• Nenhum resultado encontrado

Trabalho de Estabilidade de Taludes

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Trabalho de Estabilidade de Taludes"

Copied!
15
0
0

Texto

(1)

Sumário Sumário

11 – – Introdução Introdução ... 3 ... 3

22 – – Superfície Plana de Ruptura (Método do T Superfície Plana de Ruptura (Método do Talude Infinito)alude Infinito) ... 6 ... 6

3 - Método de Culmann

3 - Método de Culmann ... ... ... 1010

3 -

3 - Método de FelleniusMétodo de Fellenius ... ... ... 1313

4

4 - - Metodo de Metodo de Bishop SimplificadoBishop Simplificado ... 15 ... 15

5 -

(2)

1 – Introdução

O trabalho de estabilizar uma encosta (natural ou artificial) pode ser preventivo, onde se aumenta o fator de segurança contra possíveis movimentos (métodos de estabilidade), ou corretivo, onde se busca frear o movimento (monitorar movimentos para obter diagnostico adequado).

 Antes de elaborar o projeto, o engenheiro deve estar apto para responder as seguintes questões como: qual o “grau” de estabilidade necessário? Por quanto tempo? Qual a importância do seu custo? Quais técnicas são exequíveis (geometria, equipamentos disponíveis, etc.)?

Cada problema tem sua peculiaridade e, portanto, as soluções são dificilmente repetidas. Cada caso é um caso.

O presente trabalho tem como objetivo apresentar conceitos básicos referenciados na literatura técnica dos métodos de equilíbrio limite de cálculo do Fator de Segurança em taludes naturais e artificiais.

Para se analisar a estabilidade de um talude, quando o maciço estiver submetido às condições admitidas no projeto, é utilizado o coeficiente de segurança. Quando o FS (fator de segurança) é menor que 1 considera-se que o talude esta instável e devera romper, quando FS=1 o talude encontra-se o limite em iminência de ruptura, já quando este valor é pouco maior que 1 o talude esta estável e quando é muito maior é considerado a menor probabilidade de ruptura em condições criticas.

(3)

critério equilíbrio-limite como exposto acima, a hipótese desses métodos impõe que o critério de ruptura de Coulomb seja satisfatório ao longo de uma superfície de ruptura pré-fixada.

É útil comparar os FS obtidos entre os diversos métodos de equilíbrio limite. Os métodos que usam fatias diferem entre si a partir da direção em que é feito o equilíbrio (vertical- horizontal ou normal-tangente à base da fatia).

 As hipóteses adotadas com relação às forças entre fatias também são diferentes dependendo do método e a existência de quantidade suficiente de dados relativos ao talude rochoso ou terroso, bem como informações confiáveis das condições climáticas, geológicas, hidrogeológicas, antrópicas da região estudada é de fundamental importância dado um problema de instabilidade ou análise da estabilidade de taludes.

 Alguns métodos analisam o equilíbrio de um corpo livre como um todo, como o Método de Culmann e o Método de Taylor . Outros dividem o corpo livre em diversas lamelas verticais e consideram o equilíbrio de cada lamela, como o Método de Fellenius e o Método de Bishop.

 As diferenças no FS dependem exclusivamente do tipo de problema. Em alguns casos, as analises simplificadas podem fornecer resultados satisfatórios porem, como a superfície de ruptura não pode ser conhecida antes que ocorra, são necessárias diversas analises onde são consideradas diferentes superfícies prováveis e determinado os respectivos coeficiente de segurança.

 A vantagem dos métodos de equilíbrio limite está na sua simplicidade e no aperfeiçoamento dos resultados. Os métodos de estabilidade baseados na teoria de Equilíbrio limite incorporam algumas premissas, dentre elas o material deve ter um modelo rígido plástico impedindo de verificar se as deformações estão dentro da faixa admissível para o projeto, outra premissa que se deve levar em consideração é de que as tensões são determinadas exclusivamente na superfície de ruptura do maciço.

(4)

 As hipóteses adotadas com relação às forças entre fatias também são diferentes dependendo do método (Day, Robert – Geotechnical and Foundation Engineering: Design and Construction, Mc Graw Hill)

Método Hipótese com relação a força entre

fatias

Fellenius(1936) Resultante é paralela à inclinação media

da fatia

Bishop Simplificado(1955) Resultante é horizontal

Jambu simplificado(1968) Resultante é horizontal e um fator de correção é usado para considerar a força entre fatias

Jambu generalizado(1957) A localização da força normal entre fatias é assumida como uma linha de empuxo

Spencer (1967, 1968) A resultante possui uma inclinação

constante ao longo de toda massa

Morgenstern e Price (1965) A direção da resultante é definida por uma função

 Abaixo apresentamos um resumo dos principais métodos de equilíbrio limite normalmente usados na prática da engenharia para análise da estabilidade de taludes (GeoRio, 2000).

(5)

2 – Superfície Plana de Ruptura (Método do Talude Infinito)

Caracterizam-se pela sua grande extensão, centenas de metros, e pela reduzida espessura do manto de solo, de alguns metros. A ruptura, quando ocorre, é do tipo planar, com a linha crítica situada no contato solo-terreno firme.

(6)

 A determinação de FS é feita a partir do critério de resistência, considerando-se as tensões atuantes na base de uma fatia vertical genérica  ABCD de largura unitária, no caso geral de NA qualquer (admitido paralelo à

superfície do terreno – NT e à superfície de ruptura - SR).

Talude Infinito

Equilíbrio das forças:

No talude infinito F1 = F2

(7)

Cálculo de Hw:

Cálculo do fator de segurança:

(8)

Casos particulares quanto nível dágua:

NA =- SR (ou abaixo de SR):

NA = NT:

Casos particulares de fluxo:

Fluxo vertical – talude drenado:

(9)

Variação da resistência com a profundidade:

Variação de FS com a profundiade Z.

3 - Método de Culmann

Este método é usado na análise de taludes íngremes, e apoia-se na hipótese que considera um plano de ruptura ao longo de uma superfície plana passando pelo pé do talude. Entre os infinitos planos possíveis de escorregamento, o crítico será o que apresentar o menor valor do coeficiente de segurança (figura x). A cunha assim definida é analisada quanto à estabilidade, como se fosse um corpo rígido que desliza ao longo da superfície plana (figura x).

(10)

Figura x - Método de Culmann: a) geometria do talude; b) polígono de forças.

Uma vez conhecida a geometria do talude e arbitrada a superfície de ruptura, para a análise do escorregamento ao longo de uma superfície com inclinação α qualquer, considera-se o equilíbrio das seguintes forças:

 Peso P da cunha ABD (módulo, direção, sentido e ponto de

aplicação conhecidos);

 Reação R, do restante do maciço, no plano BD, com obliquidade

φ;

 Força de coesão C, ao longo de BD, atuando no sentido contrário

ao escorregamento (módulo, direção e sentido conhecidos); Tendo em mãos o valor do peso P, a direção da força R (considerando a mobilização de toda a resistência por atrito), pode-se determinar a força de coesão C necessária ao equilíbrio, aplicando-se a lei dos senos no triangulo formado por essas três forças:

(11)

Onde:

 A relação 

     entre a coesão necessária ao equilibrio das forças, o peso específico aparente dos solos e a altura do talude, é denominado número de estabilidade, sendo adimensional e quanto menor o seu valor, mais crítica será a superficie de escorregamento. Derivando-se a equação 2, em relaçao ao ângulo α, e igualando a zero o seu resultado, obtém -se o ângulo crítico αc, para a superficie que apresenta o menor coeficiente de segurança em relaçao à coesão.Com isso,obtemo que:

Para realizar o cálculo do Fator de Segurança(FS), deve-se adotar valores de ângulo de atrito (Φ), variando de 5º em 5º até o valor disponível.

No caso de solos homogêneos, deve-se pesquisar a superficie crítica. O cálculo de FS deve ser repetido para diversar superfcies até determinar FSmin (figura x).

(12)

Figura x - Procura da superfície crítica – Fsmin

3 - Método de Fellenius

Também conhecido como método sueco ou de fatias, esse método admite uma superfície de ruptura circular e o fator de segurança do talude é calculado unicamente através de equilíbrio de momentos, não levando em consideração as forças tangenciais e normais às paredes das fatias. É um método muito simples, mas muito conservador e erros apreciáveis podem ocorrer, em particular, em casos de círculos profundos e poropressões elevadas.

(13)

Figura – Forças atuantes em uma fatia pelo Método de Fellenius

 As forças atuantes provêm da decomposição do peso P de cada lamela:

  

  

 A força resistente é dada por:

    

Sendo

  , tem –se      

Desprezando as forças nas laterias das fatias, considerando que a componente sísmica é nula, aplicando o equilíbrio de momentos em relação ao centro do círculo de ruptura (ponto O) e o equilíbrio de forças na direção perpendicular à superfície de ruptura pode-se determinar o fator de segurança (FS) através da seguinte equação.

Onde:

u = poropressão média na base da fatia; c’ = coesão efetiva do solo;

Φ’ = ângulo de atrito efetivo do solo.

Esse procedimento é repetido para diversas posições da superfície de ruptura. O fator de segurança crítico corresponde ao de menor valor encontrado para FS.

O método de Fellenius é muito conservador e pode apresentar erros de até 50%, quando utilizado em análises de taludes suaves com poropressões elevadas. No caso de ausência de poropressões, erros ficam em t orno de 10%.

(14)

4 - Metodo de Bishop Simplificado

O metodo de Bishop tambem considera uma superficie de ruptura cilindrica e subdivide o corpo livre em lamelas.

O método de Bishop e um método mais preciso do que o de Fellenius, e o equilíbrio de forcas ocorre na direção vertical. As forças de atrito entre as lamelas(fatias) são desprezadas com isso o erro médio é de apenas 1% em relação aos outros métodos mais rigorosos.

O fator de segurança e determinado a partir do equilíbrio de momentos. Calculo do Fator de Segurança para o método de Bishop Simplificado:

 A determinação de FS pelo método de Bishop Simplificado é iterativa, uma vez que FS = f(Ma ) e,analogamente, Ma = f(FS)

(15)

5 - Bibliografia

 GERSCOVICH, M. S. DENISE, Estabilidade de Taludes,Universidade do Estado do Rio de

Janeiro, Faculdade de Engenharia, Departamento de Estruturas e Fundações, 2009.

 GUIDICINI, G.. NIEBLE, C. M. Estabilidade de taludes naturais e de escavação.São

Paulo: Edusp/Edgard Blücher, 1984. 170p.

  http://www.em.ufop.br/deciv/departamento/~romerocesar/Aula3PPT.pdf  http://www.maxwell.lambda.ele.puc-rio.br/8888/8888_3.PDF

 Material da Profa Denise M S Gerscovich, Estabilidade de taludes,

Faculdade de engenharia, departamento de estruturas e fundaçoes  – Universidade Estadual do Rio de Janeiro

Referências

Documentos relacionados

Equipas Mistas Recurvo Cadetes Result Brackets RESULT BRACKETS RR Rank / Score Bk No.. NOC - Name

à Comissão para a adoção de atos de execução relativos às regras pormenorizadas sobre a visibilidade das marcas comerciais em demonstrações ou em degustações de produtos e

Os maiores coeficientes da razão área/perímetro são das edificações Kanimbambo (12,75) e Barão do Rio Branco (10,22) ou seja possuem uma maior área por unidade de

Para analisar as Componentes de Gestão foram utilizadas questões referentes à forma como o visitante considera as condições da ilha no momento da realização do

insights into the effects of small obstacles on riverine habitat and fish community structure of two Iberian streams with different levels of impact from the

Neste estudo foram estipulados os seguintes objec- tivos: (a) identifi car as dimensões do desenvolvimento vocacional (convicção vocacional, cooperação vocacio- nal,

Os dados referentes aos sentimentos dos acadêmicos de enfermagem durante a realização do banho de leito, a preparação destes para a realização, a atribuição

Os alcalóides suainsonina e calisteginas presentes nesta planta são certamente responsáveis por tais efeitos tóxicos, já que inibem a ação das manosidases e glicosidases,