Jorge Luis Cárdenas Guillén

Engenharia Civil - Mestrado em Geotecnia

Pontificia Universidade Catolica de Rio de Janeiro

TIRANTES

INTRODUÇÃO

INDICE

DEFINIÇÕES PREVIAS

ESTIMAÇÃO DAS CARGAS DE TRABALHO ANALISE DE ESTABILIDADE

CONCLUSÕES

PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

1

2

3

4

5

6

1. INTRODUÇÃO A utilização de elementos resistentes à tração no terreno para melhorar suas características mecânicas é de caracter milenar e mundial.

No Brasil, o desenvolvimento das ancoragem é produto dos últimos 40 anos, as primeiras aplicações foram realizados em obras de contenção no Rio de Janeiro.

O inicio da construção dos metrôs do Rio de Janeiro e São Paulo significo um grande impulso do melhoramento da técnica.

Estas obras, pela sua própria natureza, trouxeram projetos mais sofisticados e com maior necessidade de confiabilidade e controle.

Índice

2. DEFINIÇÕES PREVIAS

O Tirante é um elemento linear capaz de transmitir esforços de tração entre suas extremidades, onde uma delas fica fora do terreno (Cabeça do Tirante) e a outra é enterrada, a mesma que é subdividida em o Trecho Ancorado ou Bulbo e Trecho Livre (trecho que liga a Cabeça ao Bulbo).

2.1 Definição de Tirante

O tirante em forma geral, consta de três partes principais:

2.2 Partes Componentes

Bulbo ou Comprimento ancorado.

Cabeça

Comprimento livre

O tirante em forma geral, consta de três partes principais:

2.2 Partes Componentes

Bulbo ou Comprimento ancorado.

Cabeça

Comprimento livre

O tirante em forma geral, consta de três partes principais:

2.2 Partes Componentes

Bulbo ou Comprimento ancorado.

Cabeça

Comprimento livre

O tirante em forma geral, consta de três partes principais:

2.2 Partes Componentes

Bulbo ou Comprimento ancorado.

Cabeça

Comprimento livre

2.3 Vantagens e Desvantagens

Obter elevadas cargas com peças de pequeno porte e onde os elementos podem ser testados individualmente.

A simplicidade construtiva.

Em relação a seu funcionamento, é possível fazer que o tirante trabalhe ativamente (impedir movimentos do maciço).

A principal desvantagem, particularmente aqueles constituídos de aço, é o risco de corrosão.

Índice

A função básica do tirante é transmitir um esforço externo de tração para o terreno, através do bulbo. Evidentemente o esforço esterno é aplicado na cabeça e transferido para o bulbo através do trecho livre.

3. PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

O calculo da capacidade de carga dos bulbos (P) podem ser estimados pela seguinte formulação

ultLDP ...

Resistência cisalhante lateral ultima do soloult

D Diâmetro efetivo do bulbo

Comprimento do bulboL

Para rochas :

ult=10%.Sa para Sa < 600psi

Sa : Resistência à compressão uniaxial

(Littlejhon e Bruce, 1975) :

Para solos coesivos:

ult==.Su

: Fator de adesão.

Su : Resistência cisalhante media não drenada

O fator de adesão () geralmente varia (Tomilnson, 1957; Peck, 1958; Woodward et. al., 1961) no range de 0.3 ao 0.75.

Habib propõe uma formulação semi empírica (partindo da formulação proposta por Bustamante, 1985) para o calculo da capacidade de carga do bulbo (P):

sss qLDP ...

P

sL

sq

ds DD .

Capacidade de carga do bulbo

Comprimento do bulbo

Aderença na zona iteração solo-tirante

dD

.Diâmetro da perfuração

Coeficiente dado pela Tabela 1

Tabela 1. Valores do coeficiente para o calculo do diâmetro final do bulbo após injeção

Aderência para areias e pedregulhos (Habib, 1989)

AnteriorAnterior SeguinteSeguinte

Aderência para silte e argila (Habib, 1989)

Aderência para rocha alteradas ou fraturadas (Habib, 1989)

AnteriorAnteriorÍndice

Muitas pesquisas foram desenvolvidas para estimar as cargas de pretensão dos tirantes para que os deslocamento das paredes fique no range permissível, as mesmas que podem ser classificados em quatro principais categorias:

4. ESTIMAÇÃO DAS CARGAS DE TRABALHO

Analise pelo método de elementos finitos

Diagramas empíricos de distribuição de pressões do terreno

Método de reação lateral do terreno “p-y”

Método de analise limite cinemática

Para um sistema de tirantes com espaçamentos uniformes a carga solicitante (FW) do bulbo de cada tirante pode ser expressada assim:

4.1 Diagramas empíricos de distribuição de pressões do terreno

Solos arenosos:)...( VH

WN SSH

FT

aN KT .65.0

Solos com coesão (c) e atrito ():

a

aNKH

cKT

1.

.

.41

H : profundidade da escavação

Espaçamento horizontal e vertical dos tirantes

Sc e S :

Diagramas empíricos de distribuição de pressões do terreno(Juran e Elias, 1987)

AreiasArgila com areia

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A verificação de um sistema de contenção quanto a sua segurança, consiste na avaliação na estabilidade em os seguintes casos:

5. ANALISE DE ESTABILIDADE

Analise de estabilidade local a nível de cada tirante.

Analise de estabilidade global da estrutura

A estabilidade local deve ser satisfeita a nível de cada tirante através do seguinte critério de falha:

5.1 Analise de Estabilidade Local

Tensão cisalhante máxima na interface

Fator de segurança local

Forca de tensão máxima ou FW

Fs

LDT ault ...

max

Fs

maxT

ult

D Diâmetro do bulbo

Comprimento do bulboaL

A estabilidade local deve ser satisfeita a nível de cada tirante através do seguinte critério de falha:

5.1 Analise de Estabilidade Local

Tensão cisalhante máxima na interface

Fator de segurança local

Forca de tensão máxima ou FW

Fs

LDT ault ...

max

Fs

maxT

ult

D Diâmetro do bulbo

Comprimento do bulboaL

FWP

Capacidade de Carga do

bulboCarga Atuante Fatorada

Os valores do fator de segurança em relação ao arrancamento da NBR-5629/96 são :

(em obras provisionais)

(em obras permanentes )

5.1FS

75.1FS

Fator de Segurança Local

AnteriorAnterior

A verificação da estabilidade global consiste em garantir um coeficiente de segurança adequado à rotação ou translação de uma massa de solo que se desloque ao longo da superfície potencial de falha assumida.

5.2 Analise de Estabilidade Global

Superfície de falha bi-linear.

Superfície de falha planar.

O critério da superfície de falha são:

O fator de segurança (FS) global é definido como a relação da soma das foças limites disponíveis (RL) na inclusão e a força total (Rm) requerido para manter o equilíbrio limite:

(em obras provisionais)

(em obras permanentes )

5.1FS

75.1FS

Fator de Segurança Global

m

L

R

RFS

Os valores do fator de segurança aceitáveis no projeto são:

5.2.1 Critério Superfície de Falha Planar

A resistência ao cisalhamento do solo é definido pelo critério de ruptura de Mohr –Coulomb, assumindo que a resistência é totalmente mobilizado alongo da superfície potencial de falha

Assume-se que a superfície de falha planar (superfície de ruptura de Rankine) passa através do pé do muro.

É recomendável que o bulbo do tirante deve estar localizado a uma distancia H/5 depois da superfície de ruptura assumida ou a uma distancia mínima de 50 cm.

Trabalhos inicias feitos por Terzaghi (1948) demostram que a forma da superfície de ruptura em muros rígidos de contenção sustenidos são fortemente dependentes do modo de deslocamento e estão associados às distribuições das pressões do terreno.

Observações

Broms (1967) propõe um método de equilíbrio limite generalizado (modificado do método de Kranz, 1963) onde considera uma superfície de deslizamento bi-linear passando

através do ponto meio do bulbo do tirante.

5.2.2 Critério Superfície de Falha Bi-Linear

O polígono de forças atuantes sobre a cunha de solo na condição limite relaciona a pressão ativa do solo retinido Pa, a resistência cisalhante de solo (Sc e S ) e a reação da parede Pa entre outras forças

O fator de segurança FS esta definido como:

m

L

R

RFS

Com:

RL = FW e Rm = T

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O uso de tirantes como função propriamente dita é praticamente restrito a casos de combate a supressão e tração direta.

6. CONCLUSÕES

A função básica do tirante é transmitir esforços externos de tração para o terreno, através do bulbo. A transmissão dos esforços é feita pelo elemento resistente à tração, normalmente aço.

A principal vantagens no uso dos tirantes é obter elevadas cargas com peças de pequeno porte e onde os elementos podem ser testados individualmente o que representa uma garantia de qualidade.

Índice

O risco de corrosão é a principal desvantagem, particularmente aqueles constituídos de aço, ocorrendo principalmente na zona do trecho livre.