Estruturas de Conteção

8/18/2019 Estruturas de Conteção

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ESTRUTURASESTRUTURASDEDE

CONTENÇÃOCONTENÇÃO

Sílvio Romero de M. Ferreira

José Maria Justino da Silva


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Estruturas de Contenção

São estruturas freqüentemente usadas para conter solo e manter uma diferença denível do terreno.

TIPOS:• Pranchada com escoramento;• Estacas-prancha (cantilever e ancorada);• Parede diafragma;• Cortina de ancoragem;• Muro de arrimo.

Pranchada com Escoramento

Materiais Constituintes:Pranchada: madeira, aço, aço/madeira;Viga de distribuição: madeira, aço (perfil “I” ou “H”);Escora: madeira, aço (perfil “I” ou “H”);Peça de contraventamento: madeira, aço (perfil “I”).

Tipos Características Processo Construtivo FigurasPerfilmetálicocom pranchões demadeira

Não apresentaestanqueidade

1. Cravação dos perfis metálicos

(guias);2. Escavação e, ao mesmo tempo,

colocação dos pranchões demadeira correspondente, até o1o nível de escoras;

3. Posicionamento da viga dedistribuição e do 1o nível deescoras;

4. Escavação e, ao mesmo tempo,colocação dos pranchões demadeira correspondente, até o2o nível de escoras;

5. Colocação da viga dedistribuição e do 2o nível de

escoras.


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Estacas- prancha demadeira

Usado parasolos de baixaresistência

1. Cravação das estacas- prancha;2. Escavação até o 1o nívelde escoras;3. Colocação da viga dedistribuição e do 1o nível deescoras;

4. Escavação até o 2o

nívelde escoras;5. Colocação da viga dedistribuição e do 2o nível deescoras.

Estacas- pranchametálica

Apresentaestanqueidade

Idêntico ao estacas-pranchade madeira.

Cortina de Estacas-Prancha

Tipo Processo Construtivo Cortina deestacas- pranchaCantilever

A execução consiste na cravaçãodas estacas-prancha, bem

justapostas. A cortina pode serem estacas premoldadas deconcreto ou em aço.

Usada para pequenos desníveis de terreno, sem ou com pequenas sobrecargas, e solos de boa resistência abaixo dalinha de dragagem.

Cortina deestacas- prancha comancoragem passiva

1. Cravação da pranchada;2. Execução da viga ou placa de ancoragem;3. Aterro até o nível do tirante;4. Posicionamento do tirante;5. Fixação e tracionamento do tirante com

porca;6. Complementação do aterro;7. Proteção da extermidade externa do tirante.Observação: A execução da pranchada deve ser bastante cuidadosa para que durante a cravação

não ocorra afastamento entre as estacas. Quandoo solo de fundação for fraco e compressível, a placa ou viga de ancoragem deve ser apoiada emestacas, também se faz necessário proteger otirante com um conduto, cujo diâmetro internoseja ligeiramente superior a deformação prevista para o local do mesmo.

Cortina deestacas- prancha comancoragemativa

1. Cravação da pranchada;2. Aterro até a altura possível3. Execução do tirante:

3.1- Abertura do furo através do processo rotativo, até a profundidadeestipulada no projeto. Normalmenterevestido;

3.2- Introduzir o tirante, jámontado, no furo (tubo perfurado/cordoalha-barra-fio/ tubo de injeção);

3.3- Sacar o revestimento no


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trecho correspondente a ancoragem;3.4- Injetar pasta de cimento

quando ancorado em solo, e resinaepóxi quando ancorado em rocha;

3.5- Sacar todo revestimento;3.6- Curar total ou parcialmente

o bulbo de ancoragem, após, aplicar a

protensão através de macaco hidraúlicotipo Freyssinet, podendo ser total ou parcial;

3.7- Aplicar após a protensãofinal, por injeção, pasta de cimento para proteção i nterna do tirante;3.8- Proteger externamente a saída dotirante.

Parede Diafragma

É uma cortina executada in situ onde é feito o preenchimento de um a trincheiraaberta no terreno com argamassa plástica ou concreto (simples ou armado). As paredes davala são mantidas estáveis durante a execução, pelo emprego de lama tixotrópica(água/bentonita)

Tipos

1. Diafragma estanque A parede fica permanentemente enterrada, tendo como objetivoassegurar a estanqueidade em obras hidráulicas;

2. Parede de Contenção Após a parede pronta, é feita a escavação em um dos seus lados;3. Parede de Sustentação Além de conter o solo, recebe carga vertical, portanto é utilizadacomo elemento de fundação

Características

• Não produz vibrações;• reduz as perturbações ao terreno e conseqüentemente, os recalques nos prédios vizinhos;• execução rápida;• é mais rígida que as estacas-prancha;• é vantagem em escavações de grandes dimensões;• pode ser incorporada a própria construção;espessura da parede variando de 0,5 metros a 1,5 metros, podendo alcançar 50 metros dealtura.

Processo construtivo

a) Executa-se a mureta-guia, compremoldados de concreto, até aproximadamente 1,0 metrode profundidade;


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b) escava-se até a profundidade desejada, utilizando equipamentos de escavação (retro-escavadeira, caçamba Clamb-Shel, etc.). durante a escavação, a vala deve ser mantidacheia de lama bentonítica. A escavação será executada por etapa, podendo ser emseqüência ou em painéis primários e secundários;

c) introduz-se os tubos juntas;d) lança-se a armadura necessária para cada etapa;

e) faz-se a concretagem de baixo para cima, usando tremonha (concretagem submersa). Como endurecimento do concreto, extrai-se os tubos juntas;

escava-se até o primeiro nível de sustentação, e executa-se os tirantes correspondentes, eassim, sucessivamente para os demais níveis. Geralmente são utilizadas bermas ou escorascomo suportes provisórios até torna-se possível a protensão dos tirantes.

Cortina de Ancoragem

São estruturas normalmente utilizadas em locais de difícil acesso, como taludesmuito íngremes de solos e rochas, cortes e/ou aterros em encostas.

O processo construtivo depende muito do tipo de cortina que se deseja executar.A execução de uma cortina para conter um talude de corte, deve seguir as seguintes etapas:

1. Escavação por ninchos;2. execução da cortina de ancoragem, por seção, em concreto armado;

3. execução dos tirantes a medida que a placa de ancoragem alcance o local dosmesmos;4. aplicação de protensão parcial e quando possível a protensão final;5. proteção externa do tirante.


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Muro de Arrimo

É uma estrutura freqüentemente usada para conter solo e manter uma diferençaem elevação da superfície do terreno. São executadas ao ar.

Locais de Uso Elementos Característicosdo Muro

• Estradas;• Encontros de ponte;• Sub-solos;• Canais, rios, piscinas;

• Proteção da costa.

AD- Crista ou coroamento;CD- Tardoz ou dorso;C- Calcanhar;B- Pé;

BC- Base;AB- Face.

Classificação


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Muro de Arrimo Quando é construído emseparado do terreno natural,e em seguida, se aterra.(Retro-aterro)

Muro de Contenção Quando é construído paraconter solos que seinstabilizariam, a um prazomais ou menos longo, casofosse deixado sem aestrutura de contenção.(Terrapleno)

Muro de Revestimento Quando sua função éessencialmente proteger oterreno contra a erosão.

Tipos

Classificam-se de acordo com a forma de se contrapor ao esforço que o terrenoexerce sobre eles. Muro de gravidade é aquele que o efeito estabilizador vem do seu peso

próprio. Muro de flexão é aquele que além do peso da estrutura, se leva em consideração o peso do solo atuante sobre o mesmo.• Muro de gravidade;• Muro de flexão (cantilever, contraforte);• Muro tipo fogueira (crib wall);• Muro tipo gabião;• Terra armada.

Muro degravidade

- Em concreto ciclópico ou alvenaria(tijolo, pedra);

- Não suporta tensão de tração;- Dimensão mínima da crista oucoroamento: 20cm;- Pode tornar-se anti-econômico para parede de grande altura;- A face deve ser ligeiramente inclinada, pois melhora a estabilidade, além demelhorar esteticamente;- A inclinação do tardoz aumenta aestabilidade da estrutura.


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Muro decantilever

- Em concreto armado;- Geralmente em forma de um “T”invertido, ou “L”;- A parede atua como uma viga em balanço, bem como, as abas da base;- Para parede de pequena altura, podem serusadas peças pré-moldadas;

- Geralmente recomendado para parede dealtura média (6 à 8 metros);- O momento de tombamento devido aoempuxo, é combatido também, pelo peso dosolo situado sobre a base;A pressão sobre o solo de fundação émenor que o de gravidade.

Muro comcontraforte

- Em concreto armado;- Recomendado quando se tem um valor deempuxo muito elevado;- Apresenta maior dificuldade de execuçãoda parede e do retro-aterro;- Espaçamento entre contrafortes: 1/3 a 2/3

da altura. Valor mínimo de 2,40 metros.Crib-Wall - Em madeira, aço, concreto;

- Vantagens: suporta bem recalquesdiferenciais, tem boa drenagem, fácilexecução;- Atua como um muro de gravidade;- Espaçamento entre peças preenchidocom solo arenoso ou pedregulhos,geralmente compactado;- Construído ligeiramente inclinado emrelação a horizontal;- Recomendado para alturas inferiores a7 metros;- Evitar sobrecarga diretamente sobre omuro;Pode ser complementado, ampliado oudeslocado.

Muro emGabião

- Utilizado em: obras de contenção, revestimentode margens de canais e rios, obras de proteçãoda costa, obras hidráulicas;- Formado de gaiolas metálicas preenchidas com

pedregulhos de diversos tamanhos;- Os pedregulhos devem ser resistentes aintemperização e possuírem densidade elevada;- Funciona como um muro de gravidade e deveter um peso de aproximadamente de 1,8 tf pormetro cúbico;- Vantagens: suporta bem recalques diferenciais,drenagem pelo próprio muro, execução rápida, protege contra a erosão;- As gaiolas podem ser montadas no local ou emcanteiro de obra, o aço utilizado é de duplatorção;Pode ser complementado, ampliado oudselocado.

TerraArmadaA idéia de terra armada, foi concebida pelo arquiteto eengenheiro francês Henrry Vidal (1969). Consiste emreforçar o terrapleno com materiais manufaturados,geralmente barras de aço galvanizado, em geral comranhuras, para aumentar o atrito com o solo. Por este


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procedimento se tem construído muros verticais de até25 metros de altura. A barra típica é de seção comdimensões variando entre 4 e 12 centímetros de largura por 2 a 4 milímetros de espessura. A separação verticalentre barras pode ser de 25 a 33 centímetros, se o paramento for d aço, e de 75 centímetros se deconcreto. Em lugar das barras pode-se utilizar umamalha. O paramento pode ser de chapas de açogalvanizado ou de placas de concreto, unidas as barras.

O objetivo do paramento é evitar que o solo atrás domesmo venha a cair. As chapas devem ser flexíveis para permitir deformações, e grossas para evitar acorrosão. O custo real é com freqüência menor do queo muro de flexão, crib-wall e gabião, tudo vaidepender das circunstâncias do local. A vantagem setorna mais provável para alturas maiores. Recomenda-se que o solo contido tenha menos de 15% de finos(


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Estéticos Influem na escolha do material de construção a serutilizado e na solução de drenagem a ser adotada.

Econômicos Influem na escolha do tipo de material de construção aser utilizado e na escolha da solução a ser adotada.

2. Conhecimento das condições do subsolo

Terzaghi, recomenda que seja executado, pelo menos, sondagem a trado numa profundidade equivalente a altura do muro.

Normalmente o roteiro para se identificar o subsolo, obedece o seguintecaminhamento: execução de prospecão (sondagem e amostragem); execução de ensaios delaboratório (caracterização, resistência, deformação) e quando necessário ensaios de campo.

O tipo de solo encontrado influi no tipo de muro a ser adotado e também nasolução a ser adotada para a fundação (tipo, substituição, melhoramento).

3. Selecionar tipo e dimensões da parede

A seleção do tipo depende do julgamento das questões levantadas no item (1) edas informações obtidas no item (2).

O projeto de um muro é feito por tentativa para a seção adotada. Esta seção éanalisada de modo que haja uma compatibilidade entre a estabilidade e a estrutura. Portantosão procuradas as dimensões mais satisfatórias.

Muro de gravidade - seção transversal, possivelmente com a base projetando-sealém da face e das costas do muro.

- A largura da base, em geral, varia entre 30e 60% da altura. Vai depender, dos esforços

atuantes e do solo de fundação.

a) Seção Retangular

- em alvenaria de tijolos: b=0,40h- em alvenaria de pedra ou concreto

ciclópico: b=0,30h (h)- diferença de nível

b) Seção Trapezoidal- Em concreto ciclópico:

b1=0,14h

b=b1+h/3


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- em alvenaria de pedra ouconcreto ciclópico:

b=h/3t=h/6

d ≥ t

Muro Cantilever - a fundação apresenta uma largura que varia entre 40 eaproximadamente 65% da altura do muro.

Muro de contraforte - a espessura da parede e da base dependem do espaçamento

dos contrafortes. O espaçamento para paredes de altura moderada é igual a 2h/3. Para paredescom altura superior a 10 metros deve ser menor que h/2. O espaçamento mínimo será de 2,40metros.

4. Estabelecer as cargas atuantes


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5. Cálculo das pressões devido as terras, água e sobrecargasA determinação das pressões devido as terras e sobrecargas, pode ser feita através

da metodologia de cálculo das teorias de Rankine, Coulomb e Culmann, ou mesmo pelométodo empírico do Terzaghi.

6. Análise da estabilidade da parede

6.a - Contra o tombamentoO fator de segurança é obtido pela relação entre o momento contra o tombamento

e o momento de tombamento. Ou seja:

O fator de segurança mínimo exigido é de 1,50 para a maioria dos solos, sendoque para as argilas adota-se 2,00.

O fator de segurança calculado deve ser maior ou igual ao fator de segurançamínimo exigido. Ou seja:

FS ≥ Fsmin - estável

6.b - Contra o deslizamento


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O fator de segurança é obtido pela relação entre as forças contrárias aodeslizamento e as forças a favor do deslizamento. Ou seja:

O valor de (S) pode ser obtido da seguinte maneira:- Para solos não coesivos: S=Vtgδ onde ∅/3 ≤ δ ≤ 2∅/3- Para solos coesivos: S=BC

O fator de segurança calculado deve ser maior ou igual ao fator de segurançamínimo exigido. Ou seja:

FS ≥ FSmin - estável

O fator de segurança mínimo exigido é de 1,50. Recomenda-se que no caso da presença de argila na fundação, fazer substituição de pelo menos 30 centímetros do soloabaixo da fundação, por solo granular.

6.c - Contra o cisalhamento (muro de gravidade)

Face a pequena, ou quase nenhuma, resistência à tração dos materiaisconstituintes do muro de gravidade, se faz necessário a verificação da estabilidade aocisalhamento, geralmente , a cada metro de profundidade. A estabilidade é garantida quandonão se desenvolvem, em nenhuma das seções estudadas, tensões de tração.

7. Análise da estabilidade da fundação

A análise da estabilidade da fundação é feita apenas em relação a capacidade de

carga do terreno de fundação. Para isto, se faz necessário determinar as tensões nos bordos dafundação (Pa) e (P b). São utilizadas as equações apresentadas na análise de estabilidade aocisalhamento de muros de gravidade. Portanto, a pressão admissível do terreno (Padm) terá queser maior ou igual a tensão aplicada ao terreno, no bordo de maior solicitação (P b) ou, àtensão média considerada (Pmed) aplicada pela fundação. A decisaõ cabe ao projetista.

8. Estabilidade do conjunto solo-muro


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A verificação da estabilidade solo-muro, pode ser feita através de métodos deanálise de estabilidade de taludes (Fellenius, Bishop Simplificado, Janbu, etc.).

O fator de segurança mínimo adotado, é igual 1,50, portanto o valor do fator desegurança calculado deverá ser maior ou igual ao valor mínimo.

A seguir está indicada a equação utilizada para verificação da análise desetabilidade, apresentada por Fellenius:

9. Seleção do sistema de drenagem

Para drenagem de água infiltradas no terrapleno ou retroaterro, são previstassaídas, conhecidas pelo nome de pingadeiras. As pingadeiras são, comumente, tubos de 4”embutidos no muro. O espaçamento vertical entre duas fileiras horizontais de pingadeiras nãodeve exceder a 1,50 m e o espaçamento horizontal em uma dada fileira depende do detalhe de

condução da água às pingadeiras. A entrada da pingadeira deve ser protegida com um filtro para evitar o carreamento do solo do retro-aterro ou terrapleno.A seleção do sistema de drenagem depende, fundamentalmente, do tipo de solo do

terrapleno ou retro-aterro.

A seguir, são apresentados alguns tipos de sistemas de drenagem:

1- Dreno na base: Trata-se do mais simples sistema de drenagem. É utlizado paraos solos mais permeáveis. O espaçamento entre pingadeiras, na horinzontal, é de no máximo,1,50m.


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2- Dreno na parede: Pode ser executado com ou sem pingadeiras. É utilizado parasilos de permeabilidade intermediária. Não evita a força de percolação no dorso.

3- Dreno horizontal ou inclinado: ambos evitam a percolação no dorso; evitam asaturação do retro-aterro ou terrapleno por capilaridade; podem ser usados para terrenos

permeáveis. A inclinação do dreno, em relação à horizontal, terá que ser inferior, ao ângulo detalude do material utilizado no dreno.

4- Dreno horizontal e inclinado: é utilizado para terraplenos argilosos, principalmente expansivos. Está dividido em três partes: AB- capta água da fissura de

retração; BC- drena água superficial; CD- evta o umedecimento da região delimitada pelodreno.

5- Dreno misto: É utilizado um revestimento superficial do terrapleno ou retro-aterro com material impermeável (argila compactada, argamassa de cimento e areia, concreto,


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asfalto, etc.). As pingadeiras são distribuídas de modo que o espaçamento na vertical seja:1,00m à 1,50m, e na horizontal: 1,50m à 4,50m.

10. Prever Recalques

A previsão de recalque para muros com fundação direta, é feita utilizando asteorias de recalques existentes, considerando a fundação, com dimensões iguais a larguraversus unidade de comprimento, e carga excêntrica.

Processo Construtivo de Muro de Arrimo

O processo construtivo de muro de arrimo depende das condições do local daobra, dos materiais a serem utilizados, das dimensões da peças, do material a ser contido e dosistema de drenagem a ser empregado.

A seguir, será apresentado a seqüência de construção de um muro de arrimo emcondições normais:

1 - Quando em fundação direta- Escavação da vala;- Colocação do concreto de regularização (“magro”).

2 - Quando em fundação profunda- Cravação das estacas;- Escavação do bloco;- Colocação do concreto de regularização (“magro”);- Preparação da cabeça das estacas.

3 - Execução da fundação e parede3.1- Muro de gravidade:

- em concreto ciclópico (forma/concretagem);- em alvenaria (rejuntamento das peças com argamassa).

3.2- Muro de flexão:- colocação dos painéis de forma, armação e concretagem;- quando da fundação profunda, o bloco é a fundação.

4 - Execução das juntas4.1- Juntas de concretagem:


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4.2- Juntas de contração:Deve ser executada a cada extensão de 6 a 9 metros.

4.3- Juntas de expansão

Deve ser executada a cada extensão de 27 metros.

5 - Execução da drenagem

A execução da drenagem depende do sistema de drenagem projetado.Como regra geral segue-se os seguintes passos:- Execução das pingadeiras, com o alteamento da parede;- Construção dos drenos e filtros necessários, com o alteamento do retro-

aterro ou terrapleno.

6 - Execução do retro-aterro

Os solos finos (argilosos) podem desenvolver grandes empuxos, principalmente pelas variações sazonais de volume com o grau de saturação. Se retraem naestação seca e aumentam de volume com as chuvas. Se não é dado uma proyeção na

superfície, podem abrir grietas, que facilitam a penetração da água de chuva, produzindotensões hidrostáticas maiores que as das terras. Tem se verificado que os muros com retro-aterro argilosos tem sofrido acidentes, até três vezes mais, que os muros com retro-aterrosarenosos, portanto, normalmente não é econômico usar um solo argiloso. O ideal é usar umsolo granular com menos de 5% de silte ou argila. Caso fique caro, deve-se limitá-lo para umacunha cuja superfície de ruptura seja de 600 com a horizontal.

É comum compactar o retro-aterro para evitar deformações e aumentar aresistência ao cisalhamento, porém deve-se evitar a super-compactação, principalmente, emmuros rígidos de pequena altura.

A compactação da cunha de influência deve ser semper manual ou comequipamentos leves. Deve ser executada sempre por camada, com espessura variando entre 10e 15 centímetros. Ou seja:

- Compactação manual com malho ou cepo - 10 centímetros;


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- Compactação manual com equipamento pneumático (ranzinha) ou comchapa vibratória (sapo) - 15 centímetros.

Processos de Estabilização de Taludes

Processos Corretivos Eliminação daÁgua

• Captação de fontes e bolsões aquíferos;• Regularização ou sistematização de encostas para disciplinar o

escorregamento (terraceamento, regularização de taludes;• Drenagem superficial - valetas de crista de talude ou de

plataforma; canais com ou sem revestimento;• Drenagem profunda - drenos, galerias drenantes, drenos

tubulares, contrafortes drenantes, bombeamento, eletrosmose;• Interceptação de água superficial ou profunda (valetas interiores

revestidas, drenos interceptadores, cut-off;

• Revestimento superficial - alvenaria, concreto, asfalto, argila,gabião.

Atenuação doDessecamento

• Revestimento com grama;• Revestimento de esteiras;• Revestimento com colchão de areia.

Atenuação daPressão da Água

• Drenagem em geral;• Compressão (por compressão, por vibroflotação, por cravação de

estacas).Atenuação dosEfeitos de

Gravidade

• Alívio de peso (terraceamento, escavação no alto do talude);• Bermas de equilíbrio (ao lado dos aterros no pé do talude);

• Redução da declividade das encostas e dos taludes;• Arrimagem (muros diversos, enrocamento, estacas pranchas,

estacas em geral, escorregamentos laterais, escorregamentos detetos de galerias);

• Fixação de massas instáveis - fixação com obras de concreto oualvenaria, concreto projetado, cortinas atirantadas e ancoradas,injeções de cimento e produtos químicos.

Atenuação eControle daErosão

• Remoção de massas instáveis (retiradas dos blocos soltos ouinstáveis, eliminação de camadas delgadas de terra sobre rochaquase aflorante);

• Valetas e canais interceptadores (de crista, de corte, de meiaencosta, de pé, etc.);• Regularização das encostas e taludes (uniformização das


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superfícies);• Escalonamento de taludes (terraceamento, banquetas);• Revestimentos impermeabilizadores (alvenaria, concreto, asfalto,

argila, gabião);• Revestimentos amortecedores e absorventes (grama, esteiras,

arborização de pequeno porte);• Barragens secas (de alvenaria, de pedras soltas, de árvores vivas,

de troncos tombados, etc.);• Regularização fluvial e de águas marítimas (diques, muros de

cais, revestimento de margens, espigões longitudinais etransversais, quebra-mares, etc)

• Reflorestamento e agricultura nacional (seleção de culturasabertas e fechadas em função da inclinação do terreno).

GRUPOS TIPOS

Obras sem Estrutura deContenção •

Retaludamentos (corte, aterro)• Drenagem (superficial, subterrânea, de obras)• Proteção superficial (naturais/artificiais)

Obras com Estrutura deContenção

• Muros de gravidade• Atirantamentos• Aterros reforçados• Estabilização de blocos.

Obras de Proteção • Barreiras vegetais• Muros de espera.

Principais tipos de obras de contenção (modificado de IPT, 1991 a )

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