Estruturas de Contenção - Aula 1

ESTRUTURAS DE CONTENO AULA 1

CIV 247 OBRAS DE TERRA Prof. Romero Csar Gomes

Aula 1

1.1 Introduo. 1.2 Tipos de Estruturas de Conteno. 1.3 Empuxos de Terra.

So estruturas projetadas para resistir a empuxos de terra e/ou gua, cargas estruturais equaisquer outros esforos induzidos por estruturas ou equipamentos adjacentes. Asestruturas de arrimo so utilizadas quando se deseja manter uma diferena de nvel nasuperfcie do terreno e o espao disponvel no suficiente para vencer o desnvel atravsde taludes.

Critrios para Escolha de uma Estrutura de Conteno

Introduo

Critrios para Escolha de uma Estrutura de Conteno

altura da estrutura; cargas atuantes; natureza e caractersticas do solo a ser arrimado; natureza e caractersticas do solo de fundao; condies do NA local; espao disponvel para construo; equipamentos e mo de obra disponveis; experincia e prtica das equipes; especificaes tcnicas especiais; anlise de custos.

Podem ser executadas em carter temporrio (escoramentos de valas por exemplo) ou em carter permanente (muros de arrimo por exemplo).

Se a escavao for realizada abaixo do lenolfretico, deve proceder-se previamente aorebaixamento do NA...

Introduo

... e, quando for necessrio diminuir aspresses da gua sobre a estruturadefinitiva, deve ser incorporado um drenojunto ao muro de arrimo.

Natureza da estrutura (tipos diferentes para propsitos diferentes) Geometria do Terreno e Condies Geotcnicas Locais

Posio do NA e Condies de Drenagem

Empuxos de Terra e Cargas Atuantes

Critrios de Projeto de Estruturas de Conteno

Empuxos de Terra e Cargas Atuantes

Propriedades dos solos locais: peso especfico, coeso, ngulo de atrito

Movimentos relativos solo - estrutura

Metodologias construtivas

Tipos de Estruturas de Conteno Estruturas de Conteno com Reaterro

Muros de gravidade: so estruturas cujaestabilidade funo apenas do seu pesoprprio.

concreto alvenaria de pedras (secas ou argamassadas) gabies gabies crib wall sacos de solo cimento pneus, etc

Muros de gravidade de seo aliviada:a seo do muro reduzida, utilizando-seuma armao para absorver os esforosde trao atuantes.

Introduo muros de gravidade convencionais de concreto ou de alvenaria de pedras

Muros de gabies: so estruturas formadas pela superposio de frmas (com formato de caixas,colches ou sacos) de malhas metlicas ou plsticas, que so preenchidas por pedras de mo oublocos de rocha.

Tipos de Estruturas de Conteno

Muros tipo crib wall: so estruturas formadas pela montagem,num arranjo tipo fogueira, de vigotas pr-moldadas de concretoou de madeira, com os espaos internos preenchidos com sologranular compactado.


Outras variantes de muros de gravidade: muros de sacos de solo cimento.


Outras variantes de muros de gravidade: muros de blocos pr-moldados de concreto.


Outras variantes de muros de gravidade: muros de pneus



Muros de flexo: so estruturas em concreto armado, comumente sob asformas de L ou T invertido.

Muros de contrafortes: so estruturas em concreto armado dotadas decontrafortes para aumentar a rigidez do muro.


Aterros Reforados:

Terra Armada geossintticos

Estruturas de Conteno sem Reaterro

cortina de estacas pranchas

paredes de estacas metlicas com pranches de madeira


paredes diafragma

muros de estacas escavadas

solo grampeado (soil nailing)

cortinas atirantadas

Cortinas de estacas pranchas: so estruturas constitudas por estacas-pranchas adjacentes, queso cravadas no terreno e que possuem engates laterais que permitem a conexo entre elas e aformao de uma cortina. As estacas so comumente de ao ou de concreto, podendo ser usadoselementos de madeira em obras provisrias.

Para resistir aos esforos da cravao, sem sofrer flambagem, as estacas-pranchas metlicas possuemconfiguraes especiais que lhe garantem a rigidez necessria, mesmo tendo pequenas espessuras.



Paredes de Estacas Metlicas com Pranches de Madeira: as paredes so constitudas de estacasmetlicas, geralmente de seo H, que so cravadas com certos espaamentos nos limites da rea a serescavada, sendo posteriormente introduzidos pranches de madeira entre elas e dispositivos transversaisde escoramento (estroncas), de acordo com o avano da escavao.

Paredes Diafragma: so estruturas contnuas de concreto armado, concretadas em mdulos ou painisantes do incio da escavao, com espessuras tpicas entre 0,40 e 1,00m ou mais. Os painis soescavados por meios de ferramentas especiais, a partir da superfcie do terreno, atingindo profundidadessuperiores a 40 metros. A largura dos painis pode variar de 2 a 4 metros, podendo ser executados emseqncia ou em trechos alternados. A estabilidade das paredes garantida pelo preenchimento daescavao com lama bentontica, constituda por uma mistura bem dosada de gua e bentonita e queapresenta propriedades tixotrpicas, ou seja, a lama tende a manifestar uma certa consistncia quandoem repouso e perder esta consistncia quando agitada (durante a escavao).


Tipos de Estruturas de ContenoPD pr-moldada

PD atirantada

Muros de Estacas Escavadas: so estruturas constitudas por estacas justapostas de concreto,moldadas in situ e escavadas por processo rotativo, utilizando-se revestimento metlico (recuperado medida em que se procede a concretagem da estaca) ou lama bentontica (concretagem submersa, pormeio da substituio contnua da lama pelo concreto). A parede final pode ser composta por estacasespaadas, adjacentes ou secantes; neste ltimo caso, a execuo da estaca seguinte feita antes dacura do concreto da estaca anterior.



Solo Grampeado (Soil Nailing): um sistema de conteno, aplicado a cortes, que empregachumbadores, concreto projetado e drenagem (superficial e profunda). A partir do corte executado ouexistente, inicia-se a execuo da primeira linha de chumbadores, aplicao do revestimento de concretoprojetado e execuo da drenagem, e assim sucessivamente, at o fundo da escavao. Para um talude jcortado, pode-se trabalhar de forma ascendente ou descendente, de acordo com a convenincia da obra.

concreto projetado

drenos horizontaisprofundos (DHPs)


profundos (DHPs)


Cortinas Atirantadas: so estruturas constitudas por placas de concreto que so ancoradas no terrenopor tirantes, elementos que permitem transferir, por trao, esforos para o interior do macio. Os tirantespodem ser de barra, de fios e de cordoalha e sua instalao ocorre de cima para baixo, de acordo com oavano da escavao (comumente com um sistema de drenagem associado).


tirante

drenos

NT

No caso de um depsito de solo natural homogneo e NT horizontal:

Xh

v

Empuxos de Terra Estado K0

a relao h/v constante e chamadade coeficiente de empuxo em repouso KK00..NestasNestas condiescondies (estado(estado KK00),), NONO SESETEMTEM DEFORMAESDEFORMAES LATERAISLATERAIS NONOSOLOSOLO..

Para Argilas Normalmente Adensadas e Solos Granulares:

K0 = 1 sen

Para Argilas Sobreadensadas:

Estimativas de K0

Empuxos de Terra Estado K0

Para Argilas Sobreadensadas:

K0,SA = K0,NA . OCR0.5

Da Teoria da Elasticidade:

=

10K

coeficiente de Poisson

Empuxos de Terra em Repouso

Eo=1/2 H2 Ko

presena de NA

Empuxos de Terra em Repouso

Empuxo Ativo: a pressolimite induzida entre o solo e omuro quando existe umatendncia de movimentao do

Empuxos de Terra Ativos e Passivos

solo no sentido de se expandirhorizontalmente.

Empuxo Passivo: a pressolimite induzida entre o solo e omuro quando existe umatendncia de movimentao dosolo no sentido de se comprimirhorizontalmente.

- solos granulares

A

v

hz

Inicialmente, no existem deslocamentos laterais:

v = z

h = K0 v = K0 z

Empuxos de Terra Ativos

A

No movimento da parede para fora do solo:

h = K0 v = K0 z

v permanece a mesma

h diminui at ocorrer a ruptura

estado ativo

estado K0 inicialruptura (estado ativo)

Empuxos Ativos

v

diminuio de h

ruptura (estado ativo)

presso limite no estado ativo

movimento da parede

h

estado ativo

estado ativo

movimento da parede

h

estado ativo

estado K0estado K0

45 + /2

plano de ruptura: ngulo de 45 + /2 com a horizontal

Empuxos Ativos

v[h]ativo

'K]'[ vAativoh =

/2)(45tgsen1sen1K 2A

=

+

=

coeficiente de empuxo ativo de Rankine

aKc2

Rankine

dzpEH

zaa

o

=

aaaativoh K2czKp]'[ ==

- Ka coeficiente de empuxo ativo

- solos coesivos

Empuxos Ativos

H

zo

Ea

( )ozH 31

a

o Kc

z

2=

HKa

2)z(HK

E

)z(HK2c)z(HK21E

2oa

a

oa2

o2

aa

zo

=

=

+

Av

h

z

- solos granulares

Inicialmente, no existem deslocamentos laterais:

v = z

h = K0 v = K0 z

Empuxos de Terra Passivos

A

No movimento da parede em direo ao solo:

h = K0 v = K0 z

v permanece a mesma

h aumenta at ocorrer a ruptura

estado passivo

presso limite no estado passivo

estado K0 inicialruptura (estado passivo)


v

aumento de h

movimento da parede

h

movimento da parede

h

estado passivo

estado K0


v [h]passivo

' K]'[ vPpassivoh =

)2/45(tgsen1sen1K 2p

+=

+=

coeficiente de empuxo passivo de Rankine

- K p coeficiente de empuxo passivo

ppppassivoh K2czKp]'[ +==Rankine

- solos coesivos


H

PKc2

H31

HK p

H21

Eppp

2p

H

zpp

K2cHKH21E

dzpEo

+=

=

Empuxo no Repouso condiesnaturais (nenhuma deformao nomuro e nenhuma mudana nas tenseshorizontais)Empuxo Ativo - deformao do muro edecrscimo da tenso horizontal

Empuxo Passivo - deformao do muroe aumento da tenso horizontalTenso

0

v

h

Caso Ativo Caso Passivo

Empuxos de Terra

e aumento da tenso horizontal

Empuxo passivo

Empuxo no repousoEmpuxo ativo

a p

p >> a

Deslocamento

Teoria de Empuxo de Rankine (1857) muro sem atrito paramento do muro vertical aterro horizontal

Empuxos de Terra

pppassivoh K2czK]'[ +=aaativoh K2czK]'[ =

aterro horizontal muro flexvel

22

22 coscoscoscos

+

=aK

Rankine - Superfcie do terreno Inclinada de um ngulo

Empuxos de Terra

22 coscoscoscos +=aK

22

22

coscoscos

coscoscoscos

+=pK

WEa

A

CTeoria de Empuxo de Coulomb (1776)

Empuxos de Terra

RB

D

Ea

o W: atrito entre o muro/solo

R

Ea

22

2

)()()()(1)()(

)(

+

++

+=

sensen

sensensensen

senak

Empuxos de Terra

)()( + sensen

2

2

2

)()()()(1)()(

)(

++

+++

=

sensen

sensensensen

senpk

[h]ativoEA e EP so as resultantes das tenses ativas e

passivas sobre o muro

Distribuio de Presses sobre um Muro

[h]passivo H

h

KAHKPh

EA=0.5 H2 Ka

EP=0.5 H2 Kp

Solo

distribuio dos empuxos ativos


Solo

Solo

distribuio dos empuxos passivos

Solo

q

v

Muro com sobrecarga q:

aaa qKzKp +=aK


v

a

azK qKa

aa2

a

H

zaa

qHKKH21E

dzeEo

+=

= aK

H

Solo

q

v

Muro com sobrecarga q:

aaa qKzKp +=aK


v

a

azKqKaaa

2a

H

zaa

qHKKH21E

dzeEo

+=

= aK

H

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