Rankine e K gz 2c p p K p Distribuição do empuxo PASSIVO K p - coeficiente de empuxo passivo H E p E E p p H zo e p dz 1 K pgh 2 2cH 2 K p 1 H 2 1 H 3 2c K P K p gh Muro de arrimo que desabou em janeiro de 2003 com as fortes chuvas Muro de arrimo reconstruído na estrada de M'Boi Mirim 28
Coulomb A C d E a a P q R B E a R d a q E a a o a 29
Muro Submerso N.A. N.A. água solo E a 1 gh 2 2 1 g 2 sub H 2 K a Empuxo exercido pela água intersticial e possui a mesma magnitude mesmo sem a presença do solo. Empuxo exercido pelo solo devido ao peso próprio. Lembrando que neste termo o peso específico usado é o submerso. Mecanismos de Ruptura E a Centro de rotação P Capacidade Suporte Tombamento E a E p T Deslizamento Ruptura geral 30
Tombamento Ponto de rotação Ponto de rotação FS Momentos resistentes Momentos atuantes http://www.geoforum.com/knowledge/texts/broms/listchap.asp?chapnr=k Deslizamento tan tan até 0.67tan a d d FS Forças resistentes 2 (argila) Forças atuantes 1.5 (areia) 31
Ruptura geral Superfície de ruptura FS Forças resistentes Forças atuantes P l p p P l a a R T wl w 2 32
Superfície de ruptura Pressão neutra Dreno Camada drenante Dreno Distribuição de pressão neutra Superfície de ruptura Superfície de ruptura Pressão neutra Camada drenante 33
Tirantes Drenos 34