estabilização de talude através de técnica de solo reforçado – estudo de caso em sumidouro...

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRCOLA E MEIO AMBIENTE PROJETO FINAL EM ENGENHARIA AGRCOLA E AMBIENTAL I (TER00090)

NITERI - RJ 2014

PAULO FERNANDO DE DEUS DA SILVA BRAGA

ESTABILIZAO DE TALUDE ATRAVS DE TCNICA DE SOLO REFORADO ESTUDO DE CASO EM SUMIDOURO RJ

II

NITERI - RJ 2014



Monografia de graduao apresentada

ao Curso de Engenharia Agrcola e Ambiental da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obteno do grau de Engenheiro

Agrcola e Ambiental.

Orientador: Robson Palhas Saramago, D.Sc

III

NITERI - RJ 2014



Monografia de graduao apresentada

ao Curso de Engenharia Agrcola e Ambiental da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para a obteno do grau de Engenheiro

Agrcola e Ambiental.

Aprovada em Janeiro de 2014

BANCA EXAMINADORA

Prof. Robson Palhas Saramago, D.Sc Universidade Federal Fluminense

Prof. Manoel Isidro de Miranda Neto, M.Sc Universidade Federal Fluminense

Prof. Carlos Rodrigues Pereira, D.Sc Universidade Federal Fluminense

IV

NITERI - RJ 2014

DEDICATRIA

Este trabalho dedicado a todos os alunos da Universidade Federal Fluminense

V

NITERI - RJ 2014

AGRADECIMENTOS

H muita gente a quem agradecer. Primeiramente a Deus e minha famlia, que sempre me apoiou e me fortaleceu mesmo nos momentos mais difceis, especialmente a minha me que sempre uma fonte de incentivo e otimismo. Minha namorada Suelen, que continua ao meu lado, demonstrando pacincia, compreenso, apoio e amor.

Em seguida agradeo ao professor Robson Saramago, que generosamente compartilhou comigo seu conhecimento sobre o assunto, devo agradecer tambm a sua colega Juliana. No menos importante vm todos os professores desta instituio, que me enriqueceram com muita informao, me deram asas para que eu possa voar para longe, e agora farei uso desse acessrio, voarei para meu destino, mas no me esquecerei jamais dos ensinamentos obtidos aqui. Agradeo ao pessoal da Civil Master, aonde fiz amigos e tive a oportunidade de conhecer o assunto que hoje me interessa tanto. Em especial os engenheiros Fernando Medina e Louise Erasmi, me orgulho em trabalhar ao lado dessas pessoas to competentes e dedicadas. Agradeo aos meus amigos, estes que compartilharam comigo a alegria de tantos sucessos e algumas desgraas. E finalmente agradeo a todas as pessoas que me ajudaram de diversas maneiras, seria impossvel chegar at aqui sozinho.

VI

NITERI - RJ 2014

A terra ensina-nos mais acerca de ns prprios do que todos os livros. Porque ela nos resiste

Antoine de Saint-Exupry

VII

NITERI - RJ 2014

VIII

NITERI - RJ 2014

RESUMO

Esta monografia reveste-se de interesse em um assunto cada vez mais importante, dadas s variaes climticas e as necessidades de expanso das cidades e das fronteiras agrcolas. Os movimentos de massa, principalmente em pocas de chuvas, quando o aumento do nvel do lenol fretico eleva as tenses neutras e diminuem as tenses efetivas, o que se traduz numa menor resistncia s tenses cisalhantes, representam um grande perigo s encostas brasileiras, montando um cenrio de instabilidade. O presente trabalho tem como finalidade desenvolver um projeto para estrutura de conteno aplicando a tecnologia para solo reforado chamada Terramesh Verde da empresa Maccaferri em um talude rompido. Ser dado enfoque ao estudo de caso em que foi projetada uma estabilizao de talude com a supracitada tcnica de solo reforado. Este projeto refere-se a uma instabilizao em talude, localizada em um trecho da RJ 156 km 5,3 no Alto do Pio, Sumidouro-RJ. Trata-se de uma encosta a jusante de uma importante rodovia para escoamento da produo rural da Regio Serrana Fluminense, que liga Volta do Pio sede do municpio de Sumidouro. O terreno, que j havia passado por obras de drenagem, sofreu um deslizamento comprometendo a utilizao desta rodovia. A interveno proposta consiste na construo de um sistema estrutural dotado de malhas de arame de ao visando impedir o deslocamento do macio rochoso/terroso remanescente, bem como retaludamento para sustentao dos blocos do sistema Terramesh Verde e preenchimento do tardoz da estrutura com aterro.

PALAVRAS CHAVE: Estabilizao, Conteno, Talude, Encosta, Solo reforado

IX

NITERI - RJ 2014

ABSTRACT

The following work will explore an issue which has seen its importance increase due to current climate changes and the on-going need for expansion of cities and agricultural areas. Earth movements especially in the rainy season when groundwater levels escalates increasing neutral tensions and decreasing effective tensions, leading to less resistance to shear stress,represent great danger to the Brazilian slopes,creating an instable set. The present work aims to design and develop an applied containment structure to reinforced soil, called Terramesh from the company Maccaferri. Focus will be given to studies of some options of containment structures and especially to the process of designing embankment stabilization with the aforementioned technique of reinforced soil. This project refers to a slope instability event which triggered a landslide located on part of RJ 156 km 5,3 at Alto do Pio, Sumidouro-RJ. This is a downstream slope of major importance as it composes part of vital route for Regiao Serrana Fluminenses flow of rural productions, connecting Alto do Piao do Sumidouros main town. The land,which had been through drainage works, suffered a slip compromising the use of this highway. The proposed intervention involves the construction of a structural system with steel wire mesh in order to prevent the displacement of rock / earth remnant massif, as well as the re-sloping to support the blocks Terramesh Green system and completing the masonry structure with landfill.

KEY WORDS: Stabilization, containment, hillside slope, slope, reinforced soil

X

NITERI - RJ 2014

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Envoltria de Mohr-Coulomb (Ortigo,2007) ..................................................... 5 Figura 2 - Esquemtico do corte (http://www.finesoftware.es em 10/09/2013) ................... 7 Figura 3 - Diviso do talude em fatias (Silva, 2011) ............................................................. 8 Figura 4 - Fatia genrica e polgono de foras - Bishop (Silva, 2011) .................................. 9 Figura 5 - Fatia genrica e polgono de foras - Janbu (Silva, 2011) .................................. 10 Figura 6 - Fatia genrica e foras atuantes - Morgenstern & Price, (Silva, 2011) .............. 11 Figura 7 - Escorregamento Planar, (Landslides types and processes, 2004) ....................... 14 Figura 8 - Escorregamento Rotacional (Landslides types and processes, 2004)................. 14 Figura 9 - Escorregamento em Cunha (SILVA, 2009) ........................................................ 15 Figura 10 Tombamento (Landslides types and processes, 2004) ..................................... 16 Figura 11 - Recomendaes para espaamento de ancoragens (Pinelo, 1980) ................... 18 Figura 12 - Esquemtica do Tirante de monobarra (Georio) ............................................... 19 Figura 13 - Seo nos trechos ancorado e livre ................................................................... 19 Figura 14 - Escavao em nicho (manual GEORIO, Ortigo) ............................................ 20 Figura 15 - Esquemtico para ensaio de grampo ou chumbador ......................................... 21 Figura 16 - Estabilidade geral do macio ( FIDEM, 2001) ................................................. 22 Figura 17 Solo grampeado revestido com manta de controle de eroso e tela de ao ..... 23 Figura 18 - Muro de Pedra ................................................................................................... 25 Figura 19 - Muro de concreto ciclpico (Georio, 2012) ...................................................... 26 Figura 20 - Muro Gabio ..................................................................................................... 27 Figura 21 - Gaiola e sees transversais do gabio caixa.................................................... 27 Figura 22 - Muro Crib wall ................................................................................................. 29 Figura 23 - Detalhe do Muro de Pneus (SIEIRA 1998) ...................................................... 30 Figura 24 - Esquema do sistema construtivo do Muro de Flexo ....................................... 32 Figura 25 - Conteno com Terra Armada (Trre Arme Internationale) .......................... 33 Figura 26 - Reforo com armadura tipo H (Trre Arme Internationale) ........................ 34 Figura 27 - Deformaes em elementos de solo com e sem reforo (Abramento, 1998) ... 36 Figura 28 - esquema de solos reforados ............................................................................ 37 Figura 29 retaludamento ................................................................................................... 39 Figura 30 - localizao do municpio de Sumidouro ........................................................... 40 Figura 31 - Imagens do local ............................................................................................... 41 Figura 32 - Topografia e localizao das sondagens (sem escala) ...................................... 42 Figura 33 - Localizao das sondagens (ampliado) ............................................................. 43 Figura 34 - Sees transversais ........................................................................................... 44 Figura 35 - Seo longitudinal ............................................................................................ 44 Figura 36 - Perfil Geolgico Geotcnico ............................................................................. 45 Figura 37 - Retroanlise com presena de gua (Geoslope) ............................................... 46 Figura 38 - Dimensionamento do bloco 1 ........................................................................... 51 Figura 39 - Reforo adicional do bloco 4 ............................................................................ 51 Figura 40 - Anlises de estabilidade interna ........................................................................ 53 Figura 41 - Estabilidade Global (Bishop) -Geoslope .......................................................... 54 Figura 42 - Estabilidade Global (Bishop) - MacStar2000 ................................................... 55

XI

NITERI - RJ 2014

LISTA DE TABELAS

Tabela 1- Parmetros de solo para retroanlise ................................................................... 46 Tabela 2 - Fatores de segurana do Terramesh ................................................................... 49 Tabela 3 - Condio dos Blocos de Reforos ...................................................................... 51 Tabela 4 - Fatores de segurana das anlises de estabilidade interna ................................. 54 Tabela 5 - Comparao entre os Fatores de Segurana ....................................................... 55

XII

NITERI - RJ 2014

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas NBR Norma Brasileira

NSPT Nmero de Golpes do Standard Penetration Test (SPT) F.S. Fator de Segurana N.A. Nvel dgua E.L.U Estado Limite Ultimo E.L.S Estado Limite de Servio C.D.M Condies de Deformaes Mnimas G.L.E. Equilbrio Limite Generalizado D.H.P Dreno Horizontal Profindo

Outras siglas foram usadas ao longo do trabalho e tm sua explicao aonde foram utilizadas.

XIII

NITERI - RJ 2014

LISTA DE SMBOLOS

Os smbolos utilizados seguem de suas respectivas explicaes, quando necessrio.

XIV

NITERI - RJ 2014

SUMRIO

1. INTRODUO .................................................................................................................... 1 2. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 2

2.1. Objetivo Geral ................................................................................................................. 2 2.2. Objetivo Especfico ......................................................................................................... 2

3. METODOLOGIA DO TRABALHO ................................................................................. 3 4. REVISO BIBLIOGRFICA ............................................................................................ 4 4.1 Breve Historia ....................................................................................................................... 4 4.2 Empuxo de Terra ................................................................................................................. 4 4.3 Efeitos da gua ..................................................................................................................... 6 4.4 Mtodos de clculos ............................................................................................................. 6 4.4.1 Anlise de estabilidade utilizando o mtodo do equilbrio limite .................................... 6 4.4.2 Superfcie de deslizamento circular .................................................................................... 6 4.4.3 Mtodo das Fatias ................................................................................................................ 7 4.4.4 Mtodo de Bishop ................................................................................................................. 8 4.4.5 Mtodo de Janbu .................................................................................................................. 9 4.4.6 Mtodo de Morgenstern-Price .......................................................................................... 10 4.4.7 Discusso sobre os Estados Limites .................................................................................. 11 4.5 Movimentos de Massas ...................................................................................................... 12 4.5.1 Escorregamentos (slides) ................................................................................................... 13 4.5.1.1 Escorregamentos Planares (translacionais) ............................................................ 13 4.5.1.2 Escorregamentos Circulares (Rotacionais) ............................................................. 14 4.5.1.3 Escorregamentos em Cunha ou Planar ................................................................... 15 4.5.2 Rastejos (Creep) .................................................................................................................. 15 4.5.3 Corridas (Flows) ................................................................................................................. 16 4.5.4 Movimento de Blocos ......................................................................................................... 16 4.6 Tipos de conteno ............................................................................................................. 17 4.6.1 Cortinas Ancoradas ........................................................................................................... 17 4.6.2 Solo Grampeado ................................................................................................................. 21 4.6.3 Muro de Arrimo ................................................................................................................. 24 4.6.3.1 Muros de Pedra ......................................................................................................... 24 4.6.3.2 Muros de concreto ciclpico ou concreto gravidade .............................................. 25 4.6.3.3 Muros de gabio ........................................................................................................ 26 4.6.3.4 Muros em fogueira (crib wall) .................................................................................. 28 4.6.3.5 Muros de sacos de solo-cimento ............................................................................... 29

XV

NITERI - RJ 2014

4.6.3.6 Muros de solo-pneus ................................................................................................. 30 4.6.3.7 Muros de Flexo ........................................................................................................ 31 4.6.4 Terra armada ..................................................................................................................... 32 4.6.5 Solo Reforado .................................................................................................................... 35 4.6.6 Retaludamento ................................................................................................................... 38 4.6.7 Proteo Superficial de Talude ......................................................................................... 39 5. ESTUDO DE CASO ........................................................................................................... 39 5.1. Descrio e localizao da rea de estudo ........................................................................ 39 5.2. Descrio do problema ...................................................................................................... 41 5.3. Levantamento topogrfico e investigaes geotcnicas .................................................. 42 5.4. Retroanlise ........................................................................................................................ 43 5.5. Fator de Segurana (FS) .................................................................................................... 46 5.6. Soluo proposta (Solo reforado) .................................................................................... 47 5.7. Anlises de estabilidade ..................................................................................................... 50 5.7.1 Estabilidade interna ........................................................................................................... 52 5.7.2 Estabilidade global ............................................................................................................. 54 6. ANLISE DE RESULTADOS ......................................................................................... 55 7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................. 62

1

1. INTRODUO

As regies de clima tropical mido, com subsolo constitudo por solo residual apresentam frequentes problemas de instabilidade de encostas.

Os processos naturais so os principais agentes dos movimentos de massas nas encostas dos morros assim como problemas associados ao escoamento superficial de guas. As aes de corte e aterro com sistemas inadequados de drenagem superficial e sub-superficial so a contribuio antrpica para que esses eventos ocorram em maior quantidade, desequilibrando a natureza dos processos e causando prejuzos enormes quando so feitos sem as devidas precaues.

Atualmente com o surgimento de novos materiais e tecnologias voltadas para o assunto temos opes para projetar solues de obras para estabilizao de encostas com segurana, ambientao correta e menor custo.

Esses problemas que ocorrem nas encostas do relevo brasileiro registram-se, no somente em encostas urbanizadas, como tambm em encostas com atividades agrcolas, taludes situados em faixas de domnio de rodovias e ferrovias ou em encostas naturais do relevo sem interferncias antrpicas. Estes fenmenos sensibilizam mais quando ocorrem em locais densamente povoados de reas metropolitanas, pela repercusso imediata. So, no entanto, nas reas agrcolas e em faixas de domnio de estradas que tais eventos ocorrem em maiores propores. Estes trazem prejuzos econmicos e financeiros para o pas, podendo inclusive bloquear acessos s regies afetadas.

Este trabalho de concluso de curso de Engenharia Agrcola e Ambiental tem interesse em tratar de opes em tratamento de taludes instveis e conteno de encostas; dentre as quais vamos observar algumas mais detalhadamente como: retaludamento e proteo da superfcie exposta do talude com cobertura vegetal, geossintticos, terra armada, telas metlicas, muros, cortinas, estruturas em concreto, pedras ou reutilizao de diversos materiais atravs de logstica reversa para destinao final e reaproveitamento de alguns resduos de indstrias.

O princpio geotcnico utilizado para o funcionamento das estruturas de conteno geralmente semelhante, independente do mtodo. Todas promovem, ativa ou passivamente, resistncia aos deslocamentos de terra e rupturas ocasionados pelo corte. A diferena principal diz respeito ao local de apoio de tais estruturas. Enquanto o muro de arrimo um peso independente, que lana mo apenas da gravidade para funcionar, o mtodo denominado solo grampeado e as cortinas atirantadas procuram a zona resistente para se fixarem, penetrando no mesmo solo que devem estabilizar.

2

Nos captulos que seguem vamos ver alguns tipos de obras de conteno, suas vantagens e desvantagens.

Apresenta-se no final desta monografia o estudo de caso para a execuo da estabilizao de um talude margem da rodovia RJ 156 no trecho que liga o Alto do Pio ao municpio de Sumidouro RJ no espao compreendido no entorno do km 5,3.

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo Geral

As estruturas de contenes so muito utilizadas em todas as reas da construo civil para conteno de taludes de cortes, escavao e aterros, em rodovias, ferrovias, edificaes e encostas naturais. Em uma obra de conteno, geralmente, pode haver alternativas opo de obra escolhida, esta deve ser realizada considerando o maior grau de segurana e custos. Estas estruturas so a alternativa para corrigir e aumentar a segurana em determinada regio onde se observa a iminncia de um acidente devido instabilidade ou podem ser utilizadas como medida corretiva situao j instvel.

Sero abordadas no presente trabalho algumas solues para estabilizao de taludes e um estudo de caso de uma obra em que a soluo dada foi o retaludamento e a execuo de uma estrutura em solo reforado com faceamento em malha hexagonal metlica de dupla toro formando uma sequncia de 4 bermas de solo vegetal, desde a base at a crista do talude.

2.2.Objetivo Especfico

O objetivo deste trabalho ser desenvolver e analisar o projeto da obra de estabilidade de um deslizamento de rocha decomposta, solo residual e um provvel aterro em um trecho no km 5,3 (RJ 156), estrada que liga o Alto do Pio Sumidouro. Totaliza uma extenso de aproximadamente 50m e altura da ordem de 25 30m que se apresenta instabilizado devido ao deslizamento provocado pelo intenso fluxo superficial no talude oriundo da estrada e um talude a montante da mesma.

Ser exposto todo o desenvolvimento do projeto para estabilizao desse talude, o mtodo de execuo para a implantao do solo reforado e construo das estruturas de conteno.

Ser dado maior foco no projeto em questo com faceamento em tela metlica, que um mtodo de conteno com solo reforado de boa adaptao ao terreno e apresenta grande

3

eficincia. Ser exposta tambm a facilidade por utilizar do material do prprio talude como aterro, minimizando cortes no taludes alm do necessrio, e a mnima interferncia com o ambiente. Favorecendo assim o paisagismo e a maior adaptabilidade da fauna e flora local.

Em face destas caractersticas, so discutidos neste trabalho os procedimentos de execuo desta estrutura e sua aplicao no estudo de caso: Estabilizao do Talude, situado no km 5,3 da RJ 156.

3. METODOLOGIA DO TRABALHO

A pesquisa baseou-se em livros tcnicos sobre solos e contenes, diversas dissertaes de mestrado e doutorado para aprofundamento do conhecimento sobre os assuntos abordados, vrios catlogos foram consultados na busca de informaes sobre os materiais usualmente empregados e exemplos de aplicao. Sites de empresas tcnicas especializadas em contenes e conhecidas na rea pelos seus produtos e servios para obteno de informaes sobre a metodologia executiva e as principais vantagens do produto para sua adequao neste projeto.

Foi utilizado o software AUTOCAD 2012 para definio das sees, perfil e desenvolvimento do greide do talude.

Para dimensionamento da estrutura de conteno foi utilizado o software Macstar2000, com este foi possvel analisar as instabilidades (Global, internas, verificao como muro, estabilidade quanto ao deslizamento e calculo do assentamento), assim obtiveram-se critrios para fazer as alteraes necessrias e alcanar o grau de segurana ideal para a obra.

Para comparao do resultado da estabilidade global foi utilizado o software Geostudio2012, onde, atravs da ferramenta SLOPE.

Relatrios fotogrficos, sondagens e informaes tcnicas do produto utilizado para a conteno ilustraram e agregam dados de interesse relevante para a produo deste trabalho.

4

4. REVISO BIBLIOGRFICA

4.1 Breve Historia

As obras de conteno mais antigas de que temos notcia so muros de alvenaria de argila, contendo aterros na regio sul da Mesopotmia (atual Iraque), construdos por sumerianos entre 3200 e 2800 a.C (Kinder e Hilgemann, 1964).

Obras construdas conforme preceitos de engenharia moderna comearam a surgir apenas no incio do sculo XVIII, fruto do trabalho de engenheiros franceses. De fato, a engenharia moderna de obras de conteno iniciou-se com a publicao do trabalho de Coulomb, em 1776, sobre estruturas de arrimo.

O desenvolvimento desta cincia naquela poca foi motivado pela expanso colonizadora europia, iniciada no sculo XVI, que exigia a construo de diversas estruturas de defesa e fortificaes militares, em locais e terrenos dos mais variados possveis, em quase todos os continentes.

As estruturas de arrimo foram s primeiras obras de conteno a serem introduzidas no Brasil no sculo XVIII, com os fortes costeiros, e no sculo XIX tiveram seu uso expandido para obras porturias e de contenes urbanas, na Bahia e no Rio de Janeiro, com a vinda da Corte portuguesa.

A difuso desse tipo de estrutura no Brasil s iria ocorrer no sculo XIX, com a expanso das obras ferrovirias particulares (como a Estrada de Ferro de Petrpolis, em 1854), e estatais (como a Companhia Estrada de Ferro Dom Pedro II, em 1864).

Conteno todo elemento ou estrutura destinado a contrapor-se a empuxos ou tenses geradas em macios cujo equilbrio foi alterado por algum tipo de escavao, corte ou aterro (Ranzini e Negro 1998).

4.2 Empuxo de Terra

Os carregamentos atuantes nas escavaes e contenes so essencialmente os mesmos,

qualquer que seja o tipo de obra. O Carregamento final atuante no elemento estrutural , em geral, composto de trs parcelas bsicas: empuxo de terra, empuxo devido s sobrecargas externas e empuxo devido gua.

5

O estado de tenses atuando em um elemento de solo pode ser representado por um circulo no diagrama de Mohr (tenso cisalhante x tenso normal ). medida que o solo submetido a uma solicitao de cisalhamento, o crculo de Mohr varia de dimetro. Uma reta tangente aos crculos de tenses ativas e passivas delimita o grfico em duas regies: os pontos abaixo da reta correspondem a estados de tenso antes da ruptura, os situados acima so impossveis, pois o material j ter rompido antes de alcana-los. De acordo com Ortigo, enquanto o crculo situa-se abaixo da envoltria de resistncia (reta tangente s circunferncias), tambm chamada de envoltria de Mohr-Coulomb, o elemento de solo permanece em equilbrio (Figura 1).

O valor do empuxo de terra, assim como a distribuio das tenses ao longo da altura do elemento de conteno, depende da interao solo elemento estrutural durante todas as fases da obra (escavao e reaterro). O empuxo atuando sobre o elemento estrutural provoca deslocamentos horizontais que, por sua vez, alteram o valor e a distribuio do empuxo, ao longo das fases construtivas da obra e at mesmo durante a sua vida til.

Portanto, o carregamento do elemento estrutural de conteno depende fortemente das suas prprias caractersticas geomtricas e geolgicas, por ser parte de um conjunto estaticamente indeterminado.

Figura 1 Envoltria de Mohr-Coulomb (Ortigo,2007) ngulo de atrito; Tenso cisalhante;

Tenso normal;

c Coeso.

6

Convenciona-se ser adequadamente determinvel o empuxo-fora mnimo (ativo) ou mximo (passivo), para a hiptese-limite de ruptura, segundo superfcie crtica a pesquisar, incorporando ruptura principalmente por cisalhamento e eventual trinca de trao.

4.3 Efeitos da gua

O efeito do empuxo provocado pela gua do retroaterro sobre o muro sempre contrrio estabilidade. Para a pior situao, considerando um muro totalmente impermevel, com nvel dgua na superfcie do retroaterro, o valor do empuxo ativo total (solo e gua) atuando no muro pode chegar ao dobro do empuxo do solo no caso de muro permevel com nvel dgua profundo. , portanto, de fundamental importncia que as estruturas de conteno sejam dotadas de sistema de drenagem adequados, com vistoria e manuteno frequentes.

4.4 Mtodos de clculos

4.4.1 Anlise de estabilidade utilizando o mtodo do equilbrio limite

Segundo Massad (2003) Neste mtodo esto incorporadas as seguintes hipteses: o solo se comporta como material rgido-plstico (ruptura sem deformao); a superfcie de ruptura bem definida; a condio de ruptura da massa de solo generalizada (isto , equilbrio limite) e incipiente; o critrio de ruptura de Mohr-Coulomb satisfeito ao longo da superfcie de ruptura; e o fator de segurana ao longo da superfcie potencial de ruptura nico. Este mtodo pode ser dividido em dois subgrupos, (mtodo das fatias e mtodo das cunhas).

4.4.2 Superfcie de deslizamento circular

Todos os mtodos de equilbrio limite assumem que o corpo do solo sobre a superfcie de deslizamento dividido em fatias (os planos divididos entre os blocos so sempre verticais). As foras que atuam sobre os blocos individuais so mostradas na figura Figura 2:

7

Figura 2 - Esquemtico do corte (http://www.finesoftware.es em 10/09/2013)

4.4.3 Mtodo das Fatias

As verificaes de estabilidade (global e internas) deste trabalho referem-se ao mtodo de equilbrio limite. A cunha de deslizamento dividida em fatias e para cada uma delas so calculadas as foras que atuam sobre a mesma: foras externas, o peso, as foras que atuam na base de cada fatia e as foras de cisalhamento atuando ao longo do contato entre as fatias (Figura 3). Contudo, o nmero de incgnitas desconhecidas maior do que o nmero de equaes de equilbrio disponveis, e, por consequncia disso, temos um problema de hiperesttica. Simplificar essas equaes no to fcil e por isso que este problema tem sido analisado por diferentes autores, que, adotando diferentes hipteses, obtiveram diferentes solues: Fellenius, Bishop, Janbu, Spencer, Morgensten e Price, Sarma e outros.

Para satisfao dos estudiosos, todos os mtodos desenvolvidos tm a algumas concordncias:

A inclinao analisada em condies de deformao plana para que as dimenses longitudinais utilizadas sejam bem maiores do que as transversais, anulando o efeito de contato entre as fatias, a fim de subestimar o efeito de fronteira.

O coeficiente de segurana utilizado ao longo de uma superfcie entendido como o fator pelo qual os parmetros da resistncia ao cisalhamento devem ser divididos, de modo a trazer o declive a uma condio de equilbrio limite e constante ao longo de toda a superfcie potencial de deslizamento;

8

O equilbrio do bloco inteiro obtido com a somatria das condies de equilbrio cada fatia.

Figura 3 - Diviso do talude em fatias (Silva, 2011)

Em geral, temos para os mtodos citados neste trabalho as seguintes definies: E- fora normal efetiva de interao; W- peso da fatia; N - fora normal efetiva na base da fatia; T - fora de cisalhamento na base da fatia; - inclinao da base da fatia.

4.4.4 Mtodo de Bishop

Este mtodo considera que a superfcie de ruptura tem forma circular e a resultante das foras entre as fatias horizontal. O equilbrio das foras feito na vertical o que faz com que o mtodo alm de satisfazer o equilbrio de momentos, satisfaa a mais uma condio, o equilbrio das foras verticais.

O mtodo de Bishop Simplificado (1955) fornece os resultados mais prximos aos dos mtodos computacionais mais rigorosos quando comparado com outros, como o mtodo de Fellenius(1927).

Caractersticas do mtodo simplificado Bishop:

Ele somente aplicado em situaes onde temos superfcies circulares ou quase circular, isto , aquelas superfcies que so consideradas superfcies circulares, que possuem um centro de rotao fictcio.

As foras de interao entre as fatias tm apenas direo horizontal

9

O coeficiente de segurana calculado pelo equilbrio contra a rotao em torno do centro da circunferncia

Ele no satisfaz o equilbrio global na direo horizontal

O esquema das foras atuantes em uma fatia qualquer apresentado na figura seguinte.

Figura 4 - Fatia genrica e polgono de foras - Bishop (Silva, 2011)

4.4.5 Mtodo de Janbu

O mtodo de Janbu simplificado ignora as foras normais e de corte entre fatias (Figura 5) satisfazendo apenas o equilbrio de foras. O mtodo introduz um fator corretivo (f0) que multiplica pelo fator de segurana resultante do equilbrio de foras na direo horizontal. Este fator corretivo existe para considerar as foras de interao negligenciadas pelo mtodo. O fator de segurana final o que resulta do produto com (f0). A reao normal na base calculada pela equao de equilbrio de foras verticais (Fredlund, 1977).

Caractersticas do mtodo simplificado Janbu

Ele pode ser aplicado a qualquer tipo de superfcie;

As foras que interagem entre as fatias tm apenas sentido horizontal;

O coeficiente de segurana calculado pelo equilbrio contra translao vertical e, eventualmente, horizontal;

10

Ele permite levar em considerao as foras de interao entre as fatias, como as de cisalhamento vertical, aplicando ao coeficiente de segurana usado um fator de correo, que depende da geometria do problema e do tipo de solo;

Ele no satisfaz o equilbrio global da cunha do solo, quando em rotao;

Figura 5 - Fatia genrica e polgono de foras - Janbu (Silva, 2011)

4.4.6 Mtodo de Morgenstern-Price

De acordo com (Silva J. 2011), tal mtodo surgiu da necessidade de se estudar superfcies de deslizamento no circulares, uma vez que essas so as mais frequentes na natureza, respeitando, por outro lado, o cumprimento total das condies de equilbrio e de fronteira (Morgenstern and Price, 1965). O mtodo conduz a bons resultados, mas impe a resoluo de duas equaes no lineares para obteno do fator de segurana, tal como outros mtodos rigorosos, como o de Spencer (1967). Apesar disso, dos que envolve menor dificuldade numrica.. O esquema das foras atuantes se apresenta na figura abaixo.

11

Figura 6 - Fatia genrica e foras atuantes - Morgenstern & Price, (Silva, 2011)

E- fora normal efetiva de interao;

X - fora tangencial de interao;

dW- peso da fatia;

P - resultante das presses neutras que atuam na face lateral da fatia;

dP resultante da presso neutra na base da fatia;

dN - fora normal efetiva na base da fatia;

dT - fora de cisalhante na base da fatia;

- inclinao da base da fatia.

4.4.7 Discusso sobre os Estados Limites

Os itens anteriores tiveram por objetivo ilustrar a diversidade de teorias e mtodos disponveis para definio das cargas de solo em estruturas de conteno e consequente dimensionamento. A escolha da formulao mais adequada estrutura em questo (veremos a seguir) funo de vrios fatores.

O mtodo de Morgenstern & Price garante o cumprimento de todas as equaes de equilbrio, portanto o FS obtido atravs desse mtodo traduz de uma maneira mais confivel o

12

comportamento das fatias, no entanto, se tratando de mtodos rigorosos se faz necessrios clculos complexos e softwares dedicados para torna-los prticos e viveis aplicao.

J os mtodos de Bishop e Janbu fornecem, na maioria dos casos, uma preciso de FS aceitvel, podendo ser executados com mais frequncia e menor custo devido a menor quantidade de dados necessrios para a sua elaborao. No entanto no avaliam o conjunto das forcas de equilbrio e momentos das fatias. No caso de superfcies com rupturas circulares provado que o equilbrio dos momentos independente das foras de cisalhamento entre as fatias, tornando o mtodo de Bishop completamente aceitvel. Sendo o Mtodo de Janbu aceitvel para superfcies com rupturas planares, devido ao mtodo fazer apenas a verificao do equilbrio de foras.

Bishop satisfaz somente o equilbrio dos momentos e Janbu apenas o equilbrio das forcas, pois ambos desconsideram as forcas tangenciais de iterao entre as fatias. Por outro lado, o mtodo de Morgenstern&Price garante o cumprimento de todas as equaes de equilbrio.

4.5 Movimentos de Massas

essencial para o estudo de estabilizao de um talude que se conhea o tipo de movimento de massa ocorrido, fazendo assim necessrio o conhecimento sobre esses movimentos.

De acordo com Sayo (1994), os principais fatores que influenciam nos movimentos de massas so:

ngulo de atrito (o valor deste ngulo varia em funo do tamanho, forma e grau de seleo do material).

Natureza do material da encosta (a estabilidade de encostas com materiais consolidados depende de outros fatores, como estrutura da rocha e posio das estruturas em relao ao relevo).

Quantidade de gua infiltrada nos materiais (a gua infiltrada reduz a coeso, ou seja, reduo das tenses efetivas entre as partculas da massa de solo), que est diretamente ligada as caractersticas fsicas do material como porosidade e permeabilidade.

Inclinao da encosta.

Presena de vegetao.

13

Intemperismos que modifiquem as caractersticas do solo e aes antrpicas como cortes nos ps dos taludes e adio de sobrecargas nas cristas do mesmo.

Os principais movimentos de massa existentes no Brasil so: rastejos, escorregamentos, movimento de blocos e corridas. Utilizando-se como parmetros a geometria do movimento, tipo de material envolvido e velocidade deste movimento. Os referidos tipos de movimentos so definidos segundo Infanti Jr & Fornasari Filho (1998) da seguinte forma.

4.5.1 Escorregamentos (slides)

So caracterizados por movimentos rpidos de massas do solo e/ou rocha, com volume bem definido, sendo que o centro de gravidade do material se desloca para baixo e para fora do talude, seja ele natural, de corte ou aterro. Esse processo est associado a ruptura de cisalhamento, devido ao aumento das foras de tenses ou a queda de resistncia, em perodos relativamente curtos, podendo ser classificados de acordo com sua geometria e a natureza do material, da seguinte forma: Escorregamentos Planares, Circulares ou em Cunha.

4.5.1.1 Escorregamentos Planares (translacionais)

Escorregamentos planares podem ocorrer em macios rochosos, sendo condicionado pela xistosidade, fraturamento, foliao, etc. Nas encostas serranas brasileiras so comuns escorregamentos planares de solo, com ruptura podendo ocorrer no contato com a rocha subjacente. So caractersticos pela ruptura ocorrer atravs de uma superfcie plana entre solo e rocha ou colvio com solo residual.

A Figura 7 ilustra um esquema para ocorrncia de escorregamentos planares ou translacionais em solo, podendo-se notar que o sentido do movimento paralelo ao plano de ruptura (modificada de Infanti Jr. & Fornasari Filho, 1998; organizada por Fbio Reis).

14

Figura 7 - Escorregamento Planar, (Landslides types and processes, 2004)

4.5.1.2 Escorregamentos Circulares (Rotacionais)

So denominados desta maneira os movimentos de carter rotacional segundo um eixo imaginrio, ao longo de uma superfcie encurvada de ruptura, sendo comum uma srie de deslizamentos combinados e sucessivos (Figura 8). Na ocorrncia de um deslizamento desse tipo pode-se notar a forma arredondada do local movimentado e o degrau de abatimento formado acima da massa deslizada Murk, Skinner & Porter (1996) afirmam que esse tipo de processo muito comum ao longo de estradas e rodovias, devido a construo de taludes artificiais, principalmente durante as pocas chuvosas, onde a saturao de gua no solo grande, fazendo com que a resistncia do mesmo diminua. Existem casos associados mudanas climticas abruptas.

Figura 8 - Escorregamento Rotacional (Landslides types and processes, 2004)

15

4.5.1.3 Escorregamentos em Cunha ou Planar

Os escorregamentos do tipo planar ou cunha so tpicos de macios rochosos, no qual as interseces de fraturas geram um plano de ruptura, que ocorre usualmente em formato bem definido, seguindo um formato planar ou em forma de cunha (SILVA, 2009). O escorregamento em cunha condicionado por estruturas planares de macios rochosos, apresentando sua direo de movimento ao longo da linha de interseco das superfcies de ruptura(Figura 9). Processo comum em taludes de corte ou encostas que sofreram algum tipo de desconfinamento, natural ou antrpico.

Figura 9 - Escorregamento em Cunha (SILVA, 2009)

4.5.2 Rastejos (Creep)

Caracterizado pelo movimento descendente, lento e contnuo da massa de solo de um talude, provocando uma deformao plstica, sem geometria e superfcie de ruptura bem definidas. Ocorrem geralmente em horizontes superficiais de solo e de transio solo/rocha, como tambm em rochas alteradas e fraturadas.

A ocorrncia de rastejo pode ser identificada atravs da observao de indcios indiretos, tais como: encurvamento de rvores, postes e cercas, fraturamento da superfcie do solo e de pavimentos, alm do "embarrigamento" de muros de arrimo

16

O processo em questo pode causar danos econmicos significativos, principalmente afetando as encostas prximas obras civis, ou seja, interferindo em fundaes, linhas de transmisso, dutos, pontes, viadutos, entre outras. Os rastejos so bons indicadores da ocorrncia iminente de escorregamentos.

4.5.3 Corridas (Flows)

Estes so movimentos gravitacionais na forma de escoamento rpido, envolvendo grandes volumes de materiais. Caracterizados pelas dinmicas da mecnica dos slidos e dos fluidos, pelo volume de material envolvido e pelo extenso raio de alcance que possuem, chegando at alguns quilmetros, apresentando alto potencial destrutivo. Podem ser classificados em trs classes (Corrida de Terra, Corrida de Lama e Corrida de Detritos). Tendo a Corrida de detritos como a mais critica por se tratar de material maior, envolvendo blocos de rochas e com isso um poder destrutivo bem acentuado.

4.5.4 Movimento de Blocos

So movimentos provocados pela ao da gravidade em blocos de rocha. Podem ser subdivididas em quatro classes (tombamento de bloco, rolamento de bloco, queda de bloco e desplacamento). A Figura 10 mostra, esquematicamente, como a situao de tombamento ocorre.

Figura 10 Tombamento (Landslides types and processes, 2004)

17

4.6 Tipos de conteno

Na maioria dos casos existem mais de uma alternativa de tcnica aplicvel a mesma soluo de estabilizao. Geralmente a escolha se d pela de menor custo com maior segurana, podendo levar em considerao requisitos ambientais ou interferncias com outras obras..

4.6.1 Cortinas Ancoradas

A utilizao de cortinas atirantadas um tipo de obra de conteno tradicional e muito empregada devida sua flexibilidade e possibilidade de aplicao em taludes de corte e/ou aterro. As primeiras obras com ancoragem em solo surgiram em diversos pases (Alemanha, Itlia, Frana) no final da dcada de 1950, numa evoluo direta da tcnica de ancoragem em macios de rocha.

As desvantagens so: o alto custo, seguido da demora para a execuo, que feita por etapas.

No Brasil esta tcnica foi pela primeira vez empregada no Rio de Janeiro em 1957, nas rodovias Rio - Terespolis e Graja -Jacarepagu.

Um grande avano ocorreu na dcada de 1970, na implantao das obras do metr de So Paulo, com a introduo de ancoragens reinjetveis com calda de cimento sob altas presses.

Uma cortina ancorada compreende uma parede de concreto armado, com espessura entre 20 e 30 cm, em funo das cargas nos tirantes, fixada atravs de ancoragens pre-tensionadas (Figura 12). Com isso obtm-se uma estrutura com rigidez suficiente para minimizar deslocamentos do terreno.

Atualmente, ancoragens em solo so executadas intensamente em muitos pases, com cargas que em geral ainda no ultrapassam os 1500 kN. Vale-se de tirantes protendidos e chumbadores para dar sustentao ao terreno. Para a constituio do elemento resistente a trao dos tirantes, podem ser utilizados fios, cordoalhas ou barras de ao; outros materiais resistentes a trao tambm podem ser empregados, desde que se apresente a comprovao experimental atestada por rgo competente

18

O espaamento entre as ancoragens deve ser tal que elimine a interao entre os bulbos ancorados e tambm em funo do dimensionamento estrutural da parede de concreto. Pinelo(1980) utilizou o mtodo dos elementos finitos para estudar a interao entre bulbo e recomenta a utilizao dos espaamentos indicados na figura a seguir.

Figura 11 - Recomendaes para espaamento de ancoragens (Pinelo, 1980)

O processo executivo das cortinas pode ser descendente ou ascendente (corte ou aterro, respectivamente). Os processos compreendem:

A execuo dos tirantes, inclusive proteo mecnica e anticorrosiva;

Escavao ou reaterro;

Testes e protenso nas ancoragens at a carga de trabalho.

19

Figura 12 - Esquemtica do Tirante de monobarra (Georio)

Figura 13 - Seo nos trechos ancorado e livre

A execuo do tirante e sua ancoragem no terreno deve ser feita seguindo os preceitos da norma ABNT NBR 5629 Execuo de tirantes ancorados no terreno, indicando que o centro das ancoragens em solo deve ser sobre ou alm da superfcie de deslizamento, determinada por processo consagrado em mecnica dos solos, que oferea FS mnimo de 1,50. A proteo anticorrosiva do tirante visa garantir que, durante a vida til deste, no haja comprometimento da segurana da obra, conforme a Figura 13. A calda de cimento ou argamassa empregado na injeo dos tirantes deve ser tal que, com um fator gua/cimento mximo de 0,5, se obtenha resistncia mnima compresso simples de 25Mpa, na data do ensaio, em concordncia com a norma ABNT NBR 7681- Calda de cimento de injeo.

20

Para aumentar a segurana e manter a estabilidade do talude durante a fase de execuo, o talude escavado em nichos, conforme a figura a seguir.

Figura 14 - Escavao em nicho (manual GEORIO, Ortigo)

A incorporao de carga e ensaios compem a ultima etapa estrutural da construo de uma cortina. A aplicao de cargas realizada atravs de conjunto manmetro-macaco-bomba hidrulica, com seu respectivo atestado de aferio dentro da validade de um ano. Esta carga realizada aps cumprir determinado prazo para a cura do cimento injetado no bulbo de ancoragem (cimento Portland comum, cura de sete dias) Por fim dos ensaios e incorporao de carga ao tirante, corta-se a parte do tirante que foi utilizada para ensaio (com serra) e faz-se o revestimento com concreto da cabea do tirante(Figura 15).

21

Figura 15 - Esquemtico para ensaio de grampo ou chumbador

4.6.2 Solo Grampeado

Solo grampeado uma tcnica de melhoria de solos, que permite a conteno de taludes por meio da execuo de chumbadores, concreto projetado (proteo superficial) e drenagem. Os chumbadores promovem a estabilizao geral do macio, o concreto projetado d estabilidade local junto ao paramento e a drenagem age em ambos os casos (Figura 16).

22

Figura 16 - Estabilidade geral do macio ( FIDEM, 2001)

No Brasil, apesar de muitas obras em solo grampeado terem sido executadas, no temos uma norma tcnica especifica para o assunto. Uma das primeiras obras em solo reforado no pas foi em 1970, a SABESP (Servio de Abastecimento de gua e Esgoto de So Paulo) utilizou chumbadores curtos, concreto projetado e tela metlica nos emboques do tnel - 05 do Sistema Cantareira de Abastecimento de So Paulo.

Em meados de 1970 foram utilizados, de maneira emprica, baseado na experincia de execuo de tneis, grampos injetados com calda de cimento em furos e cravados a percusso, alem de reticulados de micro estacas, nos tneis e taludes da Rodovia dos Imigrantes (Zirlis 1992).

A partir de 1976 uma empresa de Diadema - SP passou a fabricar o Rimobloco, nome dado a um sistema de muros em solo grampeado, composto de grampos de concreto armado moldado in loco e face de elementos pr-moldados (Ortigo 1992).

O processo executivo de uma estrutura em solo grampeado bem parecido com o de uma cortina ancorada, constitudo por trs etapas:

Escavao;

Instalao dos grampos;

Estabilizao da face.

23

Figura 17 Solo grampeado revestido com manta de controle de eroso e tela de ao

Segundo Ortigo & Palmeira (1992), para que seja possvel executar uma escavao, necessrio que a resistncia no drenada ao cisalhamento mnima do material a ser escavado seja 10 kPa, resistncia encontrada na maioria dos solos argilosos e arenosos, com exceo dos solos argilosos muito mole e areias secas sem qualquer cimentao.

Ortigo (1995), apresenta novos produtos geossinteticos, denominados Geobarra e Geotubo FRP "(Fibre Reinforced Plastics)" que podem ser usados para reforo de solos e rochas e em ancoragens. Fabricado pelo processo de pultrusion", utiliza fibras, de carbono, "aramid" ou de vidro, capazes de dar uma alta resistncia a trao ao produto, que so fundidas em um molde de resina polister ou epoxy. Esses tipos de barras apresentam vrias vantagens (segundo Ortigo, 1995, citando Rost sy, 1994):

Alta resistncia a trao;

Alto modulo de Young;

Alta resistncia dinmica;

Excelente resistncia a corroso;

Baixo peso especfico;

Neutralidade magntica e eltrica.

No entanto, necessitam de proteo mecnica extra devido pouca, ou nenhuma resistncia a esforos perpendiculares ao eixo da barra.

24

A estabilidade da face, em geral, tem pouca funo estrutural num sistema em solo grampeado, j que as foras de trao, geradas nos grampos, que chegam face so em geral mnimas. A sua principal funo assegurar a estabilidade local do solo entre os grampos e limitar sua descompresso evitando assim, desagregao das partculas da superfcie e desmoronamentos do solo. Geralmente realizada com concreto projetado ou tela de ao.

4.6.3 Muro de Arrimo

Muros so estruturas corridas de conteno, apoiadas em uma fundao rasa ou profunda. Podem ser construdos em alvenaria ou em concreto (simples ou armado), ou ainda, de elementos especiais.

Os muros de arrimo podem ser de vrios tipos: gravidade (construdos de alvenaria, concreto, gabies ou pneus), de flexo (com ou sem contraforte) e com ou sem tirantes.

Em geral a soluo economicamente mais eficiente para pequenas alturas (at 3m), acima deste valor as solues em solo reforado tentem a ser mais econmicas.

Para garantir a estabilidade do muro de arrimo tem-se em comum os seguintes mecanismos potenciais de ruptura devero ser cuidadosamente estudados e verificados:

Instabilidade global do talude;

Deslizamento ao longo da base do muro;

Tombamento em relao ao p do muro;

Capacidade de suporte do solo de fundao do muro.

4.6.3.1 Muros de Pedra

Muro de pedras arrumadas manualmente apresenta a resistncia unicamente do embricamento dos blocos de pedras. Este muro apresenta como vantagens a simplicidade de construo e ser composto de material drenante (espao entre as pedras). Outra vantagem o custo reduzido, especialmente quando os blocos de pedras so disponveis no local. No entanto, a estabilidade interna do muro requer que os blocos tenham dimenses aproximadamente regulares, o que causa um valor menor do atrito entre as pedras.

Muros de pedra sem argamassa devem ser recomendados unicamente para a conteno de taludes com alturas de at 3m (Figura 18). A base do muro deve ter largura mnima de 0,5 a

25

1,0m e deve ser apoiada em uma cota inferior da superfcie do terreno, de modo a reduzir o risco de ruptura por deslizamento no contato muro-fundao.

Ao se optar por muros de pedras argamassadas podem-se utilizar blocos de pedras de dimenses variadas, no entanto deve-se prever dispositivos de drenagem usuais aos muros impermeveis, tais como drenos de areia ou geossintticos no tardoz e tubos barbacs para alvio de poropresses na estrutura de conteno.

Figura 18 - Muro de Pedra

4.6.3.2 Muros de concreto ciclpico ou concreto gravidade

Estes muros so em geral economicamente viveis apenas quando a altura no superior a cerca de 4 metros. O muro de concreto ciclpico uma estrutura construda mediante o preenchimento de uma frma com concreto e blocos de rocha de dimenses variadas. Devido impermeabilidade deste muro, imprescindvel a execuo de um sistema adequado de drenagem.

A sesso transversal usualmente trapezoidal, com largura da base da ordem de 50% da altura do muro. A especificao do muro com faces inclinadas ou em degraus pode causar uma economia significativa de material. Para muros com face frontal plana e vertical, deve-se recomendar uma inclinao para trs (em direo ao retroaterro) de pelo menos 1:30 (cerca de 2 graus com a vertical), de modo a evitar a sensao tica de uma inclinao do muro na direo do tombamento para a frente.

26

Os furos de drenagem devem ser posicionados de modo a minimizar o impacto visual devido s manchas que o fluxo de gua causa na face frontal do muro. Alternativamente, pode-se realizar a drenagem na face posterior do muro atravs de uma manta de material geossinttico (tipo geotxtil). Neste caso, a gua recolhida atravs de tubos de drenagem adequadamente posicionados(Figura 19).

Figura 19 - Muro de concreto ciclpico (Georio, 2012)

4.6.3.3 Muros de gabio

Os muros de gabies (Figura 20) so constitudos por gaiolas metlicas preenchidas com pedras arrumadas manualmente e construdas com fios de ao galvanizado em malha hexagonal com dupla toro. Seu emprego tem se diversificado e encontrado aceitao na execuo, no s de muros de arrimo, como revestimento de canais, proteo de margens de rios e em obras emergenciais para conteno de encostas. As dimenses usuais das caixas dos gabies caixa so: comprimento de 2m e seo transversal quadrada com 1m de aresta. No caso de muros de grande altura, gabies mais baixos (altura = 0,5m), que apresentam maior rigidez e resistncia, devem ser posicionados nas camadas inferiores, onde as tenses de compresso so mais significativas.

27

Para muros muito longos, gabies com comprimento de at 4m de extenso podem ser utilizados para agilizar a construo.

Figura 20 - Muro Gabio

A rede metlica que compe os gabies apresenta resistncia mecnica elevada. No caso da ruptura de um dos arames, a dupla toro dos elementos preserva a forma e a flexibilidade da malha, absorvendo as deformaes excessivas (Figura 21). O arame dos gabies protegido por uma galvanizao dupla e, em alguns casos, por revestimento com uma camada de PVC. Esta proteo eficiente contra a ao das intempries e de guas e solos agressivos (Maccaferri, 1990).

Figura 21 - Gaiola e sees transversais do gabio caixa

28

A execuo do muro de gabio simples, podendo ser realizada manualmente, sem equipamentos nem mo-de-obra especializada. Devem-se considerar alguns procedimentos que possam garantir as premissas do projeto e assegurar sua eficincia. Recomenda-se:

Preparar a base para garantir que o muro estar assentado em terreno natural ou em terreno bem compactado, compatvel com o admitido em projeto;

Execuco do sistema de drenagem, atravs de drenos sub-horizontais profundos, drenagem superficial (proteo da crista), drenos junto face do muro, etc.;

Reaterro compactado controlado no tardoz do muro. Esse aterro deve ser executado com cautela, sob as premissas da norma ABNT NBR 11682 Estabilidade de taludes.

As principais caractersticas dos muros de gabies so a flexibilidade, que permite que a estrutura se acomode a recalques diferenciais e a elevada permeabilidade e drenagem, facilitando o saneamento do terreno, por permitir o fluxo das guas de percolao, aliviando empuxos hidrostticos.

4.6.3.4 Muros em fogueira (crib wall)

Crib Walls (Figura 22) so estruturas formadas por elementos pr-moldados de concreto armado, madeira ou ao, que so montados no local, em forma de fogueiras justapostas e interligadas longitudinalmente, cujo espao interno preenchido com material granular grado. So estruturas capazes de se acomodarem a recalques das fundaes e funcionam como muros de gravidade.

29

Figura 22 - Muro Crib wall

4.6.3.5 Muros de sacos de solo-cimento

Os muros so constitudos por camadas formadas por sacos de polister ou similares, preenchidos por uma mistura cimento-solo da ordem de 1:10 a 1:15 (em volume).

O solo utilizado inicialmente submetido a um peneiramento em uma malha de 9mm, para a retirada dos pedregulhos. Em seguida, o cimento espalhado e misturado, adicionando-se gua em quantidade 1% acima da correspondente umidade tima de compactao proctor normal. Aps a homogeneizao, a mistura colocada em sacos, com preenchimento at cerca de dois teros do volume til do saco. Procede-se ento o fechamento mediante costura manual. O ensacamento do material facilita o transporte para o local da obra e torna dispensvel a utilizao de frmas para a execuo do muro.

No local de construo, os sacos de solo-cimento so arrumados em camadas posicionadas horizontalmente e, a seguir, cada camada do material compactada de modo a reduzir o volume de vazios. O posicionamento dos sacos de uma camada propositalmente desencontrado em relao camada imediatamente inferior, de modo a garantir um maior intertravamento e, em conseqncia, uma maior densidade do muro. A compactao , em geral, realizada manualmente com soquetes.

As faces externas do muro podem receber uma proteo superficial de argamassa de concreto magro, para prevenir contra a ao erosiva de ventos e guas superficiais.

Esta tcnica tem se mostrado promissora devido ao baixo custo e pelo fato de no requerer mo de obra ou equipamentos especializados. Um muro de arrimo de solo-cimento com altura

30

entre 2 e 5 metros tem custo da ordem de 60% do custo de um muro de igual altura executado em concreto armado (Marangon, 1992). Como vantagens adicionais, pode-se citar a facilidade de execuo do muro com forma curva (adaptada topografia local) e a adequabilidade do uso de solos residuais.

4.6.3.6 Muros de solo-pneus

Uma das primeiras aplicaes de pneus usados na prtica da estabilizao de taludes, ocorreu da dcada de 70, com a reconstruo de um aterro reforado com pneus em uma rodovia no norte da California (Hausmann, 1990). A construo deste muro com 5m de altura e 10m de comprimento, demonstrou a viabilidade de execuo de estruturas a partir do lanamento de camadas de pneus preenchidos com solo. Os muros de pneus so construdos a partir do lanamento de camadas horizontais de pneus (Figura 23), amarrados entre si com corda de polipropileno ou arame e preenchidos com solo compactado. Funcionam como muros de gravidade e apresentam como vantagens o reuso de pneus descartados e a flexibilidade. A utilizao de pneus usados em obras geotcnicas apresenta-se como uma soluo que combina a elevada resistncia mecnica do material com o baixo custo, comparativamente aos materiais convencionais.

Figura 23 - Detalhe do Muro de Pneus (SIEIRA 1998)

31

Mesmo sendo um muro de peso, os muros de solo-pneus esto limitados a alturas inferiores a 5m, para obras executadas no municpio do Rio de Janeiro, de acordo com a Fundao Georio; e disponibilidade de espao para a construo de uma base com largura da ordem de 40 a 60% da altura do muro. No entanto, deve-se ressaltar que o muro de solo-pneus uma estrutura flexvel e, portanto, as deformaes horizontais e verticais podem ser superiores s usuais em muros de peso de alvenaria ou concreto. Assim sendo, no se recomenda a construo de muros de solo-pneus para conteno de terrenos que sirvam de suporte a obras civis pouco deformveis, tais como estruturas de fundaes ou ferrovias.

Como elemento de amarrao entre pneus, recomenda-se a utilizao de cordas de polipropileno com 6mm de dimetro.

O posicionamento das sucessivas camadas horizontais de pneus deve ser descasado, de forma a minimizar os espaos vazios entre pneus.

A face externa do muro de pneus deve ser revestida, para evitar no s o carreamento ou eroso do solo de enchimento dos pneus, como tambm o vandalismo ou a possibilidade de incndios. O revestimento da face do muro dever ser suficientemente resistente e flexvel, ter boa aparncia e ser de fcil construo.

4.6.3.7 Muros de Flexo

Muros de Flexo (Figura 24) so estruturas mais esbeltas com seo transversal em forma de L que resistem aos empuxos por flexo, utilizando parte do peso prprio do macio, que se apia sobre a base do L, para manter-se em equilbrio. Em geral, so construdos em concreto armado, tornando-se anti-econmicos para alturas acima de 5 a 7m. A laje de base em geral apresenta largura entre 50 e 70% da altura do muro. A face trabalha flexo e se necessrio pode empregar vigas de enrijecimento, no caso alturas maiores.

32

Figura 24 - Esquema do sistema construtivo do Muro de Flexo

Para muros com alturas superiores a cerca de 5 m, conveniente a utilizao de contrafortes (ou nervuras), para aumentar a estabilidade contra o tombamento. Tratando-se de laje de base interna, ou seja, sob o retroaterro, os contrafortes devem ser adequadamente armados para resistir a esforos de trao. No caso de laje externa ao retroaterro, os contrafortes trabalham compresso. Esta configurao menos usual, pois acarreta perda de espao til a jusante da estrutura de conteno. Os contrafortes so em geral espaados de cerca de 70% da altura do muro.

Muros de flexo podem tambm ser ancorados na base com tirantes ou chumbadores (rocha) para melhorar sua condio de estabilidade. Esta soluo de projeto pode ser aplicada quando na fundao do muro ocorre material competente (rocha s ou alterada) e quando h limitao de espao disponvel para que a base do muro apresente as dimenses necessrias para a estabilidade.

4.6.4 Terra armada

Mtodo patenteado desenvolvido na Frana pelo professor Henri Vidal, em 1960. Sua patente foi quebrada, portanto j pode ser executado livremente desde 1980.

Segundo o grupo Trre Arme Internationale, os muros em Terra Armada so estruturas de conteno flexveis (Figura 25), do tipo gravidade, que associam: aterro selecionado e compactado; elementos lineares de reforo que sero submetidos trao; e elementos

33

modulares pr-fabricados de revestimento. Os muros Terra Armada so largamente utilizados em obras rodovirias, ferrovirias, industriais e em outras aplicaes de engenharia civil.

Devido sua alta capacidade de suportar carregamentos, Terra Armada ideal para muros de grande altura, ou que estejam sujeitos sobrecargas excepcionais. O princpio da tecnologia Terra Armada a interao entre o aterro selecionado e os reforos - armaduras de alta aderncia - que, corretamente dimensionados, produzem um macio integrado no qual as armaduras resistem aos esforos internos de trao desenvolvidos no seu interior. Estes macios armados passam a se comportar como um corpo coesivo monoltico, suportando, alm de seu peso prprio, as cargas externas para as quais foram projetados.

Figura 25 - Conteno com Terra Armada (Trre Arme Internationale)

O processo Terra Armada oferece grandes vantagens:

Resistncia Interna: Que, aliada estabilidade externa do volume armado, confere ao conjunto significativa capacidade de resistir s cargas estticas e dinmicas.

Confiabilidade A durabilidade dos materiais est bem documentada e monitorvel, permitindo alto grau de confiabilidade.

Adaptabilidade A tecnologia prov solues para casos complexos e, muitas vezes, demonstra ser a melhor soluo para problemas como: uma faixa de domnio estreita; taludes naturais instveis; condies limite de fundao com expectativa de recalques significativos.

Aspecto Esttico A variedade de possibilidades de paramentos externos pode atender a diversas exigncias arquitetnicas.

34

Os elementos de reforo so os componentes chave das estruturas em Terra Armada. Na maioria dos casos utiliza-se, como reforo, armaduras de ao do tipo HA (Figura 26), de alta aderncia, que so perfis especiais de ao, zincados a fogo, de acordo com as especificaes Terra Armada. Estes elementos tm caractersticas fsicas e geomtricas que lhes conferem grande resistncia trao, ductilidade, e excelente coeficiente de aderncia ao solo.

A elevada resistncia trao, a capacidade de no se deformar ao longo do tempo sob tenso constante e sob cargas dinmicas e a resistncia ao manuseio durante as etapas construtivas, so caractersticas importantes deste tipo de armadura, que no tm similares dentre os elementos de reforo de solos.

Figura 26 - Reforo com armadura tipo H (Trre Arme Internationale)

O fator chave na aceitao mundial da tecnologia Terra Armada tem sido a simplicidade e a rapidez de construo. Em ambientes urbanos os projetistas tm que conviver com locais restritos, cronogramas apertados, e pouco espao fsico. Na construo dos muros Terra Armada, a maior parte da atividade construtiva ocorre por trs do paramento, sem andaimes e sem interrupes do fluxo de trfego. As estruturas podem ser construdas a poucos centmetros das divisas e podem facilmente ser projetadas para seguir alinhamentos curvos dos traados. A montagem basicamente uma operao de terraplenagem com a rapidez da construo dependendo do ritmo em que a terra possa ser espalhada e compactada. Seja o paramento em escamas pr-moldadas de concreto, ou malhas eletro-soldadas (TerraTrel), o processo claramente semelhante e segue um ciclo simples e repetitivo:

Colocao de escamas (painis pr-moldados de revestimento)

35

Fixao de uma camada de armaduras

Espalhamento e compactao das camadas de aterro selecionado sobre as armaduras

O ritmo de montagem de Terra Armada primeiramente determinado pela velocidade em que o aterro espalhado e compactado. Outras consideraes so o tamanho da equipe de montagem e a facilidade de acesso ao local da obra e, evidentemente, as condies meteorolgicas.

A desvantagem da tecnologia Terra Armada que se necessita de escavar para que possa ser montada a estrutura, no podendo ser executada em locais com empreendimentos j existentes.

4.6.5 Solo Reforado

Esta tcnica consiste na introduo de elementos resistentes trao orientados de forma que atuem aumentando a resistncia do solo, diminuindo a deformabilidade do macio(Figura 27). A estabilidade se d pela transferncia de esforos para os elementos de trao (reforos).

36

Figura 27 - Deformaes em elementos de solo com e sem reforo (Abramento, 1998)

O prprio solo reforado com geotxtil ou geogrelha a base para essa estrutura. Apresenta proporo entre altura e base de em torno de 0,7. O geotxtil deve resistir aos esforos de trao desenvolvidos no macio sendo indispensvel proteo na face externa da manta, que deteriorada pela radiao solar. Todos os mtodos tradicionais de conteno podem ser aplicados no caso de aterros. Entretanto, o aterro reforado e a terra armada so mais usuais, superam alturas maiores que os muros convencionais e se valem da colocao gradual de terra para estruturar o terreno (LOTURCO, 1983).

Os muros de solo reforado atuam com o mesmo princpio dos muros de gravidade. O solo atua bem quando submetido a esforos de compresso, ficando o geotxtil ou o ao responsvel por absorver os esforos de trao.

A devida compactao das camadas de solo durante o processo executivo essencial para um bom funcionamento do muro(Figura 28). Utilizar-se do solo disponvel no local onde ser realizada a obra uma opo econmica e o impacto ambiental provocado reduzido significantemente pela preservao das caractersticas geomorfolgicas e de flora.

37

Figura 28 - esquema de solos reforados

Alguns requisitos devem ser atendidos pelo geossinttico para que este possa ser utilizado como elemento de reforo, estes so:

Resistencia e rigidez trao compatveis;

Comportamento fluncia compatvel;

Resistencia a esforos de instalao compatveis;

Grau de interao entre o solo e o reforo;

Durabilidade compatvel a vida til da obra.

A resistncia a trao do geossinttico deve ser obtida em ensaios realizados sob condies de deformao plana, sendo o ensaio de trao de tira larga o mais comum. A fluncia pode no ser relevante, dependendo do tipo e caractersticas do elemento de reforo e vida til da obra. possvel que a fluncia seja significativamente inibida devido ao confinamento na massa de solo. Para garantir a resistncia a esforos de instalao o geossinttico deve passar por testes especficos, alm de evitar praticas construtivas que degradem ou provoquem danos ao material. O grau de interao entre o solo e o reforo, caracterizado pelo ngulo de atrito de interface, tambm obtido atravs de ensaios com o geossinttico e solos. A resistncia do geossinttico a ser utilizada no dimensionamento de um

38

aterro reforado deve ser baseada na expectativa de resistncia do material ao final da vida til da obra.

Considerando-se estruturas em solo reforado com geossintticos os aterros reforados com face vertical ou muito prxima vertical; as seguintes condies de estabilidade devem ser verificadas para este macio:

Estabilidade externa;

Estabilidade interna;

Estabilidade global.

As condies de estabilidade externas so as mesmas aplicadas aos muros de arrimo convencionais (deslizamento, tombamento e capacidade de suporte).

A estrutura de conteno dimensionada para garantir a estabilidade do solo prximo a ela, porem sua presena provoca sobrecarga no talude, e esta pode desencadear outros mecanismos de ruptura. Assim sendo, torna-se necessrio reavaliar o problema, considerando a presena da estrutura no local. Para isso comum ser utilizado o mtodo de Bishop Modificado.

As condies de estabilidade interna da estrutura devem ser verificadas para garantir que mecanismos de ruptura internos massa reforada e colapso nas ancoragens das camadas de reforos nao ocorram; dimensionando a estrutura para atender aos fatores de segurana desejados.

4.6.6 Retaludamento

Trata-se de uma soluo com interveno menos impactante, no-estrutural, simples e, geralmente, de baixo custo, aplicvel para qualquer tipo de solo ou rocha. Sempre existir uma condio geomtrica que oferecer estabilidade ao macio(Figura 29), mas este tipo de soluo muitas vezes limitado por condies de vizinhana, ou seja, limitaes fsicas. Depende da disponibilidade de rea livre para implantao de novo corte e banquetas.

Para o retaludamento so feitos cortes no terreno de modo que a inclinao seja abrandada. invivel quando o espao escasso ou a vegetao no pode ser retirada

39

devendo ser previstas canaletas de coleta e escadas hidrulicas para descarte da gua com recobrimento vegetal a fim de evitar a eroso (LOTURCO, 1983).

Figura 29 retaludamento

4.6.7 Proteo Superficial de Talude

A proteo superficial de taludes uma soluo simples e eficiente para manter a estabilidade do macio evitando a eroso e o deslizamento do mesmo por ao das guas incidentes. A aplicao manual de fcil execuo e indicada para o revestimento de pequenas reas ou quando o local a ser tratado for de difcil acesso para as mquinas de projeo (LOTURCO, 1983). A proteo superficial pode ser realizada com mantas de controle de eroso, geotxtil sinttico ou natural, placas de grama ou hidro-semeadura. uma tcnica de pouca funo estrutural, portanto, geralmente associada a uma das outras descritas acima como complemento proteo do talude.

ideal para conter sedimentos menores e garantir a recomposio da vegetao natural, quando utilizada em conjunto com a tcnica de solo reforado com faceamento em malha metlica e/ou retaludamento.

5. ESTUDO DE CASO

5.1. Descrio e localizao da rea de estudo

A rea de estudo encontra-se na regio serrana do estado do Rio de Janeiro em um trecho no km 5,3 da rodovia RJ 156, estrada que liga o Alto do Peo ao municpio de Sumidouro(Figura 30). Esta estrada uma importante rota de ligao para o a produo

40

agropecuria e o agronegcio do estado. Portanto, precisa ficar liberada para o constante trafego de passageiros e carga .

Figura 30 - localizao do municpio de Sumidouro

Fonte: IBGE

A geomorfologia da regio atingida faz parte de um domnio morfoclimtico intitulado por AbSaber como mares de morros. Esse domnio localiza-se na faixa Leste do Brasil e possui uma extenso espacial de aproximadamente 650 mil quilmetros quadrados de rea. Engloba, por exemplo, a regio serrana do estado do Rio de Janeiro, o vale do rio Paraba do Sul e, inclusive, a Zona da Mata Mineira. Todas so reas onde se observam grandes instabilidades na presena, ou no, de obras civis. O entendimento da dinmica desse complexo domnio de paisagem fundamental para uma ocupao mais equilibrada de suas encostas.

O bioma em que esta regio est inserido o da mata Atlntica, que bastante antigo e presume-se j estar configurado desta forma desde o Perodo Tercirio, sofrendo algumas alteraes no Quaternrio. Devido a ocupao pela agricultura o desmatamento modificou sensivelmente a vegetao original do estado, hoje estima-se que haja apenas 17% da superfcie do Estado coberta por esse bioma e o estado de conservao nem sempre dos melhores. Podemos afirmar que o local onde a floresta de Mata Atlntica e sua fauna mais preservada, no Estado na Regio Serrana. Este um problema grave, pois alm dos aspectos paisagsticos notveis, merece destaque a funo das florestas como reguladoras do ciclo

41

hidrolgico e da qualidade da gua dos rios, reduzindo o risco de enchentes, inundaes, da eroso dos solos e do assoreamento dos rios. Outras importantes funes a considerar so as de amenizao do clima, de contribuio na preservao da biodiversidade e de sobrevivncia de espcies da flora e da fauna ameaadas de extino. Portanto a expanso das cidades nessa regio objeto de estudo e deve ser evitada.

5.2. Descrio do problema

Trata-se de um deslizamento ocorrido a jusante da estrada. Totaliza uma extenso de aproximadamente 50m e altura da ordem de 25 30m que se apresenta instabilizado devido ao deslocamento provocado, possivelmente, por chuvas intensas, que causaram intenso fluxo superficial no talude oriundo da estrada e do talude a montante da mesma, onde havia dispositivo de drenagem com dimensionamento precrio.

Figura 31 - Imagens do local

42

5.3. Levantamento topogrfico e investigaes geotcnicas

Em um primeiro momento foram realizadas documentao em planta topogrfica e sondagens a percusso com circulao de gua (SPT) no local a fim de se obter informaes sobre estratigrafia do terreno. A planta de topografia do acidente foi utilizada para que se pudesse definir as sees crticas e o perfil geotcnico do acidente. Observam-se na planta topogrfica os furos realizados para sondagem (Sp-01, SP-02 e SP03). Os furos foram realizados seguindo as normas ABNT NBR 6484, que regulamentam a sondagem percusso (SPT) e seus respectivos boletins encontram-se na Erro! Fonte de referncia no encontrada..

Figura 32 - Topografia e localizao das sondagens (sem escala)

43

Figura 33 - Localizao das sondagens (ampliado)

5.4. Retroanlise

Com os dados fornecidos foi possvel definir as sees, traar um perfil e lanar os dados de sondagem para assim dar inicio a etapa de retroanlise.

44

Figura 34 - Sees transversais

Figura 35 - Seo longitudinal

Utilizando-se dos dados das investigaes geotcnicas e o perfil longitudinal foi possivel traar o perfil geolgico geotcnico (Figura 36).

45

Figura 36 - Perfil Geolgico Geotcnico

No perfil geolgico geotcnico acima podemos verificar a camada ao topo composta de um silte argiloso, provvel aterro. Observa-se ao longo do perfil uma camada superficial de material escorregado com espessura variada de cerca de 1,5m, caracterizada como silte arenoso vermelho e marrom com presena de galhos (camada 2). Em seguida verifica-se uma terceira camada de solo residual composta de silte arenoso com espessura de cerca de 2,0m com 8

46

camadas. Estes parmetros foram moldados com auxilio do software para obter um F.S. prximo do unitrio.

Aps os ajustes de parmetros de solo o grau de risco remanescente foi de 0,935. O mtodo de equilbrio limite utilizado foi o de Bishop, aplicado para analise da superfcie potencial de ruptura conforme verificado na Figura 37.

Figura 37 - Retroanlise com presena de gua (Geoslope)

Tabela 1- Parmetros de solo para retroanlise

5.5. Fator de Segurana (FS)

A Norma NBR-11682 estipula coeficientes de segurana de acordo com o grau de risco de perdas econmicas e de vidas humanas.

cor solo c

rosa MATERIAL ESCORREGADO - - -

marrom SILTE ARENO-ARGILOSO (POSSVEL ATERRO) 17N/m 2kPa 25

amarelo SILTE ARENOSO (RESIDUAL NSPT=12) 18N/m 5kPa 28

bege SILTE ARENOSO (RESIDUAL NSPT>30) 18N/m 15kPa 32

cinza IMPENETRVEL 22N/m 50kPa 40

Parmetros de solo

47

O entorno da obra a ser executada constitudo de pista de rolamento para diversos veculos alm de se tratar de uma regio aonde os ndices pluviomtricos atingem valores maiores do que 100mm/h e 200mm/24h em determinadas pocas do ano . Em virtude deste fato, para no por em risco vidas humanas, adotou-se um fator de segurana admissvel FS 1,5.

5.6. Soluo proposta (Solo reforado)

Foi proposta uma soluo com uma obra de estabilizao fazendo um retaludamento e um muro com estruturas de solo reforado para estabilizar o talude.

O retaludamento feito com finalidade de retirar todo o material desagregado e/ou aterro de m qualidade. Deixando assim uma camada de solo residual ou rocha firme para assentamento do reforo e solo compactado logo acima da camada subjacente de material com maior resistncia.

A soluo com a estrutura em solo reforado Terramesh Verde foi escolhida devido a viabilidade da utilizao do material do prprio local para formao dos aterros, o acesso obra, a inclinao e altura do talude tambm so favorveis execuo desta tcnica, alm de ser uma das tcnicas disponveis que causam menor impacto ao meio ambiente devido facilidade com que a vegetao local se recompe no talude estabilizado com o solo reaproveitado e tratado da camada de material escorregado.

O reforo utilizado ser o Terramesh Verde, composto por reforos em malha hexagonal de dupla toro associado a um paramento frontal formado pela associao da mesma malha a uma geomanta ou biomanta tridimensional e estruturada por uma segunda malha eletrosoldada acoplada a tringulos de ao (definem a inclinao do paramento). especialmente indicado para a construo de taludes reforados.

Trata-se de uma tcnica construtiva que permite utilizar o material do prprio talude e obter economia com mxima segurana. Esta tcnica busca minimizar o impacto ambiental pois permite inserir, durante a construo, mudas de espcies nativas e aplicao de hidro-semeadura no faceamento.

De acordo com o encarte tcnico a soluo apresenta uma srie de vantagens que a torna nica:

Flexibilidade garante a estrutura a capacidade de acompanhar os assentamentos do terreno de apoio, mantendo a integridade estrutural;

Permeabilidade do paramento externo garante a drenagem do terreno;

48

Simplicidade construtiva permite que seja executado manualmente, mesmo nas regies inspitas.

Versatilidade de permitir a construo de estruturas com paramento externo vertical, inclinado ou em degraus, segundo a necessidade;

Segurana estrutural em caso de incndios prximos estrutura(devido presena da malha de ao);

Fonoabsorvncia do paramento externo (18 a 28 decibis).

A malha hexagonal de dupla toro bem conhecida por sua flexibilidade, mas quando confinada em um aterro confinado se comporta de maneira diferente daquela encontrada ao ar livre. Embora mantenha suas caractersticas de flexibilidade na direo normal, na longitudinal o solo detm o alongamento da malha. Desta forma permitida a colocao da malha sobre superfcies irregulares e, em casos de recalques diferenciais do aterro, no h sobrecarga na malha.

imprescindvel que os painis de malha hexagonal usados como reforo sejam galvanizados e revestidos com PVC (Plastificados). Esta recomendao est baseada no fato de que, embora no exista diferena significativa entre as capacidades de ancoragem de uma malha galvanizada e uma plastificada, esta ltima garante uma durabilidade e segurana muito maior ao Sistema Terramesh j que assegura uma completa proteo da malha contra eventuais processos de corroso que poderiam ocorrer. ( Duran, 2005).

A tabela a seguir resume os fatores parciais adotados pela Maccaferri nos clculos de verificao e dimensionamento das estruturas em solo reforado com o sistema Terramesh e que tambm est implementado no programa Macstars 2000 (Usado para o dimensionamento das estruturas).

49

Tabela 2 - Fatores de segurana do Terramesh

Fonte: Encarte tcnico do produto

Para a modelagem do muro no software Macstar, os fatores de tolerncia da malha de ao so imputados automaticamente, no entanto, para a modelagem feita no Geoslope, foi adotado como fator de tolerncia 1,44. Este valor encontrado com a multiplicao de todos os fatores da tabela 2. A resistncia da malha como reforo de 38,5kN/m para solos argilosos, areia e silte; indo de acordo com o encarte tcnico do produto, onde so disponibilizados resultados de diversos tipos de ensaios realizados com o produto, a fim de garantir sua funcionalidade como reforo estrutural.

Como reforo adicional utilizou-se o composto MacgridWG, que uma geogrelha tecida, de alta tenacidade que mobilizam elevada resistncia trao, um produto indicado para diversos fins, como para a construo de estruturas de conteno em solo reforado. O fator de reduo utilizado foi retirado do encarte tcnico, onde tem-se o RFG (fator de reduo global) para este tipo de solo com o valor de 1,85.

A equao para chegar ao valor de reduo utilizado (1,85) est descrita abaixo:

50

Fator de reduo global - RFG = (RFCR x RFID x RFD), onde:

Fator de reduo devido fenmeno de FLUNCIA (RFCR)=1,65 Fator de reduo devido DANOS AMBIENTAIS (RFID)=1,05 Fator de reduo devido DANOS DE INSTALAAO (RFD) (areia siltosa) =1,07

RFG = (1,65x1,05x1,07)=1,85 (1)

5.7. Anlises de estabilidade

O programa computacional utilizado para o desenvolvimento da soluo em solo reforado foi o Macstar2000. O programa tem interface simplificada, que permite ao usurio com conhecimento moderado das estruturas de conteno e estudos de solo a modelagem de diversos tipos de estruturas de conteno.

Ao iniciar um projeto o programa permite escolher dentre diversas normas conhecidas para analise de solos reforados, cada uma delas regida por fatores de segurana parciais, ou seja, para cada parmetro de entrada h um fator multiplicador que incrementa o valor desse parmetro. Neste caso ser realizado o projeto sem que seja estabelecida norma especifica, no entanto os critrios de segurana permanecem to rgidos quanto a norma NBR 11682 exige.

A definio dos parmetros j foi realizada com os resultados das investigaes geotcnicas, estes sero inseridos no programa para caracterizar o modelo do estudo proposto. Os parmetros de entrada daro as definies sobre os tipos de solos nas camadas, suas geometrias, superfcie piezomtrica (NA), posio, quantidade, dimenses e tipos de blocos de solo reforado, cargas atuantes no solo e nas estruturas, alm de outras entradas que no so foco de interesse neste caso especfico.

As anlises de estabilidade utilizam os parmetros e geometria das camadas definidos atravs das investigaes geotcnicas. Adotou-se para as analises a configurao do talude encontrada na Figura 37.

Na execuo da estrutura de solo reforado deve-se remover todo o solo escorregado, a fim de assentar os blocos de reforos em uma camada com parmetros geotcnicos elevados, visando a garantia da estabilidade do material de fundao. O dimensionamento dos blocos foi realizado individualmente. Quando necessrio, foram introduzidos reforos adicionais atravs de geossintticos de diferentes resistncias trao, conforme a Figura 38 e a Figura 39.

51

Figura 38 - Dimensionamento do bloco 1

Figura 39 - Reforo adicional do bloco 4

As paredes laterais dos blocos devem ser conformadas com o terreno a fim de evitar que Instabilidades nas paredes laterais da cava. No projeto de estabilizao foram considerados cinco blocos de reforos , conforme a Tabela 3

Tabela 3 - Condio dos Blocos de Reforos

Utilizou-se o programa Macstar2000 para a realizao das anlises internas e global da estrutura de solo reforado durante todas as etapas de construo da estrutura de estabilizao.

Ambas as anlises (internas e global) foram realizadas utilizando o mtodo de Bishop.

Bloco Posio Tipo Altura(m) Comprimento(m) Reforo

Comprimento

do Reforo(m)

Espaamento vertical

do reforo(m)

Bloco 1Base do

taude

Terramesh

Verde 703,05 8

Apenas a

malha de

ao

8 0,61

Bloco 2

Acima do

bloco 1, sem

recuo

Terramesh

Verde 703,05 14

Apenas a

malha de

ao

8 0,61

Bloco 3

Acima do

bloco 2,

recuado 6m

Terramesh

Verde 703,05 14

Apenas a

malha de

ao

8 0,61

Bloco 4

Acima do

bloco 3,

recuado 8m

Terramesh

Verde 455,7 16

MacGrid

WG 4016 1,14

Bloco 5

Acima do

bloco 4,

recuado 8m

Terramesh

Verde 455,7 14

MacGrid

WG 4016 0,57

52

Foi considerada uma sobrecarga de 20 kPa a partir da crista do talude at 10 metros de distancia devido a presena da estrada, conforme a norma ABNT NBR 11682/91 Estabilidade de Taludes.

5.7.1 Estabilidade interna

Pode-se conferir as analises da estabilidade interna realizadas com o MACSTAR em cada bloco na a Tabela 4 e como exemplo temos a Figura 40, que ilustra as cunhas de deslizamento critica para as diversas anlises de estabilidade interna referentes ao bloco 1. Foram realizadas as mesmas analises internas para os demais blocos.

Com o software GEOSLOPE foi realizada a anlise de instabilidade com a ferramenta Auto-locate, que, automaticamente, define diversas superfcies provveis de ruptura. Desta forma, a anlise de ruptura proposta por este software ser tratada apenas no item seguinte, onde trata-se de estabilidade global.

53

(a) Estabilidade interna para o bloco 2

(b) Estabilidade interna para o bloco 3

(c) Estabilidade interna para o bloco 4

(d) Estabilidade interna para o bloco 5

Figura 40 - Anlises de estabilidade interna

54

Tabela 4 - Fatores de segurana das anlises de estabilidade interna

Conforme se obs

estabilização de talude através de técnica de solo reforçado – estudo de caso em sumidouro...

Documents