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.
Tipos de Estruturas de Conteno
Outras variantes de muros de gravidade: muros de sacos de solo cimento.
Tipos de Estruturas de Conteno
Outras variantes de muros de gravidade: muros de blocos pr-moldados de concreto.
Tipos de Estruturas de Conteno
Outras variantes de muros de gravidade: muros de pneus
Tipos de Estruturas de Conteno
Tipos de Estruturas de Conteno Estruturas de Conteno com Reaterro
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.
Tipos de Estruturas de Conteno
Tipos de Estruturas de Conteno Estruturas de Conteno com Reaterro
Aterros Reforados:
Terra Armada geossintticos
Estruturas de Conteno sem Reaterro
cortina de estacas pranchas
paredes de estacas metlicas com pranches de madeira
Tipos de Estruturas de Conteno
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.
Tipos de Estruturas de Conteno
Tipos de Estruturas de Conteno
Tipos de Estruturas de Conteno
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 Conteno
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.
Tipos de Estruturas de Conteno
Tipos de Estruturas de Conteno
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)
Tipos de Estruturas de Conteno
profundos (DHPs)
Tipos de Estruturas de Conteno
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).
Tipos de Estruturas de Conteno
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)
Empuxos de Terra Passivos
v
aumento de h
movimento da parede
h
movimento da parede
h
estado passivo
estado K0
Empuxos de Terra Passivos
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
Empuxos de Terra Passivos
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
Distribuio de Presses sobre um Muro
Solo
Solo
distribuio dos empuxos passivos
Solo
q
v
Muro com sobrecarga q:
aaa qKzKp +=aK
Distribuio de Presses sobre um Muro
v
a
azK qKa
aa2
a
H
zaa
qHKKH21E
dzeEo
+=
= aK
H
Solo
q
v
Muro com sobrecarga q:
aaa qKzKp +=aK
Distribuio de Presses sobre um Muro
v
a
azKqKaaa
2a
H
zaa
qHKKH21E
dzeEo
+=
= aK
H
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