Mecânica de Solos 2 Análise de estabilidade de taludes.
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Mecânica de Solos 2
Análise de estabilidade de taludes
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Objetivos da análise de estabilidade de taludes
a) Averiguar a estabilidade de taludes em diferentes tipos de obras geotécnicas, sob diferentes condições de solicitação, de modo a permitir a execução de projetos econômicos e seguros. b) Averiguar a possibilidade de escorregamentos de taludes naturais ou construídos pelo homem, analisando a influência de modificações propostas.
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Objetivos da análise de estabilidade de taludes
c) Analisar escorregamentos já ocorridos, obtendo-se subsídios para o entendimento de mecanismos de ruptura e da influência de fatores ambientais. d) Executar projetos de estabilização de taludes já rompidos, investigando-se alternativas de medidas preventivas e corretivas que possam ser necessárias.
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Objetivos da análise de estabilidade de taludes
e) Estudar o efeito de carregamentos externos naturais ou decorrentes da acção do homem. f) Entender o desenvolvimento e forma de taludes naturais e os processos responsáveis por diferenças em características naturais regionais.
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Factor de Seguranca (FS) Es o valor numérico da relação estabelecida entre a resistência ao cisalhamento disponível do solo para garantir o equilíbrio do corpo deslizante (s) e a tensão de cisalhamento mobilizada (sm), sob o efeito dos esforços atuantes.
s= Rc + Rϕ
Rc e Rϕ são as forças resultantes de coesão e atrito respectivamente
FS =Forças Resistentes (s)
Forças Atuantes (sm)
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Parâmetros de resistência ϕ’ e c’
ϕ’:Ângulo de atrito efetivo c’: Coesão efetiva Estes parâmetros devem ser obtidos mediante ensaios de laboratórios.Também podem ser estimados e adotados a partir de correlações e/ou tabelas, sendo nestes casos exigido um rigor muito maior na sua adoção, pois dependen de inúmeros factores, tais como nível de tensões, condições de saturação, condições de carregamento, etc.
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Valores típicos de ϕ’ e c’
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Métodos de análise de estabilidade de taludes
Na sua maioria, foram desenvolvidos segundo a abordagem do equilíbrio limite que é uma ferramenta empregada pela teoria da plasticidade para análises do equilíbrio dos corpos, em que se admitem dois hipótese:
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Métodos de análise de estabilidade de taludes
1- Existência de uma linha de escorregamento de forma conhecida: plana, circular, espiral-log ou mista, que delimita, acima dela, a porção instável do maciço. Esta massa de solo instável do maciço, sob a ação da gravidade, movimenta como um corpo rígido. 2- Normalmente, utiliza-se o critério de resistência de Morh-Coulomb, ao longo da linha de escorregamento.
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Método do talude infinito
Um talude é denominado infinito quando a relação entre as suas grandezas geométricas, extensão e espessura for muito grande. Nestes taludes a linha potencial de ruptura é paralela à superfície do terreno.
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Método do talude infinito
sem infiltração
com infiltração
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Um maciço com talude infinito, constituído de solo silto-arenoso, rompeu após uma chuva intensa em virtude de ter ficado totalmente saturado e de ter perdido a sua parcela de resistência devida à coesão. Calcular o coeficiente de segurança que existia antes da chuva, quando o Nf estava abaixo do topo da rocha, admitindo que a ruptura se deu com coeficiente de segurança unitário.
Método do talude infinito (Exemplo)
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Dados: antes da chuva após a chuva γ = 1,70 tf/m³ γsat = 1,90 tf/m³ c = 2 tf/m³ c = 0
FS = 1 1 tf = 10 KN
Método do talude infinito (Exemplo)
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Este método apoia-se na hipótese que considera uma superfície de ruptura plana passando pelo pé do talude. A cunha assim definida é analisada quando a estabilidade como se fosse um corpo rígido que desliza ao longo desta superfície.As forças participantes do equilíbrio da cunha são: - força peso: W
- força de coesão: Cm- força de atrito: F
Método de Culmann
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Método de Culmann
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Determinar a máxima profundidade que poderá ter um corte vertical (i = 90º) em um solo com γ = 1,80 tf/m³, s= 4 + σ . tg 25º tf/m², para que resulte um FS = 2.
Método de Culmann (Exemplo)
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Há taludes que apresentam-se compostos de vários solos com características diferentes. A determinação dos esforços actuantes sobre a superfície de ruptura torna-se complexa e para superar essa dificuldade utiliza-se o expediente de dividir o corpo potencialmente deslizante em lamelas. Assim, pode-se determinar o esforço normal sobre a superfície de ruptura, partindo de hipótese que esse esforço vem determinado basicamente pelo peso do solo situado acima daquela superfície.
Método das lamelas
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Os métodos mais utilizados são os de Fellenius e de Bishop, que empregam superfícies de ruptura circular.
Método das lamelas
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Como característica deste método o fator de segurança é definido como a relação entre a somatória dos momentos resistentes e os momentos atuantes:
Método das lamelas
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No Método de Fellenius, considera-se que não há iteração entre as várias lamelas.
Método das lamelas
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No Método de Bishop leva-se em conta a iteração entre as várias lamelas.
Método das lamelas
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Método das lamelas (Exemplo)